JPH07161500A - 高周波加速空胴及びイオンシンクロトロン - Google Patents
高周波加速空胴及びイオンシンクロトロンInfo
- Publication number
- JPH07161500A JPH07161500A JP30623893A JP30623893A JPH07161500A JP H07161500 A JPH07161500 A JP H07161500A JP 30623893 A JP30623893 A JP 30623893A JP 30623893 A JP30623893 A JP 30623893A JP H07161500 A JPH07161500 A JP H07161500A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cavity
- acceleration
- frequency
- impedance
- acceleration cavity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】イオンシントロンの非同調型加速空胴におい
て、ジュール損の大きいフェライト３６を装荷し、複数
個のシャント抵抗５７，５８あるいは、可変のシャント
抵抗を具備し、加速周波数の範囲に応じて空胴のインピ
ーダンスを所望の精度で一定になるように加速周波数制
御用コンピュータ５１，印加周波数フィードバック５
３，シャント抵抗制御装置５５を用いて制御する。 【効果】加速周波数の全範囲で空胴のインピーダンスが
所望の精度で一定化した非同調型加速空胴及びそれを用
いたイオンシントロンを提供することができる。
て、ジュール損の大きいフェライト３６を装荷し、複数
個のシャント抵抗５７，５８あるいは、可変のシャント
抵抗を具備し、加速周波数の範囲に応じて空胴のインピ
ーダンスを所望の精度で一定になるように加速周波数制
御用コンピュータ５１，印加周波数フィードバック５
３，シャント抵抗制御装置５５を用いて制御する。 【効果】加速周波数の全範囲で空胴のインピーダンスが
所望の精度で一定化した非同調型加速空胴及びそれを用
いたイオンシントロンを提供することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、イオンシンクロトロ
ン，イオンシンクロトロンに使用される非同調型加速空
胴及びそれを用いた加速方法に関する。
ン，イオンシンクロトロンに使用される非同調型加速空
胴及びそれを用いた加速方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、イオンを円形軌道内で加速す
るイオンシンクロトロンは物理実験や医療等に用いられ
ている。イオンシンクロトロンには、入射されたイオン
に加速電圧をかけて加速するため、高周波加速空胴が設
けられている。
るイオンシンクロトロンは物理実験や医療等に用いられ
ている。イオンシンクロトロンには、入射されたイオン
に加速電圧をかけて加速するため、高周波加速空胴が設
けられている。
【０００３】高周波加速空胴を用いてイオンを加速する
には、イオンがシンクロトロン内を周回する際の周回周
波数と等しい高周波を高周波電源から高周波加速空胴に
印加せねばならない。さらに加速空胴の種類には空胴の
共振周波数を高周波源の印加周波数に同調させて必要な
電圧を発生させる同調型加速空胴と、予め加速周波数の
全範囲で空胴のインピーダンスを必要な値まで上げてお
く非同調型加速空胴の二種類がある。
には、イオンがシンクロトロン内を周回する際の周回周
波数と等しい高周波を高周波電源から高周波加速空胴に
印加せねばならない。さらに加速空胴の種類には空胴の
共振周波数を高周波源の印加周波数に同調させて必要な
電圧を発生させる同調型加速空胴と、予め加速周波数の
全範囲で空胴のインピーダンスを必要な値まで上げてお
く非同調型加速空胴の二種類がある。
【０００４】非同調型加速空胴の従来例を図３に示す。
非同調型加速空胴では加速周波数範囲で一定のインピー
ダンスをもつことが必要である。従来の非同調型加速空
胴ではジュール損の大きいフェライトを空胴内に装荷し
フェライトによるインピーダンスを大きくし５０Ωのシ
ャント抵抗をこれに並列に接続していた（参考文献K.Mu
to and S.Fukumoto，“Ferrite Loaded Untuned RF Cav
ity for Synchrotoron” Proc.of the 1989 Particle A
ccelerater Conference)。フェライトのみを空胴に装荷
したときの空胴のインピーダンスの周波数依存性を示
す。図中Ａの周波数範囲ではインピーダンスの変化が大
きい。この変化を受けてシャント抵抗を並列接続しても
周波数範囲Ａでは空胴のインピーダンスを一定とするこ
とができなかった。
非同調型加速空胴では加速周波数範囲で一定のインピー
ダンスをもつことが必要である。従来の非同調型加速空
胴ではジュール損の大きいフェライトを空胴内に装荷し
フェライトによるインピーダンスを大きくし５０Ωのシ
ャント抵抗をこれに並列に接続していた（参考文献K.Mu
to and S.Fukumoto，“Ferrite Loaded Untuned RF Cav
ity for Synchrotoron” Proc.of the 1989 Particle A
ccelerater Conference)。フェライトのみを空胴に装荷
したときの空胴のインピーダンスの周波数依存性を示
す。図中Ａの周波数範囲ではインピーダンスの変化が大
きい。この変化を受けてシャント抵抗を並列接続しても
周波数範囲Ａでは空胴のインピーダンスを一定とするこ
とができなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来技術で述べたよう
な一定値のシャント抵抗を一組接続しただけでは加速周
波数の全範囲で一定の空胴インピーダンスを得られない
という問題点があった。本発明の目的は、空胴インピー
ダンスの一定化を計った非同調型加速空胴、及びそれを
用いたイオンシンクロトロンを提供することにある。
な一定値のシャント抵抗を一組接続しただけでは加速周
波数の全範囲で一定の空胴インピーダンスを得られない
という問題点があった。本発明の目的は、空胴インピー
ダンスの一定化を計った非同調型加速空胴、及びそれを
用いたイオンシンクロトロンを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、加速周波数の範囲に応じてシャント抵抗の
値を連続的あるいは段階的に変化させて空胴インピーダ
ンスを一定にする。
するために、加速周波数の範囲に応じてシャント抵抗の
値を連続的あるいは段階的に変化させて空胴インピーダ
ンスを一定にする。
【０００７】
【作用】以下、本発明の作用を図を用いて説明する。
【０００８】図４にフェライトのみを空胴に装荷したと
きのインピーダンスの周波数依存性及び図５に５０Ωの
シャント抵抗を接続したときのインピーダンスの周波数
依存性を示す。空胴のインピーダンスＺは、
きのインピーダンスの周波数依存性及び図５に５０Ωの
シャント抵抗を接続したときのインピーダンスの周波数
依存性を示す。空胴のインピーダンスＺは、
【０００９】
【数１】 １／Ｚ＝１／Ｚferr＋１／Ｒ ………………………（１） Ｚ：空胴の全インピーダンス Ｚferr：フェライトのみを装荷したときの空胴インピー
ダンス Ｒ：シャント抵抗値 で表される。そこで、空胴のインピーダンスを一定にす
るために、図４のフェライトによる抵抗値Ｚferrが低い
周波数領域Ａでは抵抗値の大きいシャント抵抗５７を接
続し、フェライトによる抵抗値Ｚferrの大きい周波数範
囲５８では抵抗値の小さいシャント抵抗５８の接続に切
り替える。所望の精度で空胴のインピーダンスを一定に
するために、周波数範囲をさらに小さく分け、それに対
応するシャント抵抗を増やす。あるいは、シャント抵抗
を可変抵抗としフェライトによる抵抗値Ｚferrの周波数
依存性に応じて空胴のインピーダンスを一定にするよう
にコンピュータを用いて制御する。
ダンス Ｒ：シャント抵抗値 で表される。そこで、空胴のインピーダンスを一定にす
るために、図４のフェライトによる抵抗値Ｚferrが低い
周波数領域Ａでは抵抗値の大きいシャント抵抗５７を接
続し、フェライトによる抵抗値Ｚferrの大きい周波数範
囲５８では抵抗値の小さいシャント抵抗５８の接続に切
り替える。所望の精度で空胴のインピーダンスを一定に
するために、周波数範囲をさらに小さく分け、それに対
応するシャント抵抗を増やす。あるいは、シャント抵抗
を可変抵抗としフェライトによる抵抗値Ｚferrの周波数
依存性に応じて空胴のインピーダンスを一定にするよう
にコンピュータを用いて制御する。
【００１０】
【実施例】図２は本発明の実施例で、医療用陽子シンク
ロトロンの機器配置を示す図である。図１の加速器、エ
ネルギが１０ＭｅＶの陽子を入射し非同調型加速空胴１
０を用いて250MeVまで加速し、その後、出射する。加速
器は前段加速器からのビーム２を入射器３から入射す
る。加速器は入射されたビーム２にエネルギを与える非
同調型加速空胴１０，ビーム軌道を曲げる偏向電磁石
４，ビームのベータトロン振動を制御する四極電磁石５
及び９，出射のために用いられる共鳴励起用電磁石７，
出射用デフレクタ５，出射用セプタム電磁石１２で構成
されている。
ロトロンの機器配置を示す図である。図１の加速器、エ
ネルギが１０ＭｅＶの陽子を入射し非同調型加速空胴１
０を用いて250MeVまで加速し、その後、出射する。加速
器は前段加速器からのビーム２を入射器３から入射す
る。加速器は入射されたビーム２にエネルギを与える非
同調型加速空胴１０，ビーム軌道を曲げる偏向電磁石
４，ビームのベータトロン振動を制御する四極電磁石５
及び９，出射のために用いられる共鳴励起用電磁石７，
出射用デフレクタ５，出射用セプタム電磁石１２で構成
されている。
【００１１】入射器３から入射されたビームは、周回す
る過程で偏向電磁石４で軌道が曲げられる。また、四極
電磁石９は、水平方向にビームを収束する方向に軌道勾
配を変え、四極電磁石５はビームを発散させる方向に軌
道勾配を変える働きをする。垂直方向には、各々の四極
電磁石は、水平方向の収束，発散と反対の機能を持つ。
これらの四極電磁石の励磁量を制御することによって入
射と加速時の過程でビームを安定に周回させることがで
きる。
る過程で偏向電磁石４で軌道が曲げられる。また、四極
電磁石９は、水平方向にビームを収束する方向に軌道勾
配を変え、四極電磁石５はビームを発散させる方向に軌
道勾配を変える働きをする。垂直方向には、各々の四極
電磁石は、水平方向の収束，発散と反対の機能を持つ。
これらの四極電磁石の励磁量を制御することによって入
射と加速時の過程でビームを安定に周回させることがで
きる。
【００１２】ビームは周回する過程で非同調型加速空胴
１０からエネルギを与えられる。
１０からエネルギを与えられる。
【００１３】図１に本発明の加速空胴の説明図を示す。
非同調型加速空胴は空胴３１，ジュール損の大きいフェ
ライト３６，シャント抵抗５７，シャント抵抗５８，シ
ャント抵抗制御装置５５によって構成される。加速周波
数をプログラムしたコンピュータ５１の信号とピックア
ップ電極５２を用いて測定した周回周波数の信号が一致
するように印加周波数フィードバック制御装置５３を通
して高周波源５４を駆動する。印加周波数フィードバッ
ク制御装置５３からの加速周波数の信号をシャント抵抗
制御装置５５へ送る。シャント抵抗制御装置５５は図６
の周波数領域Ａから周波数領域Ｂへ移行する瞬間にシャ
ント抵抗５７からシャント抵抗５８へと切り替える。
非同調型加速空胴は空胴３１，ジュール損の大きいフェ
ライト３６，シャント抵抗５７，シャント抵抗５８，シ
ャント抵抗制御装置５５によって構成される。加速周波
数をプログラムしたコンピュータ５１の信号とピックア
ップ電極５２を用いて測定した周回周波数の信号が一致
するように印加周波数フィードバック制御装置５３を通
して高周波源５４を駆動する。印加周波数フィードバッ
ク制御装置５３からの加速周波数の信号をシャント抵抗
制御装置５５へ送る。シャント抵抗制御装置５５は図６
の周波数領域Ａから周波数領域Ｂへ移行する瞬間にシャ
ント抵抗５７からシャント抵抗５８へと切り替える。
【００１４】シャント抵抗値の設定は以下のように行
う。まず、空胴内にフェライトのみを装荷し加速周波数
範囲でインピーダンスの周波数依存性を測定する。次
に、インピーダンスの周波数による変化に応じて周波数
範囲を適当な区間に区切り、式（１）を用い一定とした
いシャント抵抗値を決定する。シャント抵抗制御装置５
５に予め各周波数ごとでシャント抵抗を切り替えるよう
に作成したプログラムを備えておく。
う。まず、空胴内にフェライトのみを装荷し加速周波数
範囲でインピーダンスの周波数依存性を測定する。次
に、インピーダンスの周波数による変化に応じて周波数
範囲を適当な区間に区切り、式（１）を用い一定とした
いシャント抵抗値を決定する。シャント抵抗制御装置５
５に予め各周波数ごとでシャント抵抗を切り替えるよう
に作成したプログラムを備えておく。
【００１５】シャント抵抗を連続的に変化させるには、
シャント抵抗５７，シャント抵抗５８の代わりに可変抵
抗をシャント抵抗として用い、シャント抵抗制御装置５
５を用いて空胴インピーダンスが一定となるように制御
する。
シャント抵抗５７，シャント抵抗５８の代わりに可変抵
抗をシャント抵抗として用い、シャント抵抗制御装置５
５を用いて空胴インピーダンスが一定となるように制御
する。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、加速周波数の全範囲で
所望の精度で空胴インピーダンスを一定に保てる非同調
型加速空胴を提供することができる。
所望の精度で空胴インピーダンスを一定に保てる非同調
型加速空胴を提供することができる。
【図１】本発明の加速空胴の説明図。
【図２】陽子シンクロトロンの説明図。
【図３】従来型の非同調型加速空胴の説明図。
【図４】フェライトのみ装荷時の空胴インピーダンスの
周波数依存性を示すグラフ。
周波数依存性を示すグラフ。
【図５】フェライト及びシャント抵抗装荷時の空胴イン
ピーダンスの周波数依存性を示すグラフ。
ピーダンスの周波数依存性を示すグラフ。
【図６】シャント抵抗値の周波数範囲による設定例の説
明図。
明図。
３１…空胴、３２…ＲＦインプット、３３…シャント抵
抗、３４…ダクト、３５…セラミックシール、３６…フ
ェライト、５１…加速周波数制御用コンピュータ、５２
…ピックアップ電極、５３…印加周波数フィードバッ
ク、５４…高周波源、５５…シャント抵抗制御装置、５
６…スイッチボックス、５７…シャント抵抗、５８…シ
ャント抵抗。
抗、３４…ダクト、３５…セラミックシール、３６…フ
ェライト、５１…加速周波数制御用コンピュータ、５２
…ピックアップ電極、５３…印加周波数フィードバッ
ク、５４…高周波源、５５…シャント抵抗制御装置、５
６…スイッチボックス、５７…シャント抵抗、５８…シ
ャント抵抗。
Claims (7)
- 【請求項１】イオンシンクロトロンで用いる高周波加速
空胴において、 前記高周波加速空胴へ外部から加えるインピーダンスを
加速過程で変化させることを特徴とする高周波加速空
胴。 - 【請求項２】イオンシンクロトロンで用いる非同調型加
速空胴において、 加速過程において前記非同調型加速空胴に接続されたシ
ャント抵抗の値を連続的に変化させることを特徴とする
非同調型加速空胴。 - 【請求項３】イオンシンクロトロンで用いる非同調型加
速空胴において、 加速過程において前記非同調型加速空胴に接続されたシ
ャント抵抗の値を段階的に切り替えることを特徴とする
非同調型加速空胴。 - 【請求項４】イオンシンクロトロンで用いる非同調型加
速空胴において、 加速過程において前記非同調型加速空胴に接続されたシ
ャント抵抗の値を連続的に変化させることで空胴のイン
ピーダンスを一定とすることを特徴とする非同調型加速
空胴。 - 【請求項５】イオンシンクロトロンで用いる非同調型加
速空胴において、 加速過程において前記非同調型加速空胴に接続されたシ
ャント抵抗の値を段階的に切り替えることで空胴のイン
ピーダンスを一定とすることを特徴とする非同調型加速
空胴。 - 【請求項６】請求項２，３，４または５において、前記
非同調型加速空胴を用いるイオンシンクロトロンにおけ
るイオンの加速方法。 - 【請求項７】請求項２，３，４または５において、前記
非同調型加速空胴を備えたイオンシンクロトロン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30623893A JPH07161500A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 高周波加速空胴及びイオンシンクロトロン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30623893A JPH07161500A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 高周波加速空胴及びイオンシンクロトロン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07161500A true JPH07161500A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=17954666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30623893A Pending JPH07161500A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 高周波加速空胴及びイオンシンクロトロン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07161500A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5917293A (en) * | 1995-12-14 | 1999-06-29 | Hitachi, Ltd. | Radio-frequency accelerating system and ring type accelerator provided with the same |
| US7741781B2 (en) | 2005-09-08 | 2010-06-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Radio-frequency accelerating cavity and circular accelerator |
-
1993
- 1993-12-07 JP JP30623893A patent/JPH07161500A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5917293A (en) * | 1995-12-14 | 1999-06-29 | Hitachi, Ltd. | Radio-frequency accelerating system and ring type accelerator provided with the same |
| US7741781B2 (en) | 2005-09-08 | 2010-06-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Radio-frequency accelerating cavity and circular accelerator |
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