JPH0765998A - Synchrotron device, and its methods for beam adjustment, measurement, and acceleration - Google Patents

Synchrotron device, and its methods for beam adjustment, measurement, and acceleration

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JPH0765998A
JPH0765998A JP20673593A JP20673593A JPH0765998A JP H0765998 A JPH0765998 A JP H0765998A JP 20673593 A JP20673593 A JP 20673593A JP 20673593 A JP20673593 A JP 20673593A JP H0765998 A JPH0765998 A JP H0765998A
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synchrotron
acceleration
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博文 田中
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哲也 中西
Shuhei Nakada
修平 中田
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Abstract

PURPOSE:To facilitate adjustment of an incident beam by making changeover connection of a pulse electric-magnet power supply for use in the accelerative operation and a DC power supply for use in the beam accumulating operation into an electric magnet. CONSTITUTION:A DC power supply 12 is parallel connected in addition to a pulse electric-magnet power supply 11 for use in normal acceleration. A mechanical type switching apparatus 14 is installed between the power supplies 11, 12 and an electric magnet 13, and the two power supplies 11, 12 are connectable with the electric magnet 13. With the electric-magnet power supply 11, beam accumulation is practicable by connecting the DC power supply 12, and accelerative operation is made practicable by connecting the pulse electric- magnet power supply 11. This facilitates adjustment of the incident beam for a synchrotron of such a structure that charged particles are accelerated from the low energy to the high while they are allowed to orbit in a vacuum chamber.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、荷電粒子を加速する
シンクロトロン装置並びにそのビーム調整方法とビーム
測定方法及びビーム加速方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synchrotron device for accelerating charged particles, a beam adjusting method, a beam measuring method and a beam accelerating method for the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図50は、例えばプロシーディング オ
ブ ザ 7ス シンポジウム オンアクセラレーター
サイエンス アンド テクノロジィ 1989 13頁
から15頁「Proceedings of the 7th Symposium on Ac
celerator Science and Technology (1989)P13-P15」に
示された従来のシンクロトロン装置である。図50にお
いて501は偏向電磁石、502は4極電磁石、503
は真空チェンバ、504はインフレクタ、505はRF
キャビティ、506は蛍光板モニタ、507はステアリ
ング電磁石、508はビーム位置モニタである。
2. Description of the Related Art FIG. 50 shows, for example, Proceedings of the 7th Symposium on Accelerator.
Science and Technology 1989 pp. 13-15 "Proceedings of the 7th Symposium on Ac
It is a conventional synchrotron device shown in "Celerator Science and Technology (1989) P13-P15". In FIG. 50, 501 is a deflection electromagnet, 502 is a quadrupole electromagnet, 503.
Is a vacuum chamber, 504 is an inflector, and 505 is RF.
A cavity, 506 is a fluorescent screen monitor, 507 is a steering electromagnet, and 508 is a beam position monitor.

【0003】上記インフレクタ504から入射した荷電
粒子(ビーム)は偏向電磁石501で曲げられ、4極電
磁石502で集束されながら、真空チェンバ503の中
を回転する。RFキャビティ505に高周波をかけると
共に、電磁石501,502の磁場を強くしていくこと
で、荷電粒子を加速し、その後、電磁石501,502
の磁場を一定に保つことにより、荷電粒子を蓄積する構
成となっている。
Charged particles (beams) incident from the inflector 504 are bent by a deflection electromagnet 501, are focused by a quadrupole electromagnet 502, and rotate in a vacuum chamber 503. By applying a high frequency to the RF cavity 505 and increasing the magnetic field of the electromagnets 501 and 502, the charged particles are accelerated, and then the electromagnets 501 and 502 are accelerated.
It is configured to accumulate charged particles by maintaining a constant magnetic field of.

【0004】また、蛍光板モニタ506は、蛍光板をビ
ーム軌道上に挿入し、インフレクタ504から入射した
1周目又は2周目のビーム位置を測定する装置である。
このビーム位置を設計値にあわせる為に、ステアリング
電磁石507の励磁電流値の調整を行う。また、上記ビ
ーム位置モニタ(PM)508は、ビームが数万周回転
した後に平衡軌道に落ちついたビームの位置を測定する
装置である。
The fluorescent plate monitor 506 is a device for inserting a fluorescent plate on the beam orbit and measuring the beam position of the first or second round incident from the inflector 504.
In order to match the beam position with the design value, the exciting current value of the steering electromagnet 507 is adjusted. The beam position monitor (PM) 508 is a device that measures the position of the beam that has settled on the equilibrium orbit after the beam has rotated tens of thousands of turns.

【0005】なお、本従来例のシンクロトロン装置には
配設されていないが、6極電磁石、8極電磁石を配設し
ているシンクロトロン装置もある。6極電磁石はクロマ
ティシティ(色収差)の補正に、8極電磁石はランダウ
・ダンピング(荷電粒子の非線形振動が鎮静化する現
象)の促進等に用いる。
Although not provided in the synchrotron device of this conventional example, there is also a synchrotron device having a 6-pole electromagnet and an 8-pole electromagnet. The 6-pole electromagnet is used for correcting chromaticity (chromatic aberration), and the 8-pole electromagnet is used for promoting Landau damping (a phenomenon in which the nonlinear vibration of charged particles is suppressed).

【0006】図51は、例えば「三菱電機技報 Vol.65
No.11(1991) p41」に示された従来のシンクロトロン装
置の電磁石電源の主回路構成図を示す。図51におい
て、511はサイリスタ、512はパッシブ・フィル
タ、513はアクティブ・フィルタ、514はトランジ
スタ・フィルタを示す。
FIG. 51 shows, for example, "Mitsubishi Electric Technical Report Vol.65".
No. 11 (1991) p41 ”shows the main circuit configuration diagram of the electromagnet power supply of the conventional synchrotron device. In FIG. 51, 511 is a thyristor, 512 is a passive filter, 513 is an active filter, and 514 is a transistor filter.

【0007】シンクロトロン装置の電磁石電源の加速パ
ターンは上記サイリスタで作成される。その作成された
パターンには電流リップルが重畳されている為、パッシ
ブ・フィルタ512、アクティブ・フィルタ513、ト
ランジスタ・フィルタ514によりリップルを低減し、
このリップルの低減した電流を電磁石に流し、加速運転
を行う構成となっている。
The acceleration pattern of the electromagnet power supply of the synchrotron device is created by the thyristor. Since the current ripple is superimposed on the created pattern, the ripple is reduced by the passive filter 512, the active filter 513, and the transistor filter 514.
The current with reduced ripple is passed through the electromagnet to accelerate the operation.

【0008】なお、上記の従来例は偏向電磁石電源のみ
を示したが、4極電磁石電源、6極電磁石電源、8極電
磁石電源、ステアリング電磁石電源でもほぼ同様な構成
となっている。
Although only the deflection electromagnet power supply is shown in the above-mentioned conventional example, the four-pole electromagnet power supply, the six-pole electromagnet power supply, the eight-pole electromagnet power supply, and the steering electromagnet power supply have substantially the same configuration.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従来のシンクロトロン
装置は以上のように構成されているので、電磁石電源と
しては、初期調整時から通常の加速運転時まですべて1
種類の電磁石電源を用いていた。その為、電磁石電源の
電流リップルが残っている場合(通常(0.01%以上
のリップルは残っていると考えられる)、初期のビーム
調整を行う時、ビーム位置が動いて調整しにくい状態に
なるといった問題点があった。
Since the conventional synchrotron device is constructed as described above, the electromagnet power source has only one power source from initial adjustment to normal acceleration operation.
It used a type of electromagnet power supply. Therefore, if the current ripple of the electromagnet power supply remains (normally (it is thought that 0.01% or more of the ripple remains)), the beam position moves during initial beam adjustment, making it difficult to adjust. There was a problem that became.

【0010】例えば、初期ビーム調整では、まず、リン
グ1周目のビームを設計値に近づける調整を行う必要が
生じるが、電磁石電源に電流リップルがあると、ビーム
1ショット毎にビーム位置が変化する為調整が難しくな
る。また、加速で用いるパルス電磁石の電流パターンを
変更するのは一般に煩雑である。
For example, in the initial beam adjustment, first, it is necessary to adjust the beam on the first round of the ring so as to approach the design value. However, if there is a current ripple in the electromagnet power source, the beam position changes for each shot of the beam. Therefore, adjustment becomes difficult. Further, changing the current pattern of the pulse electromagnet used for acceleration is generally complicated.

【0011】また、電流リップルが存在すると、時間毎
にCOD(ビーム位置の設計値からのずれ)が異なるの
で、ある時間にCOD補正(ビームの位置を設計値に戻
す操作)を行っても、別の時間には別のCODが生じて
しまうことになるといった問題点が生じることがあっ
た。CODが大きいと電磁石電源の電流リップルが加速
電流値に与える影響が大きくなるので、結果的に加速電
流値が増加しないといった問題点が生じた。
Further, if there is a current ripple, COD (deviation of the beam position from the design value) is different for each time. Therefore, even if COD correction (operation of returning the beam position to the design value) is performed at a certain time, There may be a problem that another COD is generated at another time. When the COD is large, the current ripple of the electromagnet power source has a great influence on the acceleration current value, so that there is a problem that the acceleration current value does not increase.

【0012】また、電流リップルが加速電流値に与える
影響はベータトロン振動数により異なるが、従来のよう
に加速用の電磁石電源のみを用いる場合、ベータトロン
振動数を変える操作が煩雑であり、ベータトロン振動数
の最適化が難しいといった問題点があった。
Further, the influence of the current ripple on the acceleration current value varies depending on the betatron frequency. However, when only the electromagnet power source for acceleration is used as in the conventional case, the operation of changing the betatron frequency is complicated, There was a problem that it was difficult to optimize the Tron frequency.

【0013】また、特に低エネルギー入射のシンクロト
ロン装置の場合、低エネルギー時の残留磁場の影響でC
ODがかなり大きくなる。例えば20MeV入射のシン
クロトロン装置の場合、0.3ガウス程度の地磁気が存
在すると数mmのCODが生じる。また1ガウス弱の残
留磁場が種類の電磁石に残っている。このような低エネ
ルギー時のみに問題になるCODの種々補正調整をパル
ス電磁石電源で行うことは非常に手間を必要とした。
Further, particularly in the case of a synchrotron device with low energy incidence, C due to the influence of the residual magnetic field at low energy.
The OD becomes quite large. For example, in the case of a synchrotron device with 20 MeV incidence, COD of several mm occurs when the geomagnetism of about 0.3 Gauss exists. Also, a residual magnetic field of less than 1 Gauss remains in the electromagnets of the type. It takes a lot of time and effort to perform various correction adjustments of COD, which are problematic only when the energy is low, with a pulse electromagnet power supply.

【0014】なぜなら、パルス電磁石電源の電流値を変
化させる時、一般的に1周期すべての加速パターンを変
化させる必要が生じるからである。
This is because, when changing the current value of the pulse electromagnet power source, it is generally necessary to change the acceleration pattern for all one cycle.

【0015】この発明は上記のような従来の問題点を解
消するためになされたもので、請求項1乃至請求項4の
発明は、入射ビーム調整を容易にすることのできるシン
クロトロン装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and the inventions of claims 1 to 4 provide a synchrotron device capable of facilitating incident beam adjustment. The purpose is to

【0016】請求項5乃至請求項13の発明は、ビーム
調整を短時間で終了することが可能なビーム調整方法を
得ることを目的とする。
It is an object of the present invention to obtain a beam adjusting method capable of completing beam adjustment in a short time.

【0017】請求項14,15の発明は、最適パラメー
タでの運転が容易なビーム測定方法を得ることを目的と
する。
It is an object of the 14th and 15th aspects of the invention to obtain a beam measuring method which can be easily operated with optimum parameters.

【0018】請求項16乃至21の発明は電流リップル
の大きな電磁石電源を用いても加速運転を行うことが可
能なシンクロトロン装置およびビーム加速方法を得るこ
とを目的とする。
It is an object of the present invention to obtain a synchrotron device and a beam accelerating method capable of performing an accelerating operation even when an electromagnet power source having a large current ripple is used.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るシ
ンクロトロン装置は、パルス電磁石電源と直流電源との
切り替えを行う切り替え器を有する電磁石電源を用いる
ものである。
A synchrotron apparatus according to the invention of claim 1 uses an electromagnet power supply having a switcher for switching between a pulse electromagnet power supply and a DC power supply.

【0020】請求項2の発明に係るシンクロトロン装置
は、偏向電磁石、4極電磁石、6極電磁石、8極電磁
石、ステアリング電磁石の内のいずれか1種類以上の電
磁石の電磁石電源に、パルス電磁石電源と直流電源との
切り替えを行う切り替え器を有する電磁石電源を用いる
ものである。
The synchrotron apparatus according to the second aspect of the invention is a pulse electromagnet power source for an electromagnet power source of any one or more of a bending electromagnet, a 4-pole electromagnet, a 6-pole electromagnet, an 8-pole electromagnet, and a steering electromagnet. And an electromagnet power supply having a switcher for switching between the DC power supply and the DC power supply.

【0021】請求項3の発明に係るシンクロトロン装置
は、パルス電磁石電源と切り替え器を備え、この切り替
え器の一方の切り替え端子を開放状態にし、直流電源を
接続可能な構造とした電磁石電源を備えるものである。
A synchrotron device according to a third aspect of the present invention includes a pulse electromagnet power source and a switching device, and one switching terminal of the switching device is opened, and an electromagnet power source having a structure connectable to a DC power source is provided. It is a thing.

【0022】請求項4の発明に係るシンクロトロン装置
は、偏向電磁石、4極電磁石、6極電磁石、8極電磁
石、ステアリング電磁石の内のいずれか1種類以上の電
磁石の電磁石電源にパルス電磁石電源と切り替え器を備
え、この切り替え器の一方の切り替え端子を開放状態に
し、直流電源を接続可能な構造とした電磁石電源を用い
るものである。
In the synchrotron apparatus according to the invention of claim 4, a pulse electromagnet power source is used as an electromagnet power source of any one or more of a bending electromagnet, a 4-pole electromagnet, a 6-pole electromagnet, an 8-pole electromagnet, and a steering electromagnet. An electromagnet power source having a switcher, one switching terminal of the switcher being opened, and a DC power source being connectable is used.

【0023】請求項5の発明に係るシンクロトロン装置
のビーム調整方法は、直流電源を偏向電磁石に接続し、
荷電粒子の入射後の数ターンのビームが、シンクロトロ
ン装置中に配設された位置モニタで予め設計された位置
にくるように、前記直流電源の電流値を変化させるもの
である。
A beam adjusting method for a synchrotron apparatus according to a fifth aspect of the present invention is such that a DC power source is connected to a bending electromagnet,
The current value of the DC power supply is changed so that the beam of several turns after the injection of the charged particles comes to a position designed in advance by a position monitor provided in the synchrotron device.

【0024】請求項6の発明に係るシンクロトロン装置
のビーム調整方法は、荷電粒子の入射後の数ターンのビ
ーム調整を行う際、入射以前のビームのエネルギー分散
を予め小さくして、シンクロトロン装置へ入射するよう
にしたものである。
In the beam adjusting method for a synchrotron device according to a sixth aspect of the present invention, when adjusting the beam for several turns after the injection of charged particles, the energy dispersion of the beam before the injection is made small in advance to make the synchrotron device. It is designed to be incident on.

【0025】請求項7の発明に係るシンクロトロン装置
の調整方法は、荷電粒子の入射後数ターンのビーム調整
を行う際、シンクロトロン装置中にビームの一部を遮断
できるビーム低減装置を配設し、このビーム低減装置以
降のビームのエネルギー分散を小さくするようにしたも
のである。
In the adjusting method of the synchrotron device according to the seventh aspect of the present invention, a beam reducing device capable of interrupting a part of the beam is provided in the synchrotron device when adjusting the beam for several turns after the charged particles are incident. However, the energy dispersion of the beam after this beam reduction device is reduced.

【0026】請求項8の発明に係るシンクロトロン装置
のビーム調整方法は、パルス電磁石電源を電磁石から切
離し、個々の電磁石ごとに1台の直流電源を接続してビ
ーム調整を行い、その後、パルス電磁石電源に切り替え
てトリムコイルに流す電流値を先の調整に基づき決定
し、加速運転を行うようにしたものである。
In a beam adjusting method for a synchrotron device according to an eighth aspect of the invention, the pulse electromagnet power supply is separated from the electromagnet, one DC power supply is connected to each electromagnet to perform beam adjustment, and then the pulse electromagnet is connected. The current value to be switched to the power supply to the trim coil is determined based on the previous adjustment, and the acceleration operation is performed.

【0027】請求項9の発明に係るシンクロトロン装置
のビーム調整方法は、偏向電磁石、4極電磁石、6極電
磁石、8極電磁石の内のいずれか1種類以上の電磁石の
トリムコイルに流す電流値を、パルス電磁石電源を電磁
石から切離し、個々の電磁石ごとに1台の直流電源を接
続しビーム調整を行うことで決定するようにしたもので
ある。
A beam adjusting method for a synchrotron device according to a ninth aspect of the present invention is a method for adjusting a beam value in a trim coil of any one or more of a bending electromagnet, a 4-pole electromagnet, a 6-pole electromagnet, and an 8-pole electromagnet. Is determined by disconnecting the pulse electromagnet power source from the electromagnet, connecting one DC power source to each electromagnet, and performing beam adjustment.

【0028】請求項10の発明に係るシンクロトロン装
置のビーム調整方法は、個々のトリムコイルに直流電源
を接続しビーム調整を行い、その後、加速運転で用いる
パルス電磁石電源に切り替えてトリムコイルに流す電流
値を先のビーム調整に基づき決定し、加速運転を行うよ
うにしたものである。
In the beam adjusting method of the synchrotron apparatus according to the tenth aspect of the invention, a DC power source is connected to each trim coil to perform beam adjustment, and then the pulse electromagnet power source used in the acceleration operation is switched to flow to the trim coil. The current value is determined based on the beam adjustment, and the acceleration operation is performed.

【0029】請求項11の発明に係るシンクロトロン装
置のビーム調整方法は、偏向電磁石、4極電磁石、6極
電磁石、8極電磁石の内のいずれか1種類以上の電磁石
のトリムコイルに流す電流値を、個々のトリムコイルに
直流電源を接続しビーム調整を行うことによって決定す
るようにしたものである。
A beam adjusting method for a synchrotron apparatus according to an eleventh aspect of the present invention is a beam adjusting method for a trim coil of any one or more of a bending electromagnet, a 4-pole electromagnet, a 6-pole electromagnet, and an 8-pole electromagnet. Is determined by connecting a DC power source to each trim coil and performing beam adjustment.

【0030】請求項12の発明に係るシンクロトロン装
置のビーム調整方法は、加速中のビーム位置モニタの電
圧波形信号を連続的に読みとり、データ蓄積機器にデー
タを蓄積し、加速終了後に前記データに基づいて1回の
加速の加速途中のビーム位置の変動を測定するようにし
たものである。
In the beam adjusting method of the synchrotron apparatus according to the twelfth aspect of the present invention, the voltage waveform signal of the beam position monitor during acceleration is continuously read, the data is stored in the data storage device, and the data is stored in the data after the end of acceleration. Based on this, the fluctuation of the beam position during the acceleration of one acceleration is measured.

【0031】請求項13の発明に係るシンクロトロン装
置のビーム調整方法は、直流電源を4極電磁石に接続
し、集束4極電磁石(QF)と発散4極電磁石(QD)
の電流値を変化させながら、入射ビーム電流値を上記シ
ンクロトロン装置に設置した電流モニタで測定し、入射
ビーム電流値が最も増加する4極電磁石電流値を決定
し、その4極電磁石電流値を基に、前記4極電磁石の加
速パターンを作成し、加速運転を行うようにしたもので
ある。
In the beam adjusting method of the synchrotron apparatus according to the thirteenth aspect of the present invention, a DC power source is connected to a quadrupole electromagnet, and a focusing quadrupole electromagnet (QF) and a diverging quadrupole electromagnet (QD) are used.
The incident beam current value is measured with a current monitor installed in the above synchrotron device while changing the current value of No. 4, and the quadrupole electromagnet current value at which the incident beam current value increases the most is determined. Based on the above, an acceleration pattern of the quadrupole electromagnet is created, and acceleration operation is performed.

【0032】請求項14の発明に係るシンクロトロン装
置のビーム測定方法は、シンクロトロン装置の蓄積電流
値測定を行う電流モニタの信号波形を該電流モニタのコ
アのドループに重畳し、加速中のビーム電流値を測定す
るようにしたものである。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a beam measuring method for a synchrotron device, wherein a signal waveform of a current monitor for measuring an accumulated current value of the synchrotron device is superposed on a droop of a core of the current monitor to accelerate a beam. The current value is measured.

【0033】請求項15の発明に係るシンクロトロン装
置のビーム測定方法は、シンクロトロン装置に配設され
たRFノックアウトにかける高周波の周波数を一定値に
セットし加速を行い、加速電流値が前記RFノックアウ
トの影響で減少する時間を測定し、その時間のベータト
ロン振動数を決定し、前記RFノックアウトにかける高
周波の周波数を変化させ同様な手続きで加速電流値が減
少する時間を測定し、加速途中のベータトロン振動数の
変化を測定するようにしたものである。
In the beam measuring method of the synchrotron apparatus according to the fifteenth aspect of the present invention, the frequency of the high frequency to be applied to the RF knockout provided in the synchrotron apparatus is set to a constant value for acceleration, and the acceleration current value is the RF value. The time to decrease due to the effect of knockout is measured, the betatron frequency at that time is determined, the frequency of the high frequency applied to the RF knockout is changed, and the time to decrease the acceleration current value by the same procedure is measured. The change in the betatron frequency of is measured.

【0034】請求項16の発明に係るシンクロトロン装
置のビーム調整方法は、直流電源を6極電磁石に接続
し、集束6極電磁石(SF)と発散6極電磁石(SD)
の電流値を変化させながら、クロマティシティ測定を行
い、入射ビーム電流値を電流モニタで測定し、前記入射
ビーム電流値が最も増加する6極電磁石電流値を決定
し、その6極電磁石電流値を基に、6極電磁石の加速パ
ターンを作成し、加速運転を行うようにしたものであ
る。
In the beam adjusting method of the synchrotron apparatus according to the sixteenth aspect of the present invention, a direct current power source is connected to a six-pole electromagnet, and a focusing six-pole electromagnet (SF) and a diverging six-pole electromagnet (SD) are used.
While changing the current value, the chromaticity measurement is performed, the incident beam current value is measured by a current monitor, the 6-pole electromagnet current value at which the incident beam current value increases most is determined, and the 6-pole electromagnet current value is determined. On the basis of this, an acceleration pattern of a 6-pole electromagnet is created and accelerated operation is performed.

【0035】請求項17の発明に係るシンクロトロン装
置は、低エネルギー領域と高エネルギー領域とで切り替
え使用する異なる電磁石電源と、このパルス電磁石電源
を加速途中で切り替える切り替え器とからなる電磁石電
源を用いるようにしたものである。
A synchrotron device according to a seventeenth aspect of the present invention uses an electromagnet power source which is composed of different electromagnet power sources which are used for switching between a low energy region and a high energy region and a switcher which switches the pulse electromagnet power source during acceleration. It was done like this.

【0036】請求項18の発明に係るシンクロトロン装
置は、偏向電磁石、4極電磁石、6極電磁石、8極電磁
石、ステアリング電磁石の1種類以上の電磁石を、低エ
ネルギー領域と高エネルギー領域で異なる電磁石電源
に、加速の途中に切り替え器により切り替えて接続して
運転を行うようにしたものである。
In the synchrotron device according to the eighteenth aspect of the present invention, one or more kinds of electromagnets such as a bending electromagnet, a four-pole electromagnet, a six-pole electromagnet, an eight-pole electromagnet, and a steering electromagnet are used. The power source is connected to the power source during the acceleration by a switching device to operate.

【0037】請求項19の発明に係るシンクロトロン装
置の加速方法は、低エネルギー領域と高エネルギー領域
のパルス電磁石電源の切り替え時に、加速パターンにエ
ネルギー一定の領域を作るようにしたものである。
The accelerating method of the synchrotron device according to the nineteenth aspect of the present invention is such that when the pulsed electromagnet power supplies in the low energy region and the high energy region are switched, a constant energy region is created in the acceleration pattern.

【0038】請求項20の発明に係るシンクロトロン装
置は、低エネルギー領域ではパルス電磁石電源を使用
し、高エネルギー領域で直流電源を使用するようにした
ものである。
In the synchrotron apparatus according to the twentieth aspect of the invention, a pulse electromagnet power source is used in the low energy region and a DC power source is used in the high energy region.

【0039】請求項21の発明に係るシンクロトロン装
置の加速方法は、低エネルギー領域で使用するパルス電
磁石電源の加速パターンにエネルギー一定の領域を作
り、そのエネルギー一定の領域で前記パルス電磁石電源
と直流電源の切り替えを行うようにしたものである。
According to the accelerating method of the synchrotron apparatus of the twenty-first aspect of the present invention, a constant energy region is created in the acceleration pattern of the pulse electromagnet power source used in the low energy region, and the pulse electromagnet power source and the direct current are used in the constant energy region. The power supply is switched.

【0040】[0040]

【作用】請求項1の発明におけるシンクロトロン装置
は、パルス電磁石電源と直流電源とを電磁石に切り替え
接続することにより、入射ビーム調整を容易にすること
ができる。
In the synchrotron apparatus according to the first aspect of the invention, the incident beam can be adjusted easily by switching and connecting the pulse electromagnet power source and the DC power source to the electromagnet.

【0041】請求項2の発明におけるシンクロトロン装
置は、偏向電磁石、4極電磁石、6極電磁石、8極電磁
石、ステアリング電磁石の内のいずれか1種類以上の電
磁石の電磁石電源として、パルス電磁石電源と直流電源
とを切り替え接続することにより、入射ビーム調整を容
易にすることができる。
According to a second aspect of the present invention, in the synchrotron device, a pulse electromagnet power source is used as an electromagnet power source for any one or more of a bending electromagnet, a 4-pole electromagnet, a 6-pole electromagnet, an 8-pole electromagnet, and a steering electromagnet. The incident beam adjustment can be facilitated by switching and connecting the DC power source.

【0042】請求項3の発明におけるシンクロトロン装
置は、パルス電磁石電源と直流電源とを電磁石に切り替
え接続する切り替え器の一方の切り替え端子を開放状態
としたことにより、直流電源を必要時のみ上記開放端子
に接続し、それ以外は直流電源を他の目的に使用するこ
とができる。
In the synchrotron apparatus according to the third aspect of the present invention, one of the switching terminals of the switching device for switching and connecting the pulse electromagnet power supply and the DC power supply to the electromagnet is opened so that the DC power supply is opened only when necessary. Other than that, the DC power supply can be used for other purposes.

【0043】請求項4の発明におけるシンクロトロン装
置は、偏向電磁石、4極電磁石、6極電磁石、8極電磁
石、ステアリング電磁石の内のいずれか1種類以上の電
磁石の電磁石電源として、パルス電磁石電源と直流電源
とを電磁石に切り替え接続する切り替え器の一方の切り
替え端子を開放状態としたことにより、上記請求項3の
発明と同様の効果が得られる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the synchrotron device, a pulse electromagnet power source is used as an electromagnet power source for any one or more of a bending electromagnet, a 4-pole electromagnet, a 6-pole electromagnet, an 8-pole electromagnet, and a steering electromagnet. By setting one of the switching terminals of the switch for switching and connecting the DC power supply to the electromagnet to the open state, the same effect as that of the invention of claim 3 can be obtained.

【0044】請求項5の発明におけるビーム調整方法
は、荷電粒子の入射後の数ターンのビームが、シンクロ
トロン装置中に配設されたビーム位置モニタで予め設計
された位置にくる様に、直流電源の電流値を変化させる
ことにより、ビーム調整を短時間で終了することが可能
である。
In the beam adjusting method according to the fifth aspect of the present invention, the direct current is adjusted so that the beam of several turns after the injection of the charged particles comes to a position previously designed by the beam position monitor provided in the synchrotron device. The beam adjustment can be completed in a short time by changing the current value of the power supply.

【0045】請求項6の発明におけるビーム調整方法
は、入射以前のビームのエネルギー分散を予め小さくし
て、シンクロトロン装置へ入射するようにしたことによ
り、ビーム調整を迅速に行なうことが可能である。
In the beam adjusting method according to the invention of claim 6, the energy distribution of the beam before the incidence is made small in advance so that the beam is incident on the synchrotron device, whereby the beam can be adjusted quickly. .

【0046】請求項7の発明におけるビーム調整方法
は、シンクロトロン装置中にビーム・スクレーパ等のビ
ームの一部を遮断できるビーム低減装置を配設し、この
ビーム低減装置以降のビームのエネルギー分散を小さく
するようにしたことにより、上記請求項6と同様の効果
が得られる。
In the beam adjusting method according to the invention of claim 7, a beam reducing device such as a beam scraper capable of blocking a part of the beam is provided in the synchrotron device, and the energy distribution of the beam after this beam reducing device is dispersed. By making it small, the same effect as in the above-mentioned claim 6 can be obtained.

【0047】請求項8の発明におけるビーム調整方法
は、個々の電磁石ごとに1台の直流電源を接続してビー
ム調整を行い、トリムコイルに流す電流値を先のビーム
調整に基づき決定したことにより、ビーム調整を短時間
で終了することができる。
In the beam adjusting method according to the invention of claim 8, one DC power source is connected to each electromagnet to perform beam adjustment, and the current value to be fed to the trim coil is determined based on the previous beam adjustment. The beam adjustment can be completed in a short time.

【0048】請求項9の発明におけるビーム調整方法
は、1種類以上の電磁石のトリムコイルに流す電流値
を、パルス電磁石電源を電磁石から切離し、個々の電磁
石ごとに1台の直流電源を接続しビーム調整を行なうこ
とにより、上記請求項8の発明と同様の効果が得られ
る。
In the beam adjusting method according to the invention of claim 9, the pulse electromagnet power supply is separated from the electromagnets so that the current value to be fed to the trim coils of one or more kinds of electromagnets is separated, and one DC power supply is connected to each electromagnet. By performing the adjustment, the same effect as that of the invention of claim 8 can be obtained.

【0049】請求項10の発明におけるビーム調整方法
は、個々のトリムコイルに直流電源を接続してビーム調
整を行ない、上記トリムコイルに流す電流値を先のビー
ム調整に基づき決定することにより、加速運転を行なう
ことが可能である。
In the beam adjusting method according to the tenth aspect of the present invention, a DC power source is connected to each trim coil to perform beam adjustment, and the current value to be passed through the trim coil is determined based on the previous beam adjustment. It is possible to drive.

【0050】請求項11の発明におけるビーム調整方法
は、1種類以上の電磁石のトリムコイルに流す電流値
を、個々のトリムコイルに直流電源を接続しビーム調整
を行うことによって決定するようにしたことにより、加
速運転を行なうことが可能である。
In the beam adjusting method according to the invention of claim 11, the value of the current flowing through the trim coils of one or more types of electromagnets is determined by connecting a DC power supply to each trim coil and performing beam adjustment. Thus, it is possible to perform acceleration operation.

【0051】請求項12の発明におけるビーム調整方法
は、加速終了後に加速中に読み取ったデータに基づい
て、1回の加速の加速途中のビーム位置の変動を測定す
るようにしたことにより、上記請求項11と同様の効果
が得られる。
In the beam adjusting method according to the invention of claim 12, the fluctuation of the beam position during the acceleration of one acceleration is measured based on the data read during the acceleration after the completion of the acceleration. The same effect as that of the item 11 is obtained.

【0052】請求項13の発明におけるビーム調整方法
は、入射ビーム電流値が最も増加する4極電磁石の電流
値を決定し、その電流値を基に、4極電磁石の加速パタ
ーンを作成することにより、加速運転を行なうことが可
能である。
In the beam adjusting method according to the thirteenth aspect of the present invention, the current value of the quadrupole electromagnet at which the incident beam current value increases most is determined, and the acceleration pattern of the quadrupole electromagnet is created based on the current value. It is possible to perform accelerated operation.

【0053】請求項14の発明におけるビーム測定方法
は、シンクロトロン装置の蓄積電流値測定を行う電流モ
ニタの信号波形を該電流モニタのコアのドループに重畳
し、加速中のビーム電流値を正確に測定することができ
る。
In the beam measuring method according to the fourteenth aspect of the present invention, the signal waveform of the current monitor for measuring the accumulated current value of the synchrotron device is superimposed on the droop of the core of the current monitor to accurately measure the beam current value during acceleration. Can be measured.

【0054】請求項15の発明におけるビーム測定方法
は、加速電流値がRFノックアウトの影響で減少する時
間を測定し、その時間のベータトロン振動数を決定し、
前記RFノックアウトにかける高周波の周波数を変化さ
せ同様な手続きで加速電流値が減少する時間を測定し、
加速途中のベータトロン振動数の変化を測定するように
したことにより、ベータトロン振動数を迅速に測定する
ことができる。
In the beam measuring method according to the invention of claim 15, the time when the acceleration current value decreases due to the influence of RF knockout is measured, and the betatron frequency at that time is determined.
By changing the frequency of the high frequency applied to the RF knockout and measuring the time for which the acceleration current value decreases by the same procedure,
Since the change in the betatron frequency during acceleration is measured, the betatron frequency can be measured quickly.

【0055】請求項16の発明におけるビーム調整方法
は、入射ビーム電流値が最も増加する6極電磁石電流値
を決定し、その電流値を基に、6極電磁石の加速パター
ンを作成することにより、加速運転を行なうことが可能
である。
In the beam adjusting method according to the sixteenth aspect of the present invention, the 6-pole electromagnet current value at which the incident beam current value increases most is determined, and the acceleration pattern of the 6-pole electromagnet is created based on the current value. It is possible to perform accelerated operation.

【0056】請求項17の発明におけるシンクロトロン
装置は、低エネルギー領域と高エネルギー領域で異なる
パルス電磁石電源を、加工途中で切り替えて運転するこ
とにより、加速運転を円滑に行なうことができる。
In the synchrotron apparatus according to the seventeenth aspect of the present invention, the acceleration operation can be smoothly performed by switching between different pulse electromagnet power sources in the low energy region and the high energy region during the machining.

【0057】請求項18の発明におけるシンクロトロン
装置は、偏向電磁石、4極電磁石、6極電磁石、8極電
磁石、ステアリング電磁石の1種類以上の電磁石を、低
エネルギー領域と高エネルギー領域で異なるパルス電磁
石電源に、加速の途中で切り替えて接続して運転を行う
ようにしたことにより、上記請求項17の発明と同様の
効果が得られる。
In the synchrotron device according to the eighteenth aspect of the present invention, one or more kinds of electromagnets such as a bending electromagnet, a four-pole electromagnet, a six-pole electromagnet, an eight-pole electromagnet, and a steering electromagnet are used as pulse electromagnets different in a low energy region and a high energy region. Since the power source is switched and connected during the acceleration to perform the operation, the same effect as the invention of claim 17 can be obtained.

【0058】請求項19の発明におけるシンクロトロン
装置は、低エネルギー領域ではパルス電磁石電源を使用
し、高エネルギー領域で直流電源を使用するようにした
ことにより、電流リップルの大きなパルス電磁石電源を
用いても加速運転を迅速に行なうことができる。
According to the synchrotron apparatus of the nineteenth aspect of the invention, the pulse electromagnet power source is used in the low energy region and the direct current power source is used in the high energy region, so that the pulse electromagnet power source having a large current ripple is used. Can also accelerate operation quickly.

【0059】請求項20の発明におけるビーム加速方法
は、低エネルギー領域と高エネルギー領域のパルス電磁
石の切り替え時に、加速パターンにエネルギー一定の領
域を作るようにしたことによりビーム加速を円滑に行な
うことができる。
In the beam accelerating method according to the twentieth aspect of the invention, when the pulse electromagnets in the low energy region and the high energy region are switched, the region where the energy is constant is created in the acceleration pattern, so that the beam acceleration can be smoothly performed. it can.

【0060】請求項21の発明におけるビーム加速方法
は、低エネルギー領域で使用するパルス電磁石電源の加
速パターンにエネルギー一定の領域を作り、エネルギー
一定の領域で前記パルス電磁石電源と直流電源の切り替
えを行うようにしたことにより、リップルの影響を低減
できる。
In the beam accelerating method according to the twenty-first aspect of the invention, a region of constant energy is created in the acceleration pattern of the pulse electromagnet power source used in the low energy region, and the pulse electromagnet power source and the DC power source are switched in the region of constant energy. By doing so, the influence of ripple can be reduced.

【0061】[0061]

【実施例】実施例1.図1は請求項1の発明の一実施例
を示すシンクロトロン装置の電磁石電源の回路構成図で
あり、シンクロトロン装置で荷電粒子が加速されるしく
みは従来のシンクロトロン装置と同様であるので説明を
省略する。
EXAMPLES Example 1. FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an electromagnet power source of a synchrotron device showing an embodiment of the invention of claim 1, and a mechanism for accelerating charged particles in the synchrotron device is similar to that of a conventional synchrotron device. Is omitted.

【0062】この発明におけるシンクロトロン装置の電
磁石電源は図1に示すように、通常の加速を行う為に用
いるパルス電磁石電源11に加え、直流電源12が並列
に接続されている。電磁石電源11,12と電磁石13
の間には機械式の切り替え器14がついており、双方の
電源11,12を電磁石13に接続可能な構成となって
いる。上記構成の電磁石電源では、直流電源12を接続
することで、ビームの蓄積が可能であり、パルス電磁石
電源11を接続することで加速運転が可能となる。
As shown in FIG. 1, the electromagnet power supply of the synchrotron apparatus according to the present invention is connected in parallel with a DC power supply 12 in addition to the pulse electromagnet power supply 11 used for performing normal acceleration. Electromagnet power supplies 11 and 12 and electromagnet 13
A mechanical switching device 14 is provided between them, and both power sources 11 and 12 can be connected to the electromagnet 13. In the electromagnet power supply having the above configuration, the beam can be accumulated by connecting the DC power supply 12, and the acceleration operation can be performed by connecting the pulse electromagnet power supply 11.

【0063】実施例2.実施例2乃至実施例6は請求項
2の発明に対応する実施例である。図2は図1の電磁石
電源を偏向電磁石電源として用いる一実施例を示す構成
図である。本実施例では1台のシンクロトロン装置に6
台の偏向電磁石が備わっており、図2において、21は
偏向電磁石電源、501は偏向電磁石である。上記構成
の電磁石電源では、図1における機械式の切り替え器1
4を介して直流電源12を接続することで、ビームの蓄
積が可能となり、パルス電磁石電源11を接続すること
で加速運転が可能となる。
Example 2. Embodiments 2 to 6 are embodiments corresponding to the invention of claim 2. FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment in which the electromagnet power supply of FIG. 1 is used as a deflection electromagnet power supply. In this embodiment, one synchrotron device has six
2 is provided with a deflection electromagnet. In FIG. 2, 21 is a deflection electromagnet power source and 501 is a deflection electromagnet. In the electromagnet power source having the above configuration, the mechanical switching device 1 in FIG.
By connecting the DC power source 12 via 4, the beam can be accumulated, and by connecting the pulse electromagnet power source 11, acceleration operation can be performed.

【0064】実施例3.図3は図1の電磁石電源を4極
電磁石電源として用いる一実施例を示す構成図であり、
図3において、31は4極電磁石電源、502は4極電
磁石である。上記構成の電磁石電源では、図1における
機械式の切り替え器14を介して直流電源12を接続す
ることで、ビームの蓄積が可能となり、パルス電磁石電
源11を接続することで加速運転が可能となる。
Example 3. FIG. 3 is a configuration diagram showing an embodiment in which the electromagnet power source of FIG. 1 is used as a quadrupole electromagnet power source,
In FIG. 3, 31 is a quadrupole electromagnet power source, and 502 is a quadrupole electromagnet. In the electromagnet power source having the above configuration, the beam can be accumulated by connecting the DC power source 12 through the mechanical switching device 14 in FIG. 1, and the acceleration operation can be performed by connecting the pulse electromagnet power source 11. .

【0065】実施例4.図4は図1の電磁石電源を6極
電磁石電源として用いる一実施例を示す構成図であり、
図4において、41は6極電磁石電源、42は6極電磁
石である。上記構成の電磁石電源では、図1における機
械式の切り替え器14を介して直流電源12を接続する
ことで、ビームの蓄積が可能となり、パルス電磁石電源
11を接続することで加速運転が可能となる。
Example 4. FIG. 4 is a configuration diagram showing an embodiment in which the electromagnet power source of FIG. 1 is used as a 6-pole electromagnet power source,
In FIG. 4, 41 is a 6-pole electromagnet power source, and 42 is a 6-pole electromagnet. In the electromagnet power source having the above configuration, the beam can be accumulated by connecting the DC power source 12 through the mechanical switching device 14 in FIG. 1, and the acceleration operation can be performed by connecting the pulse electromagnet power source 11. .

【0066】実施例5.図5は図1の電磁石電源を8極
電磁石電源として用いる一実施例を示す構成図であり、
図5において、51は8極電磁石電源、52は8極電磁
石である。上記構成の電磁石電源では、図1における機
械式の切り替え器14を介して直流電源12を接続する
ことで、ビームの蓄積が可能となり、パルス電磁石電源
11を接続することで加速運転が可能となる。
Example 5. FIG. 5 is a configuration diagram showing an embodiment in which the electromagnet power source of FIG. 1 is used as an 8-pole electromagnet power source,
In FIG. 5, 51 is an 8-pole electromagnet power source, and 52 is an 8-pole electromagnet. In the electromagnet power source having the above configuration, the beam can be accumulated by connecting the DC power source 12 through the mechanical switching device 14 in FIG. 1, and the acceleration operation can be performed by connecting the pulse electromagnet power source 11. .

【0067】実施例6.図6は図1の電磁石電源をシン
クロトロン電磁石電源として用いる一実施例を示す構成
図であり、図6において、61はステアリング電磁石電
源、507はステアリング電磁石である。上記構成の電
磁石電源では、図1における機械式の切り替え器14を
介して直流電源12を接続することで、ビームの蓄積が
可能となり、パルス電磁石電源11を接続することで加
速運転が可能となる。
Example 6. FIG. 6 is a configuration diagram showing an embodiment in which the electromagnet power supply of FIG. 1 is used as a synchrotron electromagnet power supply. In FIG. 6, 61 is a steering electromagnet power supply and 507 is a steering electromagnet. In the electromagnet power source having the above configuration, the beam can be accumulated by connecting the DC power source 12 through the mechanical switching device 14 in FIG. 1, and the acceleration operation can be performed by connecting the pulse electromagnet power source 11. .

【0068】実施例7.図7は請求項3の発明に関する
実施例を示すシンクロトロン装置の電磁石電源の回路構
成図であり、パルス電磁石電源11と機械式切り替え器
14を備え、その切り替え器14の一方の切り替え端子
は開放状態であって、汎用の直流電源(図示せず)を任
意に接続可能の構造としている。なお、この場合、ビー
ム調整終了後には直流電源は必要としない為、取り外し
て他の目的に使用することが可能となる。
Example 7. FIG. 7 is a circuit configuration diagram of an electromagnet power supply of a synchrotron apparatus showing an embodiment relating to the invention of claim 3, and is provided with a pulse electromagnet power supply 11 and a mechanical switching device 14, and one switching terminal of the switching device 14 is open. In this state, a general-purpose DC power source (not shown) can be arbitrarily connected. In this case, since the DC power supply is not required after the beam adjustment is completed, it can be removed and used for other purposes.

【0069】実施例8.実施例8乃至実施例12は請求
項4の発明に関する実施例であり、パルス偏向電磁石電
源と機械式切り替え器を備え、この切り替え器の一方の
切り替え端子は開放状態にしておき、汎用の直流電源
(図示せず)を任意に接続可能の構造とすることも可能
である。なお、この場合ビーム調整終了後には直流電源
は必要としない為、取り外して他の目的に使用すること
が可能となる。
Example 8. Embodiments 8 to 12 are embodiments relating to the invention of claim 4, and are provided with a pulse deflection electromagnet power source and a mechanical switching device, one switching terminal of this switching device is left open, and a general-purpose DC power supply is provided. A structure (not shown) can be arbitrarily connected. In this case, since the DC power supply is not required after the beam adjustment is completed, it can be removed and used for other purposes.

【0070】実施例9.また、パルス4極電磁石電源と
機械式切り替え器を備え、この切り替え器の一方の切り
替え端子は開放状態にしておき、汎用の直流電源(図示
せず)を任意に接続可能の構造とすることも可能であ
る。なお、この場合、ビーム調整終了後には直流電源は
必要としない為、取り外して他の目的に使用することが
可能となる。
Example 9. In addition, a pulsed quadrupole electromagnet power source and a mechanical switching device may be provided, and one switching terminal of this switching device may be left open so that a general-purpose DC power supply (not shown) can be arbitrarily connected. It is possible. In this case, since the DC power supply is not required after the beam adjustment is completed, it can be removed and used for other purposes.

【0071】実施例10.また、パルス6極電磁石電源
と機械式切り替え器を備え、切り替え器の一方の切り替
え端子は開放状態にしておき、汎用の直流電源(図示せ
ず)を任意に接続可能の構造とすることも可能である。
なお、この場合ビーム調整終了後には直流電源は必要と
しない為、取り外して他の目的に使用することが可能と
なる。
Example 10. Further, it is possible to have a structure in which a pulsed sextupole electromagnet power supply and a mechanical switching device are provided, and one switching terminal of the switching device is left open so that a general-purpose DC power supply (not shown) can be arbitrarily connected. Is.
In this case, since the DC power supply is not required after the beam adjustment is completed, it can be removed and used for other purposes.

【0072】実施例11.また、パルス8極電磁石電源
と機械式切り替え器を備え、切り替え器の一方は開放状
態にしておき、汎用の直流電源(図示せず)を任意に接
続可能の構造とすることも可能である。なお、この場合
ビーム調整終了後には直流電源は必要としない為、取り
外して他の目的に使用することが可能となる。
Example 11. Further, it is possible to provide a structure in which a pulsed octupole electromagnet power supply and a mechanical switching device are provided, and one of the switching devices is left open so that a general-purpose DC power supply (not shown) can be arbitrarily connected. In this case, since the DC power supply is not required after the beam adjustment is completed, it can be removed and used for other purposes.

【0073】実施例12.また、ステアリング電磁石電
源と機械式切り替え器を備え、切り替え器の一方の切り
替え端子は開放状態にしておき、汎用の直流電源(図示
せず)を任意に接続可能の構造とすることも可能であ
る。なお、この場合ビーム調整終了後には直流電源は必
要としない為、取り外して他の目的に使用することが可
能となる。
Example 12 It is also possible to have a structure in which a steering electromagnet power supply and a mechanical switching device are provided, and one switching terminal of the switching device is left open so that a general-purpose DC power supply (not shown) can be arbitrarily connected. . In this case, since the DC power supply is not required after the beam adjustment is completed, it can be removed and used for other purposes.

【0074】実施例13.上記実施例1乃至実施例12
の切り替え器は機械式のものであったが、半導体式の切
り替え器を用いても同様の効果を得ることができる。
Example 13 Examples 1 to 12
Although the switch of (1) was a mechanical switch, the same effect can be obtained by using a semiconductor switch.

【0075】実施例14.図8は直流電源を偏向電磁石
に接続し、入射後1ターン目のビーム調整を行う請求項
5の発明に関する実施例を示すアルゴリズム図である。
まず、ステップST8−1で、前記図1に示す機械式の
切り替え器14により、直流電源12に電磁石15を接
続する。しかる後、ステップST8−2で蛍光板モニタ
装置をビーム軌道上に挿入し、ステップST8−3で1
ターン目のビーム位置を測定する。次いで、ステップS
T8−4でビーム位置を設計値に近づける為にステアリ
ング電磁石507の調整を行い、ステップST8−5で
最適パラメータを決定する。そして、ステップST8−
6で上記切り替え器14により、加速に用いる電源(以
下、交流電源)を電磁石に接続し、ステップST8−7
で加速運転を行う。
Example 14. FIG. 8 is an algorithm diagram showing an embodiment relating to the invention of claim 5 in which a DC power source is connected to a bending electromagnet to perform beam adjustment for the first turn after incidence.
First, in step ST8-1, the electromagnet 15 is connected to the DC power supply 12 by the mechanical switching device 14 shown in FIG. Then, in step ST8-2, the fluorescent screen monitor is inserted on the beam orbit, and in step ST8-3, 1
Measure the beam position at the turn. Then, step S
At T8-4, the steering electromagnet 507 is adjusted to bring the beam position closer to the design value, and the optimum parameter is determined at step ST8-5. Then, step ST8-
In step 6, the power source used for acceleration (hereinafter, AC power source) is connected to the electromagnet by the switching device 14, and step ST8-7.
Accelerate operation with.

【0076】交流電源で1周目のビーム調整を行うと、
蛍光板90の位置でのビーム位置は、電源のリップルの
影響で図9(a)に示す1ショット,2ショット,3シ
ョットのようにショット毎に異なる。よって、最適パラ
メータ決定の調整が難しくなる。しかし、直流電源の場
合にはリップルが1×10-5程度であるので、ビーム位
置の変動は図9(b)のように殆どなく精度の良いビー
ム調整が可能となる。
When the beam adjustment for the first round is performed with the AC power supply,
The beam position at the position of the fluorescent screen 90 is different for each shot, such as 1 shot, 2 shots, and 3 shots shown in FIG. Therefore, it becomes difficult to adjust the optimum parameter determination. However, in the case of a DC power supply, since the ripple is about 1 × 10 −5 , there is almost no change in the beam position as shown in FIG. 9B, and accurate beam adjustment is possible.

【0077】実施例15.図10は請求項6の発明に対
応する実施例を示すもので、実施例14のように直流電
源を偏向電磁石に接続し、ビーム入射後、1ターン目の
ビーム調整を行う時、入射させる電子ビームのエネルギ
ー広がり(エネルギー分散)を小さくするものである。
シンクロトロン装置の上流側(シンクロトロン装置に入
射される以前のと言う意味)のチェンバ中にスリット1
01を配設し、さらにその上流側に偏向電磁石102を
配設する。この偏向電磁石102を電子ビームが通る
と、エネルギーの大きな荷電粒子は外側に、エネルギー
の小さな粒子は内側に分かれる。
Example 15. FIG. 10 shows an embodiment corresponding to the invention of claim 6, in which a direct current power source is connected to a deflection electromagnet as in the fourteenth embodiment, and an electron to be injected when the beam is adjusted for the first turn after the beam is incident. It is intended to reduce the energy spread (energy dispersion) of the beam.
The slit 1 is provided in the chamber on the upstream side of the synchrotron device (meaning that it is before being incident on the synchrotron device).
01 is arranged, and the deflection electromagnet 102 is arranged further upstream thereof. When an electron beam passes through the deflecting electromagnet 102, charged particles with large energy are split to the outside and particles with small energy are split to the inside.

【0078】よって、スリット101を挿入することに
よりエネルギー分散の小さい、すなわちエネルギーの揃
った荷電粒子のみをスリットの下流側に導き、シンクロ
トロン装置へ入射させることが可能となる。スリットの
幅を小さくしすぎると、ビーム強度が弱くなり、調整が
難しくなるので、エネルギー分散にして0.1%から
0.2%程度が適当である。エネルギー分散が小さいビ
ームは、シンクロトロン装置を1周、2周してもビーム
の径がそれほど広がらない為、調整がより容易になる。
Therefore, by inserting the slit 101, it becomes possible to guide only charged particles having small energy dispersion, that is, uniform energy, to the downstream side of the slit and to make them enter the synchrotron device. If the width of the slit is too small, the beam intensity will be weakened and adjustment will be difficult. Therefore, the energy dispersion is preferably about 0.1% to 0.2%. For a beam with a small energy dispersion, the diameter of the beam does not spread so much even if it goes around the synchrotron device once or twice, and therefore the adjustment becomes easier.

【0079】実施例16.図11は請求項7の発明に対
応する実施例を示すもので、前記実施例14のように直
流電源を偏向電磁石に接続し、入射後、1ターン目のビ
ーム調整を行う時、シンクロトロン装置中で電子ビーム
のエネルギー分散を小さくするものである。シンクロト
ロン装置中にビームスクレーパ等(ビーム低減装置)の
スリット111を配設する。このシンクロトロン装置中
の偏向電磁石501を電子ビームが通ると、エネルギー
の大きな荷電粒子は外側に、エネルギーの小さな粒子は
内側に分かれる。
Example 16. FIG. 11 shows an embodiment corresponding to the invention of claim 7, in which a DC power source is connected to a deflection electromagnet as in the case of the 14th embodiment, and when the beam is adjusted for the first turn after incidence, the synchrotron device is used. Among them, the energy dispersion of the electron beam is reduced. A slit 111 such as a beam scraper (beam reduction device) is provided in the synchrotron device. When an electron beam passes through the deflection electromagnet 501 in this synchrotron device, charged particles with large energy are split to the outside and particles with small energy are split to the inside.

【0080】よって、ビームスクレーパ等のスリット1
11を挿入することによりエネルギー分散の小さい、す
なわちエネルギーの揃った荷電粒子のみをビームスクレ
ーパ等のスリットの下流側に導き、下流側の電子ビーム
のエネルギー分散を小さくすることが可能となる。スリ
ットの幅を小さくし過ぎると、ビーム強度が弱くなり、
調整が難しくなるので、エネルギー分散にして0.1%
から0.2%程度が適当である。エネルギー分散が小さ
いビームはシンクロトロン装置を1周、2周してもビー
ムの径が殆ど広がらない為、調整がより容易になる。
Therefore, the slit 1 of the beam scraper or the like
By inserting 11, it is possible to guide only charged particles having small energy dispersion, that is, uniform energy, to the downstream side of the slit of the beam scraper or the like, and to reduce the energy dispersion of the electron beam on the downstream side. If the width of the slit is too small, the beam intensity will weaken,
Since it becomes difficult to adjust, energy dispersion is 0.1%.
To about 0.2% is suitable. For a beam with small energy dispersion, the diameter of the beam does not substantially spread even after one or two rounds of the synchrotron device, so that adjustment becomes easier.

【0081】なお、本実施例の場合、条件によっては、
ビームスクレーパ等のスリットを通ったビームが数ター
ンして再びビームスクレーパ位置に戻った時、ビームス
クレーパに衝突する可能性がある。よって、入射後、数
ターンビームの調整には使用できるが、COD補正等の
調整には使用することができない。
In the case of this embodiment, depending on the conditions,
When a beam passing through a slit such as a beam scraper makes several turns and returns to the beam scraper position again, it may collide with the beam scraper. Therefore, it can be used for adjusting the beam for several turns after incidence, but cannot be used for adjusting COD correction or the like.

【0082】実施例17.図12は直流電源を4極電磁
石に接続し、入射時のベータトロン振動数の調整を行う
請求項13の発明に関する実施例を示すアルゴリズム
図、図13はそのベータトロン振動数調整の機器配置図
である。まず、ステップST12−1で前記図1におけ
る機械式切り替え器14により直流電源12に電磁石1
5を接続する。次いで、ステップST12−2で図13
のベータトロン振動数モニタ131とスペクトロアナラ
イザ132により水平方向(X方向)、垂直方向(Y方
向)のベータトロン振動数を測定する。そして、QF直
流電源(集束4極電磁石用直流電源)133、QD直流
電源(発散4極電磁石用直流電源)134の電流値を変
えることで、ステップST12−3でベータトロン振動
数を変化させる。上記ベータトロン振動数の測定,変化
を繰り返しながら、ステップST12−4で蓄積電流値
が最も多くなるような最適ベータトロン振動数を探す。
しかる後、ステップST12−5で機械式切り替え器1
4により、パルス電磁石電源11を電磁石15に接続
し、ステップST12−6で加速運転を行う。その時の
加速パターンは上記最適ベータトロン振動数の結果を反
映させる。
Example 17 FIG. 12 is an algorithm diagram showing an embodiment relating to the invention of claim 13 in which a DC power supply is connected to a quadrupole electromagnet to adjust the betatron frequency at the time of incidence, and FIG. 13 is a device layout diagram of the betatron frequency adjustment. Is. First, in step ST12-1, the electromagnet 1 is connected to the DC power supply 12 by the mechanical switching device 14 in FIG.
Connect 5. Then, in step ST12-2, FIG.
The betatron frequency monitor 131 and the spectro analyzer 132 measure the betatron frequency in the horizontal direction (X direction) and the vertical direction (Y direction). Then, the betatron frequency is changed in step ST12-3 by changing the current values of the QF DC power supply (focusing quadrupole electromagnet DC power supply) 133 and the QD DC power supply (divergent quadrupole electromagnet DC power supply) 134. While repeating the measurement and change of the betatron frequency, the optimum betatron frequency that maximizes the accumulated current value is searched for in step ST12-4.
Then, in step ST12-5, the mechanical switching device 1
4, the pulse electromagnet power source 11 is connected to the electromagnet 15, and the acceleration operation is performed in step ST12-6. The acceleration pattern at that time reflects the result of the optimal betatron frequency.

【0083】一般にパルス電磁石電源の電流値を変化さ
せることは、加速のパターン全体を書き換える必要があ
り、非常に煩雑であるのに対して、直流電源を用いると
簡単に変更可能となる。
In general, changing the current value of the pulse electromagnet power supply requires rewriting the entire acceleration pattern, which is very complicated, but it can be easily changed by using the DC power supply.

【0084】交流電源でベータトロン振動数の最適調整
を行うと、電源のリップルの影響で測定値は測定毎に異
なる。よって、調整が難しくなる。しかし、直流電源の
場合にはリップルが1×10-5程度であるので、測定毎
のベータトロン振動数の変動は殆どなく精度の良い調整
が可能となる。
When the betatron frequency is optimally adjusted with the AC power supply, the measured value varies from measurement to measurement due to the effect of ripples in the power supply. Therefore, adjustment becomes difficult. However, in the case of a DC power supply, since the ripple is about 1 × 10 −5 , there is almost no fluctuation in the betatron frequency for each measurement, and accurate adjustment is possible.

【0085】実施例18.図14は直流電源を6極電磁
石に接続し入射時のクロマティシティの調整を行う請求
項16の発明に関する実施例を示すアルゴリズム図、図
15はそのクロマティシティ調整の機器配置図であり、
文章中の直流電源は前記図1における直流電源12に相
当するものである。
Example 18. FIG. 14 is an algorithm diagram showing an embodiment relating to the invention of claim 16 in which a DC power source is connected to a 6-pole electromagnet to adjust chromaticity at the time of incidence, and FIG. 15 is a device layout diagram of the chromaticity adjustment,
The DC power supply in the text corresponds to the DC power supply 12 in FIG.

【0086】まず、ステップST14−1で機械式切り
替え器14により、図1の直流電源12に電磁石15を
接続する。次いで、ステップST14−2で、ベータト
ロン振動数モニタ131とスペクトロアナライザ132
により水平方向(X方向)、垂直方向(Y方向)のベー
タトロン振動数を測定する。しかる後、ステップST1
4−3で前記図50のRFキャビティ505に与えるR
F周波数を変化させた後、ステップST14−4で前記
ステップST14−2と同じようにしてベータトロン振
動数を測定し、ステップST14−5でクロマティシテ
ィを計算する。次いで、ステップST14−6でSF直
流電源(集束6極電磁石用直流電源)151、SD直流
電源(発散6極電磁石用直流電源)152を変化させる
ことにより、クロマティシティを変化させることを繰り
返しながら蓄積電流値が最も多くなる最適クロマティシ
ティを探す。しかる後、ステップST14−7で機械式
切り替え器14により、パルス電磁石電源11を電磁石
15に接続し、ステップST14−8で加速運転を行
う。その時の加速パターンは最適クロマティシティの結
果を反映させる。
First, in step ST14-1, the electromagnet 15 is connected to the DC power supply 12 of FIG. 1 by the mechanical switching device 14. Next, in step ST14-2, the betatron frequency monitor 131 and the spectroanalyzer 132
The betatron frequencies in the horizontal direction (X direction) and the vertical direction (Y direction) are measured by. Then, step ST1
R given to the RF cavity 505 of FIG.
After changing the F frequency, the betatron frequency is measured in step ST14-4 in the same manner as in step ST14-2, and the chromaticity is calculated in step ST14-5. Then, in step ST14-6, the SF DC power supply (DC power supply for focusing 6-pole electromagnet) 151 and the SD DC power supply (DC power supply for diverging 6-pole electromagnet) 152 are changed to repeatedly accumulate the chromaticity. Find the optimum chromaticity with the highest current value. Then, in step ST14-7, the pulse electromagnet power supply 11 is connected to the electromagnet 15 by the mechanical switching device 14, and the acceleration operation is performed in step ST14-8. The acceleration pattern at that time reflects the result of optimal chromaticity.

【0087】一般にパルス電磁石電源の電流値を変化さ
せることは、加速の1パターン全体を書き換える必要が
あり、煩雑であるのに対して、直流電源を用いると簡単
に変更可能となる。
In general, changing the current value of the pulse electromagnet power source requires rewriting one entire acceleration pattern, which is complicated, but it can be easily changed by using the DC power source.

【0088】実施例19.実施例19乃至26は請求項
8乃至13に関する実施例である。図16はシンクロト
ロン装置において、通常の加速運転の時に用いる偏向電
磁石電源を偏向電磁石から切離し、個々の偏向電磁石ご
とに1台の直流電源を接続しビーム調整を行い、それぞ
れの偏向電磁石に励磁する電流値を線形計画法等の手法
を用いて決定し、ビーム調整終了後にパルス偏向電磁石
電源に切り替えてトリムコイル電源の電流値を先の調整
結果に基づき決定し、加速運転を行う時の調整手段を示
すアルゴリズム図、図17はCOD調整の機器配置図で
ある。
Example 19 Embodiments 19 to 26 are embodiments relating to claims 8 to 13. FIG. 16 shows that in the synchrotron device, the deflection electromagnet power source used during normal acceleration operation is separated from the deflection electromagnet, one DC power source is connected to each deflection electromagnet, beam adjustment is performed, and each deflection electromagnet is excited. The current value is determined using a method such as a linear programming method, and after the beam adjustment is completed, the current value of the trim coil power source is determined based on the previous adjustment result by switching to the pulse deflection electromagnet power source, and adjusting means for performing the acceleration operation. FIG. 17 is an algorithm layout diagram for COD adjustment.

【0089】上記トリムコイル電源について若干の説明
を加える。一般にシンクロトロン装置の偏向電磁石は電
磁石を直列に接続し、1つの電磁石電源によってすべて
の偏向電磁石を励磁している。しかしながら、それぞれ
の磁石は製作時の精度や磁石の設置で誤差が生じる為、
同じ電流を流しても、ビームに与える影響が若干異な
る。それを補正する為に通常の偏向電磁石では、通常の
コイル(以下、主コイル)とは別にトリムコイルを設置
し、個々のトリムコイルに1つづつトリムコイル電源を
接続している。
A little explanation will be added about the trim coil power supply. Generally, the deflection electromagnets of the synchrotron device are connected in series, and one deflection power magnet excites all the deflection electromagnets. However, each magnet has an error in accuracy during manufacturing and installation of the magnet, so
Even if the same current is applied, the effect on the beam is slightly different. In order to correct it, in a normal bending electromagnet, a trim coil is installed separately from a normal coil (hereinafter referred to as a main coil), and a trim coil power source is connected to each trim coil.

【0090】図16のアルゴリズム図についてビーム調
整手順を説明する。まず、ステップST16−1で偏向
電磁石電源を偏向電磁石から切り離す。次いで、ステッ
プST16−2で汎用の直流電源171をそれぞれの偏
向電磁石に接続した後、ステップST16−3でビーム
位置モニタ508によりビーム位置を測定する。しかる
後、ステップST16−4でコンピュータ172により
ビーム位置モニタ508のデータを基に直流電源171
に流す電流値を計算し、ステップST16−5で計算し
た電流値を直流電源171に流す。そして、上記ビーム
位置の測定、電流値の計算、決定を繰り返し、ビーム位
置が設計値に近づくような調整を行う。そのとき、ステ
ップST16−6ではコンピュータ172で線形計画法
のアルゴリズムを用いて最適電流値を決定する。そし
て、ステップST16−7で最適パラメータの決定後、
汎用の直流電源を偏向電磁石から切り離し、通常の加速
運転で用いるパルス電磁石電源に切り替える。そして、
トリムコイル電源173に流す電流値を上記ステップS
T16−8の結果から計算し、加速運転を行う。
The beam adjustment procedure will be described with reference to the algorithm diagram of FIG. First, in step ST16-1, the deflection electromagnet power supply is disconnected from the deflection electromagnet. Next, in step ST16-2, a general-purpose DC power supply 171 is connected to each bending electromagnet, and in step ST16-3, the beam position monitor 508 measures the beam position. Then, in step ST16-4, the computer 172 uses the data of the beam position monitor 508 to generate the DC power supply 171.
Is calculated, and the current value calculated in step ST16-5 is supplied to the DC power supply 171. Then, the measurement of the beam position, the calculation of the current value, and the determination are repeated to make an adjustment so that the beam position approaches the design value. At that time, in step ST16-6, the computer 172 determines the optimum current value using the algorithm of the linear programming method. Then, after the optimum parameters are determined in step ST16-7,
Separate the general-purpose DC power supply from the deflection electromagnet and switch to the pulse electromagnet power supply used for normal acceleration operation. And
The value of the current flowing through the trim coil power supply 173 is set to the above step S.
Calculate from the result of T16-8 and perform acceleration operation.

【0091】実施例20.上記実施例19では、通常の
加速運転の時用いる偏向電磁石電源を偏向電磁石から切
り離し、個々の偏向電磁石ごとに1台の直流電源を接続
しビーム調整を行ったが、請求項10の発明に関する本
実施例はもし、偏向電磁石トリムコイルに入射時に必要
な電流すべて(即ち、通常であれば主コイルとトリムコ
イル双方に流す電流の和)を流すことが可能であれば、
偏向電磁石電源を切り離さずにトリムコイル電源を汎用
の直流電源と同様に用いることで、最適パラメータを決
定することを可能としたものである。
Example 20. In the nineteenth embodiment, the deflection electromagnet power supply used during the normal acceleration operation is separated from the deflection electromagnet, and one DC power supply is connected to each deflection electromagnet to perform beam adjustment. In the embodiment, if it is possible to pass all the electric current (that is, the sum of the electric currents normally applied to both the main coil and the trim coil) required for the deflection electromagnet trim coil upon incidence,
By using the trim coil power supply in the same way as a general-purpose DC power supply without disconnecting the bending electromagnet power supply, it is possible to determine the optimum parameters.

【0092】実施例21.また、シンクロトロン装置に
おいて、もし、4極電磁石にトリムコイル並びにトリム
コイル電源がついていれば、下記のようにして最適なベ
ータトロン振動数の決定が可能となる。即ち、通常の加
速運転の時用いる4極電磁石電源を4極電磁石から切り
離し、個々の4極電磁石ごとに1台の直流電源を接続し
てビーム調整を行い、それぞれの4極電磁石に励磁する
電流値を線形計画法によって決定し、ビーム調整終了後
にパルス4極電磁石電源に切り替えて4極電磁石トリム
コイル電源の電流値を先の調整結果に基づき決定し、加
速運転を行うことが可能となる。
Example 21. Further, in the synchrotron device, if the quadrupole electromagnet is equipped with a trim coil and a trim coil power source, the optimum betatron frequency can be determined as follows. That is, the quadrupole electromagnet power supply used during normal acceleration operation is separated from the quadrupole electromagnet, one DC power supply is connected to each quadrupole electromagnet to perform beam adjustment, and the current to excite each quadrupole electromagnet. The value is determined by the linear programming method, and after the beam adjustment is completed, it is switched to the pulse quadrupole electromagnet power supply, the current value of the quadrupole electromagnet trim coil power supply is determined based on the previous adjustment result, and the acceleration operation can be performed.

【0093】実施例22.上記実施例21では、通常の
加速運転の時用いる4極電磁石電源を4極電磁石から切
り離し、個々の4極電磁石ごとに1台の直流電源を接続
しビーム調整を行ったが、請求項11の発明に関する本
実施例はもし、4極電磁石トリムコイルに入射時に必要
な電流すべて(即ち、通常であれば主コイルとトリムコ
イル双方に流す電流の和)を流すことが可能であれば、
4極電磁石電源を切り離さずにトリムコイル電源を汎用
の直流電源と同様に用いることで、最適パラメータを決
定することを可能としたものである。
Example 22. In Example 21, the quadrupole electromagnet power source used during normal acceleration operation was separated from the quadrupole electromagnet, and one DC power source was connected to each quadrupole electromagnet to perform beam adjustment. This embodiment relating to the invention, if it is possible to pass all the currents required for incidence on the quadrupole electromagnet trim coil (that is, the sum of the currents that normally flow in both the main coil and the trim coil),
By using the trim coil power supply in the same manner as a general-purpose DC power supply without disconnecting the quadrupole electromagnet power supply, it is possible to determine the optimum parameters.

【0094】実施例23.また、シンクロトロン装置に
おいて、もし、6極電磁石にトリムコイル並びにトリム
コイル電源がついていれば、下記のようにして最適なク
ロマティシティの決定が可能となる。即ち、通常の加速
運転の時用いる6極電磁石電源を6極電磁石から切り離
し、個々の6極電磁石ごとに1台の直流電源を接続して
ビーム調整を行い、それぞれの6極電磁石に励磁する電
流値を線形計画法によって決定し、ビーム調整終了後に
パルス6極電磁石電源に切り替えて6極電磁石トリムコ
イル電源の電流値を先の調整結果に基づき決定し、加速
運転を行うことが可能となる。
Example 23. Further, in the synchrotron device, if the 6-pole electromagnet is equipped with a trim coil and a trim coil power source, it is possible to determine the optimum chromaticity as follows. That is, the 6-pole electromagnet power supply used during normal acceleration operation is separated from the 6-pole electromagnet, and one DC power supply is connected to each 6-pole electromagnet to perform beam adjustment, and the current to excite each 6-pole electromagnet. The value is determined by the linear programming method, and after the beam adjustment is completed, the pulse 6-pole electromagnet power source is switched to, and the current value of the 6-pole electromagnet trim coil power source is determined based on the previous adjustment result, and acceleration operation can be performed.

【0095】実施例24.上記実施例23では、通常の
加速運転の時用いる6極電磁石電源を6極電磁石から切
り離し、個々の6極電磁石ごとに1台の直流電源を接続
しビーム調整を行ったが、もし、6極電磁石トリムコイ
ルに入射時に必要な電流すべて(即ち、通常であれば主
コイルとトリムコイル双方に流す電流の和)を流すこと
が可能であれば、6極電磁石電源を切り離さずにトリム
コイル電源を実施例34の汎用の直流電源と同様に用い
ることで最適パラメータを決定することが可能である。
Example 24. In Example 23, the 6-pole electromagnet power source used during normal acceleration operation was separated from the 6-pole electromagnet, and one DC power source was connected to each 6-pole electromagnet to perform beam adjustment. If it is possible to pass all the current (that is, the sum of the currents that normally flow to both the main coil and the trim coil normally) at the time of incidence to the electromagnet trim coil, the trim coil power supply should be connected without disconnecting the 6-pole electromagnet power supply. The optimum parameters can be determined by using the same as the general-purpose DC power supply of the 34th embodiment.

【0096】実施例25.また、シンクロトロン装置に
おいて、もし、8極電磁石にトリムコイル並びにトリム
コイル電源がついていれば、下記のようにして最適な運
転条件の調整が可能となる即ち、通常の加速運転の時用
いる8極電磁石電源を8極電磁石から切り離し、個々の
8極電磁石ごとに1台の直流電源を接続してビーム調整
を行い、それぞれの8極電磁石に励磁する電流値を線形
計画法によって決定し、ビーム調整終了後にパルス8極
電磁石電源に切り替えて8極電磁石トリムコイル電源の
電流値を先の調整結果に基づき決定し、加速運転を行う
ことが可能となる。
Example 25. Further, in the synchrotron device, if the 8-pole electromagnet is equipped with a trim coil and a trim coil power supply, the optimum operating conditions can be adjusted as follows, that is, the 8-pole used during normal acceleration operation. Separate the electromagnet power supply from the 8-pole electromagnet, connect one DC power supply to each 8-pole electromagnet, perform beam adjustment, and determine the current value to be excited in each 8-pole electromagnet by the linear programming method. After the end, it is possible to switch to the pulsed octopole electromagnet power supply, determine the current value of the octopole electromagnet trim coil power supply based on the previous adjustment result, and perform the acceleration operation.

【0097】実施例26.上記実施例25では、通常の
加速運転の時用いる8極電磁石電源を8極電磁石から切
り離し、個々の8極電磁石ごとに1台の直流電源を接続
しビーム調整を行ったが、もし、8極電磁石トリムコイ
ルに入射時に必要な電流すべて(即ち、通常であれば主
コイルとトリムコイル双方に流す電流の和)を流すこと
が可能であれば、8極電磁石電源を切り離さずにトリム
コイル電源を実施例25の汎用の直流電源と同様に用い
ることで最適パラメータを決定することが可能である。
Example 26. In Example 25, the 8-pole electromagnet power supply used during normal acceleration operation was separated from the 8-pole electromagnet, and one DC power supply was connected to each 8-pole electromagnet to perform beam adjustment. If it is possible to pass all the current (that is, the sum of the currents that normally flow to both the main coil and the trim coil normally) at the time of incidence to the electromagnet trim coil, the trim coil power supply should be connected without disconnecting the 8-pole electromagnet power supply. The optimum parameters can be determined by using the same as the general-purpose DC power supply of the twenty-fifth embodiment.

【0098】実施例27.図18は加速電流値の加速中
の変化を測定する請求項14の発明に関する実施例を示
すもので、図18(a)は構成図、図18(b)は時間
対ビーム電流特性図である。図18(a)において、電
流モニタ181で測定した加速電流値の測定信号は、信
号処理回路182を通り、コンピュータ183に取り込
まれる。ところで、電流モニタ181の電圧波形は図1
8(b)の極線184のように、コアのドループの影響
が現れる。よって、時間毎の加速電流値を知ることは難
しい。そこで、本実施例では、コンピュータ183に取
り込んだ電圧波形データを、コアのドループを考慮して
変形し、その波形出力を行う。その結果、曲線185で
示すように、実際のビーム電流の変化に近い電流変化と
なる。
Example 27. 18A and 18B show an embodiment relating to the invention of claim 14 for measuring a change in acceleration current value during acceleration. FIG. 18A is a configuration diagram and FIG. 18B is a time vs. beam current characteristic diagram. . In FIG. 18A, the measurement signal of the acceleration current value measured by the current monitor 181 passes through the signal processing circuit 182 and is captured by the computer 183. By the way, the voltage waveform of the current monitor 181 is shown in FIG.
The effect of the droop of the core appears as in the pole wire 184 of FIG. Therefore, it is difficult to know the acceleration current value for each time. Therefore, in the present embodiment, the voltage waveform data taken into the computer 183 is transformed in consideration of the droop of the core, and the waveform is output. As a result, as shown by the curve 185, the current change is close to the actual change of the beam current.

【0099】加速ビーム電流の増加調整の時は、入射後
数マイクロから数10マイクロs程度のビーム電流の減
少度合いを分析し、その領域でビーム電流の減少が少な
くなるような調整をする必要がある。しかしながら、通
常のトランスコア型の電流モニタの出力波形を直接観察
しても、ドループがあるので、ビーム電流の真の減少割
合がはっきりと認識できない。そこで、最適な運転パラ
メータ決定の為にはコンピュータ処理を行い、ドループ
の補正を行った波形出力を観察しながら、蓄積電流値を
増加させるビーム調整を行う必要がある。
At the time of adjusting the acceleration beam current, it is necessary to analyze the degree of decrease of the beam current within a few microseconds to several tens of microseconds after the incidence and make an adjustment so that the decrease in the beam current is small in that region. is there. However, even if the output waveform of an ordinary transformer core type current monitor is directly observed, since there is droop, the true reduction rate of the beam current cannot be clearly recognized. Therefore, in order to determine the optimum operation parameter, it is necessary to perform computer processing and perform beam adjustment for increasing the accumulated current value while observing the waveform output for which the droop is corrected.

【0100】実施例28.図19は加速中のベータトロ
ン振動数の測定する請求項15の発明に関する実施例を
示すもので、図19(a)は構成図、図19(b)は時
間対ベータトロン振動数特性図である。ベータトロン振
動数の測定は図19(a)のrfノックアウト電極19
1に高周波電界をかけ、その高周波電界の周波数を徐々
に変化させ、高周波電界とベータトロン振動が共鳴して
ビームが失われる時の高周波電界の周波数を測定し、そ
の周波数からベータトロン振動数の計算を行う。一般
に、加速中の変化するベータトロン振動数を測定するた
めには、高周波電界を1ms程度のパルスで与えれば良
い。しかしパルス電界を与えるには、回路が複雑にな
り、また費用もかかる。
Example 28. FIG. 19 shows an embodiment relating to the invention of claim 15 for measuring the betatron frequency during acceleration. FIG. 19 (a) is a configuration diagram and FIG. 19 (b) is a time vs. betatron frequency characteristic diagram. is there. The measurement of the betatron frequency is performed by measuring the rf knockout electrode 19 of FIG.
1 is applied with a high frequency electric field, the frequency of the high frequency electric field is gradually changed, and the frequency of the high frequency electric field when the high frequency electric field and the betatron oscillation resonate and the beam is lost is measured. Calculate. Generally, in order to measure the changing betatron frequency during acceleration, a high-frequency electric field may be applied with a pulse of about 1 ms. However, providing a pulsed electric field complicates the circuit and is expensive.

【0101】そこで、本実施例では以下のようにして加
速中変化するベータトロン振動数を測定する。 (1)rfノックアウトにかける周波数をF1とし(図
19(b)を参照)、その時にビームが失われる時間T
1を測定する。その時間のベータトロン振動数は、周波
数F1から計算される値である。 (2)同様にして、周波数F2,F3,F4とrfノッ
クアウト電極191にかける周波数を替えて、同様にし
て時間T2,T3,T4を測定する。 上記(1),(2)の値を補間して加速中のベータトロ
ン周波数を決定する。本実施例のようにすると、連続出
力の高周波電源を用いて加速中のベータトロン振動数を
計算可能である。
Therefore, in this embodiment, the betatron frequency changing during acceleration is measured as follows. (1) Let F1 be the frequency applied to the rf knockout (see FIG. 19B), and the time T at which the beam is lost at that time
Measure 1. The betatron frequency for that time is a value calculated from the frequency F1. (2) Similarly, the frequencies F2, F3, F4 and the frequency applied to the rf knockout electrode 191 are changed, and the times T2, T3, T4 are measured in the same manner. The values of (1) and (2) above are interpolated to determine the betatron frequency during acceleration. According to this example, it is possible to calculate the betatron frequency during acceleration using a continuous output high frequency power source.

【0102】実施例29.実施例29乃至50は請求項
16乃至21の発明に関する実施例である。低エネルギ
ー領域と高エネルギー領域で別の偏向電磁石電源を用
い、加速途中に切り替え器により双方を切り替えて運転
を行う請求項17,18の発明に関する実施例を図2
0,図21に示す。図20はシンクロトロン装置の偏向
電磁石の励磁パターン、即ち加速パターンを示し、図2
1は実施例40を達成させるに必要な偏向電磁石電源の
回路図を示している。図21において、211,212
はそれぞれ、低エネルギー、高エネルギーで用いる偏向
電磁石電源、213は両者の電源を切り替える切り替え
器(サイリスタ)である。
Example 29. Embodiments 29 to 50 are embodiments relating to the inventions of claims 16 to 21. Embodiments relating to the inventions of claims 17 and 18 in which different deflection electromagnet power supplies are used in the low energy region and the high energy region, and both are switched by a switcher during acceleration to perform operation.
0, shown in FIG. FIG. 20 shows an excitation pattern, that is, an acceleration pattern of the deflection electromagnet of the synchrotron device.
1 shows a circuit diagram of a bending electromagnet power source necessary for achieving Example 40. In FIG. 21, 211, 212
Is a deflecting electromagnet power source used for low energy and high energy, respectively, and 213 is a switching device (thyristor) for switching between the two power sources.

【0103】パルス電磁石電源の電流出力には電流リッ
プルのノイズが重畳される。そのノイズは低エネルギー
から高エネルギーまでその振幅はほぼおなじである。よ
って主電流に対する割合をとると、リップルが荷電粒子
に与える影響は、おもに低エネルギー領域で深刻であ
る。また、低エネルギーと高エネルギーのエネルギー差
が大きければ大きい程、リップルは大きくなる。
Noise of current ripple is superimposed on the current output of the pulse electromagnet power supply. The noise has almost the same amplitude from low energy to high energy. Therefore, when the ratio to the main current is taken, the influence of the ripple on the charged particles is serious in the low energy region. Also, the greater the energy difference between low energy and high energy, the greater the ripple.

【0104】よって、図20に示すように加速の途中で
電源を低エネルギー用から高エネルギー用のものに切り
替え器(図21の213)を用いて切り替える。切り替
えの瞬間にはリップルが大きくなるが、切り替える時の
エネルギーがある程度高ければ、低エネルギー時のリッ
プルの影響より小さく、問題とはならない。切り替えに
はサイリスタを用いる。
Therefore, as shown in FIG. 20, during the acceleration, the power source is switched from the low energy one to the high energy one by using the switch (213 in FIG. 21). The ripple becomes large at the moment of switching, but if the energy at the time of switching is high to some extent, it is smaller than the effect of ripple at the time of low energy, so there is no problem. A thyristor is used for switching.

【0105】実施例30.低エネルギー領域と高エネル
ギー領域で別の4極電磁石電源を用い、加速途中に切り
替え器により双方を切り替えて運転を行う実施例を図2
2,図23に示す。図22はシンクロトロン装置の4極
電磁石の励磁パターンを示し、図23は本実施例を達成
させるに必要な4極電磁石電源の回路図を示している。
図23において、231,232はそれぞれ、低エネル
ギー、高エネルギーで用いる4極電磁石電源、233は
両者の電源を切り替える切り替え器(サイリスタ)であ
る。
Example 30. FIG. 2 shows an embodiment in which different quadrupole electromagnet power supplies are used in the low energy region and the high energy region, and both are switched by a switcher during acceleration to perform operation.
2, shown in FIG. FIG. 22 shows the excitation pattern of the quadrupole electromagnet of the synchrotron device, and FIG. 23 shows the circuit diagram of the quadrupole electromagnet power supply necessary for achieving this embodiment.
In FIG. 23, reference numerals 231 and 232 are quadrupole electromagnet power supplies used for low energy and high energy, respectively, and 233 is a switch (thyristor) for switching between the two power supplies.

【0106】パルス電磁石電源の電流出力には電流リッ
プルのノイズが重畳される。そのノイズは低エネルギー
から高エネルギーまでその振幅はほぼおなじである。よ
って主電流に対する割合をとると、リップルが荷電粒子
に与える影響は、おもに低エネルギー領域で深刻であ
る。また、低エネルギーと高エネルギーのエネルギー差
が大きければ大きい程、リップルは大きくなる。4極電
磁石のリップルはベータトロン振動数の変動として現れ
る。
The current ripple noise is superimposed on the current output of the pulse electromagnet power supply. The noise has almost the same amplitude from low energy to high energy. Therefore, when the ratio to the main current is taken, the influence of the ripple on the charged particles is serious in the low energy region. Also, the greater the energy difference between low energy and high energy, the greater the ripple. The ripple of the quadrupole electromagnet appears as a fluctuation of the betatron frequency.

【0107】よって、図22に示すように加速の途中で
電源を低エネルギー用から高エネルギー用のものに切り
替え器(図23の233)を用いて切り替える。切り替
えの瞬間にはリップルが大きくなるが、切り替える時の
エネルギーがある程度高ければ、低エネルギー時のリッ
プルの影響より小さく、問題とはならない。切り替えに
はサイリスタを用いる。
Therefore, as shown in FIG. 22, the power source is switched from one for low energy to one for high energy during the acceleration using the switch (233 in FIG. 23). The ripple becomes large at the moment of switching, but if the energy at the time of switching is high to some extent, it is smaller than the effect of ripple at the time of low energy, so there is no problem. A thyristor is used for switching.

【0108】実施例31.低エネルギー領域と高エネル
ギー領域で別の6極電磁石電源を用い、加速途中に切り
替え器により双方を切り替えて運転を行う実施例を図2
4,図25に示す。図24はシンクロトロン装置の6極
電磁石の励磁パターンを示し、図25は本実施例を達成
させるに必要な6極電磁石電源の回路図を示している。
図25において、251,252はそれぞれ、低エネル
ギー、高エネルギーで用いる6極電磁石電源、253は
両者の電源を切り替える切り替え器(サイリスタ)であ
る。
Example 31. An example in which different 6-pole electromagnet power supplies are used for the low energy region and the high energy region, and both are switched by a switching device during acceleration to perform operation
4, shown in FIG. FIG. 24 shows the excitation pattern of the 6-pole electromagnet of the synchrotron device, and FIG. 25 shows the circuit diagram of the 6-pole electromagnet power supply required to achieve this embodiment.
In FIG. 25, 251 and 252 are 6-pole electromagnet power sources used for low energy and high energy, respectively, and 253 is a switch (thyristor) for switching between the two power sources.

【0109】パルス電磁石電源の電流出力には電流リッ
プルのノイズが重畳される。そのノイズは低エネルギー
から高エネルギーまでその振幅はほぼおなじである。よ
って主電流に対する割合をとると、リップルが荷電粒子
に与える影響は、おもに低エネルギー領域で深刻であ
る。また、低エネルギーと高エネルギーのエネルギー差
が大きければ大きい程、リップルは大きくなる。6極電
磁石のリップルはクロマティシティの変動として現れ
る。
Noise of current ripple is superimposed on the current output of the pulse electromagnet power supply. The noise has almost the same amplitude from low energy to high energy. Therefore, when the ratio to the main current is taken, the influence of the ripple on the charged particles is serious in the low energy region. Also, the greater the energy difference between low energy and high energy, the greater the ripple. The ripple of the 6-pole electromagnet appears as a change in chromaticity.

【0110】よって、図24に示すように加速の途中で
電源を低エネルギー用から高エネルギー用のものに切り
替え器(図25の253)を用いて切り替える。切り替
えの瞬間にはリップルが大きくなるが、切り替える時の
エネルギーがある程度高ければ低エネルギー時のリップ
ルの影響より小さく、問題とはならない。切り替えに
は、サイリスタを用いる。
Therefore, as shown in FIG. 24, the power source is switched from the low energy one to the high energy one by using the switch (253 in FIG. 25) during the acceleration. The ripple becomes large at the moment of switching, but if the energy at the time of switching is high to some extent, it is smaller than the effect of ripple at the time of low energy, so there is no problem. A thyristor is used for switching.

【0111】実施例32.低エネルギー領域と高エネル
ギー領域で別の8極電磁石電源を用い、加速途中に切り
替え器により双方を切り替えて運転を行う実施例を図2
6,図27に示す。図26はシンクロトロン装置の8極
電磁石の励磁パターンを示し、図27は本実施例を達成
させるに必要な8極電磁石電源の回路図を示している。
図27において、271,272はそれぞれ、低エネル
ギー、高エネルギーで用いる8極電磁石電源、273は
両者の電源を切り替える切り替え器(サイリスタ)であ
る。
Example 32. FIG. 2 shows an embodiment in which another 8-pole electromagnet power source is used in the low energy region and the high energy region, and both are switched by a switching device during acceleration to perform operation.
6, shown in FIG. FIG. 26 shows the excitation pattern of the 8-pole electromagnet of the synchrotron device, and FIG. 27 shows the circuit diagram of the 8-pole electromagnet power supply required to achieve this embodiment.
In FIG. 27, 271 and 272 are 8-pole electromagnet power sources used for low energy and high energy, respectively, and 273 is a switching device (thyristor) for switching between the two power sources.

【0112】パルス電磁石電源の電流出力には電流リッ
プルのノイズが重畳される。そのノイズは低エネルギー
から高エネルギーまでその振幅はほぼおなじである。よ
って主電流に対する割合をとると、リップルが荷電粒子
に与える影響は、おもに低エネルギー領域で深刻であ
る。また、低エネルギーと高エネルギーのエネルギー差
が大きければ大きい程、リップルは大きくなる。8極電
磁石のリップルはストップバンドの幅の増大や、ランダ
ウダンピング効果の減少として現れる。
Noise of current ripple is superimposed on the current output of the pulse electromagnet power supply. The noise has almost the same amplitude from low energy to high energy. Therefore, when the ratio to the main current is taken, the influence of the ripple on the charged particles is serious in the low energy region. Also, the greater the energy difference between low energy and high energy, the greater the ripple. The ripple of the 8-pole electromagnet appears as an increase in the width of the stop band and a decrease in the Landau damping effect.

【0113】よって、図26に示すように加速の途中で
電源を低エネルギー用から高エネルギー用のものに切り
替え器(図27の273)を用いて切り替える。切り替
えの瞬間にはリップルが大きくなるが、切り替える時の
エネルギーがある程度高けれは、低エネルギー時のリッ
プルの影響より小さく、問題とはならない。切り替えに
は、サイリスタを用いる。
Therefore, as shown in FIG. 26, the power source is switched from one for low energy to one for high energy by using the switch (273 in FIG. 27) during acceleration. Although the ripple becomes large at the moment of switching, if the energy when switching is high to a certain extent is smaller than the effect of ripple at the time of low energy, there is no problem. A thyristor is used for switching.

【0114】実施例33.低エネルギー領域と高エネル
ギー領域で別のステアリング電磁石電源を用い、加速途
中に切り替え器により双方を切り替えて運転を行う実施
例を図28,図29に示す。図28はシンクロトロン装
置のステアリング電磁石の励磁パターンを示し、図29
は実施例33を達成させるに必要なステアリング電磁石
電源の回路図を示している。図29において、291,
292はそれぞれ、低エネルギー、高エネルギーで用い
るステアリング電磁石電源、293は両者の電源を切り
替える切り替え器(サイリスタ)である。
Example 33. 28 and 29 show an embodiment in which different steering electromagnet power supplies are used in the low energy region and the high energy region, and both are switched by a switching device during acceleration to perform operation. FIG. 28 shows an excitation pattern of the steering electromagnet of the synchrotron device, and FIG.
Shows the circuit diagram of the steering electromagnet power supply needed to achieve Example 33. In FIG. 29, 291,
Reference numeral 292 is a steering electromagnet power source used for low energy and high energy, respectively, and 293 is a switching device (thyristor) for switching between the two power sources.

【0115】パルス電磁石電源の電流出力には電流リッ
プルのノイズが重畳される。そのノイズは低エネルギー
から高エネルギーまでその振幅はほぼおなじである。よ
って主電流に対する割合をとると、リップルが荷電粒子
に与える影響は、おもに低エネルギー領域で深刻であ
る。また、低エネルギーと高エネルギーのエネルギー差
が大きければ大きい程、リップルは大きくなる。ステア
リング電磁石のリップルはCODの変動として現れる。
Noise of current ripple is superimposed on the current output of the pulse electromagnet power supply. The noise has almost the same amplitude from low energy to high energy. Therefore, when the ratio to the main current is taken, the influence of the ripple on the charged particles is serious in the low energy region. Also, the greater the energy difference between low energy and high energy, the greater the ripple. The ripple of the steering electromagnet appears as COD fluctuation.

【0116】よって、図28に示すように加速の途中で
電源を低エネルギー用から高エネルギー用のものに切り
替え器(図29の293)を用いて切り替える。切り替
えの瞬間にはリップルが大きくなるが、切り替える時の
エネルギーがある程度高ければ、低エネルギー時のリッ
プルの影響より小さく、問題とはならない。切り替えに
は、サイリスタを用いる。
Therefore, as shown in FIG. 28, the power source is switched from one for low energy to one for high energy during the acceleration using the switch (293 in FIG. 29). The ripple becomes large at the moment of switching, but if the energy at the time of switching is high to some extent, it is smaller than the effect of ripple at the time of low energy, so there is no problem. A thyristor is used for switching.

【0117】実施例34.上記実施例29乃至実施例3
3では切り替え器としてサイリスタを用いていたが、G
TO(ゲート・ターンオフ・サイリスタ)を用いること
もできる。
Example 34. Example 29 to Example 3
In 3, a thyristor was used as a switch, but G
A TO (gate turn-off thyristor) can also be used.

【0118】実施例35.低エネルギー領域と高エネル
ギー領域で別のパルス偏向電磁石電源を用い、加速途中
に切り替え器により双方を切り替えて運転を行う際、切
り替え時の加速パターンをエネルギー一定の領域を作る
請求項19の発明に関する実施例を図30に示す。2つ
のパルス電磁石電源の切り替えは、タイミング、電圧制
御の問題が難しいので、パルス電磁石電源の切り替え時
に電流一定の領域を作り、その時点で切り替えを行う。
Example 35. 20. The invention according to claim 19, wherein different pulse deflection electromagnet power supplies are used for the low energy region and the high energy region, and when switching is performed during switching by switching both of them, the acceleration pattern at the time of switching is made to have a constant energy region. An example is shown in FIG. Switching between the two pulse electromagnet power supplies is difficult in terms of timing and voltage control. Therefore, when switching the pulse electromagnet power supplies, a region where the current is constant is created, and switching is performed at that time.

【0119】実施例36.低エネルギー領域と高エネル
ギー領域で別のパルス4極電磁石電源を用い、加速途中
に切り替え器により双方を切り替えて運転を行う際、切
り替え時の加速パターンをエネルギー一定の領域を作る
実施例を図31に示す。2つのパルス電磁石電源の切り
替えは、タイミング、電圧制御の問題が難しいので、パ
ルス電磁石電源の切り替え時に電流一定の領域を作りそ
の時点で切り替えを行う。
Example 36. FIG. 31 shows an embodiment in which different pulse quadrupole electromagnet power supplies are used for the low energy region and the high energy region, and when switching is performed by a switching device during acceleration, the acceleration pattern at the time of switching is made to have a constant energy region. Shown in. Switching between the two pulse electromagnet power supplies is difficult in terms of timing and voltage control. Therefore, when switching the pulse electromagnet power supplies, a region where the current is constant is created and switching is performed at that time.

【0120】実施例37.低エネルギー領域と高エネル
ギー領域で別のパルス6極電磁石電源を用い、加速途中
に切り替え器により双方を切り替えて運転を行う際、切
り替え時の加速パターンをエネルギー一定の領域を作る
実施例を図32に示す。2つのパルス電磁石電源の切り
替えは、タイミング、電圧制御の問題が難しいので、パ
ルス電磁石電源の切り替え時に電流一定の領域を作りそ
の時点で切り替えを行う。
Example 37. FIG. 32 shows an embodiment in which different pulse 6-pole electromagnet power sources are used for the low energy region and the high energy region, and when switching is performed by a switching device during acceleration, the acceleration pattern at the time of switching is made to have a constant energy region. Shown in. Switching between the two pulse electromagnet power supplies is difficult in terms of timing and voltage control. Therefore, when switching the pulse electromagnet power supplies, a region where the current is constant is created and switching is performed at that time.

【0121】実施例38.低エネルギー領域と高エネル
ギー領域で別のパルス8極電磁石電源を用い、加速途中
に切り替え器により双方を切り替えて運転を行う際、切
り替え時の加速パターンをエネルギー一定の領域を作る
実施例を図33に示す。2つのパルス電磁石電源の切り
替えは、タイミング、電圧制御の問題が難しいので、パ
ルス電磁石電源の切り替え時に電流一定の領域を作りそ
の時点で切り替えを行う。
Example 38. FIG. 33 shows an embodiment in which different pulse octupole electromagnet power supplies are used in the low energy region and the high energy region, and when switching is performed by a switching device during the acceleration to perform operation, an acceleration pattern at the time of switching is made to have a constant energy region. Shown in. Switching between the two pulse electromagnet power supplies is difficult in terms of timing and voltage control. Therefore, when switching the pulse electromagnet power supplies, a region where the current is constant is created and switching is performed at that time.

【0122】実施例39.低エネルギー領域と高エネル
ギー領域で別のパルスステアリング電磁石電源を用い、
加速途中に切り替え器により双方を切り替えて運転を行
う際、切り替え時の加速パターンをエネルギー一定の領
域を作る実施例を図34に示す。2つのパルス電磁石電
源の切り替えは、タイミング、電圧制御の問題が難しい
ので、パルス電磁石電源の切り替え時に電流一定の領域
を作りその時点が切り替えを行う。
Example 39. Using different pulse steering electromagnet power supply in low energy region and high energy region,
FIG. 34 shows an example in which the acceleration pattern at the time of switching is made to have a constant energy region when the two are switched by the switcher during the acceleration to perform the operation. Switching between the two pulse electromagnet power supplies is difficult in terms of timing and voltage control. Therefore, when switching the pulse electromagnet power supplies, a region where the current is constant is created and the switching is performed at that time.

【0123】実施例40.低エネルギー領域ではパルス
偏向電磁石電源、高エネルギー領域で直流の偏向電磁石
電源を用い、加速途中に切り替え器により双方を切り替
えて運転を行う請求項20の発明に関する実施例を図3
5,図36に示す。図35はシンクロトロン装置の偏向
電磁石の励磁パターンを示し、図36は本実施例を達成
させるに必要な偏向電磁石電源の回路図を示している。
図36において、361,362はそれぞれ、パルス偏
向電磁石電源、直流偏向電磁石電源であり、363は両
者の電源を切り替える切り替え器(サイリスタ)であ
る。
Example 40. 21. An embodiment according to the invention of claim 20, wherein a pulse deflection electromagnet power source is used in a low energy region and a DC deflection electromagnet power source is used in a high energy region, and both are switched by a switching device during acceleration to perform operation.
5, shown in FIG. FIG. 35 shows an excitation pattern of the deflection electromagnet of the synchrotron device, and FIG. 36 shows a circuit diagram of the deflection electromagnet power supply necessary for achieving this embodiment.
In FIG. 36, 361 and 362 are a pulse deflection electromagnet power supply and a DC deflection electromagnet power supply, respectively, and 363 is a switcher (thyristor) that switches between the two power supplies.

【0124】低エネルギー時は荷電粒子の寿命が短く、
ビーム不安定性も発生しやすいので、高速にエネルギー
を上げる必要がある。一方、高エネルギーになると荷電
粒子の寿命が十分に長いためゆっくりエネルギーを上げ
ても問題がない。また最高エネルギーに達し、蓄積を行
なう際には、ビーム軸が変動すると、不安定性を励起し
やすいので、電源のリップルが小さい方がよい。よっ
て、低エネルギー時に交流電源を用い、高エネルギー時
に直流電源を用い、その間を切り替え器で切り替える
と、性能の良いシンクロトロン装置を提供可能となる。
At low energy, the life of charged particles is short,
Beam instability is also likely to occur, so it is necessary to raise energy at high speed. On the other hand, when the energy becomes high, the life of the charged particles is sufficiently long, so there is no problem even if the energy is slowly increased. Further, when the maximum energy is reached and accumulation is performed, if the beam axis changes, instability is likely to be excited, so it is preferable that the ripple of the power supply is small. Therefore, by using the AC power supply at the time of low energy and the DC power supply at the time of high energy, and switching between them by the switcher, it becomes possible to provide a synchrotron device with good performance.

【0125】よって、図35に示すように加速の途中で
電源をパルス偏向電磁石電源から直流電源に切り替え器
(図36の363)を用いて切り替える。切り替えの瞬
間にはリップルが大きくなるが、切り替え時のエネルギ
ーがある程度高ければ、低エネルギー時のリップルの影
響より小さく問題とはならない。切り替えには、サイリ
スタを用いる。
Therefore, as shown in FIG. 35, the power source is switched from the pulse deflection electromagnet power source to the DC power source during the acceleration using the switch (363 in FIG. 36). The ripple becomes large at the moment of switching, but if the energy at switching is high to some extent, it is smaller than the effect of ripple at low energy and it does not pose a problem. A thyristor is used for switching.

【0126】実施例41.低エネルギー領域ではパルス
4極電磁石電源、高エネルギー領域で直流の4極電磁石
電源を用い、加速途中に切り替え器により双方を切り替
えて運転を行う実施例を図37,図38に示す。図37
はシンクロトロン装置の4極電磁石の励磁パターンを示
し、図38は本実施例を達成させるに必要な4極電磁石
電源の回路図を示している。図38において、381,
382はそれぞれ、パルス4極電磁石、直流4極電磁石
電源、383は両者の電源を切り替える切り替え器(サ
イリスタ)である。
Example 41. 37 and 38 show an embodiment in which a pulse quadrupole electromagnet power source is used in the low energy region and a direct current quadrupole electromagnet power source is used in the high energy region, and both are switched by a switching device during acceleration to perform operation. FIG. 37
Shows the excitation pattern of the quadrupole electromagnet of the synchrotron device, and FIG. 38 shows the circuit diagram of the quadrupole electromagnet power supply necessary for achieving this embodiment. In FIG. 38, 381
Reference numeral 382 denotes a pulse quadrupole electromagnet, a direct current quadrupole electromagnet power source, and 383 denotes a switcher (thyristor) that switches the power sources of both.

【0127】低エネルギー時は荷電粒子の寿命が短く、
ビーム不安定性も発生しやすいので、高速にエネルギー
を上げる必要がある。一方、高エネルギーになると荷電
粒子の寿命が十分に長いため時間をかけてエネルギーを
上げても問題がない。また最高エネルギーに達し、蓄積
を行なう際には、ベータトロン振動数が変動しないよう
に、4極電磁石電源のリップルが小さい方がよい。よっ
て、低エネルギー時に交流電源を用い、高エネルギー時
に直流電源を用い、その間を切り替え器で切り替える
と、機能の高いシンクロトロン装置が提供可能となる。
At low energy, the life of charged particles is short,
Beam instability is also likely to occur, so it is necessary to raise energy at high speed. On the other hand, when the energy becomes high, the life of the charged particles is sufficiently long, so there is no problem even if the energy is increased over time. Further, when the maximum energy is reached and accumulation is performed, it is preferable that the ripple of the quadrupole electromagnet power source is small so that the betatron frequency does not change. Therefore, by using the AC power supply at the time of low energy and the DC power supply at the time of high energy, and switching between them by the switcher, it becomes possible to provide a synchrotron device having a high function.

【0128】よって、図37に示すように加速の途中で
電源をパルス4極電磁石電源から直流電源に切り替え器
(図38の383)を用いて切り替える。切り替えの瞬
間にはリップルが大きくなるが、切り替える時のエネル
ギーがある程度高ければ、低エネルギー時のリップルの
影響より小さく問題とはならない。切り替えには、サイ
リスタを用いる。
Therefore, as shown in FIG. 37, the power source is switched from the pulse quadrupole electromagnet power source to the DC power source during the acceleration using the switch (383 in FIG. 38). The ripple increases at the moment of switching, but if the energy at the time of switching is high to some extent, it is smaller than the effect of ripple at low energy and is not a problem. A thyristor is used for switching.

【0129】低エネルギー領域ではパルス6極電磁石電
源、高エネルギー領域で直流の6極電磁石電源を用い、
加速途中に切り替え器により双方を切り替えて運転を行
う実施例を図39,図40に示す。図39はシンクロト
ロン装置の6極電磁石の励磁パターンを示し、図40は
本実施例を達成させるに必要な6極電磁石電源の回路図
を示している。図40において、401,402はそれ
ぞれ、パルス6極電磁石、直流6極電磁石電源、403
は両者の電源を切り替える切り替え器(サイリスタ)で
ある。
A pulse sextupole electromagnet power source is used in the low energy region, and a direct current sextupole magnet power source is used in the high energy region.
39 and 40 show an embodiment in which both are switched by a switch during acceleration to perform operation. FIG. 39 shows the excitation pattern of the 6-pole electromagnet of the synchrotron device, and FIG. 40 shows the circuit diagram of the 6-pole electromagnet power supply required to achieve this embodiment. In FIG. 40, 401 and 402 are a pulse 6-pole electromagnet, a direct current 6-pole electromagnet power source, and 403, respectively.
Is a switching device (thyristor) for switching the power supply of both.

【0130】低エネルギー時は荷電粒子の寿命が短く、
ビーム不安定性も発生しやすいので、高速にエネルギー
を上げる必要がある。一方、高エネルギーになると荷電
粒子の寿命が十分に長いため時間をかけてエネルギーを
上げても問題がない、また最高エネルギーに達し、蓄積
を行なう際にはクロマティシティが変動してビームが不
安定になることのないように、6極電磁石電源のリップ
ルが小さい方がよい。よって、低エネルギー時に交流電
源を用い、高エネルギー時に直流電源を用い、その間を
切り替え器で切り替えると、機能の高いシンクロトロン
装置が提供可能となる。
At low energy, the life of charged particles is short,
Beam instability is also likely to occur, so it is necessary to raise energy at high speed. On the other hand, at high energies, the life of charged particles is sufficiently long that there is no problem even if the energy is increased over time, and when the maximum energy is reached and chromaticity fluctuates during accumulation, the beam becomes unstable. It is better that the ripple of the 6-pole electromagnet power supply is small so that the above will not occur. Therefore, by using the AC power supply at the time of low energy and the DC power supply at the time of high energy, and switching between them by the switcher, it becomes possible to provide a synchrotron device having a high function.

【0131】よって、図39に示すように加速の途中で
電源をパルス6極電磁石電源から直流電源に切り替え器
(図40の403)を用いて切り替える。切り替えの瞬
間にはリップルが大きくなるが、切り替える時のエネル
ギーがある程度高ければ、低エネルギー時のリップルの
影響より小さく、問題とはならない。切り替えには、サ
イリスタを用いる。
Therefore, as shown in FIG. 39, the power supply is switched from the pulse sextupole electromagnet power supply to the DC power supply during the acceleration using the switch (403 in FIG. 40). The ripple becomes large at the moment of switching, but if the energy at the time of switching is high to some extent, it is smaller than the effect of ripple at the time of low energy, so there is no problem. A thyristor is used for switching.

【0132】実施例42.低エネルギー領域ではパルス
8極電磁石電源、高エネルギー領域で直流の8極電磁石
電源を用い、加速途中に切り替え器により双方を切り替
えて運転を行う実施例を図41,図42に示す。図41
はシンクロトロン装置の8極電磁石の励磁パターンを示
し、図42は本実施例を達成させるに必要な8極電磁石
電源の回路図を示している。図42において、421,
422はそれぞれ、パルス8極電磁石、直流8極電磁石
電源、423は両者の電源を切り替える切り替え器(サ
イリスタ)である。
Example 42. 41 and 42 show an embodiment in which a pulsed 8-pole electromagnet power source is used in the low energy region and a direct current 8-pole electromagnet power source is used in the high energy region, and both are switched by a switching device during acceleration. Figure 41
Shows the excitation pattern of the 8-pole electromagnet of the synchrotron device, and FIG. 42 shows the circuit diagram of the 8-pole electromagnet power supply necessary for achieving this embodiment. In FIG. 42, 421,
Reference numeral 422 denotes a pulse octopole electromagnet, DC octupole electromagnet power source, and 423 denotes a switching device (thyristor) for switching the power sources of the two.

【0133】低エネルギー時は荷電粒子の寿命が短く、
ビーム不安定性も発生しやすいので、高速にエネルギー
を上げる必要がある。一方、高エネルギーになると荷電
粒子の寿命が十分に長いため時間をかけてエネルギーを
上げても問題がない、また最高エネルギーに達し、蓄積
を行なう際にはストップバンド幅が変動してビームが不
安定になることのないように、8極電磁石電源のリップ
ルが小さい方がよい。よって、低エネルギー時に交流電
源を用い、高エネルギー時に直流電源を用いその間を切
り替え器で切り替えると、機能の高いシンクロトロン装
置となる。
At low energy, the life of charged particles is short,
Beam instability is also likely to occur, so it is necessary to raise energy at high speed. On the other hand, at high energies, the life of charged particles is sufficiently long that there is no problem even if the energy is increased over time, and when the maximum energy is reached and the stop band width fluctuates during accumulation, the beam becomes unstable. It is better that the ripple of the 8-pole electromagnet power supply is small so that it does not become stable. Therefore, when an AC power source is used when the energy is low and a DC power source is used when the energy is high, and a switch is used to switch between them, the synchrotron device has a high function.

【0134】よって、図41に示すように加速の途中で
電源をパルス8極電磁石電源から直流電源に切り替え器
(図42の423)を用いて切り替える。切り替えの瞬
間にはリップルが大きくなるが、切り替える時のエネル
ギーがある程度高ければ、低エネルギー時のリップルの
影響より小さく問題とはならない。切り替えには、サイ
リスタを用いる。
Therefore, as shown in FIG. 41, the power source is switched from the pulsed 8-pole electromagnet power source to the DC power source during the acceleration using the switch (423 in FIG. 42). The ripple increases at the moment of switching, but if the energy at the time of switching is high to some extent, it is smaller than the effect of ripple at low energy and is not a problem. A thyristor is used for switching.

【0135】実施例43.低エネルギー領域ではパルス
ステアリング電磁石電源、高エネルギー領域で直流のス
テアリング電磁石電源を用い、加速途中に切り替え器に
より双方を切り替えて運転を行う実施例を図43,図4
4に示す。図43はシンクロトロン装置のステアリング
電磁石の励磁パターンを示し、図44は本実施例を達成
させるに必要なステアリング電磁石電源の回路図を示し
ている。図44において、441,442はそれぞれ、
パルスステアリング電磁石、直流ステアリング磁石電
源、443は両者の電源を切り替える切り替え器(サイ
リスタ)である。
Example 43. 43 and FIG. 4 in which a pulse steering electromagnet power source is used in the low energy region and a direct-current steering electromagnet power source is used in the high energy region and both are switched by a switching device during acceleration.
4 shows. FIG. 43 shows the excitation pattern of the steering electromagnet of the synchrotron device, and FIG. 44 shows the circuit diagram of the steering electromagnet power supply necessary for achieving this embodiment. In FIG. 44, 441 and 442 respectively represent
A pulse steering electromagnet, a DC steering magnet power supply, and 443 are switching devices (thyristors) for switching the power supplies of both.

【0136】低エネルギー時は荷電粒子の寿命が短く、
ビーム不安定性も発生しやすいので、高速にエネルギー
を上げる必要がある。一方、高エネルギーになると荷電
粒子の寿命が十分に長いため時間をかけてエネルギーを
上げても問題がない、また最高エネルギーに達し、蓄積
を行なう際にはCODが振動してビームが不安定になる
ことのないように、ステアリング電磁石電源のリップル
が小さい方がよい。よって、低エネルギー時に交流電源
を用い、高エネルギー時に直流電源を用い、その間を切
り替え器で切り替えると、機能の高いシンクロトロン装
置が提供可能となる。
At low energy, the life of charged particles is short,
Beam instability is also likely to occur, so it is necessary to raise energy at high speed. On the other hand, when the energy becomes high, there is no problem even if the energy is increased over time because the life of the charged particles is sufficiently long, and when the energy reaches the maximum and COD oscillates during storage, the beam becomes unstable. It is better that the ripple of the steering electromagnet power supply is smaller so that it does not occur. Therefore, by using the AC power supply at the time of low energy and the DC power supply at the time of high energy, and switching between them by the switcher, it becomes possible to provide a synchrotron device having a high function.

【0137】よって、図43に示すように加速の途中で
電源をパルスステアリング電磁石電源から直流電源に切
り替え器(図44の443)を用いて切り替える。切り
替えの瞬間にはリップルが大きくなるが、切り替える時
のエネルギーがある程度高ければ、低エネルギー時のリ
ップルの影響より小さく問題とはならない。切り替えに
は、サイリスタを用いる。
Therefore, as shown in FIG. 43, the power source is switched from the pulse steering electromagnet power source to the DC power source during the acceleration using the switch (443 in FIG. 44). The ripple increases at the moment of switching, but if the energy at the time of switching is high to some extent, it is smaller than the effect of ripple at low energy and is not a problem. A thyristor is used for switching.

【0138】実施例44.上記実施例40乃至実施例4
4では切り替え器としてサイリスタを用いていたが、G
TOを用いることも可能である。
Example 44. Example 40 to Example 4
4 used a thyristor as a switch, but G
It is also possible to use TO.

【0139】実施例45.低エネルギー領域にパルス偏
向電磁石電源、高エネルギー領域で直流偏向電磁石電源
を用い、加速途中に切り替え器により双方を切り替えて
運転を行う際、切り替え時の加速パターンをエネルギー
一定の領域を作る請求項21の発明に関する実施例を図
45に示す。2つのパルス電磁石電源の切り替えは、タ
イミング、電圧制御の問題で難しいので、パルス電磁石
電源の切り替え時に電流一定の領域を作りその時点で切
り替えを行う。
Example 45. 22. When a pulse deflection electromagnet power source is used in a low energy region and a direct current deflection electromagnet power source is used in a high energy region and both are switched by a switching device during acceleration to perform an operation, an acceleration pattern at the time of switching is made to have a constant energy region. 45 shows an embodiment relating to the invention of FIG. Since switching between the two pulse electromagnet power supplies is difficult due to problems of timing and voltage control, a region where the current is constant is created when switching between the pulse electromagnet power supplies, and switching is performed at that time.

【0140】実施例46.低エネルギー領域にパルス4
極電磁石電源、高エネルギー領域で直流電源を用い、加
速途中に切り替え器により双方を切り替えて運転を行う
際、切り替え時の加速パターンをエネルギー一定の領域
を作る実施例を図46に示す。2つのパルス電磁石電源
の切り替えは、タイミング、電圧制御の問題で難しいの
で、パルス電磁石電源の切り替え時に電流一定の領域を
作りその時点で切り替えを行う。
Example 46. Pulse 4 in the low energy region
FIG. 46 shows an embodiment in which a polar electromagnet power source and a DC power source in a high energy region are used, and when the two are switched by a switching device during acceleration to perform operation, an acceleration pattern at the time of switching is made to have a constant energy region. Since switching between the two pulse electromagnet power supplies is difficult due to problems of timing and voltage control, a region where the current is constant is created when switching between the pulse electromagnet power supplies, and switching is performed at that time.

【0141】実施例47.低エネルギー領域にパルス6
極電磁石電源、高エネルギー領域で直流電源を用い、加
速途中に切り替え器により双方を切り替えて運転を行う
際、切り替え時の加速パターンをエネルギー一定の領域
を作る実施例を図47に示す。2つのパルス電磁石電源
の切り替えは、タイミング、電圧制御の問題で難しいの
で、パルス電磁石電源の切り替え時に電流一定の領域を
作りその時点で切り替えを行う。
Example 47. Pulse 6 in the low energy region
FIG. 47 shows an embodiment in which a polar electromagnet power source and a DC power source in a high energy region are used, and when the two are switched by a switching device during acceleration to perform operation, an acceleration pattern at the time of switching is made to have a constant energy region. Since switching between the two pulse electromagnet power supplies is difficult due to problems of timing and voltage control, a region where the current is constant is created when switching between the pulse electromagnet power supplies, and switching is performed at that time.

【0142】実施例48.低エネルギー領域にパルス8
極電磁石電源、高エネルギー領域で直流電源を用い、加
速途中に切り替え器により双方を切り替えて運転を行う
際、切り替え時の加速パターンをエネルギー一定の領域
を作る実施例を図48に示す。2つのパルス電磁石電源
の切り替えは、タイミング、電圧制御の問題で難しいの
で、パルス電磁石電源の切り替え時に電流一定の領域を
作りその時点で切り替えを行う。
Example 48. Pulse 8 in the low energy region
FIG. 48 shows an embodiment in which a polar electromagnet power source and a DC power source in a high energy region are used, and when the two are switched by a switcher during the acceleration to perform an operation, an acceleration pattern at the time of switching is made to have a constant energy region. Since switching between the two pulse electromagnet power supplies is difficult due to problems of timing and voltage control, a region where the current is constant is created when switching between the pulse electromagnet power supplies, and switching is performed at that time.

【0143】実施例49.低エネルギー領域にパルスス
テアリング電源、高エネルギー領域で直流電源を用い、
加速途中に切り替え器により双方を切り替えて運転を行
う際、切り替え時の加速パターンをエネルギー一定の領
域を作る実施例を図49に示す。2つのパルス電磁石電
源の切り替えは、タイミング、電圧制御の問題で難しい
ので、パルス電磁石電源の切り替え時に電流一定の領域
を作りその時点で切り替えを行う。
Example 49. Using a pulse steering power supply in the low energy range and a DC power supply in the high energy range,
FIG. 49 shows an example in which the acceleration pattern at the time of switching is made to have a constant energy region when the operation is performed by switching both sides by the switcher during acceleration. Since switching between the two pulse electromagnet power supplies is difficult due to problems of timing and voltage control, a region where the current is constant is created when switching between the pulse electromagnet power supplies, and switching is performed at that time.

【0144】[0144]

【発明の効果】請求項1乃至請求項4の発明によれば、
パルス電磁石電源と直流電源を電磁石に切り替え接続す
るように構成したので、入射ビーム調整を容易に、かつ
短時間で行なうことができる。
According to the inventions of claims 1 to 4,
Since the pulse electromagnet power source and the direct current power source are switched and connected to the electromagnet, the incident beam can be adjusted easily and in a short time.

【0145】請求項5乃至請求項13の発明によれば、
ビーム初期調整時に直流電源を電磁石に接続し、1ター
ンビーム調整、COD補正調整、最適ベータトロン振動
数調整等を行い、最適なパラメータに設定した後に、パ
ルス電磁石電源を電磁石に接続して加速運転を行なうよ
うに構成したので、最適パラメータで運転することが可
能となる。
According to the inventions of claims 5 to 13,
Connect the DC power supply to the electromagnet during the initial beam adjustment, perform one-turn beam adjustment, COD correction adjustment, optimal betatron frequency adjustment, etc., and after setting the optimal parameters, connect the pulse electromagnet power source to the electromagnet for accelerated operation. Since it is configured to perform, it is possible to operate with optimum parameters.

【0146】請求項14の発明によれば、シンクロトロ
ン装置の蓄積電流値測定を行う電流モニタの信号波形に
該電流モニタのコアのドループを信号波形に重畳するの
で、加速中のビーム電流値を正確に測定することができ
る。
According to the fourteenth aspect of the present invention, since the droop of the core of the current monitor is superimposed on the signal waveform of the current monitor for measuring the accumulated current value of the synchrotron device, the beam current value during acceleration is Can be measured accurately.

【0147】請求項15の発明によれば、加速電流値が
RFノックアウトの影響で減少する時間を測定し、その
時間のベータトロン振動数を決定し、前記RFノックア
ウトにかける高周波の周波数を変化させ同様な手続きで
加速電流値が減少する時間を測定するので、加速途中の
ベータトロン振動数の変化を正確に測定することができ
る。
According to the fifteenth aspect of the present invention, the time during which the acceleration current value decreases due to the influence of the RF knockout is measured, the betatron frequency at that time is determined, and the frequency of the high frequency applied to the RF knockout is changed. Since the time taken for the acceleration current value to decrease is measured by the same procedure, it is possible to accurately measure the change in the betatron frequency during acceleration.

【0148】請求項16の発明によれば、入射ビーム電
流値が最も増加する6極電磁石電流値を決定し、その電
流値を基に、6極電磁石の加速パターンを作成すること
により、加速運転を行なうことが可能である。
According to the sixteenth aspect of the present invention, the 6-pole electromagnet current value at which the incident beam current value increases most is determined, and the acceleration pattern of the 6-pole electromagnet is created based on the current value to accelerate the operation. It is possible to

【0149】請求項17乃至請求項21の発明によれ
ば、低エネルギー時と高エネルギー時の電源を分けたの
で、電流リップルが大きな電磁石電源を用いても加速運
転を行うことが可能であるなどの効果がある。
According to the seventeenth to twenty-first aspects of the invention, since the power sources for low energy and high energy are separated, it is possible to perform acceleration operation even with an electromagnet power source having a large current ripple. Has the effect of.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例1を示すシンクロトロン装置
の電磁石電源の回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an electromagnet power source of a synchrotron device showing a first embodiment of the present invention.

【図2】偏向電磁石電源の回路構成図である。FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a deflection electromagnet power supply.

【図3】4極電磁石電源の回路構成図である。FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a quadrupole electromagnet power supply.

【図4】6極電磁石電源の回路構成図である。FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a 6-pole electromagnet power source.

【図5】8極電磁石電源の回路構成図である。FIG. 5 is a circuit configuration diagram of an eight-pole electromagnet power supply.

【図6】ステアリング電磁石電源の回路構成図である。FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a steering electromagnet power supply.

【図7】偏向電磁石電源の他の回路構成図である。FIG. 7 is another circuit configuration diagram of the deflection electromagnet power supply.

【図8】ビーム調整(1,2ターンビーム調整)のアル
ゴリズム図である。
FIG. 8 is an algorithm diagram of beam adjustment (1, 2 turn beam adjustment).

【図9】蛍光板モニタ上のショット毎のビーム位置を示
す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a beam position for each shot on the fluorescent screen monitor.

【図10】入射電子ビームのエネルギー広がりを小さく
する為の構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram for reducing the energy spread of an incident electron beam.

【図11】シンクロトロン装置中のビームスクレーパで
入射電子ビームのエネルギー広がりを小さくする為の構
成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram for reducing the energy spread of an incident electron beam with a beam scraper in the synchrotron device.

【図12】ビーム調整(ベータトロン振動数の調整)の
アルゴリズム図である。
FIG. 12 is an algorithm diagram of beam adjustment (adjustment of betatron frequency).

【図13】ベータトロン振動数調整の機器配置図であ
る。
FIG. 13 is a device layout diagram for adjusting the betatron frequency.

【図14】ビーム調整(クロマティシティ調整)のアル
ゴリズム図である。
FIG. 14 is an algorithm diagram of beam adjustment (chromaticity adjustment).

【図15】クロマティシティ調整の機器配置図である。FIG. 15 is a device layout diagram for chromaticity adjustment.

【図16】ビーム調整(COD調整)のアルゴリズム図
である。
FIG. 16 is an algorithm diagram of beam adjustment (COD adjustment).

【図17】COD調整の機器配置図である。FIG. 17 is a device layout diagram for COD adjustment.

【図18】図18(a)は加速ビーム電流値測定の構成
図、図18(b)は時間対ビーム電流特性図である。
FIG. 18 (a) is a configuration diagram of acceleration beam current value measurement, and FIG. 18 (b) is a time vs. beam current characteristic diagram.

【図19】図19(a)は加速ビームのベータトロン振
動数測定の構成図、図19(b)は時間対ベータトロン
振動数特性図である。
19 (a) is a configuration diagram of betatron frequency measurement of an accelerating beam, and FIG. 19 (b) is a betatron frequency characteristic diagram with respect to time.

【図20】偏向電磁石の励磁パターン図である。FIG. 20 is an excitation pattern diagram of a deflection electromagnet.

【図21】偏向電磁石電源の回路図である。FIG. 21 is a circuit diagram of a deflection electromagnet power supply.

【図22】4極電磁石の励磁パターン図である。FIG. 22 is an excitation pattern diagram of a quadrupole electromagnet.

【図23】4極電磁石電源の回路図である。FIG. 23 is a circuit diagram of a quadrupole electromagnet power supply.

【図24】6極電磁石の励磁パターン図である。FIG. 24 is an excitation pattern diagram of a 6-pole electromagnet.

【図25】6極電磁石電源の回路図である。FIG. 25 is a circuit diagram of a 6-pole electromagnet power supply.

【図26】8極電磁石の励磁パターン図である。FIG. 26 is an excitation pattern diagram of an 8-pole electromagnet.

【図27】8極電磁石電源の回路図である。FIG. 27 is a circuit diagram of an eight-pole electromagnet power supply.

【図28】ステアリング電磁石の励磁パターン図であ
る。
FIG. 28 is an excitation pattern diagram of a steering electromagnet.

【図29】ステアリング電磁石の回路図である。FIG. 29 is a circuit diagram of a steering electromagnet.

【図30】偏向電磁石の励磁パターン図である。FIG. 30 is an excitation pattern diagram of a deflection electromagnet.

【図31】4極電磁石の励磁パターン図である。FIG. 31 is an excitation pattern diagram of a quadrupole electromagnet.

【図32】6極電磁石の励磁パターン図である。FIG. 32 is an excitation pattern diagram of a 6-pole electromagnet.

【図33】8極電磁石の励磁パターン図である。FIG. 33 is an excitation pattern diagram of an 8-pole electromagnet.

【図34】ステアリング電磁石の励磁パターン図であ
る。
FIG. 34 is an excitation pattern diagram of a steering electromagnet.

【図35】偏向電磁石の励磁パターン図である。FIG. 35 is an excitation pattern diagram of a deflection electromagnet.

【図36】偏向電磁石電源の回路図である。FIG. 36 is a circuit diagram of a bending electromagnet power supply.

【図37】4極電磁石の励磁パターン図である。FIG. 37 is an excitation pattern diagram of a quadrupole electromagnet.

【図38】4極電磁石電源の回路図である。FIG. 38 is a circuit diagram of a quadrupole electromagnet power supply.

【図39】6極電磁石の励磁パターン図である。FIG. 39 is an excitation pattern diagram of a 6-pole electromagnet.

【図40】6極電磁石電源の回路図である。FIG. 40 is a circuit diagram of a 6-pole electromagnet power supply.

【図41】8極電磁石の励磁パターン図である。FIG. 41 is an excitation pattern diagram of an 8-pole electromagnet.

【図42】8極電磁石電源の回路図である。FIG. 42 is a circuit diagram of an eight-pole electromagnet power supply.

【図43】ステアリング電磁石の励磁パターン図であ
る。
FIG. 43 is an excitation pattern diagram of a steering electromagnet.

【図44】ステアリング電磁石電源の回路図である。FIG. 44 is a circuit diagram of a steering electromagnet power supply.

【図45】偏向電磁石の励磁パターン図である。FIG. 45 is an excitation pattern diagram of a deflection electromagnet.

【図46】4極電磁石の励磁パターン図である。FIG. 46 is an excitation pattern diagram of a quadrupole electromagnet.

【図47】6極電磁石の励磁パターン図である。FIG. 47 is an excitation pattern diagram of a 6-pole electromagnet.

【図48】8極電磁石の励磁パターン図である。FIG. 48 is an excitation pattern diagram of an 8-pole electromagnet.

【図49】ステアリング電磁石の励磁パターン図であ
る。
FIG. 49 is an excitation pattern diagram of a steering electromagnet.

【図50】従来のシンクロトロン装置の平面図である。FIG. 50 is a plan view of a conventional synchrotron device.

【図51】従来のシンクロトロン装置の電磁石電源の主
回路構成図である。
FIG. 51 is a main circuit configuration diagram of an electromagnet power source of a conventional synchrotron device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 パルス電磁石電源(交流電源) 12 直流電源 14 機械式切り替え器 21 偏向電磁石電源 31 4極電磁石電源 41 6極電磁石電源 42 6極電磁石 51 8極電磁石電源 52 8極電磁石 61 ステアリング電磁石電源 101 スリット 102 偏向電磁石 111 ビームスクレーバ(ビーム低減装置) 131 ベータトロン振動数モニタ 132 スペクトロアナライザ 133 QF直流電源 134 QD直流電源 151 SF直流電源 152 SD直流電源 171 直流電源 172 コンピュータ 173 トリムコイル電源 181 電流モニタ 182 信号処理回路 183 ネットワーク 184 生信号波形 185 ドループを補正した波形 191 RFノックアウト電極 192 コンピュータ 211 低エネルギー時偏向電磁石電源 212 高エネルギー時偏向電磁石電源 213 高速切り替え器 231 低エネルギー時4極電磁石電源 232 高エネルギー時4極電磁石電源 233 高速切り替え器 251 低エネルギー時6極電磁石電源 252 高エネルギー時6極電磁石電源 253 高速切り替え器 271 低エネルギー時8極電磁石電源 272 高エネルギー時8極電磁石電源 273 高速切り替え器 291 低エネルギー時ステアリング電磁石電源 292 高エネルギー時ステアリング電磁石電源 293 高速切り替え器 361 パルス偏向電磁石電源 362 直流偏向電磁石電源 363 高速切り替え器 381 パルス4極電磁石電源 382 直流4極電磁石電源 383 高速切り替え器 401 パルス6極電磁石電源 402 直流6極電磁石電源 403 高速切り替え器 421 パルス8極電磁石電源 422 直流8極電磁石電源 423 高速切り替え器 441 パルスステアリング電磁石電源 442 直流ステアリング電磁石電源 443 高速切り替え器 11 pulse electromagnet power supply (AC power supply) 12 DC power supply 14 mechanical switching device 21 deflection electromagnet power supply 31 4-pole electromagnet power supply 41 6-pole electromagnet power supply 42 6-pole electromagnet 51 8-pole electromagnet power supply 52 8-pole electromagnet 61 steering electromagnet power supply 101 slit 102 Bending electromagnet 111 Beam scraper (Beam reduction device) 131 Betatron frequency monitor 132 Spectroanalyzer 133 QF DC power supply 134 QD DC power supply 151 SF DC power supply 152 SD DC power supply 171 DC power supply 172 Computer 173 Trim coil power supply 181 Current monitor 182 Signal Processing circuit 183 Network 184 Raw signal waveform 185 Droop-corrected waveform 191 RF knockout electrode 192 Computer 211 Bending electromagnet power supply at low energy 212 High energy Bending electromagnet power supply for energy 213 High-speed switch 231 Low-energy 4-pole electromagnet power supply 232 High-energy 4-pole electromagnet power supply 233 High-speed switch 251 Low-energy 6-pole electromagnet power supply 252 High-energy 6-pole electromagnet power supply 253 High-speed switch 271 Low-energy 8-pole electromagnet power supply 272 High-energy 8-pole electromagnet power supply 273 High-speed switch 291 Low-energy steering electromagnet power supply 292 High-energy steering electromagnet power supply 293 High-speed switch 361 Pulse deflection electromagnet power supply 362 DC deflection electromagnet power supply 363 High-speed switching 381 Pulse 4-pole electromagnet power supply 382 DC 4-pole electromagnet power supply 383 High-speed switch 401 Pulse 6-pole electromagnet power supply 402 DC 6-pole electromagnet power supply 403 High-speed switch 421 Pulse 8 Pole electromagnet power supply 422 DC 8 pole electromagnet power supply 423 High speed switching device 441 Pulse steering electromagnet power supply 442 DC steering electromagnet power supply 443 High speed switching device

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 荷電粒子を真空チェンバ中を周回させな
がら低エネルギーから高エネルギーまで加速するシンク
ロトロン装置において、加速運転で用いるパルス電磁石
電源と、ビーム蓄積運転で用いる直流電源と、両電源を
電磁石に切り替え接続する切り替え器とからなる電磁石
電源を具備したことを特徴とするシンクロトロン装置。
1. In a synchrotron device for accelerating charged particles from a low energy to a high energy while orbiting in a vacuum chamber, a pulse electromagnet power supply used in acceleration operation, a DC power supply used in beam accumulation operation, and both power supplies are electromagnets. A synchrotron device comprising an electromagnet power source including a switching device that is switched and connected to.
【請求項2】 偏向電磁石、4極電磁石、6極電磁石、
8極電磁石、ステアリング電磁石の内のいずれか1種類
以上の電磁石の電磁石電源として請求項1の電磁石電源
を用いることを特徴とするシンクロトロン装置。
2. A deflection electromagnet, a 4-pole electromagnet, a 6-pole electromagnet,
A synchrotron device, wherein the electromagnet power source according to claim 1 is used as an electromagnet power source for at least one of an 8-pole electromagnet and a steering electromagnet.
【請求項3】 荷電粒子を真空チェンバ中を周回させな
がら低エネルギーから高エネルギーまで加速するシンク
ロトロン装置において、加速運転で用いるパルス電磁石
電源と、切り替え器とを有し、この切り替え器の一方の
切り替え端子を開放状態にし、ビーム蓄積運転で用いる
直流電源を接続可能な構造とした電磁石電源を具備した
ことを特徴とするシンクロトロン装置。
3. A synchrotron device for accelerating charged particles in a vacuum chamber from low energy to high energy while having a pulse electromagnet power source used in acceleration operation and a switching device. A synchrotron apparatus comprising an electromagnet power supply having a structure in which a switching terminal is opened and a DC power supply used in beam accumulation operation can be connected.
【請求項4】 偏向電磁石、4極電磁石、6極電磁石、
8極電磁石、ステアリング電磁石の内のいずれか1種類
以上の電磁石の電磁石電源として請求項3の電磁石電源
を用いることを特徴とするシンクロトロン装置。
4. A deflection electromagnet, a 4-pole electromagnet, a 6-pole electromagnet,
A synchrotron device, wherein the electromagnet power supply according to claim 3 is used as an electromagnet power supply for one or more types of electromagnets among an 8-pole electromagnet and a steering electromagnet.
【請求項5】 荷電粒子を真空チェンバ中を周回させな
がら低エネルギーから高エネルギーまで加速するシンク
ロトロン装置のビーム調整方法において、直流電源を偏
向電磁石に接続し、前記荷電粒子の入射後の数ターンの
ビームが、シンクロトロン装置中に配設されたビーム位
置モニタで予め設計された位置にくるように、前記直流
電源の電流値を変化させることを特徴とするシンクロト
ロン装置のビーム調整方法。
5. A beam adjusting method of a synchrotron device for accelerating charged particles from a low energy to a high energy while orbiting in a vacuum chamber, wherein a direct current power source is connected to a deflection electromagnet and a few turns after the charged particles are incident. The method for adjusting a beam of a synchrotron device, wherein the current value of the DC power supply is changed so that the beam of (1) comes to a position designed in advance by a beam position monitor provided in the synchrotron device.
【請求項6】 荷電粒子を真空チェンバ中を周回させな
がら低エネルギーから高エネルギーまで加速するシンク
ロトロン装置のビーム調整方法において、前記荷電粒子
の入射後数ターンのビーム調整を行う際、入射以前のビ
ームのエネルギー分散を予め小さくして、シンクロトロ
ン装置へ入射することを特徴とするシンクロトロン装置
のビーム調整方法。
6. A beam adjusting method of a synchrotron device for accelerating charged particles from a low energy to a high energy while orbiting in a vacuum chamber, when performing beam adjustment for several turns after the injection of the charged particles. A beam adjusting method for a synchrotron device, characterized in that the energy dispersion of the beam is reduced in advance and the beam is made incident on the synchrotron device.
【請求項7】 荷電粒子を真空チェンバ中を周回させな
がら低エネルギーから高エネルギーまで加速するシンク
ロトロン装置ビーム調整方法において、前記荷電粒子の
入射後数ターンのビーム調整を行う際、シンクロトロン
装置中にビームの一部を遮断できるビーム低減装置を配
設し、このビーム低減装置以降のビームのエネルギー分
散を小さくすることを特徴とするシンクロトロン装置の
ビーム調整方法。
7. A synchrotron device beam adjusting method for accelerating charged particles from a low energy to a high energy while orbiting in a vacuum chamber, in the synchrotron device when performing beam adjustment for several turns after the injection of the charged particles. A beam adjusting method for a synchrotron device, characterized in that a beam reducing device capable of blocking a part of the beam is provided in the beam reducing device to reduce energy dispersion of the beam after the beam reducing device.
【請求項8】 荷電粒子を真空チェンバ中を周回させな
がら低エネルギーから高エネルギーまで加速するシンク
ロトロン装置ビーム調整方法において、パルス電磁石電
源を電磁石から切り離し、個々の電磁石ごとに1台の直
流電源を接続してビーム調整を行い、その後、前記パル
ス電磁石電源に切り替えてトリムコイルに流す電流値を
先のビーム調整に基づき決定し、加速運転を行うことを
特徴とするシンクロトロン装置のビーム調整方法。
8. In a synchrotron device beam adjusting method for accelerating charged particles from a low energy to a high energy while orbiting in a vacuum chamber, a pulse electromagnet power supply is separated from an electromagnet, and one DC power supply is provided for each electromagnet. A beam adjusting method for a synchrotron device, comprising: connecting and performing beam adjustment; thereafter, switching to the pulse electromagnet power source, determining a current value to be passed through the trim coil based on the previous beam adjustment, and performing acceleration operation.
【請求項9】 偏向電磁石、4極電磁石、6極電磁石、
8極電磁石の内のいずれか1種類以上の電磁石のトリム
コイルに流す電流値を請求項8で決定することを特徴と
するシンクロトロン装置のビーム調整方法。
9. A deflection electromagnet, a 4-pole electromagnet, a 6-pole electromagnet,
9. A beam adjusting method for a synchrotron device, wherein the value of a current flowing through a trim coil of any one or more of the 8-pole electromagnets is determined in claim 8.
【請求項10】 荷電粒子を真空チェンバ中を周回させ
ながら低エネルギーから高エネルギーまで加速するシン
クロトロン装置のビーム調整方法において、個々のトリ
ムコイルに直流電源を接続してビーム調整を行い、その
後、加速運転で用いるトリムコイル電源に切り替えてト
リムコイルに流す電流値を先のビーム調整に基づき決定
し、加速運転を行うことを特徴とするシンクロトロン装
置のビーム調整方法。
10. In a beam adjusting method of a synchrotron device for accelerating charged particles in a vacuum chamber from low energy to high energy, a DC power source is connected to each trim coil to perform beam adjustment, A beam adjusting method for a synchrotron device, comprising: switching to a trim coil power supply used in acceleration operation, determining a current value to be passed through the trim coil based on the previous beam adjustment, and performing acceleration operation.
【請求項11】 偏向電磁石、4極電磁石、6極電磁
石、8極電磁石の内のいずれか1種類以上の電磁石のト
リムコイルに流す電流値を請求項10で決定することを
特徴とするシンクロトロン装置のビーム調整方法。
11. A synchrotron according to claim 10, wherein a current value to be passed through a trim coil of one or more of a bending electromagnet, a 4-pole electromagnet, a 6-pole electromagnet, and an 8-pole electromagnet is determined. Beam adjustment method for equipment.
【請求項12】 荷電粒子を真空チェンバ中を周回させ
ながら低エネルギーから高エネルギーまで加速するシン
クロトロン装置のビーム調整方法において、加速中のビ
ーム位置モニタの電圧波形信号を連続的に読みとり、デ
ータ蓄積機器にデータを蓄積し、加速終了後に前記デー
タに基づいて1回の加速の加速途中のビーム位置の変動
を測定することを特徴とするシンクロトロン装置のビー
ム調整方法。
12. In a beam adjusting method of a synchrotron device for accelerating charged particles in a vacuum chamber from low energy to high energy, a voltage waveform signal of a beam position monitor during acceleration is continuously read and data is accumulated. A beam adjusting method for a synchrotron device, comprising: accumulating data in a device, and measuring a change in beam position during acceleration of one acceleration based on the data after the acceleration is completed.
【請求項13】 荷電粒子を真空チェンバ中を周回させ
ながら低エネルギーから高エネルギーまで加速するシン
クロトロン装置ビーム調整方法において、直流電源を4
極電磁石に接続し、前記直流電源に流す電流値を変化さ
せながら、入射ビーム電流値を電流モニタで測定し、前
記入射ビーム電流値が最も増加する4極電磁石電流値を
決定し、その4極電磁石電流値を基に、前記4極電磁石
の加速パターンを作成し、加速運転を行うことを特徴と
するシンクロトロン装置のビーム調整方法。
13. A beam adjusting method for a synchrotron device for accelerating charged particles from low energy to high energy while orbiting in a vacuum chamber, wherein a DC power source
The incident beam current value is measured by a current monitor while changing the value of the current flowing to the DC power source while being connected to a polar electromagnet, and the quadrupole electromagnet current value at which the incident beam current value increases most is determined. A beam adjusting method for a synchrotron device, wherein an acceleration pattern of the quadrupole electromagnet is created based on an electromagnet current value, and an acceleration operation is performed.
【請求項14】 荷電粒子を真空チェンバ中を周回させ
ながら低エネルギーから高エネルギーまで加速するシン
クロトロン装置ビーム測定方法において、シンクロトロ
ン装置の蓄積電流値測定を行う電流モニタの信号波形を
該電流モニタのコアのドループに重畳し、加速中のビー
ム電流値を測定することを特徴とするシンクロトロン装
置のビーム測定方法。
14. A synchrotron device beam measuring method for accelerating charged particles from a low energy to a high energy while orbiting in a vacuum chamber, wherein a signal waveform of a current monitor for measuring an accumulated current value of the synchrotron device is used as the current monitor. A method for measuring a beam in a synchrotron device, characterized by measuring the beam current value during acceleration by superimposing it on the droop of the core.
【請求項15】 荷電粒子を真空チェンバ中を周回させ
ながら低エネルギーから高エネルギーまで加速するシン
クロトロン装置の測定方法において、シンクロトロン装
置に配設されたRFノックアウトにかける高周波の周波
数を一定値にセットして加速を行い、加速電流値が前記
RFノックアウトの影響で減少するタイミングを測定し
て、その時間のベータトロン振動数を決定し、前記RF
ノックアウトにかける高周波の周波数を変化させ、上記
と同様な手続きで前記加速電流値が減少するタイミング
を測定し、最終的に加速途中のベータトロン振動数の連
続的な変化を測定することを特徴とするシンクロトロン
装置のビーム測定方法。
15. A method for measuring a synchrotron device in which charged particles are accelerated in a vacuum chamber from low energy to high energy while orbiting the vacuum chamber, and a high frequency frequency applied to an RF knockout provided in the synchrotron device is set to a constant value. After setting and accelerating, the timing at which the acceleration current value decreases due to the influence of the RF knockout is measured, and the betatron frequency at that time is determined.
By changing the frequency of the high frequency applied to knockout, measuring the timing at which the acceleration current value decreases by the same procedure as above, and finally measuring the continuous change in the betatron frequency during acceleration. Measuring method for synchrotron device.
【請求項16】 荷電粒子を真空チェンバ中を周回させ
ながら低エネルギーから高エネルギーまで加速するシン
クロトロン装置のビーム調整方法において、直流電源を
6極電磁石に接続し、前記直流電源の電流値を変化させ
ながらクロマティシティ測定を行い、入射ビーム電流値
を電流モニタで測定し、前記入射ビーム電流値が最も増
加する6極電磁石電流値を決定し、その6極電磁石電流
値を基に、6極電磁石の加速パターンを作成し、加速運
転を行うことを特徴とするシンクロトロン装置のビーム
調整方法。
16. A beam adjusting method of a synchrotron device for accelerating charged particles from a low energy to a high energy while orbiting in a vacuum chamber, wherein a direct current power source is connected to a six-pole electromagnet and a current value of the direct current power source is changed. While performing the chromaticity measurement, the incident beam current value is measured by a current monitor, the 6-pole electromagnet current value at which the incident beam current value increases most is determined, and the 6-pole electromagnet current value is determined based on the 6-pole electromagnet current value. A method for adjusting a beam of a synchrotron device, characterized in that an acceleration pattern is created and an acceleration operation is performed.
【請求項17】 荷電粒子を真空チェンバ中を周回させ
ながら低エネルギーから高エネルギーまで加速するシン
クロトロン装置において、低エネルギー領域と高エネル
ギー領域とで切り替え使用する異なるパルス電磁石電源
と、このパルス電磁石電源を加速途中で切り替える切り
替え器とからなる電磁石電源を具備したことを特徴とす
るシンクロトロン装置。
17. In a synchrotron device for accelerating charged particles from a low energy to a high energy while orbiting in a vacuum chamber, different pulse electromagnet power supplies that are used by switching between a low energy region and a high energy region, and this pulse electromagnet power supply. A synchrotron device comprising an electromagnet power source including a switching device for switching between the two during acceleration.
【請求項18】 偏向電磁石、4極電磁石、6極電磁
石、8極電磁石、ステアリング電磁石の一種類以上の電
磁石の電磁石電源として電磁石17の電磁石電源を用い
ることを特徴とするシンクロトロン装置。
18. A synchrotron device using an electromagnet power source of an electromagnet 17 as an electromagnet power source of at least one kind of a deflection electromagnet, a 4-pole electromagnet, a 6-pole electromagnet, an 8-pole electromagnet, and a steering electromagnet.
【請求項19】 荷電粒子を真空チェンバ中を周回させ
ながら低エネルギーから高エネルギーまで加速するシン
クロトロン装置のビーム加速方法において、低エネルギ
ー領域と高エネルギー領域のパルス電磁石電源の切り替
え時に、加速パターンにエネルギー一定の領域を設定す
ることを特徴とするシンクロトロン装置のビーム加速方
法。
19. A beam accelerating method of a synchrotron device for accelerating charged particles from a low energy to a high energy while orbiting in a vacuum chamber, wherein an acceleration pattern is formed when switching a pulsed electromagnet power source between a low energy region and a high energy region. A beam accelerating method for a synchrotron device, characterized by setting a constant energy region.
【請求項20】 荷電粒子を真空チェンバ中を周回させ
ながら低エネルギーから高エネルギーまで加速するシン
クロトロン装置において、低エネルギー領域で使用する
パルス電磁石電源と高エネルギー領域で使用する直流電
源と、両電源を切り替える切り替え器とからなる電磁石
電源を具備したことを特徴とするシンクロトロン装置。
20. In a synchrotron device for accelerating charged particles from a low energy to a high energy while orbiting in a vacuum chamber, a pulse electromagnet power source used in a low energy region, a DC power source used in a high energy region, and both power sources. A synchrotron device comprising an electromagnet power supply including a switching device for switching between.
【請求項21】 荷電粒子を真空チェンバ中を周回させ
ながら低エネルギーから高エネルギーまで加速するシン
クロトロン装置のビーム加速方法において、低エネルギ
ー領域で使用するパルス電磁石電源の加速パターンにエ
ネルギー一定の領域を作り、そのエネルギー一定の領域
で前記パルス電磁石電源と直流電源の切り替えを行うこ
とを特徴とするシンクロトロン装置のビーム加速方法。
21. In a beam accelerating method of a synchrotron device for accelerating charged particles from a low energy to a high energy while orbiting in a vacuum chamber, a constant energy region is added to an acceleration pattern of a pulse electromagnet power source used in a low energy region. A method for accelerating a beam in a synchrotron device, characterized in that the pulse electromagnet power source and the DC power source are switched in a region where the energy is constant.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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