JPH1167498A - 超伝導加速空洞制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多連型超伝導加速空洞において、位相制御を
行うと同時に加速空洞各セルの電場分布を一様にする。 【解決手段】 複数の空洞セル１ａ〜１ｄを連結して構
成した多連型超伝導加速空洞と、この多連型超伝導加速
空洞における各空洞セル１ａ〜１ｄに弾性変形力を与え
る各空洞セル１ａ〜１ｄ毎のチューナ２４ａ〜２４ｄと
を備え、このチューナ２４ａ〜２４ｄにより当該空洞セ
ル１ａ〜１ｄに弾性変形力を与えて空洞位相制御を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超伝導加速空洞
の位相制御、高次モード除去、パルス運転に関するもの
であり、具体的にはチューナによりセル毎に弾性変形を
生じさせ、かつピックアップアンテナからの検出信号を
用いてセル間空洞電場制御、位相制御を行う超伝導加速
空洞制御システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は例えば“KEK Preprint 89-21,J
AN,1990A"に示された空洞セルを複数連結した従来の多
連型超伝導加速空洞クライオスタットの断面図である。
図において、１は例えば純ニオビウム材で製作された多
連型超伝導加速空洞本体（以下、加速空洞本体と記載す
る）、２は加速空洞本体１を冷却して超伝導状態を保つ
液体ヘリウムを収納した液体ヘリウム槽、３は液体ヘリ
ウム槽２と共に加速空洞本体１を真空密封した真空槽、
４は液体ヘリウム槽２への熱侵入を避けるための液体窒
素による８０Ｋ輻射熱シールド、この８０Ｋ輻射熱シー
ルド４は外面に地磁気シールド材を取り付け、真空槽３
内の液体ヘリウム槽２の周囲に取り付けられている。５
は銅板に備えられた液体窒素パイプであり、この液体窒
素パイプ５は真空槽３内において液体ヘリウム槽２の周
囲に取り付け熱侵入を避けている。

【０００３】６は液体ヘリウム槽２の軸方向変位を拘束
する固定用サポート、７は液体ヘリウム槽２の荷重を支
持する荷重支持体、８は加速空洞本体１に高周波のパワ
ーを供給するためのＲＦ入力カプラ、９は加速空洞本体
１の共振周波数を調整するためのチューナ、１０は加速
空洞本体１内に生じる高次モードを減衰させるための高
次モードカプラ、１１は液体ヘリウム槽２内に取り付け
られた電気ヒータ、１２は液体ヘリウム槽２に液体ヘリ
ウムを流入させる液体ヘリウム入口、１３は液体ヘリウ
ム槽２よりヘリウムガスを排出させるヘリウムガス出
口、１４は加速空洞本体１内の電磁場を検出するための
ピックアップアンテナである。尚、図示されていないが
加速空洞本体１の荷重は、液体ヘリウム槽２から支持用
アームにて支持されている。

【０００４】図１１は例えば“7th Symposium on Accel
erator Science and Technology”に示された従来の加
速空洞の制御システム図である。尚、図中、図１０と同
一符号は同一または相当部分を示す。図において、１５
はビーム加速運転を決める周波数を有した基準信号を発
生するシンセサイザ、１６はシンセサイザ１５から発せ
られた基準信号の位相を調整する移相器、１７は位相調
整された基準信号の電圧レベルを加速空洞本体１内の加
速電圧レベルに調整するパワーモデュレータ、１８はパ
ワーモデュレータ１７の出力である加速電圧を電力増幅
して加速空洞本体１に必要なパワーにして供給する増幅
器、加速空洞本体１への入射パワーを透過、反射パワー
を吸収するためのサーキュレータと負荷、２０はピック
アップアンテナ１４を通して空洞内電磁場による電圧を
検出する電圧検出器、２１は加速度空洞本体１に供給さ
れるパワーの位相を検出する位相検出器、２２は制御系
ＣＰＵ（図示せず）によって設定された加速電圧設定
値、２３は同じく制御系ＣＰＵによって設定された位相
設定値、２４は同じく制御系ＣＰＵによって設定された
基準信号の基準位相設定値である。

【０００５】尚、シンセサイザ１５より発せられた基準
信号の位相は、基準位相設定値２４と基準信号の位相を
検出する位相検出器ＰＤよりの位相検出値との位相偏差
を減算器１５ａで求めた後に、この位相偏差と加速空洞
本体１に供給されるパワーの位相との偏差を減算器１５
ｂで求めこの偏差に基づいて移相器で調整される。

【０００６】加速空洞本体１内の加速電圧は、加速電圧
設定値２２と電圧検出器２０で検出された加速空洞電圧
との電圧偏差を減算器２０ａで求めた後に、この電圧偏
差に基づき、移相器１６を通して出力された基準信号の
電圧レベルを加速電圧にパワーモデュレータ１７で調整
することで得られる。

【０００７】加速空洞本体１の共振周波数の調整は、加
速空洞本体１に供給されるパワーの位相を位相検出器２
１で検出した後に、この位相検出値と位相設定値２３の
加算値を加算器２１ｂで求め、更にこの加算値と位相検
出器２１ａで検出した空洞内電磁場による電圧の位相と
の偏差を減算器２１ｃで求め、この偏差に基づいてチュ
ーナ９にて行われる。

【０００８】次に動作について説明する。加速空洞本体
１は注入される高周波によるパワーにてビームを加速す
る装置である。加速空洞本体１は、高周波電源（シンセ
サイザ１５、移相器１６、パワーモデュレータ１７、増
幅器１８、サーキュレータ１９より構成される）よりＲ
Ｆ入力カプラ８を通してパワーが供給される。また、加
速空洞本体１の共振周波数は、チューナ９により加速空
洞本体１に対してビーム軸方向に機械的な力を加え、空
洞セル部を軸方向に変形して調整する。したがってチュ
ーナ取付側の液体ヘリウム槽２と空洞ビームパイプ接続
部、及び真空槽３と空洞ビームパイプ接続部はベローズ
構造とし、軸方向の力に対し加速空洞本体１を容易に変
形できるように構成されている。

【０００９】加速空洞本体１は共振周波数をビームの運
転周波数に合わせ調整する他、加速空洞本体１にビーム
を不安定にする高次モードが誘起され、ビーム運転に悪
影響を及ぼすためこれら高次モードを加速空洞本体１の
ビームパイプ側に取り付けられた高次モードカプラ１０
より取り出して減衰する。

【００１０】液体ヘリウム槽２内の液体ヘリウムは加速
空洞本体１からの発熱と外部からの熱侵入等により気化
し、ヘリウム槽２内の圧力とヘリウム液面を変動させ
る。そこで、空洞発熱量を算出しヘリウム槽内発熱量を
一定にするように液体ヘリウム槽２内を電気ヒータ１１
で過熱し制御する。また、同時に、液体ヘリウム入口１
２とヘリウムガス出口１３の弁の絞り量を制御してヘリ
ウム液面レベルを一定にする。

【００１１】加速空洞本体１の荷重は空洞部分に取り付
けた支持用アームおよび液体ヘリウム槽２内のレールに
より支持されている。さらに、加速空洞本体１の軸方向
荷重に対しては、加速空洞本体１のＲＦ入力カプラ８側
のフランジ部に固定用アームを取付け、液体ヘリウム槽
２により拘束されている。液体ヘリウム槽２は軸方向の
力に対しては固定用サポート６で真空槽３により拘束さ
れ、荷重に対しては荷重支持体７で真空槽３により支持
されている。

【００１２】クライオスタットは熱侵入を避けるため、
真空槽３内に液体窒素による８０Ｋ輻射熱シールド４を
設け、液体窒素パイプ５を備えた銅板を真空槽３内で液
体ヘリウム槽２の周囲に取り付けている。

【００１３】加速空洞本体１の制御システムの動作につ
いて説明する。加速空洞本体１に供給されるパワーは、
シンセサイザ１５から発せられた基準信号が位相調整器
１６で位相調整された後に、基準信号の電圧レベルがパ
ワーモデュレータ１７により加速電圧レベルに電圧制御
される。

【００１４】パワーモデュレータ１７の出力は、加速空
洞本体１に必要なパワーを有するべく増幅器１８で電力
増幅され、加速空洞本体１への入射パワーを透過、反射
パワーを吸収するためのサーキュレータ１９を通してＲ
Ｆ入力カプラ８から加速空洞本体１に供給される。

【００１５】加速空洞本体１の制御システムには、シン
セサイザ１５から出力される基準信号の位相ずれを移相
器１６で補正する位相制御ループが設けられている。こ
の位相制御ループは、基準位相設定値２４とシンセサイ
ザ１５からの基準信号との位相を検出する位相検出器Ｐ
Ｄによる位相検出値との位相偏差を減算器１５ａで求め
た後に、この位相偏差と加速空洞本体１に供給されるパ
ワーの位相との偏差を減算器１５ｂで求め、この偏差に
基づき移相器１６がシンセサイザ１５からの基準信号の
位相を調整する。

【００１６】他の制御ループとしては電圧制御ループが
設けられている。電圧制御ループは、加速空洞本体１に
取り付けられたピックアップアンテナ１４にて検知され
た電磁場を電圧検出器２０で測定して電圧信号に変換し
た後に、加速電圧設定値２２との偏差を減算器２０ａで
求め、この偏差に基づいてパワーモデュレータ１７が基
準信号を加速空洞本体１の加速電圧に調整する。

【００１７】更に、他の位相制御ループは、空洞内電磁
場の位相とＲＦ入力カプラ８からの入力波位相とが一致
するように位相制御を行う。この様な位相制御を行う場
合、ピックアップアンテナ１４で検知された空洞内電磁
場による電圧を位相を位相検出器２１ａで検出し、ま
た、加速空洞本体１への入力波位相を増幅器１８から加
速空洞本体１へ入力されるパワーからモニタＭを通して
位相検出器２１により取り出されて検出する。そして各
位相間の位相差を減算器２１ｃで求め、この位相差をオ
フセットである位相設定値２３と一致するように、チュ
ーナ９にて加速空洞を変形させて位相をずらす制御を行
う。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】従来の多連型超伝導加
速空洞とそれを収納している液体ヘリウム槽は以上のよ
うに構成されて運転されるため、ヘリウム槽内圧力変動
で生じる空洞変形による空洞セルの共振周波数の変動
は、チューナによる位相制御で抑える必要があった。

【００１９】また、位相制御を行う場合にチューナは多
連型超電導加速空洞をビームパイプ側から荷重をかける
方式であるため、多連型超伝導加速空洞の各空洞セルに
均等に荷重がかからず空洞セル毎の変形量にばらつきが
生じて空洞セル毎の加速電界、共振周波数にばらつきが
生じ、また空洞セル内の局所的な歪みが大きくなる等の
問題点があった。

【００２０】また、従来の多連超伝導加速空洞と加速空
洞本体のビームパイプ側に取り付けられた高次モードカ
プラは上記のように構成されているため、空洞セル毎の
変形のばらつきにより高次モードのトラップ現象が生
じ、チューナによる空洞変形により高次モード周波数が
ずれ高次モードカプラによる高次モード減衰率が低下す
る等の問題点があった。

【００２１】また、従来の制御システムは以上のように
構成されて運転されるため、パルス運転時には過渡的な
ビームローディングの効果により、位相制御の応答性が
確保できず、反射パワーが大きくなり、ビームを効率的
に加速できずビーム損失が生じるなどの問題点があっ
た。

【００２２】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、各セルに変形力を付与するチュ
ーナを備えることでセル毎の加速電界のばらつきを抑え
ることができると共に共振周波数の制御を簡略化でき、
且つ、制御の応答性を確保してビームを効率的に損失な
く加速させることができる超伝導加速空洞制御システム
を得ることを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る超
伝導加速空洞制御システムは、複数の空洞セルを連結し
て構成した多連型超伝導加速空洞と、この多連型超伝導
加速空洞における各空洞セルに弾性変形力を付与する各
空洞セル毎の変形力付与手段とを備え、前記各変形力付
与手段により当該空洞セルに弾性変形力を付与して空洞
位相制御を行うものである。

【００２４】請求項２の発明に係る超伝導加速空洞制御
システムは、多連型超伝導加速空洞内の電磁場信号を検
出する信号検出手段と、この検出された電磁場信号より
前記多連型超伝導加速空洞の運転周波数である基本モー
ドの電場を検出する基本モード電圧検出手段と、検出さ
れた基本モードの電場に基づいて前記各変形力付与手段
毎の変形量を演算する変形量演算手段とを備え、各変形
力付与手段は演算された変形量に従って当該空洞セルに
弾性変形力を付与して空洞位相制御を行うものである。

【００２５】請求項３の発明に係る超伝導加速空洞制御
システムは、多連型超伝導加速空洞内の電磁場信号を検
出する信号検出手段と、この検出された電磁場信号より
高次モードの電場を検出する高次モード電圧検出手段
と、検出された高次モードの電場に基づいて前記各変形
力付与手段毎の変形量を演算する変形量演算手段とを備
え、前記各変形力付与手段は演算された変形量に従って
当該空洞セルに弾性変形力を付与して空洞位相制御を行
い前記高次モードを取り出すものである。

【００２６】請求項４の発明に係る超伝導加速空洞制御
システムは、多連型超伝導加速空洞内の電場位相を検出
する第１の位相検出手段と、前記多連型超伝導加速空洞
に注入されるパワーの位相を検出する第２の位相検出手
段と、これら各位相検出手段で検出された位相間の偏差
を検出する位相偏差検出手段と、検出された位相間の偏
差に基づいて複数の空洞セル全体に対する変形量を演算
する全変形量演算手段とを備え、前記各変形力付与手段
は演算された全変形量に従って空洞セルに弾性変形力を
付与して空洞位相制御を行うものである。

【００２７】請求項５の発明に係る超伝導加速空洞制御
システムは、複数の空洞セルを連続して連結した多連型
超伝導加速空洞と、前記各空洞セル毎に分離して設けら
れたヘリウム槽に備えられたヘリウムガス出口圧力調整
手段及び液体ヘリウム入口流量調整手段と、前記各ヘリ
ウム槽毎のヘリウムガス出口圧力調整手段及び液体ヘリ
ウム入口流量調整手段を制御してヘリウム槽内圧力を変
化させる槽内圧力制御手段とを備え、前記各ヘリウム槽
内の圧力変化により各セル毎に弾性変形を生じさせ空洞
位相制御を行うものである。

【００２８】請求項６の発明に係る超伝導加速空洞制御
システムは、ビームパルス運転を行う超伝導加速空洞
と、ビームパルス運転に応答して前記超伝導加速空洞の
空洞セルに付与する弾性変形力を予め設定した変形力付
与手段とを備え、前記超伝導加速空洞のビームパルス運
転開始時に前記予め設定した弾性変形力を空洞セルに付
与するものである。

【００２９】請求項７の発明に係る超伝導加速空洞制御
システムは、ビームパルス運転を行う超伝導加速空洞
と、ビームパルス運転に応答して前記超伝導加速空洞の
空洞セルに付与する弾性変形力を予め設定した変形力付
与手段と、超伝導加速空洞内の電場位相を検出する第１
の位相検出手段と、前記超伝導加速空洞に注入されるパ
ワーの位相を検出する第２の位相検出手段と、これら各
位相検出手段で検出された位相間の偏差を検出する位相
偏差検出手段と、検出された位相間の偏差に基づいて前
記変形力付与手段に予め設定した弾性変形力を修正する
修正手段とを備えたものである。

【００３０】請求項８の発明に係る超伝導加速空洞制御
システムは、超伝導加速空洞内の電場位相を検出する第
１の位相検出手段と、前記超伝導加速空洞に注入される
パワーの位相を検出する第２の位相検出手段と、これら
各位相検出手段で検出された位相間の偏差を検出する位
相偏差検出手段と、検出された位相間の偏差に基づいて
前記超伝導加速空洞に対してパワーを注入する高周波カ
プラの結合度を調整する結合度調整手段とを備えたもの
である。

【００３１】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図に基
づいて説明する。尚、図中、図１０と同一符号は同一ま
たは相当部分を示す。図１は加速空洞とそれを冷却、収
納する液体ヘリウム槽２及び加速空洞のチューニング概
要図を示す。図において２４ａ〜２４ｄは加速空洞の各
空洞セル１ａ〜１ｄ毎に弾性変形力を付与するチュー
ナ、２５ａ〜２５ｃは各空洞セル１ａ〜１ｄのアイリス
部を固定し、チューナ２４ａ〜２４ｄに接続するセル固
定ステムである。チューナ２４ａ〜２４ｄ、セル固定ス
テム２５ａ〜２５ｃより変形量付与手段を構成する。

【００３２】次に動作について説明する。各空洞セル１
ａ〜１ｄのチューナ２４ａ〜２４ｄには例えば磁歪素子
を用い、磁場によりチューナ長さが変動するトランスデ
ューサを用いる。これにより、チューナ２４ａ〜２４ｄ
の伸長制御をｍｓｅｃの応答速度で実現可能である。各
空洞セル１ａ〜１ｄ毎にかかる荷重を負荷として変形さ
せる事ができるように真空槽３内に空洞セル１ａ〜１ｄ
の個数分直列にチューナ２４ａ〜２４ｄを設置する。

【００３３】液体ヘリウム槽２は、各空洞セル１ａ〜１
ｄを変形できる弾性のあるジャケット構造とする。チュ
ーナ２４ａ〜２４ｄは各空洞セルのアイリス付近に固定
されたセル固定ステム２５ａ〜２５ｃに設置する。セル
固定ステム２５ａ〜２５ｃは空洞からジャケット型液体
ヘリウム槽２に円周径方向に数ポイント固定する。その
結果、セル固定ステム２５ａ〜２５ｃは、チューナ２４
ａ〜２４ｄからの荷重が周方向に均等に空洞セル１ａ〜
１ｄに負荷となる構造となる。

【００３４】以上のように、本実施の形態１によれば、
加速空洞本体の各空洞セル１ａ〜１ｄに作用するチュー
ナ２４ａ〜２４ｄを設け、空洞セル１ａ〜１ｄ毎の変形
量にばらつきを抑えることで、空洞セル１ａ〜１ｄ毎の
加速電界、共振周波数のばらつきを抑え、空洞内の局所
的な歪みを小さくする事ができる。

【００３５】実施の形態２．以下、この発明の実施の形
態２を図に基づいて説明する。図２は本実施の形態に係
る加速空洞本体とそれを冷却、収納する液体ヘリウム槽
２及び加速空洞のチューニング概要図を示す。図３は加
速空洞の制御システム図を示す。図２、３において、２
６ａ，２６ｂは加速空洞本体１に複数個取り付けられた
加速空洞内の電場分布測定用のピックアップアンテナ
（信号検出手段）、２７ａ，２７ｂはピックアップアン
テナ２６ａ，２６ｂによる測定信号より基本モード電圧
値を検波する基本モード電圧検出器（基本モード電圧検
出手段）、２８は基本モード電圧検出器２７ａ，２７ｂ
より検出された基本モード電圧値より加速空洞本体１の
各空洞セル（１、２、３、４）１ａ〜１ｄの変形補正量を
算出する変形補正量演算器である。この変形補正量演算
器２８は加速空洞の全変形量を算出する全変形量算出器
（全変形量演算手段）２８ｂと空洞セル１ａ〜１ｄの変
形量を個々に算出する変形量算出器（変形量演算手段）
２８ａより構成されている。尚、位相検出器２１、チュ
ーナ２６ａより第１の位相検出手段を、位相検出器２
１、チューナ２６ｂより第２の位相検出手段をそれぞれ
構成する。

【００３６】次に本実施の形態の動作について説明す
る。ＲＦ入力カプラ８から供給されたパワー（高周波電
力）は、加速空洞本体１内に電磁場を誘起する。その電
磁場分布は各空洞セル１ａ〜１ｄ間で一様になるように
製作後に校正されて真空槽３内に組み込まれる。

【００３７】加速空洞本体内１の電磁場信号は、加速空
洞本体１に複数個取り付けたピックアップアンテナ２６
ａ，２６ｂで取り出される。図２では、ピックアップア
ンテナ２６ａ，２６ｂを加速空洞本体１の両端に取り付
けた場合を示す。基本モード電圧検出器２７ａ，２７ｂ
はピックアップアンテナ２６ａ，２６ｂから取り出され
た電磁場信号から、運転周波数である基本モードの電場
を検出する。その信号は変形量算出器２８ａに入力さ
れ、各空洞セル１ａ〜１ｄ間の電場分布が一様になるよ
うセル変形量が求められる。

【００３８】一方、加速空洞の運転時には、液体ヘリウ
ム槽２の圧力、ビーム加速時のビームによる誘起電場な
どの補正のため、ビームの加速運転周波数で共振するよ
う加速空洞本体１をチューニングする必要があり、加速
空洞本体１の全変形量を決定する。この場合、加速空洞
本体１に取り付けられたピックアップアンテナ２６ａ，
２６ｂから測定される空洞本体１内の電場の位相の平均
値を平均化器２１ａで求め、この平均値と加速空洞本体
１の入口の位相差を位相検出器２１で検出し、その位相
差と位相ｏｆｆｓｅｔである位相設定値２３との偏差を
減算器２１ｂで求めた後に、その偏差に基づいて全変形
量算出器２８ｂで全チューニング（全変形）量を算出す
る。

【００３９】算出された全変形量は、電磁場信号に変換
されて各空洞セル１ａ〜１ｄに取り付けられたチューナ
２４ａ〜２４ｄに送信され、磁場によりチューナ２４ａ
〜２４ｄの長さを変化させることで空洞を弾性変形さ
せ、空洞の共振周波数と各空洞セル１ａ,１ｂ,１ｃ,１
ｄの電場分布一様性の制御を行う。

【００４０】また、電圧制御ループは従来と同様、加速
空洞本体１に取り付けられたピックアップアンテナ２６
ａ，２６ｂから電磁場を測定して基本モード電圧検出器
２７ａ、２７ｂで電圧信号に変換された後に、これら電
圧信号の値を平均化器２７ｃで平均化する。平均化電圧
値と加速電圧設定値２２との偏差が減算器２７ｄにおい
て求められる。そして、この偏差に基づいてパワーモデ
ュレータ１７の出力を調整することで、加速空洞本体１
の加速電圧を調整する。

【００４１】以上のようにこの実施の形態２によれば、
加速空洞本体１に複数個取り付けられたピックアップア
ンテナ２６，２６ｂから、加速空洞本体１の電磁場を検
出して各空洞セル１ａ〜１ｄの変形補正量を算出し、各
空洞セル１ａ〜１ｄに取り付けられたチューナ２４ａ〜
２４ｄによりセル固定ステム２５ａ〜２５ｃを通して各
空洞セル１ａ〜１ｄに弾性変形力を付与する。

【００４２】この結果、空洞セル１ａ〜１ｄ間の加速電
圧分布が一様になるように電圧制御を行うことができる
ため、空洞セル１ａ〜１ｄ毎の加速電界、共振周波数の
ばらつきを抑え、また空洞セル１ａ〜１ｄ毎の変形量に
ばらつきを抑え加速空洞本体１内の局所的な歪みを小さ
くすることができる。

【００４３】実施の形態３．以下、この発明の実施の形
態３を図に基づいて説明する。尚、図中、図２、図３と
同一符号は同一または相当部分を示す。図４は本実施の
形態に係る加速空洞本体とそれを冷却、収納する液体ヘ
リウム槽及び加速空洞のチューニング概要図を示す。図
５は加速空洞の制御システム図を示す。図において、２
９ａ，２９ｂはピックアップアンテナ２６ａ，２６ｂで
検出した電磁場信号より高次モード電圧値に検波する高
次モード電圧検出器（高次モード電圧検出手段）であ
る。

【００４４】次に動作について説明する。ビーム加速運
転時には加速空洞内にビームによる電場が誘起され、ビ
ームの運転周波数である基本モード以外にも加速空洞内
で共振する高い周波数の高次モードが生じる。その高次
モードが例えばビームの運転周波数の整数倍に近い場
合、ビーム不安定性を起こす可能性があり、高次モード
カプラ１０で高次モードの周波数の電磁波を取り出して
減衰させる必要がある。高次モードカプラ１０は、あら
かじめ想定される高次モードを減衰できるよう、加速空
洞本体１の一端に取り付ける。

【００４５】加速空洞本体１に複数個取り付けたピック
アップアンテナ２６ａ，２６ｂで、加速空洞本体１内の
電磁場信号を取り出す。ここで、ピックアップアンテナ
２６ａ，２６ｂは加速空洞本体１の両端に取り付けた場
合を示す。高次モード電圧検出器２９ａ，２９ｂは、ピ
ックアップアンテナ２６ａ，２６ｂから取り出した電磁
場信号から高次モードの電圧を検出する。検出された高
次モード電圧は変形量算出器２８ａに入力され、高次モ
ードの電場が高次モードカプラ側に強くなる方向に傾く
よう各空洞セル１ａ〜１ｄの変形量を算出する。そし
て、この算出したセル変形量は電磁場信号に変換されて
各空洞セル１ａ〜１ｄに取り付けられたチューナ２４ａ
〜２４ｄに送信され、チューナ２４ａ〜２４ｄによる磁
歪現象で空洞セル１ａ〜１ｄを変形させることで空洞の
共振周波数の調整、及び高次モードを高次モードカプラ
から効率的に取り出す制御が行われる。

【００４６】一方、運転時には、液体ヘリウム槽圧力、
ビーム加速時のビームによる誘起電場などの補正のた
め、ビーム運転周波数で共振するように加速空洞本体１
をチューニングする必要があり、加速空洞本体１の全変
形量を決定する。そのため、加速空洞本体１に取り付け
られたピックアップアンテナ２６ａ，２６ｂから測定さ
れる空洞本体内の電磁場信号の位相と空洞入口のパワー
の位相との差を位相検出器２１で検出し、その位相差と
オフセットである位相設定値２３との偏差を減算器２１
ｂで求めた後に、その偏差に基づいて全変形量算出器２
８ｂで全変形量を算出する。

【００４７】算出された全変形量は、電磁場信号に変換
されて各空洞セル１ａ〜１ｄに取り付けられたチューナ
２４ａ〜２４ｄに送信され、磁場によりチューナ２４ａ
〜２４ｄの長さを変化させることで空洞を弾性変形さ
せ、空洞の共振周波数と各空洞セル１ａ,１ｂ,１ｃ,１
ｄの電場分布一様性の制御を行う。

【００４８】また、電圧制御ループは従来と同様、加速
空洞本体１に取り付けられたピックアップアンテナ２６
ａから電磁場を測定し、基本モード電圧検出器２７で電
圧信号に変換された後に、変換された電圧信号は減算器
２７ｃにおいて加速電圧設定値２２との偏差が求められ
る。そして、この偏差に基づいてパワーモデュレータ１
７の出力を調整することで、加速空洞本体１の加速電圧
を調整する。

【００４９】以上のように本実施の形態によれば、加速
空洞本体１に複数個取り付けられたピックアップアンテ
ナ２６ａ，２６ｂから電磁場信号よりセルの高次モード
電場を検出して各セル１ａ〜１ｄの変形補正量を算出
し、この変形補正量に基づき各セル１ａ〜１ｄ毎にチュ
ーナ２４ａ〜２４ｄで変形力を付与することにより、高
次モードの電場分布を変化させる。そして、加速空洞本
体１の一端に取り付けられた高次モードカプラ１０によ
り多くのパワーを取り出せるよう調整することで、誘起
された高次モードを減衰しビームを安定に加速し、さら
には各空洞セル１ａ〜１ｄ毎の変形のばらつきを抑え空
洞内の局所的な歪みを小さくする事ができる。

【００５０】実施の形態４．以下、この発明の実施の形
態４を図に基づいて説明する。尚、図中、図１と同一符
号は同一または相当部分を示す。図６は本実施の形態に
係る加速空洞本体とそれを冷却、収納する液体ヘリウム
槽及び加速空洞のチューニング概要図を示す。図におい
て、３０ａ〜３０ｄは加速空洞本体の各空洞セル１ａ〜
１ｄに分離されたセル分割型液体ヘリウム槽（以下、液
体ヘリウム槽と記載する）、３１ａ〜３１ｄは液体ヘリ
ウム槽３０ａ〜３０ｄへ供給する液体ヘリウムの流量を
調整する液体ヘリウム入口流量調整弁（液体ヘリウム入
口流量調整手段）、３２ａ〜ｄは液体ヘリウム槽３０ａ
〜３０ｄ内のヘリウムガス圧力を調整するヘリウムガス
出口圧力調整弁（ヘリウムガス出口圧力調整手段）、３
３は液体ヘリウム流量調整装置、３４はヘリウムガス圧
力調整装置、３５は加速空洞本体１を冷却するための液
体ヘリウム供給装置である。尚、液体ヘリウム流量調整
装置３３、ヘリウムガス圧力調整装置３４で槽内圧力制
御手段を構成する。

【００５１】次に動作について説明する。各空洞セル１
ａ〜１ｄの位相調整が可能であるように液体ヘリウム槽
３０をセル毎に分離して液体ヘリウム槽３０ａ〜３０ｄ
とする。加速空洞本体１の内で例えば空洞セル１ａを縮
小する方向に調整する必要がある場合、ヘリウムガス圧
力調整装置３４で空洞セル１ａの液体ヘリウム槽３０ａ
のヘリウムガス出口圧力調整弁３２ａを絞り、かつ液体
ヘリウム流量調整装置３３で液体ヘリウム入口流量調整
弁３１ａを開く方向に制御することで、液体ヘリウム槽
３０ａ内の圧力を上昇させ、空洞セル１ａを圧縮方向に
変形させる。

【００５２】逆に、空洞セル１ａを伸張する方向に調整
する必要がある場合、ヘリウムガス圧力調整装置３４で
ヘリウムガス出口圧力調整弁３２ａを開き、かつ液体ヘ
リウム流量調整装置３３で液体ヘリウム入口流量調整弁
３１ａを開く方向に制御することにより、液体ヘリウム
槽３０ａ内の圧力を減少させ、空洞セル１ａの圧縮力を
緩和させ、空洞セル１ａを伸長する方向に変形させる。
この空洞セル１ａの変形により加速空洞本体の空洞セル
１ａの位相調整が可能である。

【００５３】以上のように、本実施の形態によれば、加
速空洞の周波数制御をヘリウムガス出口圧力調整弁３２
ａ〜３２ｄと液体ヘリウム入口流量調整弁３１ａ〜３１
ｄの操作によりヘリウム槽３０ａ〜３０ｄの内圧力変化
を制御することできるため、各空洞セル１ａ〜１ｄ毎の
チューナを省略でき、システム構成が簡略化できると共
に、位相制御方法を簡略化できる。また、ヘリウム槽３
０ａ〜３０ｄの内圧力変化を制御することで液体ヘリウ
ム液面制御を兼ねることが可能であり、制御機構を減ら
すことができる。さらに、各空洞セル毎で圧力制御を行
うことでセル変形量のばらつきを抑制して空洞セルの局
所的な歪みを小さくする事ができる。

【００５４】尚、液体ヘリウム流量調整装置３３および
ヘリウムガス圧力調整装置３４の制御システムは実施の
形態１〜３における制御システムと同様である。制御シ
ステム（図示せず）は、各空洞セル１ａ〜１ｄ毎の収
縮、伸長に応じて液体ヘリウム入口流量調整弁３１ａ〜
３１ｄ、ヘリウムガス出口圧力調整弁３２ａ〜３２ｄに
対する開閉制御指令を液体ヘリウム流量調整装置３３お
よびヘリウムガス圧力調整装置３４に出力し、各調整弁
３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄに弁調整用の操作信号
を出力させる。

【００５５】実施の形態５．以下この発明の実施の形態
５を図について説明する。図７は加速空洞本体１をパル
ス運転を行う際の加速空洞の制御システム図を示す。図
において、４０は空洞位相制御を行う場合のチューナ９
に対するフィードフォアードデータである。

【００５６】次に動作について説明する。加速空洞本体
１をビームパルス運転を行う場合、ビームにより空洞内
に電磁場がパルス的に誘起されてビームを有効に加速す
る事が難しく、ビーム損失を生じ、またパルスに同期し
反射パワー、入力パワーが大きくなる。このような不具
合を無くすため、パルスに同期してｍｓｅｃレベルの速
い応答速度で位相補正を行う必要がある。そこで、ビー
ムパルス運転に応答したチューナ駆動量をフィードフォ
アードデータ４０として準備し、チューナ駆動トリガ信
号に同期して所定量のチューナ駆動量をチューナ駆動装
置９ａに出力し、加速空洞本体１の共振周波数を調整し
て加速空洞内の電磁場の位相制御を行う。

【００５７】電圧制御ループは従来と同様、空洞に取り
付けられたピックアップアンテナ１４で電場を測定し、
モード電圧検出器２７で電圧信号に変換された後に、変
換された電圧信号と加速電圧設定値２２との偏差が減算
器２７ｄにおいて求められる。そして、この偏差に基づ
いてパワーモデュレータ１７の出力を調整することで、
加速空洞本体１の加速電圧を調整する。

【００５８】以上のように本実施の形態によれば、チュ
ーナ駆動のプログラム制御を行うことで、ビームのパル
ス運転においてもビームを効率的に損失なく加速するこ
とができる。

【００５９】実施の形態６．以下、この発明の実施の形
態６を図について説明する。図８はパルス運転時の加速
空洞の制御システム図を示す。図において４１はフィー
ドフォアードデータ４０の設定値を補正する学習制御装
置である。

【００６０】次に動作について説明する。本実施の形態
は、実施の形態５に位相制御の補正を学習制御する機能
を追加する。ＲＦ入力カプラ８を通して加速空洞本体１
にパルスにパワーを注入した場合に、ＲＦ入力カプラ８
と加速空洞本体１との結合度が変わりインピーダンスが
変わることで反射パワーが生じることを見越し、チュー
ナに予め駆動量を嵩上げしたチューナ駆動量をフィード
フォワードデータとしてチューナ駆動装置９ａに予め設
定しておく。

【００６１】この状態でパルスによるパワー注入と同時
にパルスをチューナ駆動トリガとしてチューナ駆動装置
９ａをフィードフォワードデータに従って稼働させて、
チューナ９により加速空洞本体１の共振周波数を調整す
ることで加速空洞本体１のインピーダンス変化をキャン
セルして反射パワーを少なくする。

【００６２】しかしながら、設定されたフィードフォワ
ードデータ４０が反射パワーを減少させる理想的なフィ
ードフォワードデータより外れた場合に、加速空洞本体
１からの反射パワーに起因して空洞内電磁場の位相と空
洞入口入力波位相との間に位相偏差が現れる。そこで、
位相偏差に基づいてフィードフォワードデータの補正量
を算出し、この補正量に従ってフィードフォワードデー
タを理想的なフィードフォワードデータ４１ｃに修正す
る。

【００６３】この時、先ず学習制御装置４１は、位相検
出器（位相偏差検出手段）２１より位相偏差信号を入力
したならば位相偏差に基づき演算器４１ａでデータ補正
量を演算し、このデータ補正量を予め設定されたフィー
ドフォアードデータ４０に加算器４１ｂにおいて加算し
修正後のフィードフォアードデータ４１ｃを生成する。

【００６４】この修正後のフィードフォアードデータ４
１ｃは、フィードフォアードデータとしてチューナ駆動
トリガ信号に同期してチューナ駆動装置９ａに出力す
る。フィードフォアードデータ４１ｃは、次のパルス入
力までのフィードフォアードデータ４０とすることで、
チューナ駆動の学習を重ねる。

【００６５】電圧制御ループは従来と同様、空洞に取り
付けられたピックアップアンテナ１４で電場を測定し、
モード電圧検出器２７で電圧信号に変換された後に、変
換された電圧信号と加速電圧設定値２２との偏差が減算
器２７ｄにおいて求められる。そして、この偏差に基づ
いてパワーモデュレータ１７の出力を調整することで、
加速空洞本体１の加速電圧を調整する。

【００６６】以上のように本実施の形態によれば、チュ
ーナ駆動の学習制御を行うことで、ビームのパルス運転
においてビームを効率的に損失なく加速することができ
る。さらに、反射パワー、入力パワーを小さくでき、電
源の容量、負荷を小さくできる。

【００６７】実施の形態７．上記実施の形態６は、フィ
ードフォアードデータ４０を補正量で修正して理想的な
フィードフォアードデータ４０ｃをビームパルス運転毎
に得るようにしたが、本実施の形態は空洞内電磁場の位
相と空洞入口入力波位相との間に位相偏差が現れたなら
ば加速空洞本体１に対するＲＦ入力カプラの結合度を調
整してＲＦ入力カプラと加速空洞本体１インピーダンス
マッチングをとる。

【００６８】以下、この発明の実施の形態７を図につい
て説明する。図９はパルス運転時の加速空洞の制御シス
テム図を示す。図において、４３は加速空洞本体１に対
して結合度を変化できる可動型ＲＦ入力カプラ、４３ａ
は可動型ＲＦ入力カプラ４３を駆動するための例えばス
テッピングモータからなるカプラ駆動装置、４２はカプ
ラ駆動量換算器であり、このカプラ駆動量換算器４２は
空洞内電磁場の位相と加速空洞入口の入力波位相との間
の位相偏差に応じて可動型ＲＦ入力カプラ４３の結合度
を算出し、この結合度に基づくカプラ駆動量信号をカプ
ラ駆動装置４３ａに出力する。尚、カプラ駆動量換算器
４２、カプラ駆動装置４３ａより結合度調整手段を構成
する。

【００６９】次に動作について説明する。本実施の形態
は、実施の形態５におけるフィードフォアードデータ４
０による位相制御の補正を可動型ＲＦ入力カプラ４３の
加速空洞本体１に対する結合度を調整することで行うこ
とに対応する。

【００７０】設定されたフィードフォワードデータ４０
が反射パワーを減少させる理想的なフィードフォワード
データより外れた場合に、加速空洞本体１のインピーダ
ンスが変化して可動型ＲＦ入力カプラ４３とのインピー
ダンスマッチングがとれず、空洞内電磁場の位相と空洞
入口入力波位相との間に位相偏差が現れ、加速空洞本体
１からの反射パワーが大きくなる。

【００７１】この時、カプラ駆動量換算器４２は、位相
検出器２１で検出された位相偏差をを入力すると、位相
偏差に基づき可動型ＲＦ入力カプラ４３の結合度βを以
下の式より算出し、この結合度に基づくカプラ駆動量信
号をカプラ駆動装置４３ａに出力する。

【００７２】 ｔａｎψ＝−ｉＲ ｓｉｎφ／｛Ｖｃ（１＋β）｝ Ｖｃ＝Ｖｇ＋Ｖｂ Ｖｇ＝Ｖｇｒｃｏｓψ Ｖｂ＝ｉＲｃｏｓψ／（１＋β） ψ：ディチューン角 ｉ：ビーム電流 Ｒ：加速空洞本体内のシャント抵抗 Ｖｃ：加速空洞にかかる電圧 β：ＲＦ入力カプラの結合度

【００７３】カプラ駆動装置４３ａは入力された駆動量
に応じて加速空洞本体１に対する可動型ＲＦ入力カプラ
４３の結合量を調整してインピーダンスマッチングと取
り、加速空洞本体１からの反射パワーを低減させる。

【００７４】電圧制御ループは従来と同様、空洞に取り
付けられたピックアップアンテナ１４から電磁場を測定
し、モード電圧検出器２７で電圧信号に変換された後
に、変換された電圧信号は減算器２７ｄにおいて加速電
圧設定値２２との偏差が求められる。そして、この偏差
に基づいてパワーモデュレータ１７の出力を調整するこ
とで、加速空洞本体１の加速電圧を調整する。

【００７５】以上のように本実施の形態によれば、チュ
ーナ９による位相フィードフォワード制御の補正を可動
型ＲＦ入力カプラ４４の結合を調整することで、ビーム
のパルス運転においてビームを効率的に損失なく加速す
ることができる。また、反射パワー、入力パワーを小さ
くできるため、電源の容量、負荷を小さくできる。更
に、より高いビーム電流値でのパルス運転にも対応可能
となる。

【００７６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、複数の空洞セ
ルを連結して構成した多連型超伝導加速空洞と、この多
連型超伝導加速空洞における各空洞セルに弾性変形力を
付与する各空洞セル毎の変形力付与手段とを備え、前記
各変形力付与手段により当該空洞セルに弾性変形力を付
与して空洞位相制御を行うことで、セル毎の加速電圧、
共振周波数のばらつきを抑え、空洞内の局所的な歪みを
小さくすることができるという効果がある。

【００７７】請求項２の発明によれば、多連型超伝導加
速空洞内の電磁場信号を検出する信号検出手段と、この
検出された電磁場信号より前記多連型超伝導加速空洞の
運転周波数である基本モードの電場を検出する基本モー
ド電圧検出手段と、検出された基本モードの電場に基づ
いて前記各変形力付与手段毎の変形量を演算する変形量
演算手段とを備え、各変形力付与手段は演算された変形
量に従って当該空洞セルに弾性変形力を付与して空洞位
相制御を行うことで、セル毎の加速電圧、共振周波数の
ばらつきを抑え、空洞内の局所的な歪みを小さくするこ
とができるという効果がある。

【００７８】請求項３の発明によれば、多連型超伝導加
速空洞内の電磁場信号を検出する信号検出手段と、この
検出された電磁場信号より高次モードの電場を検出する
高次モード電圧検出手段と、検出された高次モードの電
場に基づいて前記各変形力付与手段毎の変形量を演算す
る変形量演算手段とを備え、前記各変形力付与手段は演
算された変形量に従って当該空洞セルに弾性変形力を付
与して空洞位相制御を行い前記高次モードを誘起するこ
とで、誘起された高次モードを減衰しビームを安定に加
速し、さらにはセル毎の変形のばらつきを抑え空洞内の
局所的な歪みを小さくすることができるという効果があ
る。

【００７９】請求項４の発明によれば、多連型超伝導加
速空洞内の電場位相を検出する第１の位相検出手段と、
前記多連型超伝導加速空洞に注入されるパワーの位相を
検出する第２の位相検出手段と、これら各位相検出手段
で検出された位相間の偏差を検出する位相偏差検出手段
と、検出された位相間の偏差に基づいて複数の空洞セル
全体に対する変形量を演算する全変形量演算手段とを備
え、前記各変形力付与手段は演算された全変形量に従っ
て空洞セルに弾性変形力を付与して空洞位相制御を行う
ことで、セル毎の変形のばらつきを抑え空洞内の局所的
な歪みを小さくすることができるという効果がある。

【００８０】請求項５の発明によれば、複数の空洞セル
を連続して連結した多連型超伝導加速空洞と、前記各空
洞セル毎に分離して設けられたヘリウム槽に備えられた
ヘリウムガス出口圧力調整手段及び液体ヘリウム入口流
量調整手段と、前記各ヘリウム槽毎のヘリウムガス出口
圧力調整手段及び液体ヘリウム入口流量調整手段を制御
してヘリウム槽内圧力を変化させる槽内圧力制御手段と
を備え、前記各ヘリウム槽内の圧力変化により各セル毎
に弾性変形を生じさせ空洞位相制御を行うことで、制御
機構を減らすことができると共に、液体ヘリウム液面制
御を兼ねることが可能であり、さらに、各セルに圧力制
御を行うことでセル変形量のばらつきを抑えることで、
空洞の局所的な歪みを小さくすることができるという効
果がある。

【００８１】請求項６の発明によれば、ビームパルス運
転を行う超伝導加速空洞と、ビームパルス運転に応答し
て前記超伝導加速空洞の空洞セルに付与する弾性変形力
を予め設定した変形力付与手段とを備え、前記超伝導加
速空洞のビームパルス運転開始時に前記予め設定した弾
性変形力を空洞セルに付与することで、ビームのパルス
運転においてビームローディングの影響を小さく抑えビ
ームを効率的に損失なく加速することができるという効
果がある。

【００８２】請求項７の発明によれば、ビームパルス運
転を行う超伝導加速空洞と、ビームパルス運転に応答し
て前記超伝導加速空洞の空洞セルに付与する弾性変形力
を予め設定した変形力付与手段と、超伝導加速空洞内の
電場位相を検出する第１の位相検出手段と、前記超伝導
加速空洞に注入されるパワーの位相を検出する第２の位
相検出手段と、これら各位相検出手段で検出された位相
間の偏差を検出する位相偏差検出手段と、検出された位
相間の偏差に基づいて前記変形力付与手段に予め設定し
た弾性変形力を修正する修正手段とを備えたことで、ビ
ームのパルス運転においてビームを効率的に損失なく加
速することができる。さらに、反射パワー、入力パワー
を小さくでき、電源の容量、負荷を小さくできるという
効果がある。

【００８３】請求項８の発明によれば、超伝導加速空洞
内の電場位相を検出する第１の位相検出手段と、前記超
伝導加速空洞に注入されるパワーの位相を検出する第２
の位相検出手段と、これら各位相検出手段で検出された
位相間の偏差を検出する位相偏差検出手段と、検出され
た位相間の偏差に基づいて前記超伝導加速空洞に対して
パワーを注入する高周波カプラの結合度を調整する結合
度調整手段とを備えたので、ビームのパルス運転におい
てビームローディングの影響を小さく抑えビームを効率
的に損失なく加速することができ、さらに、反射パワ
ー、入力パワーを小さくでき、電源の容量、負荷を小さ
くできる。また、より高いビーム電流値でのパルス運転
にも対応可能となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による多連型超伝導
加速空洞とそれを冷却、収納する液体ヘリウム槽及び加
速空洞のチューニング概要図である。

【図２】 この発明の実施の形態２による多連型超伝導
加速空洞とそれを冷却、収納する液体ヘリウム槽及び超
伝導加速空洞のチューニング概要図である。

【図３】 この発明の実施の形態２による超伝導加速空
洞の制御システム図である。

【図４】 この発明の実施の形態３による多連型超伝導
加速空洞とそれを冷却、収納する液体ヘリウム槽及び加
速空洞のチューニング概要図である。

【図５】 この発明の実施の形態３による超伝導加速空
洞の制御システム図である。

【図６】 この発明の実施の形態４による多連型超伝導
加速空洞とそれを冷却、収納する液体ヘリウム槽及び空
洞各セルのチューニング概要図である。

【図７】 この発明の実施の形態５によるパルス運転時
の超伝導加速空洞の制御システム図である。

【図８】 この発明の実施の形態６によるパルス運転時
の超伝導加速空洞の制御システム図である。

【図９】 この発明の実施の形態７によるパルス運転時
の超伝導加速空洞の制御システム図である。

【図１０】 従来の超伝導加速空洞クライオスタットの
断面図である。

【図１１】 従来の超伝導加速空洞の制御システム図で
ある。

【符号の説明】

１ 超伝導加速空洞本体、２ 液体ヘリウム槽、８ Ｒ
Ｆ入力カプラ、１４，２６ａ，２６ｂ ピックアップア
ンテナ、２１ 位相検出器、２２ 加速電圧設定値、２
３ 位相設定値、２４ａ〜２４ｄ チューナ、２７ａ，
２７ｂ 基本モードの電圧検出器、２８ 変形補正量演
算器、２８ａ 変形量算出器、２８ｂ全変形量算出器、
２９ａ，２９ｂ 高次モードの電圧検出器、３０ａ〜３
０ｄセル分割型液体ヘリウム槽、３１ａ〜３１ｄ 流量
調節弁、３２ａ〜３２ｄ 圧力調整弁、３３ 液体ヘリ
ウム流量調整装置、３４ ヘリウムガス圧力調整装置、
４０ 位相フィードフォワードデータ、４１ 学習制御
装置、４２ カプラ駆動量換算器、４３ カプラ駆動装
置、４４ 可動型ＲＦ入力カプラ。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の空洞セルを連結して構成した多連
   型超伝導加速空洞と、この多連型超伝導加速空洞におけ
   る各空洞セルに弾性変形力を付与する各空洞セル毎の変
   形力付与手段とを備え、前記各変形力付与手段により当
   該空洞セルに弾性変形力を付与して空洞位相制御を行う
   ことを特徴とする超伝導加速空洞制御システム。
2. 【請求項２】 多連型超伝導加速空洞内の電磁場信号を
   検出する信号検出手段と、この検出された電磁場信号よ
   り前記多連型超伝導加速空洞の運転周波数である基本モ
   ードの電場を検出する基本モード電圧検出手段と、検出
   された基本モードの電場に基づいて前記各変形力付与手
   段毎の変形量を演算する変形量演算手段とを備え、前記
   各変形力付与手段は演算された変形量に従って当該空洞
   セルに弾性変形力を付与して空洞位相制御を行うことを
   特徴とする請求項１に記載の超伝導加速空洞制御システ
   ム。
3. 【請求項３】 多連型超伝導加速空洞内の電磁場信号を
   検出する信号検出手段と、この検出された電磁場信号よ
   り高次モードの電場を検出する高次モード電圧検出手段
   と、検出された高次モードの電場に基づいて前記各変形
   力付与手段毎の変形量を演算する変形量演算手段とを備
   え、前記各変形力付与手段は演算された変形量に従って
   当該空洞セルに弾性変形力を付与して空洞位相制御を行
   い前記高次モードを取り出すことを特徴とする請求項１
   または２に記載の超伝導加速空洞制御システム。
4. 【請求項４】 多連型超伝導加速空洞内の電場位相を検
   出する第１の位相検出手段と、前記多連型超伝導加速空
   洞に注入されるパワーの位相を検出する第２の位相検出
   手段と、これら各位相検出手段で検出された位相間の偏
   差を検出する位相偏差検出手段と、検出された位相間の
   偏差に基づいて複数の空洞セル全体に対する変形量を演
   算する全変形量演算手段とを備え、前記各変形力付与手
   段は演算された全変形量に従って空洞セルに弾性変形力
   を付与して空洞位相制御を行うことを特徴とする請求項
   １ないし３のいずれかに記載の超伝導加速空洞制御シス
   テム。
5. 【請求項５】 複数の空洞セルを連続して連結した多連
   型超伝導加速空洞と、前記各空洞セル毎に分離して設け
   られたヘリウム槽に備えられたヘリウムガス出口圧力調
   整手段及び液体ヘリウム入口流量調整手段と、前記各ヘ
   リウム槽毎のヘリウムガス出口圧力調整手段及び液体ヘ
   リウム入口流量調整手段を制御してヘリウム槽内の圧力
   を変化させる槽内圧力制御手段とを備え、前記各ヘリウ
   ム槽内圧力変化により各セル毎に弾性変形を生じさせ空
   洞位相制御を行う超伝導加速空洞制御システム。
6. 【請求項６】 ビームパルス運転を行う超伝導加速空洞
   と、ビームパルス運転に応答して前記超伝導加速空洞の
   空洞セルに付与する弾性変形力を予め設定した変形力付
   与手段とを備え、前記超伝導加速空洞のビームパルス運
   転開始時に前記予め設定した弾性変形力を空洞セルに付
   与することを特徴とする超伝導加速空洞制御システム。
7. 【請求項７】 ビームパルス運転を行う超伝導加速空洞
   と、ビームパルス運転に応答して前記超伝導加速空洞の
   空洞セルに付与する弾性変形力を予め設定した変形力付
   与手段と、超伝導加速空洞内の電場位相を検出する第１
   の位相検出手段と、前記超伝導加速空洞に注入されるパ
   ワーの位相を検出する第２の位相検出手段と、これら各
   位相検出手段で検出された位相間の偏差を検出する位相
   偏差検出手段と、検出された位相間の偏差に基づいて前
   記変形力付与手段に予め設定した弾性変形力を修正する
   修正手段とを備えたことを特徴とする請求項６に記載の
   超伝導加速空洞制御システム。
8. 【請求項８】 超伝導加速空洞内の電場位相を検出する
   第１の位相検出手段と、前記超伝導加速空洞に注入され
   るパワーの位相を検出する第２の位相検出手段と、これ
   ら各位相検出手段で検出された位相間の偏差を検出する
   位相偏差検出手段と、検出された位相間の偏差に基づい
   て前記超伝導加速空洞に対してパワーを注入する高周波
   カプラの結合度を調整する結合度調整手段とを備えたこ
   とを特徴とする請求項６に記載の超伝導加速空洞制御シ
   ステム。