JPS63241900A - 線形粒子加速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はマイクロ波を用いて荷電粒子を加速する線形粒
子加速装置に関する。

（従来の技術） 第２図は従来の線形粒子加速装置の一実施例を示す概略
図である。図中、１は、加速管であり、その内部は真空
に保持された金属製円筒で、マイクロ波に対し空胴共振
器を構成するように適宜に金属円板を挿入し、そして、
この金属円板には、電子流等の荷電粒子を通過させるた
めに、中央に小孔を穿設している。一方、励振電力回路
２は加速管１を駆動する小電力のマイクロ波を発生する
。

この励振電力回路２から発生したマイクロ波は、タライ
ストロン３で所望の電力まで増幅され、方向性結合器４
を介してマイクロ波入力部５から加速管１に導入される
。そして、加速管１の軸方向の電界を形成し、電子銃６
から与えられた電子流を加速して出力軸７から出力する
。

一方、出力軸７から出力されなかったマイクロ波は、加
速管１のマイクロ波出力部８から方向性結合器９を介し
て、無反射終端１０へ印加される。

そして、方向性結合器４は加速管１のマイクロ波入力部
５に、方向性結合器９はマイクロ波出力部８に近接して
設けられ、加速管１に入る直前および加速管１から出た
直後のマイクロ波を取り出して、ハイブリッドリング１
１および差動検波器１２から成る第１の位相検波器１３
に与えてその位相差を検出する。なお、必要に応じて方
向性結合器４と第１の位相検波器１３との間に移相器１
４を介挿して、マイクロ波の位相差を適宜調整しうるよ
うにしている。

そして、第１の位相検波器１３の出力を破線の如く、サ
ーボアンプ２１を介してサーボモータ２２に与えて、励
振電力回路２の発振周波数を制御することにより所望の
最適加速周波数に発振周波数を制御することができる。

（発明が解決しようとする問題点） ここで加速管１の入力、出力間の位相特性を考えると、
例えば加速管１の全長が１．５ｍ、モードが２／３π、
減衰定数が０．３、動作周波数がｆｏ　ＭＨ７の場合、
励振電力回路２の周波数変化に対する第１の位相検波器
１３に入る２つのマイクロ波の位相差θ０は、励振電力
回路２の周波数が約１ＭＨ２変化するごとに同じになる
。

従って、励振電力回路２の発振周波数が所定値から±０
．５Ｍｆ−ｆｚ以上ずれてしまうと周波数を所望値に制
御できなくなるという問題がある。

ところが、一般に線形粒子加速装置では、出力軸７から
得られる電子流の加速エネルギーを可変とするために、
加速管１に入るマイクロ波電力を可変にする。そのため
加速管１のマイクロ波の電界は変化し、共振周波数も変
化するため、励振電力回路２の発振周波数を出力軸７か
ら得られる電子流の加速エネルギー毎に可変させる必要
がある。

特に、出力軸７からの電子流の加速エネルギーの幅を大
きくした場合には、加速管１に入る直前および加速管１
から出た直後のマイクロ波の位相差θ０が数ＭＨ２に達
することもあり、この場合、励振電力回路２の発振周波
数を所望周波数に制御できない。

このため、励（辰電力回路２の発振周波数を所望周波数
の±０．５Ｍｚ以内に制御する補助回路が必要となる。

この補助回路としては、例えば、空洞波長計１５を用い
る。即ち空洞波長形１５の共撮周波数をあらかじめ所定
周波数に設定し、方向性結合器４から取り出したマイク
ロ波を入力する。そして、この空胴波長計１５の出力お
よび方向性結合器４から直接取り出した出力をハイブリ
ッドリング１６および作動検波器１７から成る第２の位
相検波器１８に印加し、位相検波する。なあ、方向性結
合器４または、空胴波長計１５と第２の位相検波器１８
との間に移相器１９を介挿して、この第２の位相検波器
１８に入る２つのマイクロ波の位相差を適宜調整し得る
ようにしている。そして、第１、第２の位相検波器１３
．１８の出力をそれぞれスイッチング回路２０を介して
、第２の位相検波器１８の出力電圧に応じて制御し、切
替えてサーボアンプ２１に与える。

サーボアンプ２１は上記スイッチング回路２０の出力に
応じて、サーボモータ２２を制御し、励振電力回路２の
周波数可変部を駆動して、その発振周波数を所望の最適
加速周波数に制御する。

ところが、第１、第２の各位相検波器１３．１８の各出
力系の切換動作が、周波数の変動によって円滑に行えず
、線形粒子加速装置全体の動作が不安定になる問題があ
った。この対策として、空胴波長計１５の温度変化によ
る共振周波数変動を小さくするために、温度係数の小さ
い材質を使用したり、空胴波長計１５に一定温度の水を
循環させたり、空胴波長計１５を恒温槽に入れてその温
度を一定に保つ工夫がなされているが、いずれの場合も
、高価で大ががりな装置になってしまう。

また、加速管１においても、温度変化による最適周波数
の変動を避ける為に、空胴波長計１５と同じように、加
速管１に一定温度の水を循環させてはいるが、マイクロ
波電力による電子流加速時の最適周波数の変動を、小さ
くすることはできなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、加速管と空
胴波長計の温度変化による共振周波数変動を小さくする
ことができる線形粒子加速装置を提供することを目的と
する。

、［発明の構成］ （同順点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために、励振電力回路より
供給されるマイクロ波により、電子銃から与えられた荷
電粒子を加速する加速管と、この加速管の入力側及び出
力側のマイクロ波の位相差を検出する位相検波器と、前
記励振電力回路の周波数を設定する設定回路と、前記加
速管で荷電粒子が加速されるタイミングの信号により、
荷電粒子が加速される前は、前記設定回路からの出力を
、加速後は、位相検波回路からの出力を選択する切換え
回路とからなることを特徴とする。

（作　用） 上記の如く構成することにより、周波数設定回路を用い
て、電子流の加速前は、周波数設定回路で発振周波数を
制御し、電子流加速時には、従来の位相検波器の出力で
、発振周波数を制御することができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を第２図と同一部分に同一符号を
付与して第１図に示すブロック図を参照して説明する。

本発明においては、第２図に示した従来の実施例に比較
して空胴波長計１５、第２の位相検波器１８と移相器１
９の接続の構成のみ異なる。そこで異なる構成のみ以下
、詳細に説明する。

図中、２３はポテンショメータで、励振電力回路２の周
波数可変機構に取り付けられた周波数可変機構の可変部
の位置を検出する。

２４は設定回路で、電子流の加速エネルギー毎に励振電
力回路２の発振周波数を設定することが可能な回路で通
常はポテンショメータから成っている。

２５は作動増幅器で、ポテンショメータ２３と、設定回
路２４を入力し、その出力は切換え回路２６に入力され
る。切換え回路２６は、位相検波器１３の出力と差動増
幅器２５の出力を高圧印加信号２７の信号レベルに応じ
て、２つの入力の一方を選択してサーボアンプ２１に出
力する。

ここで高圧印加信号２７とは、クライストロン３および
電子銃６に高圧が印加された時、即ち、加速管１に電子
流が入射され加速される時に、信号レベル状態が反転す
る信号である。また、切換え回路２６は、通常は、差動
増幅器２５の出力をサーボアンプ２１に印加し、高圧印
加信号２７が入った時（反転した時）、位相検波器１３
の出力をサーボアンプ２１に印加する様に制御される。

更に設定回路２４は、高圧印加信号２７が入った時、励
振電力回路２の発振周波数が加速管１の最適周波数と一
致させる様な、周波数可変機構のポテンショメータ２３
の位置を制御するように設定されている。

次に、上記の如く開成された本発明に係る装置の作用に
ついて説明する。

本発明に関る実施例では、高圧が印加されるまでは、切
換え回路２６は、位相検波器１３の出力と差動増幅器２
５の出力の内、高圧印加信号２７の信号レベルに応じて
、差動増幅器２５の出力を選択する。

即ち、設定回路２４で設定された周波数に応じて、励振
電力回路２の周波数が制御される。設定回路２４で設定
された周波数は温度等による空胴波長形１５の共振周波
数の変動をうけない為、励振電力回路２はつねに設定さ
れた周波数に制御される。

そして、高圧が印加された時には、切換え回路２６は、
位相検波器１３の出力と差動増幅器２５の出力の内、高
圧印加信号２７の信号レベルに応じて、位相検波器１３
の出力を選択する。この為、励振電力回路２の発振周波
数を加速管１の最適周波数に一致させることができる。

マイクロ波電力により、加速管１の最適周波数が変動し
ても、位相検波器１３で設定された周波数に応じて、励
振電力回路２の周波数が制御される為、励振電力回路２
は常に最適な周波数に制御される。また、加速管１の最
適周波数が変動しても、切換え回路２６の切換え動作は
、高圧印加信号のみにより行なわれる為、加速管１は常
に安定して動作する。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、周波数の設定回
路を用いて、設定回路出力と位相検波器出力を高圧印加
信号で切換えるにしたため、切換動作がスムーズで温度
等の変化による影響をなくし、したがって、線形粒子加
速装置全体の動作が安定で電子流を最大に加速すること
ができる。

また、マイクロ波入力による基準周波数回路が不要とな
り、安価な線形粒子加速装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す線形粒子加速装置の
ブロック図、 第２図は、従来の線形粒子加速装置の一実施例を示すブ
ロック図である。 １・・・加速管、　　　　　　２・・・励娠電力回路、
３・・・タライストロン、　　４・・・方向性結合器、
５・・・マイクロ波入力部、　６・・・電子銃、７・・
・出力軸　　　　　　　８・・・マイクロ波出力部、９
・・・方向性結合器、　　　１０・・・無反射終端、１
１・・・ハイブリッドリング、１２・・・差動検波器、
１３・・・位相検波器、　　　　１４・・・位相器、１
５・・・空胴波長計、 １６・・・ハイブリッドリング、１７・・・差動検波器
、１８・・・第２の位相検波器、　１９・・・移相器、
２０・・・スイッチング回路、 ２１・・・サーボアンプ、　　　２２・・・サーボモー
タ、２３・・・ポテンショメータ、　２４・・・設定回
路、２５・・・差動増幅器、　　　　２６・・・切換え
回路、２７・・・高圧印加信号。 代理人　弁理士　則　　近　　憲　　缶周　　　　　大
　　　胡　　　典　　　失策　　１　図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 励振電力回路より供給されるマイクロ波により電子銃か
   ら与えられた荷電粒子を加速する加速管と、この加速管
   の入力側及び出力側のマイクロ波の位相差を検出する位
   相検波器と、前記励振電力回路の周波数を設定する設定
   回路と、前記加速管で荷電粒子が加速されるタイミング
   の信号により、荷電粒子が加速される前は、前記設定回
   路からの入力を、加速後は、位相検波器からの入力を選
   択する切換え回路とからなり、この選択した出力により
   前記励振電力回路の発振周波数を制御することを特徴と
   する線形粒子加速装置。