JPH0249400A

JPH0249400A - 粒子加速器のチューン測定装置

Info

Publication number: JPH0249400A
Application number: JP19893288A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kayano; 茅野　敏行; Eiji Toyoda; 豊田　栄次
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-08-11
Filing date: 1988-08-11
Publication date: 1990-02-19
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JP2543962B2

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）本発明は電子等の粒子を加速する粒子加速器のビームモ
ニタ装置において、真空ダクト内を通過する粒子ビーム
のベータトロン振動数を測定するチェーン測定装置に関
する。

（従来の技術）第３図は粒子加速器を説明する一例図である。

第３図において、１は線形加速器であり所定の運動エネ
ルギーを持つ粒子、例えば電子ビームを出力する。ここ
で出力された電子ビームは静電インフレクタ−２によっ
て静電偏向を受け、加速リング３の真空ダクト１５Ａ内
の電子生竹軌道に対して接線方向から入射する。加速リ
ング３内には偏向電磁石４Ａが図の斜線部位に複数個配
置されておリ、これによって線形加速器１から入射した
電子ビームを偏向させる。故に、電子ビームはこの偏向
電磁石４Ａが発生する磁場によって所定の真空ダクト１
５Ａの軌道内におさまるように制御される。

５＾は高周波加速空洞であり、この空洞内には予め高周
波電場が形成されていて、これによって電子ビームが周
囲軌道を回る時に失われる運動エネルギー（電磁波とし
て失われるエネルギー）以上のエネルギーを電子ビーム
に与え、徐々に加速する。

また、この高周波加速空洞録は、空洞内に発生させた電
場によって電子ビームを過減速することにより、周回軌
道上にパンチと呼ばれる電子ビームの進行方向にいくつ
かに区切られた粒子集団を生成する。この電子の粒子集
団数はハーモニック数と呼ばれる。そして、所定の運動
エネルギーに到達した電子ビームはキツカー電磁石６と
デフレクタ−電磁石７の発生する磁場により、加速リン
グ３内の周回軌道からはずされて、粒子輸送管８内に取
り出される。ここで取り出された電子ビームは蓄積リン
グ９に到達して内部にあるインフレクタ−電磁石１０と
パータベイタ−電磁石１１の発生する磁場によって蓄積
リング９の真空ダクト１５Ｂ内の周回軌道に入る。この
とき、蓄積リング９内には、前記した加速リング３の場
合と同様に偏向電磁石４Ｓが複数個適正に配置されてお
り、入射した電子ビームの持つ運動エネルギー相当の磁
場を事前に発生させる。電子ビームはこの磁場により所
定の周回軌道内におさまるよう制御される。蓄積リング
９内の高周波加速空洞５Ｓは５＾と同様な電子ビームの
加速装置であり、５Ｓ内に発生させた電場によって電子
ビームを一定の運動エネルギーに保つよう制御する。要
するに、シンクロトロン放射現象による電子ビームの運
動エネルギーの減衰を補う。

また、蓄積リング９内の偏向電磁石４Ｓにはビームライ
ン１２と呼ばれるポートか設けられており、所定の運動
エネルギーを持つ電子ビームが偏向するときに発生する
シンクロトロン放射光を、計測ポート１３まで導くよう
配設されている。この放射光は極端紫外連続光であり、
計測ポート１３の光学系で分光処理された後、半導体製
遣装匣の光源等に利用される。なお、第３図に示した加
速リング３、蓄積リング９７粒子輸送管８等には偏向電
磁石４Ａ、　４Ｓ、　４Ｔの他に四極磁石や大極磁石等
が装置されており、またビームライン１２も複数個設け
られているが、説明を簡単にする都合上、ここでは省略
した。

次に前記した真空ダクト内を運動する電子ビームのベー
タトロン振動数を測定するチェーン測定装置について第
４図の従来の構成図を参照して説明する。

トラッキングジェネレータ１６により周波数ｆ。

からｆｌまでの定電圧（定電力）正弦波信号を、連続的
にパワーアンプ１７（高周波増幅器）へ入力し、電圧（
電力）の増幅を行なう。増幅された信号はパワーデバイ
ダ１８Ａ〜Ｃにより同相（０°）又は逆位相（１８０°
）の信号毎に分割変換される。

パワーデバイダ１８Ａ〜Ｃの位相選定は図に示す設定に
なっており、以下の水平・垂直切替回路１９Ａ内の各ス
イッチＳＷ５〜８を経て、真空ダクト１５断面上のＲＦ
ノックアウト電極２０＾〜０へ出力し、そのＲＦノック
アウト電極２０Ａ〜Ｄから電子ビーム八に対して外乱磁
場を印加する。

外乱磁場を受けた加速電子は平衡軌道に対して変位する
。この変位したポジション信号を真空ダクト断面上のピ
ックアップモニタ電極２１＾〜０が検出し、水平・垂直
切替回路１９Ｂ内の各スイッチ５１４１〜４を経て位相
演算回路２２へ入力する。

この演算回路にてそれぞれ水平・垂直方向の変位量（Ｃ
ＯＤ　：平衡軌道からの水平方向、垂直方向のずれ）を
算出して、スペクトラムアナライザ２３に出力する。

水平方向及び垂直方向の変位量を入力したスペクトラム
アナライザ２３は、トラッキングジェネレータ１６側よ
り印加している外乱磁場の周波数範囲でスイープされ、
加速電子ビームの共振周波数を分析表示する。この共振
周波数が電子ビームのベータトロン振動数すなわちチェ
ーンである。

次に、チェーン測定装置における水平・垂直方向の変位
量の処理について、更に詳しく説明する。

真空ダクト１５は、第３図で説明した通り、電子ビーム
の平衡軌道を内蔵するダクトであり、高真空に保たれて
いる。そして、第４図に示したピ・ツクアップモニタ電
極２１＾〜Ｄはこの真空ダクト内に取付けたものであり
、ビームのダクト断面上の通過位置を検出する。

またＲＦノックアウト電極２〇八〜Ｄは電子ビームに対
して外乱磁場を印加する。この外乱磁場を受けた電子ビ
ームは、平衡軌道に対して当然変位する。そして、定強
度外乱磁場の周波数が、電子ビームのベータトロン振動
数、すなわちチェーンと一致した時変位量が最大となる
。すなわち、電子ビームの変位量を測定しているビック
アッグモニタ電極側でスペクトラムアナライザを用いて
最大変位量を示した時の周波数が、電子ビームのチェー
ンとなる。

（発明が解決しようとする課Ｂ）上記従来のチェーン測定装置は、第４図で示す通りトラ
ッキングジェネレータ１６からの出力信号を直接パワー
アンス１７へ入力し、電圧（電力）の増幅を行なってい
る。

このため、パワーアンプ１７以降の高レベルパワー回路
で使用している水平・垂直切換スイッチ１９Ａ内の各ス
イッチＳＷ５〜８を切換動作させるためには、パワーア
ンプ１７で増幅された電圧（電力）に対応できるだけの
しゃ断容量をもつ切換スイッチを４個ら用いなければな
らない。例えばパワーアンス１７で増幅された信号は数
十Ｗ〜数百Ｗにもなり、この電力をしゃ断できる高周波
スイッチは非常に高価なものとなる。

従って、前述のような回路構成は、経済的でなく、コス
ト高のチェーン測定装置になってしまう。

本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、パワ
ー信号を通電中は水平・垂直切換スイッチの切換動作を
行なえないようにし、無通電中のみ行なえるようなイン
ターロック回路を組込むことにより、同スイッチには通
電容量のみ必要でしゃ断容量の不要な定格品が使用でき
、経済的で合理的な粒子加速器のチェーン測定装置を提
供することを目自勺としている。

［発明の楊戎Ｊ（課題を解決するための手段）第１図を用いて説明すると、本発明では粒子加速器のチ
ェーン測定装置において、周波数ｆＱがらｆｌまでの例
えばＯｄＢＩｍ＝１１１１４程度の定電力正弦波を、連
続的に出力させるトラッキングジェネレータ１６と、そ
のトラッキングジェネレータ１６より出力された信号の
増幅を行なうパワーアンプ１７との間にパワーインター
ロック回路２４を設け、パワーアンプ１７以降のパワー
回路における水平・垂直切換スイッチ１９Ａの切換動作
が、信号を通電中は行なえないように構成した。

（作　用）前述した構成にすることにより、パワーアンス１７以降
のパワー回路で使用の水平・垂直切換スィッチ１９Ａ４
個を動作させるのに必要なしゃ断容量は必要とされなく
なり、通電容量さえあれば本回路内で使用できることに
なる。

これにより、切換スイッチ１個当りのコストをかなり下
げることができ、しがもこの切換スイッチ４個分のコス
トを下げるということは、より経済的なチェーン測定装
置を提供できることになる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す構成図であり、第４
図と同一符号の機器は同一機能のものである。また、第
２図は本発明をブロック図で示したものである。

トラッキングジェネレータ１６により、例えば０ｄＢｎ
＝１ｎ調程度の周波数ｆｏがらｆｌよでの定電力正弦波
信号を、連続的にパワーインターロック回路２４（水平
・垂直切換許可用スイッチ）を介してパワーアンス１７
へ出力する。但し、パワーインターロックスイッチ３１
が図示したように５０Ω終端側（ＯＦＦ側）にある時は
、パワーアンス１７ヘトラ・ソキングジェネレータ１６
からの信号は出力されず、水平・垂直の切換が行なえる
状態にある。また、パワーインターロックスイッチ３１
がトラッキングジェネレータ１６側にあるときは、パワ
ーアンプ１７へ信号が出力され、水平・垂直の切換が不
可能な状態にある。

定電圧（定電力）正弦波信号を入力したパワーアンプ１
７は、入力信号に対して増幅を行なう。増幅された信号
はパワーデバイダ１８八〜Ｃにより、同相（０°）又は
、逆位相（１８０°）の信号毎に分割変換される。

パワーデバイダ１８Ａ〜Ｃの位相設定は図に示す設定に
なっており、水平・垂直切換回路１９Ａ　　（３１４５
〜８）を経てシンクロトロン真空ダクト断面上のＲ［ノ
ックアウト電１２０Ａ〜Ｄへ出力し、そのＲ［ノックア
ウト電＆　２０　ＡＮＤから電子ビームＡに対して外乱
磁場を印加する。

以後の処理は、従来技術に示した通りである。

次に第２図のブロック図を用いて動作の詳細説明をする
。

パワーインクロックスイッチ３１及び水平・垂直切換ス
イッチ（５１４５〜８）３６の切換操作は、全て制御部
２５の表示灯付押しボタンスイッチにより行なう。

パワーインターロックスイッチ３１は前述した通り、５
０Ω終端側をＯＦＦ　、すなわち、３１に電圧を印加し
ていない時の選択側としトラッキングジェネレータ側を
ＯＮとして、３１に屯田を印加している時の選択側とし
てインターロック回路が組まれている。このスイッチの
ＯＮ側、０［Ｆ側を前述したものと逆にすることは可能
であるが、逆に設定した場合、パワーインタロックスイ
ッチ３１を制御する制御部２５の電源断時、トラッキン
グジェネレータ１６からの入力信号がパワーインクロッ
ク回路２４を通過してしまう回路になり、本発明による
パワーインクロック回路２４を組込んだ意味がなくなっ
てしまう。このような停電時における対策を考慮した上
で、あえて前述したようなＯＮ側、０．Ｆ　Ｆ側の設定
とした。

例えば、制御部２５からの信号でパワーインタロックス
イッチ３１をＯＮ側にする場合、第２図で示すように制
御部２５のパワーインタロックスイッチ０ＮＢＳ２７に
より、ＯＮ信号を自己保持回路３０Ａを経て、パワーイ
ンタロックスイッチ３１に入力する。ＯＮ信号により動
作したパワーインタロックスイッチ３１はアンサ−信号
３３を制御部２５へ遅し、パワーインタロックスイッチ
ＯＮ　Ｂ５２７の表示灯３５Ａを点灯させる。

また、ＯＦＦ側にする場合、制御部２５のパワーインタ
ロックスイッチＯＦＦ　Ｂ５２６により、ＯＦＦ信号を
自己保持回路３０＾に入力し、パワーインタロックスイ
ッチ３１にＯＮ、信号が出力されないような回路にする
。そして、このＯＦＦ信号により゛印加電圧をＯＦＦさ
れたパワーインタロックスイッチ３１は、制御部２５へ
のアンサ−信号３３６０［Ｆシ、ＮＯＴ回路３４により
ＯＮ信号に反転され、パワーインタロックスイッチＯＦ
Ｆ　Ｂ５２６の表示灯３５Ｂを点灯させる。

一方、水平・垂直の切換は、前述した通りパワーインタ
ーロックスイッチ３１がＯＦＦ側にある時のみ動作可能
な回路となっているため、垂直側にする場合、制御部２
５の電ｒｉ！選択垂直８８２８による垂直信号と、パワ
ーインターロックスイッチ３１からのＯＦＦ信号に対す
るアンサ−信号３３とＡＮＤ回路３２＾を経て、以降の
自己保持回路３０Ｂへ入力し、水平・垂直切換スイッチ
３６へ出力するっ水平側も同様であり、切換信号はパワーインターロック
スイッチ３１のＯＦＦ側のアンサ−信号３３とＡＮＤが
とれている。

従って、５１４５〜８はパワーインターロックスイッチ
を一旦ＯＦＦ側、すなわち、トラッキングジェネレータ
からの信号をカットする操作を行なった後、切換が行な
えるようにしであるため、８１４５〜８はしゃ断容量の
いらない用品が選択できる。

以上のように前述した一実施例は、全てハード回路によ
り制御しているが、本発明における制御は、計算機等の
ソフトウェア−により制御することも充分可能である。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、トラッキングジェ
ネレータとパワーアンプとの間にパワーインターロック
回路を１回路組込むだけで、パワーアンズ以降に使用の
切換スイッチ４個の定格におけるしゃ断容量の不用な用
品が使用できる。これにより、経済的な粒子加速器のチ
ェーン測定信呼処理装置を堤供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の制御動作を示したブロック図、第３図は粒子加速器
の全体構造図、第４図は従来装置の構成図である。１・・・線形加速器　　　　２・・・静電インフレクタ
３・・・加速リング　　　　４Ａ、　４８．４Ｔ・・・
偏向電磁石５Ａ、　５８・・・高周波加速空洞６・・・キツカー電磁石　　７・・・デフレクタ電磁石
１０・・・インフレクタ電磁石１１・・・パータベイタ電磁石１５・・・真空ダクト１６・・・トラッキングジェネレータ１７・・・パワーアンズ１８八〜Ｃ・・・パワーデバイダ１９Ａ　、　１９Ｂ・・・水平・垂直切換回路２０＾〜
Ｄ・・・ＲＥノックアウト電極２１＾〜Ｄ・・・ピック
アップモニタ電極２２・・・位相演算回路２３・・・スペクトラムアナライザ２４・・・パワーインターロック回路２５・・・制御部２６・・・パワーインターロックスイッチＯＦＦ　Ｂ５
２７・・・パワーインターロックスイッチＯＮ　Ｂ８２
８・・・電極選択垂直ＢＳ　　　２９・・・電極選択水
平Ｂ５３０Ａ、　３０Ｂ・・・自己保持回路

Claims

【特許請求の範囲】

所定の周波数範囲の定電圧（定電力）正弦波信号を連続
的に掃引出力させるトラッキングジェネレータと、この
トラッキングジェネレータより出力された信号の増幅を
行なうパワーアンプと、この増幅した信号を所定の位相
毎に分割するデバイダ回路と、このデバイダ回路から出
力した各信号をＲＦ−ＫＯ（ノックアウト）電極を通し
て、ビームに対して水平又は垂直方向に外乱磁場を印加
するめの水平・垂直スイッチを備え、粒子加速器の真空
ダクト内を通過する粒子ビームのベータトロン振動数を
測定するチェーン測定装置において、前記トラッキング
ジェネレータとパワーアンプとの間の低レベル信号側に
、片側を５０Ω終端側に、他の片方をトラッキングジェ
ネレータ側に切換可能なパワーインターロックスイッチ
を設け、前記パワーインターロックスイッチが５０Ω終
端側に選択されている時のみ前記パワーアンプ以降の高
レベル信号側にある水平・垂直切換スイッチの切換動作
を可能としたことを特徴とする粒子加速器のチェーン測
定装置。