JPH04149999A - High frequency acceleration device for accelerator - Google Patents
High frequency acceleration device for acceleratorInfo
- Publication number
- JPH04149999A JPH04149999A JP27220990A JP27220990A JPH04149999A JP H04149999 A JPH04149999 A JP H04149999A JP 27220990 A JP27220990 A JP 27220990A JP 27220990 A JP27220990 A JP 27220990A JP H04149999 A JPH04149999 A JP H04149999A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cavity
- high frequency
- accelerator
- phase
- cavities
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的コ
(産業上の利用分野)
本発明は、粒子の加速電圧の制御範囲を広範囲にする加
速器の高周波加速装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention relates to a high-frequency accelerator device for an accelerator that allows a wide control range of particle acceleration voltage.
(従来の技術)
従来、第3図、第4図に示すようなシンクロトロン加速
器を使った粒子加速システムが知られている。(Prior Art) Particle acceleration systems using synchrotron accelerators as shown in FIGS. 3 and 4 are conventionally known.
これを説明すると、まず第3図において、1はシンクロ
トロン加速器であり、これは初期加速用ライナック2と
、入射器3と複数の偏向電磁石4゜4、・・・とを備え
ている。粒子はライナック2から入射器3に入射され複
数の偏向電磁石4,4.・・・の磁界内を通されて偏向
されることにより再び入射器3に戻るように構成され、
粒子は、この経路を巡回するようになっている。この粒
子が巡回する経路中にはキャビティ5が設けられ、粒子
は、巡回中、このキャビティ5を通る度にその内部に発
生させている高周波電圧により加速されるようになって
いる。6はその粒子の経路に沿って形成されている真空
ビームダクトである。To explain this, first, in FIG. 3, 1 is a synchrotron accelerator, which is equipped with a linac 2 for initial acceleration, an injector 3, and a plurality of bending electromagnets 4.4, . Particles are incident on an injector 3 from a linac 2 and are passed through a plurality of bending electromagnets 4, 4 . ... is configured to be passed through the magnetic field of... and returned to the injector 3 again by being deflected,
Particles are designed to circulate along this path. A cavity 5 is provided in the path along which the particles circulate, and each time the particles pass through this cavity 5 during their circulation, they are accelerated by a high frequency voltage generated inside the cavity. 6 is a vacuum beam duct formed along the path of the particles.
第4図において、キャビティ5内には電力投入器7とチ
ューナー8とプローブ9とが設けられ、電力投入器7に
より高周波電力がキャビティ5内に供給されることによ
り、チューナー8との関係で粒子加速用の高周波電圧が
生じ、このチューナー8を進運させることにより、キャ
ビティ5内の共振周波数が調整されるものである。プロ
ーブ9は該キャビティ5内の高周波電圧の強さに応じた
電圧値を有する高周波信号を得るためのもので、この高
周波信号はキャビティに与える高周波電力の振幅制御に
用いられるものである。In FIG. 4, a power input device 7, a tuner 8, and a probe 9 are provided in the cavity 5, and by supplying high frequency power into the cavity 5 by the power input device 7, particles are generated in relation to the tuner 8. A high frequency voltage for acceleration is generated, and by moving the tuner 8, the resonant frequency within the cavity 5 is adjusted. The probe 9 is used to obtain a high frequency signal having a voltage value corresponding to the strength of the high frequency voltage inside the cavity 5, and this high frequency signal is used to control the amplitude of the high frequency power applied to the cavity.
10は原発振器、11はアッテネータ、12は電力増幅
器、13はダミーロード、14はサーキュレータ、15
はチューナー制御装置、16はアッテネータ制御器、1
7はキャビティ電圧検出器である。10 is an original oscillator, 11 is an attenuator, 12 is a power amplifier, 13 is a dummy load, 14 is a circulator, 15
is a tuner control device, 16 is an attenuator control device, 1
7 is a cavity voltage detector.
原発振器10からの高周波信号は、アッテネータ11に
よりその振幅が制御され、その制御された高周波信号は
電力増幅器12により増幅されサーキュレータ14を介
して、電力投入器7により高周波電力としてキャビティ
5に供給される。また、電力投入器7からの反射高周波
電力はダミーロード13側へ伝送されこれら吸収される
ようになっている。The amplitude of the high frequency signal from the original oscillator 10 is controlled by an attenuator 11, and the controlled high frequency signal is amplified by a power amplifier 12, and then supplied to the cavity 5 as high frequency power by a power input device 7 via a circulator 14. Ru. Further, the reflected high frequency power from the power input device 7 is transmitted to the dummy load 13 side and absorbed therein.
チューナー8はチューナー制御装置115により同調位
置に移動させられるようになっている。The tuner 8 is adapted to be moved to a tuning position by a tuner control device 115.
キャビティ電圧検出器17にはプローブ9からの高周波
信号が人力され、このキャビティ電圧検出器17により
高周波信号Vc(rf)の振幅に相当する電圧値の直流
電圧信号が生成され、これをキャビティ電圧検出信号と
して出力する。The high frequency signal from the probe 9 is input to the cavity voltage detector 17, and this cavity voltage detector 17 generates a DC voltage signal with a voltage value corresponding to the amplitude of the high frequency signal Vc (rf), which is used for cavity voltage detection. Output as a signal.
アッテネータ制御器16には基準電圧信号Vc(ref
)とキャビティ電圧検出信号VCとが入力され、該アッ
テネータ制御器16は、両者の電圧値を比較し、その差
を見込んだ目標値を表したアッテネータ制御信号を出力
する。このアッテーネ制御信号はアッテネータ11に入
力され、このアッテネータ11からそのアッテネータ制
御信号の表す電力値に応じた電力値の高周波電力信号が
出力され、この高周波電力信号は電力増幅器12を通し
て出力される。The attenuator controller 16 has a reference voltage signal Vc (ref
) and the cavity voltage detection signal VC are input, the attenuator controller 16 compares the voltage values of the two and outputs an attenuator control signal representing a target value taking into account the difference. This attenuation control signal is input to an attenuator 11, which outputs a high frequency power signal having a power value corresponding to the power value represented by the attenuator control signal, and this high frequency power signal is outputted through a power amplifier 12.
(発明が解決しようとする課題)
従来例のような、高周波加速装置においては、キャビテ
ィ電圧Vcの制御可能範囲(以下ダイナミックレンジと
記す)はアッテネータ11及び電力増幅器12(たとえ
ば四極管、クライストロン)の特性で決まり、約20d
Bとなる。従って、粒子加速のキャビティ電圧Vcのパ
ターンは第5図(a)のようになりV c WaxとV
c■inの差は約20dB程度にしかとれない。このよ
うな場合には、初期加速用ライナックにより、シンクロ
トロン加速器入射時のエネルギーを高くしておかなけれ
ばならない。粒子の最終加速エネルギーが高くなればな
るほど(たとえば電力で数10011以上)初期加速用
ライナックが負担する加速エネルギーが大きくなってい
く。このような加速器では初期加速用ライナックも大型
化し、加速器のシステム自体が大型化してしまうという
問題点があった。(Problems to be Solved by the Invention) In a high-frequency accelerator such as the conventional example, the controllable range (hereinafter referred to as dynamic range) of the cavity voltage Vc is limited to the range of the attenuator 11 and the power amplifier 12 (e.g., tetrode, klystron). Determined by characteristics, approximately 20d
It becomes B. Therefore, the pattern of the cavity voltage Vc for particle acceleration is as shown in FIG. 5(a), and V c Wax and V
The difference in c■in can only be about 20 dB. In such a case, the initial acceleration linac must be used to increase the energy at the time of incidence into the synchrotron accelerator. The higher the final acceleration energy of the particles (for example, several 10011 or more in terms of electric power), the greater the acceleration energy borne by the initial acceleration linac. Such an accelerator has the problem that the linac for initial acceleration also becomes large, and the accelerator system itself becomes large.
本発明の目的とするところは、ダイナミックレンジが3
0dB以上とれ、これにより初期加速用ライナックを小
形にできるような加速器の高周波加速装置を提供するこ
とにある。The object of the present invention is to achieve a dynamic range of 3
It is an object of the present invention to provide a high frequency accelerator device for an accelerator which can obtain 0 dB or more and thereby make a linac for initial acceleration compact.
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明では、前記目的を達成するため、粒子が巡回可能
な加速用の加速器において、前記粒子が巡回する経路に
配設した2つ以上のキャビティと、
各キャビティ間の位相を検出する位相検出器と、各キャ
ビティ間の位相が位相基準に従って制御できるような移
相器を具備したことを特徴とするものである。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides an accelerator for accelerating particles in which particles can circulate, in which two or more This device is characterized by comprising a cavity, a phase detector that detects the phase between each cavity, and a phase shifter that can control the phase between each cavity according to a phase reference.
(作用)
本発明によれば、各キャビティで発生する高周波電圧の
合成値を等価的に加速粒子が感じるキャビティ電圧とみ
なせることを利用し、互いのキャビティの高周波電圧の
位相差を基準にしたがってずらすようにしたので、キャ
ビティ電圧Vcのダイナミックレンジを30dB以上に
とれる。従って初期加速用ライナックを小形化すること
ができる。(Function) According to the present invention, by utilizing the fact that the composite value of the high frequency voltages generated in each cavity can be equivalently regarded as the cavity voltage felt by the accelerated particle, the high frequency voltages of each cavity are shifted based on the phase difference between the two cavities. As a result, the dynamic range of the cavity voltage Vc can be increased to 30 dB or more. Therefore, the initial acceleration linac can be downsized.
(実施例)
以下、本発明の一実施例を第1図、第2図を参照して説
明する。従来例の第3図、第4図と同一機能の要素は同
一符号として説明を省略する。(Example) An example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. Elements having the same functions as those in the conventional example shown in FIGS. 3 and 4 are given the same reference numerals, and their explanations will be omitted.
第1図に示す加速器の構成では従来例の第3図と比較し
て、キャビティ5が1台ふえて、2台となっている。第
2図の高周波加速装置では従来例の第4図と比較して、
キャビティ5の2台分の制御系統をもっている。18は
移相器、19は位相制御器、20は位相検出器、21は
方向性結合器である。In the configuration of the accelerator shown in FIG. 1, compared to the conventional example shown in FIG. 3, the number of cavities 5 is increased by one, resulting in two cavities. In the high-frequency accelerator shown in Figure 2, compared to the conventional example shown in Figure 4,
It has a control system for two cavities 5. 18 is a phase shifter, 19 is a phase controller, 20 is a phase detector, and 21 is a directional coupler.
以下、本発明の作用について、第1図、第2図により説
明する。第1図に示すようにキャビティ5を2台設けた
場合、それぞれのキャビティ5により、加速粒子の感じ
る高周波電圧は、Vc 1sin (2πf −t+
θ1 ) −・・■Vc 2sin (2πf
−t+θ2 > −・・■と表わされる。The operation of the present invention will be explained below with reference to FIGS. 1 and 2. When two cavities 5 are provided as shown in FIG. 1, the high frequency voltage felt by the accelerated particles due to each cavity 5 is Vc 1sin (2πf −t
θ1 ) −・・■Vc 2sin (2πf
It is expressed as −t+θ2 > −···■.
但し、Vcl、Vc2はそれぞれのキャビティ5の電圧
の振幅、fは周波数、θ1.θ2はそれぞれのキャビテ
ィの位相ずれを表わしている。However, Vcl and Vc2 are the amplitudes of the voltages in the respective cavities 5, f is the frequency, and θ1. θ2 represents the phase shift of each cavity.
加速粒子はそれぞれのキャビティ5で発生される高周波
電圧の合成値により加速されることになる。The accelerated particles are accelerated by the combined value of the high frequency voltages generated in each cavity 5.
■、■式の合成値は、Vcl−Vc2−Vcとして
Vc 1sin C2x f−を十θ1)・Vc
2sin (2,v f−t + θ 2)θ
1− θ 2
一2Vccos()
、8i。(2,、f、t+01−02 > 、、、■
と表わされる。θ1−θ2はそれぞれのキャビティで発
生される高周波電圧の位相差Δψである。The composite value of formulas ① and ② is Vc 1sin C2x f- as Vcl-Vc2-Vc
2sin (2, v f-t + θ 2) θ
1-θ2-2Vccos(), 8i. (2,, f, t+01-02 > ,,,■
It is expressed as θ1−θ2 is a phase difference Δψ between high frequency voltages generated in each cavity.
■式において、キャビティが1台のときはVc値だけで
キャビティ電圧Vcのダイナミックレンジを決定してい
た。キャビティが2台になると、さらにcos[(θ1
−θ2)/2]の項でもVcのダイナミックレンジが制
御できることになる。In formula (2), when there is only one cavity, the dynamic range of the cavity voltage Vc is determined only by the Vc value. When there are two cavities, cos[(θ1
-θ2)/2] can also control the dynamic range of Vc.
すなわち、位相差Δψを180@からO″まで変化させ
れば原理的にはCOS[(θ1−θ2)/2コの項をO
から1まで変化させることができ、ダイナミックレンジ
を無限大とできる。In other words, if the phase difference Δψ is changed from 180 @ to O'', the term COS[(θ1-θ2)/2 can be reduced to O''.
It can be changed from 1 to 1, making the dynamic range infinite.
実際には、たとえばダイナミックレンジを40dBとり
たい時には、Vcで20dBのダイナミックレンジをと
り、さらにcost(θ1−θ2)/2]の変化を0.
1から1となるように01−θ2を約170°から06
に変化させる。In reality, for example, if you want to have a dynamic range of 40 dB, you will have a dynamic range of 20 dB with Vc, and then change cost (θ1-θ2)/2] by 0.
01-θ2 from about 170° to 06 so that it becomes 1 to 1
change to
このようにして第5図(a)に示すような、キャビティ
電圧Vcの加速パターンと、第5図(b)に示すような
位相差Δψのパターンで、運転すれば等価的に加速粒子
が感じることのできるキャビティ電圧を第5図(c)に
示すようなダイナミックレンジ40dBとすることがで
きる。In this way, when driving with the acceleration pattern of the cavity voltage Vc as shown in Fig. 5(a) and the pattern of the phase difference Δψ as shown in Fig. 5(b), the accelerated particles will equivalently feel The cavity voltage that can be controlled can be set to a dynamic range of 40 dB as shown in FIG. 5(c).
第2図は前述の様な制御を実現するための高周波加速装
置の構成を示したものである。従来例と変わっているこ
とは、キャビティが2台となり、位相制御用の移相器1
8、位相制御器19、位相検出器20、方向性結合器2
1が追加になっていることである。FIG. 2 shows the configuration of a high frequency accelerator for realizing the above-described control. What is different from the conventional example is that there are now two cavities and one phase shifter for phase control.
8, phase controller 19, phase detector 20, directional coupler 2
1 has been added.
2台のキャビティ電圧の間の位相差Δψは、方向性結合
器21からの高周波信号が位相検出器20に人力され、
生成される。位相検出器20から出力される位相差信号
Δψは、位相制御器19に入力され、位相差Δψが位相
差基準Δψ(ref)となるような目標値を表した。移
相器制御信号を出力する。この移相器制御信号は移相器
18に入力され、2台のキャビティ5,5のキャビティ
電圧の位相差が、たとえば第5図(b)に示すようなパ
ターンで動作するようにする。The phase difference Δψ between the two cavity voltages is determined by inputting the high frequency signal from the directional coupler 21 to the phase detector 20,
generated. The phase difference signal Δψ output from the phase detector 20 is input to the phase controller 19 and represents a target value such that the phase difference Δψ becomes the phase difference reference Δψ (ref). Outputs phase shifter control signal. This phase shifter control signal is input to the phase shifter 18, so that the phase difference between the cavity voltages of the two cavities 5, 5 operates in a pattern as shown in FIG. 5(b), for example.
本発明の実施例によれば、キャビティ電圧Vcの制御範
囲を等価的に30dB以上の広範囲にとることができる
。According to the embodiment of the present invention, the control range of the cavity voltage Vc can be equivalently widened to 30 dB or more.
[発明の効果]
以上説明したように、本発明によれば、キャビティ電圧
Vcの制御範囲を等価的に30dB以上の広範囲にする
ことができ、これにより、初期加速用ライナックも小形
化することができる加速器の高周波加速装置を提供する
ことができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the control range of the cavity voltage Vc can be equivalently widened to 30 dB or more, and as a result, the initial acceleration linac can also be downsized. It is possible to provide a high-frequency accelerator device that can be used as an accelerator.
第1図は本発明が適用されるシンクロトロン加速器の構
成を示す図、第2図は本発明の加速器の高周波加速装置
の一実施例を示すブロック図、第3図は従来例のシンク
ロトロン加速器の構成を示す図、第4図は従来例の加速
器の高周波加速装置の一例を示すブロック図、第5図は
キャビティ電圧Vcと位相差Δψのパターン運転の様子
を示す図である。
1・・・シンクロトロン加速器、2・・・ライナック、
3・・・入射器、4・・・偏向電磁石、5・・・キャビ
ティ、6・・・真空ビームダクト、7・・・電力投入器
、8・・・チューナー 9・・・プローブ、10・・・
原発振器、11・・・アッテネータ、12・・・電力増
幅器、13・・・ダミーロード、14・・・サーキュレ
ータ、15・・・チューナー制御装置、16・・・アッ
テネータ制御器、1.7・・・キャビティ電圧検出器、
18・・・移相器、19・・・位相制御器、20・・・
位相検出器、21・・・方向性結合器、Vc (r e
f)・・・キャビティ電圧基準、Δψ(ref)・−
・位相差基準、Vc・・・キャビティ電圧、Δψ・・・
2台のキャビティ5,5間の位相差。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
第
図
第
図
時 間
(a)
(b)
第
図Fig. 1 is a diagram showing the configuration of a synchrotron accelerator to which the present invention is applied, Fig. 2 is a block diagram showing an embodiment of the high frequency accelerator of the accelerator of the present invention, and Fig. 3 is a conventional synchrotron accelerator. FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional high-frequency accelerator device, and FIG. 5 is a diagram showing pattern operation of cavity voltage Vc and phase difference Δψ. 1... Synchrotron accelerator, 2... Linac,
3... Injector, 4... Bending electromagnet, 5... Cavity, 6... Vacuum beam duct, 7... Power input device, 8... Tuner 9... Probe, 10...・
Original oscillator, 11... Attenuator, 12... Power amplifier, 13... Dummy load, 14... Circulator, 15... Tuner control device, 16... Attenuator controller, 1.7...・Cavity voltage detector,
18... Phase shifter, 19... Phase controller, 20...
Phase detector, 21... directional coupler, Vc (re
f)...Cavity voltage reference, Δψ(ref)・-
・Phase difference reference, Vc...cavity voltage, Δψ...
Phase difference between two cavities 5,5. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure Figure Time (a) (b) Figure
Claims (1)
巡回する経路に配設した2つ以上のキャビティと、 各キャビティ間の位相を検出する位相検出器と、各キャ
ビティ間の位相が位相基準に従って制御できるような移
相器を具備したことを特徴とする加速器の高周波加速装
置。[Claims] An accelerator for acceleration in which particles can circulate, comprising two or more cavities disposed in a path along which the particles circulate, a phase detector that detects the phase between each cavity, and a phase detector that detects the phase between each cavity. 1. A high-frequency accelerator for an accelerator, comprising a phase shifter that can control the phase of the accelerator according to a phase reference.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27220990A JPH04149999A (en) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | High frequency acceleration device for accelerator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27220990A JPH04149999A (en) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | High frequency acceleration device for accelerator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04149999A true JPH04149999A (en) | 1992-05-22 |
Family
ID=17510631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27220990A Pending JPH04149999A (en) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | High frequency acceleration device for accelerator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04149999A (en) |
-
1990
- 1990-10-12 JP JP27220990A patent/JPH04149999A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2163060C2 (en) | Linear accelerator microwave radiation power control device | |
| US5744919A (en) | CW particle accelerator with low particle injection velocity | |
| EP0351970B1 (en) | Electron storage ring | |
| US5451847A (en) | Variable energy radio frequency quadrupole linac | |
| CA1093692A (en) | Linear accelerators of charged particles | |
| JPH04149999A (en) | High frequency acceleration device for accelerator | |
| CN206237663U (en) | An Energy Adjustable Electron Linear Accelerator with Adjustable Power Divider | |
| US4243916A (en) | Magnetic mirror for beams of charged particles accelerated in an accelerator | |
| US4068146A (en) | Charged particle beam deflector | |
| JP2511122B2 (en) | Excitation control method for synchrotron accelerator | |
| JP4042675B2 (en) | Deflection electromagnet and charged particle accelerator | |
| JPH04181700A (en) | High-frequency accelerating device for accelerator | |
| JPH02267899A (en) | Excitation control of synchrotron accelerator for particle acceleration system | |
| JP2543962B2 (en) | Particle accelerator tune measuring device | |
| JPS5840560Y2 (en) | linear particle accelerator | |
| JPH04294100A (en) | Charged particle beam type accelerator | |
| JPH04319300A (en) | High frequency accelerating device for accelerator | |
| RU1826147C (en) | High-frequency supply system of charged-particle accelerator | |
| JPH03283399A (en) | Linear accelerator | |
| JPH0230100A (en) | Linear accelerator | |
| Bezuglov et al. | Turning of Nonmonochromatic Electron Beams by Magnetic Mirrors | |
| JPS63308899A (en) | Charged particle device | |
| Chen et al. | Linear and nonlinear analysis of the cyclotron two‐stream instability | |
| Yagitani et al. | Comparison between particle simulation and full‐wave analysis for wave propagation in a nonuniform plasma | |
| JPH097797A (en) | Accelerator tube and accelerator for charged particle acceleration, charged particle gun and standing wave acceleration cavity |