JPH07263199A - 加速器のビーム加速システム - Google Patents
加速器のビーム加速システムInfo
- Publication number
- JPH07263199A JPH07263199A JP5233394A JP5233394A JPH07263199A JP H07263199 A JPH07263199 A JP H07263199A JP 5233394 A JP5233394 A JP 5233394A JP 5233394 A JP5233394 A JP 5233394A JP H07263199 A JPH07263199 A JP H07263199A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electromagnet
- accelerator
- magnetic field
- charged particle
- controlling
- 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
(57)【要約】
【目的】 本発明は、ブロック鉄心型偏向電磁石を用い
た加速器においても速い立ち上げをすることができる。 【構成】 荷電粒子運動を制御する偏向電磁石及び４極
電磁石を含む荷電粒子運動制御手段によって荷電粒子ビ
ームを周回軌道にのせて加速する加速器の立ち上げ制御
を行う加速器のビーム加速システムにおいて、偏向電磁
石の磁場を測定する磁場測定手段と、加速器立ち上げの
ときに、４極電磁石の励磁電源を磁場測定手段により測
定された磁場に基づいて、荷電粒子ビームの加速器中を
安定周回する動作点が一定になるように制御しつつ立ち
上げる電磁石立上手段とを設けた加速器のビーム加速シ
ステム。
た加速器においても速い立ち上げをすることができる。 【構成】 荷電粒子運動を制御する偏向電磁石及び４極
電磁石を含む荷電粒子運動制御手段によって荷電粒子ビ
ームを周回軌道にのせて加速する加速器の立ち上げ制御
を行う加速器のビーム加速システムにおいて、偏向電磁
石の磁場を測定する磁場測定手段と、加速器立ち上げの
ときに、４極電磁石の励磁電源を磁場測定手段により測
定された磁場に基づいて、荷電粒子ビームの加速器中を
安定周回する動作点が一定になるように制御しつつ立ち
上げる電磁石立上手段とを設けた加速器のビーム加速シ
ステム。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子、陽子、その他荷
電粒子を加速する加速器のビーム加速システムに係り、
特に、加速器を速く立ち上げる加速器のビーム加速シス
テムに関する。
電粒子を加速する加速器のビーム加速システムに係り、
特に、加速器を速く立ち上げる加速器のビーム加速シス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】電子，陽子，イオン等のビームを数十億
電子ボルト（数ＧｅＶ）程度の高エネルギー状態に加速
する加速器は、素粒子物理学研究用として用いられてい
る大型のものから電子からの放射光（ＳＯＲ光）を利用
したリソグラフィ等、新しい分野への応用のため、例え
ば直径１０ｍ程度の小型のものまで様々の用途、大きさ
のものが使用されている。
電子ボルト（数ＧｅＶ）程度の高エネルギー状態に加速
する加速器は、素粒子物理学研究用として用いられてい
る大型のものから電子からの放射光（ＳＯＲ光）を利用
したリソグラフィ等、新しい分野への応用のため、例え
ば直径１０ｍ程度の小型のものまで様々の用途、大きさ
のものが使用されている。
【０００３】これらの加速器は、加速粒子が異なっても
原理的には同じであるので、以下、電子用円形加速器を
例にとって説明する。図３は電子用円形加速器の構成例
を示すものである。
原理的には同じであるので、以下、電子用円形加速器を
例にとって説明する。図３は電子用円形加速器の構成例
を示すものである。
【０００４】図３に示すように電子用円形加速器は、電
子ビームを真空ダクト１１に入射する線形加速器１２
と、所定方向の磁場を形成する複数の偏向電磁石１３
と、電子ビームを収束，発散させる複数の４極電磁石１
４と、電子ビームの収束，発散の収差を補正する複数の
６極電磁石１５と、電子ビームの振幅が大きくなるのを
抑制する８極電磁石１６と、電子ビームの軌道を補正す
る複数の補正電磁石１７（水平方向の補正電磁石）と、
電子ビームを数ＧｅＶまで加速する高周波加速空洞１８
によって構成される。
子ビームを真空ダクト１１に入射する線形加速器１２
と、所定方向の磁場を形成する複数の偏向電磁石１３
と、電子ビームを収束，発散させる複数の４極電磁石１
４と、電子ビームの収束，発散の収差を補正する複数の
６極電磁石１５と、電子ビームの振幅が大きくなるのを
抑制する８極電磁石１６と、電子ビームの軌道を補正す
る複数の補正電磁石１７（水平方向の補正電磁石）と、
電子ビームを数ＧｅＶまで加速する高周波加速空洞１８
によって構成される。
【０００５】このように構成された加速器において、線
形加速器１２により真空ダクト１１に入射された電子ビ
ームは、偏向電磁石１３，４極電磁石１４，６極電磁石
１５，８極電磁石１６、補正電磁石１７等によって偏
向、収束、発散され、周回軌道が形成される（これらの
電磁石によって形成される磁場は、荷電粒子運動制御手
段をなしている）。さらに、周回軌道が形成された電子
ビームは、高周波加速空洞１８によって数ＧｅＶまで加
速される。
形加速器１２により真空ダクト１１に入射された電子ビ
ームは、偏向電磁石１３，４極電磁石１４，６極電磁石
１５，８極電磁石１６、補正電磁石１７等によって偏
向、収束、発散され、周回軌道が形成される（これらの
電磁石によって形成される磁場は、荷電粒子運動制御手
段をなしている）。さらに、周回軌道が形成された電子
ビームは、高周波加速空洞１８によって数ＧｅＶまで加
速される。
【０００６】また、これらの電磁石は、協動して電子ビ
ームの周回軌道を形成するので、各電磁石をばらばらに
立ち上げるわけにはいかず、偏向電磁石と連動して立ち
上げつつ、ビームの加速を行っている。
ームの周回軌道を形成するので、各電磁石をばらばらに
立ち上げるわけにはいかず、偏向電磁石と連動して立ち
上げつつ、ビームの加速を行っている。
【０００７】このような加速器のビーム加速システムを
図４に示す。２１は偏向電磁石（ＢＭ）、２２は偏向電
磁石の電源であり、２３は偏向電磁石の運転パターンを
示している。また。２４は４極電磁石（ＱＭ）、２５は
４極電磁石の電源であり、２６は４極電磁石の運転パタ
ーンを示している。偏向電磁石の運転パターン２３およ
び４極電磁石の運転パターン２６において、偏向電磁石
の励磁電流が初期値ＩB1から定格値ＩB2へ至る立ち上げ
時間と４極電磁石の励磁電流が初期値ＩQ1から定格値Ｉ
Q2へ至る立ち上げ時間が、同一になるよう制御される。
これは電子ビームの加速中に安定に周回する点（動作点
という）を変化させず、安定した電子ビームの加速を行
うためである。
図４に示す。２１は偏向電磁石（ＢＭ）、２２は偏向電
磁石の電源であり、２３は偏向電磁石の運転パターンを
示している。また。２４は４極電磁石（ＱＭ）、２５は
４極電磁石の電源であり、２６は４極電磁石の運転パタ
ーンを示している。偏向電磁石の運転パターン２３およ
び４極電磁石の運転パターン２６において、偏向電磁石
の励磁電流が初期値ＩB1から定格値ＩB2へ至る立ち上げ
時間と４極電磁石の励磁電流が初期値ＩQ1から定格値Ｉ
Q2へ至る立ち上げ時間が、同一になるよう制御される。
これは電子ビームの加速中に安定に周回する点（動作点
という）を変化させず、安定した電子ビームの加速を行
うためである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばＳＯ
Ｒ光を利用したリソグラフィ等、新分野へ応用する加速
器は、小型かつ高性能なものが要求される。このために
は、偏向コイル電磁石の台数を少なくし、かつ高磁場化
を図らなければならない。例えば、電子ビームエネルギ
ー１ＧｅＶに加速する加速器を１．５Ｔの偏向電磁石４
台で構成する場合を考えると、偏向電磁石は１台が長さ
約３．５ｍの９０度の扇形となる。このような高磁場・
扇形電磁石の磁心には、磁気飽和によるギャップ内磁場
の非線形性や不均一性のため薄板鉄心を積層するラミネ
ート型を用いるのは難しく、ブロック状鉄心を直接加工
するブロック型がよく用いられる。
Ｒ光を利用したリソグラフィ等、新分野へ応用する加速
器は、小型かつ高性能なものが要求される。このために
は、偏向コイル電磁石の台数を少なくし、かつ高磁場化
を図らなければならない。例えば、電子ビームエネルギ
ー１ＧｅＶに加速する加速器を１．５Ｔの偏向電磁石４
台で構成する場合を考えると、偏向電磁石は１台が長さ
約３．５ｍの９０度の扇形となる。このような高磁場・
扇形電磁石の磁心には、磁気飽和によるギャップ内磁場
の非線形性や不均一性のため薄板鉄心を積層するラミネ
ート型を用いるのは難しく、ブロック状鉄心を直接加工
するブロック型がよく用いられる。
【０００９】しかしながら、ブロック鉄心型偏向電磁石
から構成される加速器は、小型かつ高磁場化には有利で
あるが、偏向電磁石を立ち上げるときに発生する渦電流
による不整磁場が問題となる。つまり、ブロック鉄心型
偏向電磁石の磁場は、渦電流が発生するために立ち上り
が遅れるが、ラミネート型の４極電磁石には渦電流が発
生せず磁場立ち上りが遅れないので、動作点を安定させ
ることのできない不整磁場となる。
から構成される加速器は、小型かつ高磁場化には有利で
あるが、偏向電磁石を立ち上げるときに発生する渦電流
による不整磁場が問題となる。つまり、ブロック鉄心型
偏向電磁石の磁場は、渦電流が発生するために立ち上り
が遅れるが、ラミネート型の４極電磁石には渦電流が発
生せず磁場立ち上りが遅れないので、動作点を安定させ
ることのできない不整磁場となる。
【００１０】従って、加速中、周回する電子ビームは、
不整磁場によって動作点が変化し、加速器の安定な運転
が不可能となる。このため不整磁場を許容範囲内に押さ
えるため、加速器全体の立ち上げを遅くしなければなら
ないという問題がある。しかし、ビーム寿命や加速器の
初期調整時のビーム調整等を考えると極端に遅い立ち上
げは許されない。
不整磁場によって動作点が変化し、加速器の安定な運転
が不可能となる。このため不整磁場を許容範囲内に押さ
えるため、加速器全体の立ち上げを遅くしなければなら
ないという問題がある。しかし、ビーム寿命や加速器の
初期調整時のビーム調整等を考えると極端に遅い立ち上
げは許されない。
【００１１】本発明は、このような事情を鑑みてなされ
たもので、渦電流による磁場立ち上がり遅れの生じる偏
向電磁石を用いた加速器においても安定に速い立ち上げ
をする加速器のビーム加速システムを提供することを目
的とする。
たもので、渦電流による磁場立ち上がり遅れの生じる偏
向電磁石を用いた加速器においても安定に速い立ち上げ
をする加速器のビーム加速システムを提供することを目
的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、以下の手段を提供する。 （１）荷電粒子運動を制御する偏向電磁石及び４極電磁
石を含む荷電粒子運動制御手段によって荷電粒子ビーム
を周回軌道にのせて加速する加速器の立ち上げ制御を行
う加速器のビーム加速システムにおいて、偏向電磁石の
磁場を測定する磁場測定手段と、加速器立ち上げのとき
に、４極電磁石の励磁電源を磁場測定手段により測定さ
れた磁場に基づいて、荷電粒子ビームの加速器中を安定
周回する動作点が一定になるように制御しつつ立ち上げ
る電磁石立上手段とを備えた加速器のビーム加速システ
ムを構成する。 （２）荷電粒子運動を制御する偏向電磁石、４極電磁石
及び６極電磁石を含む荷電粒子運動制御手段によって荷
電粒子ビームを周回軌道にのせて加速する加速器の立ち
上げ制御を行う加速器のビーム加速システムにおいて、
偏向電磁石の磁場を測定する磁場測定手段と、加速器立
ち上げのときに、４極電磁石及び６極電磁石の励磁電源
を磁場測定手段により測定された磁場に基づいて、荷電
粒子ビームの加速器中を安定周回する動作点が一定にな
るように制御しつつ立ち上げる電磁石立上手段とを備え
た加速器のビーム加速システムを構成する。 （３）荷電粒子運動を制御する偏向電磁石、４極電磁
石、６極電磁石及び水平方向の補正電磁石の励磁電源を
含む荷電粒子運動制御手段によって荷電粒子ビームを周
回軌道にのせて加速する加速器の立ち上げ制御を行う加
速器のビーム加速システムにおいて、偏向電磁石の磁場
を測定する磁場測定手段と、加速器立ち上げのときに、
４極電磁石、６極電磁石及び水平方向の補正電磁石を磁
場測定手段により測定された磁場に基づいて、荷電粒子
ビームの加速器中を安定周回する動作点が一定になるよ
うに制御しつつ立ち上げる電磁石立上手段とを備えた加
速器のビーム加速システムを構成する。 （４）荷電粒子運動を制御する偏向電磁石、４極電磁
石、６極電磁石、８極電磁石及び水平方向の補正電磁石
を含む荷電粒子運動制御手段によって荷電粒子ビームを
周回軌道にのせて加速する加速器の立ち上げ制御を行う
加速器のビーム加速システムにおいて、偏向電磁石の磁
場を測定する磁場測定手段と、加速器立ち上げのとき
に、４極電磁石、６極電磁石、８極電磁石及び水平方向
の補正電磁石の励磁電源を磁場測定手段により測定され
た磁場に基づいて、荷電粒子ビームの加速器中を安定周
回する動作点が一定になるように制御しつつ立ち上げる
電磁石立上手段とを備えた加速器のビーム加速システム
を構成する。 （５）電磁石立上手段により立ち上げられる電磁石の励
磁電流ＩQ は、励磁電流の初期値ＩQ1および定格値ＩQ2
と偏向電磁石磁場の初期値Ｂ1 および定格値Ｂ2と磁場
測定手段により測定された磁場Ｂm に対し、ＩQ ＝ＩQ1
＋｛（Ｂm −Ｂ1）／（Ｂ2 −Ｂ1 ）｝×（ＩQ2−ＩQ
1）式に従う上記（１）乃至（４）何れかに記載の加速
器のビーム加速システムを構成する。 （６）荷電粒子運動を制御する偏向電磁石及び４極電磁
石を含む荷電粒子運動制御手段によって荷電粒子ビーム
を周回軌道にのせて加速する加速器の立ち上げ制御を行
う加速器のビーム加速システムにおいて、加速器立ち上
げのときに、少なくとも偏向電磁石及び４極電磁石の励
磁電源を予め設定された立ち上げパターンに従って、荷
電粒子ビームの加速器中を安定周回する動作点が一定に
なるように制御しつつ立ち上げる電磁石立上手段とを備
えた加速器のビーム加速システムを構成する。
に本発明は、以下の手段を提供する。 （１）荷電粒子運動を制御する偏向電磁石及び４極電磁
石を含む荷電粒子運動制御手段によって荷電粒子ビーム
を周回軌道にのせて加速する加速器の立ち上げ制御を行
う加速器のビーム加速システムにおいて、偏向電磁石の
磁場を測定する磁場測定手段と、加速器立ち上げのとき
に、４極電磁石の励磁電源を磁場測定手段により測定さ
れた磁場に基づいて、荷電粒子ビームの加速器中を安定
周回する動作点が一定になるように制御しつつ立ち上げ
る電磁石立上手段とを備えた加速器のビーム加速システ
ムを構成する。 （２）荷電粒子運動を制御する偏向電磁石、４極電磁石
及び６極電磁石を含む荷電粒子運動制御手段によって荷
電粒子ビームを周回軌道にのせて加速する加速器の立ち
上げ制御を行う加速器のビーム加速システムにおいて、
偏向電磁石の磁場を測定する磁場測定手段と、加速器立
ち上げのときに、４極電磁石及び６極電磁石の励磁電源
を磁場測定手段により測定された磁場に基づいて、荷電
粒子ビームの加速器中を安定周回する動作点が一定にな
るように制御しつつ立ち上げる電磁石立上手段とを備え
た加速器のビーム加速システムを構成する。 （３）荷電粒子運動を制御する偏向電磁石、４極電磁
石、６極電磁石及び水平方向の補正電磁石の励磁電源を
含む荷電粒子運動制御手段によって荷電粒子ビームを周
回軌道にのせて加速する加速器の立ち上げ制御を行う加
速器のビーム加速システムにおいて、偏向電磁石の磁場
を測定する磁場測定手段と、加速器立ち上げのときに、
４極電磁石、６極電磁石及び水平方向の補正電磁石を磁
場測定手段により測定された磁場に基づいて、荷電粒子
ビームの加速器中を安定周回する動作点が一定になるよ
うに制御しつつ立ち上げる電磁石立上手段とを備えた加
速器のビーム加速システムを構成する。 （４）荷電粒子運動を制御する偏向電磁石、４極電磁
石、６極電磁石、８極電磁石及び水平方向の補正電磁石
を含む荷電粒子運動制御手段によって荷電粒子ビームを
周回軌道にのせて加速する加速器の立ち上げ制御を行う
加速器のビーム加速システムにおいて、偏向電磁石の磁
場を測定する磁場測定手段と、加速器立ち上げのとき
に、４極電磁石、６極電磁石、８極電磁石及び水平方向
の補正電磁石の励磁電源を磁場測定手段により測定され
た磁場に基づいて、荷電粒子ビームの加速器中を安定周
回する動作点が一定になるように制御しつつ立ち上げる
電磁石立上手段とを備えた加速器のビーム加速システム
を構成する。 （５）電磁石立上手段により立ち上げられる電磁石の励
磁電流ＩQ は、励磁電流の初期値ＩQ1および定格値ＩQ2
と偏向電磁石磁場の初期値Ｂ1 および定格値Ｂ2と磁場
測定手段により測定された磁場Ｂm に対し、ＩQ ＝ＩQ1
＋｛（Ｂm −Ｂ1）／（Ｂ2 −Ｂ1 ）｝×（ＩQ2−ＩQ
1）式に従う上記（１）乃至（４）何れかに記載の加速
器のビーム加速システムを構成する。 （６）荷電粒子運動を制御する偏向電磁石及び４極電磁
石を含む荷電粒子運動制御手段によって荷電粒子ビーム
を周回軌道にのせて加速する加速器の立ち上げ制御を行
う加速器のビーム加速システムにおいて、加速器立ち上
げのときに、少なくとも偏向電磁石及び４極電磁石の励
磁電源を予め設定された立ち上げパターンに従って、荷
電粒子ビームの加速器中を安定周回する動作点が一定に
なるように制御しつつ立ち上げる電磁石立上手段とを備
えた加速器のビーム加速システムを構成する。
【００１３】
【作用】本発明の加速器のビーム加速システムは以下の
ように作用する。上記（１）のような構成の加速器のビ
ーム加速システムにあっては、偏向電磁石において渦電
流による磁場立ち上げに遅れがあっても、磁場測定手段
によって偏向電磁石の磁場を直接モニターし、測定され
た磁場を元に４極電磁石の励磁電流を制御しているの
で、不整磁場が発生しないように加速器を立ち上げるこ
とができる。このため、荷電粒子ビームの加速器の中を
安定周回する動作点が一定に維持し、なおかつ、加速器
の速い立ち上げをすることができる。
ように作用する。上記（１）のような構成の加速器のビ
ーム加速システムにあっては、偏向電磁石において渦電
流による磁場立ち上げに遅れがあっても、磁場測定手段
によって偏向電磁石の磁場を直接モニターし、測定され
た磁場を元に４極電磁石の励磁電流を制御しているの
で、不整磁場が発生しないように加速器を立ち上げるこ
とができる。このため、荷電粒子ビームの加速器の中を
安定周回する動作点が一定に維持し、なおかつ、加速器
の速い立ち上げをすることができる。
【００１４】上記（２）のような構成の加速器のビーム
加速システムにあっては、上記（１）の作用に加えて、
測定された磁場を元に６極電磁石の励磁電流をも制御し
ているので、不整磁場が発生しないように加速器を立ち
上げることができる。このため、荷電粒子ビームの加速
器の中を安定周回する動作点が一定に維持し、なおか
つ、加速器の速い立ち上げをすることができる。
加速システムにあっては、上記（１）の作用に加えて、
測定された磁場を元に６極電磁石の励磁電流をも制御し
ているので、不整磁場が発生しないように加速器を立ち
上げることができる。このため、荷電粒子ビームの加速
器の中を安定周回する動作点が一定に維持し、なおか
つ、加速器の速い立ち上げをすることができる。
【００１５】上記（３）のような構成の加速器のビーム
加速システムにあっては、上記（２）の作用に加えて、
測定された磁場を元に水平方向の補正電磁石の励磁電流
をも制御しているので、不整磁場が発生しないように加
速器を立ち上げることができる。このため、荷電粒子ビ
ームの加速器の中を安定周回する動作点が一定に維持
し、なおかつ、加速器の速い立ち上げをすることができ
る。
加速システムにあっては、上記（２）の作用に加えて、
測定された磁場を元に水平方向の補正電磁石の励磁電流
をも制御しているので、不整磁場が発生しないように加
速器を立ち上げることができる。このため、荷電粒子ビ
ームの加速器の中を安定周回する動作点が一定に維持
し、なおかつ、加速器の速い立ち上げをすることができ
る。
【００１６】上記（４）のような構成の加速器のビーム
加速システムにあっては、上記（３）の作用に加えて、
測定された磁場を元に８極電磁石の励磁電流をも制御し
ているので、不整磁場が発生しないように加速器を立ち
上げることができる。このため、荷電粒子ビームの加速
器の中を安定周回する動作点が一定に維持し、なおか
つ、加速器の速い立ち上げをすることができる。
加速システムにあっては、上記（３）の作用に加えて、
測定された磁場を元に８極電磁石の励磁電流をも制御し
ているので、不整磁場が発生しないように加速器を立ち
上げることができる。このため、荷電粒子ビームの加速
器の中を安定周回する動作点が一定に維持し、なおか
つ、加速器の速い立ち上げをすることができる。
【００１７】上記（５）のような構成の加速器のビーム
加速システムにあっては、上記（５）の式に従うように
電磁石の励磁電流を制御しているので、不整磁場が発生
しないように加速器を立ち上げることができる。このた
め、荷電粒子ビームの加速器の中を安定周回する動作点
が一定に維持し、なおかつ、加速器の速い立ち上げをす
ることができる。
加速システムにあっては、上記（５）の式に従うように
電磁石の励磁電流を制御しているので、不整磁場が発生
しないように加速器を立ち上げることができる。このた
め、荷電粒子ビームの加速器の中を安定周回する動作点
が一定に維持し、なおかつ、加速器の速い立ち上げをす
ることができる。
【００１８】上記（６）のような構成の加速器のビーム
加速システムにあっては、偏向電磁石において渦電流に
よる磁場立ち上げに遅れがあっても、その遅れを補正す
るように予め定められたパターンに基づいて４極電磁石
の励磁電流を制御しているので、不整磁場が発生しない
ように加速器を立ち上げることができる。このため、荷
電粒子ビームの加速器の中を安定周回する動作点が一定
に維持し、なおかつ、加速器の速い立ち上げをすること
ができる。
加速システムにあっては、偏向電磁石において渦電流に
よる磁場立ち上げに遅れがあっても、その遅れを補正す
るように予め定められたパターンに基づいて４極電磁石
の励磁電流を制御しているので、不整磁場が発生しない
ように加速器を立ち上げることができる。このため、荷
電粒子ビームの加速器の中を安定周回する動作点が一定
に維持し、なおかつ、加速器の速い立ち上げをすること
ができる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は、本発明に係る加速器のビーム加速シ
ステムの一実施例を示す構成図である。
説明する。図１は、本発明に係る加速器のビーム加速シ
ステムの一実施例を示す構成図である。
【００２０】この加速器のビーム加速システムは、ブロ
ック型の鉄心を用いた偏向電磁石１と、偏向電磁石１
（ＢＭ）に電力を供給する偏向電磁石電源２と、偏向電
磁石１の励磁電流を制御する偏向電磁石電源運転制御部
３と、ラミネート型の鉄心を用いた４極電磁石４（Ｑ
Ｍ）と、４極電磁石４に電力を供給する４極偏向電磁石
電源５と、４極電磁石４の励磁電流を制御する４極電磁
石電源運転制御部６と、偏向電磁石１により発生する磁
場を測定するホール素子７と、測定された測定磁場Ｂm
を４極電磁石電源運転制御部６に入力する測定磁場入力
部８と、パラメータを４極電磁石電源運転制御部６に入
力するパラメータ入力部９によって構成されている。
ック型の鉄心を用いた偏向電磁石１と、偏向電磁石１
（ＢＭ）に電力を供給する偏向電磁石電源２と、偏向電
磁石１の励磁電流を制御する偏向電磁石電源運転制御部
３と、ラミネート型の鉄心を用いた４極電磁石４（Ｑ
Ｍ）と、４極電磁石４に電力を供給する４極偏向電磁石
電源５と、４極電磁石４の励磁電流を制御する４極電磁
石電源運転制御部６と、偏向電磁石１により発生する磁
場を測定するホール素子７と、測定された測定磁場Ｂm
を４極電磁石電源運転制御部６に入力する測定磁場入力
部８と、パラメータを４極電磁石電源運転制御部６に入
力するパラメータ入力部９によって構成されている。
【００２１】なお、電磁石立上手段は、４極電磁石電源
運転制御部６と測定磁場入力部８とパラメータ入力部９
によって構成されている。また、ホール素子９は、偏向
電磁石電極間の真空ダクトの邪魔にならない上側の電極
の中心に取り付けられている。
運転制御部６と測定磁場入力部８とパラメータ入力部９
によって構成されている。また、ホール素子９は、偏向
電磁石電極間の真空ダクトの邪魔にならない上側の電極
の中心に取り付けられている。
【００２２】以上のように構成された加速器のビーム加
速システムの動作を説明する。まず、パラメータ入力部
９から４極電磁石電源運転制御部６に入力する各パラメ
ータは、偏向電磁石磁場の初期値Ｂ1 および定格値Ｂ2
であって、これは本運転をする前に予め偏向電磁石を励
磁して調べ、得られた値をパラメータ入力部９に設定す
る。
速システムの動作を説明する。まず、パラメータ入力部
９から４極電磁石電源運転制御部６に入力する各パラメ
ータは、偏向電磁石磁場の初期値Ｂ1 および定格値Ｂ2
であって、これは本運転をする前に予め偏向電磁石を励
磁して調べ、得られた値をパラメータ入力部９に設定す
る。
【００２３】次に、加速器立ち上げに伴って、偏向電磁
石電源運転制御部３により偏向電磁石電源２を制御して
偏向電磁石１を立ち上げるが、この時、４極電磁石４
は、４極電磁石電源運転制御部６により制御された４極
電磁石電源５から電力を供給されて立ち上げられる。
石電源運転制御部３により偏向電磁石電源２を制御して
偏向電磁石１を立ち上げるが、この時、４極電磁石４
は、４極電磁石電源運転制御部６により制御された４極
電磁石電源５から電力を供給されて立ち上げられる。
【００２４】ここで偏向電磁石１はブロック型鉄心を用
いているので渦電流発生により磁場形成に遅れが生じ
る。一方、４極電磁石４はラミネート型鉄心を用いてい
るので渦電流発生せず磁場形成に遅れが生じない。そこ
で、４極電磁石電源運転制御部６では、４極電磁石４の
励磁電流が、ホール素子７により測定され測定磁場入力
部８から入力された測定磁場Ｂm ，パラメータ入力部９
から入力された偏向電磁石磁場の初期値Ｂ1 および定格
値Ｂ2 ，励磁電流の初期値ＩQ1および定格値ＩQ2を用い
て以下の式（１）に従うように４極電磁石電源５を制御
することにより、不整磁場が発生しなくなる。 ＩQ ＝ＩQ1＋｛（Ｂm −Ｂ1 ）／（Ｂ2 −Ｂ1 ）｝×（ＩQ2−ＩQ1）…（１） この式は、磁場発生の遅れが生じる偏向電磁石１の測定
磁場の値そのものから逆に磁場発生の遅れが生じない４
極電磁石４の励磁電流を補正し、各磁場の大きさを所定
の関係に維持して不整磁場発生を抑制しようとするもの
である。
いているので渦電流発生により磁場形成に遅れが生じ
る。一方、４極電磁石４はラミネート型鉄心を用いてい
るので渦電流発生せず磁場形成に遅れが生じない。そこ
で、４極電磁石電源運転制御部６では、４極電磁石４の
励磁電流が、ホール素子７により測定され測定磁場入力
部８から入力された測定磁場Ｂm ，パラメータ入力部９
から入力された偏向電磁石磁場の初期値Ｂ1 および定格
値Ｂ2 ，励磁電流の初期値ＩQ1および定格値ＩQ2を用い
て以下の式（１）に従うように４極電磁石電源５を制御
することにより、不整磁場が発生しなくなる。 ＩQ ＝ＩQ1＋｛（Ｂm −Ｂ1 ）／（Ｂ2 −Ｂ1 ）｝×（ＩQ2−ＩQ1）…（１） この式は、磁場発生の遅れが生じる偏向電磁石１の測定
磁場の値そのものから逆に磁場発生の遅れが生じない４
極電磁石４の励磁電流を補正し、各磁場の大きさを所定
の関係に維持して不整磁場発生を抑制しようとするもの
である。
【００２５】このように本実施例における加速器のビー
ム加速システムは、ホール素子７を設けて偏向電磁石１
の磁場を測定し、この測定磁場を用いて（１）式に従う
ように４極電磁石３の励磁電流を制御したので、ブロッ
ク鉄心型偏向電磁石を用いた加速器においても、偏向電
磁石で発生する渦電流の影響による不整磁場発生を防止
して荷電粒子ビームが加速器中を安定周回する動作点を
一定にでき、加速器の立ち上げを安定に速く行うことが
できる。
ム加速システムは、ホール素子７を設けて偏向電磁石１
の磁場を測定し、この測定磁場を用いて（１）式に従う
ように４極電磁石３の励磁電流を制御したので、ブロッ
ク鉄心型偏向電磁石を用いた加速器においても、偏向電
磁石で発生する渦電流の影響による不整磁場発生を防止
して荷電粒子ビームが加速器中を安定周回する動作点を
一定にでき、加速器の立ち上げを安定に速く行うことが
できる。
【００２６】また、本実施例は、４極電磁石の制御の場
合について実施したが、さらに加えて６極電磁石、８極
電磁石あるいは水平方向の補正電磁石に対し、前述と同
様な制御を行うことにより、さらに安定した速い立ち上
げを行うことができる。
合について実施したが、さらに加えて６極電磁石、８極
電磁石あるいは水平方向の補正電磁石に対し、前述と同
様な制御を行うことにより、さらに安定した速い立ち上
げを行うことができる。
【００２７】図２は、本発明に係る加速器のビーム加速
システムの他の実施例を示す構成図である。この加速器
のビーム加速システムは、ブロック型の鉄心を用いた偏
向電磁石１と、偏向電磁石１（ＢＭ）に電力を供給する
偏向電磁石電源２と、偏向電磁石１の励磁電流を制御す
る偏向電磁石電源運転制御部３と、ラミネート型の鉄心
を用いた４極電磁石４（ＱＭ）と、４極電磁石４に電力
を供給する４極偏向電磁石電源５と、４極電磁石４の励
磁電流を制御する４極電磁石電源運転制御部６と、予め
定められたパターンに基づいて偏向電磁石電源２と４極
電磁石電源３に同期してそれぞれの励磁電流の大きさの
指示値を与える電磁石電源運転制御部１０によって構成
されている。
システムの他の実施例を示す構成図である。この加速器
のビーム加速システムは、ブロック型の鉄心を用いた偏
向電磁石１と、偏向電磁石１（ＢＭ）に電力を供給する
偏向電磁石電源２と、偏向電磁石１の励磁電流を制御す
る偏向電磁石電源運転制御部３と、ラミネート型の鉄心
を用いた４極電磁石４（ＱＭ）と、４極電磁石４に電力
を供給する４極偏向電磁石電源５と、４極電磁石４の励
磁電流を制御する４極電磁石電源運転制御部６と、予め
定められたパターンに基づいて偏向電磁石電源２と４極
電磁石電源３に同期してそれぞれの励磁電流の大きさの
指示値を与える電磁石電源運転制御部１０によって構成
されている。
【００２８】以上のように構成された加速器のビーム加
速システムの動作を説明する。例えば図１に示すような
加速器のビーム加速システムを用いて、不整磁場の発生
しない高速立ち上げを行い、このときの偏向電磁石１の
励磁電流ＩB の立ち上げパターンと４極電磁石４の励磁
電流ＩQ の立ち上げパターンを保存する。このようにし
て得られた幾つかの励磁電流ＩB ，励磁電流ＩQ の立ち
上げパターンをテーブル化し、電磁石電源運転制御部１
０に設定する。従って、電磁石電源運転制御部１０内に
設定されたパターンに基づいて４極電磁石４の励磁電流
を制御することにより、高速立ち上げを行うことができ
る。
速システムの動作を説明する。例えば図１に示すような
加速器のビーム加速システムを用いて、不整磁場の発生
しない高速立ち上げを行い、このときの偏向電磁石１の
励磁電流ＩB の立ち上げパターンと４極電磁石４の励磁
電流ＩQ の立ち上げパターンを保存する。このようにし
て得られた幾つかの励磁電流ＩB ，励磁電流ＩQ の立ち
上げパターンをテーブル化し、電磁石電源運転制御部１
０に設定する。従って、電磁石電源運転制御部１０内に
設定されたパターンに基づいて４極電磁石４の励磁電流
を制御することにより、高速立ち上げを行うことができ
る。
【００２９】このように本実施例における加速器のビー
ム加速システムは、電磁石電源運転制御部１０を設け、
電磁石電源運転制御部１０内に設定されたパターンに基
づいて偏向電磁石１と４極電磁石４の立ち上げを行うよ
うしたので、ブロック鉄心型偏向電磁石を用いた加速器
においても、偏向電磁石で発生する渦電流の影響による
不整磁場発生を防止して荷電粒子ビームが加速器中を安
定周回する動作点を一定にでき、加速器の立ち上げを安
定に速く行うことができる。
ム加速システムは、電磁石電源運転制御部１０を設け、
電磁石電源運転制御部１０内に設定されたパターンに基
づいて偏向電磁石１と４極電磁石４の立ち上げを行うよ
うしたので、ブロック鉄心型偏向電磁石を用いた加速器
においても、偏向電磁石で発生する渦電流の影響による
不整磁場発生を防止して荷電粒子ビームが加速器中を安
定周回する動作点を一定にでき、加速器の立ち上げを安
定に速く行うことができる。
【００３０】また、本発明は、ブロック鉄心型偏向電磁
石を用いた加速器に限定されるものでなく、渦電流等の
影響で、立ち上げ時に偏向電磁石と４極電磁石とによっ
て不整磁場が生じる他の構成の加速器においても同様に
適用実施できるものである。
石を用いた加速器に限定されるものでなく、渦電流等の
影響で、立ち上げ時に偏向電磁石と４極電磁石とによっ
て不整磁場が生じる他の構成の加速器においても同様に
適用実施できるものである。
【００３１】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、渦
電流による磁場立ち上がり遅れの生じる偏向電磁石を用
いた加速器においても安定に速い立ち上げをすることの
できる加速器のビーム加速システムを提供することがで
きる。
電流による磁場立ち上がり遅れの生じる偏向電磁石を用
いた加速器においても安定に速い立ち上げをすることの
できる加速器のビーム加速システムを提供することがで
きる。
【図１】本発明に係る加速器のビーム加速システムの一
実施例を示す構成図。
実施例を示す構成図。
【図２】本発明に係る加速器のビーム加速システムの他
の実施例を示す構成図。
の実施例を示す構成図。
【図３】荷電粒子の加速器の構成図。
【図４】従来の加速器のビーム加速システムを示す構成
図。
図。
１…偏向電磁石、２…偏向電磁石電源、３…偏向電磁石
電源運転制御部、４…４極電磁石、５…４極偏向電磁石
電源、６…４極電磁石電源運転制御部、７…ホール素
子、８…測定磁場入力部、９…パラメータ入力部、１０
…電磁石電源運転制御部。
電源運転制御部、４…４極電磁石、５…４極偏向電磁石
電源、６…４極電磁石電源運転制御部、７…ホール素
子、８…測定磁場入力部、９…パラメータ入力部、１０
…電磁石電源運転制御部。
Claims (6)
- 【請求項１】 荷電粒子運動を制御する偏向電磁石及び
４極電磁石を含む荷電粒子運動制御手段によって荷電粒
子ビームを周回軌道にのせて加速する加速器の立ち上げ
制御を行う加速器のビーム加速システムにおいて、 前記偏向電磁石の磁場を測定する磁場測定手段と、 前記加速器立ち上げのときに、前記４極電磁石の励磁電
源を前記磁場測定手段により測定された磁場に基づい
て、前記荷電粒子ビームの加速器中を安定周回する動作
点が一定になるように制御しつつ立ち上げる電磁石立上
手段とを備えたことを特徴とする加速器のビーム加速シ
ステム。 - 【請求項２】 荷電粒子運動を制御する偏向電磁石、４
極電磁石及び６極電磁石を含む荷電粒子運動制御手段に
よって荷電粒子ビームを周回軌道にのせて加速する加速
器の立ち上げ制御を行う加速器のビーム加速システムに
おいて、 前記偏向電磁石の磁場を測定する磁場測定手段と、 前記加速器立ち上げのときに、前記４極電磁石及び６極
電磁石の励磁電源を前記磁場測定手段により測定された
磁場に基づいて、前記荷電粒子ビームの加速器中を安定
周回する動作点が一定になるように制御しつつ立ち上げ
る電磁石立上手段とを備えたことを特徴とする加速器の
ビーム加速システム。 - 【請求項３】 荷電粒子運動を制御する偏向電磁石、４
極電磁石、６極電磁石及び水平方向の補正電磁石を含む
荷電粒子運動制御手段によって荷電粒子ビームを周回軌
道にのせて加速する加速器の立ち上げ制御を行う加速器
のビーム加速システムにおいて、 前記偏向電磁石の磁場を測定する磁場測定手段と、 前記加速器立ち上げのときに、前記４極電磁石、６極電
磁石及び水平方向の補正電磁石の励磁電源を前記磁場測
定手段により測定された磁場に基づいて、前記荷電粒子
ビームの加速器中を安定周回する動作点が一定になるよ
うに制御しつつ立ち上げる電磁石立上手段とを備えたこ
とを特徴とする加速器のビーム加速システム。 - 【請求項４】 荷電粒子運動を制御する偏向電磁石、４
極電磁石、６極電磁石、８極電磁石及び水平方向の補正
電磁石を含む荷電粒子運動制御手段によって荷電粒子ビ
ームを周回軌道にのせて加速する加速器の立ち上げ制御
を行う加速器のビーム加速システムにおいて、 前記偏向電磁石の磁場を測定する磁場測定手段と、 前記加速器立ち上げのときに、前記４極電磁石、６極電
磁石、８極電磁石及び水平方向の補正電磁石の励磁電源
を前記磁場測定手段により測定された磁場に基づいて、
前記荷電粒子ビームの加速器中を安定周回する動作点が
一定になるように制御しつつ立ち上げる電磁石立上手段
とを備えたことを特徴とする加速器のビーム加速システ
ム。 - 【請求項５】 電磁石立上手段により立ち上げられる電
磁石の励磁電流ＩQは、励磁電流の初期値ＩQ1および定
格値ＩQ2と偏向電磁石磁場の初期値Ｂ1 および定格値Ｂ
2 と磁場測定手段により測定された磁場Ｂm に対し、Ｉ
Q ＝ＩQ1＋｛（Ｂm −Ｂ1 ）／（Ｂ2 −Ｂ1 ）｝×（Ｉ
Q2−ＩQ1）式に従うことを特徴とする請求項１乃至４何
れか一項記載の加速器のビーム加速システム。 - 【請求項６】 荷電粒子運動を制御する偏向電磁石及び
４極電磁石を含む荷電粒子運動制御手段によって荷電粒
子ビームを周回軌道にのせて加速する加速器の立ち上げ
制御を行う加速器のビーム加速システムにおいて、 前記加速器立ち上げのときに、少なくとも前記偏向電磁
石及び４極電磁石の励磁電源を予め設定された立ち上げ
パターンに従って、前記荷電粒子ビームの加速器中を安
定周回する動作点が一定になるように制御しつつ立ち上
げる電磁石立上手段とを備えたことを特徴とする加速器
のビーム加速システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5233394A JPH07263199A (ja) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | 加速器のビーム加速システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5233394A JPH07263199A (ja) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | 加速器のビーム加速システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07263199A true JPH07263199A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=12911878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5233394A Pending JPH07263199A (ja) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | 加速器のビーム加速システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07263199A (ja) |
-
1994
- 1994-03-23 JP JP5233394A patent/JPH07263199A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3307059B2 (ja) | 加速器及び医療用装置並びに出射方法 | |
| JP3995089B2 (ja) | 重イオンビームアプリケーションシステムにおいて使用されるイオンビームを予備加速する装置 | |
| JP4174508B2 (ja) | 荷電粒子加速器 | |
| US20090256501A1 (en) | Circular accelerator | |
| JPH0272600A (ja) | 電子蓄積リング | |
| US5138271A (en) | Method for cooling a charged particle beam | |
| CN120384856B (zh) | 霍尔推力器和霍尔推力器的调控方法 | |
| JP3857096B2 (ja) | 荷電粒子ビームの出射装置及び円形加速器並びに円形加速器システム | |
| JPH07263199A (ja) | 加速器のビーム加速システム | |
| JPH11238600A (ja) | 粒子線治療装置 | |
| JPH0888100A (ja) | 加速器及びその運転方法 | |
| JP3435926B2 (ja) | 円形加速器 | |
| JP2001043998A (ja) | 電磁石、及びそれを用いた円形加速器と円形加速器システム | |
| JP2892562B2 (ja) | 円形加速器とその運転方法 | |
| JP5622225B2 (ja) | ビーム制御装置、粒子線照射装置、およびこれらの制御方法 | |
| JPH0935899A (ja) | 荷電粒子ビームの取り出し方法 | |
| JP3943578B2 (ja) | 円形粒子加速器 | |
| JPH1174100A (ja) | 周回型加速器とその運転方法 | |
| JP2004296164A (ja) | 荷電粒子加速器の偏向電磁石用電源および加速コア用電源 | |
| JP3729645B2 (ja) | 円形粒子加速器 | |
| JP2000030899A (ja) | 環状型加速器及びその高周波励振装置 | |
| JPH09115699A (ja) | 円形加速器およびビームの出射方法 | |
| JP2983272B2 (ja) | 高周波空胴型電子銃 | |
| JP3943568B2 (ja) | 円形粒子加速器 | |
| JP3922022B2 (ja) | 円形加速器の制御方法及び制御装置、並びに円形加速器システム |