JPH11144897A - 線形加速器用高周波電源の制御方法 - Google Patents

線形加速器用高周波電源の制御方法

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JPH11144897A
JPH11144897A JP32055197A JP32055197A JPH11144897A JP H11144897 A JPH11144897 A JP H11144897A JP 32055197 A JP32055197 A JP 32055197A JP 32055197 A JP32055197 A JP 32055197A JP H11144897 A JPH11144897 A JP H11144897A
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JP
Japan
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frequency power
power supply
linear accelerator
output
accelerator
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JP32055197A
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Yoshimichi Onishi
嘉道 大西
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 線形加速器を構成する加速管に安定して高周
波電源を供給できる線形加速器用高周波電源の制御方法
を得ることである。 【解決手段】 複数台の加速管2の各々の高周波電源装
置3の異常を監視し、いずれかの高周波電源装置3が異
常停止をしたときは、異常停止した高周波電源装置3の
供給電源分を補うべく、残りの正常な高周波電源装置3
の出力を予め配分された高周波電力値に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数台の加速管を
用いて荷電粒子ビームを加速する線形加速器の高周波電
源を制御する線形加速器用高周波電源の制御方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図4に、従来の線形加速器の一例を示
す。図4において、電子銃またはイオン源などの荷電粒
子源1から出射した荷電粒子Sは、真空に保たれた複数
台の加速管2a〜2nに順次入射される。各々の加速管
2a〜2nにはそれぞれ高周波電源装置3a〜3nが設
けられ、この高周波電源装置3a〜3nより高周波電力
が供給されるようになっている。荷電粒子Sはこの高周
波電力により加速管2a〜2n内に誘起された高周波電
界によりエネルギーが供給され加速されることになる。
すなわち、荷電粒子Sが高いエネルギーを得るために
は、複数台の加速管2a〜2nおよび高周波電源装置3
a〜3nを必要とし、加速管2a〜2nを多段に並べる
ことにより、より多くのエネルギーの供給を受け所用の
エネルギーを得ることになる。
【0003】次に、図5は各々の加速管2に設けられる
高周波電源装置3周りの説明図である。図5に示すよう
に、高周波電源装置3はクライストロン等の大電力電子
管4、直流またはパルスの高圧電源5、励振入力系6、
立体回路7より構成されている。そして、高周波電源装
置3の運転制御は次のように行われる。
【0004】すなわち、線形加速器出力として、要求さ
れる加速エネルギーから決まる加速管2への高周波電力
の値に基づき、大電力電子管4への励振入力系6からの
パワーおよび高圧電源5の電圧電流が決定されるので、
通常運転時は、この要求に基づく一定の励振入力パワー
および高圧電源出力にて大電力電子管4が駆動される。
また、高周波電源装置3は、加速管2や立体回路7の放
電等による外部異常や大電力電子管4等の電源構成機器
の異常など電源本体の異常が発生すると、直ちに加速管
2への電力供給を停止していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来の
線形加速器では、線形加速器を構成する加速管2の部分
的な異常の発生により、出力エネルギーの低下に至って
しまうことがあり、また全システムの停止に至ってしま
うことがある。線形加速器は、その出力ビームをそのま
ま利用することもあるが、放射光施設などの入射器とし
て用いられることが多い。従って、線形加速器の稼働率
は放射光施設等の上位システムの稼働率を大きく左右す
ることになる。
【0006】本発明の目的は、線形加速器を構成する加
速管に安定して高周波電源を供給できる線形加速器用高
周波電源の制御方法を得ることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、複数
台の加速管の各々の高周波電源装置の異常を監視し、い
ずれかの高周波電源装置が異常停止をしたときは、異常
停止した高周波電源装置の供給電源分を補うべく、残り
の正常な高周波電源装置の出力を予め配分された高周波
電力値に制御するようにしたものである。
【0008】請求項2の発明は、線形加速器の出力であ
る荷電粒子ビームの電流値を監視すると共に複数台の加
速管の各々の高周波電源装置の異常を監視し、いずれか
の高周波電源装置が異常停止をしたときは、荷電粒子ビ
ームの電流値と所定のビーム電流基準値との差分を補う
べく、残りの正常な高周波電源の出力を予め配分された
高周波電力値に制御するようにしたものである。
【0009】請求項3の発明は、線形加速器の出力であ
る荷電粒子ビームのエネルギーを監視すると共に複数台
の加速管の各々の高周波電源装置の異常を監視し、いず
れかの高周波電源装置が異常停止をしたときは、荷電粒
子ビームのエネルギーと所定のビームエネルギーとの差
分を補うべく、残りの正常な高周波電源の出力を予め配
分された高周波電力値に制御するようにしたものであ
る。
【0010】請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3
の発明において、異常停止した高周波電源装置を一定期
間経過後に自動的に再起動し、再起動と同時にその他の
高周波電源装置の出力を定常時の出力に戻すようにした
ものである。
【0011】請求項5の発明は、請求項1乃至請求項3
の発明において、異常停止した高周波電源装置を故障復
旧プログラムにより再立ち上げして定常出力まで復旧
し、定常出力までの復旧と同時にその他の高周波電源装
置の出力を定常時出力に戻すようにしたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図1は、本発明の第1の実施の形態に係わる線形
加速器用高周波電源の制御方法の説明図である。
【0013】図1において、線形加速器は、荷電粒子S
を生成する荷電粒子源1と、この荷電粒子Sに高周波電
界を与え加速する複数台の加速管2a〜2nと、各々の
加速管2a〜2nに高周波電力を供給する複数台の高周
波電源装置3a〜3nと、高周波電源装置3a〜3nを
統括制御する制御装置8により構成されている。この制
御装置8は、高周波電源装置3a〜3nのうちのいずれ
かの停止時にその停止信号が入力されると、その停止し
た高周波電源装置3j以外の正常な高周波電源装置3に
対して高周波出力を上昇させる出力指令信号を与える機
能を有している。
【0014】このような線形加速器において、荷電粒子
源1より出射された荷電粒子ビームは、加速管2a〜2
nの内部で高周波電力を与えられ、所要のエネルギーま
で加速されて、線形加速器より出射される。いま、複数
台の高周波電源装置3a〜3nのうちの1台の高周波電
源装置3jが停止したとする。例えば、図5に示す大電
力電子管4の故障または立体回路の放電等により停止し
たすると、高周波電源装置3a〜3nを統括する制御装
置8には、当該高周波電源装置3jの停止を知らせる停
止信号が入力される。
【0015】制御装置8は、故障した高周波電源装置3
jの停止信号を受けると、停止した高周波電源装置3j
以外の正常な高周波電源装置3に与える高周波電力指令
の電源基準値を上昇させる。この高周波電力指令は、大
電力電子管4への励振入力の情報、高圧電源の電圧、電
流情報により実現される。各々の高周波電源装置3の電
力基準値は予め一台ずつの高周波電源装置3を停止した
ときに所定のエネルギーが出力できるまで、その他の高
周波電源装置3の出力を上昇させて、その出力値を制御
装置8内に出力値マトリクス12として記憶させてお
く。
【0016】制御装置8はこの出力値マトリクス12に
基づき、たとえば、高周波電源装置3jが停止したとす
ると、その高周波電源装置3j以外の高周波電源装置3
の電力基準値を出力することにより喪失したエネルギー
を補うべく働く。従って、いずれかの高周波電源装置3
が停止しても線形加速器の出力エネルギーを即座に復旧
できるので、安定で稼働率の高い加速器システムを提供
できる。
【0017】次に、本発明の第2の実施の形態について
説明する。図2は本発明の第2の実施の形態に係わる線
形加速器用高周波電源の制御方法の説明図である。
【0018】図2において、線形加速器は、荷電粒子S
を生成する荷電粒子源1と、この荷電粒子Sに高周波電
界を与え加速する複数台の加速管2a〜2nと、各々の
加速管2a〜2nに高周波電力を供給する複数台の高周
波電源装置3a〜3nと、線形加速器の出力である荷電
粒子ビームの電流値を検出するビーム電流モニタ9と、
ビーム電流モニタ9により検出された荷電粒子ビーム電
流値とビーム電流基準値とを比較して高周波出力のフィ
ードバック制御を行うフィードバック制御装置10とを
備えている。このフィードバック制御装置10は、高周
波電源装置3a〜3nのうちのいずれかの停止時にその
停止信号が入力されると、その停止した高周波電源装置
3j以外の正常な高周波電源装置3に対して、荷電粒子
ビーム電流値とビーム電流基準値高周波出力との偏差に
基づいて高周波出力を上昇させる出力指令信号を与える
ものである。
【0019】すなわち、第2の実施の形態では、図2に
示すように最終段の加速管2にビーム電流モニタ9を設
け、フィードバック制御装置10は、高周波電源装置3
a〜3nのうちのいずれかが停止したことを検知したと
きは、それを条件にビーム電流モニタ9により検出され
た荷電粒子ビーム電流値とビーム電流基準値とを比較し
て高周波出力のフィードバック制御を行う。
【0020】このような線形加速器において、高周波電
源装置3の停止に基づきフィードバック制御装置10に
停止信号が入力されるまでは、第1の実施の形態と同じ
動作になる。この第2の実施の形態においては、一部の
高周波電源装置3jの停止により低下した荷電粒子ビー
ムの電流値をビーム電流モニタ9によりモニタし、その
モニタ信号と基準電流値とを比較して、その他の高周波
電源装置3の出力を上昇させるフィードバック制御を行
うことにより、荷電粒子の電流値を一定に保持する。
【0021】次に、本発明の第3の実施の形態について
説明する。図3は本発明の第3の実施の形態に係わる線
形加速器用高周波電源の制御方法の説明図である。この
第3の実施の形態は、図2に示した第2の実施の形態に
対し、ビーム電流モニタ9に代えて、荷電粒子ビームの
エネルギーを検出するビームエネルギーモニタ11を設
け、いずれかの高周波電源装置3が故障したときは、ビ
ームエネルギーモニタ11で検出したビームエネルギー
と予め定めた基準エネルギー値とを比較しその偏差が無
くなるように、その他の健全な高周波電源装置3の出力
を制御するようにしたものである。
【0022】図3において、図2のビーム電流モニタ9
の代わりにビームエネルギーモニタ11を用いるもの
で、フィードバック制御をこのモニタ値と基準エネルギ
ー値の比較により行う。すなわち、線形加速器の出力で
ある荷電粒子ビームのエネルギーをビームエネルギーモ
ニタ11により監視する。そして、フィードバック制御
装置10は、複数台の加速管2a〜2nの各々の高周波
電源装置3a〜3nの異常を監視し、いずれかの高周波
電源装置3a〜3nが異常停止をしたときは、荷電粒子
ビームのエネルギーと所定のビームエネルギーとの差分
を演算し、その差分を補うべく残りの正常な高周波電源
3の出力を予め配分された高周波電力値に制御する。こ
のような制御としても第2の実施の形態と同様の効果を
得ることができる。
【0023】ここで、高周波電源装置3の異常停止は、
例えばサイラトロンのミスファイヤ、立体回路7、加速
管2の部分放電など数秒〜数分の停止期間をおけば、正
常状態に復旧可能な異常による停止が多い。そこで、こ
の種の異状による停止に限って異常停止した高周波電源
装置3jを一定時間の経過後に自動的に再起動する。そ
して、その再起動の際に、その他の高周波電源装置3も
定常出力に戻す。これにより、高周波電源装置3自体の
安定運転と信頼性に寄与することができる。
【0024】次に、本発明の第5の実施の形態を図1に
より説明する。本実施の形態において、高周波電源装置
3の停止にも続き制御装置8に停止信号が入力されるま
では、第1の実施の形態と同じ動作となる。
【0025】また、高周波電源装置3の異常停止のうち
大電力電子管4の放電真空異常による停止時には、高圧
電源5の電圧を復旧することが必要になる。その高圧電
源5の電圧を復旧する際には、大電力電子管4の特性に
合致した電圧の立ち上げステップで復旧する必要があ
る。その立ち上げ方法には、ある電圧/時間勾配でリニ
アに立ち上げる方法、立ち上げステップ毎に保持時間を
設ける方法、放電発生電圧近くまで立ち上げ、その後、
定格電圧までを上記ステップで立ち上げる等の方法があ
る。
【0026】そこで、これらを制御装置8内に故障復旧
プログラムとしてプログラミングし、大電力電子管4の
異常により、高周波電源装置3が停止した際には、この
故障復旧プログラムにより高周波電源装置3を復帰し、
所要の出力まで立ち上がった後に、励振入力を入力する
と同時に、その他の高周波電源装置3も定常出力に戻し
てやることにより、高周波電源装置3自体の安定した運
転と信頼性に寄与することができる。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、複
数台の高周波電源装置の一部が故障により停止した場合
でも線形加速器の荷電粒子ビーム出力を一定に保持でき
るので、線形加速器を安定でしかもその運転稼働率を高
めることができる線形加速器用高周波電源の制御方法を
提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係わる線形加速器
用高周波電源の制御方法の説明図。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係わる線形加速器
用高周波電源の制御方法の説明図。
【図3】本発明の第3の実施の形態に係わる線形加速器
用高周波電源の制御方法の説明図。
【図4】従来例による線形加速器の説明図。
【図5】従来例における高周波電源装置周りの説明図。
【符号の説明】
1 荷電粒子源 2 加速管 3 高周波電源装置 4 大電力電子管 5 高圧電源 6 励振入力系 7 立体回路 8 制御装置 9 ビーム電流モニタ 10 フィードバック制御装置 11 ビームエネルギーモニタ 12 出力値マトリクス

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 荷電粒子源からの荷電粒子を複数台の加
    速管を通して加速する線形加速器の前記各々の加速管に
    供給する高周波電源を制御するようにした線形加速器用
    高周波電源の制御方法において、前記複数台の加速管の
    各々の高周波電源装置の異常を監視し、いずれかの高周
    波電源装置が異常停止をしたときは、異常停止した高周
    波電源装置の供給電源分を補うべく、残りの正常な高周
    波電源装置の出力を予め配分された高周波電力値に制御
    するようにしたことを特徴とする線形加速器用高周波電
    源の制御方法。
  2. 【請求項2】 荷電粒子源からの荷電粒子を複数台の加
    速管を通して加速する線形加速器の前記各々の加速管に
    供給する高周波電源を制御するようにした線形加速器用
    高周波電源の制御方法において、前記線形加速器の出力
    である荷電粒子ビームの電流値を監視すると共に前記複
    数台の加速管の各々の高周波電源装置の異常を監視し、
    いずれかの高周波電源装置が異常停止をしたときは、荷
    電粒子ビームの電流値と所定のビーム電流基準値との差
    分を補うべく、残りの正常な高周波電源の出力を予め配
    分された高周波電力値に制御することを特徴とする線形
    加速器用高周波電源の制御方法。
  3. 【請求項3】 荷電粒子源からの荷電粒子を複数台の加
    速管を通して加速する線形加速器の前記各々の加速管に
    供給する高周波電源を制御するようにした線形加速器用
    高周波電源の制御方法において、前記線形加速器の出力
    である荷電粒子ビームのエネルギーを監視すると共に前
    記複数台の加速管の各々の高周波電源装置の異常を監視
    し、いずれかの高周波電源装置が異常停止をしたとき
    は、荷電粒子ビームのエネルギーと所定のビームエネル
    ギーとの差分を補うべく、残りの正常な高周波電源の出
    力を予め配分された高周波電力値に制御することを特徴
    とする線形加速器用高周波電源の制御方法。
  4. 【請求項4】 前記異常停止した高周波電源装置を一定
    期間経過後に自動的に再起動し、再起動と同時にその他
    の高周波電源装置の出力を定常時の出力に戻すようにし
    たことを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載の線形
    加速器用高周波電源の制御方法。
  5. 【請求項5】 前記異常停止した高周波電源装置を故障
    復旧プログラムにより再立ち上げして定常出力まで復旧
    し、定常出力までの復旧と同時にその他の高周波電源装
    置の出力を定常時出力に戻すようにしたことを特徴とす
    る請求項1乃至請求項3に記載の線形加速器用高周波電
    源の制御方法。
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