JP2989460B2 - 加速空胴の電界強度計測装置 - Google Patents
加速空胴の電界強度計測装置Info
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims description 10
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 15
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- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 12
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 12
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- Particle Accelerators (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子ビーム加速空胴例
えば自由電子レーザ製品の加速空胴の性能評価に適用さ
れる電界強度計測装置に関する。
えば自由電子レーザ製品の加速空胴の性能評価に適用さ
れる電界強度計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自由電子レーザ用加速器の開発が
盛んであり、中でも図４にて示すような比較的コンパク
トで大電流が得られる多連のＬバンド（１．３ＧＨｚ
帯）加速空胴の開発・製作が進められている。この多連
型加速空胴の性能を向上させる為には、個々の空胴（以
下セルと称す）に於ける電界強度及び電界強度比をでき
るだけ一定にしてむらをなくす必要がある。
盛んであり、中でも図４にて示すような比較的コンパク
トで大電流が得られる多連のＬバンド（１．３ＧＨｚ
帯）加速空胴の開発・製作が進められている。この多連
型加速空胴の性能を向上させる為には、個々の空胴（以
下セルと称す）に於ける電界強度及び電界強度比をでき
るだけ一定にしてむらをなくす必要がある。
【０００３】この各セルの電界強度や電界強度比を一定
する方法として、電界強度及び電界強度比の測定が必要
となる。そして、これらの測定のための構成としては、
図４の如く空胴２の片端に送信アンテナ３を配置すると
共に他の片端に受信アンテナ５を配置し、発振器１から
の高周波が送信アンテナ３から放射されると共にサーキ
ュレータ９を介してパワーセンサ４及びパワーモニタ７
にて得られるようになっている。また、受信アンテナ５
にて受信される透過パワーは、パワーセンサ６及びパワ
ーモニタ８にて得られると共に記録計１２にて記録され
る。空胴２内には測定のために長手方向に移動し得るビ
ーズ１１が配置され、このビーズ１１はモータ１４によ
って動かすようになっている。
する方法として、電界強度及び電界強度比の測定が必要
となる。そして、これらの測定のための構成としては、
図４の如く空胴２の片端に送信アンテナ３を配置すると
共に他の片端に受信アンテナ５を配置し、発振器１から
の高周波が送信アンテナ３から放射されると共にサーキ
ュレータ９を介してパワーセンサ４及びパワーモニタ７
にて得られるようになっている。また、受信アンテナ５
にて受信される透過パワーは、パワーセンサ６及びパワ
ーモニタ８にて得られると共に記録計１２にて記録され
る。空胴２内には測定のために長手方向に移動し得るビ
ーズ１１が配置され、このビーズ１１はモータ１４によ
って動かすようになっている。
【０００４】測定に当っては、まず、送信アンテナ３よ
り空胴２内に高周波を入射して、この周波数を掃引し、
受信アンテナ５にて得られた透過パワーをパワーセンサ
６及びパワーモニタ８にて測定し、基本モード周波数を
求める。この後、発振器１の出力周波数を基本モード周
波数に設定し、今度は空胴２内のビーズ１１を移動させ
て図５に示すようなビーズ１１の位置すなわち空胴２の
各点の電界強度分布を測定する。図５に示す透過パワー
が小さい程電界強度が強いのであるが、図５（Ａ）の如
く各セルの透過パワーのばらつきが大きい場合には、透
過パワーの小さいセルについてはアイリス部（セルの湾
曲部）を狭くし、透過パワーの大きいセルについては拡
げる等、寸法を調整し、図５（Ｂ）のように比較的バラ
ツキが小さくなるまで繰返し行なう。この場合、バラツ
キは１０％以下を一応の基準としている。
り空胴２内に高周波を入射して、この周波数を掃引し、
受信アンテナ５にて得られた透過パワーをパワーセンサ
６及びパワーモニタ８にて測定し、基本モード周波数を
求める。この後、発振器１の出力周波数を基本モード周
波数に設定し、今度は空胴２内のビーズ１１を移動させ
て図５に示すようなビーズ１１の位置すなわち空胴２の
各点の電界強度分布を測定する。図５に示す透過パワー
が小さい程電界強度が強いのであるが、図５（Ａ）の如
く各セルの透過パワーのばらつきが大きい場合には、透
過パワーの小さいセルについてはアイリス部（セルの湾
曲部）を狭くし、透過パワーの大きいセルについては拡
げる等、寸法を調整し、図５（Ｂ）のように比較的バラ
ツキが小さくなるまで繰返し行なう。この場合、バラツ
キは１０％以下を一応の基準としている。
【０００５】また、電界強度比すなわちビーズ１１が有
る状態と無い状態との電界強度の比であり電界強度のむ
らを示すもの、を求めるに当っては、受信アンテナ５に
よる透過パワーを示すパワーモニタ８の出力をみながら
ビーズ１１を動かし、図６に示すようにセルの中心付近
で透過パワーが最少になる（ａ）点にてビーズ１１を止
め、次に（ａ）点で透過パワーが点線の如く最大となる
よう発振器１の出力周波数を変化させ、最大パワー時の
周波数を求める。周波数のズレを求めて電界強度比を求
めている。この場合も、バラツキは１０％以下を一応の
基準としている。その後、発振器１の出力周波数を元の
周波数に設定し次のセルに移る。以上の手順を全セルに
ついて行い、周波数のズレを求めて、電界強度比を求め
る。ここでも電界強度比のバラツキの基準は１０％以下
としている。
る状態と無い状態との電界強度の比であり電界強度のむ
らを示すもの、を求めるに当っては、受信アンテナ５に
よる透過パワーを示すパワーモニタ８の出力をみながら
ビーズ１１を動かし、図６に示すようにセルの中心付近
で透過パワーが最少になる（ａ）点にてビーズ１１を止
め、次に（ａ）点で透過パワーが点線の如く最大となる
よう発振器１の出力周波数を変化させ、最大パワー時の
周波数を求める。周波数のズレを求めて電界強度比を求
めている。この場合も、バラツキは１０％以下を一応の
基準としている。その後、発振器１の出力周波数を元の
周波数に設定し次のセルに移る。以上の手順を全セルに
ついて行い、周波数のズレを求めて、電界強度比を求め
る。ここでも電界強度比のバラツキの基準は１０％以下
としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述の電界強度及び電
界強度比の測定にあっては、空胴２と送信アンテナ３と
の結合状態の是非については電界強度分布波形が妥当か
否かを判断して判定している。すなわち、空胴２内へ挿
入する送信アンテナ３の長さは、ビーズ１１を移動させ
て測定した電界強度分布波形が妥当であると判断できる
まで挿入長を変えて測定するという手順を繰返してい
る。しかし、この方法では妥当と判断しても、空胴２と
送信アンテナ３との結合状態と空胴２自体のもつ電界強
度のばらつきとが相互に係り合っている為、熟練した検
査員でも時間を要し、適切な評価が出来ない上に、製品
コストへ与える影響も大きい。
界強度比の測定にあっては、空胴２と送信アンテナ３と
の結合状態の是非については電界強度分布波形が妥当か
否かを判断して判定している。すなわち、空胴２内へ挿
入する送信アンテナ３の長さは、ビーズ１１を移動させ
て測定した電界強度分布波形が妥当であると判断できる
まで挿入長を変えて測定するという手順を繰返してい
る。しかし、この方法では妥当と判断しても、空胴２と
送信アンテナ３との結合状態と空胴２自体のもつ電界強
度のばらつきとが相互に係り合っている為、熟練した検
査員でも時間を要し、適切な評価が出来ない上に、製品
コストへ与える影響も大きい。
【０００７】本発明は、空胴の透過パワーを監視し、空
胴と送信アンテナとの結合を自動的に最適状態が得られ
るようにし、また、電界強度分布、強度比も経験の浅い
検査員に於ても短時間で性能評価が出来るようにした加
速空胴の電界強度計測装置の提供を目的とする。
胴と送信アンテナとの結合を自動的に最適状態が得られ
るようにし、また、電界強度分布、強度比も経験の浅い
検査員に於ても短時間で性能評価が出来るようにした加
速空胴の電界強度計測装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、複数のセルを長手方向につなげた加速空胴を備
え、この加速空胴の両端に送信アンテナ及び受信アンテ
ナを備え、上記送信アンテナにはこれを微動調整させる
手段を備え、上記加速空胴にて測定ビーズを長手方向に
移動させる手段を備え、上記送信アンテナには発振器を
受信アンテナにはパワセンサ及び出力装置をそれぞれ備
え、上記微動調整させる手段の駆動、発振器による周波
数掃引、及び出力装置の信号の取り込みを行なう処理器
を備え、たことを特徴とする。
発明は、複数のセルを長手方向につなげた加速空胴を備
え、この加速空胴の両端に送信アンテナ及び受信アンテ
ナを備え、上記送信アンテナにはこれを微動調整させる
手段を備え、上記加速空胴にて測定ビーズを長手方向に
移動させる手段を備え、上記送信アンテナには発振器を
受信アンテナにはパワセンサ及び出力装置をそれぞれ備
え、上記微動調整させる手段の駆動、発振器による周波
数掃引、及び出力装置の信号の取り込みを行なう処理器
を備え、たことを特徴とする。
【０００９】
【作用】送信アンテナの微動調整手段によって空胴と送
信アンテナとの最適結合状態が透過パワーを監視しなが
ら得ることができ、また、この最適結合状態を前提とし
て空胴自体が持つ基本モード周波数も透過パワーの最大
値を監視することで求められ、この結果発振器の出力周
波数を設定できて空胴の持つ電界強度分布を測定でき、
基定値を越えるバラツキが生じた時点で検査員に知らせ
るようにでき、また、電界強度比についても透過パワー
を監視しながら発振器出力周波数を変化させることによ
り周波数のズレを測定でき、基定値以上のバラツキが生
じた時点で検査員に知らせるようにでき、熟練していな
い検査員においても短時間で空胴の性能評価ができる。
信アンテナとの最適結合状態が透過パワーを監視しなが
ら得ることができ、また、この最適結合状態を前提とし
て空胴自体が持つ基本モード周波数も透過パワーの最大
値を監視することで求められ、この結果発振器の出力周
波数を設定できて空胴の持つ電界強度分布を測定でき、
基定値を越えるバラツキが生じた時点で検査員に知らせ
るようにでき、また、電界強度比についても透過パワー
を監視しながら発振器出力周波数を変化させることによ
り周波数のズレを測定でき、基定値以上のバラツキが生
じた時点で検査員に知らせるようにでき、熟練していな
い検査員においても短時間で空胴の性能評価ができる。
【００１０】
【実施例】ここで、図１〜図３を参照して本発明の実施
例を説明する。なお、図１において、図４と同一部分に
は同符号を付す。すなわち、発振器１、サーキュレータ
９、送信アンテナ３及びパワーセンサ４、パワーモニタ
７からなる高周波送信・監視回路、受信アンテナ５、パ
ワーセンサ６、パワーモニタ８、記録計１２からなる透
過パワー受信回路、そして、空胴２とビーズ１１をこの
空胴２内にて移動させるモータ１４を有している。
例を説明する。なお、図１において、図４と同一部分に
は同符号を付す。すなわち、発振器１、サーキュレータ
９、送信アンテナ３及びパワーセンサ４、パワーモニタ
７からなる高周波送信・監視回路、受信アンテナ５、パ
ワーセンサ６、パワーモニタ８、記録計１２からなる透
過パワー受信回路、そして、空胴２とビーズ１１をこの
空胴２内にて移動させるモータ１４を有している。
【００１１】更に、本実施例においては、送信アンテナ
３を空胴２内に挿入したり引き出すことにより、挿入長
さを調整する微動台１０が送信アンテナ３に連結されて
いる。この微動台１０は、その駆動により空胴２と送信
アンテナ３との最適結合状態を得るため透過パワーを監
視しながら送信アンテナ３を空胴２内に挿入し、透過パ
ワーが図２（Ａ）に示すように最小になった点で停止す
るものである。この状態にて送信アンテナ３と空胴２と
の最適結合状態が得られる。
３を空胴２内に挿入したり引き出すことにより、挿入長
さを調整する微動台１０が送信アンテナ３に連結されて
いる。この微動台１０は、その駆動により空胴２と送信
アンテナ３との最適結合状態を得るため透過パワーを監
視しながら送信アンテナ３を空胴２内に挿入し、透過パ
ワーが図２（Ａ）に示すように最小になった点で停止す
るものである。この状態にて送信アンテナ３と空胴２と
の最適結合状態が得られる。
【００１２】この最適結合状態が得られた後、発振器１
の発振周波数を基本モード周波数とする。すなわち、発
振器１の出力周波数を掃引（１〜１．３ＧＨｚ）させ図
２（Ｂ）に示すような９個のモードの透過パワーが得ら
れるので、９個目の透過パワーが最大になる点の周波数
を求める。この周波数が空胴２のもつ基本モード周波数
である。発振器１の出力周波数を基本モード周波数に設
定する。
の発振周波数を基本モード周波数とする。すなわち、発
振器１の出力周波数を掃引（１〜１．３ＧＨｚ）させ図
２（Ｂ）に示すような９個のモードの透過パワーが得ら
れるので、９個目の透過パワーが最大になる点の周波数
を求める。この周波数が空胴２のもつ基本モード周波数
である。発振器１の出力周波数を基本モード周波数に設
定する。
【００１３】ついで、電界強度分布を得るに当っては、
発振器１の出力周波数を設定後、空胴２内に設置したビ
ーズ１１を（ａ）点から移動させていき図５に示すよう
な空胴２の電界強度分布を求める。その時に各セル間で
のばらつきが１０％を超えた時は作業員にブザー等で知
らせどの部分の寸法調整を実施すればよいかを知らせ
る。そして寸法調整後、再度電界強度分布を求め、１０
％以内のばらつきであればＯＫのサインを出し次に進
む。
発振器１の出力周波数を設定後、空胴２内に設置したビ
ーズ１１を（ａ）点から移動させていき図５に示すよう
な空胴２の電界強度分布を求める。その時に各セル間で
のばらつきが１０％を超えた時は作業員にブザー等で知
らせどの部分の寸法調整を実施すればよいかを知らせ
る。そして寸法調整後、再度電界強度分布を求め、１０
％以内のばらつきであればＯＫのサインを出し次に進
む。
【００１４】電界強度比を求めるには透過パワーを監視
しながら、ビーズ１１を動かし、最小になった位置でビ
ーズ１１を止めて、その点での透過パワーが最大になる
よう発振器１の出力周波数を変え、透過パワーの最大点
の周波数ｆｎを求め、その後、元の周波数ｆ0 に戻す。
以後この手順で各セルについて測定を行い〔数１〕Ａに
示す周波数のズレ量の平方根値の平均値と周波数のズレ
量の平方根値の割合を求めてその値１０％を越えれば前
記同様にブザー等で知らせる。
しながら、ビーズ１１を動かし、最小になった位置でビ
ーズ１１を止めて、その点での透過パワーが最大になる
よう発振器１の出力周波数を変え、透過パワーの最大点
の周波数ｆｎを求め、その後、元の周波数ｆ0 に戻す。
以後この手順で各セルについて測定を行い〔数１〕Ａに
示す周波数のズレ量の平方根値の平均値と周波数のズレ
量の平方根値の割合を求めてその値１０％を越えれば前
記同様にブザー等で知らせる。
【００１５】図１において、処理器１３は、パワーモニ
タ７、８に接続されて信号を取り込みしかも微動台１
０、発振器１に接続されて駆動・周波数掃引を行なうも
のであり、この処理器１３による制御にて空胴２と送信
アンテナ３との最適結合状態を自動化でき、また発振周
波数を基準モード周波数に自動設定でき、更には電界強
度及び電界強度比を自動的に求めて良否判断が行なえ
る。
タ７、８に接続されて信号を取り込みしかも微動台１
０、発振器１に接続されて駆動・周波数掃引を行なうも
のであり、この処理器１３による制御にて空胴２と送信
アンテナ３との最適結合状態を自動化でき、また発振周
波数を基準モード周波数に自動設定でき、更には電界強
度及び電界強度比を自動的に求めて良否判断が行なえ
る。
【００１６】図３は上述の一連の設定・計測フローであ
り、パワーモニタ８の出力が最小となるまで送信アンテ
ナ３を移動させて最適結合状態をまず得る。ついで、発
振器１の周波数を掃引して９個目（セルが９個の場合）
の透過パワーＰ0 と周波数ｆ0 を測定する。この周波数
ｆ0 が加速空胴の持つ基本モード周波数となる。次に、
空胴壁損失を求める手順として、周波数を掃引して透過
パワーＰ0 が零になった時の反射パワーＰｔを測定す
る。測定後、発振器周波数を基本モード周波数ｆ0 に設
定する。ついで、パワーモニタ８をみながら出力パワー
がＰ0 ／２になるまで発振器周波数をΔｆだけ掃引し
て、周波数ｆL ，ｆH を測定する。その後、測定したｆ
0 ，ｆL ，ｆH ，Ｐ0 ，Ｐｔを用いて空胴壁損失の割合
を求める。そして、発振周波数をｆ0 に固定してビーズ
を移動させて電界強度分布を測定し、バラツキが１０％
以内か判定し、また、ビーズを移動させて最小透過パワ
ーとした状態で周波数をΔｆ分掃引して最大透過パワー
を得て、第１のセルの周波数を得るようになっており、
９番目のセルまで行なう。この時も、周波数のズレ量の
平方根値の平均値と周波数のズレ量の平方根値の割合が
１０％以内かで判定する。ここで下記〔数１〕にてこの
平均値と平方根値の割合ならびに損失の割合についての
計算式を示す。
り、パワーモニタ８の出力が最小となるまで送信アンテ
ナ３を移動させて最適結合状態をまず得る。ついで、発
振器１の周波数を掃引して９個目（セルが９個の場合）
の透過パワーＰ0 と周波数ｆ0 を測定する。この周波数
ｆ0 が加速空胴の持つ基本モード周波数となる。次に、
空胴壁損失を求める手順として、周波数を掃引して透過
パワーＰ0 が零になった時の反射パワーＰｔを測定す
る。測定後、発振器周波数を基本モード周波数ｆ0 に設
定する。ついで、パワーモニタ８をみながら出力パワー
がＰ0 ／２になるまで発振器周波数をΔｆだけ掃引し
て、周波数ｆL ，ｆH を測定する。その後、測定したｆ
0 ，ｆL ，ｆH ，Ｐ0 ，Ｐｔを用いて空胴壁損失の割合
を求める。そして、発振周波数をｆ0 に固定してビーズ
を移動させて電界強度分布を測定し、バラツキが１０％
以内か判定し、また、ビーズを移動させて最小透過パワ
ーとした状態で周波数をΔｆ分掃引して最大透過パワー
を得て、第１のセルの周波数を得るようになっており、
９番目のセルまで行なう。この時も、周波数のズレ量の
平方根値の平均値と周波数のズレ量の平方根値の割合が
１０％以内かで判定する。ここで下記〔数１〕にてこの
平均値と平方根値の割合ならびに損失の割合についての
計算式を示す。
【００１７】
【数１】
【００１８】
【発明の効果】空胴２と送信アンテナ３との最適な結合
状態が得ることを前提として電界強度及び電界強度比が
求められ空胴２のどのセルを寸法調整したら良いかその
場で判断できる。又、経験の浅い検査員でも容易に性能
評価が実施できる為に、検査員の養成も必要でなくな
り、空胴２の製作、検査コストが大幅に低減できる。
状態が得ることを前提として電界強度及び電界強度比が
求められ空胴２のどのセルを寸法調整したら良いかその
場で判断できる。又、経験の浅い検査員でも容易に性能
評価が実施できる為に、検査員の養成も必要でなくな
り、空胴２の製作、検査コストが大幅に低減できる。
【図１】本発明の一実施の計測装置の構成図。
【図２】結合状態及び基本モード周波数の説明図。
【図３】性能評価のためのフローチャート。
【図４】従来の計測装置の構成図。
【図５】空胴の電界強度分布図。
【図６】電界強度比を求める図。
【符号の説明】 １ 発振器 ２ 空胴 ３ 送信アンテナ ４ パワーセンサ ５ 受信アンテナ ６ パワーセンサ ７ パワーモニタ ８ パワーモニタ ９ サーキュレータ １０ 微動台 １１ ビーズ １２ 記録計 １３ 処理器 １４ モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−294576（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−139902（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−204579（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−190299（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05H 7/00 G01R 29/08 H05H 9/00
Claims (1)
- 【請求項１】 複数のセルを長手方向につなげた加速空
胴を備え、 この加速空胴の両端に送信アンテナ及び受信アンテナを
備え、 上記送信アンテナにはこれを微動調整させる手段を備
え、 上記加速空胴にて測定ビーズを長手方向に移動させる手
段を備え、 上記送信アンテナには発振器を受信アンテナにはパワセ
ンサ及び出力装置をそれぞれ備え、 上記微動調整させる手段の駆動、発振器による周波数掃
引、及び出力装置の信号の取り込みを行なう処理器を備
え、 たことを特徴とする加速空胴の電界強度計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6004964A JP2989460B2 (ja) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | 加速空胴の電界強度計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6004964A JP2989460B2 (ja) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | 加速空胴の電界強度計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07211495A JPH07211495A (ja) | 1995-08-11 |
| JP2989460B2 true JP2989460B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=11598280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6004964A Expired - Lifetime JP2989460B2 (ja) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | 加速空胴の電界強度計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2989460B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010277942A (ja) | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Mitsubishi Electric Corp | Ｈモード型ドリフトチューブ線形加速器、およびその電場分布調整方法 |
| JP6625915B2 (ja) * | 2016-03-18 | 2019-12-25 | 株式会社東芝 | 線形共振器自動電場測定装置および線形共振器自動電場測定方法 |
| CN109922592B (zh) * | 2017-12-13 | 2020-05-19 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 电子能量阈值在线监控辐射安全联锁系统装置及方法 |
| JP7717586B2 (ja) * | 2021-11-29 | 2025-08-04 | 株式会社東芝 | 電場測定装置及び電場測定方法 |
-
1994
- 1994-01-21 JP JP6004964A patent/JP2989460B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH07211495A (ja) | 1995-08-11 |
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