JPH06101399B2 - ビ−ム閉軌道補正装置 - Google Patents
ビ−ム閉軌道補正装置Info
- Publication number
- JPH06101399B2 JPH06101399B2 JP14311587A JP14311587A JPH06101399B2 JP H06101399 B2 JPH06101399 B2 JP H06101399B2 JP 14311587 A JP14311587 A JP 14311587A JP 14311587 A JP14311587 A JP 14311587A JP H06101399 B2 JPH06101399 B2 JP H06101399B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- electromagnet
- closed orbit
- optimum
- high frequency
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、加速器のビーム閉軌道補正装置に係り、特に
工業用の、シンクロトロン放射光発生等に用いる加速器
の電子ビーム位置高精度自動補正に好適なビーム閉軌道
補正装置に関する。
工業用の、シンクロトロン放射光発生等に用いる加速器
の電子ビーム位置高精度自動補正に好適なビーム閉軌道
補正装置に関する。
シンクロトロン放射光発生等に用いる小型の加速器で
は、高周波によつて電子ビームを加速し、電磁石の磁界
によつてそのビームの閉軌道を形成する。このために、
閉軌道の周辺に配置された各電磁石の励磁電流制御は精
度よく行われるが、高周波加速周波数（加速のための高
周波の周波数）も閉軌道の精度に影響する。従来は、こ
の高周波加速周波数を常時一定値となるように制御する
か、あるいはビームモニタ設置点で検出した半径方向の
ずれとビームの回転数を基に周波数制御を行うものがあ
った。
は、高周波によつて電子ビームを加速し、電磁石の磁界
によつてそのビームの閉軌道を形成する。このために、
閉軌道の周辺に配置された各電磁石の励磁電流制御は精
度よく行われるが、高周波加速周波数（加速のための高
周波の周波数）も閉軌道の精度に影響する。従来は、こ
の高周波加速周波数を常時一定値となるように制御する
か、あるいはビームモニタ設置点で検出した半径方向の
ずれとビームの回転数を基に周波数制御を行うものがあ
った。
加速器を構成する電磁石に対しては、磁場の高い均一性
はもとより、外部へのもれ磁場を最小とすることが要求
され、電磁石系の最適設計がなされているが、もれ磁場
を零とすることは不可能であり、このもれ磁場はビーム
閉軌道にずれが生じる原因の一つとなつている。
はもとより、外部へのもれ磁場を最小とすることが要求
され、電磁石系の最適設計がなされているが、もれ磁場
を零とすることは不可能であり、このもれ磁場はビーム
閉軌道にずれが生じる原因の一つとなつている。
しかし従来の加速器では上記もれ磁場の影響への対策は
独自に行われておらず、その他の要因による影響も含め
て、ステアリング電磁石の励磁を手動で調整することで
対処されていた。このために調整が複雑となり、非常に
多大の調整期間を必要とするという問題があつた。
独自に行われておらず、その他の要因による影響も含め
て、ステアリング電磁石の励磁を手動で調整することで
対処されていた。このために調整が複雑となり、非常に
多大の調整期間を必要とするという問題があつた。
本発明の目的は、もれ磁場による閉軌道のずれを補正し
て、上記従来技術のもつ問題点を解消するビーム閉軌道
補正装置を提供することである。
て、上記従来技術のもつ問題点を解消するビーム閉軌道
補正装置を提供することである。
上記の目的は、電磁石の励磁電流の大きさに対応して、
もれ磁場によるビーム閉軌道のずれが最小となるような
加速周波数の値を最適周波数と呼ぶとき、電磁石の励磁
電流値毎の最適周波数の値を格納するためのデータテー
ブルと、運転状況に応じて定められた励磁電流のパター
ンに対し、そのパターンの各制御時点の最適周波数を上
記データテーブルから読みだして、上記パターンに対応
する最適周波数パターンを生成しこれを記憶するメモリ
手段とを設けることによつて達成される。
もれ磁場によるビーム閉軌道のずれが最小となるような
加速周波数の値を最適周波数と呼ぶとき、電磁石の励磁
電流値毎の最適周波数の値を格納するためのデータテー
ブルと、運転状況に応じて定められた励磁電流のパター
ンに対し、そのパターンの各制御時点の最適周波数を上
記データテーブルから読みだして、上記パターンに対応
する最適周波数パターンを生成しこれを記憶するメモリ
手段とを設けることによつて達成される。
電磁石の励磁電流の値を固定しておいて加速周波数を変
えると、ビーム閉軌道のずれが変化する。そしてこのず
れが、最小となる加速周波数、つまり最適周波数が存在
するので、これを予め各励磁電流値に対して計算モデル
を用いて算出し、データテーブルに格納しておく。この
テーブルを参照すれば、その時の加速器の運転状態に対
して与えられた励磁電流のパターン（励磁電流の時間変
化のカーブ）に対して最適周波数の時系列が求められる
から、これをメモリに記憶しておき、励磁電流の変化に
同期して読み出し周波数制御目標値とした制御を行え
ば、もれ磁場による閉軌道のずれを最適化することがで
きる。
えると、ビーム閉軌道のずれが変化する。そしてこのず
れが、最小となる加速周波数、つまり最適周波数が存在
するので、これを予め各励磁電流値に対して計算モデル
を用いて算出し、データテーブルに格納しておく。この
テーブルを参照すれば、その時の加速器の運転状態に対
して与えられた励磁電流のパターン（励磁電流の時間変
化のカーブ）に対して最適周波数の時系列が求められる
から、これをメモリに記憶しておき、励磁電流の変化に
同期して読み出し周波数制御目標値とした制御を行え
ば、もれ磁場による閉軌道のずれを最適化することがで
きる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。同図
に於て、加速器は、偏向電磁石6,4極電磁石9,高周波加
速空胴４などから構成されており、偏向電磁石６は電磁
石電源制御装置７により制御される電磁石電源８で励磁
され、高周波加速空胴４へは高周波加速制御装置５によ
り制御される高周波加速電源10から高周波電力が供給さ
れて、ビームが加速されるようになつている。
に於て、加速器は、偏向電磁石6,4極電磁石9,高周波加
速空胴４などから構成されており、偏向電磁石６は電磁
石電源制御装置７により制御される電磁石電源８で励磁
され、高周波加速空胴４へは高周波加速制御装置５によ
り制御される高周波加速電源10から高周波電力が供給さ
れて、ビームが加速されるようになつている。
高周波加速制御装置５では、高周波加速周波数設定回路
１から指令される設定値foと、高周波加速周波数測定値
fmとを減算器12でつき合わせて、周波数制御を行う。
１から指令される設定値foと、高周波加速周波数測定値
fmとを減算器12でつき合わせて、周波数制御を行う。
高周波加速周波数設定回路１には、データテーブル２が
設けられている。後述のように、もれ磁場によるビーム
閉軌道の加速器全周にわたつと最適化する高周波加速周
波数（最適周波数）が、基準となる偏向電磁石励磁電流
毎にあらかじめ計算によつて求められ、テーブル２に最
適周波数として格納されている。また、同じく、後述の
ように、実際に偏向電磁石６に流れ励磁電流信号Ｊを取
り込み、データテーブル２を参照することにより、高周
波加速周波数の制御周期毎の最適周波数を自動的に生成
し、それが高周波加速最適周波数パターンデータとして
メモリ３に格納されている。このメモリ３の内容は、タ
イミングシステム11により、制御周期に同期して順次、
高周波加速制御装置５へ高周波加速周波数設定値foとし
て出力され、周波数制御が行われる。
設けられている。後述のように、もれ磁場によるビーム
閉軌道の加速器全周にわたつと最適化する高周波加速周
波数（最適周波数）が、基準となる偏向電磁石励磁電流
毎にあらかじめ計算によつて求められ、テーブル２に最
適周波数として格納されている。また、同じく、後述の
ように、実際に偏向電磁石６に流れ励磁電流信号Ｊを取
り込み、データテーブル２を参照することにより、高周
波加速周波数の制御周期毎の最適周波数を自動的に生成
し、それが高周波加速最適周波数パターンデータとして
メモリ３に格納されている。このメモリ３の内容は、タ
イミングシステム11により、制御周期に同期して順次、
高周波加速制御装置５へ高周波加速周波数設定値foとし
て出力され、周波数制御が行われる。
次に、最適周波数基準データテーブル２の作成方法につ
いて説明する。ビームの周回軌道を決めるのは磁場であ
り、このため、所定の磁場を発生させるのに必要な電磁
石の励磁電流は、高精度，高安定性が要求される。第２
図は、偏向電磁石６の励磁電流パターンの例を示す。こ
の様なパターンでくり返し運転される。電源制御時刻t1
では、基準励磁電流ＪはJ1であり、同様にt2〜tnが対応
する。加速中は、励磁電流Ｊの変化に伴い、もれ磁場の
大きさも変化し、従つてビーム閉軌道のずれも変化す
る。
いて説明する。ビームの周回軌道を決めるのは磁場であ
り、このため、所定の磁場を発生させるのに必要な電磁
石の励磁電流は、高精度，高安定性が要求される。第２
図は、偏向電磁石６の励磁電流パターンの例を示す。こ
の様なパターンでくり返し運転される。電源制御時刻t1
では、基準励磁電流ＪはJ1であり、同様にt2〜tnが対応
する。加速中は、励磁電流Ｊの変化に伴い、もれ磁場の
大きさも変化し、従つてビーム閉軌道のずれも変化す
る。
第3a図は、偏向電磁石励磁電流がI1の時のビーム閉軌道
のずれを、高周波加速周波数をパラメータとして加速器
全周にわたつて計算した結果の一例である。この図のよ
うに、偏向電磁石励磁電流がI1の時のビーム閉軌道のず
れを最適化する高周波加速周波数f1が存在する。同様に
第3b図は、偏向電磁石励磁電流がI2のときのビーム閉軌
道のずれを計算した結果の一例であり、最適周波数はf2
となる。このような最適周波数f1〜fnを求め、これを基
準データとして第１図のデータテーブル２へ格納してお
く。
のずれを、高周波加速周波数をパラメータとして加速器
全周にわたつて計算した結果の一例である。この図のよ
うに、偏向電磁石励磁電流がI1の時のビーム閉軌道のず
れを最適化する高周波加速周波数f1が存在する。同様に
第3b図は、偏向電磁石励磁電流がI2のときのビーム閉軌
道のずれを計算した結果の一例であり、最適周波数はf2
となる。このような最適周波数f1〜fnを求め、これを基
準データとして第１図のデータテーブル２へ格納してお
く。
次に、高周波加速最適周波数パターンの作成方向につい
て説明する。加速器の運転ケースは一通りに固定される
のではなく、従つて偏向電磁石励磁電流パターンも運転
ケースに対応して変化するのが一般的であり、こりにと
もなつて高周波加速最適周波数パターンも異つてくる。
て説明する。加速器の運転ケースは一通りに固定される
のではなく、従つて偏向電磁石励磁電流パターンも運転
ケースに対応して変化するのが一般的であり、こりにと
もなつて高周波加速最適周波数パターンも異つてくる。
これに対処するために、第１図において、実際に電磁石
に流れる励磁電流値Ｊから、このデータに対応する最適
周波数をデータテーブル２を参照して求める。すなわ
ち、電源制御時刻t1における励磁電流測定値がJ1であつ
た場合、データテーブル２を参照してJ1に最も近い励磁
電流値に対する最適周波数をこの時の最適周波数F1とす
る。もしJ1がI1に最も近ければ最適周波数F1＝f1とす
る。同様にして、制御時刻t2〜tnにおける励磁電流測定
側J2〜Jnに対応した最適周波数F2〜Fnが求められ、これ
を高周波加速最適周波数パターンとしてメモリ３へ格納
する。第４図はこのパターンの一例を示す。
に流れる励磁電流値Ｊから、このデータに対応する最適
周波数をデータテーブル２を参照して求める。すなわ
ち、電源制御時刻t1における励磁電流測定値がJ1であつ
た場合、データテーブル２を参照してJ1に最も近い励磁
電流値に対する最適周波数をこの時の最適周波数F1とす
る。もしJ1がI1に最も近ければ最適周波数F1＝f1とす
る。同様にして、制御時刻t2〜tnにおける励磁電流測定
側J2〜Jnに対応した最適周波数F2〜Fnが求められ、これ
を高周波加速最適周波数パターンとしてメモリ３へ格納
する。第４図はこのパターンの一例を示す。
以上により、偏向電磁石６の励磁パターンが変化した場
合でも、高周波加速最適周波数パターンを自動的に生成
することができる。そして前述のように、高周波加速最
適周波数パターンメモリ３の内容を、タイミングシステ
ム11からの指令により制御周期に同期して、高周波加速
制御装置５へ周波数制御設定値foとして与えることによ
り、もれ磁場による閉軌道のずれを補正する最適周波数
制御を行うことができる。
合でも、高周波加速最適周波数パターンを自動的に生成
することができる。そして前述のように、高周波加速最
適周波数パターンメモリ３の内容を、タイミングシステ
ム11からの指令により制御周期に同期して、高周波加速
制御装置５へ周波数制御設定値foとして与えることによ
り、もれ磁場による閉軌道のずれを補正する最適周波数
制御を行うことができる。
本発明によれば、加速時の磁場によるビーム閉軌道のず
れを自動的にかつ最適に補正することができるので、調
整を効率良く行うことができる効果がある。
れを自動的にかつ最適に補正することができるので、調
整を効率良く行うことができる効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は偏向
電磁石の励磁電流パターンの例を示す図、第3a図及び第
3b図はもれ磁場による閉軌道ずれの高周波加速周波数依
存性をシミユレートした結果を例示した図、第４図は高
周波加速最適周波数パターンの例を示す図である。 １…高周波加速周波数設定回路、２…データテーブル、
３…最適周波数パターンメモリ、４…高周波加速空胴、
５…高周波加速制御装置、６…偏向電磁石。
電磁石の励磁電流パターンの例を示す図、第3a図及び第
3b図はもれ磁場による閉軌道ずれの高周波加速周波数依
存性をシミユレートした結果を例示した図、第４図は高
周波加速最適周波数パターンの例を示す図である。 １…高周波加速周波数設定回路、２…データテーブル、
３…最適周波数パターンメモリ、４…高周波加速空胴、
５…高周波加速制御装置、６…偏向電磁石。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴山 昭則 神奈川県厚木市森の里若宮３番１号 日本 電信電話株式会社厚木電気通信研究所内 (72)発明者 中島 雅之 神奈川県厚木市森の里若宮３番１号 日本 電信電話株式会社厚木電気通信研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】高周波により加速されたビームの経路を電
磁石の発生する磁界により制御して形成したビーム閉軌
道の、もれ磁場によるずれを補正するためのビーム閉軌
道補正装置において、計算モデルを用いて算出した上記
ビーム閉軌道のずれが最小となる上記高周波の最適周波
数を上記電磁石の各励磁電流値毎に求めてその結果を予
め格納しておくためのデータテーブルと、各制御時点毎
の上記電磁石の励磁電流検出値に対する上記最適周波数
を上記データテーブルから求めて最適周波数パターンと
して格納しておくためのパターンメモリと、各制御時点
毎に対応する最適周波数を上記パターンメモリから読み
出してこれを設定目標値として上記高周波の周波数を制
御する高周波制御手段とを設けたことを特徴とするビー
ム閉軌道補正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14311587A JPH06101399B2 (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | ビ−ム閉軌道補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14311587A JPH06101399B2 (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | ビ−ム閉軌道補正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63307700A JPS63307700A (ja) | 1988-12-15 |
| JPH06101399B2 true JPH06101399B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=15331262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14311587A Expired - Lifetime JPH06101399B2 (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | ビ−ム閉軌道補正装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06101399B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5618860B2 (ja) * | 2011-02-17 | 2014-11-05 | 株式会社日立製作所 | イオンシンクロトロン |
| JP6230321B2 (ja) * | 2013-07-30 | 2017-11-15 | 株式会社東芝 | 加速器の制御装置及び重粒子線治療装置 |
-
1987
- 1987-06-10 JP JP14311587A patent/JPH06101399B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63307700A (ja) | 1988-12-15 |
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