JP3343028B2 - 荷電粒子加速器のビーム出射装置 - Google Patents
荷電粒子加速器のビーム出射装置Info
- Publication number
- JP3343028B2 JP3343028B2 JP14953396A JP14953396A JP3343028B2 JP 3343028 B2 JP3343028 B2 JP 3343028B2 JP 14953396 A JP14953396 A JP 14953396A JP 14953396 A JP14953396 A JP 14953396A JP 3343028 B2 JP3343028 B2 JP 3343028B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- frequency
- analog
- power
- input
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は円形の荷電粒子加
速器のビーム出射装置に関するものである。
速器のビーム出射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は、例えば”Ｎｕｃｌｅａｒ Ｉｎ
ｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａ３２６”の３９
９ページ”Ｓｌｏｗ Ｂｅａｍ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
ａｔ ＴＡＲＮ ＩＩ”に示された従来の荷電粒子加
速器の機器配置図である。図２において、１は偏向電磁
石、２は四極電磁石、３は高周波空洞であり、４はビー
ム出射に用いる六極電磁石、５は粒子の振幅を増加させ
るノックアウト電極、６ａは周回ビームを切り出す出射
用静電セプタムであり、６ｂは出射ビームをビーム輸送
系に導くセプタム電磁石である。
ｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａ３２６”の３９
９ページ”Ｓｌｏｗ Ｂｅａｍ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
ａｔ ＴＡＲＮ ＩＩ”に示された従来の荷電粒子加
速器の機器配置図である。図２において、１は偏向電磁
石、２は四極電磁石、３は高周波空洞であり、４はビー
ム出射に用いる六極電磁石、５は粒子の振幅を増加させ
るノックアウト電極、６ａは周回ビームを切り出す出射
用静電セプタムであり、６ｂは出射ビームをビーム輸送
系に導くセプタム電磁石である。
【０００３】次に、この従来例の動作について説明す
る。円形加速器に於いては、荷電粒子は四極電磁石２に
よって収束、反収束を繰り返しながら偏向電磁石１によ
って周回させられる。荷電粒子の収束、反収束の繰り返
しによる運動をベータトロン振動と呼ぶ。ベータトロン
振動数νが次の式を満足する時、円形加速器内の小さな
誤差磁場等により、共鳴条件が成り立ち、荷電粒子は急
速にビームの中心軌道から離れていく。 整数＝ｎ×ν （ｎ：任意の整数） 六極電磁石４の形成する磁場は、荷電粒子の振幅が大き
くなると収束力又は反収束力が大きくなる。このこと
は、振幅によってベータトロン振動数が変化することを
意味する。ここで、円形加速器を共鳴条件に近いベータ
トロン振動数で運転し、六極電磁石４を励磁すると、振
幅に依存した安定領域と不安定領域が形成される。図３
に示すように、初期状態では、全ての粒子は安定領域に
存在するが、ノックアウト電極５に次式の周波数の交流
電磁場を加えると、粒子振動の振幅が増加して不安定領
域に粒子が存在するようになる。 ｆ＝ベータトロン振動数の端数（Δν）×周回周波数
（ｆｒｅｖ）×整数 不安定領域の粒子は出射用静電セプタム６ａで切り出さ
れ、セプタム電磁石６ｂにより加速器から取り出され
る。
る。円形加速器に於いては、荷電粒子は四極電磁石２に
よって収束、反収束を繰り返しながら偏向電磁石１によ
って周回させられる。荷電粒子の収束、反収束の繰り返
しによる運動をベータトロン振動と呼ぶ。ベータトロン
振動数νが次の式を満足する時、円形加速器内の小さな
誤差磁場等により、共鳴条件が成り立ち、荷電粒子は急
速にビームの中心軌道から離れていく。 整数＝ｎ×ν （ｎ：任意の整数） 六極電磁石４の形成する磁場は、荷電粒子の振幅が大き
くなると収束力又は反収束力が大きくなる。このこと
は、振幅によってベータトロン振動数が変化することを
意味する。ここで、円形加速器を共鳴条件に近いベータ
トロン振動数で運転し、六極電磁石４を励磁すると、振
幅に依存した安定領域と不安定領域が形成される。図３
に示すように、初期状態では、全ての粒子は安定領域に
存在するが、ノックアウト電極５に次式の周波数の交流
電磁場を加えると、粒子振動の振幅が増加して不安定領
域に粒子が存在するようになる。 ｆ＝ベータトロン振動数の端数（Δν）×周回周波数
（ｆｒｅｖ）×整数 不安定領域の粒子は出射用静電セプタム６ａで切り出さ
れ、セプタム電磁石６ｂにより加速器から取り出され
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の円形の荷電粒子
加速器のビーム出射装置は、以上のように構成されてい
るので、１個の周波数でベータトロン振動を励起して、
ビームを取り出し可能な振幅にするには、入力周波数が
ベータトロン振動数から外れても振幅を大きくするだけ
の大きさのノックアウト電極５及び入力交流電力が必要
であった。また、四極電磁石２の電源のリップルによ
り、ベータトロン振動の整数次共鳴の幅が時間変化する
ため、また、ビーム断面内の荷電粒子の密度分布が均一
でないため、出射ビームの電流は時間的に変化する等の
問題点があった。
加速器のビーム出射装置は、以上のように構成されてい
るので、１個の周波数でベータトロン振動を励起して、
ビームを取り出し可能な振幅にするには、入力周波数が
ベータトロン振動数から外れても振幅を大きくするだけ
の大きさのノックアウト電極５及び入力交流電力が必要
であった。また、四極電磁石２の電源のリップルによ
り、ベータトロン振動の整数次共鳴の幅が時間変化する
ため、また、ビーム断面内の荷電粒子の密度分布が均一
でないため、出射ビームの電流は時間的に変化する等の
問題点があった。
【０００５】この発明は上記したような問題点を解決す
るためになされたものであり、有限の複数の周波数の交
流電力を入力することにより、ベータトロン振動数が変
動しても、常に、ベータトロン振動数に対応した周波数
の整数倍に近い周波数で振動を励起することができ、こ
れにより入力電力を小さくすることができる、安価でコ
ンパクトな荷電粒子加速器のビーム出射装置を得ること
を目的とする。
るためになされたものであり、有限の複数の周波数の交
流電力を入力することにより、ベータトロン振動数が変
動しても、常に、ベータトロン振動数に対応した周波数
の整数倍に近い周波数で振動を励起することができ、こ
れにより入力電力を小さくすることができる、安価でコ
ンパクトな荷電粒子加速器のビーム出射装置を得ること
を目的とする。
【０００６】この発明の他の目的は、振幅の変化量に対
してベータトロン振動数変化量が大きくなる周波数帯
に、より多くの入力交流電力周波数を分布させること
で、各周波数に必要な交流電力量を均一になるようにし
た、安価で制御の容易な荷電粒子加速器のビーム出射装
置を得ることにある。
してベータトロン振動数変化量が大きくなる周波数帯
に、より多くの入力交流電力周波数を分布させること
で、各周波数に必要な交流電力量を均一になるようにし
た、安価で制御の容易な荷電粒子加速器のビーム出射装
置を得ることにある。
【０００７】この発明の更に他の目的は、構成が簡単
で、且つ安価に製造できる、信頼性の高い荷電粒子加速
器のビーム出射装置を得ることにある。
で、且つ安価に製造できる、信頼性の高い荷電粒子加速
器のビーム出射装置を得ることにある。
【０００８】この発明の更に他の目的は、各周波数の入
力交流電力のそれぞれの電力量を個別に予め最適な値に
設定することにより、更に少ない入力交流電力でベータ
トロン振動を励起し得る荷電粒子加速器のビーム出射装
置を得ることにある。
力交流電力のそれぞれの電力量を個別に予め最適な値に
設定することにより、更に少ない入力交流電力でベータ
トロン振動を励起し得る荷電粒子加速器のビーム出射装
置を得ることにある。
【０００９】この発明の更に他の目的は、出射ビーム電
流値を交流電力発生装置にフィードバックすることで、
出射ビーム電流値の時間変化を除去できる荷電粒子加速
器のビーム出射装置を得ることにある。
流値を交流電力発生装置にフィードバックすることで、
出射ビーム電流値の時間変化を除去できる荷電粒子加速
器のビーム出射装置を得ることにある。
【００１０】この発明の更に他の目的は、安価でコンパ
クトで、且つ出射ビーム電流値の時間変化を除去できる
荷電粒子加速器のビーム出射装置を得ることにある。
クトで、且つ出射ビーム電流値の時間変化を除去できる
荷電粒子加速器のビーム出射装置を得ることにある。
【００１１】この発明の更に他の目的は、よりきめの細
かいフィードバック制御ができ、且つより出射ビーム電
流値の時間変化の小さい荷電粒子加速器のビーム出射装
置を得ることにある。
かいフィードバック制御ができ、且つより出射ビーム電
流値の時間変化の小さい荷電粒子加速器のビーム出射装
置を得ることにある。
【００１２】この発明の更に他の目的は、フィードバッ
ク制御関数の演算に計算機を使用することにより、取り
出し時間及び出射ビーム電流値を、容易に、出射ビーム
の利用者の希望に合わせることが可能な荷電粒子加速器
のビーム出射装置を得ることにある。
ク制御関数の演算に計算機を使用することにより、取り
出し時間及び出射ビーム電流値を、容易に、出射ビーム
の利用者の希望に合わせることが可能な荷電粒子加速器
のビーム出射装置を得ることにある。
【００１３】この発明の更に他の目的は、アナログ演算
回路によるフィードバックループを付加することによ
り、計算機では追従できないビーム電流値の早い時間変
化を除去することが可能な荷電粒子加速器のビーム出射
装置を得ることにある。
回路によるフィードバックループを付加することによ
り、計算機では追従できないビーム電流値の早い時間変
化を除去することが可能な荷電粒子加速器のビーム出射
装置を得ることにある。
【００１４】この発明の更に他の目的は、フィードバッ
ク制御関数の入力パラメータの一つとして蓄積ビーム電
流値を計算機に読み込み、蓄積ビーム電流値から、取り
出し時間に対する出射ビーム電流値の算出、出射ビーム
電流値の取り出し時間の算出を行い、より複雑な出射ビ
ームの利用者の希望に合わせることが可能な荷電粒子加
速器のビーム出射装置を得ることを目的とする。
ク制御関数の入力パラメータの一つとして蓄積ビーム電
流値を計算機に読み込み、蓄積ビーム電流値から、取り
出し時間に対する出射ビーム電流値の算出、出射ビーム
電流値の取り出し時間の算出を行い、より複雑な出射ビ
ームの利用者の希望に合わせることが可能な荷電粒子加
速器のビーム出射装置を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
荷電粒子を周回させながら加速してエネルギーを蓄積さ
せ、荷電粒子ビームの共鳴現象を利用してビームを取り
出す荷電粒子加速器に於いて、有限の複数の周波数の交
流電力を入力して、それにより生成される電界によりビ
ームを振動させるビーム出射装置であって、ビームを挟
んで２個の電極を持つノックアウト電極と、基本となる
周波数を発生するシンセサイザとシンセサイザの発生す
る周波数とベータトロン振動を励起する周波数との差分
を発生する複数の周波数固定発振器と、各周波数の交流
電力の電力量が最適な値となるように設定され複数の周
波数固定発振器の出力をそれぞれ異なったゲインで増幅
する第１の交流電力増幅器と、複数の周波数を重ね合わ
せる結合器と、シンセサイザからの出力信号と重ね合わ
された周波数を乗算する乗算器とを備え、乗算器の出力
信号はノックアウト電極に入力される。
荷電粒子を周回させながら加速してエネルギーを蓄積さ
せ、荷電粒子ビームの共鳴現象を利用してビームを取り
出す荷電粒子加速器に於いて、有限の複数の周波数の交
流電力を入力して、それにより生成される電界によりビ
ームを振動させるビーム出射装置であって、ビームを挟
んで２個の電極を持つノックアウト電極と、基本となる
周波数を発生するシンセサイザとシンセサイザの発生す
る周波数とベータトロン振動を励起する周波数との差分
を発生する複数の周波数固定発振器と、各周波数の交流
電力の電力量が最適な値となるように設定され複数の周
波数固定発振器の出力をそれぞれ異なったゲインで増幅
する第１の交流電力増幅器と、複数の周波数を重ね合わ
せる結合器と、シンセサイザからの出力信号と重ね合わ
された周波数を乗算する乗算器とを備え、乗算器の出力
信号はノックアウト電極に入力される。
【００１６】
【００１７】請求項２に係る発明は、乗算器の出力信号
は、第２の交流電力増幅器にて増幅された後にノックア
ウト電極に入力される。
は、第２の交流電力増幅器にて増幅された後にノックア
ウト電極に入力される。
【００１８】請求項３に係る発明は、複数の周波数は、
ベータトロン振動振幅に対するベータトロン振動数の微
分値の絶対値に比例して分布している。
ベータトロン振動振幅に対するベータトロン振動数の微
分値の絶対値に比例して分布している。
【００１９】請求項４に係る発明は、出射ビーム電流値
を測定する出射ビーム用電流モニタをさらに備え、出射
ビーム電流値を一定値に保つように第２の交流電力増幅
器にフィードバックする。
を測定する出射ビーム用電流モニタをさらに備え、出射
ビーム電流値を一定値に保つように第２の交流電力増幅
器にフィードバックする。
【００２０】請求項５に係る発明は、出射ビーム電流値
を測定する出射ビーム用電流モニタをさらに備え、出射
ビーム電流値を一定値に保つように複数の第１の交流電
力増幅器の一部あるいは全部を選択してフィードバック
する。
を測定する出射ビーム用電流モニタをさらに備え、出射
ビーム電流値を一定値に保つように複数の第１の交流電
力増幅器の一部あるいは全部を選択してフィードバック
する。
【００２１】請求項６に係る発明は、出射ビーム用電流
モニタの出力をアナログ／デジタル変換するアナログ／
デジタル変換器と、アナログ／デジタル変換器の出力を
入力して、出射ビーム電流値の少ないときは増幅率を上
げ、多いときは増幅率を下げるフィードバック制御関数
により各周波数毎の増幅率を演算する計算機と、計算機
の出力をデジタル／アナログ変換して第１の交流電力増
幅器或いは第２の交流電力増幅器に入力するデジタル／
アナログ変換器とをさらに備えている。
モニタの出力をアナログ／デジタル変換するアナログ／
デジタル変換器と、アナログ／デジタル変換器の出力を
入力して、出射ビーム電流値の少ないときは増幅率を上
げ、多いときは増幅率を下げるフィードバック制御関数
により各周波数毎の増幅率を演算する計算機と、計算機
の出力をデジタル／アナログ変換して第１の交流電力増
幅器或いは第２の交流電力増幅器に入力するデジタル／
アナログ変換器とをさらに備えている。
【００２２】請求項７に係る発明は、出射ビーム用電流
モニタの出力を入力してアナログ素子にてフィードバッ
ク制御関数を演算するアナログ演算装置をさらに備え、
出射ビームの所定以上の速さの電流変化のフィードバッ
ク制御関数の演算をアナログ演算装置で演算し、出射ビ
ームの所定未満の速さの電流変化のフィードバック制御
関数の演算を計算機にて演算する。
モニタの出力を入力してアナログ素子にてフィードバッ
ク制御関数を演算するアナログ演算装置をさらに備え、
出射ビームの所定以上の速さの電流変化のフィードバッ
ク制御関数の演算をアナログ演算装置で演算し、出射ビ
ームの所定未満の速さの電流変化のフィードバック制御
関数の演算を計算機にて演算する。
【００２３】請求項８に係る発明は、蓄積ビーム電流値
を測定する蓄積ビーム用電流モニタと、蓄積ビーム用電
流モニタの出力をアナログ／デジタル変換するアナログ
／デジタル変換器とをさらに備え、該アナログ／デジタ
ル変換器の出力を計算機に入力して、蓄積ビーム電流値
を監視しながら出射ビーム電流値を制御する。
を測定する蓄積ビーム用電流モニタと、蓄積ビーム用電
流モニタの出力をアナログ／デジタル変換するアナログ
／デジタル変換器とをさらに備え、該アナログ／デジタ
ル変換器の出力を計算機に入力して、蓄積ビーム電流値
を監視しながら出射ビーム電流値を制御する。
【００２４】請求項９に係る発明は、荷電粒子を周回さ
せながら加速してエネルギーを蓄積させ、荷電粒子ビー
ムの共鳴現象を利用してビームを取り出す荷電粒子加速
器に於いて、有限の複数の周波数の交流電力を入力し
て、それにより生成される電界によりビームを振動させ
るビーム出射装置であって、ビームを挟むように配置さ
れた２個の電極を有し、ビームのベータトロン振動振幅
に対するベータトロン振動数の微分値の絶対値に比例し
て分布する複数の周波数を、電極に入力して、それによ
り生成される電界により該ビームを振動させるノックア
ウト電極を備えている。
せながら加速してエネルギーを蓄積させ、荷電粒子ビー
ムの共鳴現象を利用してビームを取り出す荷電粒子加速
器に於いて、有限の複数の周波数の交流電力を入力し
て、それにより生成される電界によりビームを振動させ
るビーム出射装置であって、ビームを挟むように配置さ
れた２個の電極を有し、ビームのベータトロン振動振幅
に対するベータトロン振動数の微分値の絶対値に比例し
て分布する複数の周波数を、電極に入力して、それによ
り生成される電界により該ビームを振動させるノックア
ウト電極を備えている。
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて添付図面を参照して説明する。
いて添付図面を参照して説明する。
【００２９】実施の形態１．先ず、荷電粒子を周回させ
ながら加速してエネルギーを蓄積させ、荷電粒子ビーム
の共鳴現象を利用してビームを取り出す荷電粒子加速器
に於いて、有限の複数の周波数の交流電力を入力して、
それにより生成される電界にてビームを振動させて取り
出すようにした本発明の実施の形態１について説明す
る。図１はこの発明の実施の形態１によるベータトロン
振動振幅と、ベータトロン振動数（Δν）×周回周波数
（ｆｒｅｖ）との関係を表す図で、以下、この図１に基
づいて説明する。図１において、横軸はベータトロン振
動振幅、縦軸は ベータトロン振動数（Δν）×周回周波数（ｆｒｅｖ）
×整数（ｎ） を示す。ベータトロン振動を励起する最適な周波数ｆｉ
ｄｅａｌは、以下の式で表される。 ｆｉｄｅａｌ＝Δν×ｆｒｅｖ×ｎ ベータトロン振動数はその振幅に依存するため、最適周
波数ｆｉｄｅａｌも変化する。
ながら加速してエネルギーを蓄積させ、荷電粒子ビーム
の共鳴現象を利用してビームを取り出す荷電粒子加速器
に於いて、有限の複数の周波数の交流電力を入力して、
それにより生成される電界にてビームを振動させて取り
出すようにした本発明の実施の形態１について説明す
る。図１はこの発明の実施の形態１によるベータトロン
振動振幅と、ベータトロン振動数（Δν）×周回周波数
（ｆｒｅｖ）との関係を表す図で、以下、この図１に基
づいて説明する。図１において、横軸はベータトロン振
動振幅、縦軸は ベータトロン振動数（Δν）×周回周波数（ｆｒｅｖ）
×整数（ｎ） を示す。ベータトロン振動を励起する最適な周波数ｆｉ
ｄｅａｌは、以下の式で表される。 ｆｉｄｅａｌ＝Δν×ｆｒｅｖ×ｎ ベータトロン振動数はその振幅に依存するため、最適周
波数ｆｉｄｅａｌも変化する。
【００３０】次に、この実施の形態１の動作について説
明する。周波数がビーム軌道中心でのｆｉｄｅａｌとビ
ーム出射時に必要な振幅でのｆｉｄｅａｌとの間で、あ
る有限の複数の交流電力で水平または垂直の電場をつく
る。例えば、有限の複数の交流電力ｆ１〜ｆｎを等間隔
にした場合（仮にｆ１がビーム軌道中心でのｆｉｄｅａ
ｌと等しいとする）、ビーム軌道中心付近の荷電粒子
は、交流電力ｆ１にてタイミング良く蹴られ、次第にベ
ータトロン振動振幅を大きくする。振幅が大きくなる
と、ベータトロン振動数が変化し、次に、交流電力ｆ２
にてタイミング良く蹴られるようになる。このようにし
て、最後に、ビーム軌道中心付近の荷電粒子は、交流電
力ｆｎにてタイミング良く蹴られ、ビーム出射時に必要
な振幅となり、出射用静電セプタム６ａ、セプタム電磁
石６ｂ等の機器により円形加速器の外に取り出される。
従って、１周波数でビームを蹴る場合、上述の従来例と
比較して所定の振幅まで蹴るための入力パワーが小さく
てすみ、安価に製造することができる。
明する。周波数がビーム軌道中心でのｆｉｄｅａｌとビ
ーム出射時に必要な振幅でのｆｉｄｅａｌとの間で、あ
る有限の複数の交流電力で水平または垂直の電場をつく
る。例えば、有限の複数の交流電力ｆ１〜ｆｎを等間隔
にした場合（仮にｆ１がビーム軌道中心でのｆｉｄｅａ
ｌと等しいとする）、ビーム軌道中心付近の荷電粒子
は、交流電力ｆ１にてタイミング良く蹴られ、次第にベ
ータトロン振動振幅を大きくする。振幅が大きくなる
と、ベータトロン振動数が変化し、次に、交流電力ｆ２
にてタイミング良く蹴られるようになる。このようにし
て、最後に、ビーム軌道中心付近の荷電粒子は、交流電
力ｆｎにてタイミング良く蹴られ、ビーム出射時に必要
な振幅となり、出射用静電セプタム６ａ、セプタム電磁
石６ｂ等の機器により円形加速器の外に取り出される。
従って、１周波数でビームを蹴る場合、上述の従来例と
比較して所定の振幅まで蹴るための入力パワーが小さく
てすみ、安価に製造することができる。
【００３１】実施の形態２．次に、上記実施の形態１に
おいて、ベータトロン振動振幅に対するベータトロン振
動数の微分値の絶対値に比例して、入力すべき交流電力
の周波数を分布させるようにした実施の形態２について
説明する。図４はこの発明の実施の形態２によるベータ
トロン振動振幅と、ベータトロン振動数（Δν）×周回
周波数（ｆｒｅｖ）との関係を表す図で、以下この図４
に基づいて説明する。図４はこの発明の実施の形態１を
示す図１のベータトロン振動数のベータトロン振動振幅
依存性を示す曲線に、ベータトロン振動を励起させる交
流電力の周波数の分布条件を示したものである。
おいて、ベータトロン振動振幅に対するベータトロン振
動数の微分値の絶対値に比例して、入力すべき交流電力
の周波数を分布させるようにした実施の形態２について
説明する。図４はこの発明の実施の形態２によるベータ
トロン振動振幅と、ベータトロン振動数（Δν）×周回
周波数（ｆｒｅｖ）との関係を表す図で、以下この図４
に基づいて説明する。図４はこの発明の実施の形態１を
示す図１のベータトロン振動数のベータトロン振動振幅
依存性を示す曲線に、ベータトロン振動を励起させる交
流電力の周波数の分布条件を示したものである。
【００３２】次に、この実施の形態２の動作について説
明する。一定のベータトロン振動振幅の変化量を得るに
は、その振幅ｘｉでのベータトロン振動振幅に対するベ
ータトロン振動数の微分値ｄｆｉｄｅａｌ／ｄｘに比例
した交流電力を入力しなければならない。この実施の形
態２では、微分値ｄｆｉｄｅａｌ／ｄｘに比例して交流
電力の周波数を分布、つまり、 ｜（ｆｉ−１−ｆｉ）｜×ｄｆｉｄｅａｌ／ｄｘ≒｜
（ｆｉ−１−ｆｉ）２／（ｘｉ−ｘｉ−１）｜＝一定 となるように周波数を分布させ、各周波数の電力量を同
一にして、ベータトロン振動を励起している。従って、
各周波数の電力量が同一なため、ビーム出射装置の制御
点数を減らすことができ、安価に制御性を向上すること
ができる。
明する。一定のベータトロン振動振幅の変化量を得るに
は、その振幅ｘｉでのベータトロン振動振幅に対するベ
ータトロン振動数の微分値ｄｆｉｄｅａｌ／ｄｘに比例
した交流電力を入力しなければならない。この実施の形
態２では、微分値ｄｆｉｄｅａｌ／ｄｘに比例して交流
電力の周波数を分布、つまり、 ｜（ｆｉ−１−ｆｉ）｜×ｄｆｉｄｅａｌ／ｄｘ≒｜
（ｆｉ−１−ｆｉ）２／（ｘｉ−ｘｉ−１）｜＝一定 となるように周波数を分布させ、各周波数の電力量を同
一にして、ベータトロン振動を励起している。従って、
各周波数の電力量が同一なため、ビーム出射装置の制御
点数を減らすことができ、安価に制御性を向上すること
ができる。
【００３３】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形
態３によるビーム出射装置を示している。図５におい
て、符号５ａ、５ｂ、５ｃはビームを挟んで２個の電極
を持つノックアウト電極であり、符号７ａ、７ｂ、７ｃ
は各ノックアウト電極５ａ、５ｂ、５ｃに対してそれぞ
れ異なった周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の交流信号を発生す
るシンセサイザであり、符号８はシンセサイザ７ａ、７
ｂ、７ｃの交流信号を増幅してノックアウト電極５ａ、
５ｂ、５ｃに交流電力を供給する交流電力増幅器であ
る。
態３によるビーム出射装置を示している。図５におい
て、符号５ａ、５ｂ、５ｃはビームを挟んで２個の電極
を持つノックアウト電極であり、符号７ａ、７ｂ、７ｃ
は各ノックアウト電極５ａ、５ｂ、５ｃに対してそれぞ
れ異なった周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の交流信号を発生す
るシンセサイザであり、符号８はシンセサイザ７ａ、７
ｂ、７ｃの交流信号を増幅してノックアウト電極５ａ、
５ｂ、５ｃに交流電力を供給する交流電力増幅器であ
る。
【００３４】次に、この実施の形態３の動作について説
明する。交流信号の周波数がビーム軌道中心付近の荷電
粒子のベータトロン振動数に最も近い順にｆ１、ｆ２、
ｆ３となっているとすると、シンセサイザ７ａの発生す
る周波数ｆ１の交流信号は、交流電力増幅器８により電
力増幅され、ノックアウト電極５ａに入力され、ビーム
軌道中心付近の荷電粒子をタイミング良く蹴り、ベータ
トロン振動を励起する。ベータトロン振動振幅が大きく
なってくると、ｆ１のタイミングでは効率的に蹴ること
ができなくなる。次に、シンセサイザ７ｂの発生する周
波数ｆ２の交流信号によって、ノックアウト電極５ｂを
介して荷電粒子がタイミング良く蹴られるようになり、
さらにベータトロン振動振幅が大きくなってくる。ｆ２
のタイミングでは効率的に蹴ることができなくなってく
ると、次にシンセサイザ７ｃの発生する周波数ｆ３の交
流信号によって、ノックアウト電極５ｃを介して荷電粒
子がタイミング良く蹴られるようになり、最後にベータ
トロン振動の整数次共鳴の条件になり、荷電粒子が出射
される。このようにして、上記実施の形態１と同様の機
能を達成することができる。また、この実施の形態３で
は、３組のシンセサイザ、交流電力増幅器、ノックアウ
ト電極を使用しているが、２組以上使用すれば同様な効
果が得られる。各周波数毎にノックアウト電極、シンセ
サイザ、交流電力増幅器を用いるので、前記実施の形態
２と同様の機能を容易に達成することができる。
明する。交流信号の周波数がビーム軌道中心付近の荷電
粒子のベータトロン振動数に最も近い順にｆ１、ｆ２、
ｆ３となっているとすると、シンセサイザ７ａの発生す
る周波数ｆ１の交流信号は、交流電力増幅器８により電
力増幅され、ノックアウト電極５ａに入力され、ビーム
軌道中心付近の荷電粒子をタイミング良く蹴り、ベータ
トロン振動を励起する。ベータトロン振動振幅が大きく
なってくると、ｆ１のタイミングでは効率的に蹴ること
ができなくなる。次に、シンセサイザ７ｂの発生する周
波数ｆ２の交流信号によって、ノックアウト電極５ｂを
介して荷電粒子がタイミング良く蹴られるようになり、
さらにベータトロン振動振幅が大きくなってくる。ｆ２
のタイミングでは効率的に蹴ることができなくなってく
ると、次にシンセサイザ７ｃの発生する周波数ｆ３の交
流信号によって、ノックアウト電極５ｃを介して荷電粒
子がタイミング良く蹴られるようになり、最後にベータ
トロン振動の整数次共鳴の条件になり、荷電粒子が出射
される。このようにして、上記実施の形態１と同様の機
能を達成することができる。また、この実施の形態３で
は、３組のシンセサイザ、交流電力増幅器、ノックアウ
ト電極を使用しているが、２組以上使用すれば同様な効
果が得られる。各周波数毎にノックアウト電極、シンセ
サイザ、交流電力増幅器を用いるので、前記実施の形態
２と同様の機能を容易に達成することができる。
【００３５】実施の形態４．図６はこの発明の実施の形
態４によるビーム出射装置を示している。図６におい
て、符号５はビームを挟んで２個の電極を持つノックア
ウト電極であり、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄはノックアウ
ト電極５にそれぞれ異なった周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３・・
・ｆｎの交流信号を発生するシンセサイザであり、８は
シンセサイザ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの交流信号を増幅
する交流電力増幅器であり、９は各周波数の交流電力を
重ね合わせ１個のノックアウト電極に出力する結合器で
ある。
態４によるビーム出射装置を示している。図６におい
て、符号５はビームを挟んで２個の電極を持つノックア
ウト電極であり、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄはノックアウ
ト電極５にそれぞれ異なった周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３・・
・ｆｎの交流信号を発生するシンセサイザであり、８は
シンセサイザ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの交流信号を増幅
する交流電力増幅器であり、９は各周波数の交流電力を
重ね合わせ１個のノックアウト電極に出力する結合器で
ある。
【００３６】この実施の形態４の動作は前記実施の形態
３と同じであるが、結合器９にて交流電力を重ね合わせ
て１個のノックアウト電極で荷電粒子を蹴る構成とした
ため、更に安価に製造することができる。
３と同じであるが、結合器９にて交流電力を重ね合わせ
て１個のノックアウト電極で荷電粒子を蹴る構成とした
ため、更に安価に製造することができる。
【００３７】実施の形態５．図７はこの発明の実施の形
態５を示す概略図である。図７において、符号５はビー
ムを挟んで２個の電極を持つノックアウト電極であり、
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄはノックアウト電極５にそれぞ
れ異なった周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３・・・ｆｎの交流信号
を発生するシンセサイザであり、９は各周波数の交流電
力を重ね合わせて１個の出力をする結合器であり、８は
結合器９の出力を増幅する交流電力増幅器である。
態５を示す概略図である。図７において、符号５はビー
ムを挟んで２個の電極を持つノックアウト電極であり、
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄはノックアウト電極５にそれぞ
れ異なった周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３・・・ｆｎの交流信号
を発生するシンセサイザであり、９は各周波数の交流電
力を重ね合わせて１個の出力をする結合器であり、８は
結合器９の出力を増幅する交流電力増幅器である。
【００３８】この実施の形態５の動作は前記実施の形態
４と同じであるが、結合器９にて複数の周波数を重ね合
わせた後に１個の交流電力増幅器８で増幅するため、機
器の構成点数が少なくなり安価に製造することができ
る。
４と同じであるが、結合器９にて複数の周波数を重ね合
わせた後に１個の交流電力増幅器８で増幅するため、機
器の構成点数が少なくなり安価に製造することができ
る。
【００３９】実施の形態６．図８はこの発明の実施の形
態６を示す概略図である。図８において、符号５はビー
ムを挟んで２個の電極を持つノックアウト電極であり、
７は基本となる周波数を発生するシンセサイザであり、
１０ａ、１０ｂ、１０ｃはシンセサイザ７の発生する周
波数とベータトロン振動を励起するために入力する周波
数の差分Δｆ１、Δｆ２、Δｆｎを発生する周波数固定
発振器であり、９は周波数Δｆ１、Δｆ２、Δｆｎを重
ね合わせる結合器であり、１１は、周波数ｆ０のシンセ
サイザ７からの出力信号と周波数Δｆ１、Δｆ２、Δｆ
ｎが重ね合わされた信号を乗算するためのミキサーであ
り、ミキサー１１の出力信号は、交流電力増幅器８にて
増幅された後にノックアウト電極５に入力される。
態６を示す概略図である。図８において、符号５はビー
ムを挟んで２個の電極を持つノックアウト電極であり、
７は基本となる周波数を発生するシンセサイザであり、
１０ａ、１０ｂ、１０ｃはシンセサイザ７の発生する周
波数とベータトロン振動を励起するために入力する周波
数の差分Δｆ１、Δｆ２、Δｆｎを発生する周波数固定
発振器であり、９は周波数Δｆ１、Δｆ２、Δｆｎを重
ね合わせる結合器であり、１１は、周波数ｆ０のシンセ
サイザ７からの出力信号と周波数Δｆ１、Δｆ２、Δｆ
ｎが重ね合わされた信号を乗算するためのミキサーであ
り、ミキサー１１の出力信号は、交流電力増幅器８にて
増幅された後にノックアウト電極５に入力される。
【００４０】次に、この実施の形態６の動作について述
べる。ミキサー１１からの交流電力出力はｆ０±Δｆ
１、ｆ０±Δｆ２、・・・・ｆ０±Δｆｎの周波数が重
ね合わされた信号であり、ノックアウト電極５へ入力さ
れる。ビーム軌道中心付近の荷電粒子のベータトロン振
動数に最も近い順に、ｆ０−Δｆｎ、ｆ０−Δｆｎ−１
・・・・ｆ０＋Δｆｎとなっているとすると、周波数ｆ
０−Δｆｎの交流電力は、ノックアウト電極５に入力さ
れると、ビーム軌道中心付近の荷電粒子をタイミング良
く蹴り、ベータトロン振動を励起する。ベータトロン振
動振幅が大きくなってくると、ｆ０−Δｆｎのタイミン
グでは効率的に蹴ることができなくなる。次に、周波数
ｆ０−Δｆｎ−１の交流電力によって、ノックアウト電
極５を介して荷電粒子がタイミング良く蹴られるように
なる。このようにして、最終的にベータトロン振動振幅
が大きくなり、周波数ｆ０＋Δｆｎの交流電力によっ
て、ノックアウト電極５を介して荷電粒子がタイミング
良く蹴られるようになり、最後にベータトロン振動の整
数次共鳴の条件になって荷電粒子が出射される。シンセ
サイザ７は、周波数を任意に設定できる回路となってい
るため、周波数固定発振器と比較して高価であり、シン
セサイザ７の台数を１台で構成できるため安価にでき
る。
べる。ミキサー１１からの交流電力出力はｆ０±Δｆ
１、ｆ０±Δｆ２、・・・・ｆ０±Δｆｎの周波数が重
ね合わされた信号であり、ノックアウト電極５へ入力さ
れる。ビーム軌道中心付近の荷電粒子のベータトロン振
動数に最も近い順に、ｆ０−Δｆｎ、ｆ０−Δｆｎ−１
・・・・ｆ０＋Δｆｎとなっているとすると、周波数ｆ
０−Δｆｎの交流電力は、ノックアウト電極５に入力さ
れると、ビーム軌道中心付近の荷電粒子をタイミング良
く蹴り、ベータトロン振動を励起する。ベータトロン振
動振幅が大きくなってくると、ｆ０−Δｆｎのタイミン
グでは効率的に蹴ることができなくなる。次に、周波数
ｆ０−Δｆｎ−１の交流電力によって、ノックアウト電
極５を介して荷電粒子がタイミング良く蹴られるように
なる。このようにして、最終的にベータトロン振動振幅
が大きくなり、周波数ｆ０＋Δｆｎの交流電力によっ
て、ノックアウト電極５を介して荷電粒子がタイミング
良く蹴られるようになり、最後にベータトロン振動の整
数次共鳴の条件になって荷電粒子が出射される。シンセ
サイザ７は、周波数を任意に設定できる回路となってい
るため、周波数固定発振器と比較して高価であり、シン
セサイザ７の台数を１台で構成できるため安価にでき
る。
【００４１】実施の形態７．図９はこの発明の実施の形
態７を示している。図９において、符号５はビームを挟
んで２個の電極を持つノックアウト電極であり、７は基
本となる周波数を発生するシンセサイザであり、１０
ａ、１０ｂ、１０ｃはシンセサイザ７の発生する周波数
とベータトロン振動を励起するために入力する周波数の
差分Δｆ１、Δｆ２、Δｆｎを発生する周波数固定発振
器であり、８ａ、８ｂ、８ｃは周波数固定発振器１０
ａ、１０ｂ、１０ｃの出力をそれぞれ異なったゲインで
増幅する交流電力増幅器であり、９は周波数Δｆ１、Δ
ｆ２、Δｆｎを重ね合わせる結合器であり、１２は、周
波数ｆ０のシンセサイザ７からの出力信号と周波数Δｆ
１、Δｆ２、Δｆｎが重ね合わされた信号を乗算するた
めのアナログ乗算器であり、１３はアナログ乗算器１２
から出力する信号を周波数弁別するローパスフィルタで
あり、ローパスフィルタ１３の出力信号は、交流電力増
幅器８にて増幅された後にノックアウト電極５に入力さ
れる。
態７を示している。図９において、符号５はビームを挟
んで２個の電極を持つノックアウト電極であり、７は基
本となる周波数を発生するシンセサイザであり、１０
ａ、１０ｂ、１０ｃはシンセサイザ７の発生する周波数
とベータトロン振動を励起するために入力する周波数の
差分Δｆ１、Δｆ２、Δｆｎを発生する周波数固定発振
器であり、８ａ、８ｂ、８ｃは周波数固定発振器１０
ａ、１０ｂ、１０ｃの出力をそれぞれ異なったゲインで
増幅する交流電力増幅器であり、９は周波数Δｆ１、Δ
ｆ２、Δｆｎを重ね合わせる結合器であり、１２は、周
波数ｆ０のシンセサイザ７からの出力信号と周波数Δｆ
１、Δｆ２、Δｆｎが重ね合わされた信号を乗算するた
めのアナログ乗算器であり、１３はアナログ乗算器１２
から出力する信号を周波数弁別するローパスフィルタで
あり、ローパスフィルタ１３の出力信号は、交流電力増
幅器８にて増幅された後にノックアウト電極５に入力さ
れる。
【００４２】次に動作について説明する。アナログ乗算
器１３からの交流電力出力は、ｆ０±Δｆ１、ｆ０±Δ
ｆ２、・・・・ｆ０±Δｆｎの周波数が重ね合わされた
信号であり、ローパスフィルタ１３を通過することで周
波数は弁別され、出力はｆ０、ｆ０＋Δｆ１、ｆ０＋Δ
ｆ２、・・・・ｆ０＋Δｆｎの周波数が重ね合わされた
信号となる。ここで、交流電力増幅器８ａ、８ｂ、８ｃ
の電圧増幅率をＧ１、Ｇ２、Ｇｎとすると、ローパスフィ
ルタ１３の出力ｆ０、ｆ０＋Δｆ１、ｆ０＋Δｆ２、・
・・・ｆ０＋Δｆｎの振幅の比はＧ１：Ｇ２：・・・：
Ｇｎとなり、交流電力増幅器８で増幅された後、ノック
アウト電極５へ入力される。ビーム軌道中心付近の荷電
粒子のベータトロン振動数に最も近い順にｆ０、ｆ０＋
Δｆ１、ｆ０＋Δｆ２・・・・ｆ０＋ Δｆｎとなって
いるとすると、周波数ｆ０の交流電力は、ノックアウト
電極５に入力されると、ビーム軌道中心付近の荷電粒子
をタイミング良く蹴り、ベータトロン振動を励起する。
ベータトロン振動振幅が大きくなってくると、ｆ０のタ
イミングでは効率的に蹴ることができなくなる。次に、
周波数ｆ０＋Δｆ１の交流電力によって、ノックアウト
電極５を介して荷電粒子がタイミング良く蹴られるよう
になる。このようにして、最終的にベータトロン振動振
幅が大きくなり、周波数ｆ０＋Δｆｎの交流電力によっ
て、ノックアウト電極５を介して荷電粒子がタイミング
良く蹴られるようになり、最後にベータトロン振動の整
数次共鳴の条件になって、荷電粒子が出射される。ここ
で、周波数固定発振器１０ａ、１０ｂ、１０ｃは水晶発
振器を使用することが多く、市販品で最適な周波数のも
のを得られないことがある。この場合に、Ｇ１〜Ｇｎの
値を調整することにより、ノックアウト電極への交流電
力を最適な値に設定することができる。従って、この実
施の形態によれば、実施の形態６よりも安価にすること
ができる。このようにして、安価な水晶発振器を使用し
て、交流電力の入力電力を極力小さくできる。上記実施
の形態７では水晶発振器で説明したが、ＳＡＷデバイス
等の他の発振器でも良く、同様の効果が得られる。
器１３からの交流電力出力は、ｆ０±Δｆ１、ｆ０±Δ
ｆ２、・・・・ｆ０±Δｆｎの周波数が重ね合わされた
信号であり、ローパスフィルタ１３を通過することで周
波数は弁別され、出力はｆ０、ｆ０＋Δｆ１、ｆ０＋Δ
ｆ２、・・・・ｆ０＋Δｆｎの周波数が重ね合わされた
信号となる。ここで、交流電力増幅器８ａ、８ｂ、８ｃ
の電圧増幅率をＧ１、Ｇ２、Ｇｎとすると、ローパスフィ
ルタ１３の出力ｆ０、ｆ０＋Δｆ１、ｆ０＋Δｆ２、・
・・・ｆ０＋Δｆｎの振幅の比はＧ１：Ｇ２：・・・：
Ｇｎとなり、交流電力増幅器８で増幅された後、ノック
アウト電極５へ入力される。ビーム軌道中心付近の荷電
粒子のベータトロン振動数に最も近い順にｆ０、ｆ０＋
Δｆ１、ｆ０＋Δｆ２・・・・ｆ０＋ Δｆｎとなって
いるとすると、周波数ｆ０の交流電力は、ノックアウト
電極５に入力されると、ビーム軌道中心付近の荷電粒子
をタイミング良く蹴り、ベータトロン振動を励起する。
ベータトロン振動振幅が大きくなってくると、ｆ０のタ
イミングでは効率的に蹴ることができなくなる。次に、
周波数ｆ０＋Δｆ１の交流電力によって、ノックアウト
電極５を介して荷電粒子がタイミング良く蹴られるよう
になる。このようにして、最終的にベータトロン振動振
幅が大きくなり、周波数ｆ０＋Δｆｎの交流電力によっ
て、ノックアウト電極５を介して荷電粒子がタイミング
良く蹴られるようになり、最後にベータトロン振動の整
数次共鳴の条件になって、荷電粒子が出射される。ここ
で、周波数固定発振器１０ａ、１０ｂ、１０ｃは水晶発
振器を使用することが多く、市販品で最適な周波数のも
のを得られないことがある。この場合に、Ｇ１〜Ｇｎの
値を調整することにより、ノックアウト電極への交流電
力を最適な値に設定することができる。従って、この実
施の形態によれば、実施の形態６よりも安価にすること
ができる。このようにして、安価な水晶発振器を使用し
て、交流電力の入力電力を極力小さくできる。上記実施
の形態７では水晶発振器で説明したが、ＳＡＷデバイス
等の他の発振器でも良く、同様の効果が得られる。
【００４３】実施の形態８．図１０はこの発明の実施の
形態８を示す概略図である。図１０において、符号５は
ビームを挟んで２個の電極を持つノックアウト電極であ
り、７はベータトロン振動を励起するための周波数を発
生するシンセサイザであり、１４は出射ビーム電流を測
定する出射ビーム用電流モニタであり、１５は出射ビー
ム用電流モニタ１４の出力を入力パラメータとして関数
演算する演算装置であり、１６は演算装置１５の出力に
応じて増幅率を変えてシンセサイザ７の出力を増幅して
ノックアウト電極５へ交流電力を出力するゲイン可変増
幅器である。
形態８を示す概略図である。図１０において、符号５は
ビームを挟んで２個の電極を持つノックアウト電極であ
り、７はベータトロン振動を励起するための周波数を発
生するシンセサイザであり、１４は出射ビーム電流を測
定する出射ビーム用電流モニタであり、１５は出射ビー
ム用電流モニタ１４の出力を入力パラメータとして関数
演算する演算装置であり、１６は演算装置１５の出力に
応じて増幅率を変えてシンセサイザ７の出力を増幅して
ノックアウト電極５へ交流電力を出力するゲイン可変増
幅器である。
【００４４】次に、この実施の形態８の動作について説
明する。シンセサイザ７の発生する周波数の交流電場に
よってベータトロン振動が励起され、ベータトロン振動
の整数次共鳴の条件となり外部へ荷電粒子が出射され
る。出射される荷電粒子の単位時間当たりの量（電流）
は、共鳴の条件を起こす４極電磁石等のリップルや蓄積
ビーム断面の荷電粒子の空間分布の不均一さのため、時
間的に変化する。出射ビーム用電流モニタ１４は出射ビ
ーム電流に比例した電圧を出力する。演算装置１５は出
射ビーム用電流モニタ１４の出力値から、出射ビーム電
流の少ないときは増幅率を上げ、多いときは増幅率を下
げるような関数を演算してゲイン可変増幅器１６の増幅
率を設定する。このようなフィードバックループによ
り、出射ビーム電流を一定値に保つことができる。
明する。シンセサイザ７の発生する周波数の交流電場に
よってベータトロン振動が励起され、ベータトロン振動
の整数次共鳴の条件となり外部へ荷電粒子が出射され
る。出射される荷電粒子の単位時間当たりの量（電流）
は、共鳴の条件を起こす４極電磁石等のリップルや蓄積
ビーム断面の荷電粒子の空間分布の不均一さのため、時
間的に変化する。出射ビーム用電流モニタ１４は出射ビ
ーム電流に比例した電圧を出力する。演算装置１５は出
射ビーム用電流モニタ１４の出力値から、出射ビーム電
流の少ないときは増幅率を上げ、多いときは増幅率を下
げるような関数を演算してゲイン可変増幅器１６の増幅
率を設定する。このようなフィードバックループによ
り、出射ビーム電流を一定値に保つことができる。
【００４５】実施の形態９．図１１はこの発明の実施の
形態９を示す概略図である。図１１において、符号５は
ビームを挟んで２個の電極を持つノックアウト電極であ
り、７ａ、７ｂ、７ｃはノックアウト電極５にそれぞれ
異なった周波数ｆ１、ｆ２、・・・ｆｎの交流信号を発生
するシンセサイザであり、８はシンセサイザ７ａ、７
ｂ、７ｃの交流信号を増幅する交流電力増幅器であり、
９は各周波数の交流電力を重ね合わせて出力する結合器
であり、１４は出射ビーム電流を測定する出射ビーム用
電流モニタであり、１５は出射ビーム用電流モニタ１４
の出力を入力パラメータとして関数演算する演算装置で
あり、１６は演算装置１５の出力に応じて増幅率を変え
てシンセサイザ７の出力を増幅してノックアウト電極へ
交流電力を出力するゲイン可変増幅器である。
形態９を示す概略図である。図１１において、符号５は
ビームを挟んで２個の電極を持つノックアウト電極であ
り、７ａ、７ｂ、７ｃはノックアウト電極５にそれぞれ
異なった周波数ｆ１、ｆ２、・・・ｆｎの交流信号を発生
するシンセサイザであり、８はシンセサイザ７ａ、７
ｂ、７ｃの交流信号を増幅する交流電力増幅器であり、
９は各周波数の交流電力を重ね合わせて出力する結合器
であり、１４は出射ビーム電流を測定する出射ビーム用
電流モニタであり、１５は出射ビーム用電流モニタ１４
の出力を入力パラメータとして関数演算する演算装置で
あり、１６は演算装置１５の出力に応じて増幅率を変え
てシンセサイザ７の出力を増幅してノックアウト電極へ
交流電力を出力するゲイン可変増幅器である。
【００４６】次に、この実施の形態９の動作について説
明する。異なった周波数ｆ１、ｆ２、・・・ｆｎの交流信
号が、結合器９にて重ね合わせた後、初期値の増幅率に
設定されたゲイン可変増幅器１６により増幅され、ノッ
クアウト電極５に入力される。ビーム中心軌道付近の荷
電粒子は、最初にｆ１、次にｆ２、最後にｆｎの周波数の
交流電力により蹴られ、整数次共鳴の条件になり外部へ
出射される。出射ビーム電流は、出射ビーム用電流モニ
タ１４にて測定され、上記実施の形態８と同様に、演算
装置１５にて演算され、結果がゲイン可変増幅器１６に
設定される。有限の複数の周波数にて荷電粒子を蹴るこ
とができるので、上記実施の形態８に加えて、上記実施
の形態１乃至７の発明の機能を持たせることができ、実
施の形態８の発明よりも安価にできる。
明する。異なった周波数ｆ１、ｆ２、・・・ｆｎの交流信
号が、結合器９にて重ね合わせた後、初期値の増幅率に
設定されたゲイン可変増幅器１６により増幅され、ノッ
クアウト電極５に入力される。ビーム中心軌道付近の荷
電粒子は、最初にｆ１、次にｆ２、最後にｆｎの周波数の
交流電力により蹴られ、整数次共鳴の条件になり外部へ
出射される。出射ビーム電流は、出射ビーム用電流モニ
タ１４にて測定され、上記実施の形態８と同様に、演算
装置１５にて演算され、結果がゲイン可変増幅器１６に
設定される。有限の複数の周波数にて荷電粒子を蹴るこ
とができるので、上記実施の形態８に加えて、上記実施
の形態１乃至７の発明の機能を持たせることができ、実
施の形態８の発明よりも安価にできる。
【００４７】実施の形態１０．図１２はこの発明の実施
の形態１０を示す概略図である。図１２において、符号
１４は出射ビーム電流を測定する出射ビーム用電流モニ
タであり、１５は出射ビーム用電流モニタ１４の出力を
入力パラメータとして関数演算する演算装置であり、１
８は演算装置の結果の出力先を変更する切換器であり、
５はビームを挟んで２個の電極を持つノックアウト電極
であり、７ａ、７ｂ、７ｃはノックアウト電極５にそれ
ぞれ異なった周波数ｆ１、ｆ２、・・・ｆｎの交流信号を
発生するシンセサイザであり、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ
はシンセサイザ７ａ、７ｂ、７ｃの交流信号それぞれを
演算装置１５の出力結果に応じて増幅率を変えて増幅す
るゲイン可変増幅器であり、９は各周波数の交流電力を
重ね合わせてノックアウト電極５へ出力する結合器であ
る。
の形態１０を示す概略図である。図１２において、符号
１４は出射ビーム電流を測定する出射ビーム用電流モニ
タであり、１５は出射ビーム用電流モニタ１４の出力を
入力パラメータとして関数演算する演算装置であり、１
８は演算装置の結果の出力先を変更する切換器であり、
５はビームを挟んで２個の電極を持つノックアウト電極
であり、７ａ、７ｂ、７ｃはノックアウト電極５にそれ
ぞれ異なった周波数ｆ１、ｆ２、・・・ｆｎの交流信号を
発生するシンセサイザであり、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ
はシンセサイザ７ａ、７ｂ、７ｃの交流信号それぞれを
演算装置１５の出力結果に応じて増幅率を変えて増幅す
るゲイン可変増幅器であり、９は各周波数の交流電力を
重ね合わせてノックアウト電極５へ出力する結合器であ
る。
【００４８】この実施の形態１０の動作については上記
実施の形態９と同じであるが、ｆ１、ｆ２、・・・ｆｎの
各周波数毎にゲイン可変増幅器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ
を設け、切換器１８により、どの周波数の増幅率にフィ
ードバック制御を行うかを選択できるので、上記実施の
形態９及び１０の発明よりもより精密なフィードバック
制御ができ、時間変動のより少いビーム出射を行うこと
ができる。
実施の形態９と同じであるが、ｆ１、ｆ２、・・・ｆｎの
各周波数毎にゲイン可変増幅器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ
を設け、切換器１８により、どの周波数の増幅率にフィ
ードバック制御を行うかを選択できるので、上記実施の
形態９及び１０の発明よりもより精密なフィードバック
制御ができ、時間変動のより少いビーム出射を行うこと
ができる。
【００４９】実施の形態１１．図１３はこの発明の実施
の形態１１を示す概略図である。図１３において、符号
５はビームを挟んで２個の電極を持つノックアウト電極
であり、７はベータトロン振動を励起するための周波数
を発生するシンセサイザであり、１４は出射ビーム電流
を測定する出射ビーム用電流モニタであり、１９は出射
ビーム用電流モニタ１４の出力をアナログからデジタル
に変換するＡＤ変換器であり、２０はＡＤ変換器１９の
出力するデジタルデータを演算して、変更すべき増幅率
データを出力する計算機であり、２１は計算機２０の出
力するデジタルの増幅率データをアナログに変換するＤ
Ａ変換器であり、１６はＤＡ変換器２１の出力に応じて
増幅率を変えてシンセサイザ７の出力を増幅してノック
アウト電極へ交流電力を出力するゲイン可変増幅器であ
る。
の形態１１を示す概略図である。図１３において、符号
５はビームを挟んで２個の電極を持つノックアウト電極
であり、７はベータトロン振動を励起するための周波数
を発生するシンセサイザであり、１４は出射ビーム電流
を測定する出射ビーム用電流モニタであり、１９は出射
ビーム用電流モニタ１４の出力をアナログからデジタル
に変換するＡＤ変換器であり、２０はＡＤ変換器１９の
出力するデジタルデータを演算して、変更すべき増幅率
データを出力する計算機であり、２１は計算機２０の出
力するデジタルの増幅率データをアナログに変換するＤ
Ａ変換器であり、１６はＤＡ変換器２１の出力に応じて
増幅率を変えてシンセサイザ７の出力を増幅してノック
アウト電極へ交流電力を出力するゲイン可変増幅器であ
る。
【００５０】次に、この実施の形態１１の動作について
説明する。上記実施の形態８の演算装置に、計算機２
０、ＡＤ変換器１９及びＤＡ変換器２１の組み合わせを
利用したものであり、フィードバック制御の動作につい
ては、上記実施の形態８と同じであるが、計算機２０に
よりフィードバック制御関数の演算を行うので、フィー
ドバック制御関数の入力パラメータとして、出射ビーム
の利用者側からの要求値（出射ビームパルス幅、出射ビ
ーム強度、出射ビーム強度パターン）を予め入力するこ
とができる。よって、出射ビーム利用者にとって使いや
すさが向上する。尚、計算機２０としてデジタルシグナ
ルプロセッサを利用すれば、高速な演算処理が可能とな
り、より制御精度を向上することができる。
説明する。上記実施の形態８の演算装置に、計算機２
０、ＡＤ変換器１９及びＤＡ変換器２１の組み合わせを
利用したものであり、フィードバック制御の動作につい
ては、上記実施の形態８と同じであるが、計算機２０に
よりフィードバック制御関数の演算を行うので、フィー
ドバック制御関数の入力パラメータとして、出射ビーム
の利用者側からの要求値（出射ビームパルス幅、出射ビ
ーム強度、出射ビーム強度パターン）を予め入力するこ
とができる。よって、出射ビーム利用者にとって使いや
すさが向上する。尚、計算機２０としてデジタルシグナ
ルプロセッサを利用すれば、高速な演算処理が可能とな
り、より制御精度を向上することができる。
【００５１】実施の形態１２．図１４はこの発明の実施
の形態１２を示す概略図である。図１４において、符号
５はビームを挟んで２個の電極を持つノックアウト電極
であり、７はベータトロン振動を励起するための周波数
を発生するシンセサイザであり、１４は出射ビーム電流
を測定する出射ビーム用電流モニタであり、１９は出射
ビーム用電流モニタ１４の出力をアナログからデジタル
に変換するＡＤ変換器であり、２０はＡＤ変換器１９の
出力するデジタルデータを演算し変更すべき増幅率デー
タを出力する計算機であり、２１は計算機の出力するデ
ジタルの増幅率データをアナログに変換するＤＡ変換器
であり、１５ａは出射ビーム用電流モニタ１４の出力電
圧を入力としてアナログ素子にてフィードバック関数を
演算するアナログ演算装置であり、２２はＤＡ変換器２
１の出力電圧とアナログ演算装置１５ａの出力電圧を加
算する加算器であり、１６は加算器２２の出力に応じて
増幅率を変えてシンセサイザ７の出力を増幅してノック
アウト電極へ交流電力を出力するゲイン可変増幅器であ
る。
の形態１２を示す概略図である。図１４において、符号
５はビームを挟んで２個の電極を持つノックアウト電極
であり、７はベータトロン振動を励起するための周波数
を発生するシンセサイザであり、１４は出射ビーム電流
を測定する出射ビーム用電流モニタであり、１９は出射
ビーム用電流モニタ１４の出力をアナログからデジタル
に変換するＡＤ変換器であり、２０はＡＤ変換器１９の
出力するデジタルデータを演算し変更すべき増幅率デー
タを出力する計算機であり、２１は計算機の出力するデ
ジタルの増幅率データをアナログに変換するＤＡ変換器
であり、１５ａは出射ビーム用電流モニタ１４の出力電
圧を入力としてアナログ素子にてフィードバック関数を
演算するアナログ演算装置であり、２２はＤＡ変換器２
１の出力電圧とアナログ演算装置１５ａの出力電圧を加
算する加算器であり、１６は加算器２２の出力に応じて
増幅率を変えてシンセサイザ７の出力を増幅してノック
アウト電極へ交流電力を出力するゲイン可変増幅器であ
る。
【００５２】次に、この実施の形態１２の動作について
説明する。円形の荷電粒子加速器に設置される偏向電磁
石、四極電磁石、六極電磁石等の電源のリップルによ
り、出射ビーム電流に電源のリップルに起因する時間変
化が現れる。この時間変化は商用交流電源周波数（５０
〜６０Ｈｚ）から１ＭＨｚ程度までの速い変化であるこ
とがあり、上記実施の形態１１の計算機２０によるフィ
ードバック制御では、制御速度が追いつかない場合があ
る。よって、計算機２０は比較的遅い出射ビームの電流
変化についてフィードバック制御関数演算を行い、アナ
ログ演算装置１５ａは速い出射ビームの電流変化につい
てフィードバック制御関数演算を行う。出射ビーム利用
者の要求値（出射ビームパルス幅、出射ビーム強度、出
射ビーム強度パターン）は、遅い制御で設定することが
できるので、出射ビーム利用者に対する使いやすさは上
記実施の形態１１の発明と同じであり、且つ出射ビーム
電流の速い時間変化を除去することができる。
説明する。円形の荷電粒子加速器に設置される偏向電磁
石、四極電磁石、六極電磁石等の電源のリップルによ
り、出射ビーム電流に電源のリップルに起因する時間変
化が現れる。この時間変化は商用交流電源周波数（５０
〜６０Ｈｚ）から１ＭＨｚ程度までの速い変化であるこ
とがあり、上記実施の形態１１の計算機２０によるフィ
ードバック制御では、制御速度が追いつかない場合があ
る。よって、計算機２０は比較的遅い出射ビームの電流
変化についてフィードバック制御関数演算を行い、アナ
ログ演算装置１５ａは速い出射ビームの電流変化につい
てフィードバック制御関数演算を行う。出射ビーム利用
者の要求値（出射ビームパルス幅、出射ビーム強度、出
射ビーム強度パターン）は、遅い制御で設定することが
できるので、出射ビーム利用者に対する使いやすさは上
記実施の形態１１の発明と同じであり、且つ出射ビーム
電流の速い時間変化を除去することができる。
【００５３】実施の形態１３．図１５はこの発明の実施
の形態１３を示す概略図である。図１５において、符号
５はビームを挟んで２個の電極を持つノックアウト電極
であり、７はベータトロン振動を励起するための周波数
を発生するシンセサイザであり、１４は出射ビーム電流
を測定する出射ビーム用電流モニタであり、２３は蓄積
ビーム電流を測定する蓄積ビーム用電流モニタであり、
１９は出射ビーム用電流モニタ１４の出力又は蓄積ビー
ム用電流モニタ２３の出力をアナログからデジタルに変
換するＡＤ変換器であり、２０は２個のＡＤ変換器１９
の出力するデジタルデータを演算して変更すべき増幅率
データを出力する計算機であり、２１は計算機２０の出
力するデジタルの増幅率データをアナログに変換するＤ
Ａ変換器であり、１６はＤＡ変換器２１の出力に応じて
増幅率を変えてシンセサイザ７の出力を増幅してノック
アウト電極５へ交流電力を出力するゲイン可変増幅器で
ある。
の形態１３を示す概略図である。図１５において、符号
５はビームを挟んで２個の電極を持つノックアウト電極
であり、７はベータトロン振動を励起するための周波数
を発生するシンセサイザであり、１４は出射ビーム電流
を測定する出射ビーム用電流モニタであり、２３は蓄積
ビーム電流を測定する蓄積ビーム用電流モニタであり、
１９は出射ビーム用電流モニタ１４の出力又は蓄積ビー
ム用電流モニタ２３の出力をアナログからデジタルに変
換するＡＤ変換器であり、２０は２個のＡＤ変換器１９
の出力するデジタルデータを演算して変更すべき増幅率
データを出力する計算機であり、２１は計算機２０の出
力するデジタルの増幅率データをアナログに変換するＤ
Ａ変換器であり、１６はＤＡ変換器２１の出力に応じて
増幅率を変えてシンセサイザ７の出力を増幅してノック
アウト電極５へ交流電力を出力するゲイン可変増幅器で
ある。
【００５４】次に、この実施の形態１３の動作について
説明する。上記実施の形態１１の構成に、蓄積ビーム電
流値をデジタルデータに変換して計算機２０に入力する
構成を追加したものであり、この追加構成により、蓄積
ビームを常に監視しながら出射ビーム電流を制御するこ
とができる。計算機２０は、例えば、”指定した出射パ
ルス時間内に、できるだけ多くのビーム電流を時間変化
無く出射する”といった出射ビームの利用者の特殊な要
求に対して、初期の蓄積ビーム電流から、蓄積されてい
る荷電粒子の総荷電量を演算し、その値を指定された出
射パルス時間で除算した出射ビーム電流になるようなゲ
イン可変増幅器１６の増幅率設定値を演算して出力す
る。このようにして、上記実施の形態１１の発明よりも
特殊な出射ビーム利用者の要求に対応可能となり、使い
やすさが向上する。
説明する。上記実施の形態１１の構成に、蓄積ビーム電
流値をデジタルデータに変換して計算機２０に入力する
構成を追加したものであり、この追加構成により、蓄積
ビームを常に監視しながら出射ビーム電流を制御するこ
とができる。計算機２０は、例えば、”指定した出射パ
ルス時間内に、できるだけ多くのビーム電流を時間変化
無く出射する”といった出射ビームの利用者の特殊な要
求に対して、初期の蓄積ビーム電流から、蓄積されてい
る荷電粒子の総荷電量を演算し、その値を指定された出
射パルス時間で除算した出射ビーム電流になるようなゲ
イン可変増幅器１６の増幅率設定値を演算して出力す
る。このようにして、上記実施の形態１１の発明よりも
特殊な出射ビーム利用者の要求に対応可能となり、使い
やすさが向上する。
【００５５】
【発明の効果】以上のように、この発明は次のような優
れた効果を奏するものである。請求項１の発明によれ
ば、荷電粒子を周回させながら加速してエネルギーを蓄
積させ、荷電粒子ビームの共鳴現象を利用してビームを
取り出す荷電粒子加速器に於いて、有限の複数の周波数
の交流電力を入力して、それにより生成される電界によ
りビームを振動させるビーム出射装置であって、ビーム
を挟んで２個の電極を持つノックアウト電極と、基本と
なる周波数を発生するシンセサイザとシンセサイザの発
生する周波数とベータトロン振動を励起する周波数との
差分を発生する複数の周波数固定発振器と、各周波数の
交流電力の電力量が最適な値となるように設定され複数
の周波数固定発振器の出力をそれぞれ異なったゲインで
増幅する第１の交流電力増幅器と、複数の周波数を重ね
合わせる結合器と、シンセサイザからの出力信号と重ね
合わされた周波数を乗算する乗算器とを備え、乗算器の
出力信号はノックアウト電極に入力される。そのため、
各周波数の交流電力のそれぞれの増幅率を個別に予め最
適な値に設定することができ、各周波数毎の電力量を個
別に最適な値にすることができ、この結果、全体として
少ない入力交流電力でベータトロン振動を励起すること
ができる。また、高価なシンセサイザを１台とすること
ができ、また、複数の周波数固定発振器は、例えば水晶
発振器等の安価な機器を用いることができるので安価な
ビーム出射装置とすることができる。
れた効果を奏するものである。請求項１の発明によれ
ば、荷電粒子を周回させながら加速してエネルギーを蓄
積させ、荷電粒子ビームの共鳴現象を利用してビームを
取り出す荷電粒子加速器に於いて、有限の複数の周波数
の交流電力を入力して、それにより生成される電界によ
りビームを振動させるビーム出射装置であって、ビーム
を挟んで２個の電極を持つノックアウト電極と、基本と
なる周波数を発生するシンセサイザとシンセサイザの発
生する周波数とベータトロン振動を励起する周波数との
差分を発生する複数の周波数固定発振器と、各周波数の
交流電力の電力量が最適な値となるように設定され複数
の周波数固定発振器の出力をそれぞれ異なったゲインで
増幅する第１の交流電力増幅器と、複数の周波数を重ね
合わせる結合器と、シンセサイザからの出力信号と重ね
合わされた周波数を乗算する乗算器とを備え、乗算器の
出力信号はノックアウト電極に入力される。そのため、
各周波数の交流電力のそれぞれの増幅率を個別に予め最
適な値に設定することができ、各周波数毎の電力量を個
別に最適な値にすることができ、この結果、全体として
少ない入力交流電力でベータトロン振動を励起すること
ができる。また、高価なシンセサイザを１台とすること
ができ、また、複数の周波数固定発振器は、例えば水晶
発振器等の安価な機器を用いることができるので安価な
ビーム出射装置とすることができる。
【００５６】
【００５７】請求項２の発明によれば、乗算器の出力信
号は、第２の交流電力増幅器にて増幅された後にノック
アウト電極に入力される。そのため、構成が簡単で、且
つ安価に、信頼性の高い荷電粒子加速器のビーム出射装
置を製造することができる。
号は、第２の交流電力増幅器にて増幅された後にノック
アウト電極に入力される。そのため、構成が簡単で、且
つ安価に、信頼性の高い荷電粒子加速器のビーム出射装
置を製造することができる。
【００５８】請求項３の発明によれば、複数の周波数
は、ベータトロン振動振幅に対するベータトロン振動数
の微分値の絶対値に比例して分布している。そのため、
振幅の変化量に対してベータトロン振動数変化量が大き
くなる周波数帯に、より多くの交流電力周波数を分布さ
せることとなり、各周波数に必要な交流電力量を均一に
することができ、従って、安価で制御の容易な荷電粒子
加速器のビーム出射装置とすることができる。
は、ベータトロン振動振幅に対するベータトロン振動数
の微分値の絶対値に比例して分布している。そのため、
振幅の変化量に対してベータトロン振動数変化量が大き
くなる周波数帯に、より多くの交流電力周波数を分布さ
せることとなり、各周波数に必要な交流電力量を均一に
することができ、従って、安価で制御の容易な荷電粒子
加速器のビーム出射装置とすることができる。
【００５９】請求項４の発明によれば、出射ビーム電流
値を測定する出射ビーム用電流モニタをさらに備え、出
射ビーム電流値を一定値に保つように第２の交流電力増
幅器にフィードバックする。そのため、出射ビーム電流
値を第２の交流電力増幅器にフィードバックすることに
より、出射ビーム電流値の時間変化を除去することがで
きる。
値を測定する出射ビーム用電流モニタをさらに備え、出
射ビーム電流値を一定値に保つように第２の交流電力増
幅器にフィードバックする。そのため、出射ビーム電流
値を第２の交流電力増幅器にフィードバックすることに
より、出射ビーム電流値の時間変化を除去することがで
きる。
【００６０】請求項５に発明によれば、出射ビーム電流
値を測定する出射ビーム用電流モニタをさらに備え、出
射ビーム電流値を一定値に保つように複数の第１の交流
電力増幅器の一部あるいは全部を選択してフィードバッ
クする。そのため、よりきめの細かいフィードバック制
御ができ、且つより出射ビーム電流値の時間変化を小さ
くすることができる。
値を測定する出射ビーム用電流モニタをさらに備え、出
射ビーム電流値を一定値に保つように複数の第１の交流
電力増幅器の一部あるいは全部を選択してフィードバッ
クする。そのため、よりきめの細かいフィードバック制
御ができ、且つより出射ビーム電流値の時間変化を小さ
くすることができる。
【００６１】請求項６の発明によれば、出射ビーム用電
流モニタの出力をアナログ／デジタル変換するアナログ
／デジタル変換器と、アナログ／デジタル変換器の出力
を入力して、出射ビーム電流値の少ないときは増幅率を
上げ、多いときは増幅率を下げるフィードバック制御関
数により各周波数毎の増幅率を演算する計算機と、計算
機の出力をデジタル／アナログ変換して第１の交流電力
増幅器或いは第２の交流電力増幅器に入力するデジタル
／アナログ変換器とをさらに備えている。そのため、フ
ィードバック制御関数の演算に計算機を使用することに
より、取り出し時間及び出射ビーム電流値を、容易に、
出射ビームの利用者の希望に合わせることができる。
流モニタの出力をアナログ／デジタル変換するアナログ
／デジタル変換器と、アナログ／デジタル変換器の出力
を入力して、出射ビーム電流値の少ないときは増幅率を
上げ、多いときは増幅率を下げるフィードバック制御関
数により各周波数毎の増幅率を演算する計算機と、計算
機の出力をデジタル／アナログ変換して第１の交流電力
増幅器或いは第２の交流電力増幅器に入力するデジタル
／アナログ変換器とをさらに備えている。そのため、フ
ィードバック制御関数の演算に計算機を使用することに
より、取り出し時間及び出射ビーム電流値を、容易に、
出射ビームの利用者の希望に合わせることができる。
【００６２】請求項７の発明によれば、出射ビーム用電
流モニタの出力を入力してアナログ素子にてフィードバ
ック制御関数を演算するアナログ演算装置をさらに備
え、出射ビームの所定以上の速さの電流変化のフィード
バック制御関数の演算をアナログ演算装置で演算し、出
射ビームの所定未満の速さの電流変化のフィードバック
制御関数の演算を計算機にて演算する。そのため、アナ
ログ演算回路によるフィードバックループを付加するこ
とにより、計算機では追従できないビーム電流値の早い
時間変化を除去することが可能となる。
流モニタの出力を入力してアナログ素子にてフィードバ
ック制御関数を演算するアナログ演算装置をさらに備
え、出射ビームの所定以上の速さの電流変化のフィード
バック制御関数の演算をアナログ演算装置で演算し、出
射ビームの所定未満の速さの電流変化のフィードバック
制御関数の演算を計算機にて演算する。そのため、アナ
ログ演算回路によるフィードバックループを付加するこ
とにより、計算機では追従できないビーム電流値の早い
時間変化を除去することが可能となる。
【００６３】請求項８の発明によれば、蓄積ビーム電流
値を測定する蓄積ビーム用電流モニタと、蓄積ビーム用
電流モニタの出力をアナログ／デジタル変換するアナロ
グ／デジタル変換器とをさらに備え、該アナログ／デジ
タル変換器の出力を計算機に入力して、蓄積ビーム電流
値を監視しながら出射ビーム電流値を制御する。そのた
め、蓄積ビーム電流値から、取り出し時間に対する出射
ビーム電流値の算出、出射ビーム電流値の取り出し時間
の算出を行い、より複雑な出射ビームの制御が可能とな
り、利用者の希望に合わせることができる。
値を測定する蓄積ビーム用電流モニタと、蓄積ビーム用
電流モニタの出力をアナログ／デジタル変換するアナロ
グ／デジタル変換器とをさらに備え、該アナログ／デジ
タル変換器の出力を計算機に入力して、蓄積ビーム電流
値を監視しながら出射ビーム電流値を制御する。そのた
め、蓄積ビーム電流値から、取り出し時間に対する出射
ビーム電流値の算出、出射ビーム電流値の取り出し時間
の算出を行い、より複雑な出射ビームの制御が可能とな
り、利用者の希望に合わせることができる。
【００６４】請求項９の発明によれば、荷電粒子を周回
させながら加速してエネルギーを蓄積させ、荷電粒子ビ
ームの共鳴現象を利用してビームを取り出す荷電粒子加
速器に於いて、有限の複数の周波数の交流電力を入力し
て、それにより生成される電界によりビームを振動させ
るビーム出射装置であって、ビームを挟むように配置さ
れた２個の電極を有し、ビームのベータトロン振動振幅
に対するベータトロン振動数の微分値の絶対値に比例し
て分布する複数の周波数を、電極に入力して、それによ
り生成される電界により該ビームを振動させるノックア
ウト電極を備えている。
させながら加速してエネルギーを蓄積させ、荷電粒子ビ
ームの共鳴現象を利用してビームを取り出す荷電粒子加
速器に於いて、有限の複数の周波数の交流電力を入力し
て、それにより生成される電界によりビームを振動させ
るビーム出射装置であって、ビームを挟むように配置さ
れた２個の電極を有し、ビームのベータトロン振動振幅
に対するベータトロン振動数の微分値の絶対値に比例し
て分布する複数の周波数を、電極に入力して、それによ
り生成される電界により該ビームを振動させるノックア
ウト電極を備えている。
【００６５】
【００６６】
【００６７】
【図１】 この発明の実施の形態１によるベータトロン
振動振幅とベータトロン振動数との関係を示すグラフで
ある。
振動振幅とベータトロン振動数との関係を示すグラフで
ある。
【図２】 従来のビーム出射装置を含めた円形の荷電粒
子加速器の構成図である。
子加速器の構成図である。
【図３】 従来の円形の荷電粒子加速器のベータトロン
振動振幅に対するベータトロン振動数の端数の関係を示
すグラフである。
振動振幅に対するベータトロン振動数の端数の関係を示
すグラフである。
【図４】 この発明の実施の形態２によるベータトロン
振動振幅とベータトロン振動数との関係を示すグラフで
ある。
振動振幅とベータトロン振動数との関係を示すグラフで
ある。
【図５】 この発明の実施の形態３を示す機器構成図で
ある。
ある。
【図６】 この発明の実施の形態４を示す機器構成図で
ある。
ある。
【図７】 この発明の実施の形態５を示す機器構成図で
ある。
ある。
【図８】 この発明の実施の形態６を示す機器構成図で
ある。
ある。
【図９】 この発明の実施の形態７を示す機器構成図で
ある。
ある。
【図１０】 この発明の実施の形態８を示す機器構成図
である。
である。
【図１１】 この発明の実施の形態９を示す機器構成図
である。
である。
【図１２】 この発明の実施の形態１０を示す機器構成
図である。
図である。
【図１３】 この発明の実施の形態１１を示す機器構成
図である。
図である。
【図１４】 この発明の実施の形態１２を示す機器構成
図である。
図である。
【図１５】 この発明の実施の形態１３を示す機器構成
図である。
図である。
１ 偏向電磁石、２ 四極電磁石、３ 高周波空洞、４
六極電磁石、５，５ａ，５ｂ，５ｃ ノックアウト電
極、６ａ 出射用静電セプタム、６ｂ セプタム電磁
石、７，７ａ，７ｂ，７ｃ シンセサイザ、８ 交流電
力増幅器、９ 結合器、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 周波
数固定発信器、１１ ミキサー、１２ アナログ乗算
器、１３ ローパスフィルタ、１４ 出射ビーム用電流
モニタ、１５，１５ａ 演算装置、１６，１６ａ，１６
ｂ，１６ｃ ゲイン可変増幅器、１８切換器、１９ Ａ
Ｄ変換器、２０ 計算機、２１ ＤＡ変換器、２２ 加
算器、２３ 蓄積ビーム用電流モニタ。
六極電磁石、５，５ａ，５ｂ，５ｃ ノックアウト電
極、６ａ 出射用静電セプタム、６ｂ セプタム電磁
石、７，７ａ，７ｂ，７ｃ シンセサイザ、８ 交流電
力増幅器、９ 結合器、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 周波
数固定発信器、１１ ミキサー、１２ アナログ乗算
器、１３ ローパスフィルタ、１４ 出射ビーム用電流
モニタ、１５，１５ａ 演算装置、１６，１６ａ，１６
ｂ，１６ｃ ゲイン可変増幅器、１８切換器、１９ Ａ
Ｄ変換器、２０ 計算機、２１ ＤＡ変換器、２２ 加
算器、２３ 蓄積ビーム用電流モニタ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−258900（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−198397（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−115700（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−45499（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−35899（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−64400（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−203700（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−196099（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−62799（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−61000（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−249499（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05H 13/04
Claims (9)
- 【請求項１】 荷電粒子を周回させながら加速してエネ
ルギーを蓄積させ、荷電粒子ビームの共鳴現象を利用し
てビームを取り出す荷電粒子加速器に於いて、有限の複
数の周波数の交流電力を入力して、それにより生成され
る電界によりビームを振動させるビーム出射装置であっ
て、 前記ビームを挟んで２個の電極を持つノックアウト電極
と、 基本となる周波数を発生するシンセサイザと 前記シンセサイザの発生する周波数とベータトロン振動
を励起する周波数との差分を発生する複数の周波数固定
発振器と、 各周波数の交流電力の電力量が最適な値となるように設
定され前記複数の周波数固定発振器の出力をそれぞれ異
なったゲインで増幅する第１の交流電力増幅器と、 前記複数の周波数を重ね合わせる結合器と、 前記シンセサイザからの出力信号と前記重ね合わされた
周波数を乗算する乗算器とを備え、 前記乗算器の出力信号は前記ノックアウト電極に入力さ
れる ことを特徴とするビーム出射装置。 - 【請求項２】 前記乗算器の出力信号は、第２の交流電
力増幅器にて増幅された後に前記ノックアウト電極に入
力される ことを特徴とする請求項１に記載のビーム出射
装置。 - 【請求項３】 前記複数の周波数は、前記ベータトロン
振動振幅に対するベータトロン振動数の微分値の絶対値
に比例して分布している ことを特徴とする請求項１また
は２に記載のビーム出射装置。 - 【請求項４】 出射ビーム電流値を測定する出射ビーム
用電流モニタをさらに備え、 前記出射ビーム電流値を一定値に保つように前記第２の
交流電力増幅器にフィードバックする ことを特徴とする
請求項２に記載のビーム出射装置。 - 【請求項５】 出射ビーム電流値を測定する出射ビーム
用電流モニタをさら に備え、 前記出射ビーム電流値を一定値に保つように前記複数の
第１の交流電力増幅器の一部あるいは全部を選択してフ
ィードバックする ことを特徴とする請求項１から３のい
ずれかに記載のビーム出射装置。 - 【請求項６】 前記出射ビーム用電流モニタの出力をア
ナログ／デジタル変換するアナログ／デジタル変換器
と、 前記アナログ／デジタル変換器の出力を入力して、出射
ビーム電流値の少ないときは増幅率を上げ、多いときは
増幅率を下げるフィードバック制御関数により各周波数
毎の増幅率を演算する計算機と、 前記計算機の出力をデジタル／アナログ変換して前記第
１の交流電力増幅器或いは前記第２の交流電力増幅器に
入力するデジタル／アナログ変換器とをさらに備えた こ
とを特徴とする請求項４または５に記載のビーム出射装
置。 - 【請求項７】 前記出射ビーム用電流モニタの出力を入
力してアナログ素子にて前記フィードバック制御関数を
演算するアナログ演算装置をさらに備え、 出射ビームの所定以上の速さの電流変化の前記フィード
バック制御関数の演算を前記アナログ演算装置で演算
し、 出射ビームの所定未満の速さの電流変化の前記フィード
バック制御関数の演算を前記計算機にて演算する ことを
特徴とする請求項６に記載のビーム出射装置。 - 【請求項８】 蓄積ビーム電流値を測定する蓄積ビーム
用電流モニタと、 前記蓄積ビーム用電流モニタの出力をアナログ／デジタ
ル変換するアナログ／デジタル変換器とをさらに備え、
該アナログ／デジタル変換器の出力を前記計算機に入力
して、前記蓄積ビーム電流値を監視しながら出射ビーム
電流値を制御することを特徴とする請求項６または７に
記載のビーム出射装置。 - 【請求項９】 荷電粒子を周回させながら加速してエネ
ルギーを蓄積させ、荷電粒子ビームの共鳴現象を利用し
てビームを取り出す荷電粒子加速器に於いて、有限の複
数の周波数の交流電力を入力して、それにより生成され
る電界によりビームを振動させるビーム出射装置であっ
て、 前記ビームを挟むように配置された２個の電極を有し、
前記ビームのベータトロン振動振幅に対するベータトロ
ン振動数の微分値の絶対値に比例して分布する複数の周
波数を、前記電極に入力して、それにより生成される電
界により該ビームを振動させるノックアウト電極を備え
た ことを特徴とするビーム出射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14953396A JP3343028B2 (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | 荷電粒子加速器のビーム出射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14953396A JP3343028B2 (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | 荷電粒子加速器のビーム出射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09330800A JPH09330800A (ja) | 1997-12-22 |
| JP3343028B2 true JP3343028B2 (ja) | 2002-11-11 |
Family
ID=15477224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14953396A Expired - Lifetime JP3343028B2 (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | 荷電粒子加速器のビーム出射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3343028B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4650382B2 (ja) * | 2006-09-12 | 2011-03-16 | 三菱電機株式会社 | 荷電粒子ビーム加速器及びその荷電粒子ビーム加速器を用いた粒子線照射システム |
| JP4691583B2 (ja) | 2008-07-02 | 2011-06-01 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子ビーム照射システムおよび荷電粒子ビーム出射方法 |
| JP5159688B2 (ja) * | 2009-04-15 | 2013-03-06 | 株式会社日立製作所 | 粒子線治療システム |
| JP5622223B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2014-11-12 | 独立行政法人放射線医学総合研究所 | 粒子線照射システム及び粒子線照射システムの制御方法 |
| JP6007133B2 (ja) * | 2013-03-05 | 2016-10-12 | 株式会社日立製作所 | シンクロトロンおよびそれを用いた粒子線治療システム |
| JP6605221B2 (ja) * | 2015-03-31 | 2019-11-13 | 住友重機械工業株式会社 | 中性子捕捉療法装置 |
-
1996
- 1996-06-11 JP JP14953396A patent/JP3343028B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09330800A (ja) | 1997-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Byrd et al. | Transient beam loading effects in harmonic rf systems for light sources | |
| JP3343028B2 (ja) | 荷電粒子加速器のビーム出射装置 | |
| Kuzikov et al. | Configurations for short period rf undulators | |
| Smaluk et al. | Combined effect of chromaticity and feedback on transverse head-tail instability | |
| Wu et al. | A long pulse relativistic klystron amplifier driven by low RF power | |
| Ganguly et al. | Linear and nonlinear theory of gyroharmonic radiation into modes of a cylindrical waveguide from spatiotemporally modulated electron beams | |
| US5280490A (en) | Reverse guide field free electron laser | |
| JP2002367800A (ja) | 高周波加速装置及び円形加速器 | |
| Liang et al. | Superimposed-harmonic Smith-Purcell free-electron lasers driven by periodic electron-bunches | |
| JP3574345B2 (ja) | Ｒｆ制御装置およびその応用システム | |
| JP2856029B2 (ja) | 荷電粒子ビーム出射方法及びその出射装置 | |
| Yeh et al. | Comparative analysis of gyrotron backward-wave oscillators operating at different cyclotron harmonics | |
| Jha et al. | Harmonic generation in free-electron laser with circularly polarized wiggler and ion-channel guiding | |
| Beniwal et al. | Effect of beam premodulation on gain and efficiency in a free electron laser | |
| Sepehri Javan | Threshold conditions for lasing of a free electron laser oscillator with longitudinal electrostatic wiggler | |
| JP3053175B2 (ja) | 荷電粒子ビーム出射方法及びその出射装置 | |
| KR102558174B1 (ko) | 광전 발진기 및 이를 동작하는 방법 | |
| Kulish et al. | Two-stream superheterodyne free electron lasers as formers of ultrashort electromagnetic clusters | |
| Lin et al. | Gyro peniotron forward wave oscillators | |
| JP2000348899A (ja) | 高周波加速空胴の励振装置 | |
| Emel’yanov et al. | The mutual synchronization of coupled delayed feedback klystron oscillators | |
| JP2000030899A (ja) | 環状型加速器及びその高周波励振装置 | |
| Calame et al. | Studies of electronic noise in gyroklystrons | |
| Yokoyama et al. | Suppression of energy fluctuation for the free electron laser at LEBRA | |
| JP3047908B2 (ja) | 荷電粒子ビ―ム出射方法及びその出射装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070823 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080823 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080823 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090823 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090823 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100823 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110823 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110823 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120823 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120823 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130823 Year of fee payment: 11 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |