JPH07192900A - 粒子加速器のタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、追従性の異なる複数の制御対象機器
に対してその補正を容易に行え、加速に要する時間を容
易に変更できることを最も主要な目的とする。 【構成】荷電粒子入射器から入射される荷電粒子ビーム
を所定エネルギーへ加速するための加速装置と、荷電粒
子ビームが所定の軌道を周回するように偏向・収束させ
るための電磁石とを備えた加速・蓄積リングからなる粒
子加速器の、加速に関する制御対象機器の動作を制御す
る粒子加速器のタイミング制御装置において、加速に関
する制御対象機器の動作基準値を更新するタイミングの
基準となる基準クロックを出力する基準クロック発生手
段と、基準クロックと加速開始を示すスタートパルスと
の同期をとって、同期クロックを出力する同期手段と、
制御対象機器と同数設けられ、同期クロックを基準にし
て、動作基準値を更新するタイミングを制御対象機器毎
に独立に設定できる遅延手段とを備えることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子等の荷電粒
子を加速・蓄積する粒子加速器において、高速、高精
度、高再現性で動作する必要のある制御対象機器のタイ
ミングを制御する装置に係り、特に制御対象機器の追従
性が異なる場合においても、それらの相対的な偏差を最
小に抑えられるようにした粒子加速器のタイミング制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、この種の粒子加速器の構成例を
示す概要図である。

【０００３】図６において、荷電粒子入射器１は、例え
ば荷電粒子源と線形加速器とからなり、所定の運動エネ
ルギーを持つ荷電粒子、例えば電子のビームを出力す
る。この荷電粒子入射器１から出力された荷電粒子ビー
ムは、静電インフレクター２によって静電偏向を受け、
加速・蓄積リング３の真空ダクト４内の所定軌道に対し
て、接続方向から入射する。

【０００４】一方、加速・蓄積リング３には、偏向電磁
石５が図示の部位に複数個配置されており、これによっ
て荷電粒子入射器１から入射した荷電粒子ビームを偏向
させる。また、四極電磁石６が図示の部位に配置されて
おり、これによってその荷電粒子ビームを収束させる。

【０００５】すなわち、荷電粒子ビームは、これらの電
磁石５，６が発生する磁場によって、真空ダクト４内の
所定の軌道内に収まるように制御される。

【０００６】なお、図示したものの他に、六極電磁石等
も設置されているが、図および説明を簡単にする便宜
上、ここでは省略している。

【０００７】一方、高周波加速装置７内には、あらかじ
め高周波電場が形成されており、これによって荷電粒子
ビームには、周回軌道を回る時に電磁波として失われる
エネルギー、もしくはそれ以上のエネルギーが与えられ
る。そして、この失われるエネルギーに等しいエネルギ
ーが与えられれば、荷電粒子ビームは、一定のエネルギ
ーで周回する。また、それ以上のエネルギーが与えられ
れば、荷電粒子ビームは、徐々に加速されることにな
る。

【０００８】上記のようにして、荷電粒子ビームを加速
すると、荷電粒子ビームは次第に所定の軌道の外側を周
るようになり、ついには真空ダクト４の壁に当たって消
滅してしまう。

【０００９】従って、高周波加速装置７によって加速を
行なう場合には、それに合わせて偏向電磁石５、および
四極電磁石６の磁場を強めて、荷電粒子ビームが所定軌
道に収まるように制御する必要がある。

【００１０】以下に、荷電粒子ビームを加速する際の加
速装置や電磁石等の制御対象機器の動作タイミングを制
御するタイミング制御装置の従来例について説明する。

【００１１】図７は、この種の従来の粒子加速器のタイ
ミング制御装置の構成例を示すブロック図である。

【００１２】図７において、システム制御系８は、前記
図６に示した粒子加速器システム全体の制御系であり、
加速開始指令に相当するスタートパルスをタイミング制
御装置９へ入力する。

【００１３】一方、タイミング制御装置９において、基
準クロック発生器１０は、一般に水晶発振器と分周器と
から構成されており、水晶発振器で発生したクロック信
号を、分周器により分周して基準クロックを出力する。
この基準クロックの周期は、後述する制御対象機器への
動作基準値の更新周期に等しく、その制御対象機器が動
作できる周期から決定される。

【００１４】また、同期回路１１は、基準クロック発生
器１０からの基準クロックと、システム制御系８から入
力されるスタートパルスとの同期をとって、同期クロッ
クを出力する。そして、この同期クロックは、タイミン
グ制御装置９からファンアウトされ、パターンメモリ１
２へ入力される。

【００１５】一方、パターンメモリ１２には、制御対象
機器への動作基準値が時系列的に記憶されており、同期
クロックが入力する毎に、順次その動作基準値を、制御
対象機器であるところの制御電源１３へ出力する。

【００１６】また、制御電源１３は、高周波加速装置７
の電源、偏向電磁石５の電源、四極電磁石６の電源等で
あり、それぞれの動作基準値は、加速電圧基準値、偏向
電磁石コイル電流基準値、四極電磁石コイル電流基準値
等となる。

【００１７】これらの動作基準値は、正確を期すために
デジタル信号でパターンメモリ１２から出力され、各制
御電源１３においてステップ状のアナログ信号に変換さ
れ、さらにフィルター等によりランプ状の信号にしてい
る。そして、これを基準にして、加速装置や電磁石等の
制御対象機器の動作値を制御することにより、加速に際
しての各制御対象機器の動作の歩調をとっている。

【００１８】なお、六極電磁石等も同様に制御される
が、ここでは説明の簡単化のために省略している。

【００１９】前述したように、従来の粒子加速器のタイ
ミング制御装置９は、同期クロックをファンアウトする
だけであるので、各パターンメモリ１２から各制御電源
１３への動作基準値は、相互に同期して更新される。

【００２０】しかしながら、各制御電源１３では、従来
からフィードバック制御を行なっており、また制御され
る加速装置や電磁石等の制御対象機器も、各々の追従性
に差がある。そのため、動作基準値と実際の動作値との
間にずれが生じる。

【００２１】図８は、かかる動作基準値と実際の動作値
との関係の一例を示す図である。

【００２２】図８において、Ｒ_A ，Ｒ_B はパターンメモ
リ１２から出力される動作基準値、ｒ_A ，ｒ_B は制御電
源１３内でランプ状に変換された動作基準値、ｘ_A ，ｘ
_B はそれぞれの制御対象機器の実際の動作値を表わして
いる。ただし、ここでは説明の簡単化のために、制御対
象機器Ａ，Ｂの２つについてのみ表わしている。

【００２３】制御対象機器Ａ，Ｂそれぞれに対応するパ
ターンメモリ１２へ入力される同期クロックは、全く同
じものなので、図８に示したように、パターンメモリ１
２からの動作基準値Ｒ_A ，Ｒ_B は相互に同期して更新さ
れる。従って、各制御対象機器の動作値ｘ_A ，ｘ_B は、
ランプ状に変換された動作基準値ｒ_A ，ｒ_B に重なるよ
うに変化するのが理想的である。

【００２４】しかしながら、実際には、前述したよう
に、動作値は動作基準値よりも遅れ時間Δｔ_A ，Δｔ_B
だけ遅れ、各制御対象機器毎に異なる追従偏差ε_A ，ε
_B が生じる。特に、ｔの時点に注目すると、制御対象機
器Ａは既に立ち上がっているが、制御対象機器Ｂは殆ど
立ち上がっていない。そして、このようなバランスは、
荷電粒子ビームを所定軌道内で周回させることの妨げと
なる。

【００２５】そこで、従来では、このようなアンバラン
スには再現性があることから、何回も入射・加速を繰り
返しながら、制御電源１３のフィードバック制御のパラ
メータを調整したり、パターンメモリ１２のデータを調
整して補正を行なっている。

【００２６】しかしながら、いずれも大変手間がかか
り、合理的でない。

【００２７】また、粒子加速器システムの運用の初期に
は、詳細な運転データの収集等の目的で、荷電粒子ビー
ムの加速に要する時間を変える必要が生じることがあ
る。そして、この時、従来のタイミング制御装置９で
は、基準クロックＡの周期を変えたり、パターンメモリ
１２の動作基準値データの変更を行なったりする必要が
あり、これらの作業も手間がかかるものである。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
粒子加速器のタイミング制御装置においては、追従性の
異なる複数の制御対象機器に対してその補正を容易に行
なえないばかりでなく、加速に要する時間を容易に変更
することができないという問題があった。

【００２９】本発明の目的は、追従性の異なる複数の制
御対象機器に対してその補正を容易に行なうことができ
ると共に、加速に要する時間を容易に変更することが可
能な極めて信頼性の高い粒子加速器のタイミング制御装
置を提供することにある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、まず、請求項１に係る発明では、荷電粒子入射器
から入射される荷電粒子ビームを所定のエネルギーへ加
速するための加速装置と、荷電粒子ビームが所定の軌道
を周回するように偏向・収束させるための電磁石とを備
えた加速・蓄積リングからなる粒子加速器における、加
速に関する複数の制御対象機器の動作を制御する粒子加
速器のタイミング制御装置において、加速に関する複数
の制御対象機器の動作基準値を更新するタイミングの基
準となる基準クロックを出力する基準クロック発生手段
と、基準クロック発生手段から出力される基準クロック
と、加速開始を示すスタートパルスとの同期をとって、
同期クロックを出力する同期手段と、制御対象機器と同
数だけ設けられ、同期手段から出力される同期クロック
を基準にして、動作基準値を更新するタイミングを各制
御対象機器毎に独立に設定できる遅延手段とを備えて構
成している。

【００３１】また、請求項２に係る発明では、上記請求
項１に記載の粒子加速器のタイミング制御装置におい
て、各遅延手段に対応して設けられ、対応する遅延手段
から出力されるクロックを動作基準値の更新の周期に分
周する分周手段を付加している。

【００３２】さらに、請求項３に係る発明では、上記請
求項２に記載の粒子加速器のタイミング制御装置におい
て、各分周手段に、その分周比を任意に切り替えられる
機能を付加している。

【００３３】

【作用】従って、まず、請求項１に係る発明の粒子加速
器のタイミング制御装置においては、基準クロック発生
手段で、加速に関する複数の制御対象機器の動作基準値
を更新するタイミングの基準となる基準クロックを出力
する。この基準クロックの周期は、前述と同様に、動作
基準値を更新する周期と等しいものとする。

【００３４】次に、同期手段において、この基準クロッ
クと加速開始を示すスタートパルスとの同期をとり、同
期クロックを出力する。この同期クロックは、制御対象
機器と同数だけ設けられた遅延手段へ入力される。各遅
延手段では、この同期クロックを基準に、あらかじめ各
々独立に設定される遅延時間を計数した後に、その同期
クロックを出力する。そして、この遅延された同期クロ
ックを本タイミング制御装置から出力して、パターンメ
モリへ入力する。

【００３５】このように、各々独立に遅延を加えられた
同期クロックを、パターンメモリへ入力して動作基準値
を更新することにより、各制御対象機器への動作基準値
の立ち上がりのタイミングを、基準クロックの周期の分
解能で各々独立に設定することができる。

【００３６】すなわち、追従性の遅い制御対象機器への
動作基準値の立ち上がりを、追従性の速いものより前に
することができ、相対的な追従性のアンバランスをタイ
ミング制御装置で補正することができる。

【００３７】一方、請求項２に係る発明の粒子加速器の
タイミング制御装置においては、基準クロック発生手段
が出力する基準クロックの同期を、動作基準値の更新の
周期より充分速いものとした上で、上記請求項１の場合
と同様に、同期をとって遅延を加える。そして、この遅
延を加えられた同期クロックを、分周手段によって動作
基準値の更新の周期まで分周して、パターンメモリへ出
力する。

【００３８】このように、分周する前の速い同期クロッ
クを基準に、遅延時間を計数することにより、動作基準
値の更新の同期よりも細かい分解能で遅延時間を設定す
ることができる。

【００３９】すなわち、より精密に追従性のアンバラン
スを補正することができる。

【００４０】さらに、請求項３に係る発明の粒子加速器
のタイミング制御装置においては、上記請求項２で付加
した分周手段の分周比を任意に切り換えられるものとす
ることにより、動作基準値の更新の周期を変えることが
できる。

【００４１】すなわち、より分周比を大きくすれば、動
作基準値の更新の周期が長くなり、また分周比を小さく
すれば、動作基準値の更新の周期が短くなる。

【００４２】これを用いることで、加速に要する時間を
調整することができる。

【００４３】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。

【００４４】まず、請求項１に係る発明による粒子加速
器のタイミング制御装置の一実施例について述べる。

【００４５】図１は、請求項１に係る発明による粒子加
速器のタイミング制御装置の全体構成例を示すブロック
図であり、図７と同一部分には同一符号を付して示して
いる。

【００４６】すなわち、本実施例の粒子加速器のタイミ
ング制御装置９は、図１に示すように、基準クロック発
生器１０と、同期回路１１と、遅延手段２１とから構成
している。

【００４７】ここで、基準クロック発生器１０は、例え
ば水晶発振器と分周器とからなり、水晶発振器で発生し
たクロック信号を、分周器により分周して基準クロック
Ａを出力するものである。

【００４８】また、同期回路１１は、基準クロック発生
器１から出力される基準クロックＡと、システム制御系
８からの加速開始を示すスタートパルスＢとの同期をと
り、同期クロックＣを出力するものである。

【００４９】さらに、遅延手段２１は、図１に示すよう
に、制御対象機器と同数だけ設けられ、遅延カウンタ２
２と、論理積（ＡＮＤ）回路２３とからなる。

【００５０】遅延カウンタ２２は、同期回路１１から出
力される同期クロックＣを所定数だけ計数するものであ
り、また論理積回路２３は、同期回路１１から出力され
る同期クロックＣと、遅延カウンタ２２からの出力との
論理積をとり、パターンクロックＤ₁ 〜Ｄ₃ を出力する
ものである。

【００５１】すなわち、遅延手段２１は、遅延カウンタ
２２で同期クロックＣを所定数だけ計数した後に、パタ
ーンクロックＤ₁ 〜Ｄ₃ を出力するものである。

【００５２】一方、上記タイミング制御装置９からの出
力を入力とするパターンメモリ１２は、各制御対象機器
毎に設けられる。

【００５３】各パターンメモリ１２には、対応する各制
御対象機器の動作基準値Ｅ₁ 〜Ｅ₃が時系列的に記憶さ
れており、パターンクロックＤ₁ 〜Ｄ₃ が入力される毎
に、その動作基準値Ｅ₁ 〜Ｅ₃ を順次出力するものであ
る。

【００５４】また、制御電源１３は、パターンメモリ１
２から出力される動作基準値Ｅ₁ 〜Ｅ₃ を基準に、各制
御対象機器の動作値を制御するものである。

【００５５】なお、以後では、説明の簡単化のため、本
実施例における制御対象機器は、高周波加速装置７、偏
向電磁石５、四極電磁石６の３つとし、加速に関わる他
の制御対象機器については省略することにする。

【００５６】次に、以上のように構成した本実施例の粒
子加速器のタイミング制御装置９の動作について、図２
に示すタイミングチャート図を用いて説明する。

【００５７】まず、基準クロック発生器１０は、図１に
示した加速タイミング制御系の全ての動作のタイミング
の基準となる基準クロックＡを出力する。

【００５８】この場合、本実施例では、基準クロックＡ
の周期は、そのままパターンメモリ１２からの動作基準
値Ｅの更新の周期とする。従って、その周期は、動作基
準値Ｅ₁ 〜Ｅ₃ を出力する各パターンメモリ１２、およ
びその動作基準値Ｅ₁ 〜Ｅ₃を受けて動作する各制御電
源１３、および各制御対象機器の動作できる周期から設
定される。

【００５９】一方、システム制御系８は、本タイミング
制御系を含む粒子加速器システム全体の制御系であり、
加速開始を指令するスタートパルスＢを本タイミング制
御装置９へ入力する。

【００６０】また、同期回路１１は、このスタートパル
スＢと、基準クロック発生器１０から出力される基準ク
ロックＡとの同期をとり、同期クロックＣとして、制御
対象機器と同数設けられた各遅延手段２１へ出力する。

【００６１】さらに、各遅延手段２１では、まず、遅延
カウンタ２２において、あらかじめ各々独立に設定され
ている遅延時間ｔ₁ 〜ｔ₃ を、前述した同期クロックＣ
を基準に計数する。そして、各遅延カウンタ２２は、各
遅延時間ｔ₁ 〜ｔ₃ まで計数すると、ＯＮする信号を出
力する。また、論理積回路２３は、この信号と同期クロ
ックＣとの論理積をとって、パターンクロックＤ₁ 〜Ｄ
₃ として出力する。

【００６２】この場合、各遅延時間ｔ₁ 〜ｔ₃ は、それ
ぞれに対応する制御対象機器の追従性から決定される。
その分解能は、同期クロックＣを計数することから、同
期クロックＣの周期、すなわち動作基準値Ｅ₁ 〜Ｅ₃ の
更新の周期と等しいものとなる。また、遅延時間ｔ₁ 〜
ｔ₃ は、対応する制御対象機器の追従性の速いもの程大
きく、追従性の遅いものに対しては小さく設定される。

【００６３】ここで、本実施例では、仮に、各制御対象
機器の追従性を速いものから順に、高周波加速装置７、
偏向電磁石５、四極電磁石６とし、各遅延時間ｔ₁ 〜ｔ
₃ は、ｔ₁ ＝２×基準クロック周期、ｔ₂ ＝１×基準ク
ロック周期、ｔ₃ ＝０としている。

【００６４】一方、タイミング制御装置９から出力され
るパターンクロックＤ₁ 〜Ｄ₃ は、それぞれ対応するパ
ターンメモリ１２へ入力され、パターンメモリ１２はこ
のパターンクロックＤ₁ 〜Ｄ₃ に従って、対応する制御
電源１３へ出力する動作基準値Ｅ₁ 〜Ｅ₃ を更新する。
これにより、各制御電源１３は、この動作基準値Ｅ₁〜
Ｅ₃ を基準にして、各制御対象機器の動作、すなわち高
周波加速装置７の加速電圧、偏向電磁石５のコイル電
流、四極電磁石６のコイル電流等をそれぞれ制御する。

【００６５】上述したように、本実施例の粒子加速器の
タイミング制御装置９は、水晶発振器と分周器とからな
り、水晶発振器で発生したクロック信号を、分周器によ
り分周して基準クロックＡを出力する基準クロック発生
器１０と、基準クロック発生器１０から出力される基準
クロックＡと、システム制御系８からの加速開始を示す
スタートパルスＢとの同期をとり、同期クロックＣを出
力する同期回路１１と、制御対象機器と同数だけ設けら
れ、同期回路１１から出力される同期クロックＣを所定
数だけ計数する遅延カウンタ２２、および同期回路１１
から出力される同期クロックＣと、遅延カウンタ２２か
らの出力との論理積をとり、パターンクロックＤ₁ 〜Ｄ
₃ を出力する論理積回路２３からなる遅延手段２１とか
ら構成したものである。

【００６６】従って、各制御対象機器に対する動作基準
値の更新の始まるタイミングを、その更新周期を分解能
として変えることができる。すなわち、追従性の速い制
御対象機器に対する動作基準値の更新の開始を、追従性
の遅いものよりも遅らせることで、相対的な追従性の差
を補正することができる。換言すれば、追従性の異なる
複数の制御対象機器に対して、その補正を容易に行なう
ことが可能となる。

【００６７】図３は、本実施例における動作基準値と実
際の動作値との関係の一例を示す図である。なお、図３
では、説明の簡単化のため、高周波加速装置７と偏向電
磁石５の場合のみについて図示している。

【００６８】図３において、パターンクロックＤ₁ ，Ｄ
₂ は、図１、図２のパターンクロックＤ₁ ，Ｄ₂ に、動
作基準値Ｅ₁ ，Ｅ₂ は、図１の動作基準値Ｅ₁ ，Ｅ₂ に
それぞれ対応している。また、ｒ₁ ，ｒ₂ は、それぞれ
の制御電源１３内でランプ状に変換された動作基準値を
示し、ｘ₁ ，ｘ₂ はそれぞれの実際の動作値を示してい
る。さらに、ｒ₂ ′は、高周波加速装置７を基準に見た
時の見かけ上の偏向電磁石５の動作基準値である。な
お、遅延設定値ｔ₁ ，ｔ₂ は、図２の遅延設定値ｔ₁ ，
ｔ₂ に対応している。

【００６９】すなわち、本実施例においては、高周波加
速装置７の方が追従性が速いため、高周波加速装置７に
対する動作基準値Ｅ₁ の更新の開始を遅らせている。こ
れにより、追従性が遅い偏向電磁石５に対する見かけ上
の動作基準値ｒ₂ ′が実際の動作基準値ｒ₂ よりも遅
れ、あたかも追従性が速くなったかのようになる。つま
り、見かけ上の追従偏差ε₂ ′、遅れ時間Δｔ₂ ′も、
実際の追従偏差ε₂ 、遅れ時間Δｔ₂ よりも大幅に改善
される。

【００７０】また、追従性の速い高周波加速装置７が立
ち上がったのに、追従性の遅い偏向電磁石５が立ち上が
っていないといったアンバランスも改善される。

【００７１】次に、請求項２および請求項３に係る発明
による粒子加速器のタイミング制御装置の一実施例につ
いて述べる。

【００７２】図４は、請求項２および請求項３に係る発
明による粒子加速器のタイミング制御装置の全体構成例
を示すブロック図であり、図１と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ述べる。

【００７３】すなわち、本実施例の粒子加速器のタイミ
ング制御装置９は、図４に示すように、前述した図１の
実施例におけるタイミング制御装置９に、その一構成要
素として分周器２４を付加した構成としている。

【００７４】ここで、分周器２４は、図４に示すよう
に、各遅延手段２１の後に設けられ、対応する遅延手段
２１から出力される遅延同期クロックＣ₁ ′〜Ｃ₃ ′を
分周してパターンクロックＤ₁ 〜Ｄ₃ を出力するもの
で、かつその分周比を任意に設定できるものである。

【００７５】なお、以後では、説明の簡単化のため、本
実施例においても上記図１の実施例の場合と同様に制御
対象機器は３つとし、他の制御対象機器については省略
している。

【００７６】次に、以上のように構成した本実施例の粒
子加速器のタイミング制御装置９の動作について、図５
に示すタイミングチャート図を用いて説明する。

【００７７】まず、基準クロック発生器１０は、図４に
示した加速タイミング制御系の全ての動作のタイミング
の基準となる基準クロックＡを出力する。

【００７８】この場合、本実施例では、基準クロックＡ
の周期は、制御対象機器の追従性の補正の分解能とな
り、ここでは動作基準値Ｅ₁ 〜Ｅ₃ の更新周期の１０分
の１としている。なお、動作基準値Ｅ₁ 〜Ｅ₃ の更新周
期は、上記図１の実施例の場合と同様にして決定され
る。

【００７９】一方、システム制御系８は、本タイミング
制御系を含む粒子加速器システム全体の制御系であり、
加速開始を指令するスタートパルスＢを本タイミング制
御装置９へ入力する。

【００８０】また、同期回路１１は、上記図１の実施例
の場合と同様に、システム制御系８からのスタートパル
スＢと基準クロックＡの同期をとって、同期クロックＣ
を各遅延手段２１へ出力する。

【００８１】さらに、各遅延手段２１でも、上記図１の
実施例の場合と同様に、遅延カウンタ２２にあらかじめ
設定されている遅延時間ｔ₁ 〜ｔ₃ をおいて、遅延同期
クロックＣ₁ ′〜Ｃ₃ ′を出力する。

【００８２】この場合、遅延時間ｔ₁ 〜ｔ₃ の分解能
は、遅延カウンタ２２が基準とするクロックの周期であ
るから、ここでは動作基準値Ｅ₁ 〜Ｅ₃ の更新周期の１
０分の１である。また、遅延同期クロックＣ₁ ′〜
Ｃ₃ ′の周期も、動作基準値Ｅ₁ 〜Ｅ₃ の更新周期の１
０分の１である。

【００８３】さらにまた、各遅延手段２１から出力され
た遅延同期クロックＣ₁ ′〜Ｃ₃ ′は、分周器２４に入
力されて１０倍の周期、すなわち動作基準値Ｅ₁ 〜Ｅ₃
の更新周期に分周されて、パターンクロックＤ₁ 〜Ｄ₃
として出力される。

【００８４】上述したように、本実施例の粒子加速器の
タイミング制御装置９は、水晶発振器と分周器とからな
り、水晶発振器で発生したクロック信号を、分周器によ
り分周して基準クロックＡを出力する基準クロック発生
器１０と、基準クロック発生器１から出力される基準ク
ロックＡと、システム制御系８からの加速開始を示すス
タートパルスＢとの同期をとり、同期クロックＣを出力
する同期回路１１と、制御対象機器と同数だけ設けら
れ、同期回路１１から出力される同期クロックＣを所定
数だけ計数する遅延カウンタ２２、および同期回路１１
から出力される同期クロックＣと、遅延カウンタ２２か
らの出力との論理積をとり、パターンクロックＤ₁ 〜Ｄ
₃ を出力する論理積回路２３からなる遅延手段２１と、
各遅延手段２１に対応して設けられ、対応する遅延手段
２１から出力される遅延同期クロックＣ₁ ′〜Ｃ₃ ′を
分周してパターンクロックＤ₁ 〜Ｄ₃ を出力し、かつそ
の分周比を任意に設定できる分周器２４とから構成した
ものである。

【００８５】従って、各パターンメモリＤ₁ 〜Ｄ₃ の始
まるタイミングを、動作基準値Ｅ₁〜Ｅ₃ の更新の周期
よりも細かい分解能で設定できる。すなわち、各制御対
象機器の立ち上がりのタイミングをより一層細かく設定
できるため、上記図１の実施例の場合に比べて、より一
層機密な補正を行なえることになる。換言すれば、追従
性の異なる複数の制御対象機器に対して、その補正をよ
り一層容易に行なうことが可能となる。

【００８６】また、分周器２４の分周比を任意に設定で
きるものとしているため、パターンメモリ１２のデータ
の書きかえや基準クロックＡの周期の変更等を行なわず
に、ビームの加速に要する時間を変えることができる。
すなわち、分周器２４の分周比を大きくすれば、パター
ンクロックＤ₁ 〜Ｄ₃ の周期が長くなり、動作基準値Ｅ
₁ 〜Ｅ₃ がゆっくり更新される。よって、加速の開始か
ら終了までの時間が長くなり、その間に加速器の詳細な
運転データの収集等も行なえる。

【００８７】さらに、上記構成のうち基準クロック発生
器１０が出力する基準クロックＡを、動作基準値Ｅ₁ 〜
Ｅ₃ の更新の周期より速いものとすると共に、遅延手段
２１の出力を分周して、動作基準値Ｅ₁ 〜Ｅ₃ の更新の
周期に分周する分周器２４を付加しているため、より一
層精密に各機器の追従性の補正を行なうことが可能にな
る。

【００８８】さらにまた、上記分周器２４の分周比を任
意に切り換えられる機能を付加しているため、粒子加速
器における荷電粒子ビームの加速に要する時間を容易に
変更することが可能となる。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
準クロックと、加速開始を示すスタートパルスとの同期
をとり、同期クロックを出力する制御対象機器と同数だ
け設けられた同期手段からの同期クロックを基準にし
て、動作基準値を更新するタイミングを各制御対象機器
毎に独立に設定できる遅延手段とを備え、また各遅延手
段に対応して設けられ、各遅延手段から出力されるクロ
ックを動作基準値の更新の周期に分周する分周手段を付
加し、さらにその分周比を任意に切り替えられる機能を
構成するようにしたので、追従性の異なる各制御対象機
器に対してその補正を容易に行なうことができると共
に、加速に要する時間を容易に変更することが可能な信
頼性の高い粒子加速器のタイミング制御装置が提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係る発明による粒子加速器のタイミ
ング制御装置の一実施例を示すブロック図。

【図２】同実施例の粒子加速器のタイミング制御装置に
おける詳細な動作を説明するためのタイミングチャート
図。

【図３】同実施例の粒子加速器のタイミング制御装置を
用いたタイミング制御系の動作を説明するための図。

【図４】請求項２および請求項３に係る発明による粒子
加速器のタイミング制御装置の一実施例を示すブロック
図。

【図５】同実施例の粒子加速器のタイミング制御装置に
おける詳細な動作を説明するためのタイミングチャート
図。

【図６】粒子加速器の構成例を示す概要図。

【図７】従来の粒子加速器のタイミング制御装置の構成
例を示すブロック図。

【図８】従来の粒子加速器のタイミング制御装置を用い
たタイミング制御系の動作を説明するための図。

【符号の説明】

１…荷電粒子入射器、２…静電インフレクター、３…加
速・蓄積リング、４…真空ダクト、５…偏向電磁石、６
…四極電磁石、７…高周波加速装置、８…システム制御
系、９…タイミング制御装置、１０…基準クロック発生
器、１１…同期回路、１２…パターンメモリ、１３…制
御電源、２１…遅延手段、２２…遅延カウンタ、２３…
論理積（ＡＮＤ）回路、２４…分周器、Ａ…基準クロッ
ク、Ｂ…スタートパルス、Ｃ…同期クロック、Ｃ₁ ′〜
Ｃ₃ ′…遅延同期クロック、Ｄ₁〜Ｃ₃ …パターンパル
ス、Ｅ₁ 〜Ｅ₃ ，Ｒ_A ，Ｒ_B …動作基準値、ｒ₁ 〜
ｒ₃ ，ｒ_A ，ｒ_B …ランプ状に変換された動作基準値、
ｒ₂ ′…見かけ上の動作基準値、ｔ₁ 〜ｔ₃ …遅延時
間、Δｔ₁ ，Δｔ₂ ，Δｔ_A ，Δｔ_B …遅れ時間、Δｔ
₂′…見かけ上の遅れ時間、ｘ₁ ，ｘ₂ ，ｘ_A ，ｘ_B …
実際の動作値、ε₁ ，ε₂，ε_A ，ε_B …追従偏差、ε
₂ ′…見かけ上の追従偏差。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子入射器から入射される荷電粒子
   ビームを所定のエネルギーへ加速するための加速装置
   と、前記荷電粒子ビームが所定の軌道を周回するように
   偏向・収束させるための電磁石とを備えた加速・蓄積リ
   ングからなる粒子加速器における、加速に関する複数の
   制御対象機器の動作を制御する粒子加速器のタイミング
   制御装置において、 前記加速に関する複数の制御対象機器の動作基準値を更
   新するタイミングの基準となる基準クロックを出力する
   基準クロック発生手段と、 前記基準クロック発生手段から出力される基準クロック
   と、加速開始を示すスタートパルスとの同期をとって、
   同期クロックを出力する同期手段と、 前記制御対象機器と同数だけ設けられ、前記同期手段か
   ら出力される同期クロックを基準にして、前記動作基準
   値を更新するタイミングを各制御対象機器毎に独立に設
   定できる遅延手段と、 を備えて成ることを特徴とする粒子加速器のタイミング
   制御装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の粒子加速器のタイ
   ミング制御装置において、 前記各遅延手段に対応して設けられ、対応する遅延手段
   から出力されるクロックを前記動作基準値の更新の周期
   に分周する分周手段を付加して成ることを特徴とする粒
   子加速器のタイミング制御装置。
3. 【請求項３】 前記請求項２に記載の粒子加速器のタイ
   ミング制御装置において、 前記各分周手段に、その分周比を任意に切り替えられる
   機能を付加して成ることを特徴とする粒子加速器のタイ
   ミング制御装置。