加速管コンディショニング装置および加速管コンディショニング方法
【課題】加速管の自動的コンディショニングであって、安定して確実に、また加速管の損傷を防止する加速管コンディショニング装置および加速管コンディショニング方法の提供。
【解決手段】加速管で反射した反射波の反射波電力を計測するセンサから反射波電力を収集する反射波電力収集部３３と、その反射波電力に基づいて高周波周波数を生成する高周波周波数調整部３４と、コンディショニング用高周波の周波数が高周波周波数になるように高周波源を制御する高周波源制御部３５とを備えている。高周波周波数は、反射波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、反射波電力が所定値より大きいときにコンディショニング用高周波が加速管で共振するような値となる。
【解決手段】加速管で反射した反射波の反射波電力を計測するセンサから反射波電力を収集する反射波電力収集部３３と、その反射波電力に基づいて高周波周波数を生成する高周波周波数調整部３４と、コンディショニング用高周波の周波数が高周波周波数になるように高周波源を制御する高周波源制御部３５とを備えている。高周波周波数は、反射波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、反射波電力が所定値より大きいときにコンディショニング用高周波が加速管で共振するような値となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速管コンディショニング装置および加速管コンディショニング方法に関し、特に、荷電粒子を加速する加速管をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング装置および加速管コンディショニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子に例示される荷電粒子を加速する加速管が知られている。このような加速管は、放射線治療装置、非破壊検査装置、滅菌装置に適用されている。その放射線治療装置は、その加速された電子の制動放射により生成される治療用放射線を患部（腫瘍）に照射することにより、患者を治療する。その非破壊検査装置は、その加速された荷電粒子の制動放射により生成される放射線を検査対象に透過して撮像される透過画像を用いて、その検査対象を検査する。その滅菌装置は、その加速された荷電粒子を滅菌対象に照射することにより、または、その加速された荷電粒子の制動放射により生成される放射線を滅菌対象に照射することにより、その滅菌対象を滅菌する。
【０００３】
このような加速管は、複数の電極を備え、加速管に高周波が入射されることにより、加速管に入射される荷電粒子を加速する。このような加速管は、荷電粒子を利用する前にコンディショニング（枯らし運転）が実行されることが知られている。そのコンディショニングは、加速管が備える電極が配置される雰囲気を真空引きしながら加速管に高周波を入射することにより、その電極の表面（または加速管の内壁の表面）に適度なアーク放電を発生させ、その表面に吸着された汚染物を除去してその表面を清浄にする処理である。（たとえば、Ｓ．Ｍ．Ｈａｎｎａ，ｅｔ．ａｌ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＥＰＡＣ２００４，「Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｈｉｇｈ−Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｏｆ ｍｅｄｉｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓ」参照。）
【０００４】
このようなコンディショニングは、昼夜連続して実施することにより、加速管の表面活性が高い状態を継続維持することができ、処理が効率良く行うことができる。このようなコンディショニングは、手動処理され、目視にてＲＦ反射波を検知し、加速管に設けられたイオンポンプの電流量をモニターして放電発生を確認し、加速管への高周波入力条件を変更している。このような手動操作では、労働負荷が高く、変更時間及び変更量に個人のばらつきがあり、一定の処理条件を継続することが困難である。このようなコンディショニングは、自動的に実行されることが望まれ、加速管は、より確実にコンディショニングされることが望まれている。自動的にコンディショニングされるときに加速管の損傷を防止することが望まれている。
【０００５】
米国特許第６４８３２６３号明細書には、放射線治療装置に適用される線形加速器を自動的にコンディショニングする方法とシステムとが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６４８３２６３号明細書
【非特許文献１】Ｓ．Ｍ．Ｈａｎｎａ，ｅｔ．ａｌ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＥＰＡＣ２００４，「Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｈｉｇｈ−Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｏｆ ｍｅｄｉｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管をより安定して自動的にコンディショニングする加速管コンディショニング装置および加速管コンディショニング方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管をより確実に自動的にコンディショニングする加速管コンディショニング装置および加速管コンディショニング方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管を自動的にコンディショニングするときに加速管の損傷を防止する加速管コンディショニング装置および加速管コンディショニング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、発明を実施するための最良の形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
本発明による加速管コンディショニングシステム（２）は、加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管（３）をコンディショニングするときに加速管（３）に入射されるコンディショニング用高周波を生成する高周波源（５）と、加速管（３）に入射する進行波の進行波電力を計測するセンサ（６、７）と、進行波電力に基づいて高周波源（５）を制御する加速管コンディショニング装置（１）とを備えている。このような加速管コンディショニングシステム（２）によれば、加速管コンディショニング装置（１）は、高周波源（５）の運転条件に基づいて高周波源（５）を制御することより、加速管（３）をより安定してコンディショニングすることができる。たとえば、加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）が目標とする状態までコンディショニングされていることを高周波源（５）の運転条件に基づいて確認することより、加速管（３）が目標とする状態までコンディショニングされていることをより確実に確認することができ、加速管（３）をより確実に自動的にコンディショニングすることができる。
【００１０】
本発明による加速管コンディショニング装置（１）は、加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管（３）に高周波源（５）により生成されるコンディショニング用高周波を入射して加速管（３）をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング装置（１）である。本発明による加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）で反射した反射波の反射波電力を計測するセンサ（６、７）から反射波電力を収集する反射波電力収集部（３３）と、反射波電力に基づいて高周波周波数を生成する高周波周波数調整部（３４）と、コンディショニング用高周波の周波数が高周波周波数になるように高周波源（５）を制御する高周波源制御部（３５）とを備えている。高周波周波数は、反射波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、反射波電力が所定値より大きいときにコンディショニング用高周波が加速管（３）で共振するような値を示している。その共振周波数は、加速管コンディショニング装置（１）と別途に設けられる高周波自動周波数調整装置（８）により、または、加速管コンディショニング装置（１）が備える高周波周波数演算部により、進行波電力及び反射波電力に基づいて求められる。共振変化判断は、一般的に、その反射波電力が小さいときに、困難である。このような加速管コンディショニング装置（１）は、その反射波電力が小さいときに、共振変化判断をしないことにより、加速管（３）をより安定してコンディショニングすることができる。
【００１１】
本発明による加速管コンディショニング装置（１）は、加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管（３）に高周波源（５）により生成されるコンディショニング用高周波を入射して加速管（３）をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング装置（１）である。本発明による加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）に入射する進行波の進行波電力を計測するセンサ（６、７）から進行波電力を収集する進行波電力収集部（３２）と、進行波電力に基づいて高周波周波数を生成する高周波周波数調整部（３４）と、コンディショニング用高周波の周波数が高周波周波数になるように高周波源（５）を制御する高周波源制御部（３５）とを備えている。高周波周波数は、進行波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、進行波電力が所定値より大きいときにコンディショニング用高周波が加速管（３）で共振するような値を示している。その共振周波数は、加速管コンディショニング装置（１）と別途に設けられる高周波自動周波数調整装置（８）により、または、加速管コンディショニング装置（１）が備える高周波周波数演算部により、進行波電力及び反射波電力に基づいて求められる。共振変化判断は、一般的に、その進行波電力が小さいときに、困難である。このような加速管コンディショニング装置（１）は、その進行波電力が小さいときに、共振変化判断をしないことにより、加速管（３）をより安定してコンディショニングすることができる。
【００１２】
本発明による加速管コンディショニング装置（１）は、加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管（３）に高周波源（５）により生成されるコンディショニング用高周波を入射して加速管（３）をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング装置（１）である。本発明による加速管コンディショニング装置（１）は、高周波源（５）がコンディショニング用高周波を間欠的に周期的に生成するときの繰り返し周波数に基づいて高周波周波数を生成する高周波周波数調整部（３４）と、コンディショニング用高周波の周波数が高周波周波数になるように高周波源（５）を制御する高周波源制御部（３５）とを備えている。高周波周波数は、繰り返し周波数が所定値より小さいときに一定の値を示し、繰り返し周波数が所定値より大きいときにコンディショニング用高周波が加速管（３）で共振するような値を示している。その共振周波数は、加速管コンディショニング装置（１）と別途に設けられる高周波自動周波数調整装置（８）により、または、加速管コンディショニング装置（１）が備える高周波周波数演算部により、進行波電力及び反射波電力に基づいて求められる。共振変化判断は、一般的に、その進行波電力が小さいときに、困難である。このような加速管コンディショニング装置（１）は、その進行波電力が小さいときに、共振変化判断をしないことにより、加速管（３）をより安定してコンディショニングすることができる。
【００１３】
本発明による加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）のコンディショニング用高周波が入射される雰囲気の真空度を外部装置（１１）から収集する真空度収集部（３１）をさらに備えている。高周波源制御部（３５）は、真空度が所定値より劣化したときにコンディショニング用高周波の状態が変更するように高周波源（５）を制御する。加速管（３）の真空度は、加速管（３）でアーク放電が発生したときに、劣化する。すなわち、加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）で初期的なアーク放電が発生したときに、コンディショニング用高周波の状態を変更することにより加速管（３）が損傷するような大きなアーク放電が発生することを防止することができる。
【００１４】
本発明による加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）のコンディショニング用高周波が入射される雰囲気の真空度を外部装置（１１）から収集する真空度収集部（３１）をさらに備えている。高周波源制御部（３５）は、真空度が所定値より劣化したときに加速管（３）にコンディション用高周波を入射することが停止するように高周波源（５）を制御する。このような加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）で初期的なアーク放電が発生したときに、コンディショニング用高周波の入射を停止することにより加速管（３）が損傷するような大きなアーク放電が発生することを防止することができる。
【００１５】
本発明による加速管コンディショニング方法は、加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管（３）に高周波源（５）により生成されるコンディショニング用高周波を入射して加速管（３）をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング方法である。本発明による加速管コンディショニング方法は、加速管（３）で反射した反射波の反射波電力を計測するセンサ（６、７）から反射波電力を収集するステップと、反射波電力に基づいて高周波周波数を生成するステップと、コンディショニング用高周波の周波数が高周波周波数になるように高周波源（５）を制御するステップとを備えている。高周波周波数は、反射波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、反射波電力が所定値より大きいときにコンディショニング用高周波が加速管（３）で共振するような値を示している。共振変化判断は、一般的に、その反射波電力が小さいときに、困難である。このような加速管コンディショニング方法は、その反射波電力が小さいときに、共振変化判断をしないことにより、加速管（３）をより安定してコンディショニングすることができる。
【００１６】
本発明による加速管コンディショニング方法は、加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管（３）に高周波源（５）により生成されるコンディショニング用高周波を入射して加速管（３）をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング方法である。本発明による加速管コンディショニング方法は、加速管（３）に入射する進行波の進行波電力を計測するセンサ（６、７）から進行波電力を収集するステップと、進行波電力に基づいて高周波周波数を生成するステップと、コンディショニング用高周波の周波数が高周波周波数になるように高周波源（５）を制御するステップとを備えている。高周波周波数は、進行波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、進行波電力が所定値より大きいときにコンディショニング用高周波が加速管（３）で共振するような値を示している。共振変化判断は、一般的に、その進行波電力が小さいときに、困難である。このような加速管コンディショニング方法は、その進行波電力が小さいときに、共振変化判断をしないことにより、加速管（３）をより安定してコンディショニングすることができる。
【００１７】
本発明による加速管コンディショニング方法は、加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管（３）に高周波源（５）により生成されるコンディショニング用高周波を入射して加速管（３）をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング方法である。本発明による加速管コンディショニング方法は、高周波源（５）がコンディショニング用高周波を間欠的に周期的に生成するときの繰り返し周波数に基づいて高周波周波数を生成するステップと、コンディショニング用高周波の周波数が高周波周波数になるように高周波源（５）を制御するステップとを備えている。高周波周波数は、繰り返し周波数が所定値より小さいときに一定の値を示し、繰り返し周波数が所定値より大きいときにコンディショニング用高周波が加速管（３）で共振するような値を示している。共振変化判断は、一般的に、その進行波電力が小さいときに、困難である。このような加速管コンディショニング方法は、その進行波電力が小さいときに、共振変化判断をしないことにより、加速管（３）をより安定してコンディショニングすることができる。
【００１８】
本発明による加速管コンディショニング方法は、加速管（３）のコンディショニング用高周波が入射される雰囲気の真空度を外部装置（１１）から収集するステップと、真空度が所定値より劣化したときにコンディショニング用高周波の状態が変更するように高周波源（５）を制御するステップとをさらに備えている。加速管（３）の真空度は、加速管（３）でアーク放電が発生したときに、劣化する。すなわち、加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）で初期的なアーク放電が発生したときに、コンディショニング用高周波の状態を変更することにより加速管（３）が損傷するような大きなアーク放電が発生することを防止することができる。
【００１９】
本発明による加速管コンディショニング方法は、加速管（３）のコンディショニング用高周波が入射される雰囲気の真空度を外部装置（１１）から収集するステップと、真空度が所定値より劣化したときに加速管（３）にコンディション用高周波を入射することが停止するように高周波源（５）を制御するステップとをさらに備えている。このような加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）で初期的なアーク放電が発生したときに、コンディショニング用高周波の入射を停止することにより加速管（３）が損傷するような大きなアーク放電が発生することを防止することができる。
【００２０】
本発明による加速管コンディショニング方法は、加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管（３）に高周波源（５）により生成されるコンディショニング用高周波を入射して加速管（３）をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング方法である。本発明による加速管コンディショニング方法は、コンディショニングするときに高周波源（５）に入力される高周波のＲＦパワーが変更するように高周波源（５）を制御する第１ステップと、第１ステップの後に、コンディショニング用高周波を生成するときに利用される電圧が変更するように高周波源（５）を制御する第２ステップと、第２ステップの後に、高周波源（５）がコンディショニング用高周波を間欠的に周期的に生成するときの、コンディショニング用高周波が生成される繰り返し周波数が変更するように、または、コンディショニング用高周波が生成されるパルス幅が変更するように、高周波源（５）を制御する第４ステップとを備えている。このような加速管コンディショニング方法によれば、処理エネルギーが急激に増加することを防止することができ、安定したコンディショニングを実行することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による加速管コンディショニング装置および加速管コンディショニング方法は、高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管をより安定してコンディショニングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図面を参照して、本発明による加速管コンディショニング装置の実施の形態を記載する。その加速管コンディショニング装置１は、図１に示されているように、加速管コンディショニングシステム２に適用されている。加速管コンディショニングシステム２は、加速管３をコンディショニングするときに利用され、加速管コンディショニング装置１とクライストロン電源システム５と入射波反射波電力モニター素子６とオシロスコープ７と高周波自動周波数調整装置８とイオンポンプ１１と加速管負荷用電子銃電源システム１２とを備えている。
【００２３】
クライストロン電源システム５は、加速管コンディショニング装置１によりＲＦパワーとクライストロン電圧と繰り返し周波数とパルス幅と高周波周波数とが制御されて所定の高周波を生成し、導波管１４を介してその高周波を加速管３に出力する。クライストロン電源システム５は、さらに、クライストロンモニタ信号を加速管コンディショニング装置１に出力する。そのクライストロンモニタ信号は、ＲＦパワーとクライストロン電圧とクライストロン電流とパルス幅と繰り返し周波数と高周波周波数とを示している。入射波反射波電力モニター素子６は、導波管１４のうちの加速管３の近傍に配置され、導波管１４をクライストロン電源システム５から加速管３に進行する進行波の電力を測定し、導波管１４を加速管３からクライストロン電源システム５に進行する反射波の電力を測定し、その計測結果をオシロスコープ７に出力する。オシロスコープ７は、表示装置を備え、入射波反射波電力モニター素子６により測定された進行波の電力の変化を示す波形を算出し、入射波反射波電力モニター素子６により測定された反射波の電力の変化を示す波形を算出し、それらの波形をその表示装置に表示し、それらの波形を加速管コンディショニング装置１に出力する。高周波自動周波数調整装置８は、加速管コンディショニング装置１に制御されて、入射波反射波電力モニター素子６により測定された電力に対応する高周波周波数を算出して加速管コンディショニング装置１に出力する。その高周波周波数は、その高周波が加速管３で共振するように、または、共振ずれを抑制するように算出される。または、高周波自動周波数調整装置８は、加速管コンディショニング装置１に制御されて、入射波反射波電力モニター素子６により測定された電力に独立で一定である高周波周波数を出力する。
【００２４】
加速管３は、円筒形に形成され、その円筒の内部に適切な間隔で並ぶ複数の電極（図示されていない）を備えている。加速管３は、電子銃１５を備えている。電子銃１５は、図示されていないカソードとグリッドとを備えている。加速管負荷用電子銃電源システム１２は、加速管コンディショニング装置１により制御されて、そのカソードに電力を供給する。加速管負荷用電子銃電源システム１２は、さらに、加速管コンディショニング装置１により制御されて、そのグリッドとそのカソードとの間に所定の電圧を印加する。電子銃１５は、加速管負荷用電子銃電源システム１２により、そのカソードに適切な電力が供給され、そのグリッドとそのカソードとの間に適切な電圧が印加されることにより、加速管３の円筒の内部に所定量の電子を放出する。加速管３は、その円筒の内部に高周波が入射されることにより、複数の電極に所定の電圧が印加され、電子銃１５から放出される電子を加速する。
【００２５】
イオンポンプ１１は、加速管コンディショニング装置１により制御されて、加速管３の円筒の内部の気体を電離することにより、加速管３の円筒の内部の気体を排気する。イオンポンプ１１は、さらに、その電離に用いられたイオンポンプ電流を出力する。そのイオンポンプ電流は、加速管３の円筒の内部の真空度に対応し、すなわち、その真空度に概ね比例している。
【００２６】
図２は、入射波反射波電力モニター素子６の一部を示している。入射波反射波電力モニター素子６は、ベーテホール２１とアッテネータ２２とクリスタル素子２３と同軸ケーブル２４とを備えている。ベーテホール２１は、図示されていない計測用の副導波管を備えている。その副導波管と導波管１４との広い面を重ねあわせた面には、円形の小さな結合穴が設けられている。ベーテホール２１は、導波管１４からその結合穴を介して漏れ出た進行波の高周波電力信号をその副導波管から出力する。その高周波電力信号の電力は、導波管１４を伝送される高周波の電力に比例している。アッテネータ２２は、ベーテホール２１の出力口に配置され、ベーテホール２１から出力される高周波電力信号を減衰させる。クリスタル素子２３は、ベーテホール２１から出力される高周波電力信号出力をモニター電力信号に変換する。同軸ケーブル２４は、クリスタル素子２３から出力されるモニター電力信号をオシロスコープ７に伝送する。なお、入射波反射波電力モニター素子６は、導波管１４を進行する進行波と反射波との電力を測定することができる他のセンサに置換されることもできる。そのセンサとしては、ベーテホール２１を除く方向性結合器を備えたものが例示される。
【００２７】
加速管コンディショニング装置１は、コンピュータであり、図３に示されているように、複数のコンピュータプログラムがインストールされている。すなわち、加速管コンディショニング装置１は、図示されていないＣＰＵと記憶装置と入力装置と出力装置とインターフェースとを備えている。そのＣＰＵは、加速管コンディショニング装置１にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置と入力装置と出力装置とを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を一時的に記録する。その入力装置は、ユーザに操作されることにより生成される情報をそのＣＰＵに出力する。その入力装置としては、キーボード、マウスが例示される。その出力装置は、そのＣＰＵにより生成された情報をユーザに認識可能に出力する。その出力装置としては、そのＣＰＵにより生成された画面を表示するディスプレイが例示される。そのインターフェースは、加速管コンディショニング装置１に接続される外部機器により生成される情報をそのＣＰＵに出力し、そのＣＰＵにより生成された情報をその外部機器に出力する。その外部機器は、クライストロン電源システム５と入射波反射波電力モニター素子６とオシロスコープ７と高周波自動周波数調整装置８とイオンポンプ１１と加速管負荷用電子銃電源システム１２を含んでいる。
【００２８】
加速管コンディショニング装置１は、設定部３０と真空度収集部３１と進行波電力収集部３２と反射波電力収集部３３と高周波周波数調整部３４と高周波源制御部３５と電子銃電源制御部３６とがインストールされている。
【００２９】
設定部３０は、ユーザにより入力装置が操作されて入力される複数の値を複数の設定値にそれぞれ設定する。その複数の設定値は、ＲＦパワー初期値とクライストロン電圧初期値とパルス幅初期値と繰り返し周波数初期値と第１イオンポンプ電流上限と第２イオンポンプ電流上限と第１反射波形上限と第２反射波形上限と持続時間とＲＦパワー上限と目標入射電力と目標クライストロン電圧と目標パルス幅と進行波電力規定レベルと反射波電力規定レベルと繰り返し周波数規定レベルと目標繰り返し周波数とから形成されている。
【００３０】
真空度収集部３１は、イオンポンプ１１からイオンポンプ電流を収集し、そのイオンポンプ電流に基づいて、加速管３の円筒の内部の真空度を算出する。進行波電力収集部３２は、オシロスコープ７から進行波の電力の変化を収集する。反射波電力収集部３３は、オシロスコープ７から反射波の電力の変化を収集する。
【００３１】
高周波周波数調整部３４は、進行波電力収集部３２により収集された進行波の電力が設定部３０により設定された進行波電力規定レベルより小さいときに、または、反射波電力収集部３３により収集された反射波の電力が設定部３０により設定された反射波電力規定レベルより小さいときに、または、クライストロン電源システム５から収集された繰り返し周波数が設定部３０により設定された繰り返し周波数規定レベルより小さいときに、高周波自動周波数調整装置８が入射波反射波電力モニター素子６により測定された電力に独立で一定である高周波周波数を出力するように高周波自動周波数調整装置８を制御する。高周波周波数調整部３４は、さらに、進行波電力収集部３２により収集された進行波の電力が設定部３０により設定された進行波電力規定レベルより大きく、かつ、反射波電力収集部３３により収集された反射波の電力が設定部３０により設定された反射波電力規定レベルより大きく、かつ、クライストロン電源システム５から収集された繰り返し周波数が設定部３０により設定された繰り返し規定レベルより大きいときに、高周波自動周波数調整装置８が入射波反射波電力モニター素子６により測定された電力に対応する高周波周波数を出力するように高周波自動周波数調整装置８を制御する。高周波周波数調整部３４は、さらに、その高周波周波数を高周波自動周波数調整装置８から収集する。
【００３２】
高周波源制御部３５は、ユーザによる入力装置の操作に応答して、クライストロン電源システム５を起動する。高周波源制御部３５は、さらに、設定部３０により設定される複数の設定値と真空度収集部３１により収集される真空度と進行波電力収集部３２により収集される進行波の電力と反射波電力収集部３３により収集される反射波の電力とクライストロン電源システム５から収集されるＲＦパワーとクライストロン電圧とクライストロン電流とパルス幅と繰り返し周波数とに基づいてＲＦパワーとクライストロン電圧と繰り返し周波数とパルス幅とを制御する。高周波源制御部３５は、さらに、高周波周波数調整部３４により収集された高周波周波数の高周波を出力するように、クライストロン電源システム５を制御する。
【００３３】
電子銃電源制御部３６は、加速管３をコンディショニングするときに、電子銃１５が加速管３の円筒の内部に所定量の電子を放出するように、加速管負荷用電子銃電源システム１２を制御する。なお、加速管３をコンディショニングするときに、必ずしも、加速管３の円筒の内部に電子を放出する必要はなく、このとき、電子銃電源制御部３６は、電子銃１５が加速管３の円筒の内部に電子を放出しないように、加速管負荷用電子銃電源システム１２を制御する。
【００３４】
このような加速管コンディショニングシステム２によれば、加速管コンディショニング装置１は、入射波反射波電力モニター素子６により計測された計測結果を用いてクライストロン電源システム５を制御することができ、クライストロン電源システム５の運転条件に基づいてクライストロン電源システム５を制御することより、加速管３をより安定してコンディショニングすることができる。
【００３５】
図４Ａと図４Ｂとは、本発明による加速管コンディショニング方法の実施の形態を示している。本発明による加速管コンディショニング方法は、加速管コンディショニングシステム２により実行される。ユーザは、まず、加速管コンディショニング装置１の入力装置を操作して、複数の設定値にそれぞれ設定される複数の値を入力する。その複数の値は、ＲＦパワー初期値とクライストロン電圧初期値とパルス幅初期値と繰り返し周波数初期値と第１イオンポンプ電流上限と第２イオンポンプ電流上限と第１反射波形上限と第２反射波形上限と持続時間とＲＦパワー上限と目標入射電力と目標クライストロン電圧と目標パルス幅と進行波電力規定レベルと反射波電力規定レベルと繰り返し周波数規定レベルと目標繰り返し周波数とから形成されている。ユーザは、次いで、イオンポンプ１１を起動して、加速管３の内部の気体を排気する。
【００３６】
加速管コンディショニング装置１は、ユーザによる入力装置の操作に応答してクライストロン電源システム５を起動し、ＲＦパワーがそのＲＦパワー初期値になり、クライストロン電圧がそのクライストロン電圧初期値になり、パルス幅がそのパルス幅初期値になり、繰り返し周波数がその繰り返し周波数初期値になるようにクライストロン電源システム５を設定する（ステップＳ１）。
【００３７】
加速管コンディショニング装置１は、クライストロン電源システム５が起動すると、ＲＦパワーを微小に増加させる（ステップＳ２）。加速管コンディショニング装置１は、イオンポンプ１１から収集されたイオンポンプ電流が第１イオンポンプ電流上限より大きいときに、または、入射波反射波電力モニター素子６により計測された反射波の電力が第１反射波形上限より大きいときに（ステップＳ３、ＹＥＳ）、この加速管コンディショニング方法を一時停止する（ステップＳ４）。このとき、ユーザは、その真空度が所定の真空度まで十分に低下するまで一時停止させ、加速管３の内部の真空度が所定の真空度まで十分に低下したことを確認した後に、再度ステップＳ１を実行するように加速管コンディショニング装置１を操作する。
【００３８】
加速管コンディショニング装置１は、イオンポンプ１１から収集されたイオンポンプ電流が第１イオンポンプ電流上限より小さく、かつ、入射波反射波電力モニター素子６により計測された反射波の電力が第１反射波形上限より小さい場合で（ステップＳ３、ＮＯ）、そのイオンポンプ電流が第２イオンポンプ電流上限より大きく、または、その反射波の電力が第２反射波形上限より大きいときに（ステップＳ５、ＹＥＳ）、クライストロン電源システム５の設定値を変更する（ステップＳ６）。その設定値の変更は、加速管３に発生するアーク放電が抑制されるようなものである。このような設定値の変更としては、ＲＦパワーを微小に減少させること、クライストロン電圧を下げる事、コンディショニング用高周波の周波数を加速管の共振周波数から遠ざける事が例示される。加速管コンディショニング装置１は、ステップＳ６が実行された後に再度ステップＳ２を実行する。
【００３９】
加速管コンディショニング装置１は、イオンポンプ１１から収集されたイオンポンプ電流と入射波反射波電力モニター素子６により計測された反射波の電力との状態がその持続時間以上に維持されていないときに（ステップＳ７、ＮＯ）、再度ステップＳ２を実行する。その状態は、イオンポンプ１１から収集されたイオンポンプ電流が第２イオンポンプ電流上限より大きく、かつ、そのイオンポンプ電流が第１イオンポンプ電流上限より小さく、かつ、入射波反射波電力モニター素子６により計測された反射波の電力が第２反射波形上限より大きく、かつ、その反射波の電力が第１反射波形上限より小さいことを示している。
【００４０】
加速管コンディショニング装置１は、状態がその持続時間以上に維持された場合で（ステップＳ７、ＹＥＳ）、ＲＦパワーがＲＦパワー上限まで増加していないときに（ステップＳ８、ＮＯ）、再度ステップＳ２を実行する。
【００４１】
加速管コンディショニング装置１は、ＲＦパワーがＲＦパワー上限まで増加した場合で（ステップＳ８、ＹＥＳ）、オシロスコープ７から収集される進行波電力が目標入射電力まで増加していないときに、または、クライストロン電源システム５から収集されるクライストロン電圧が目標クライストロン電圧まで増加していないときに（ステップＳ９、ＮＯ）、ＲＦパワーをリセットして０に落とし（ステップＳ１０）、クライストロン電圧を増加させ（ステップＳ１１）、再度ステップＳ２を実行する。
【００４２】
加速管コンディショニング装置１は、オシロスコープ７から収集される進行波電力が目標入射電力まで増加し、かつ、クライストロン電源システム５から収集されるクライストロン電圧が目標クライストロン電圧まで増加した場合で（ステップＳ９、ＹＥＳ）、クライストロン電源システム５から収集されるパルス幅が目標パルス幅まで増加していないときに（ステップＳ１２、ＮＯ）、ＲＦパワーをリセットして０に落とし、クライストロン電圧をリセットして０に落とし、（ステップＳ１３）、パルス幅を増加させ（ステップＳ１４）、再度ステップＳ２を実行する。
【００４３】
加速管コンディショニング装置１は、クライストロン電源システム５から収集されるパルス幅が目標パルス幅まで増加した場合で（ステップＳ１２、ＹＥＳ）、入射波反射波電力モニター素子６により計測された進行波の電力が進行波電力規定レベルより小さいときに、または、入射波反射波電力モニター素子６により計測された反射波の電力が反射波電力規定レベルより小さいときに、または、クライストロン電源システム５から収集された繰り返し周波数が繰り返し周波数規定レベルより小さいときに（ステップＳ１５、ＹＥＳ）、高周波自動周波数調整装置８が入射波反射波電力モニター素子６により測定された電力に独立で一定である高周波周波数を出力するように高周波自動周波数調整装置８を制御する（ステップＳ１７）。加速管コンディショニング装置１は、その進行波の電力が進行波電力規定レベルより大きく、かつ、その反射波の電力が反射波電力規定レベルより大きく、かつ、その繰り返し周波数が繰り返し規定レベルより大きいときに（ステップＳ１５、ＮＯ）、高周波自動周波数調整装置８が入射波反射波電力モニター素子６により測定された電力に対応する高周波周波数を出力するように高周波自動周波数調整装置８を制御する（ステップＳ１６）。加速管コンディショニング装置１は、高周波自動周波数調整装置８から出力された高周波周波数の高周波を出力するように、クライストロン電源システム５を制御する。
【００４４】
加速管コンディショニング装置１は、クライストロン電源システム５から収集された繰り返し周波数が目標繰り返し周波数まで増加していないときに（ステップＳ１８、ＮＯ）、繰り返し周波数を増加させる（ステップＳ１９）。加速管コンディショニング装置１は、ステップＳ１〜ステップＳ１９を実行することにより、ＲＦパワーとクライストロン電圧とパルス幅と繰り返し周波数との全部がそれぞれ目標とする状態になるまで加速管３をコンディショニングすることになる。
【００４５】
図５は、クライストロン電源システム５から出力される高周波の電力の変化を示している。その変化４１は、その電力が周期４２ごとに同様の変化が繰り返すことを示している。周期４２は、クライストロン電源システム５の繰り返し周波数に設定される値の逆数に対応し、期間４３と期間４４とから形成されている。変化４１は、期間４３でその電力がピーク値４５と０との間を振動することを示している。その振動の周期は、周期４２に比較して十分に小さい。期間４３は、加速管コンディショニング装置１により制御されるパルス幅に対応している。変化４１は、期間４４でその電力が概ね０を示すことを示している。
【００４６】
図６は、クライストロン電源システム５から出力される高周波が加速管３で反射してクライストロン電源システム５に入射する反射波の電力の変化を示している。その変化５１は、その電力が周期５２ごとに同様の変化が繰り返すことを示している。周期５２は、周期４２と等しく、期間５３と期間５４とから形成されている。変化５１は、期間５３でその電力がピーク値５５と０との間を振動することを示し、期間５４でその電力が概ね０を示すことを示している。その振動の周期は、周期５２に比較して十分に小さい。期間５３は、加速管コンディショニング装置１により制御されるパルス幅に対応している。変化５１は、さらに、ピーク値５５がピーク値４５より小さいことを示している。
【００４７】
図７は、入射波反射波電力モニター素子６により計測される進行波の電力の変化を示し、すなわち、オシロスコープ７により算出される進行波の電力の波形を示している。その変化６１は、その電力が周期６２ごとに同様の変化が繰り返すことを示している。周期６２は、周期４２と等しく、期間６３と期間６４とから形成されている。変化６１は、期間６３でその電力がピーク値６５を示し、期間６４でその電力が概ね０を示すことを示している。期間６３は、加速管コンディショニング装置１により制御されるパルス幅に対応している。変化６１は、さらに、ピーク値６５がピーク値４５に概ね等しいことを示している。
【００４８】
共振変化判断は、一般的に、その進行波電力が小さいときに、または、その反射波電力が小さいときに、または、その繰り返し周波数が小さいときに、より困難である。加速管３は、その進行波電力が大きいときに、または、その反射波電力が大きいときに、または、その繰り返し周波数が大きいときに、電力負荷が大きくなり、温度上昇が顕著となり、大きく熱変形し、共振周波数が大きく変化する。このような加速管コンディショニング方法によれば、その進行波電力が小さいときに、または、その反射波電力が小さいときに、または、その繰り返し周波数が小さいときに、共振変化判断をしないことにより、加速管３をより安定してコンディショニングすることができる。このような加速管コンディショニング方法によれば、その進行波電力が大きいときに、または、その反射波電力が大きいときに、または、その繰り返し周波数が大きいときに、共振変化判断をすることにより、高周波の高周波周波数をより有効に変更することができ、加速管３をより安定してコンディショニングすることができる。
【００４９】
加速管３の真空度は、加速管３でアーク放電が発生したときに、劣化する。このような加速管コンディショニング方法によれば、加速管コンディショニング装置１は、加速管３で初期的な微小なアーク放電が発生したときに、アーク放電が抑制されるようにコンディショニング用高周波の状態を変更することにより、加速管３が損傷するような大きなアーク放電が発生することを防止することができる。このため、加速管コンディショニング装置１は、ステップＳ１〜ステップＳ１９を実行することにより、ＲＦパワーとクライストロン電圧とパルス幅と繰り返し周波数との全部がそれぞれ目標とする状態になるまで、加速管３が損傷するような大きなアーク放電が発生することを防止することができ、加速管３をより確実にコンディショニングすることができる。
【００５０】
加速管３をコンディショニングするときに、最初に、クライストロン電圧を増加させると、入射電力に対する依存性が大きく、急激なパワー増加をもたらし、放電頻発の恐れが高い。また、加速管３をコンディショニングするときに、最初に、パルス幅を増加させると、放電が持続しやすく、放電発生の場合のダメージが大きくなる。また、加速管３をコンディショニングするときに、最初に、繰り返し周波数を上げると、加速管内面の電界強度は変わらない状態で、電界印加頻度を増加させる事になるため、低電界強度で処理出来ない脱ガスや表面の活性向上に時間を要する事になる。本発明による加速管コンディショニング方法は、最初にＲＦパワーを増加させる事により、適度なパワー増分での処理が可能になる。
【００５１】
ＲＦパワーを増加させた直後に、パルス幅を増加させると、放電が持続しやすく、放電発生の場合のダメージが大きくなる。ＲＦパワーを増加させた直後に、繰り返し周波数を上げると、加速管内面の電界強度は変わらない状態で、電界印加頻度を増加させる事になるため、低電界強度で処理出来ない脱ガスや表面の活性向上に時間を要する事になる。
本発明による加速管コンディショニング方法は、ＲＦパワーを増加させた直後に、コンディショニングが達成されたレベルよりも少し上回る電力レベルとなるようにクライストロン電圧を増加させることにより、適度なパワー増分での処理が可能である。
【００５２】
本発明による加速管コンディショニング方法は、充分な電力レベル迄コンディショニングが終了した後に、パルス幅を増加させ、また繰り返し周波数を上げる事により、実使用条件のパルス幅及び繰り返し周波数条件迄の安定した加速管のコンディショニング処理を実現することができる。すなわち、本発明による加速管コンディショニング方法は、ＲＦパワー→クライストロン電圧→繰り返し周波数→パルス幅の順に調整する事により、急激な処理エネルギー増加を抑えながら、段階的な処理を行うことができる。
【００５３】
なお、本発明による加速管コンディショニング方法は、ステップＳ１２〜ステップＳ１４のパルス幅を増加させる動作とステップＳ１５〜ステップＳ１９の繰り返し周波数を増加させる動作との順番を入れ替えることもできる。このような加速管コンディショニング方法は、既述の実施の形態における加速管コンディショニング方法と同様にして、急激な処理エネルギー増加を抑えながら、段階的な処理を行うことができる。
【００５４】
なお、加速管コンディショニング装置１は、ステップＳ１５で、入射波反射波電力モニター素子６により計測された進行波の電力のみに基づいて、高周波周波数を固定にするか変動させるかを判別することもできる。さらに、加速管コンディショニング装置１は、ステップＳ１５で、入射波反射波電力モニター素子６により計測された反射波の電力のみに基づいて、高周波周波数を固定にするか変動させるかを判別することもできる。さらに、加速管コンディショニング装置１は、ステップＳ１５で、入射波反射波電力モニター素子６により計測された反射波の電力のみに基づいて、高周波周波数を固定にするか変動させるかを判別することもできる。このような加速管コンディショニング方法によれば、既述の実施の形態における加速管コンディショニング方法と同様にして、加速管３をより確実にコンディショニングすることができる。
【００５５】
本発明による加速管コンディショニング装置の実施の他の形態は、既述の実施の形態における加速管コンディショニング装置１が高周波周波数演算部をさらに備えている。その高周波周波数演算部は、入射波反射波電力モニター素子６により測定された電力に対応する高周波周波数を算出して加速管コンディショニング装置１に出力する。その高周波周波数は、その高周波が加速管３で共振するように、または、共振ずれを抑制するように算出される。このとき、高周波周波数調整部３４は、進行波電力収集部３２により収集された進行波の電力が設定部３０により設定された進行波電力規定レベルより小さいときに、または、反射波電力収集部３３により収集された反射波の電力が設定部３０により設定された反射波電力規定レベルより小さいときに、または、クライストロン電源システム５から収集された繰り返し周波数が設定部３０により設定された繰り返し周波数規定レベルより小さいときに、その高周波周波数演算部により算出された高周波周波数に独立で一定である高周波周波数を出力する。高周波周波数調整部３４は、さらに、進行波電力収集部３２により収集された進行波の電力が設定部３０により設定された進行波電力規定レベルより大きく、かつ、反射波電力収集部３３により収集された反射波の電力が設定部３０により設定された反射波電力規定レベルより大きく、かつ、クライストロン電源システム５から収集された繰り返し周波数が設定部３０により設定された繰り返し規定レベルより大きいときに、その高周波周波数演算部により算出された高周波周波数の高周波を出力するように、クライストロン電源システム５を制御する。このような加速管コンディショニング装置によれば、加速管コンディショニングシステム２は、高周波自動周波数高周波自動周波数調整装置８を加速管コンディショニング装置と別個に設ける必要がなく好ましい。
【００５６】
本発明による加速管コンディショニング装置のさらに他の実施の形態は、既述の実施の形態における進行波電力収集部３２が他の進行波電力収集部に置換され、反射波電力収集部３３が他の反射波電力収集部に置換されている。その進行波電力収集部は、入射波反射波電力モニター素子６により計測された進行波の電力を入射波反射波電力モニター素子６から収集する。その反射波電力収集部は、入射波反射波電力モニター素子６により計測された反射波の電力を入射波反射波電力モニター素子６から収集する。このような加速管コンディショニング装置によれば、加速管コンディショニングシステム２は、オシロスコープ７を加速管コンディショニング装置と別個に設ける必要がなく好ましい。
【００５７】
なお、クライストロン電源システム５は、他の高周波源に置換することができる。その高周波源としては、電子管式高周波源、マグネトロンが例示される。その高周波源は、クライストロン電源システム５と同様にして、ＲＦパワーと印加電圧とパルス幅と繰り返し周波数と高周波周波数とが制御されて所定の高周波を生成する。このとき、加速管コンディショニング装置１は、クライストロン電源システム５と同様にして、ＲＦパワーと印加電圧とパルス幅と繰り返し周波数と高周波周波数とをその高周波源に出力することにより、所定の高周波が出力されるようにその高周波源を制御する。
【実施例】
【００５８】
本発明による加速管コンディショニング装置の実施例は、べーテホール式の方向性結合器（−６０ｄＢ）を備える入射波反射波電力モニター素子６が適用されている。コンディショニングの処理範囲は、クライストロン電圧が８０ｋＶ〜１３０ｋＶ、クライストロン入力高周波電力が０〜１５０Ｗ、パルス幅が１〜４μｓ、クライストロン繰り返し周波数が１０〜３００ｐｐｓ、加速管３への高周波入力電力が０〜２．５ＭＷで実施された。
【００５９】
本発明による加速管コンディショニング方法の実施例では、加速管の内部を高真空排気するイオンポンプのイオン電流をモニターし、制御コントローラへの入力信号とした。加速管内部で放電が発生すると、脱ガス発生により加速管内圧力が増加し、圧力が増加すると電流値も増加する。そのため、その電流が設定しきい値Ｉ１を超えると、加速管への高周波入力電力である電力伝送用の主導波管の伝送電力を低下する為に、クライストロンへの高周波入力電力を約２〜３Ｗ低下させるよう設定し、コンディショニングを継続させた。このとき、加速管の負荷無し（加速対象となる電子銃出力＝０）条件にて、一連のコンディショニング処理工程の中で、放電発生直前の高周波電力レベルよりも大幅に低い電力で再コンディショニング処理をする事無く、コンディショニング処理を加速管の設定最大条件まで処理することができた。加速管への高周波入力電力である電力伝送用の主導波管の伝送電力として、入力２．５ＭＷまでの自動コンディショニング処理をリアルタイムでモニター確認しながら実現することができた。
【００６０】
本発明による加速管コンディショニング方法の他の実施例では、加速管の内部を高真空排気するイオンポンプのイオン電流をモニターし、制御コントローラへの入力信号とした。その電流が設定しきい値Ｉ１を超えると、加速管への高周波入力電力である電力伝送用の主導波管の伝送電力を中断停止する為に、クライストロンへの高周波入力電力を０Ｗに低下させ、設定しきい値Ｉ２以下に回復すると、加速管への高周波入力電力である電力伝送用の主導波管の伝送電力を再開する為に、クライストロンへの高周波入力電力を中断前のレベルにて再出力させるよう設定し、コンディショニングを継続させた。このとき、加速管の負荷無し（加速対象となる電子銃出力＝０）条件にて、一連のコンディショニング処理工程の中で、放電発生直前の高周波電力レベルよりも大幅に低い電力で再コンディショニング処理をする事無く、コンディショニング処理を加速管の設定最大条件まで処理することができた。加速管への高周波入力電力である電力伝送用の主導波管の伝送電力として、入力２．５ＭＷまでの自動コンディショニング処理をリアルタイムでモニター確認しながら実現することができた。
【００６１】
本発明による加速管コンディショニング方法のさらに他の実施例では、クライストロンへの高周波入力電力が２０Ｗ（最大約１ＭＷ）未満は、高周波周波数を固定（５７１４ＭＨｚ）とし、２０Ｗ以上では高周波自動周波数調整を行うよう設定し、コンディショニング処理を実施した。このとき、加速管の負荷無し（加速対象となる電子銃出力＝０）条件にて、加速管への高周波入力電力である電力伝送用の主導波管の伝送電力として、入力２．５ＭＷまでの自動コンディショニング処理を安定して実現することができた。
【００６２】
本発明による加速管コンディショニング方法のさらに他の実施例では、クライストロンへの高周波入力電力が２０Ｗ（最大約１ＭＷ）未満は、高周波周波数を固定（５７１４ＭＨｚ）とし、２０Ｗ以上では高周波自動周波数調整を行うよう設定し、コンディショニング処理を実施した。このとき、加速管の負荷無し（加速対象となる電子銃出力＝０）条件にて、加速管への高周波入力電力である電力伝送用の主導波管の伝送電力として、入力２．５ＭＷまでの自動コンディショニング処理を安定して実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明による加速管コンディショニング装置が適用される加速管コンディショニングシステムを示すブロック図である。
【図２】図２は、入射波反射波電力モニター素子を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明による加速管コンディショニング装置の実施の形態を示すブロックである。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明による加速管コンディショニング方法の前半部分の実施の形態を示すフローチャートである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明による加速管コンディショニング方法の後半部分の実施の形態を示すフローチャートである。
【図５】図５は、クライストロンから出力される進行波の電力の変化を示すグラフである。
【図６】図６は、クライストロンに入射される反射波の電力の変化を示すグラフである。
【図７】図７は、モニター素子により計測される進行波の電力の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１ ：加速管コンディショニング装置
２ ：加速管コンディショニングシステム
３ ：加速管
５ ：クライストロン電源システム
６ ：入射波反射波電力モニター素子
７ ：オシロスコープ
８ ：高周波自動周波数調整装置
１１：イオンポンプ
１２：加速管負荷用電子銃電源システム
１４：導波管
１５：電子銃
２１：ベーテホール
２２：アッテネータ
２３：クリスタル素子
２４：同軸ケーブル
３１：真空度収集部
３２：進行波電力収集部
３３：反射波電力収集部
３４：高周波周波数調整部
３５：高周波源制御部
３６：電子銃電源制御部
４１：変化
４２：周期
４３：期間
４４：期間
４５：ピーク値
５１：変化
５２：周期
５３：期間
５４：期間
５５：ピーク値
６１：変化
６２：周期
６３：期間
６４：期間
６５：ピーク値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速管コンディショニング装置および加速管コンディショニング方法に関し、特に、荷電粒子を加速する加速管をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング装置および加速管コンディショニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子に例示される荷電粒子を加速する加速管が知られている。このような加速管は、放射線治療装置、非破壊検査装置、滅菌装置に適用されている。その放射線治療装置は、その加速された電子の制動放射により生成される治療用放射線を患部（腫瘍）に照射することにより、患者を治療する。その非破壊検査装置は、その加速された荷電粒子の制動放射により生成される放射線を検査対象に透過して撮像される透過画像を用いて、その検査対象を検査する。その滅菌装置は、その加速された荷電粒子を滅菌対象に照射することにより、または、その加速された荷電粒子の制動放射により生成される放射線を滅菌対象に照射することにより、その滅菌対象を滅菌する。
【０００３】
このような加速管は、複数の電極を備え、加速管に高周波が入射されることにより、加速管に入射される荷電粒子を加速する。このような加速管は、荷電粒子を利用する前にコンディショニング（枯らし運転）が実行されることが知られている。そのコンディショニングは、加速管が備える電極が配置される雰囲気を真空引きしながら加速管に高周波を入射することにより、その電極の表面（または加速管の内壁の表面）に適度なアーク放電を発生させ、その表面に吸着された汚染物を除去してその表面を清浄にする処理である。（たとえば、Ｓ．Ｍ．Ｈａｎｎａ，ｅｔ．ａｌ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＥＰＡＣ２００４，「Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｈｉｇｈ−Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｏｆ ｍｅｄｉｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓ」参照。）
【０００４】
このようなコンディショニングは、昼夜連続して実施することにより、加速管の表面活性が高い状態を継続維持することができ、処理が効率良く行うことができる。このようなコンディショニングは、手動処理され、目視にてＲＦ反射波を検知し、加速管に設けられたイオンポンプの電流量をモニターして放電発生を確認し、加速管への高周波入力条件を変更している。このような手動操作では、労働負荷が高く、変更時間及び変更量に個人のばらつきがあり、一定の処理条件を継続することが困難である。このようなコンディショニングは、自動的に実行されることが望まれ、加速管は、より確実にコンディショニングされることが望まれている。自動的にコンディショニングされるときに加速管の損傷を防止することが望まれている。
【０００５】
米国特許第６４８３２６３号明細書には、放射線治療装置に適用される線形加速器を自動的にコンディショニングする方法とシステムとが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６４８３２６３号明細書
【非特許文献１】Ｓ．Ｍ．Ｈａｎｎａ，ｅｔ．ａｌ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＥＰＡＣ２００４，「Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｈｉｇｈ−Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｏｆ ｍｅｄｉｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管をより安定して自動的にコンディショニングする加速管コンディショニング装置および加速管コンディショニング方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管をより確実に自動的にコンディショニングする加速管コンディショニング装置および加速管コンディショニング方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管を自動的にコンディショニングするときに加速管の損傷を防止する加速管コンディショニング装置および加速管コンディショニング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、発明を実施するための最良の形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
本発明による加速管コンディショニングシステム（２）は、加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管（３）をコンディショニングするときに加速管（３）に入射されるコンディショニング用高周波を生成する高周波源（５）と、加速管（３）に入射する進行波の進行波電力を計測するセンサ（６、７）と、進行波電力に基づいて高周波源（５）を制御する加速管コンディショニング装置（１）とを備えている。このような加速管コンディショニングシステム（２）によれば、加速管コンディショニング装置（１）は、高周波源（５）の運転条件に基づいて高周波源（５）を制御することより、加速管（３）をより安定してコンディショニングすることができる。たとえば、加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）が目標とする状態までコンディショニングされていることを高周波源（５）の運転条件に基づいて確認することより、加速管（３）が目標とする状態までコンディショニングされていることをより確実に確認することができ、加速管（３）をより確実に自動的にコンディショニングすることができる。
【００１０】
本発明による加速管コンディショニング装置（１）は、加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管（３）に高周波源（５）により生成されるコンディショニング用高周波を入射して加速管（３）をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング装置（１）である。本発明による加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）で反射した反射波の反射波電力を計測するセンサ（６、７）から反射波電力を収集する反射波電力収集部（３３）と、反射波電力に基づいて高周波周波数を生成する高周波周波数調整部（３４）と、コンディショニング用高周波の周波数が高周波周波数になるように高周波源（５）を制御する高周波源制御部（３５）とを備えている。高周波周波数は、反射波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、反射波電力が所定値より大きいときにコンディショニング用高周波が加速管（３）で共振するような値を示している。その共振周波数は、加速管コンディショニング装置（１）と別途に設けられる高周波自動周波数調整装置（８）により、または、加速管コンディショニング装置（１）が備える高周波周波数演算部により、進行波電力及び反射波電力に基づいて求められる。共振変化判断は、一般的に、その反射波電力が小さいときに、困難である。このような加速管コンディショニング装置（１）は、その反射波電力が小さいときに、共振変化判断をしないことにより、加速管（３）をより安定してコンディショニングすることができる。
【００１１】
本発明による加速管コンディショニング装置（１）は、加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管（３）に高周波源（５）により生成されるコンディショニング用高周波を入射して加速管（３）をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング装置（１）である。本発明による加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）に入射する進行波の進行波電力を計測するセンサ（６、７）から進行波電力を収集する進行波電力収集部（３２）と、進行波電力に基づいて高周波周波数を生成する高周波周波数調整部（３４）と、コンディショニング用高周波の周波数が高周波周波数になるように高周波源（５）を制御する高周波源制御部（３５）とを備えている。高周波周波数は、進行波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、進行波電力が所定値より大きいときにコンディショニング用高周波が加速管（３）で共振するような値を示している。その共振周波数は、加速管コンディショニング装置（１）と別途に設けられる高周波自動周波数調整装置（８）により、または、加速管コンディショニング装置（１）が備える高周波周波数演算部により、進行波電力及び反射波電力に基づいて求められる。共振変化判断は、一般的に、その進行波電力が小さいときに、困難である。このような加速管コンディショニング装置（１）は、その進行波電力が小さいときに、共振変化判断をしないことにより、加速管（３）をより安定してコンディショニングすることができる。
【００１２】
本発明による加速管コンディショニング装置（１）は、加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管（３）に高周波源（５）により生成されるコンディショニング用高周波を入射して加速管（３）をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング装置（１）である。本発明による加速管コンディショニング装置（１）は、高周波源（５）がコンディショニング用高周波を間欠的に周期的に生成するときの繰り返し周波数に基づいて高周波周波数を生成する高周波周波数調整部（３４）と、コンディショニング用高周波の周波数が高周波周波数になるように高周波源（５）を制御する高周波源制御部（３５）とを備えている。高周波周波数は、繰り返し周波数が所定値より小さいときに一定の値を示し、繰り返し周波数が所定値より大きいときにコンディショニング用高周波が加速管（３）で共振するような値を示している。その共振周波数は、加速管コンディショニング装置（１）と別途に設けられる高周波自動周波数調整装置（８）により、または、加速管コンディショニング装置（１）が備える高周波周波数演算部により、進行波電力及び反射波電力に基づいて求められる。共振変化判断は、一般的に、その進行波電力が小さいときに、困難である。このような加速管コンディショニング装置（１）は、その進行波電力が小さいときに、共振変化判断をしないことにより、加速管（３）をより安定してコンディショニングすることができる。
【００１３】
本発明による加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）のコンディショニング用高周波が入射される雰囲気の真空度を外部装置（１１）から収集する真空度収集部（３１）をさらに備えている。高周波源制御部（３５）は、真空度が所定値より劣化したときにコンディショニング用高周波の状態が変更するように高周波源（５）を制御する。加速管（３）の真空度は、加速管（３）でアーク放電が発生したときに、劣化する。すなわち、加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）で初期的なアーク放電が発生したときに、コンディショニング用高周波の状態を変更することにより加速管（３）が損傷するような大きなアーク放電が発生することを防止することができる。
【００１４】
本発明による加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）のコンディショニング用高周波が入射される雰囲気の真空度を外部装置（１１）から収集する真空度収集部（３１）をさらに備えている。高周波源制御部（３５）は、真空度が所定値より劣化したときに加速管（３）にコンディション用高周波を入射することが停止するように高周波源（５）を制御する。このような加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）で初期的なアーク放電が発生したときに、コンディショニング用高周波の入射を停止することにより加速管（３）が損傷するような大きなアーク放電が発生することを防止することができる。
【００１５】
本発明による加速管コンディショニング方法は、加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管（３）に高周波源（５）により生成されるコンディショニング用高周波を入射して加速管（３）をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング方法である。本発明による加速管コンディショニング方法は、加速管（３）で反射した反射波の反射波電力を計測するセンサ（６、７）から反射波電力を収集するステップと、反射波電力に基づいて高周波周波数を生成するステップと、コンディショニング用高周波の周波数が高周波周波数になるように高周波源（５）を制御するステップとを備えている。高周波周波数は、反射波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、反射波電力が所定値より大きいときにコンディショニング用高周波が加速管（３）で共振するような値を示している。共振変化判断は、一般的に、その反射波電力が小さいときに、困難である。このような加速管コンディショニング方法は、その反射波電力が小さいときに、共振変化判断をしないことにより、加速管（３）をより安定してコンディショニングすることができる。
【００１６】
本発明による加速管コンディショニング方法は、加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管（３）に高周波源（５）により生成されるコンディショニング用高周波を入射して加速管（３）をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング方法である。本発明による加速管コンディショニング方法は、加速管（３）に入射する進行波の進行波電力を計測するセンサ（６、７）から進行波電力を収集するステップと、進行波電力に基づいて高周波周波数を生成するステップと、コンディショニング用高周波の周波数が高周波周波数になるように高周波源（５）を制御するステップとを備えている。高周波周波数は、進行波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、進行波電力が所定値より大きいときにコンディショニング用高周波が加速管（３）で共振するような値を示している。共振変化判断は、一般的に、その進行波電力が小さいときに、困難である。このような加速管コンディショニング方法は、その進行波電力が小さいときに、共振変化判断をしないことにより、加速管（３）をより安定してコンディショニングすることができる。
【００１７】
本発明による加速管コンディショニング方法は、加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管（３）に高周波源（５）により生成されるコンディショニング用高周波を入射して加速管（３）をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング方法である。本発明による加速管コンディショニング方法は、高周波源（５）がコンディショニング用高周波を間欠的に周期的に生成するときの繰り返し周波数に基づいて高周波周波数を生成するステップと、コンディショニング用高周波の周波数が高周波周波数になるように高周波源（５）を制御するステップとを備えている。高周波周波数は、繰り返し周波数が所定値より小さいときに一定の値を示し、繰り返し周波数が所定値より大きいときにコンディショニング用高周波が加速管（３）で共振するような値を示している。共振変化判断は、一般的に、その進行波電力が小さいときに、困難である。このような加速管コンディショニング方法は、その進行波電力が小さいときに、共振変化判断をしないことにより、加速管（３）をより安定してコンディショニングすることができる。
【００１８】
本発明による加速管コンディショニング方法は、加速管（３）のコンディショニング用高周波が入射される雰囲気の真空度を外部装置（１１）から収集するステップと、真空度が所定値より劣化したときにコンディショニング用高周波の状態が変更するように高周波源（５）を制御するステップとをさらに備えている。加速管（３）の真空度は、加速管（３）でアーク放電が発生したときに、劣化する。すなわち、加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）で初期的なアーク放電が発生したときに、コンディショニング用高周波の状態を変更することにより加速管（３）が損傷するような大きなアーク放電が発生することを防止することができる。
【００１９】
本発明による加速管コンディショニング方法は、加速管（３）のコンディショニング用高周波が入射される雰囲気の真空度を外部装置（１１）から収集するステップと、真空度が所定値より劣化したときに加速管（３）にコンディション用高周波を入射することが停止するように高周波源（５）を制御するステップとをさらに備えている。このような加速管コンディショニング装置（１）は、加速管（３）で初期的なアーク放電が発生したときに、コンディショニング用高周波の入射を停止することにより加速管（３）が損傷するような大きなアーク放電が発生することを防止することができる。
【００２０】
本発明による加速管コンディショニング方法は、加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管（３）に高周波源（５）により生成されるコンディショニング用高周波を入射して加速管（３）をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング方法である。本発明による加速管コンディショニング方法は、コンディショニングするときに高周波源（５）に入力される高周波のＲＦパワーが変更するように高周波源（５）を制御する第１ステップと、第１ステップの後に、コンディショニング用高周波を生成するときに利用される電圧が変更するように高周波源（５）を制御する第２ステップと、第２ステップの後に、高周波源（５）がコンディショニング用高周波を間欠的に周期的に生成するときの、コンディショニング用高周波が生成される繰り返し周波数が変更するように、または、コンディショニング用高周波が生成されるパルス幅が変更するように、高周波源（５）を制御する第４ステップとを備えている。このような加速管コンディショニング方法によれば、処理エネルギーが急激に増加することを防止することができ、安定したコンディショニングを実行することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による加速管コンディショニング装置および加速管コンディショニング方法は、高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管をより安定してコンディショニングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図面を参照して、本発明による加速管コンディショニング装置の実施の形態を記載する。その加速管コンディショニング装置１は、図１に示されているように、加速管コンディショニングシステム２に適用されている。加速管コンディショニングシステム２は、加速管３をコンディショニングするときに利用され、加速管コンディショニング装置１とクライストロン電源システム５と入射波反射波電力モニター素子６とオシロスコープ７と高周波自動周波数調整装置８とイオンポンプ１１と加速管負荷用電子銃電源システム１２とを備えている。
【００２３】
クライストロン電源システム５は、加速管コンディショニング装置１によりＲＦパワーとクライストロン電圧と繰り返し周波数とパルス幅と高周波周波数とが制御されて所定の高周波を生成し、導波管１４を介してその高周波を加速管３に出力する。クライストロン電源システム５は、さらに、クライストロンモニタ信号を加速管コンディショニング装置１に出力する。そのクライストロンモニタ信号は、ＲＦパワーとクライストロン電圧とクライストロン電流とパルス幅と繰り返し周波数と高周波周波数とを示している。入射波反射波電力モニター素子６は、導波管１４のうちの加速管３の近傍に配置され、導波管１４をクライストロン電源システム５から加速管３に進行する進行波の電力を測定し、導波管１４を加速管３からクライストロン電源システム５に進行する反射波の電力を測定し、その計測結果をオシロスコープ７に出力する。オシロスコープ７は、表示装置を備え、入射波反射波電力モニター素子６により測定された進行波の電力の変化を示す波形を算出し、入射波反射波電力モニター素子６により測定された反射波の電力の変化を示す波形を算出し、それらの波形をその表示装置に表示し、それらの波形を加速管コンディショニング装置１に出力する。高周波自動周波数調整装置８は、加速管コンディショニング装置１に制御されて、入射波反射波電力モニター素子６により測定された電力に対応する高周波周波数を算出して加速管コンディショニング装置１に出力する。その高周波周波数は、その高周波が加速管３で共振するように、または、共振ずれを抑制するように算出される。または、高周波自動周波数調整装置８は、加速管コンディショニング装置１に制御されて、入射波反射波電力モニター素子６により測定された電力に独立で一定である高周波周波数を出力する。
【００２４】
加速管３は、円筒形に形成され、その円筒の内部に適切な間隔で並ぶ複数の電極（図示されていない）を備えている。加速管３は、電子銃１５を備えている。電子銃１５は、図示されていないカソードとグリッドとを備えている。加速管負荷用電子銃電源システム１２は、加速管コンディショニング装置１により制御されて、そのカソードに電力を供給する。加速管負荷用電子銃電源システム１２は、さらに、加速管コンディショニング装置１により制御されて、そのグリッドとそのカソードとの間に所定の電圧を印加する。電子銃１５は、加速管負荷用電子銃電源システム１２により、そのカソードに適切な電力が供給され、そのグリッドとそのカソードとの間に適切な電圧が印加されることにより、加速管３の円筒の内部に所定量の電子を放出する。加速管３は、その円筒の内部に高周波が入射されることにより、複数の電極に所定の電圧が印加され、電子銃１５から放出される電子を加速する。
【００２５】
イオンポンプ１１は、加速管コンディショニング装置１により制御されて、加速管３の円筒の内部の気体を電離することにより、加速管３の円筒の内部の気体を排気する。イオンポンプ１１は、さらに、その電離に用いられたイオンポンプ電流を出力する。そのイオンポンプ電流は、加速管３の円筒の内部の真空度に対応し、すなわち、その真空度に概ね比例している。
【００２６】
図２は、入射波反射波電力モニター素子６の一部を示している。入射波反射波電力モニター素子６は、ベーテホール２１とアッテネータ２２とクリスタル素子２３と同軸ケーブル２４とを備えている。ベーテホール２１は、図示されていない計測用の副導波管を備えている。その副導波管と導波管１４との広い面を重ねあわせた面には、円形の小さな結合穴が設けられている。ベーテホール２１は、導波管１４からその結合穴を介して漏れ出た進行波の高周波電力信号をその副導波管から出力する。その高周波電力信号の電力は、導波管１４を伝送される高周波の電力に比例している。アッテネータ２２は、ベーテホール２１の出力口に配置され、ベーテホール２１から出力される高周波電力信号を減衰させる。クリスタル素子２３は、ベーテホール２１から出力される高周波電力信号出力をモニター電力信号に変換する。同軸ケーブル２４は、クリスタル素子２３から出力されるモニター電力信号をオシロスコープ７に伝送する。なお、入射波反射波電力モニター素子６は、導波管１４を進行する進行波と反射波との電力を測定することができる他のセンサに置換されることもできる。そのセンサとしては、ベーテホール２１を除く方向性結合器を備えたものが例示される。
【００２７】
加速管コンディショニング装置１は、コンピュータであり、図３に示されているように、複数のコンピュータプログラムがインストールされている。すなわち、加速管コンディショニング装置１は、図示されていないＣＰＵと記憶装置と入力装置と出力装置とインターフェースとを備えている。そのＣＰＵは、加速管コンディショニング装置１にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置と入力装置と出力装置とを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を一時的に記録する。その入力装置は、ユーザに操作されることにより生成される情報をそのＣＰＵに出力する。その入力装置としては、キーボード、マウスが例示される。その出力装置は、そのＣＰＵにより生成された情報をユーザに認識可能に出力する。その出力装置としては、そのＣＰＵにより生成された画面を表示するディスプレイが例示される。そのインターフェースは、加速管コンディショニング装置１に接続される外部機器により生成される情報をそのＣＰＵに出力し、そのＣＰＵにより生成された情報をその外部機器に出力する。その外部機器は、クライストロン電源システム５と入射波反射波電力モニター素子６とオシロスコープ７と高周波自動周波数調整装置８とイオンポンプ１１と加速管負荷用電子銃電源システム１２を含んでいる。
【００２８】
加速管コンディショニング装置１は、設定部３０と真空度収集部３１と進行波電力収集部３２と反射波電力収集部３３と高周波周波数調整部３４と高周波源制御部３５と電子銃電源制御部３６とがインストールされている。
【００２９】
設定部３０は、ユーザにより入力装置が操作されて入力される複数の値を複数の設定値にそれぞれ設定する。その複数の設定値は、ＲＦパワー初期値とクライストロン電圧初期値とパルス幅初期値と繰り返し周波数初期値と第１イオンポンプ電流上限と第２イオンポンプ電流上限と第１反射波形上限と第２反射波形上限と持続時間とＲＦパワー上限と目標入射電力と目標クライストロン電圧と目標パルス幅と進行波電力規定レベルと反射波電力規定レベルと繰り返し周波数規定レベルと目標繰り返し周波数とから形成されている。
【００３０】
真空度収集部３１は、イオンポンプ１１からイオンポンプ電流を収集し、そのイオンポンプ電流に基づいて、加速管３の円筒の内部の真空度を算出する。進行波電力収集部３２は、オシロスコープ７から進行波の電力の変化を収集する。反射波電力収集部３３は、オシロスコープ７から反射波の電力の変化を収集する。
【００３１】
高周波周波数調整部３４は、進行波電力収集部３２により収集された進行波の電力が設定部３０により設定された進行波電力規定レベルより小さいときに、または、反射波電力収集部３３により収集された反射波の電力が設定部３０により設定された反射波電力規定レベルより小さいときに、または、クライストロン電源システム５から収集された繰り返し周波数が設定部３０により設定された繰り返し周波数規定レベルより小さいときに、高周波自動周波数調整装置８が入射波反射波電力モニター素子６により測定された電力に独立で一定である高周波周波数を出力するように高周波自動周波数調整装置８を制御する。高周波周波数調整部３４は、さらに、進行波電力収集部３２により収集された進行波の電力が設定部３０により設定された進行波電力規定レベルより大きく、かつ、反射波電力収集部３３により収集された反射波の電力が設定部３０により設定された反射波電力規定レベルより大きく、かつ、クライストロン電源システム５から収集された繰り返し周波数が設定部３０により設定された繰り返し規定レベルより大きいときに、高周波自動周波数調整装置８が入射波反射波電力モニター素子６により測定された電力に対応する高周波周波数を出力するように高周波自動周波数調整装置８を制御する。高周波周波数調整部３４は、さらに、その高周波周波数を高周波自動周波数調整装置８から収集する。
【００３２】
高周波源制御部３５は、ユーザによる入力装置の操作に応答して、クライストロン電源システム５を起動する。高周波源制御部３５は、さらに、設定部３０により設定される複数の設定値と真空度収集部３１により収集される真空度と進行波電力収集部３２により収集される進行波の電力と反射波電力収集部３３により収集される反射波の電力とクライストロン電源システム５から収集されるＲＦパワーとクライストロン電圧とクライストロン電流とパルス幅と繰り返し周波数とに基づいてＲＦパワーとクライストロン電圧と繰り返し周波数とパルス幅とを制御する。高周波源制御部３５は、さらに、高周波周波数調整部３４により収集された高周波周波数の高周波を出力するように、クライストロン電源システム５を制御する。
【００３３】
電子銃電源制御部３６は、加速管３をコンディショニングするときに、電子銃１５が加速管３の円筒の内部に所定量の電子を放出するように、加速管負荷用電子銃電源システム１２を制御する。なお、加速管３をコンディショニングするときに、必ずしも、加速管３の円筒の内部に電子を放出する必要はなく、このとき、電子銃電源制御部３６は、電子銃１５が加速管３の円筒の内部に電子を放出しないように、加速管負荷用電子銃電源システム１２を制御する。
【００３４】
このような加速管コンディショニングシステム２によれば、加速管コンディショニング装置１は、入射波反射波電力モニター素子６により計測された計測結果を用いてクライストロン電源システム５を制御することができ、クライストロン電源システム５の運転条件に基づいてクライストロン電源システム５を制御することより、加速管３をより安定してコンディショニングすることができる。
【００３５】
図４Ａと図４Ｂとは、本発明による加速管コンディショニング方法の実施の形態を示している。本発明による加速管コンディショニング方法は、加速管コンディショニングシステム２により実行される。ユーザは、まず、加速管コンディショニング装置１の入力装置を操作して、複数の設定値にそれぞれ設定される複数の値を入力する。その複数の値は、ＲＦパワー初期値とクライストロン電圧初期値とパルス幅初期値と繰り返し周波数初期値と第１イオンポンプ電流上限と第２イオンポンプ電流上限と第１反射波形上限と第２反射波形上限と持続時間とＲＦパワー上限と目標入射電力と目標クライストロン電圧と目標パルス幅と進行波電力規定レベルと反射波電力規定レベルと繰り返し周波数規定レベルと目標繰り返し周波数とから形成されている。ユーザは、次いで、イオンポンプ１１を起動して、加速管３の内部の気体を排気する。
【００３６】
加速管コンディショニング装置１は、ユーザによる入力装置の操作に応答してクライストロン電源システム５を起動し、ＲＦパワーがそのＲＦパワー初期値になり、クライストロン電圧がそのクライストロン電圧初期値になり、パルス幅がそのパルス幅初期値になり、繰り返し周波数がその繰り返し周波数初期値になるようにクライストロン電源システム５を設定する（ステップＳ１）。
【００３７】
加速管コンディショニング装置１は、クライストロン電源システム５が起動すると、ＲＦパワーを微小に増加させる（ステップＳ２）。加速管コンディショニング装置１は、イオンポンプ１１から収集されたイオンポンプ電流が第１イオンポンプ電流上限より大きいときに、または、入射波反射波電力モニター素子６により計測された反射波の電力が第１反射波形上限より大きいときに（ステップＳ３、ＹＥＳ）、この加速管コンディショニング方法を一時停止する（ステップＳ４）。このとき、ユーザは、その真空度が所定の真空度まで十分に低下するまで一時停止させ、加速管３の内部の真空度が所定の真空度まで十分に低下したことを確認した後に、再度ステップＳ１を実行するように加速管コンディショニング装置１を操作する。
【００３８】
加速管コンディショニング装置１は、イオンポンプ１１から収集されたイオンポンプ電流が第１イオンポンプ電流上限より小さく、かつ、入射波反射波電力モニター素子６により計測された反射波の電力が第１反射波形上限より小さい場合で（ステップＳ３、ＮＯ）、そのイオンポンプ電流が第２イオンポンプ電流上限より大きく、または、その反射波の電力が第２反射波形上限より大きいときに（ステップＳ５、ＹＥＳ）、クライストロン電源システム５の設定値を変更する（ステップＳ６）。その設定値の変更は、加速管３に発生するアーク放電が抑制されるようなものである。このような設定値の変更としては、ＲＦパワーを微小に減少させること、クライストロン電圧を下げる事、コンディショニング用高周波の周波数を加速管の共振周波数から遠ざける事が例示される。加速管コンディショニング装置１は、ステップＳ６が実行された後に再度ステップＳ２を実行する。
【００３９】
加速管コンディショニング装置１は、イオンポンプ１１から収集されたイオンポンプ電流と入射波反射波電力モニター素子６により計測された反射波の電力との状態がその持続時間以上に維持されていないときに（ステップＳ７、ＮＯ）、再度ステップＳ２を実行する。その状態は、イオンポンプ１１から収集されたイオンポンプ電流が第２イオンポンプ電流上限より大きく、かつ、そのイオンポンプ電流が第１イオンポンプ電流上限より小さく、かつ、入射波反射波電力モニター素子６により計測された反射波の電力が第２反射波形上限より大きく、かつ、その反射波の電力が第１反射波形上限より小さいことを示している。
【００４０】
加速管コンディショニング装置１は、状態がその持続時間以上に維持された場合で（ステップＳ７、ＹＥＳ）、ＲＦパワーがＲＦパワー上限まで増加していないときに（ステップＳ８、ＮＯ）、再度ステップＳ２を実行する。
【００４１】
加速管コンディショニング装置１は、ＲＦパワーがＲＦパワー上限まで増加した場合で（ステップＳ８、ＹＥＳ）、オシロスコープ７から収集される進行波電力が目標入射電力まで増加していないときに、または、クライストロン電源システム５から収集されるクライストロン電圧が目標クライストロン電圧まで増加していないときに（ステップＳ９、ＮＯ）、ＲＦパワーをリセットして０に落とし（ステップＳ１０）、クライストロン電圧を増加させ（ステップＳ１１）、再度ステップＳ２を実行する。
【００４２】
加速管コンディショニング装置１は、オシロスコープ７から収集される進行波電力が目標入射電力まで増加し、かつ、クライストロン電源システム５から収集されるクライストロン電圧が目標クライストロン電圧まで増加した場合で（ステップＳ９、ＹＥＳ）、クライストロン電源システム５から収集されるパルス幅が目標パルス幅まで増加していないときに（ステップＳ１２、ＮＯ）、ＲＦパワーをリセットして０に落とし、クライストロン電圧をリセットして０に落とし、（ステップＳ１３）、パルス幅を増加させ（ステップＳ１４）、再度ステップＳ２を実行する。
【００４３】
加速管コンディショニング装置１は、クライストロン電源システム５から収集されるパルス幅が目標パルス幅まで増加した場合で（ステップＳ１２、ＹＥＳ）、入射波反射波電力モニター素子６により計測された進行波の電力が進行波電力規定レベルより小さいときに、または、入射波反射波電力モニター素子６により計測された反射波の電力が反射波電力規定レベルより小さいときに、または、クライストロン電源システム５から収集された繰り返し周波数が繰り返し周波数規定レベルより小さいときに（ステップＳ１５、ＹＥＳ）、高周波自動周波数調整装置８が入射波反射波電力モニター素子６により測定された電力に独立で一定である高周波周波数を出力するように高周波自動周波数調整装置８を制御する（ステップＳ１７）。加速管コンディショニング装置１は、その進行波の電力が進行波電力規定レベルより大きく、かつ、その反射波の電力が反射波電力規定レベルより大きく、かつ、その繰り返し周波数が繰り返し規定レベルより大きいときに（ステップＳ１５、ＮＯ）、高周波自動周波数調整装置８が入射波反射波電力モニター素子６により測定された電力に対応する高周波周波数を出力するように高周波自動周波数調整装置８を制御する（ステップＳ１６）。加速管コンディショニング装置１は、高周波自動周波数調整装置８から出力された高周波周波数の高周波を出力するように、クライストロン電源システム５を制御する。
【００４４】
加速管コンディショニング装置１は、クライストロン電源システム５から収集された繰り返し周波数が目標繰り返し周波数まで増加していないときに（ステップＳ１８、ＮＯ）、繰り返し周波数を増加させる（ステップＳ１９）。加速管コンディショニング装置１は、ステップＳ１〜ステップＳ１９を実行することにより、ＲＦパワーとクライストロン電圧とパルス幅と繰り返し周波数との全部がそれぞれ目標とする状態になるまで加速管３をコンディショニングすることになる。
【００４５】
図５は、クライストロン電源システム５から出力される高周波の電力の変化を示している。その変化４１は、その電力が周期４２ごとに同様の変化が繰り返すことを示している。周期４２は、クライストロン電源システム５の繰り返し周波数に設定される値の逆数に対応し、期間４３と期間４４とから形成されている。変化４１は、期間４３でその電力がピーク値４５と０との間を振動することを示している。その振動の周期は、周期４２に比較して十分に小さい。期間４３は、加速管コンディショニング装置１により制御されるパルス幅に対応している。変化４１は、期間４４でその電力が概ね０を示すことを示している。
【００４６】
図６は、クライストロン電源システム５から出力される高周波が加速管３で反射してクライストロン電源システム５に入射する反射波の電力の変化を示している。その変化５１は、その電力が周期５２ごとに同様の変化が繰り返すことを示している。周期５２は、周期４２と等しく、期間５３と期間５４とから形成されている。変化５１は、期間５３でその電力がピーク値５５と０との間を振動することを示し、期間５４でその電力が概ね０を示すことを示している。その振動の周期は、周期５２に比較して十分に小さい。期間５３は、加速管コンディショニング装置１により制御されるパルス幅に対応している。変化５１は、さらに、ピーク値５５がピーク値４５より小さいことを示している。
【００４７】
図７は、入射波反射波電力モニター素子６により計測される進行波の電力の変化を示し、すなわち、オシロスコープ７により算出される進行波の電力の波形を示している。その変化６１は、その電力が周期６２ごとに同様の変化が繰り返すことを示している。周期６２は、周期４２と等しく、期間６３と期間６４とから形成されている。変化６１は、期間６３でその電力がピーク値６５を示し、期間６４でその電力が概ね０を示すことを示している。期間６３は、加速管コンディショニング装置１により制御されるパルス幅に対応している。変化６１は、さらに、ピーク値６５がピーク値４５に概ね等しいことを示している。
【００４８】
共振変化判断は、一般的に、その進行波電力が小さいときに、または、その反射波電力が小さいときに、または、その繰り返し周波数が小さいときに、より困難である。加速管３は、その進行波電力が大きいときに、または、その反射波電力が大きいときに、または、その繰り返し周波数が大きいときに、電力負荷が大きくなり、温度上昇が顕著となり、大きく熱変形し、共振周波数が大きく変化する。このような加速管コンディショニング方法によれば、その進行波電力が小さいときに、または、その反射波電力が小さいときに、または、その繰り返し周波数が小さいときに、共振変化判断をしないことにより、加速管３をより安定してコンディショニングすることができる。このような加速管コンディショニング方法によれば、その進行波電力が大きいときに、または、その反射波電力が大きいときに、または、その繰り返し周波数が大きいときに、共振変化判断をすることにより、高周波の高周波周波数をより有効に変更することができ、加速管３をより安定してコンディショニングすることができる。
【００４９】
加速管３の真空度は、加速管３でアーク放電が発生したときに、劣化する。このような加速管コンディショニング方法によれば、加速管コンディショニング装置１は、加速管３で初期的な微小なアーク放電が発生したときに、アーク放電が抑制されるようにコンディショニング用高周波の状態を変更することにより、加速管３が損傷するような大きなアーク放電が発生することを防止することができる。このため、加速管コンディショニング装置１は、ステップＳ１〜ステップＳ１９を実行することにより、ＲＦパワーとクライストロン電圧とパルス幅と繰り返し周波数との全部がそれぞれ目標とする状態になるまで、加速管３が損傷するような大きなアーク放電が発生することを防止することができ、加速管３をより確実にコンディショニングすることができる。
【００５０】
加速管３をコンディショニングするときに、最初に、クライストロン電圧を増加させると、入射電力に対する依存性が大きく、急激なパワー増加をもたらし、放電頻発の恐れが高い。また、加速管３をコンディショニングするときに、最初に、パルス幅を増加させると、放電が持続しやすく、放電発生の場合のダメージが大きくなる。また、加速管３をコンディショニングするときに、最初に、繰り返し周波数を上げると、加速管内面の電界強度は変わらない状態で、電界印加頻度を増加させる事になるため、低電界強度で処理出来ない脱ガスや表面の活性向上に時間を要する事になる。本発明による加速管コンディショニング方法は、最初にＲＦパワーを増加させる事により、適度なパワー増分での処理が可能になる。
【００５１】
ＲＦパワーを増加させた直後に、パルス幅を増加させると、放電が持続しやすく、放電発生の場合のダメージが大きくなる。ＲＦパワーを増加させた直後に、繰り返し周波数を上げると、加速管内面の電界強度は変わらない状態で、電界印加頻度を増加させる事になるため、低電界強度で処理出来ない脱ガスや表面の活性向上に時間を要する事になる。
本発明による加速管コンディショニング方法は、ＲＦパワーを増加させた直後に、コンディショニングが達成されたレベルよりも少し上回る電力レベルとなるようにクライストロン電圧を増加させることにより、適度なパワー増分での処理が可能である。
【００５２】
本発明による加速管コンディショニング方法は、充分な電力レベル迄コンディショニングが終了した後に、パルス幅を増加させ、また繰り返し周波数を上げる事により、実使用条件のパルス幅及び繰り返し周波数条件迄の安定した加速管のコンディショニング処理を実現することができる。すなわち、本発明による加速管コンディショニング方法は、ＲＦパワー→クライストロン電圧→繰り返し周波数→パルス幅の順に調整する事により、急激な処理エネルギー増加を抑えながら、段階的な処理を行うことができる。
【００５３】
なお、本発明による加速管コンディショニング方法は、ステップＳ１２〜ステップＳ１４のパルス幅を増加させる動作とステップＳ１５〜ステップＳ１９の繰り返し周波数を増加させる動作との順番を入れ替えることもできる。このような加速管コンディショニング方法は、既述の実施の形態における加速管コンディショニング方法と同様にして、急激な処理エネルギー増加を抑えながら、段階的な処理を行うことができる。
【００５４】
なお、加速管コンディショニング装置１は、ステップＳ１５で、入射波反射波電力モニター素子６により計測された進行波の電力のみに基づいて、高周波周波数を固定にするか変動させるかを判別することもできる。さらに、加速管コンディショニング装置１は、ステップＳ１５で、入射波反射波電力モニター素子６により計測された反射波の電力のみに基づいて、高周波周波数を固定にするか変動させるかを判別することもできる。さらに、加速管コンディショニング装置１は、ステップＳ１５で、入射波反射波電力モニター素子６により計測された反射波の電力のみに基づいて、高周波周波数を固定にするか変動させるかを判別することもできる。このような加速管コンディショニング方法によれば、既述の実施の形態における加速管コンディショニング方法と同様にして、加速管３をより確実にコンディショニングすることができる。
【００５５】
本発明による加速管コンディショニング装置の実施の他の形態は、既述の実施の形態における加速管コンディショニング装置１が高周波周波数演算部をさらに備えている。その高周波周波数演算部は、入射波反射波電力モニター素子６により測定された電力に対応する高周波周波数を算出して加速管コンディショニング装置１に出力する。その高周波周波数は、その高周波が加速管３で共振するように、または、共振ずれを抑制するように算出される。このとき、高周波周波数調整部３４は、進行波電力収集部３２により収集された進行波の電力が設定部３０により設定された進行波電力規定レベルより小さいときに、または、反射波電力収集部３３により収集された反射波の電力が設定部３０により設定された反射波電力規定レベルより小さいときに、または、クライストロン電源システム５から収集された繰り返し周波数が設定部３０により設定された繰り返し周波数規定レベルより小さいときに、その高周波周波数演算部により算出された高周波周波数に独立で一定である高周波周波数を出力する。高周波周波数調整部３４は、さらに、進行波電力収集部３２により収集された進行波の電力が設定部３０により設定された進行波電力規定レベルより大きく、かつ、反射波電力収集部３３により収集された反射波の電力が設定部３０により設定された反射波電力規定レベルより大きく、かつ、クライストロン電源システム５から収集された繰り返し周波数が設定部３０により設定された繰り返し規定レベルより大きいときに、その高周波周波数演算部により算出された高周波周波数の高周波を出力するように、クライストロン電源システム５を制御する。このような加速管コンディショニング装置によれば、加速管コンディショニングシステム２は、高周波自動周波数高周波自動周波数調整装置８を加速管コンディショニング装置と別個に設ける必要がなく好ましい。
【００５６】
本発明による加速管コンディショニング装置のさらに他の実施の形態は、既述の実施の形態における進行波電力収集部３２が他の進行波電力収集部に置換され、反射波電力収集部３３が他の反射波電力収集部に置換されている。その進行波電力収集部は、入射波反射波電力モニター素子６により計測された進行波の電力を入射波反射波電力モニター素子６から収集する。その反射波電力収集部は、入射波反射波電力モニター素子６により計測された反射波の電力を入射波反射波電力モニター素子６から収集する。このような加速管コンディショニング装置によれば、加速管コンディショニングシステム２は、オシロスコープ７を加速管コンディショニング装置と別個に設ける必要がなく好ましい。
【００５７】
なお、クライストロン電源システム５は、他の高周波源に置換することができる。その高周波源としては、電子管式高周波源、マグネトロンが例示される。その高周波源は、クライストロン電源システム５と同様にして、ＲＦパワーと印加電圧とパルス幅と繰り返し周波数と高周波周波数とが制御されて所定の高周波を生成する。このとき、加速管コンディショニング装置１は、クライストロン電源システム５と同様にして、ＲＦパワーと印加電圧とパルス幅と繰り返し周波数と高周波周波数とをその高周波源に出力することにより、所定の高周波が出力されるようにその高周波源を制御する。
【実施例】
【００５８】
本発明による加速管コンディショニング装置の実施例は、べーテホール式の方向性結合器（−６０ｄＢ）を備える入射波反射波電力モニター素子６が適用されている。コンディショニングの処理範囲は、クライストロン電圧が８０ｋＶ〜１３０ｋＶ、クライストロン入力高周波電力が０〜１５０Ｗ、パルス幅が１〜４μｓ、クライストロン繰り返し周波数が１０〜３００ｐｐｓ、加速管３への高周波入力電力が０〜２．５ＭＷで実施された。
【００５９】
本発明による加速管コンディショニング方法の実施例では、加速管の内部を高真空排気するイオンポンプのイオン電流をモニターし、制御コントローラへの入力信号とした。加速管内部で放電が発生すると、脱ガス発生により加速管内圧力が増加し、圧力が増加すると電流値も増加する。そのため、その電流が設定しきい値Ｉ１を超えると、加速管への高周波入力電力である電力伝送用の主導波管の伝送電力を低下する為に、クライストロンへの高周波入力電力を約２〜３Ｗ低下させるよう設定し、コンディショニングを継続させた。このとき、加速管の負荷無し（加速対象となる電子銃出力＝０）条件にて、一連のコンディショニング処理工程の中で、放電発生直前の高周波電力レベルよりも大幅に低い電力で再コンディショニング処理をする事無く、コンディショニング処理を加速管の設定最大条件まで処理することができた。加速管への高周波入力電力である電力伝送用の主導波管の伝送電力として、入力２．５ＭＷまでの自動コンディショニング処理をリアルタイムでモニター確認しながら実現することができた。
【００６０】
本発明による加速管コンディショニング方法の他の実施例では、加速管の内部を高真空排気するイオンポンプのイオン電流をモニターし、制御コントローラへの入力信号とした。その電流が設定しきい値Ｉ１を超えると、加速管への高周波入力電力である電力伝送用の主導波管の伝送電力を中断停止する為に、クライストロンへの高周波入力電力を０Ｗに低下させ、設定しきい値Ｉ２以下に回復すると、加速管への高周波入力電力である電力伝送用の主導波管の伝送電力を再開する為に、クライストロンへの高周波入力電力を中断前のレベルにて再出力させるよう設定し、コンディショニングを継続させた。このとき、加速管の負荷無し（加速対象となる電子銃出力＝０）条件にて、一連のコンディショニング処理工程の中で、放電発生直前の高周波電力レベルよりも大幅に低い電力で再コンディショニング処理をする事無く、コンディショニング処理を加速管の設定最大条件まで処理することができた。加速管への高周波入力電力である電力伝送用の主導波管の伝送電力として、入力２．５ＭＷまでの自動コンディショニング処理をリアルタイムでモニター確認しながら実現することができた。
【００６１】
本発明による加速管コンディショニング方法のさらに他の実施例では、クライストロンへの高周波入力電力が２０Ｗ（最大約１ＭＷ）未満は、高周波周波数を固定（５７１４ＭＨｚ）とし、２０Ｗ以上では高周波自動周波数調整を行うよう設定し、コンディショニング処理を実施した。このとき、加速管の負荷無し（加速対象となる電子銃出力＝０）条件にて、加速管への高周波入力電力である電力伝送用の主導波管の伝送電力として、入力２．５ＭＷまでの自動コンディショニング処理を安定して実現することができた。
【００６２】
本発明による加速管コンディショニング方法のさらに他の実施例では、クライストロンへの高周波入力電力が２０Ｗ（最大約１ＭＷ）未満は、高周波周波数を固定（５７１４ＭＨｚ）とし、２０Ｗ以上では高周波自動周波数調整を行うよう設定し、コンディショニング処理を実施した。このとき、加速管の負荷無し（加速対象となる電子銃出力＝０）条件にて、加速管への高周波入力電力である電力伝送用の主導波管の伝送電力として、入力２．５ＭＷまでの自動コンディショニング処理を安定して実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明による加速管コンディショニング装置が適用される加速管コンディショニングシステムを示すブロック図である。
【図２】図２は、入射波反射波電力モニター素子を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明による加速管コンディショニング装置の実施の形態を示すブロックである。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明による加速管コンディショニング方法の前半部分の実施の形態を示すフローチャートである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明による加速管コンディショニング方法の後半部分の実施の形態を示すフローチャートである。
【図５】図５は、クライストロンから出力される進行波の電力の変化を示すグラフである。
【図６】図６は、クライストロンに入射される反射波の電力の変化を示すグラフである。
【図７】図７は、モニター素子により計測される進行波の電力の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１ ：加速管コンディショニング装置
２ ：加速管コンディショニングシステム
３ ：加速管
５ ：クライストロン電源システム
６ ：入射波反射波電力モニター素子
７ ：オシロスコープ
８ ：高周波自動周波数調整装置
１１：イオンポンプ
１２：加速管負荷用電子銃電源システム
１４：導波管
１５：電子銃
２１：ベーテホール
２２：アッテネータ
２３：クリスタル素子
２４：同軸ケーブル
３１：真空度収集部
３２：進行波電力収集部
３３：反射波電力収集部
３４：高周波周波数調整部
３５：高周波源制御部
３６：電子銃電源制御部
４１：変化
４２：周期
４３：期間
４４：期間
４５：ピーク値
５１：変化
５２：周期
５３：期間
５４：期間
５５：ピーク値
６１：変化
６２：周期
６３：期間
６４：期間
６５：ピーク値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管をコンディショニングするときに前記加速管に入射されるコンディショニング用高周波を生成する高周波源と、
前記加速管に入射する進行波の進行波電力を計測するセンサと、
前記進行波電力に基づいて前記高周波源を制御する加速管コンディショニング装置
とを具備する加速管コンディショニングシステム。
【請求項２】
加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管に高周波源により生成されるコンディショニング用高周波を入射して前記加速管をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング装置であり、
前記加速管で反射した反射波の反射波電力を計測するセンサから前記反射波電力を収集する反射波電力収集部と、
前記加速管に入射する進行波の進行波電力を計測するセンサから前記進行波電力を収集する進行波電力収集部と、
前記進行波及び反射波電力に基づいて加速管の共振周波数を求める高周波周波数演算部と、
前記反射波電力に基づいて高周波周波数を生成する高周波周波数調整部と、
前記コンディショニング用高周波の周波数が前記高周波周波数になるように前記高周波源を制御する高周波源制御部とを具備し、
前記高周波周波数は、
前記反射波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、
前記反射波電力が前記所定値より大きいときに前記コンディショニング用高周波が前記加速管の共振周波数となる
加速管コンディショニング装置。
【請求項３】
加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管に高周波源により生成されるコンディショニング用高周波を入射して前記加速管をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング装置であり、
前記加速管に入射する進行波の進行波電力を計測するセンサから前記進行波電力を収集する進行波電力収集部と、
前記加速管で反射した反射波の反射波電力を計測するセンサから前記反射波電力を収集する反射波電力収集部と、
前記進行波及び反射波電力に基づいて加速管の共振周波数を求める高周波周波数演算部と、
前記進行波電力に基づいて高周波周波数を生成する高周波周波数調整部と、
前記コンディショニング用高周波の周波数が前記高周波周波数になるように前記高周波源を制御する高周波源制御部とを具備し、
前記高周波周波数は、
前記進行波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、
前記進行波電力が前記所定値より大きいときに前記コンディショニング用高周波が前記加速管の共振周波数となる
加速管コンディショニング装置。
【請求項４】
加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管に高周波源により生成されるコンディショニング用高周波を入射して前記加速管をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング装置であり、
前記加速管で反射した反射波の反射波電力を計測するセンサから前記反射波電力を収集する反射波電力収集部と、
前記加速管に入射する進行波の進行波電力を計測するセンサから前記進行波電力を収集する反射波電力収集部と、
前記進行波及び反射波電力に基づいて加速管の共振周波数を求める高周波周波数演算部と、
前記高周波源が前記コンディショニング用高周波を間欠的に周期的に生成するときの繰り返し周波数に基づいて高周波周波数を生成する高周波周波数調整部と、
前記コンディショニング用高周波の周波数が前記高周波周波数になるように前記高周波源を制御する高周波源制御部とを具備し、
前記高周波周波数は、
前記繰り返し周波数が所定値より小さいときに一定の値を示し、
前記繰り返し周波数が前記所定値より大きいときに前記コンディショニング用高周波が前記加速管の共振周波数となる
加速管コンディショニング装置。
【請求項５】
請求項２〜請求項４のいずれかにおいて、
前記加速管の前記前記コンディショニング用高周波が入射される雰囲気の真空度を外部装置から収集する真空度収集部を更に具備し、
前記高周波源制御部は、前記真空度が所定値より劣化したときに前記コンディショニング用高周波の状態が変更するように前記高周波源を制御する
加速管コンディショニング装置。
【請求項６】
請求項２〜請求項４のいずれかにおいて、
前記加速管の前記前記コンディショニング用高周波が入射される雰囲気の真空度を外部装置から収集する真空度収集部を更に具備し、
前記高周波源制御部は、前記真空度が所定値より劣化したときに前記加速管に前記コンディション用高周波を入射することが停止するように前記高周波源を制御する
加速管コンディショニング装置。
【請求項７】
加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管に高周波源により生成されるコンディショニング用高周波を入射して前記加速管をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング方法であり、
前記加速管で反射した反射波の反射波電力を計測するセンサから前記反射波電力を収集するステップと、
前記反射波電力に基づいて高周波周波数を生成するステップと、
前記コンディショニング用高周波の周波数が前記高周波周波数になるように前記高周波源を制御するステップとを具備し、
前記高周波周波数は、
前記反射波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、
前記反射波電力が前記所定値より大きいときに前記コンディショニング用高周波が前記加速管の共振周波数となる
加速管コンディショニング方法。
【請求項８】
加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管に高周波源により生成されるコンディショニング用高周波を入射して前記加速管をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング方法であり、
前記加速管に入射する進行波の進行波電力を計測するセンサから前記進行波電力を収集するステップと、
前記進行波電力に基づいて高周波周波数を生成するステップと、
前記コンディショニング用高周波の周波数が前記高周波周波数になるように前記高周波源を制御するステップとを具備し、
前記高周波周波数は、
前記進行波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、
前記進行波電力が前記所定値より大きいときに前記コンディショニング用高周波が前記加速管の共振周波数となる
加速管コンディショニング方法。
【請求項９】
加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管に高周波源により生成されるコンディショニング用高周波を入射して前記加速管をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング方法であり、
前記高周波源が前記コンディショニング用高周波を間欠的に周期的に生成するときの繰り返し周波数に基づいて高周波周波数を生成するステップと、
前記コンディショニング用高周波の周波数が前記高周波周波数になるように前記高周波源を制御するステップとを具備し、
前記高周波周波数は、
前記繰り返し周波数が所定値より小さいときに一定の値を示し、
前記繰り返し周波数が前記所定値より大きいときに前記コンディショニング用高周波が前記加速管の共振周波数となる
加速管コンディショニング方法。
【請求項１０】
請求項７〜請求項９のいずれかにおいて、
前記加速管の前記前記コンディショニング用高周波が入射される雰囲気の真空度を外部装置から収集するステップと、
前記真空度が所定値より劣化したときに前記コンディショニング用高周波の状態が変更するように前記高周波源を制御するステップ
とを更に具備する加速管コンディショニング方法。
【請求項１１】
請求項７〜請求項９のいずれかにおいて、
前記加速管の前記前記コンディショニング用高周波が入射される雰囲気の真空度を外部装置から収集するステップと、
前記真空度が所定値より劣化したときに前記加速管に前記コンディション用高周波を入射することが停止するように前記高周波源を制御するステップ
とを更に具備する加速管コンディショニング方法。
【請求項１２】
加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管に電子管式高周波源により生成されるコンディショニング用高周波を入射して前記加速管をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング方法であり、
前記コンディショニング用として前記電子管式高周波源に入力される高周波のＲＦパワーが変更するように前記電子管式高周波源を制御する第１ステップと、
前記第１ステップの後に、前記コンディショニング用高周波を生成するときに利用される電子管式高周波源の直流電圧が変更するように前記電子管式高周波源を制御する第２ステップと、
前記第２ステップの後に、前記高周波源が前記コンディショニング用高周波を間欠的に周期的に生成するときの、前記コンディショニング用高周波が生成される繰り返し周波数が変更するように、または、前記コンディショニング用高周波が生成されるパルス幅が変更するように、前記高周波源を制御する第３ステップ
とを具備する加速管コンディショニング方法。
【請求項１】
加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管をコンディショニングするときに前記加速管に入射されるコンディショニング用高周波を生成する高周波源と、
前記加速管に入射する進行波の進行波電力を計測するセンサと、
前記進行波電力に基づいて前記高周波源を制御する加速管コンディショニング装置
とを具備する加速管コンディショニングシステム。
【請求項２】
加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管に高周波源により生成されるコンディショニング用高周波を入射して前記加速管をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング装置であり、
前記加速管で反射した反射波の反射波電力を計測するセンサから前記反射波電力を収集する反射波電力収集部と、
前記加速管に入射する進行波の進行波電力を計測するセンサから前記進行波電力を収集する進行波電力収集部と、
前記進行波及び反射波電力に基づいて加速管の共振周波数を求める高周波周波数演算部と、
前記反射波電力に基づいて高周波周波数を生成する高周波周波数調整部と、
前記コンディショニング用高周波の周波数が前記高周波周波数になるように前記高周波源を制御する高周波源制御部とを具備し、
前記高周波周波数は、
前記反射波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、
前記反射波電力が前記所定値より大きいときに前記コンディショニング用高周波が前記加速管の共振周波数となる
加速管コンディショニング装置。
【請求項３】
加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管に高周波源により生成されるコンディショニング用高周波を入射して前記加速管をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング装置であり、
前記加速管に入射する進行波の進行波電力を計測するセンサから前記進行波電力を収集する進行波電力収集部と、
前記加速管で反射した反射波の反射波電力を計測するセンサから前記反射波電力を収集する反射波電力収集部と、
前記進行波及び反射波電力に基づいて加速管の共振周波数を求める高周波周波数演算部と、
前記進行波電力に基づいて高周波周波数を生成する高周波周波数調整部と、
前記コンディショニング用高周波の周波数が前記高周波周波数になるように前記高周波源を制御する高周波源制御部とを具備し、
前記高周波周波数は、
前記進行波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、
前記進行波電力が前記所定値より大きいときに前記コンディショニング用高周波が前記加速管の共振周波数となる
加速管コンディショニング装置。
【請求項４】
加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管に高周波源により生成されるコンディショニング用高周波を入射して前記加速管をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング装置であり、
前記加速管で反射した反射波の反射波電力を計測するセンサから前記反射波電力を収集する反射波電力収集部と、
前記加速管に入射する進行波の進行波電力を計測するセンサから前記進行波電力を収集する反射波電力収集部と、
前記進行波及び反射波電力に基づいて加速管の共振周波数を求める高周波周波数演算部と、
前記高周波源が前記コンディショニング用高周波を間欠的に周期的に生成するときの繰り返し周波数に基づいて高周波周波数を生成する高周波周波数調整部と、
前記コンディショニング用高周波の周波数が前記高周波周波数になるように前記高周波源を制御する高周波源制御部とを具備し、
前記高周波周波数は、
前記繰り返し周波数が所定値より小さいときに一定の値を示し、
前記繰り返し周波数が前記所定値より大きいときに前記コンディショニング用高周波が前記加速管の共振周波数となる
加速管コンディショニング装置。
【請求項５】
請求項２〜請求項４のいずれかにおいて、
前記加速管の前記前記コンディショニング用高周波が入射される雰囲気の真空度を外部装置から収集する真空度収集部を更に具備し、
前記高周波源制御部は、前記真空度が所定値より劣化したときに前記コンディショニング用高周波の状態が変更するように前記高周波源を制御する
加速管コンディショニング装置。
【請求項６】
請求項２〜請求項４のいずれかにおいて、
前記加速管の前記前記コンディショニング用高周波が入射される雰囲気の真空度を外部装置から収集する真空度収集部を更に具備し、
前記高周波源制御部は、前記真空度が所定値より劣化したときに前記加速管に前記コンディション用高周波を入射することが停止するように前記高周波源を制御する
加速管コンディショニング装置。
【請求項７】
加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管に高周波源により生成されるコンディショニング用高周波を入射して前記加速管をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング方法であり、
前記加速管で反射した反射波の反射波電力を計測するセンサから前記反射波電力を収集するステップと、
前記反射波電力に基づいて高周波周波数を生成するステップと、
前記コンディショニング用高周波の周波数が前記高周波周波数になるように前記高周波源を制御するステップとを具備し、
前記高周波周波数は、
前記反射波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、
前記反射波電力が前記所定値より大きいときに前記コンディショニング用高周波が前記加速管の共振周波数となる
加速管コンディショニング方法。
【請求項８】
加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管に高周波源により生成されるコンディショニング用高周波を入射して前記加速管をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング方法であり、
前記加速管に入射する進行波の進行波電力を計測するセンサから前記進行波電力を収集するステップと、
前記進行波電力に基づいて高周波周波数を生成するステップと、
前記コンディショニング用高周波の周波数が前記高周波周波数になるように前記高周波源を制御するステップとを具備し、
前記高周波周波数は、
前記進行波電力が所定値より小さいときに一定の値を示し、
前記進行波電力が前記所定値より大きいときに前記コンディショニング用高周波が前記加速管の共振周波数となる
加速管コンディショニング方法。
【請求項９】
加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管に高周波源により生成されるコンディショニング用高周波を入射して前記加速管をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング方法であり、
前記高周波源が前記コンディショニング用高周波を間欠的に周期的に生成するときの繰り返し周波数に基づいて高周波周波数を生成するステップと、
前記コンディショニング用高周波の周波数が前記高周波周波数になるように前記高周波源を制御するステップとを具備し、
前記高周波周波数は、
前記繰り返し周波数が所定値より小さいときに一定の値を示し、
前記繰り返し周波数が前記所定値より大きいときに前記コンディショニング用高周波が前記加速管の共振周波数となる
加速管コンディショニング方法。
【請求項１０】
請求項７〜請求項９のいずれかにおいて、
前記加速管の前記前記コンディショニング用高周波が入射される雰囲気の真空度を外部装置から収集するステップと、
前記真空度が所定値より劣化したときに前記コンディショニング用高周波の状態が変更するように前記高周波源を制御するステップ
とを更に具備する加速管コンディショニング方法。
【請求項１１】
請求項７〜請求項９のいずれかにおいて、
前記加速管の前記前記コンディショニング用高周波が入射される雰囲気の真空度を外部装置から収集するステップと、
前記真空度が所定値より劣化したときに前記加速管に前記コンディション用高周波を入射することが停止するように前記高周波源を制御するステップ
とを更に具備する加速管コンディショニング方法。
【請求項１２】
加速用高周波が入射されて荷電粒子を加速する加速管に電子管式高周波源により生成されるコンディショニング用高周波を入射して前記加速管をコンディショニングするときに利用される加速管コンディショニング方法であり、
前記コンディショニング用として前記電子管式高周波源に入力される高周波のＲＦパワーが変更するように前記電子管式高周波源を制御する第１ステップと、
前記第１ステップの後に、前記コンディショニング用高周波を生成するときに利用される電子管式高周波源の直流電圧が変更するように前記電子管式高周波源を制御する第２ステップと、
前記第２ステップの後に、前記高周波源が前記コンディショニング用高周波を間欠的に周期的に生成するときの、前記コンディショニング用高周波が生成される繰り返し周波数が変更するように、または、前記コンディショニング用高周波が生成されるパルス幅が変更するように、前記高周波源を制御する第３ステップ
とを具備する加速管コンディショニング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１９８３９４（Ｐ２００８−１９８３９４Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９７２９（Ｐ２００７−２９７２９）
【出願日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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