(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速管構造から決まる電子ビーム電流と加速電圧の関係を基に、加速高周波のピーク電力値の実測値から電子ビーム電流の目標値を決定し、前記電子ビーム電流をこの目標値に対してフィードバック制御しながら前記加速電圧を制御する事を特徴とする電子リニアック加速電圧自動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線および電子線治療装置等に用いられる小型〜中型の電子直線加速器（以下電子リニアックという）用の加速電圧自動制御装置に係り、特に加速電圧を一定化するのに使用される電子リニアック用加速電圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より加速管内に形成されるマイクロ波電界により電子ビームを直線的に加速する電子リニアックは公知であり、この種の装置はＸ線および電子線治療装置等に多く用いられる。
この種の電子リニアックの加速電圧は、加速管のパラメータが決まれば、加速高周波源のピーク出力と電子ビーム電流量により決定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来用いられている小型の電子リニアックの場合、クライストロンやマグネトロン等加速高周波源（マイクロ波源）の動作電圧を一定化して、該加速高周波源のピーク出力を一定化するのみのものが多く、又電子ビーム電流については、立ち上げ設定時に一旦設定して放置するものが大多数であり、このため加速高周波源のピーク出力と電子ビーム電流量により決定される加速電圧を長時間一定に保持することが困難であった。
【０００４】
本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、前記電子ビーム電流を定常的にフィードバック制御を行う事により、加速高周波源のピーク出力と電子ビーム電流量により決定される加速電圧を長時間一定に保持し得るリニアック加速電圧自動制御装置を提供する事にある。
本発明の他の目的は、小型リニアック用の簡易な構成で確実な加速電圧の自動制御が可能となる加速電圧自動制御装置を提供する事にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を達成するために、加速管構造から決まる電子ビーム電流と加速電圧の関係を基に、加速高周波のピーク電力値の実測値から電子ビーム電流の目標値を決定し、前記電子ビーム電流をこの目標値に対してフィードバック制御しながら前記加速電圧を制御する事を特徴とするものである。
【０００６】
即ち本発明の工程を順を追って説明するに、
先ずクライストロン等の加速高周波源のピーク出力に基づいてアルゴリズム若しくは演算手段により電子ビーム電流目標値を設定する。
次に実際の電子ビームの検出ピーク電流と前記目標値を比較しながらその比較値に応じた差分電圧等の制御電圧を例えばＰＩＤ調節器等の制御回路に基づいて生成する。
そして該制御電圧を、電子銃高圧デッキ等を介してデジタル情報若しくはパルス波形情報等に変換した後、電子ビームを生成する電子銃のグリッド等に送給し、定常的にフィードバック制御を行う事により、クライストロン等の加速高周波源のピーク出力と電子ビーム電流量により決定される加速器の加速電圧を長時間一定に保持させるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の材質、形状、その相対位置、及び電気的数値などは特に特定的に記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
図１は、本発明の実施例に係る小型〜中型の電子リニアック装置の基本的な回路構成を示すブロック回路図である。
【０００８】
図において、１は高周波（マイクロ波）源としてのクライストロンで入力立体回路１４を介して加速管１３に高周波が給送され、該加速管１３内に形成されるマイクロ波電界により電子ビームを直線的に加速する。
２は検波器、３はピークホールド回路、４は目標ビーム電流計算アルゴリズムで一般にＣＰＵのプログラムに組込まれている。
目標ビーム電流計算アルゴリズム４は、ある加速電圧に対して加速高周波ピーク電力と電子ビーム電流量の関係を与える１次若しくは２次程度の簡単な関数となる。
【０００９】
５はＰＩＤ調節計で、前記アルゴリズム４により設定される電子ビーム電流の目標値と、コアモニタ１１よりピークホールド回路１２を介して得られる実際の電子ビーム電流の測定値とを比較し、Ｖ−Ｆ変換器６を介して電子ビーム電流を一定化する為の制御電圧を電子銃高圧デッキに供給する制御ループを構成する。
実際の電子ビーム電流の測定は、コアモニタ１１により行いこれをピークホールド回路１２にてピークホールドして、ＰＩＤ調節計５に入力する。
【００１０】
電子銃高圧デッキ８は、周波数−電圧変換器（Ｆ−Ｖ変換器）８１とグリッドパルサ８２とを含む。
電子銃１０は、カソード１０１とアノード１０３間にグリッド１０２を介在させ、前記グリッドパルサ８２より出力されるパルス波に基づいて該グリッド１０２を制御することにより、電子ビーム電流量がフィードバック制御される。
電子銃１０より出力された電子ビームはコアモニタ１１を通過した後、前記加速管１３に送給される。
【００１１】
次にかかる実施例の動作を説明する。
クライストロン１から出力される加速高周波のピーク電力は、検波器２で検波された後ピークホールド回路３にてピークホールドされて目標ビーム電流計算アルゴリズム４に入力される。前記したように近年では、加速器制御にＣＰＵが利用されるのが一般的である為に、このアルゴリズム４は、このＣＰＵのプログラム中に組み込んでおくことが好ましいが、これのみに限定されない。
目標ビーム電流計算アルゴリズム４は、前記したようにある加速電圧に対して加速高周波ピーク電力と電子ビーム電流量の関係を与える１次若しくは２次程度の簡単な関数となる為に、加速高周波ピーク電力が既知数として取込めれば、ある加速電圧に対する電子ビーム電流の目標値は容易に設定される。
【００１２】
そしてこのアルゴリズム４により決まる電子ビーム電流の目標値はＰＩＤ調節計５に入力される。
一方電子銃１０より出力される実際の電子ビームの電流測定は、コアモニタ１１により行い、これをピークホールド回路１２にてピークホールドして、ＰＩＤ調節計５に入力する。
【００１３】
ＰＩＤ調節計５では、アルゴリズム４及びピークホールド回路１２夫々より入力された電子ビーム電流の目標値と測定値の差を検出して制御電圧を電圧−周波数変換器（Ｖ−Ｆ変換器）６に出力する。
尚、電子銃１０のカソード１０１部分は、通常負の高電圧電位にあり、前記ＰＩＤ調節計５よりの制御電圧を直接伝えることはできない。このため、一旦Ｖ−Ｆ変換器６で周波数情報に変換して光リンク７により電子銃高圧デッキ８に伝える。
【００１４】
電子銃高圧デッキ８上では、この制御電圧をＦ−Ｖ変換器８１で電圧情報に再変換し、グリッドパルサ８２により制御電圧に対応するパルス波形として電子銃１０のグリッド１０２を制御し、電子ビーム電流量のフィードバック制御がなされる。
尚、電子銃高圧デッキ８と地上電位とを結ぶ方法としては、光リンク７を使用するのが最適であるが、信号変換の方法としてはＶ−Ｆ／Ｆ−Ｖ変換器６、８１を使用して周波数情報に変換する方法の他に、Ａ−Ｄ／Ｄ−Ａ変換器を使用してディジタル信号に変換する方法も考えられる。
【００１５】
制御要素としてＰＩＤ調節計５を使用したのは、既製品として極めて安価に市販されており、動作も安全・確実であり、かつ制御特性の変更を容易であるためである。
尚、ＣＰＵのＡ−Ｄ、Ｄ−Ａ変換サイクルが短ければ、制御要素そのものをＣＰＵに組み込むことも考えられる。
【００１６】
【発明の効果】
以上記載した如く本発明によれば、前記電子銃より出力される電子ビーム電流を定常的にフィードバック制御を行う事により、クライストロン等の加速高周波源のピーク出力と電子ビーム電流量により決定される加速器の加速電圧を長時間一定に保持し得る。
又本発明は、簡易な回路構成で確実に加速電圧の自動制御が可能となる為に、小型〜中型のリニアック用の加速電圧自動制御装置として極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例に係る小型〜中型の電子リニアック装置の基本的な回路構成を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
１      クライストロン
２      検波器
３      ピークホールド回路
４      目標ビーム電流計算アルゴリズム
５      ＰＩＤ調節計
６      Ｖ−Ｆ変換器
７      光リンク
８      電子銃高圧デッキ
１０    電子銃
１１    コアモニタ
１２    ピークホールド回路
１３    加速管
１４    入力立体回路
８１    周波数−電圧変換器（Ｆ−Ｖ変換器）
８２    グリッドパルサ
１０１  カソード
１０２  グリッド
１０３  アノード
【図１】
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