(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線形共振器の空洞内の電場の分布を調整するために電場を測定する線形共振器自動電場測定装置において、
誘電体を材料とし前記線形共振器内の加速対象の通路を前記線形共振器の軸方向に順次停止および移動する摂動体と、
前記摂動体を移動駆動する移動駆動部と、
前記摂動体の測定位置ごとに前記線形共振器内の電場を測定する測定部と、
前記線形共振器の入射ポートおよび出射ポートに設けられて中空円筒部分を有し前記摂動体の軸方向への移動をガイドする摂動体搬送用ガイドと、
を備えることを特徴とする線形共振器自動電場測定装置。
【請求項２】
線形共振器の空洞内の電場の分布を調整するために電場を測定する線形共振器自動電場測定装置において、
誘電体を材料とし前記線形共振器内の加速対象の通路を前記線形共振器の軸方向に順次停止および移動する摂動体と、
前記摂動体を移動駆動する移動駆動部と、
前記摂動体の測定位置ごとに前記線形共振器内の電場を測定する測定部と、
を備え、
前記線形共振器は、前記空洞内に周方向に互いに間隔をあけて設けられ軸方向に延びる複数の電極を有する高周波四重極線形加速器に用いられるものであって、
前記摂動体を移動駆動する前記移動駆動部は、前記摂動体と結合するワイヤを有し、
前記複数の電極のうち互いに隣接する電極と前記摂動体との２つの接触面の対象面上であって、前記摂動体の端面の中心より、前記空洞の中心軸から径方向に遠い位置において、前記摂動体と前記ワイヤとが接続されている、
ことを特徴とする線形共振器自動電場測定装置。
【請求項３】
前記摂動体の測定位置と前記測定部による測定とを協調させるとともに、測定結果に基づいて対象領域における前記電場の特性の前記摂動体の位置に対する依存性を導出する演算制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の線形共振器自動電場測定装置。
【請求項４】
前記移動駆動部は、
前記線形共振器外周に設置された複数のプーリ固定具と、
前記プーリ固定具に設置した複数のプーリと、
前記摂動体の位置が前記空洞内の端部に到達したことを感知して前記摂動体の移動を停止する機構と、
を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の線形共振器自動電場測定装置。
【請求項５】
前記摂動体の移動に応じて周波数のずれもしくは位相のずれを測定する機構を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の線形共振器自動電場測定装置。
【請求項６】
前記移動駆動部は、連続稼働する電動機をさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の線形共振器自動電場測定装置。
【請求項７】
線形共振器の空洞内の電場の分布を調整するために前記電場を測定する線形共振器自動電場測定方法において、
移動駆動部が、摂動体を軸方向に移動駆動する移動ステップと、
測定部が、空洞内の高周波を測定する測定ステップと、
演算部が、測定時点の前記摂動体の位置における周波数の変化分または位相の遅れ分を導出する第１の演算ステップと、
前記摂動体が端部位置に到達した時点で、演算制御部が、対象領域における前記周波数の変化分または前記位相の遅れ分の、前記摂動体の前記軸方向の位置に対する依存性を導出する第２の演算ステップと、
を有し、
前記第２の演算ステップは、
前記軸方向に対する前記周波数の変化分または前記位相の遅れ分の分布図を導出する分布図導出ステップと、
前記軸方向の位置のうち、両端領域での値の平均値を算出する平均値算出ステップと、
前記両端領域を除く基本領域を特定する基本領域導出ステップと、
前記基本領域の中央位置として中央位置を導出する中央位置導出ステップと、
前記基本領域および前記中央位置に基づいて前記対象領域を決定する対象領域決定ステップと、
を有する、
ことを特徴とする線形共振器自動電場測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、線形共振器自動電場測定装置および線形共振器自動電場測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば高周波四重極線形加速器（ＲＦＱ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｑｕａｄｒａｐｏｌｅ  ａｃｃｅｒａｌａｔｏｒ）、ドリフトチューブライナック（ＤＴＬ：Ｄｒｉｆｔ  Ｔｕｂｅ  ＬＩＮＡＣ）などの線形共振器においては、一般に、設計通りの電場分布を得るために電場調整が必要である。電場調整のための電場の測定方法としては、共振器内部に摂動体を挿入して電場を測定するビーズプル法が知られている。具体的には、摂動体を糸で保持し、共振器内を移動させ、軸方向の各点での電場を測定する。このように測定を繰り返しながら、望ましい分布を得るまで調整を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２７７９４２号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｙ．Ｉｗａｔａ，ｅｔ．ａｌ．，  ＮＩＭ  Ａ  ５６９（２００６）６８５−６９６（４．  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した電場測定においては、例えば、線形共振器の中心軸に沿って常に共振器の筐体に接触させないという条件、あるいは線形共振器内部の電極に常に接触させ続けるという条件など、一定の条件のもとで摂動体を移動させ、電場を測定する必要がある。さらには４ベイン型のＲＦＱなどの場合には共振器内で軸方向のそれぞれの位置で４か所測定する。すなわち、線形共振器内のビーム軸に垂直な面における電場の対称性測定のために、摂動体の移動軸を変えながら複数回測定する必要がある。
【０００６】
従来は、多くのステップを手作業で行っており、効率が悪く時間を要するという課題があった。またステッピングモータを用いた非連続測定の場合には、摂動体の振動を抑えるために、各測定ポイントに移動するたびに振動が収まるのを待つ時間が生じていた。そのために、例えばＤＴＬの場合、ビーム軸一回の測定で、１時間／３ｍ程度の時間を要していた。
【０００７】
電場調整の際には、電場調整用に設けられている複数のチューナの径方向の位置を調整し、チューナ位置を調整した後に電場を測定する。このようにして、チューナ位置の調整と電場の測定を繰り返しながら、設計上の電場を得ていく。このために、新たな線形共振器の運転立ち上げにおけるリードタイムが長く、リードタイムの短縮が課題となっていた。
【０００８】
本発明の実施形態は、上述した課題を解決するためになされたものであり、線形共振器の電場測定を、短時間で行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本実施形態は、線形共振器の空洞内の電場の分布を調整するために電場を測定する線形共振器自動電場測定装置において、誘電体を材料とし前記線形共振器内の加速対象の通路を前記線形共振器の軸方向に順次停止および移動する摂動体と、前記摂動体を移動駆動する移動駆動部と、前記摂動体の測定位置ごとに前記線形共振器内の電場を測定する測定部と、線形共振器の入射ポートおよび出射ポートに設けられて中空円筒部分を有し前記摂動体の軸方向への移動をガイドする摂動体搬送用ガイドと、を備えることを特徴とする。
また、本実施形態は、線形共振器の空洞内の電場の分布を調整するために電場を測定する線形共振器自動電場測定装置において、誘電体を材料とし前記線形共振器内の加速対象の通路を前記線形共振器の軸方向に順次停止および移動する摂動体と、前記摂動体を移動駆動する移動駆動部と、前記摂動体の測定位置ごとに前記線形共振器内の電場を測定する測定部と、を備え、前記線形共振器は、前記空洞内に周方向に互いに間隔をあけて設けられ軸方向に延びる複数の電極を有する高周波四重極線形加速器に用いられるものであって、前記摂動体を移動駆動する前記移動駆動部は、前記摂動体と結合するワイヤを有し、前記複数の電極のうち互いに隣接する電極と前記摂動体との２つの接触面の対象面上であって、前記摂動体の端面の中心より、前記空洞の中心軸から径方向に遠い位置において、前記摂動体と前記ワイヤとが接続されている、ことを特徴とする
【００１０】
また、本実施形態は、線形共振器の空洞内の電場の分布を調整するために前記電場を測定する線形共振器自動電場測定方法において、移動駆動部が、摂動体を軸方向に移動駆動する移動ステップと、測定部が、空洞内の高周波を測定する測定ステップと、演算部が、測定時点の前記摂動体の位置における周波数の変化分または位相の遅れ分を導出する第１の演算ステップと、前記摂動体が端部位置に到達した時点で、演算部が、対象領域における前記周波数の変化分または前記位相の遅れ分の、前記摂動体の前記軸方向の位置に対する依存性を導出する第２の演算ステップと、を有し、前記第２の演算ステップは、前記軸方向に対する前記周波数の変化分または前記位相の遅れ分の分布図を導出する分布図導出ステップと、前記軸方向の位置のうち、両端領域での値の平均値を算出する平均値算出ステップと、前記両端領域を除く基本領域を特定する基本領域導出ステップと、前記基本領域の中央位置として中央位置を導出する中央位置導出ステップと、前記基本領域および前記中央位置に基づいて対象領域を決定する対象領域決定ステップと、を有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、線形共振器の電場測定を、短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る線形共振器自動電場測定装置の構成を示す一部平断面図を含むブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る線形共振器自動電場測定方法の手順を示すフロー図である。
【図３】第１の実施形態に係る線形共振器自動電場測定装置の演算部による第１の演算の内容を説明するためのグラフである。
【図４】第１の実施形態に係る線形共振器自動電場測定装置の演算部による第２の演算の内容を説明するためのグラフである。
【図５】第１の実施形態に係る線形共振器自動電場測定装置の演算部による第２の演算の手順を示すフロー図である。
【図６】第１の実施形態に係る線形共振器自動電場測定方法の手順におけるチューナによる調整の説明のためのグラフである。
【図７】第２の実施形態に係る線形共振器自動電場測定装置の構成を示す一部平断面図を含むブロック図である。
【図８】第３の実施形態に係る線形共振器自動電場測定装置の構成を示す一部平断面図を含むブロック図である。
【図９】第３の実施形態に係る線形共振器自動電場測定装置の構成を示す線形共振器の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る線形共振器自動電場測定装置および線形共振器自動電場測定方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る線形共振器自動電場測定装置の構成を示す一部平断面図を含むブロック図である。線形共振器１０は、たとえば、ＲＦＱ、あるいはＤＴＬである。
【００１５】
線形共振器１０は、空洞１２を形成する筐体１１を有する。筐体１１は、円筒部分１１ａと、円筒部１１ａの軸方向の両端に設けられ、円筒部１１ａを部分的に閉鎖する端板１１ｂとを有する。それぞれの端板１１ｂは、円筒軸に垂直方向に拡がり、円筒軸と同心に形成された開口である入射ポート１３および出射ポート１４を有する。筐体１１は、たとえば、銅製である。あるいは、たとえばオーステナイト系ステンレス鋼製で、内部に銅めっきが施されていることでもよい。
【００１６】
また、筐体１１は、径方向外側から空洞１２内に貫通するたとえば銅製の複数の棒状のチューナ１５を有する。複数のチューナ１５は、円筒軸方向に互いに間隔をあけて設けられている。また、この複数のチューナ１５が、円周方向に互いに間隔をあけて設けられている。空洞１２内の共振周波数は、空洞１２のインダクタンスをＬ、キャパシタンスをＣとすると、１／（ＬＣ）１／２に比例するので、チューナ１５の挿入深さの変更は共振周波数の変化をもたらす。したがって、それぞれのチューナ１５の挿入深さを調節することにより、共振周波数を調節することができる。
【００１７】
また、線形共振器１０がＲＦＱの場合は、空洞内に設けられた四重極１７（図８）を有する。四重極１７は、径方向に広がり、円筒軸方向に延びた４枚の電極板を有する。４枚の電極板は、周方向に互いに９０度の間隔をもって配されている。
【００１８】
また、線形共振器１０がＤＴＬの場合は、円筒軸に沿って円筒軸方向に直列に、複数のドリフトチューブ（図示せず）が配されている。
【００１９】
以上のように、線形共振器１０は、筐体１１とともに、ＲＦＱの場合は、空洞１２内に設けられた四重極１７（図８）を、また、ＤＴＬの場合は、複数のドリフトチューブを、空洞１２内に有する。ただし、図１では、これら、四重極あるいはドリフトチューブの図示を省略している。
【００２０】
線形共振器自動電場測定装置１００は、測定部１１０、移動駆動部１２０、および演算制御部１３０を有する。
【００２１】
測定部１１０は、空洞１２内を円筒軸に沿って移動駆動される摂動体１１５、電場を計測する送信側アンテナ１１１、受信側アンテナ１１２、および測定器１１３を有する。摂動体１１５は、誘電体を材料とする。
【００２２】
摂動体１１５の形状としては、円筒軸方向に延びた円柱形状、あるいは球形や楕円形でもよい。電場への影響を与えるのであれば、形状は問わないが、電場測定の再現性を確保する上では、中心軸に関して回転対称であれば、摂動体１１５の回転方向を管理する必要がなく管理上の負担が少ない。摂動体１１５は誘電体であり、材料としては、たとえば、テフロン（登録商標）あるいはアクリル樹脂などの非金属材料を用いる。
【００２３】
送信側アンテナ１１１は、たとえば金属製のワイヤを円形状に形成して、円形状の感知部１１１ａと、これに接続して一方に延びた伝達部１１１ｂを有する。感知部１１１ａは、円形を包絡する平面が軸方向に平行になるように配される。同様に、受信側アンテナ１１２は、たとえば金属製のワイヤを円形状に形成して、円形状の感知部１１２ａと、これに接続して一方に延びた伝達部１１２ｂを有する。感知部１１２ａは、円形を包絡する平面が軸方向に平行になるように配される。
【００２４】
送信側アンテナ１１１および受信側アンテナ１１２は、磁束密度を計測する。送信側アンテナ１１１の感知部１１１ａが空洞１２内に配され、伝達部１１１ｂが筐体１１を外部まで貫通し、測定器１１３との間で信号を授受する。同様に、受信側アンテナ１１２の感知部１１２ａが空洞１２内に配され、伝達部１１２ｂが筐体１１を外部まで貫通し、測定器１１３との間で信号を授受する。
【００２５】
測定器１１３は、測定時には、ある周波数の高周波（ＲＦ）のパワーを、送信側アンテナ１１１に送信する。これを伝達部１１１ｂ経由で受けた送信側アンテナ１１１が、感知部１１１ａからこのＲＦを空洞１２内に送信し、受信側アンテナ１１２の感知部１１２ａがこのＲＦを受信する。受信側アンテナ１１２の感知部１１２ａが受信したＲＦは、伝達部１１２ｂを経由して測定器１１３に送られる。測定は、一定のサンプーリングタイム間隔で行われる。
【００２６】
移動駆動部１２０は、摂動体１１５を移動させるワイヤ１２２、ワイヤ１２２を移動駆動する電動機１２１を有する。ワイヤ１２２は、空洞１２中および筐体１１の外側を一巡するように、４隅で方向転換して、両端を結線部１２６で結合し、閉ループを形成する。ワイヤ１２２は、方向転換する４隅のそれぞれで、プーリ１２３によりスライド可能に支持されている。
【００２７】
ワイヤ１２２の途中に張力維持部１２７を設けてワイヤ１２２のたわみを防止する。張力維持部１２７は、例えば、２つのプーリによりその中間で錘を吊った１つのプーリを吊り下げる構成である。
【００２８】
ワイヤ１２２の材料としては、たとえば、非染色ポリエチレンのように、非金属で、かつ張力に対する伸びの小さな材料を用いる。また、塗料も測定結果に影響を与えることから非染色のものを用いる。
【００２９】
筐体１１の２つの円板状の端板１１ｂのそれぞれの軸方向の外側には、プーリ固定具１２４が着脱可能に取り付けられている。それぞれのプーリ固定具１２４には、プーリ１２３が２つずつ取り付けられている。４つのプーリ１２３のうちの３つは、いずれもワイヤ１２２の移動により回転可能に支持されている。また、残りの１つのプーリ１２３は、伝達ベルト１２１ａを介して電動機１２１により回転駆動される。この結果、ワイヤ１２２が回転移動する。電動機１２１は、ステッピングモータを用いることで良い。また、電動機１２１とそれが駆動するプーリ１２３との間に、減速機（図示せず）を設けてもよい。
【００３０】
筐体１１の円筒部１１ａの径方向外側のワイヤを支持する互いに隣接する２つのプーリ１２３の挟まれたプーリ固定具１２４の部分には、それぞれストッパ１２５がとりつけられている。それぞれのストッパ１２５には、ワイヤ１２２が通過する貫通孔１２５ａが形成されている。２つのストッパ１２５に挟まれた領域にあるワイヤ１２２に、結線部１２６が設けられている。結線部１２６は、単にワイヤ１２２の両端を結んだもののほかに、ボルトもしくは全ネジにワイヤ１２２の両端を巻き付け固定したもの、ワイヤ１２２の両端それぞれを別のボルトに巻き付け、２つのボルトを両メネジで固定したもの、ワイヤ１２２の両端それぞれを穴を開けた別のボルトに貫通させ２つのボルトを両メネジで固定したものなどがある。
【００３１】
電動機１２１によりワイヤ１２２がその延びる方向に移動すると、結線部１２６も移動し、結線部１２６がストッパ１２５に到達するとワイヤ１２２の移動が停止する。ワイヤ１２２の移動、すなわち、摂動体１１５の移動を停止する機構としては、結線部１２６が両側のストッパ１２５に到達する位置で、プーリ固定具１２４にリミットスイッチ（図示せず）を設けて、リミットスイッチの動作により、結線部１２６がストッパ１２５に到達したことを感知できる。
【００３２】
あるいは、結線部１２６がストッパ１２５に到達すると電動機１２１の負荷トルクが急激に上昇するので、リミットスイッチに代えて、図示しないトルクスイッチを設けてもよい。すなわち、トルクスイッチの動作により、結線部１２６がストッパ１２５に到達したことを感知できる。
【００３３】
結線部１２６がストッパ１２５に到達したことにより、駆動制御部１３１は、電動機１２１を停止させる。この動作は、ワイヤの移動の両方向について行われる。駆動制御部１３１は、こののち、全体の計測、調整が終了しない限り、それまでとは、反対方向に摂動体１１５を移動させるように指示する。反対方向への移動は、電動機１２１を逆転させることにより可能である。あるいは、電動機１２１とプーリ１２３間の結合方向を逆向きに切り換えることでもよい。
【００３４】
演算制御部１３０は、駆動制御部１３１、計測制御部１３２、演算部１３３、メモリ１３４、入力部１３５、評価部１３６、および出力部１３７を有する。演算制御部１３０は、たとえば、計算機システムである。
【００３５】
駆動制御部１３１は、摂動体１１５の移動駆動の制御を行う。すなわち、電動機１２１に起動指示し、ワイヤ１２２による摂動体１１５の移動を制御する。駆動制御部１３１は、移動する摂動体１１５が予め定められた位置にくると、電動機１２１に停止指示する。また、駆動制御部１３１は、停止指示した後に、所定のタイミングにおいて、電動機１２１に起動指示する。さらに、駆動制御部１３１は、トルクスイッチの動作信号を受けて電動機１２１を停止させる。
【００３６】
駆動制御部１３１は、電動機１２１への起動および停止の指示の時間的経緯に基づいて、空洞１２における円筒軸方向の摂動体１１５の位置を演算し、その結果を、計測制御部１３２に出力する。また、後述する計測制御部１３２における電圧測定結果の収集が終了した旨の計測制御部１３２からの信号を受けて、電動機１２１への起動指示を行う。
【００３７】
計測制御部１３２は、駆動制御部１３１からの情報信号すなわち、駆動制御部１３１が電動機１２１に停止指示した旨の情報と、およびその時の摂動体１１５の位置情報とを受けて、測定器１１３からの電圧測定結果情報を収集する。また、測定器１１３が測定状態にないときは、測定状態に移行するように指示を行う。計測制御部１３２は、収集したデータと、その時の摂動体１１５の位置情報とをメモリ１３４に送信し、メモリ１３４は、これを記憶する。
【００３８】
演算部１３３は、メモリ１３４に記憶された摂動体１１５の各位置における電圧測定結果に基づいて、共振周波数の演算を行い、この結果に基づいて共振周波数の円筒軸方向についての分布を演算する。演算部１３３での演算結果は、メモリ１３４に記憶されるとともに、出力部１３７に出力され、表示される。
【００３９】
入力部１３５は、対象とする線形共振器１０の基本寸法、ＲＦに関連する基本データ等の入力を受け入れる。評価部１３６は、後述するように、演算部１３３の演算結果で示された空洞１２内の分布特性が目標とする分布特性を達成しているかの評価を行う。出力部１３７は、測定結果、演算結果等を、表示を含めて出力する。
【００４０】
図２は、第１の実施形態に係る線形共振器自動電場測定方法の手順を示すフロー図である。
【００４１】
先ず、線形共振器１０に、測定部１１０、移動駆動部１２０を取付け、また、演算制御部１３０を設置することにより、試験体系を設定する（ステップＳ０１）。
【００４２】
演算制御部１３０の駆動制御部１３１は、移動駆動部１２０に指令を発して、摂動体１１５を一定速度で移動駆動する（ステップＳ０２）。移動駆動されている状態において、計測制御部１３２は、測定部１１０に、所定のサンプーリング時間間隔での測定の指令を発する。指令を受けた測定部１１０は、空洞１２内のＲＦの測定を行う（ステップＳ０３）。具体的には、送信側アンテナ１１１から、順次、各周波数のＲＦを送信する。それぞれの周波数において、受信側アンテナ１１２が、ＲＦを検出する。測定部１１０による測定結果は、演算制御部１３０のメモリ１３４に記憶される。
【００４３】
なお、以上は、一定速度で摂動体１１５が移動している状態において、測定部１１０が所定のサンプーリング時間間隔で、すなわちこれらの時間に対応した所定の位置が、測定位置となる場合である。ただし、これに限定されない。たとえば、移動駆動部１２０が所定の間隔で移動駆動した後に停止し、その停止状態において、測定部１１０に測定を指令することを繰り返すことにより実施してもよい。この場合は、停止位置が測定位置となり、測定位置が明確なため、摂動体１１５の位置と、その位置における測定結果との対応がより確実となる。
【００４４】
メモリ１３４に記憶された測定結果に基づいて、演算制御部１３０の演算部１３３は、第１の演算を実施する（ステップＳ０４）。
【００４５】
図３は、線形共振器自動電場測定装置の演算部による第１の演算の内容を説明するためのグラフである。横軸は空洞１２内のＲＦの周波数ｆ、縦軸はＲＦのパワーである。
【００４６】
前述のように、送信側アンテナ１１１から、順次、各周波数のＲＦを送信し、それぞれの周波数において、受信側アンテナ１１２がＲＦを検出するが、この際、送信側アンテナ１１１から、送信されたＲＦのパワーは、受信側アンテナ１１２に到達するまでに、通常、減衰している。しかしながら、共振周波数においてはほとんど減衰しない。したがって、受信側アンテナ１１２で受信するＲＦのパワーは、共振周波数においてピークを有する。
【００４７】
図３の破線で示す曲線Ａは、摂動体１１５が無いときの分布であって、共振周波数はｆ０である。実線で示す曲線Ｂは、摂動体１１５が測定時の位置Ｚ１にあるときの特性であり、共振周波数はｆ１となり、Δｆだけ共振周波数が変化している。演算部１３３は、測定部１１０からの信号情報により、図３に示す特性曲線情報を導出するとともに、共振周波数のずれΔｆを算出する。この結果は、メモリ１３４に記憶される。
【００４８】
なお、以上、図３に示した内容は、第１の演算の内容として、共振周波数のずれΔｆを得る方法であるが、他の方法として、位相のずれΔΦを得る方法を採用してもよい。位相のずれΔΦの測定は、次のように実施できる。すなわち、送信側アンテナ１１１からは、一定の周波数で送信する。一定の周波数としては、共振周波数またはその近傍の周波数とすることでよい。この一定の周波数で送信されたＲＦを受信側アンテナ１１２で受信する。この際、受信したＲＦの送信したＲＦからの位相のずれΔΦを、測定部１１０からの信号情報を記憶したメモリ１３４から読み出して、演算部１３３が算出する。この結果は、メモリ１３４に記憶される。
【００４９】
次に、図２に示すように、駆動制御部１３１は、現在位置が端部位置、すなわち、それ以上、それまでの移動方向には移動できない位置であるかを判定する（ステップＳ０５）。端部位置ではないと判定された場合（ステップＳ０５  ＮＯ）は、ステップＳ０２からのステップを繰り返し、同様に、摂動体１１５が各位置にあるときの第１の演算を実施する。
【００５０】
端部位置であると判定された場合（ステップＳ０５  ＹＥＳ）は、摂動体１１５が、一通り、空洞１２内を一方の端部から他方の端部まで移動したことになるので、演算部１３３が、摂動体１１５の円筒軸の位置に対する分布特性を算出するための、第２の演算を実施する（ステップＳ０６）。
【００５１】
図４は、演算部による第２の演算の内容を説明するためのグラフである。横軸は、空洞１２内の軸方向の位置である。縦軸は、摂動体１１５がそれぞれの位置にあるときの、第１の演算において算出した共振周波数のずれΔｆ、あるいは位相のずれΔΦである。実線で示す曲線Ｃは、両側が空洞１２の端部であり有意な信号を得ないことから、値が低くなり、一方、中央領域が比較的平坦な特性を示している。
【００５２】
図５は、演算部による第２の演算の手順を示すフロー図である。まず、軸方向位置に対する分布図、たとえば図４の曲線Ｃを導出する（ステップＳ１１）。このステップは、具体的には、図４に示すように、第１の演算において算出した共振周波数のずれΔｆ、あるいは位相のずれΔΦを、摂動体１１５の軸方向位置Ｚについての分布特性として整理したものである。
【００５３】
次に、空洞１２内の両方の端部領域の平均値を算出する（ステップＳ１２）。すなわち、図４で左側の端部領域の平均値ＡＤ１、および右端の端部領域の平均値ＡＤ２を算出する。この両方の端部の領域は、あらかじめ入力された線形共振器１０の寸法情報等に基づいて設定可能である。
【００５４】
次に、基本領域を導出する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３における基本領域の導出は、以下のように行う。まず、ＡＤ１とＡＤ２の平均値をＡＤ１２とする。また、ほぼ、空洞１２の中央での位置における値をＡＤ４とする。このＡＤ１２とＡＤ４との平均値をＡＤ１２４とする。ＡＤ１２４と、曲線Ｃとの交点のＺ軸の値を、Ｄ３ＳおよびＤ３Ｅとする。図４において、ＺがＤ３ＳからＤ３Ｅまでの領域を基本領域とする。
【００５５】
次に中央位置Ｚｃｅｎｔｅｒを導出する（ステップＳ１４）。中央位置Ｚｃｅｎｔｅｒは、基本領域の中央の位置として導出する。すなわち、Ｚｃｅｎｔｅｒ＝（Ｄ３Ｓ＋Ｄ３Ｅ）／２により算出される。
【００５６】
次に、対象領域を決定する（ステップＳ１５）。対象領域の両端の位置ＺＯＳ、ＺＯＥは、基本領域と中央位置Ｚｃｅｎｔｅｒに基づいて、次のように定める。
ＺＯＳ＝Ｚｃｅｎｔｅｒ−α（Ｚｃｅｎｔｅｒ−Ｄ３Ｓ）        …（１）
ＺＯＥ＝Ｚｃｅｎｔｅｒ＋α（Ｄ３Ｅ−Ｚｃｅｎｔｅｒ）        …（２）
【００５７】
次に、対象領域での特性曲線を出力する（ステップＳ１６）。演算部１３３は、対象領域の範囲の曲線Ｃの詳細を、出力する。メモリ１３４がこの結果を記憶するとともに、出力部１３７がこの結果を表示する。
【００５８】
なお、以上のような第２の演算によれば、端部領域の選定に多少のずれがあっても、基本領域に対してはほとんど影響を与えず、対象領域を適切に決定できる。
【００５９】
なお、以上は、前述のように、演算制御部１３０が、摂動体１１５の各位置と測定部１１０での測定結果との対応関係を当初より得ている場合を示した。しかしながら、測定結果と位置情報の対応がなされていない場合であっても、以上に説明した第２の演算の方法によれば、位置情報を持たないデータ群である測定器１１３から得られた周波数もしくは位相差データに軸方向位置情報が付与されることになる。
【００６０】
図６は、線形共振器自動電場測定方法の手順におけるチューナによる調整の説明のためのグラフである。ステップＳ０６の第２の演算実施の後に、図２のフロー図に示すように、評価部１３６が、第２の演算の結果得られた対象領域での共振周波数のずれΔｆまたは位相のずれΔΦの軸方向分布が、設計目標を満たしているか否かを評価する（ステップＳ０７）。
【００６１】
たとえば、図６において、曲線Ｇを、設計目標としての共振周波数のずれΔｆまたは位相のずれΔΦの軸方向分布特性であるとする。また、曲線Ｈを、演算部１３３による第２の演算の結果得られたΔｆまたはΔΦの軸方向分布特性であるとする。
【００６２】
いま、曲線Ｇで表される特性関数をＧ（Ｚ）、曲線Ｈで表される特性関数をＨ（Ｚ）とする。評価部１３６は、たとえば、次の様な判定式で、設計目標を満たすか否かを判定する。
【００６３】
【数１】
0006625915.tif 000002
【００６４】
なお、次の様に、突出した差異のある部分がないという条件をさらに付してもよい。
｜Ｇ（Ｚ）−Ｈ（Ｚ）｜＜ε２      …（４）
【００６５】
設計目標を達成していないと判定された場合（ステップＳ０７  ＮＯ）には、出力部１３７に表示された特性曲線Ｈを参照しながら、チューナ１５を用いて空洞１２内の電場の調整を行う（ステップＳ０８）。
【００６６】
チューナ１５による調整の後に、摂動体１１５の駆動方向を反転させる（ステップＳ０９）。その上で、ステップＳ０２の移動駆動以下を繰り返す。
【００６７】
設計目標を満たしていると判定された場合（ステップＳ０７  ＹＥＳ）には、線形共振器自動電場測定を終了する。
【００６８】
以上に説明したように、本実施形態に係る線形共振器自動電場測定装置および線形共振器自動電場測定方法によれば、摂動体１１５が自動的に移動し、その間に、測定部１１０による測定が自動的に行われ、かつ、演算部１３３により、そのチューナ１５の挿入状態においての線形共振器１０内の特性が表示される。したがって、チューナ１５の調整のみを行えばよいことになり、線形共振器の電場測定を、短時間で行うことができる。
【００６９】
［第２の実施形態］
図７は、第２の実施形態に係る線形共振器自動電場測定装置の構成を示す一部平断面図を含むブロック図である。
【００７０】
本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本実施形態に係る線形共振器自動電場測定装置１００は、線形共振器１０の筐体１１の入射ポート１３および出射ポート１４にそれぞれ、摂動体搬送用ガイド１２８が設けられている。
【００７１】
摂動体搬送用ガイド１２８は、線形共振器１０と摂動体１１５を接触させて搬送する際に、摂動体１１５が線形共振器１０の内部の摂動体１１５との接触面端部と摂動体搬送用ガイド１２８の端部の両方に接触する長さまで配置される。
【００７２】
このように構成された本実施の形態においては、摂動体搬送用ガイド１２８を介して、摂動体１１５が、線形共振器１０の内部の空洞１２に確実に搬送される。
【００７３】
このため、特に、線形共振器１０が、ＲＦＱ（図８）のように、摂動体１１５が線形共振器１０の中心軸から径方向の外側にずれた軸を通る場合においても、線形共振器１０の全体に亘り停止することなく搬送される。この結果、摂動体搬送ごとに手動で摂動体１１５の位置調整を行う必要がなくなり、線形共振器自動電場測定装置１００による試験条件の設定時の作業効率が向上する。
【００７４】
［第３の実施形態］
図８は、第３の実施形態に係る線形共振器自動電場測定装置の構成を示す一部平断面図を含むブロック図である。また、図９は、第３の実施形態に係る線形共振器自動電場測定装置の構成を示す線形共振器１０の横断面図である。
【００７５】
ＲＦＱの場合、筐体１１内に四重極１７が設けられている。具体的には、周方向に互いに間隔をあけて４つの電極１７ａが設けられている。このため、筐体１１内は、中央の領域と、周方向に分割された４つの領域とに区分される。
【００７６】
この４つの領域のそれぞれを摂動体１１５が移動する場合の測定が必要である。それぞれの領域においては、摂動体１１５は、四重極１７のうち周方向に互いに隣接する電極１７ａの両方に接触しながら移動する。また、この接触は、両方の電極１７ａにできる限り安定して密着していることが望ましい。
【００７７】
したがって、摂動体１１５を電極１７ａにより密着させるために、摂動体１１５へのワイヤ１２２の接続位置は、円筒部１１ａの軸中心からできる限り径方向に遠いことが望ましい。したがって、摂動体１１５へのワイヤ１２２の接続位置は、摂動体１１５の端面の中心点Ｐｃではなく、中心点Ｐｃより軸中心から離れた点Ｐ１とする。
【００７８】
また、摂動体１１５の摂動体１１５自体の軸回りの回転方向は、点Ｐ１が、鏡面対象である２つの接触面の対称面内で、かつ円筒部１１ａの軸中心より遠くなるように設定される。
【００７９】
このような接続位置とすることにより、摂動体１１５が、線形共振器１０の空洞１２内のそれぞれの領域にあって、円筒軸からオフセットされた位置を通る場合においても、摂動体１１５を、常にＲＦＱの電極に接触させながら軸方向を搬送できる。このため、同一のプーリ１２３の位置であっても、空洞１２内の全ての象限において、手動調整無しで摂動体１１５の搬送が可能となり、摂動体１１５の搬送効率が向上し、かつ、複数回測定した際でも、データの再現性の向上を図ることができる。
【００８０】
［その他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８１】
１０…線形共振器、１１…筐体、１１ａ…円筒部、１１ｂ…端板、１２…空洞、１３…入射ポート、１４…出射ポート、１５…チューナ、１７…四重極、１７ａ…電極、１００…線形共振器自動電場測定装置、１１０…測定部、１１１…送信側アンテナ、１１１ａ…感知部、１１１ｂ…伝達部、１１２…受信側アンテナ、１１２ａ…感知部、１１２ｂ…伝達部、１１３…測定器、１１５…摂動体、１２０…移動駆動部、１２１…電動機、１２１ａ…伝達ベルト、１２２…ワイヤ、１２３…プーリ、１２４…プーリ固定具、１２５…ストッパ、１２５ａ…貫通孔、１２６…結線部、１２７…張力維持部、１２８…摂動体搬送用ガイド、１３０…演算制御部、１３１…駆動制御部、１３２…計測制御部、１３３…演算部、１３４…メモリ、１３５…入力部、１３６…評価部、１３７…出力部
【図１】
0006625915.tif 000003
【図２】
0006625915.tif 000004
【図３】
0006625915.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006625915.tif 000009
【図８】
0006625915.tif 000010
【図９】
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