Device that measure electronic beam current inside accelerator

【発明の詳細な説明】

【０００１】（技術分野）本発明は、一般に線形加速器、特に工業材料処理に使用される電子線形加速器に関する。

【０００２】（本発明の背景）電子及び光子ビームへの露出から生じる化学及び生物学的変化に対する根底をなす科学は、良く理解されている。 年数百万ドルの製品を取り扱う重要な世界のビジネスは、放射技術の利用によって創出されてきている。 一般に、電子加速器は材料の物理的特性を改善するために生物学的不活性材料を処理するのに使用されるのに対して、高貫通光子を放出する強放射源は医学に使用される材料を消毒するのに使用される。 応用のこの差は、ほとんどの化学処理によって必要とされる電子の低貫通及び高線量に直接由来する。

【０００３】材料処理に使用される現行の加速器は、直流モードで動作する。 これらは、エネルギーが５００ｋ
ｅＶ未満に制約されている「電子カーテン」機械及び最大エネルギーが５ＭｅＶである「高電圧」機械と命名された２つの主要な分類からなる。

【０００４】最近、２０ｋＷまでのパワレベルで以て電子を１０ＭｅＶへ加速することのできる工業線形加速器が開発された。 それらは、電子加速器を利益の上がる医学消毒市場へ参入させる見込を持たらす。 高エネルギーの特徴は、５ＭｅＶの電子で可能な効率の２倍より高い効率で電子エネルギーを光子に変換する能力である。 電子核干渉の性質は、光子ビームが順方向により多く投射されることを要求する力学的考察によって更に強調される。 このことは、所与のビームパワに対して軸上光子束が５ＭｅＶにおけるよりも１０ＭｅＶにおける方が７倍強いことを意味する。

【０００５】全ての直流加速器は、加速電極を含む絶縁加速管を横断する高電圧を敬遠する。 この管に入る電子は、終端電圧によって決定される最終エネルギーまで加速される。 このシステムの弱点は、強放射の下で、電荷が絶縁管上に生成され、絶縁破壊が起こり得ると云うことである。 この絶縁破壊は、また、電場自体の電気的応力の下で起こり得る。 これは、電子ボルトによって定義される、最終電気エネルギーが絶縁体の耐えなければならない実際電圧によってセットされると云う基本原理の直接結果である。 実際は、工業加速器にとって、この限定によって課せられるエネルギー制限は５ＭｅＶである。 これらの制限を押し進める中で、製造業者は信頼性を犠牲にしたくなり兼ねない。

【０００６】線形加速器（ｌｉｎａｃ）は、この制限を蒙ることがない。 それは、その長さに沿って一連の特別な形状をした円盤又は空洞を備える銅管からなる。 振動電場はこの銅管内に含まれ、銅管は接地電位に保持される。 その振動周波数及びその傾きに依存して、システム内のどれか２つの点間の実際の電位差は、５００ｋｅＶ
を超えることはない。 絶縁体は、この電圧に関連した高電場を維持することを要しない。 現存する工業ｌｉｎａ
ｃは、工業機械に好ましくない高レベル応力の下で働く。 これは、高エネルギー、高ピークパワ、高場の傾き、及び高クライストロン電圧を強調する一方で高平均パワに対する考察を軽視する粒子物理研究に根刺したそれらの歴史的由来の直接的結果である。 本発明は、これらの制限の全てに取り組む。

【０００７】本発明は、加速器技術の性能制限内に抑えられた新型式の工業線形加速器を提供する。 研究及び医学ｌｉｎａｃのエネルギー傾きは、典型的に１０ＭｅＶ
／ｍである。 本発明の傾きは、３ＭｅＶ／ｍである。 平均パワ傾きは、１００ｋＷ／ｍの運用（ｏｐｅｒａｔｉ
ｏｎａｌ）電子ｌｉｎａｃ内で試験された。 本発明は、
１５Ｗ／ｍの傾きを提供する。 パルス中のビーム電流は、現存パルスｌｉｎａｃにおいては１Ａの程度であるに対して、本発明はパルス中約１００ｍＡのビーム電流を生成する。 これらの抑えられた定格は、ウェーネルト制御電子銃、β＝１セクションに直接結合されたグレーテッドβ（ｇｒａｄｅｄ−β）捕獲セクションを備えるＬバンド単一加速器構造を使用することによって、及び長パルスモードで動作させられる低ピークパワ、被変調陽極クライストロンを備える組立を駆動することによって可能とされる。 長パルスは、非常に控え目なピークパワ（２．５ＭＷ）が要件であること、結果のクライストロン上の低電圧（＜１００Ｖ）、及び従来の線変調器におけるようにパワを転送する必要を伴わないパルス構造を提供する被変調陽極を含むいくつかの利点を有する。
控え目なビーム電流は、ビーム粉砕（ｂｂｕ）を励起することによって、普通、パワを消費する、ビーム空洞干渉が無力になると云うことを意味する。 これらの物理的原理は、１５００時間を超える全パワ動作にわたって９
７％のアベイラビリィーで以て１０ＭｅＶかつ５０ｋＷ
で働いてきている工学プロトタイプ内に実現されている。

【０００８】長パルス構想の非常に重要な態様は、変量としてパルスの長さを使用するかつそれゆえプロセスの物理を変化することなくビームの平均パワを変動させる能力である。 場の傾き、ピークパワ、及び電流は、全て同じままである。 一定エネルギーにおいて機械のパワを変動させるには、パルス長さを調節するだけでよい。

【０００９】長パルスに関連した新規な特徴は、パルス中加速電子のエネルギーを制御する能力である。 構造を横断する電子によって獲得されたエネルギーは、電場の線積分である。 電場の振幅は、磁場プローブを使用して空洞のパワのいくらかを抽出し、結晶検波器を使用してその振幅を測定し、及び、電圧設定点と比較した後、クライストロンの高周波（ｒｆ）駆動機構へ信号を送ってクライストロン出力を調節して、制御される。 その設定点は、それゆえ、加速器エネルギー設定点になり、これは国際標準に直接リンクされ得る。 エネルギー制御のこの方法の主要な利点は、エネルギーを決定するためのかつ不要なエクスカーションを除去することを保証するための磁気的曲げの必要の除去である。

【００１０】現存する工業ｒｆ線形加速器は短パルスで以て動作し、それによってｒｆエネルギーが開ループモードで加速器へ伝送される。 このモードにおいて、ビーム電流の変化は加速器内のｒｆ場レベルの変化、かつそれゆえエネルギーの変化を生じる。 これは、現存する工業ｒｆｌｉｎａｃ市場を支配する加速器について特に事実である。 これらの加速器において、パワとエネルギーは密接に結び付けられており、パワが増加されると、エネルギーは降下せざるを得ない。 これは、製品の流れの、それゆえビームパワの変動が必要であるが、しかしエネルギーは厳格な制限内に固定したままでなければならない多くの応用にとって問題である。

【００１１】厳格なエネルギー許容範囲は、非常に高安定性を必要とする高価な電源で以て達成され得る。 これらのシステムは、エネルギーに対する電源上の設定点を決定するために多くのパルスの時間平均を使用する。 それらは、パルス繰返し率の変化に影響され易い。 工業ｌ
ｉｎａｃ分野に現存する技術で以て単一パルスの期間中にエネルギーを変化させることは可能でない。 代替的に、ビームが、磁場内の校正量によって変更されることがある。 これは、ビームの加速に追従して良好なエネルギー選択を提供する。 しかしながら、現存するシステムは、パルス中に不可避的に起こる電圧垂下に対してエネルギーが厳格に制御されるのを許さず、又はそれらは加速器のエネルギーとパワの独立な制御を許さない。

【００１２】本発明は、これらの困難を、加速器パルス中ｒｆ場を制御することができる高速、能動帰還ループで以て長パルスモードで加速器を動作させることによって、克服する。 長パルス長さ、５０μｓより大きいパルスは、被変調陽極クライストロンで以て達成され得る。
これは、クライストロンに対する駆動パワの調整、かつそれゆえエネルギー設定点におけるビームエネルギーを制御することを可能にする。 ビーム電流、かつそれゆえビームパワは、エネルギーに無関係の分離制御ループによって制御される。

【００１３】電子加速器が従事してきた広範な応用は、
特定応用向けに設計された独特の機械にたどり着いている。 各加速器は、交換構成要素の加速器自体の組を有する。 加速器及びその交換部品の購入費用は各部品に関連した非再発工学的費用のゆえに高く、及び供給業者によって抱えられる在庫部品の費用は高い。

【００１４】背景として、線形加速器構造は一連の空洞を含み、これらの空洞内でマイクロ波パワが電磁場を確立するために使用される。 空洞は、荷電粒子を加速するためにこれらの空洞のビームアパーチャ領域内に電場を集中するように設計されている。 空洞内の加速エネルギーの傾きは、典型的に１０ＭｅＶ／ｍである。 そのデバイスは、空洞内の電気絶縁破壊がビーム加速を崩壊させるゆえに、１０ＭｅＶ／ｍのエネルギーの傾きを超える工業的使用に対しては信頼性に乏しい。

【００１５】出力ビームエネルギーを決定するパラメータは、加速器構造の長さ及び電場の傾きである。 高エネルギーのビームは、直列のいくつかの加速器で以て得られる。 直列にいくつかの加速器を有することの欠点は、
追加制御システムに対する必要である。 各加速器構造内のマイクロ波場の位相は、粒子が加速器を全体を通して加速場と同期維持されることを保証するように制御されなければならない。 各加速器構造のマイクロ波伝送特性は、そのデバイスの寸法及び温度に依存する。 これらは、また、所望出力ビームエネルギーを得るために製造及び動作中正確に制御されなければならない。 異なる加速器構造内の相対的マイクロ波パワレベルは、制御されなければならない。 制御システムは、その機械の制御パラメータ、すなわち、位相、マイクロ波伝送、加速場振幅、及び被加速ビーム電流間の結合のゆえに、更に複雑である。 これらは、各線形加速器の独自性に、かつ、結果的に、加速器及びその交換部品の高購入費用に寄与する。

【００１６】本発明は、同じ基礎的構成要素で以ていくつかの応用に取り組むためにモジュラー調査研究を採用することによって高エネルギー線形加速器の構成を簡単化することを求める。 これが、高エネルギーのビームを達成するために単一加速器構造の使用を許しかつ多重構造線形加速器の位相及びマイクロ波伝送特性を制御することに対する必要を除去する。

【００１７】本発明のこの態様に従って、加速器構造は３つの構築セクション、すなわち、ビーム捕獲セクションモジュール、結合器セクションモジュール、及び加速セクションモジュールを含む。 モノリス（ｍｏｎｌｉｔ
ｈ）加速器構造を形成するために一括に接合されたこれらのモジュールの長さ及び数は、特定応用に対する所望ビームエネルギー及びパワに適合するように選択される、同じ構築構成要素を使用して、異なる応用に取り組むことのできる高エネルギー加速器の系列が、したがって、利用可能とされ得る。

【００１８】捕獲セクションは、マイクロ波加速場と同期化されたビーム集群（ｂｕｎｃｈ）を加速しかつ形成するように設計される。 結合器セクションは、マイクロ波パワを加速器構造内へ伝送するために使用されるデバイスである。 加速器セクションは、一連の同等の空洞を含みこれら内でマイクロ波パワがビームを加速するために使用される。 加速セクションは、マイクロ波電流の流れに対して良好な電気接点を確立しかつ超高真空シールを提供するように設計されたフランジで以て、一括に接合される。 これは、２対のステンレス鋼のナイフエッジ間に銅ガスケットを圧縮することによって達成される。
内側対のナイフエッジは電気接点に使用され、外側対のナイフエッジは超高真空シールに使用される。

【００１９】高パワ照射器を離れる電子ビームの横断面積は、走査中良好なスポットオーバラッピングを保証するために大きくなければならない。 これは、Ｌバンド加速システムで以て完遂される。 なおまた、均一線量分布が照射される製品に必要とされる。

【００２０】線量分布は、任意機能発生器内へロードされたソフトウエア発生波形によって統制される。 信号発生器からの出力は、走査電磁石を駆動する双極性電源を制御する。

【００２１】長パルス線ｌｉｎａｃ内電場強度は、ビーム負荷の変化及びｒｆシステム利得の有意な変化にかかわらず数パーセント内に調整されなければならない。 この調整は、ｒｆパワのパルス印加中マイクロ秒の時間目盛上で維持されなければならない。 調整は、また、パルスからパルスへ維持される。 良好な調整が、予測可能かつ再生可能照射器性能を達成するために必要とされる。
プリセットビームエネルギーを維持しかつエネルギー・
光学不整合から生じるビームスピル（ｂｅａｍｓｐｉｌ
ｌ）を回避することによって総電気的効率を向上することが、また、有益である。

【００２２】これまでは、電場調整は、短パルスかつ時間平均制御を使用して達成された。 短パルスの使用は、
ｒｆ利得の急速降下がパルス内に評価可能効果を持つことを妨げる。 パルスからパルスへの調整は行われず、むしろ場強度が多くのパスルにわたって平均されかつ設定点へ制御される。 表示されたように、この方法は、いかなるパルス内調整も提供しない。 長パルスが出現しているとき、適応波形整形が使用されており、そこでばパルス中に観察された誤りが後続パルスに対する入力駆動信号を訂正するのに使用される。 この方法は、複雑なディジタル信号処理回路を要求する。

【００２３】本発明は、広帯域でなお簡単な比例積分アナログ制御エレクトロニックス及び零垂下サンプル及びホールドとして構成された単一アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）からなるコントローラを提案する。 各パルスの開始から所定遅延の後に積分項が適用される。 他の短遅延の後、制御信号がＡＤＣ内でサンプルされかつ記憶される。 そのパルスの終端で、積分項が零にされる。 次のパルスの開始において、制御信号がＡＤＣ内に記憶された値にセットされ、かつ比例制御項が係合される。 そのサイクルは、各パルス毎に繰り返される。 本方法は、簡単なエレクトロニックスで以て固定パルス内調整及びパルスからパルス調整の両方を提供する。 後続パルスへの使用に供される制御信号及びコントローラ項の階段状展開を記憶することが、パルス間のむだ時間を有効に除去し、それゆえパルスシステムで以て連続システムの性能を達成する。

【００２４】パルス電気負荷に対するパワは、しばしばコンデンサバンク内に蓄積された電気エネルギーから導出される。 高放電パルスは、一般に、そのパルス中そのコンデンサ上の電圧を有意に垂下させ、それによってこの時間中被駆動負荷の動作を変化させる。 クライストロンは、このような被駆動負荷の例であり、かつ変調陽極を備えるクライストロンは、しばしば、スイッチ、プルダウン抵抗器、及びそのクライストロンを通る電流パルスに対して電荷を蓄積するコンデンサバンクを含む回路によって駆動される。 そのスイッチが閉じると、クライストロンは電流を導通しかつｒｆパワを増幅するために使用され得る。 それらのパルス中漸減する電圧は、陰極電位及び被変調陽極電位の両方に、加速電位、すなわち、それら２つの電位間の差がそれらのパルス中に変化するように、影響する。 この回路は、もし加速電位の制御所定変化が望まれるならば、適当でない。

【００２５】制御加速電位を達成するためにプログラマブル可変電圧電源を採用することが提案されている。 電源は、パルス中所定の仕方でその出力電圧を変化させるように制御されるであろう。 このシステムは、その複雑性及び能動構成要素の数に起因して高価に付きかつ信頼性問題を生じ易いことを立証している。

【００２６】本発明は、パルス中抵抗器を通して流れる電流の部分をスイッチ管回路内のグリッドリーク抵抗器を通してかつそこからダイオード通して接地小形コンデサへ迂回させるために低パワスイッチによってトリガされるこのスイッチ管の用意を提案する。 パルス中電流がコンデンサを通して流れることで以て、コンデンサ上の電圧の大きさは減少し、それを用いて被変調陽極電圧を引き出すことになる。 グリッドリーク抵抗器、コンデンサ、及びバイアス電源の出力インピーダンスの適正な選択によって、パルス中の電圧低下の率を所定値にセットすることができる。 この実現はスイッチ管の使用を伴うが、云うまでもなく、同じ原理をスイッチング素子としてのトランジスタに使用することができる。

【００２７】加速器銃陰極の温度の制御は、陰極電子放出を充分高い値に維持するために及び過熱が陰極を損傷する又はその寿命を短縮するのを防止するために必要とされる。 加速器電子銃陰極は、フィラメント加熱器回路内の電流によって提供される加熱で以て上昇温度（＞１
０００℃）で動作させられる。 陰極型式に依存して、所与の電位分布に対する電子放出は、温度を上昇させることに伴って増大する。 この放出特性は、非線形であり、
動作温度において及びこれより上で飽和に接近する。 高過ぎる温度での動作は、陰極の寿命を短縮し、かつ陰極材料の絶縁表面への堆積に起因する銃アーク発生の危険を増大する。

【００２８】無線周波数線形加速器は、順方向加速に対する注入電子を受け入れかつ注入電子の可除部分を排除する。 ビーム「集群化器（ｂｕｎｃｈｅｒ）」を有さない加速器の場合、排除された電子が、それが注入の際に持っていたより有意に大きいエネルギーを持つて銃へ復帰させられることがある。 この後方向加速ビームは、加速器に対する小パワ損失及び電子銃に対する有意な電源を表現する。 軸対照幾何学の場合、後方向加速電子の可除部分が、銃陰極を衝撃し、これらのエネルギーを堆積し、その温度を上昇させることになる。 注入電圧及び注入光学に依存して、この排除されたビームは、陰極加熱器に供給されるパワの有意な可除部分になることがあり、動作条件を変更させることがある。

【００２９】後方向加速電子ビームに加えて、加速器は、この加速器内に存在する背景ガスから発生させられたイオンをまた加速することになる。 加速器がイオン加速に対して最適化はされていない限り、いくらかのイオン衝撃が起こることになる。 電子銃内に存在するガスは注入電子ビームによって電離され、及び後方向加速ビームは陰極の前方にイオンの「柱（ｃｏｌｕｍｎ）」を生成する。 これらのイオンは、陰極電位によって加速されて、陰極、及び負電位にある他の表面を衝撃することになる。

【００３０】現在までに開発されたほとんどの応用にとって、平均後方向加速ビームパワは、加速器の低デューティサイクル（低平均ビームパワ）に起因して陰極加熱器パワの小可除部分である。 軽減対策が必要とされる所（電子管）では、陰極に衝突する逆ビームの部分を減少するために、中空陰極構造が採用されるか又は提案されている。 加えて、陰極を衝撃する後方向加速ビームの部分を減少するために閉そく光学系が採用されることがある。 更に、電子に、陰極に到達する前に、「クーロン障壁をよじ登る」ことを要求する、大きな注入電圧で陰極を動作させることによって陰極に復帰する電子のエネルギーを減少させることが可能である。

【００３１】加速器の平均パワが増大するに従い、後方向加速ビームによって堆積されるパワが表現する陰極加熱器パワの可除部分は、有意になるまで成長する。 機械的又は電磁的手段のどちらかによる注入光学系の調節は、逆加熱（ｂａｃｋ ｈｅａｔｉｎｇ）可除部分を減少するが、しかしその現象を除去することはない。 或る有限平均パワにおいて、逆加熱効果は、有害な結果を伴うことなく平均ビームパワの更に増大するのを制限することを立証する。

【００３２】本発明は、銃陰極フィラメント回路電圧及び電流の測定に基づいて回路抵抗を推定する。 制御ループが、フィラメント電源電流設定点を調節することによって抵抗を設定値に維持するために使用される。 この制御ループは、ハードウェアにおいて又は加速器のソフトウエア制御プログラムとしてのどちらかで実現されると云える。 フィラメント回路抵抗は、後方向加速ビーム及び／又はイオン衝撃の影響の下に、陰極温度、かつそれゆえ電子銃性能を安定化するように働く。 この抵抗は、
陰極温度の不完全モニタとして使用される。

【００３３】高速運転停止システムが、高パワサブシステムを損傷から保護するために線形加速器にとって必要とされる。 特に、運転停止システムは、異常条件の際にｒｆシステム内に蓄積された電気エネルギーを放電するために、ｒｆパワ送出システム内のアークを消して、導波管及び構成要素への損傷を防止するために、線形加速器内のアークを消して、加速器の内部への損傷を最少化しかつｒｆパワシステムを反射パワから保護するために、異常ｒｆ駆動条件が高価な構成要素を損傷するのを防止するために、加速器ビーム送出システムの感受性素子への過剰加速ビーム電流の堆積を防止するために、及びビーム分散サブシステムの故障の際に加速ビーム電流を使用禁止するために、必要とされる。

【００３４】最新の高パワ加速器のトポロジーは、その主要構成要素を設備の要件に適合するように分布されている。 このような設備においては、故障条件が存在することの決定に寄与する構成要素は、それぞれからばかりでなくその決定に対する作用の論理点からも分離されていることがある。 決定の速度及び必要とされる保護作用までの最大遅延は、故障条件の特性及び結果の応力に対して影響する構成要素の許容範囲に依存して様々である。 多くの場合、検出及び作用の速度は、プロセス制御システムの能力を数桁の大きさだけ超える。 すなわち、
数１０又は数１００ミリ秒に対する数秒。 それゆえ、高速ハード配線保護システムが必要とされる。

【００３５】従来の保護実施は、部分的に、加速器の設計及び構成要素製造業者によって課せられる制限に依存する。 例えば、最近まで、ほとんどの制御システムは、
各信号が個々の電線によって監視及び警報機能に対する制御室へ搬送されることで以て構成されてきた。 最新の分布制御システム設計は、ほとんどのデータが集散点からの多重化ディジタル通信を経由して遠隔から要求されかつ遠隔測定されることで以て、制御室へ入る信号ケーブルの数を減らすこを可能にする。 代替的実施は、測定点において高速検出機能を提供し、決定を、これを論理的に条件調整する制御室へ中継し、かつ指令を保護作用点へ中継することである。

【００３６】従来方式にとって必要とされる多重ケーブルは、ケーブル及び施設にとって高価な代償を持たらし、多重長信号遅延を有し、かつもし高費用光ファイバシステムが使用されないならば電磁干渉を受け易い。 特定の形式の故障に対して、関連電気擾乱が、通信機能を無効にしかつ保護を妨げるに充分なことがある。 そのシステムは、また、電磁干渉の外部源から起こる寄生トリップを受け易い。

【００３７】これらの困難は、フェールセーフ電流ループとして構成されかつ１つ以上の活性化デバイスへの多くの保護決定についての高速信号のために使用される単一信号通信ケーブルの用意によって本発明によって克服される。 フェールセーフセンスにおける光分離通信は、
第１光アイソレータのベースキャパシタンスを第２光アイソレータで以て放電させるために相補論理駆動機構を使用することによって高速で達成される。 各決定に当たっての雑音免疫性は、関係故障条件のインパクトに基づいて選択されて各条件毎に独特の偽警報／失警報トレードオフを可能とする。

【００３８】本発明の高速保護システムは、いくつかのキー素子を採用する。 それは、各接続において光分離されかつ各決定デバイス及び作用モジュールを通して連鎖される電流ループを含む。 電流ループは、試験及び論理制御を可能にする監視制御システムによって使用可能とされる。 電流ループは、ループケーブル内の連続性の喪失が作用デバイスを動作させ、かつヘッドエンド制御にこのループがリセットされるまでこのループを開状態にラッチさせると云うことにおいてフェールセーフであるように構成される。 決定モジュールは、検出に利用可能な全センサ帯域幅を採用し、かつ決定に対する選択可能持続判定基準ばかりでなく他のモジュール内に観測されたパラメータに基づく論理条件に対する限定規定を提供する。 高品位ディジタル通信ケーブルが、高雑音免疫性のために構成された遮蔽接続を備える電流ループに使用される。 故障検出回路は、信号遅延内に、検出される第１故障のみが対話目的のためにラッチされることを保証するために、閉じられつつある電流ループ上で条件調整される。 保護機能に使用される各信号は、この信号を妥当検査する監視プロセスコントローラによって別々に測定される。

【００３９】（本発明の要約）それゆえ、本発明の１態様は工業材料処理に使用される線形加速器を提供し、この加速器は、線形電子流路を規定しかつ電子注入端と電子出口端とを有する細長い共鳴電子加速器構造、所定長さかつ所定繰返し率のパルス中電子流の１つ以上のストリームを生成しかつこの構造の電子注入端へ送出するためにこの注入端にある電子銃を含み、この構造はπ／２
モードで動作する複数の軸方向結合マイクロ波空洞、かつ電子の１つ以上のストリーム内の電子を受け取りかつ加速するために構造の注入端にあるグレーデッドβ捕獲セクション、構造からの電子の加速ストリームを放電するために捕獲セクションから遠隔の構造の端にあるβ＝
１セクション出口セクション、及び構造内へｒｆエネルギーを結合するために捕獲セクションと出口セクションとの中間にあるｒｆ結合セクションを含み、加速器は電力をｒｆパワに変換するｒｆ源とｒｆパワを構造の結合セクションへ送出する伝送導管とを含むｒｆシステム、
電子ビームを受け取りかつ所定製品エリヤにわたってビームを走査するためにこの構造の出口端に置かれた走査磁石、及び走査磁石を制御しかつパルス中電子銃とｒｆ
源とを同期して附勢するコントローラを含む。

【００４０】本発明の他の態様は、電子ビームを生成するに当たって電子加速器内に使用される電子銃に関し、
電子銃は中央アパーチャを有する陽極板、電子を放出する分散器陰極、陰極によって陽極板のアパーチャを通して放出された電子を集束するウェーネルト集束電極組立、陰極を加熱するために陰極と関連した抵抗性加熱器、加熱器を附勢するために制御信号に応答性の手段、
電子銃に所定持続時間中電子を発生させるために所定繰返し率でかつこの持続時間中制御信号パルスを発生する制御手段を含み、制御手段は加熱器附勢手段に加熱器の抵抗を所定値に維持するためにのみ充分なエネルギーで以て送出するように加熱器を附勢させるために加熱器の抵抗を表示する信号に応答性である。

【００４１】本発明の更に他の態様は、線形加速器から出る電子ビームの電流を測定するデバイスに関し、このデバイスはビーム線路セクションであって電子ビームを輸送しかつビーム線路の追加部分に接続されるが、しかし、これから電気的に絶縁されるこのビーム線路セクション、ビーム線路セクション内の軸方向ギャップ、ギャップを横断して延びる管状部材、ビーム線路セクションの回りに同心に配置されたビーム電流トロイド、トロイドとビーム線路セクションとの間に軸方向に延びかつビーム線路セクション内の電子ビームの電流を表示する電気信号を生成する両端を有する電気導体、及びこの導体の両端に接続されかつビーム電流を所定値に維持するように電子ビームを生成する手段を調節するためにこの信号の大きさに応答性の制御システムを含む。

【００４２】本発明のなお更に他の態様は、加速器構造からのビーム線路電流を所定限界内に維持する帰還制御システムに関し、帰還制御システムは測定されるビーム電流パルスと同期し、かつ一致した基準電流パルス発生用パルス発生器、及び基準パルスを搬送するためにビーム電流トロイドとビーム線路との間で軸方向に延びる電気導体を含み、基準パルスはビーム線路電流測定導体内の電流がビーム線路電流と基準パルスの電流との間の差動であるようにビーム線路電流の極性と反対極性であり、制御システムがこの差動を零へ減少させる傾向のある制御信号をパルス発生器へ出力する。

【００４３】（好適実施例の説明）第１図は、本発明の好適実施例の線形加速器１０の基礎動作構成要素を図解する。 加速器はＬバンド単一加速器構造１２を含み、この構造は、一端に、ウェーネルト制御電子銃１４を有しこの銃は電子をグレーデッドβ捕獲セクション１６内へ注入し、このセクションはβ＝１セクション１８に直接結合されている。 加速器は、所定エネルギーのビームを形成するように電子を加速する。 ビームは加速器を出てかつ走査磁石２２を通過し、この磁石はこのビームを所定の仕方で掃引する。 ビームは、次いで、走査ホーン２
４、出口窓２０通過して、コンベア２１によって坦持される製品上へと出る。 低応力ｒｆシステム２６は、長パルスモード（約５０μｓよりも大きいパルス）で動作させられる被変調陽極クライストロン２８を含み、加速器構造内に電磁場を発生して、後に更に詳細に説明されるように低ピークパワで以て電子を加速する。

【００４４】長パルスに関連した新規な特徴は、パルス中加速電子のエネルギーを制御する能力である。 この特徴は、クライストロンへの駆動パワの調整を可能とし、
かつそれゆえエネルギー設定点においてビームエネルギーを制御するために充分な時間を提供する。 ビーム電流、かつそれゆえビームパワは、エネルギーに無関係に分離制御ループによって制御される。 加速器構造を横断する電子によって獲得されたエネルギーは、電場の線積分である。 それゆえ、電場の振幅はエネルギー制御システム３０によって制御され、この制御システムは空洞のパワのいくらかを抽出する磁場プローブ３２を使用し、
その振幅を測定する結晶検出器を使用し、電圧設定点と比較した後、クライストロン出力を調節するために信号をクライストロンのｒｆ駆動機構へ送る。 それゆえ、この設定点は、加速器エネルギー設定点になりかつ国際標準に直接リンクされ得る。 エネルギー制御のこの方法の主要な利点は、エネルギーを決定するためのかつ不要なエクスカーションを除去することを保証するための磁気曲げの必要の除去である。

【００４５】長パルスは、非常に控え目なピークパワ（２．５ＭＷ）が要件であること、結果のクライストロン上の低電圧（１００Ｖより低い）、及び従来の線変調器におけるようにパワを転送する必要を伴わないパルス構造を提供する被変調陽極を含むいくつかの利点を有する。 控え目なビーム電流は、ビーム粉砕（ｂｂｕ）を励起することによって、普通、パワを消費する、ビーム空洞干渉が無力になると云うことを意味する。 長パルス構想の他の態様は、変量としてパルスの長さを使用するかつプロセスの物理を変化することなくビームの平均パワを変動させる能力である。 場の傾き、ピークパワ、及び電流は、全て同じままである。 一定エネルギーにおいて機械の平均パワを変動させるには、パルス長さを調節するだけでよい。

【００４６】本発明の１態様は、同じ基礎的構成要素で以ていくつかの応用に取り組むためにモジュラー調査研究を採用することによって高エネルギー線形加速器の構成を簡単化することを求める。 これが、高エネルギーのビームを達成するために単一加速器構造の使用を許しかつ多重構造線形加速器の位相及びマイクロ波伝送特性を制御することに対する必要を除去する。 この目的のために、加速器構造は３つの構築セクション、すなわち、ビーム捕獲セクションモジュール、結合器セクションモジュール、及び加速セクションモジュールを含む。 モノリス加速器構造を形成するために一括に接合された、これらのモジュールの長さ及び数は、特定応用に対する所望ビームエネルギー及びパワに適合するように選択される、同じ構築構成要素を使用して、異なる応用に取り組むことのできる高エネルギー加速器の系列が、したがって、利用可能とされ得る。

【００４７】捕獲セクションは、マイクロ波加速場と同期化されたビーム集群を加速しかつ形成するように設計される。 結合器セクションは、マイクロ波パワを加速器構造内へ伝送するために使用されるデバイスである。 加速セクションは、一連の同等の空洞を含みこれら内でマイクロ波パワがビームを加速するために使用される。 加速器セクションは、マイクロ波電流の流れに対して良好な電気接点を確立しかつ超高真空シールを提供するように設計されたフランジで以て、一括に接合される。 これは、２対のステンレス鋼のナイフエッジ間に銅ガスケットを圧縮することによって達成される。 内側対のナイフエッジは電気接点に使用され、外側対のナイフエッジは超高真空シールに使用される。

【００４８】加速器によって送出された電子のエネルギーは、π／２モードにおいて共振する結合マイクロ波空洞を含む共振加速器構造内に無線周波数（ｒｆ）パワで以て電子を加速することによって達成さる。 ２型式の空洞、すなわち、加速空洞、及び結合空洞がこの構造内に使用される。 加速空洞は軸を下方へ通過する電子に最大エネルギーを印加しかつ空洞壁内のｒｆパワ損失を最少化するように特別に設計されている。 結合空洞は、加速空洞間に設置されかつ加速空洞間にｒｆパワを結合する。 １０ＭｅＶのエネルギーで５０ｋＷ電子ビームを供給するために、加速器構造は２９の加速空洞及び２８の結合空洞を備える。 加速及び結合空洞は、同軸上に設置される、すなわち、構造は軸上結合される。 第１図に図解されているように、ｒｆパワは中心加速空洞、すなわち、構造の両端間の中間内へ導入され、かつ構造の両端へと両方向へ伝搬し、この構造においてｒｆパワは反射してπ／２共振モード、すなわち、各空洞内のｒｆ場が隣接空洞とπ／２ラジアン（９０゜）位相が外れているモードで定在波を確立する。 これが、結合空間内にほとんど零ｒｆ場をかつ加速空洞内に最大ｒｆ場を生じる。
加速空洞内の電場はノーズコーン（図示されていない）
を横断して集中され、ここでそれは電子ビームを加速するために使用される。

【００４９】原理上、この構造は電子の連続ビームを発生するために連続波（ｃｗ）ｒｆパワを供給され得る。
しかしながら、下に述べる条件の下に連続的に動作させられる加速器構造は１ＭＷの電子ビームを発生するであろうが、これは商業照射に現在必要とされるより遥かに大きい。 効率性を維持しかつビームパワを減少させるために、加速器は５％デューティサイクルで動作させられる。 ２００μｓの間持続される電子ビームのパルスは、
２５０Ｈｚの率で発生される。 ｒｆパワ源は、効率を維持するために同じ率でパルス駆動される。 本発明に従って構成された線形加速器の好適実施例の公称パラメータは、 電子ビームパワ ：１０から５０ｋＷ ビームエネルギー ：１０ＭｅＶ 衝撃係数 ：５％ パルス長さ ：５０から５００μｓ パルス繰返し周波数 ：１から５００Ｈｚ ピークビーム電流 ：１００ｍＡ ｒｆ周波数 ：１．３ＧＨｚ 構造型式 ：軸上結合定在波 ｒｆパワを加速器構造へ供給するｒｆパワシステムは、
加速器の動作に必要とされる最大指示システムである。
その主要な構成要素には、高パワクライストロン、変調器、及び高電圧クライストロン電源（ＫＰＳ）がある。
これらは、必要とされるｒｆパワを加速器構造へ供給しかつ高パワ構成要素への損傷を回避するために慎重に制御されなければならない。

【００５０】加速器は、第２図に一般的に図解された６
つのシステムによって制御され、これらのシステムにはプログラマブル論理コントローラ４０、人間機械インタフェース４２、主タイミング発生器４４、高速信号処理システム４６、高速機械保護システム４８、及び人員安全システム４９がある。

【００５１】論理コントローラは、加速器の集中化制御を提供する。 それは、それぞれ、５００ｍｓ及び１００
ｍｓより大きい応答時間で以てアナログかつ離散変量に作用を施すことができる。 人間機械インタフェース４２
は、論理コントローラに結合されたビデオディスプレイコンピュータであって、オペレータ入力及び読出しを提供する。 論理コントローラの制御下タイミング発生器４
４は、ｒｆ及び高圧電圧デバイスをスイッチするタイミングパルスを提供し、及びパルスパラメータの測定用サンプリングパルスを提供する。 信号処理システム４６
は、パルスパラメータの測定を提供する専用回路からなる。 信号処理システムへの入力は、タイミング発生器からのサンプリングパルス及び測定されるパルスである。
その出力は、各パルスと各パスルとの間で一定に保持され、かつ各パルス中更新される電圧である。 高速機械保護システム４８は、また、高パワ電子構成要素への損傷を防止するためにマイクロ秒目盛上でｒｆパワ又は高電圧をスイッチオフする専用電子回路からなる。 人員安全システム４９は、リレー論理からなりかつ危険から人員を保護するインタロックを提供する。 それは、放射線、
ｒｆ放射、又は高電圧危険を伴うエリヤが、加速器が始動される前に安全であることを保証する。

【００５２】加速器は、放射線危険からの保護を提供するために９つの被製造サブシステム及び遮蔽施設からなる。 総称遮蔽施設がまず、次にこの遮蔽の内部に設置された加速器が、次いでこの遮蔽の外部に設置された支持設備が、及び最後に操作コンソールが説明される。

【００５３】遮蔽施設 既に述べたように、加速器の好適実施例は、１０ＭｅＶ
のエネルギーを有する電子の５０ｋＷのビームを生成する。 このビームは、致死的であり、人員を保護するために遮蔽を施されなければならない。 制動放射Ｘ線放射は、電子ビームがビーム窓を通過するとき及びそれが製品、コンベア、ビームストップ、及びその他の加速器構成要素を照射するときに、それが加速器を通して加速されるに従って電子ビームスピルによって生成される。 加速器構成要素及び製品の活性化は可能であるが、しかし構成要素材料の慎重な選択及び製品の制約で以て、活性化を低レベルに制御することができる。 電子ビームのほとんどの使用は、ビームを加速器の真空容器から、空気を通して、製品上へ通過させることを必要とする。 電子ビームの空気との干渉は、危険であるオゾン（Ｏ ₂ ）及び窒素酸化物を発生する。

【００５４】放射線保護を施すために、加速器は、正規密度のコンクリートから作られた遮蔽によって取り囲まれる。 コンベア２１は、通常、ビームを通して製品を搬送するが、しかしパイプを経由する又はケーブルのような連続形式におけるバルク材料の輸送もまた可能である。 照射される製品は、コンクリート迷路を通して輸送され、電子ビームによって照射され、かつコンクリート迷路を通して外へ輸送される。 コンベア２１の下に設置された、水冷ビームストップ１４４が、製品が出現していないときビームを吸収する。 通風が配置されて迷路入口及び出口からの空気流を、照射エリヤへ向けて、かつ次いで排気ダクトへと出す。 新鮮空気が、迷路入口及び出口に、かつまた加速器を囲むエリヤへ供給される。

【００５５】加速器 加速器は、第３図及び第４図に図解されている。 電子銃１４、電子銃光学組立５８、加速器注入セクション８
４、加速器結合セクション１００、導波管エルボ１０
８、加速器出口セクション１１０、マイクロ波窓組立１
１４、及びイオンポンプ１２６は、約１μＰａ（１０ ^-8
トル）のベース圧力を有する真空容器を形成する。 残りの構成要素は、機械的支持体及び電子ビーム送出システムである。

【００５６】第５図及び第６図を参照すると、電子銃１
４は溶接ステンレス鋼ハウジング５０内に取り付けられ、このハウジングは銃取付け用コンフラットフランジ５２、銃イオンポンプへの接続用ポート５４、ゲッタ真空ポンプに接続用かつハウジングの電子銃光学組立５８
への接合用ポート５６を有する。 中央アパーチャ６２を備える陽極板６０は、取付けフランジ６４のちょうど背後に取り付けられている。 取付けフランジ６４は、チャネル（図示されていない）を備えて形成されこのチャネルを通して冷却水が流れて陽極板温度を制御する。 電子銃は、分散器陰極６６及びウェーネルト集束電極組立６
８を含む。 それゆえ、陰極６６によって放出された電子は、陽極板内のアパーチャ６２内へ集束され、かつ第１
加速器空洞内へ注入される。 直流−４０ｋＶの公称電圧が陰極に印加される。 加速器パルスとパルスとの間に、
陰極からの電子放出電子はウェーネルト電極上の電圧を陰極に対して約−３ｋＶに保持することによって遮断される。 加速器パルス中の制御電子放出は、ウェーネルト電極上の電圧が陰極に対して約−１００Ｖであると起こる。 制御システムによるウェーネルト電圧の調節は、加速器内へ注入される電流を制御する。 約３００ｍＡピークの注入電流が、全パワ動作に対して銃から要求される。

【００５７】上に説明されたように分散器陰極組立を含み、ｒｆサイクル全体を通して、電子が電子銃から加速器内へ注入される所の高パワｒｆ加速器においては、電子の或るものはｒｆサイクルの負部分中第１加速器空洞内の電場によって停止させられ、かつそれらを注入したエネルギーを超えるエネルギーで以て陰極へ向けて後方加速される。 これらの電子の或るものは、軸に充分に近い通路上を走行し、それでるからこれらの電子は陽極アパーチャを通して後へ通過しかつ陰極を衝撃し、ここでそれらはそれらの運動エネルギーを熱として堆積する。
この型式の加速においては、電子は、約１，０００℃の温度に保持されている熱陰極表面から放出される。 その温度は、陰極組立内に埋設されている抵抗加熱器７０から得られかつこれによって維持される。 加熱器は、典型的に２．５Ａの電流及び８Ｖの電圧で動作する電源７２
によって駆動される。 低パワ加速器においては、これらの電子の影響は、一般に気付かれない。 加速器のデューティサイクルが数パーセントである、高パワ加速器においては、これらの電子によって陰極内に堆積されるエネルギーは陰極の過熱を起こさせるに充分に高いと云え、
その結果、損傷、寿命の短縮、及び加速器の動作を妨げ得る大量のガス放出を伴う。

【００５８】本発明の１態様によれば、この問題は、加速器からの後方流動（ｂａｃｋ−ｓｔｒｅａｍｉｎｇ）
電子によって堆積されるパワを精確に補償するように電源によって陰極へ伝送されるパワを減少させることによって克服される。 陰極内への総パワ、すなわち、抵抗加熱器及び後方流動電子からの総パワは、そこで、長寿命及び良動作特性に必要とされる定陰極表面温度を維持する。 これは、陰極の温度を決定することによって達成される。 この方法は、典型的に３．５オームである、抵抗加熱器の電気抵抗が陰極温度の強い関数であると云う事実に依存する。 それゆえ、もしその抵抗が固定値に維持されるならば、陰極の温度もまた固定値に保持されることになる。 加熱器両端間の電圧及びその電流の両方が、
したがって、動作中精確に測定され、プログラム論理コントローラへ送られ、このコントローラはこれら２つの値の比を使用して加熱器の抵抗を計算する。 加速器が冷温始動から或る所望温度まで始動されるに従い、制御ループが確立されて定抵抗を維持するように電源から加熱器への電流を減少する。 これが、したがって、陰極表面の定温度を保証する。

【００５９】光学組立５８は、溶接ステンレス鋼ハウジング８０を含み、このハウジングはその端にコンフラットフランジ６４及び８２を備える。 フランジ６４は電子銃ハウジングに固定され、フランジ８２は加速器注入セクション８４に固定されている。 この組立上の２つのステアリングコイル８６及びギャップレンズ集束磁石８８
は、電子銃からの電子ビームをかじ取りしかつ集束する。 既に述べたように、冷却水が前方フランジ６４内のチャネルを通して流れる。 ステリングかつ集束コイルは、それぞれ、後に説明される、ｒｆ及び加速器キャビネット内に設置された電源からの低電圧で動作する。

【００６０】第３図を参照すると、加速器注入セクション８４は、１３の全及び半加速空洞を含む。 これらは、
一括ろう付けされている無酸素高導電率（ＯＦＨＣ）銅セグメントで作られている。 ステンレス鋼フランジが、
また、そのセクションの２つの端にろう付けされている。 各空洞セグメントの半分は加速空洞であり、他の半分は結合空洞であり、それであるから、一括ろう付けされると、それらセグメントは、交互する加速及び結合空洞を形成する。 ろう付けされる前、各空洞はそれら空洞の全てが同じ周波数で共振する構造を提供するように同調させられる。 最初の４つの空洞は、加速中の電子速度の変化に適合しかつ電子とｒｆ場との間の同期を維持するように長さを変動する。 それらの空洞のバランスは同じ長さを有する、なぜならば最初の４つのセルの後では相対論的速度が達成されておりかつ電子の質量を増大することによって更なるエネルギーに到達するゆえである。 消イオン水を搬送する冷却チャネル（図示されていない）が、銅セグメントの一体化部分として形成されている。 冷却チャネルから冷却ヘッダ１３８への接続が、
ステンレス鋼フランジ上に配設されている。 真空マニホルドへの接続が、コンフラットフランジを備えた３つのステンレス鋼真空ポート（図示されていない）によって提供されている。 ２つのｒｆ場プローブ３２（第１図参照）が、注入セクション内のｒｆ場をサンプリングするために配設されている。

【００６１】第３図及び第７図を参照すると、加速器結合セクション１００は、どちらかの端にステンレス鋼フランジを備えたＯＦＨＣ銅から作られた２つの半加速空洞１０２及び１つの全加速空洞１０４を含む。 下に説明される絞り及びテーパ付き導波管が、導波管エルボ１０
８へのｒｆ結合を提供する。 結合セクションは、また、
一体化冷却チャネル、真空ポート（図示されていない）、及びｒｆ場プローブ（図示されていない）を含む。

【００６２】加速器出口セクション１１０は、１３の全及び半加速空洞を含む。 出口セクションの構造は、全ての空洞が同じ長さであると云うことを除き、注入セクションと同等である。 出口セクションは３つの真空ポート（図示されていない）を含み、かつ３つのｒｆ場プローブ（図示されていない）が配設されている。

【００６３】溶接ステンレス鋼走査ホーン２４が、ステンレス鋼ベロー（図示されていない）を経由して加速器出口構造に接続されている。 電子ビームは、走査磁石２
２によって走査ホーン内で走査される。 ホーンの広端におけるフランジが、薄い、０．１３ｍｍ（０．００５インチ）、チタン出口窓２０（第１図）を保持し、この窓は電子ビームを真空から大気へ通過させる。 ホーンの外側の管（図示されていない）及びフランジ内のチャネルは、冷却を施すために水を搬送する。

【００６４】高パワ加速器は、ｒｆ送信機、この場合クライストロン２８からのｒｆパワを加速器内の真空空洞へ送ることを必要とし、それによって、立ち代わって、
電子ビームを加速する電場を発生する。 パワは、方形導波管１１２（第１０図参照）を経由して送られる。 導波管内での電圧絶縁破壊を防止するために、導波管は、正規には、六ふっ化硫黄のような加圧絶縁ガスで以て充填されている。 マイクロ波窓組立１１４は、このガスが加速器内に入るのを防止する一方、ｒｆパワの転送を許す。 その組立は、金属フランジ１１６及び、このフランジにろう付けされた、普通、円形の酸化アルミニウムセラミックディスク１１８からなる。 高パワ動作中、電子ビームからの散乱電子及び低エネルギーｘ線が高電場をそのセラミック材料内に発生させることが判っている。
これらの場は充分に大きくなるので、或る時間後、そのセラミックは放電することになる。 放電は窓内の損傷に帰着し、この損傷が加速器の真空と導波管内の加圧ガスとの間の障壁として作用する窓の能力を破壊する。

【００６５】この問題を克服するために、窓組立は、電子及びｘ線が窓組立の視線に沿って走行できないような場所に置かれる。 これを達成するために、厚い壁の、真空導波管エルボ１０８が配設される。 それは、加速器の結合セクションとガス充填従来導波管との間に接続される。 窓組立は、第１０図に示されたように、結合セクションから遠い方のエルボの端と加圧導波管との間に置かれる。 それゆえ、この配置は、視線通路を除去することによって散乱電子による放電を防止し、及び加速器壁と導波管壁の両方によって提供される遮蔽を導入することによって低エネルギーｘ線による窓の放電を防止する。
エルボは、ステンレス鋼フランジ１２０及び真空ポート１２２を備えたろう付けＯＦＨＣ銅で形成されている。
真空ポートの回りの外壁上の管１２３は、冷却を施す水を搬送する。

【００６６】ｒｆ結合空洞は、導波管伝送システムと加速器構造との遷移部である。 源からのマイクロ波パワは、導波管システムを通して伝送され、かつ絞りアパーチャ板１２４（第７図及び第８図参照）を通して構造に入る。 絞りアパーチャ板は、ｒｆ結合空洞と良電気接触を取っていなければならない。 これは、銀めっき通気孔付きねじ１２５を配設することによって達成される。 加速器内の真空は、１．３μＰａ（１０ ^-8トル）の程度でなければならない。 絞りアパーチャ板を保持するねじは、それらの軸に沿って孔をドリルされることによって事実上の漏れを除去するように通気される。 その板とｒ
ｆ空洞と間の良電気接触は、それらのねじを銀めっきすることによって得られる。

【００６７】溶接ステンレス鋼真空マニホルド１２５
は、フランジ付きポート１２７（図示されていない）を有しており、ステンレス鋼ベロー（図示されていない）
を経由して、加速器構造に接続する。 フランジは、また、電子銃ハウングに取り付けられた６０ｌ／ｓイオンポンプ１２６、真空マニホルド、導波管エルボ、及び走査ホーンへの接続を提供する。 直流５ｋＶでのパワは、
遮蔽の外側の加速器キャビネット内に設置されたイオンポンプコントローラ（図示されていない）からケーブルを経由して提供される。 真空接続は、直接にフランジへ又はステンレス鋼ベローを経由してのどちらかである。

【００６８】電流トロイド１２８が、加速器からの電子ビーム電流を測定するために配設されている。 周知のように、ビームは、加速器真空システムの部分であるビーム線路内を輸送される。 このビーム線路は、正規には、
金属パイプで、典型的にはステンレス鋼で構成される。
ビーム電流を測定する伝統的方法は、事実上、変圧器の二次巻線であるトロイドの使用を伴う。 ビームは、一次巻線として作用する。 変圧器にとって動作するには、一次巻線によって発生された磁場が二次巻線内へ結合されなければならない。 パルスビームに際して、金属ビームパイプは、うず電流効果及び映像電流の両方によって磁気通路を短絡する。 したがって、トロイドは、非金属パイプのセクションにわたって真空パイプの内側又はビーム線路の外側のどちらかに設置されなければならない。
典型的にアルミニウムから作られたビーム線路のセラミックセクションが、伝統的に使用される。 高パワ電子加速器に対しては、トロイドはもしそれがビームに近い真空システム内に取り付けられるならば放射効果のために急速に劣化することになり、外部取付け技術のみが受け入れ可能である。 しかしながら、実際経験は、高パワ動作においては、ビームによって発生された低エネルギーｘ線の影響によってもしセラミックならば充分な充電があり、それであるからセラミック内及びセラミックから電気的接地構成要素への放電が起こることを、示している。 これらの放電は、充分に厳しいので、これらはセラミックに機械的損傷を生じ、これに続き真空保全性の喪失及び照射器の運転停止を招く。

【００６９】本発明は、映像電流がビーム電流によって発生された磁場を完全に消去するのを防止する耐放射線性材料を用いてビーム線路内に充分な電気分離を施すトロイド取付け配置を提供する。 これは、第２５図に示されたように簡単な電気絶縁真空線路シールを施すことによって達成される。 ビーム線路４００は、加速器構造から走査ホーンへ延びる。 ビーム線路の部分４０２は回りにトロイドを取り付けられており、ビーム線路の主要部分から分離され、かつこれに２つの標準金属ナイフエッジ真空（コンフラット）フランジ４０４、４０６、及び特別ガスケット４０８によって接続されている。 標準コンフラット真空シールは、２つのフランジ間に薄い軟銅リングを使用する。 本発明においては、銅リングをガスケット４０８によって置換し、このガスケットは耐放射線性ポリアミド薄膜の薄いシート４１４によって分離された２つのガスケット素子４１０及び４１２（第２６図参照）を含み、このシートは熱硬化にかわによって２つのガスケット素子に接合されている。 ２つのフランジは電気絶縁ボルト４１６を使用して一括ボルト締めされ、
これらのボルトはなんらかの耐放射線性材料から得られるか、又は代替的に絶縁材料層で以て絶縁された標準ボルトであり得る。 ビームトロイドは、次いで、ビーム線路に固定された適当な取付け組立４１８によって電気分離フランジの近くでビーム線路の外側に同心に取り付けられる。 図示のように、軸方向ギャップ４２０がビーム線路内に形成され、かつステンレス鋼管４２２がギャップを横断して延び、かつビーム線路の端上に同心に取り付けられかつこれに固定される。 ら旋冷却パイプ４２４
がビーム線路上へ密着接触するように取り付けられかつ電流信号の短絡を回避するようにトロイドを通して復帰させられる。 映像電流に対していかなる他の通路も禁止するように注意が払われる。 モニタの校正は、図示のようにビームトロイドを通して電気導体４２６を通過させかつこの導体をビームパルスを発生する標準校正パルス電流源４２８に接続することによって、達成される。 これは、もし万一長期照射効果がトロイド内の材料を劣化させるか又はビーム線路破断内の電気絶縁の有効性を低下させるならば、照射器の動作を通して連続校正を用意する。

【００７０】機械の正規動作中、制御システムは、帰還ループの部分としてビーム電流の測定を使用し、この帰還ループは製品の照射中にこの測定量を要求値に保持する。 したがって、この測定の精度を機械再校正と再校正との間の延長時間区間にわたって合理的確信を以て維持することが重要である。 測定は、ビーム電流が加速構造から製品へのその途上でトロイドの孔を通って走行するように、上述したトロイドを用いて便利に実施される。
トロイドからの信号は、加速器室（ａｃｃｅｌｅｒａｔ
ｏｒ Ｖａｕｌｔ）から耐放射線性ケーブル４２６を経由して処理エレクトロニックスへ持たらされる。 このようにしてトランスジューサ又はセンサとして使用されるトロイド及びそのケーブルは、ビーム電流の大きさ及び極性についての信号の大きさ及び極性に関係する感度によって特徴付けられる。 その感度は、トロイド及び信号ケーブルの両方の寸法及び幾何学のような、それらの構造、及びそれらの構造の材料の多くの性質に関係する多数の因子に依存する。 時間が経つに連れて、トロイド／
信号ケーブルシステムの感度は、これらの因子が変化するので変化することになる。 本願における最も明白な影響は、高放射場及び周囲オゾン雰囲気である。 それゆえ、測定の精確性は、延長時間区間にわたって保証され得ない。

【００７１】この問題を解決するために、本発明はビーム電流の測定を差動又は差測定に変換し、この測定において、差動が、決定されようとする電流に対して慎重に小さく保たれる。 測定は、測定されつつある電流と極性反対の電流パルス（基準電流）がトロイドの孔を通して注入されるとき、差動測定となる。 基準電流のタイミング及び大きさは、差動電流がその２つの寄与電流のどちらかより遥かに小さいようにセットされる。 このようにして、トロイド／信号ケーブルシステムの実際感度についての精確知識は、差動電流が２つの寄与電流に対して益々小さくされるに従い漸次重要でなくなり、差動電流が零のとき最少になる。 精度の負担及び長期安定性は、
基準電流の決定へ転換される。 これは、トロイド及び信号ケーブルに影響するオゾン及び放射環境から遠隔に設置された標準エレクトロニックスを使用して精確にかつ信頼性を以て行われ得る。

【００７２】第２７図を参照すると、電流（Ｉ _A ）は、
通常の仕方でトロイド１２８の孔を通り抜ける。 トロイドは信号（Ｓ _D ）を出力し、この信号は機械制御システムへ送られこのシステムはそれを機械の制御に当たって使用する。 パルス発生器４２８は、測定されるビーム電流パルスと同期かつ一致させられた大きさ（Ｉ _R ）の基準電流を発生する。 出力電流は、ケーブル１２６を経由して、ビーム電流が走行するトロイド内の同じ孔を通してかつ基準電流がビーム電流に反対であるような方向に送られる。 差動信号（Ｓ _D ）を零へ駆動するのに必要とされる基準電流の大きさを決定するために、標準制御アルゴリズムが制御システム内に使用される。 この情報は、信号（Ａ _S ）を経由してパルス発生器へ伝送される。 トロイドへ送出された実際基準電流はパルス発生器内に含まれた分離エレクトロニックスによって測定され、かつこの情報がケーブル（Ｓ _R ）を経由して制御コンピュータへ返送される。 制御コンピュータは、そこで、基準電流（Ａ _S ）と差動電流（Ｓ _D ）の和として実際ビーム電流を計算する。

【００７３】４極二重磁石１３０は、水によって間接冷却される銅巻線を備えた２つの軟鉄４極磁石を含む。 この磁石は、出口窓への熱応力を減少させるために、加速器の出力からの電子ビームを広げかつ製品上へ大きなスポット直径を提供する。 低電圧でのパワが、加速器キャビネット内に設置された２つの電源（図示されていない）によって提供される。

【００７４】走査ホーン、かつそれゆえ、線量分布は、
任意の関数発生器内へロードされたソフトウェア発生波形によって統制される。 信号発生器からの出力は、走査電磁石を駆動する双極性電源を制御する。

【００７５】２つの間接冷却巻線を備えた軟鉄磁石の形をした、走査磁石２２は、チタン出口窓２０を横断して、それゆえ、製品を横断して電子ビームを走査する。
低電圧でのパワは、加速器キャビネット内に設置された電源から供給される。 この電源によて供給される周期５
Ｈｚの波形は、加速器キャビネット内になおまた設置された、走査波形発生器によって発生される。

【００７６】可動架台上に取り付けられたアルミニウムプローブの形をした走査エッジ検出器１３２は、電子ビーム走査のエッジを検出するために使用される。 この検出器は、酸化アルミニウム絶縁体で以て絶縁され、かつステンレス鋼ロッド上を滑動する青銅ブッシングを備えたアルミニウムブラケット上に取り付けられている。 これらのブラケットは、電子銃の近くに設置されたモータ駆動機構１３４に、ステンレス鋼ケーブル（図示されていない）で以て、接続されている。 検出器上の、チタンとアルミニウムで作られた、静電遮蔽（図示されていない）は、低エネルギー電子が検出器に到達するのを防止する。 エッジ検出器モータ駆動機構１３４は、走査エッジ検出器を運動させるためのギヤ減速付きモータを含む。 エッジ検出器は、ステンレス鋼ケーブルによって減速機出力シャフト上のドラム（図示されていない）に接続されている。 検出器の位置は、ギヤを経由してドラムに接続されたポテンションメータ（図示されていない）
によって測定される。 モータ及び機構は、約５０ｍｍの厚さの壁を備えた鉛ボックスによって遮蔽されている。
アルミニウム板の形をした窓遮蔽１３６は、加速器が動作していないとき、チタン出口窓の前方へ運動させられる。 この板は、ステンレス鋼ケーブル（図示されていない）によってこの板に接続された空気シリンダ（図示されていない）によって運動させられる。 マイクロスイッチ（図示されていない）が、板が窓を覆っている又は全体的に引っ込められたときに板の位置を検知するために、使用される。

【００７７】２つの溶接ステンレス鋼ヘッダ１３８は、
加速器セクション内の冷却チャネルへ冷却水を搬送する。 消イオン冷却水が、この遮蔽の外側に設置された一次冷却システムによって循環させられる。 空気流増幅器として働くカーテントランスベクタ（Ｃｕｒｔａｉｎ
Ｔｒａｎｓｖｅｃｔｏｒ）１４０は、圧縮空気を使用して自由空気内に運動を誘導しかつ走査ホーン上のチタン窓を冷却するための大量の空気を提供する。 「ストロングバック（Ｓｔｒｏｎｇ Ｂａｃｋ）」と呼ばれる、溶接鋼フレーム１４２は、加速器、走査ホーン、及び全ての他の加速器構成要素を支持する。 走査ホーンに対して製品照射面の反対側上に設置された、ビームストップ１
４４は、電子ビームを吸収するように働き、電子ビームがコンクリート床又は壁を衝撃するのを防止して、電子ビームがこのコンクリートを加熱しかつ高温に起因してそれを損傷し又は劣化するのを防止する。 ビームストップは、アルミニウムで作られ、加速器の一次冷却回路から独立している冷却回路に接続された水冷チャネルを備えている。 流量スイッチ（図示されていない）が論理コントローラに接続されて、もしビームストップを通して冷却剤流がなければ、加速器動作を防止する。 加速器が垂直に取り付けられ、これに伴い電子ビームが大地へ向けられるとき、ビームストップの故障は遮蔽の外側の放射場に影響を与えないことになる。 もし加速器が水平に又は垂直に取り付けられ、これに伴いビームが上方に向けられるならば、ビームストップの故障は安全の結末である。 水平又は垂直上向き構成において、コンクリートが必要な遮蔽を恐らく提供することになり、かつビームストップはこのコンクリートの劣化を防止するように動作しなければならない。 これらの場合、もしビームストップ内に冷却剤流がなければ、動作を禁止するように安全インタロックが配設されなければならない。

【００７８】ＲＦ伝送 第１０図は高パワｒｆ伝送システム３０を図解し、このシステムは高パワクライストロン２８からｒｆパワを加速器結合セクション１００へ導通する。 遮蔽を通しての導波管への浸透は、迷路の形で提供される。 ｒｆ伝送システムは、１．３ＧＨｚで平均約１１０ｋＷ、ピーク２．５ＭＷのマイクロ波パワを導通する。

【００７９】直線導波セクション２０４及び導波管エルボ２０６が、加速器とクライストロンを相互接続する。
直線導波管は、銅から作られたＥＩＡ ＷＲ ６５０導波管の形をしており２．３８ｍｍの壁を備えかつどちらかの端において青銅フランジで以て固定されている。 ステンレス鋼ピクチャフレーム及び青銅リブは、１ｍｍより大きい壁たわみを伴うことなく約２００ｋＰａの絶対内部ガス圧力に耐える強化を提供する。 先に述べたように、導波管は、ｒｆ場に必要とされる絶縁耐力を提供するために六ふっ化硫黄で以て加圧されている。 加速器に及び導波管のクライストロン端に設置された方向性結合器２０８及び２１０は、順ｒｆパワ（クライストロンから加圧器への流れる）及び逆ｒｆパワ（加圧器からクライストロンへ流れる）に比例する。 フレキシブル導波管２１２及び２１４が配設されて加圧器及びクライストロンに設置されたｒｆ窓上の機械的応力を最小化する。 ｒ
ｆマイクロ波サーキュレータ２１６が配設されて反射ｒ
ｆパワがクライストロンに到達するのを防止し、及び２
つの水冷ｒｆ負荷２１８及び２２０が配設されてサーキュレータによって送出される反射パワを吸収する。 ｒｆ
及び内部導波管ガス雰囲気の両方をシールする一体化エラストマガスケットを備えた、金属導波管シール（図示されていない）が、導波管セクションと他の構成要素を接合するフランジ間に使用される。

【００８０】クライストロン及び変調器 第１１図は、クライストロン、変調器２３４、及び変調器タンク２３２を図解する分解斜視図である。 高パワクライストロン２８は、金属容器内の真空管である。 それは、１００から２００ワットの範囲のパルスパワレベルで駆動器クライストロンから１．３ＧＨｚでｒｆパワを受け取る。 そのｒｆ入力は、個体銅遮蔽を有する半堅牢同軸ケーブルを通して持たらされる。 クライストロンは、ｒｆパワを約２．５ＭＷピークへ増幅する。 クライストロン出力はｒｆ伝送システムのＷＲ ６５０導波管２１０に接続されており、このシステムはｒｆエネルギーを加速器構造へ導通する。 クライストロンは電磁石２
３０内に取り付けられ、この電磁石はクライストロンの内部電子ビームを集束する。 クライストロンは、油充填変調器タンク内の頂部に取り付けられると共に、クライストロンの低部が油に漬けられる。 クライストロンの低部はセラミックセクションであって、このセクションは陰極及び変調陽極を支持する。 油は、冷却、及び陰極と変調陽極上の高電圧に耐える絶縁耐力を提供する。

【００８１】変調器２３４は、約１．５ｍ×２．７ｍの寸法かつ１．２ｍの高さである防水ステンレス鋼変調器タンク２３２内に収容される。 タンクは、無ＰＣＢ変圧器油の約４０００ｌで充填され、この油は熱を水回路へ除去するために１００ｌ／ｍｉｎで外部平行板熱交換器を通して循環させられる。 タンクは、油量が温度変化のゆえに変化するとき、空気を通過を許す乾燥剤を通して、大気へ通気される。 油に漬けられてれる、第１１図に図解された、変調器内の主要構成要素には、コンデンサバンク２４０があり、これは定格１２０ｋＶの４つの１．０μＦコンデンサを含み、これらのコンデンサは並列接続されて、パルスモードでクライストロン陰極を駆動するのに必要なエネルギーを蓄積する。 各コンデンサは、コンデンサ故障の場合に他のコンデンサからのエネルギー堆積を制限する直列８０Ωサージ抵抗器を有する。 １５ＭΩ抵抗器が、コンデンサの両端間に持久的に接続されて、運転停止後にこれらのコンデンサを放電させる。 ２０ｋＪ定格の３０Ω、７．５ｋＷサージ抵抗器２４２が、内部クライストロンアーク中短絡電流を制限するために使用される。 ファラデー箱の形をしている、
クライストロンデッキ２４４は、クライストロン陰極電圧に維持され、クライストロンフィラメント電源及びクライストロンオフバイアス電源を含む。 定格１２０ｋ
Ｖ、１０ｋＷの四極管の形をしている、スイッチ管２４
６は、第１２図を参照して下に更に充分に説明されるように、クライストロンの変調陽極における電圧をスイッチするように働く。

【００８２】ファラデー箱の形をしている、オンデッキ２４８は、クライストロンの変調陽極電圧に維持され、
スイッチ管フィラメント電源、他の低電源、及びスイッチ管を駆動するトリガエレクトロニックスを含む。 プルダウン抵抗器２５０は、スイッチ管回路の部分であって、クライストロンの変調陽極をスイッチする。 分離変圧器２５２は、オンデッキ及びクライストロンデッキに交流パワを提供する。 オンバイアスコンデンサ２５４
は、クライストロンキャビネット内クライストロンオンバイアス電源によって約−１５ｋＶに維持されるものであって、四極スイッチ管（第１２図）にオン状態基準電圧を提供する。 クローバー２５６は、２つのガス充填スパークギャプを含み、トリガ電極及びガス充填高電圧リレーを備える。 スパークギャップ及びリレーは、コンデンサバンクを放電させるために、共に高速機械保護システム３８によってトリガされる。

【００８３】先に述べたように、パルス電気負荷用パワは、しばしば、コンデンサバンク内に蓄積された電気エネルギーから導出される。 高放電パルス電流は、一般に、パルス中コンデンサ上の電圧を有意に垂下させ、それによってこの時間中被駆動負荷の動作を変化させる。
クライストロンは、このような被駆動負荷の例である。
本発明の好適実施例においては、クライストロンは、メガワットパルス動作用に定格されている。 このデバイスによって取り扱われる平均パワは、２００ｋＷから４０
０ｋＷの範囲である。 既に述べたように、本発明の好適実施例において使用されるクライストロンは、いわゆるモド（ｍｏｄ）陽極（被変調陽極）クライストロンであって、加熱器接続は別として、３つの主要な電気端子を有する。 第１２図を参照すると、第１端子は集電器２６
２であって、常時接地電位に維持される。 第２は陰極２
６４であって、分離電源によって１００ｋＶの程度の高、定負電位に維持される。 第３は被変調陽極２６６であって、また、「モド陽極」とも呼ばれ、クライストロンが電流を導通しつつありかつｒｆパルスを増幅しつつある間或る中間「オン状態」電圧にある。 電力を節約するために、モド陽極はパルスとパルスとの間で陰極「オフ状態」近くに保持され、それゆえ、ｒｆ増幅が要求されないとき管が電流を導通しかつパワを消散するのを防止する。 オン状態電圧は、第２、分離電源によって決定される。

【００８４】クライストロンは、しばしば、スイッチ、
プルダウン抵抗器、クライストロンを通る電流パルス用電荷を蓄積するコンデンサバンクを含む回路によって駆動される。 スイッチが閉じるとき、クライストロンは電流を導通しかつｒｆパワを増幅するために使用され得る。 パルス中の漸減電圧は、陰極電位及び被変調陽極電位の両方に、加速電位、すなわち、これらの２つの電位間の差がパルス中に変化するような仕方で、影響する。
この回路は、もし加速電位に制御、所定変化が所望されるならば、適当でない。 制御加速電位を達成するためにプログラマブル可変電源を採用することが提案されている。

【００８５】第１２図を参照すると、本発明は、加速器構造を動作させるために必要とされるｒｆパワを供給する、クライストロン２８を駆動するクライストロン駆動回路２６０を提供する。 この回路は、スイッチ管２４６
を含み、このスイッチ管は、スイッチ管回路内のグリッドリーク抵抗器２７２を通るパルス中にプルダウン抵抗器２７０を通って流れる電流の部分を、このスイッチ管からダイオード２７４を通して接地小形コンデンサ２７
６へ迂回させるために、低パワスイッチ２６８によってトリガされる。 バイアス電源２７８は、このダイオードを適正にバイアスするために配設されている。 電流がパルス中にコンデンサを通して流れると、コンデンサの電圧の大きさが減少し、それで以て被変調陽極電圧を引き出す。 グリッドリーク抵抗器、コンデンサ、及びバイアス電源の出力インピイーダンスの適正な選択によって、
パルス中の電圧降下の率を所定値にセットすることができる。 この実現はスイッチ管の使用を伴うが、云うまでもなく同じ原理をスイッチング素子としてのトランジスタに使用することができる。

【００８６】コミッションニング時間に、クライストロンは、電力からｒｆパワへのその変換を最適化するために調節される。 しかしながら、管が枯れ、かつその特性が変化するに従い、その動作点が最大パワ効率に対して最適ではもやなくなり、電力の浪費に結び付く。 従来のシステムにおいては、規則的調節がｒｆ効率を維持するために必要とされる。 これらは、機械を調節の所要時間中稼働から外すことを必要とし、最終使用者の収入を損失させる。 加速器が運転している間、パルスｒｆパワの或る量が製品に所望の放射を達成するために必要とされる。 この量は、所望ビーム条件に依存して変動する。 なお更に、既に説明されたように、陰極及びモド陽極上の電圧は、パルス中変化し、クライストロンのｒｆ利得に影響する。 したがって、このパワの活性パルス内制御は、また説明されたように、加速器の制御システム内へ組み込まれている。 しかしながら、クライストロンの所与のｒｆ効率に対して、変換効率を決定する２つの主要な電気的パラメータがある。 これらは、陰極及びモド陽極電位であり、かつｒｆ変換効率を最大に維持するために、コミッショニング時間において及びクライストロンの寿命全体を通して、調節を必要とする。 最大効率に対しては、クライストロンは正規的には「飽和において」
動作させられるが、しかしこれは、この場合、能動ｒｆ
パワ制御に対する必要性に起因して可能でない。

【００８７】この問題に対する解決は、陰極電圧のむしろ稀なオフライン調節を受け入れること、しかしｒｆ効率を連続的に最大化するためにモド陽極オン状態の能動制御に依存することに存する。 モド陽極に対するオン状態電源は、標準エレクトロニックスを通して、プログラマブル電源であるように配置され、それであるからその出力電圧が外部信号によって制御され得る。 論理コントローラを使用して、ｒｆ変換効率は、入力パワ信号でｒ
ｆパワ信号を除することによって決定される。 ｒｆ変換効率は、一般に、オン状態電圧の単調な関数ではないから、標準比例・積分・微分（ＰＩＤ）アルゴリズムを効率最大を見付け出すために標準帰還ループ内に使用することができない。 代わりに、本発明は、オン状態電源の電圧を小増分だけ変化させかつ効率へのその影響を観察する捜索アルゴリズムを使用する。 訂正は、もし効率が改善されるならば同じ方向に、及びもしそれが劣化されるならば逆方向に続けられる。 このようにして、オン状態電圧は、最大ｒｆ変換効率の点の常時近くにあることになる。

【００８８】冷却システム 一次冷却システムは消イオン水回路を含み、この回路は、貯水槽（図示されていない）、この回路内の最高点で、大気へ通気されている。 消イオン、低導電率水は、
電気的駆動ポンプ（図示されていない）によって、加速器構成要素、クライストロン、及び熱交換器を通して循環させられる。 熱は、一次冷却システムから熱交換器（図示されていない）を通して二次冷却システム（図示されていない）へ取られる。 二次システムからの熱は、
水又は空気を通して環境へ堆積される。 二次冷却システムは、水−空気熱交換器（図示されていない）を含み又は、代替的に、二次水を大水塊へ放出する。 もし蒸発塔が使用されるならば、その通風扇が二次水の温度を制御するために使用されることがある。 二次側は、流れを、
かつそれゆえ一次システム温度を制御するために迂回路として又は熱交換器と直列に位置させられた制御弁（図示されていない）を含む。 その弁位置は、一次熱交換器の出口の一次水温度を３５℃に維持するために。 ＰＬＣ
からの信号によって制御される。

【００８９】一次冷却システムの主構成要素には、５０
℃から３５℃に水を５７５ｌ／ｍｉｎで冷却するステンレス鋼板熱交換器、この冷却システムを満たすために３
０ｌ／ｍｉｎで１０ｍの水頭を提供する電気駆動、補給水ポンプ、７３ｍの水頭において水を６００ｌ／ｍｉｎ
の流量で一次冷却システム内に循環させる電気駆動一次ポンプ、１４ｍの水頭において１２０ｌ／ｍｉｎの流量で変調器タンクからの油を循環させる電気的駆動油ポンプ、変調器油からの熱を一次冷却回路に転送しかつ油を約４０℃に維持するろう付けステンレス鋼板油熱交換器、水化学を１０ｍＳ／ｍ（１０ｋΩｍより大きい抵抗率）の下の導電率に維持するイオン交換タンク、水の貯蔵槽を提供しかつ一次冷却回路内の水の膨張に適応するために大気へ通気された、ステンレス鋼タンクの形をした、貯水槽、及び変調器タンク内の油の膨張に適応する、貯油槽、ステンレス鋼タンクがある。

【００９０】一次回路によって冷却される主要構成要素は、加速器におけるｒｆエルボ及びｒｆ窓、サーキュレータ及びその水負荷、クライストロン本体、ｒｆ窓、電磁石及び集電器、駆動器クライストロン、加速器構造、
ビーム送出構成要素、及びクライストロンコミッショニング中に使用される２００ｋＷｒｆ水負荷である。

【００９１】一次冷却回路内に多数の平行流路があり、
したがって、計装が全路内の流れを確証するために使用される。 各平行路内に流量スイッチ又は流量計があり、
それらの出力はＰＬＣへ取られる。 ＰＬＣは、各流量送信機の状況を検査し、かつもし流れが適当でないならば加速器を運転停止する。 流量スイッチ及び流量計は、流量バランス及び他の対話を容易にするために可視読出しを備えている。 一次冷却システムは、また、圧力送信機、可視圧力ゲージ、抵抗温度デバイス（ＲＴＤ）、及び対話用温度及びレベルスイッチを取り付けている。

【００９２】冷却システム相互接続は、型式Ｌ銅管状物、ステンレス鋼管状物、及び管継手である。 フレキシブルゴムホースが、ｒｆ構成要素への接続のために遮蔽の外側に使用される。 遮断及び流量バランス弁が青銅又はステンレス鋼のどちらかで作られて、しんちゅうの使用を最少に維持する。 システムの圧力は、或る構成要素の圧力定格によって６００ｋＰＡゲージに制約される。

【００９３】クライストロン電源 クライストロン電源（ＫＰＳ）は、高パワクライストロンを動作させるパワを提供する。 ＫＰＳは、変調器内のコンデンサバンクを充電し、かつその出力電圧に維持する。 それは、ＫＰＳ及び変調器タンクにおいて接地遮蔽を備えた２つの同軸ケーブルを経由して変調器タンク内のコンデンサバンクに接続されている。 ＫＰＳは、直流、可変電圧、連続デューティサイクル電源であって、
その出力電圧及び電流制限を論理コントローラ３０によって制御され、かつ高速電気的操作一次断路器を含む。
ＫＰＳ電子回路は、１２のパルス変圧器−整流器集合、
一次電圧のＳＣＲ制御、公称全負荷電流７００Ａ、１０
サイクルＳＣＲサージ定格、１３，０００Ａ、三角一次結線対二重拡張三角二次結線、コントローラと変圧器−
整流器タンクとの間の光ケーブルを経由する電圧及び電流帰還を使用する閉ループ制御回路を含む。 パワ入力は、三相、３線、４７から６３Ｈｚ、４８０Ｖ又は５７
５Ｖ、６００ＶＡである。 出力は、負、可変、５から１
１０ｋＶ、０から４．７７Ａ、ただしインピーダンス６
から７％である。 ＳＣＲは、ロック、インターロックされた、鋼の電気的キャビネット内に設置されている。 昇圧変圧器及び整流ダイオードが、圧力逃し弁を組み込んだ蓋をボルト締めされた、約２．０ｍ×１．５ｍ、×
１．９ｍ高さのシールド、油充填タンク（図示されていない）内に設置されている。 安全デバイスが配設されて、位相の喪失、冷却扇の喪失、ＳＣＲキャビネット上のドア開放、油超過温度、及びタンク過圧の際に運転停止をさせる。

【００９４】先に述べたように、高速運転停止システムが、高パワサブシステムを損傷から保護するために線形加速器に必要とされる。 特に、運転停止システムは、異常条件の際にｒｆパワシステム内に蓄積された電気エネルギーを放出するために、ｒｆパワ送出システム内のアークを消して、導波管及び構成要素への損傷を防止するために、線形加速器内のアークを消して、加速器の内部への損傷を最少化しかつｒｆパワシステムを反射パワから保護するために、異常ｒｆ駆動条件が高価な構成要素を損傷するのを防止するために、加速器ビーム送出システムの感受性素子への過剰加速ビーム電流の堆積を防止するために、及びビーム分散サブシステムの故障の際に加速ビーム電流を使用禁止するために、必要とされる。

【００９５】最新の高パワ加速器のトポロジーは、その主要な構成要素を施設の要件に適当なように分布される。 このよううな施設においては、故障条件が存在することの決定に寄与する構成要素は互いからばかりでなく決定のための作用の論理点からも分離されていることがある。 必要とされる保護作用までの決定の速度及び最大遅延は、故障条件の特性、及び生じる応力に対する影響される構成要素の許容範囲に依存して様々である。 多くの場合、検出及び作用の速度は、数桁の大きさだけプロセス制御システムの能力を超える。 数１０又は数１００
ミリ秒に対する数秒。 それゆえ、高速ハード配線保護システムが必要とされる。

【００９６】従来の保護実施は、部分的に、加速器の設計及び構成要素製造業者によって課せられる制限に依存する。 例えば、最近まで、ほとんどの制御システムは、
各信号が個々の電線によって監視及び警報機能に対する制御室へ搬送されることで以て構成されてきた。 最新の分布制御システム設計は、ほとんどのデータが集散点からの多重化ディジタル通信を経由して遠隔から要求されかつ遠隔測定されることで以て、制御室へ入る信号ケーブルの数を減らすこを可能にする。 代替的実施は、測定点において高速検出機能を提供し、決定を、これを論理的に条件調整する制御室へ中継し、かつ指令を保護作用点へ中継することである。

【００９７】従来方式にとって必要とされる多重ケーブルは、ケーブル及び施設にとって高価な代償を持たらし、多重長信号遅延を有し、かつもし高費用光ファイバシステムが使用されないならば電磁干渉を受け易い。 特定の形式の故障に対して、関連電気擾乱が、通信機能を無効にしかつ保護を妨げるに充分なことがある。 そのシステムは、また、電磁干渉の外部源から起こる寄生トリップを受け易い。

【００９８】これらの困難は、フェールセーフ電流ループとして構成されかつ１つ以上の活性化デバイスへの多くの保護決定についての高速信号のために使用される単一信号通信ケーブルの用意によって本発明によって克服される。 フェールセーフセンスにおける光分離通信は、
第１光アイソレータのベースキャパシタンスを第２光アイソレータで以て放電させるために相補論理駆動機構を使用することによって高速で達成される。 各決定に当たっての雑音免疫性は、関係故障条件のインパクトに基づいて選択されて、各条件毎に独特の偽警報／失警報トレードオフを可能とする。

【００９９】本発明の高速保護システムは、いくつかのキー素子を採用する。 それは、各接続において光分離されかつ各決定デバイス及び作用モジュールを通して連鎖される電流ループを含む。 電流ループは、試験及び論理制御を可能にする監視制御システムによって使用可能とされる。 電流ループは、ループケーブル内の連続性の喪失が作用デバイスを動作させ、かつヘッドエンド制御にこのループがリセットされるまでこのループを開状態にラッチさせると云うことにおいてフェールセーフであるように構成される。 決定モジュールは、検出に利用可能な全センサ帯域幅を採用し、かつ決定に対する選択可能持続判定基準ばかりでなく他のモジュール内に観測されたパラメータに基づく論理条件調整に対する限定規定を提供する。 高品位ディジタル通信ケーブルが、高雑音免疫性のために構成された遮蔽接続を備える電流ループに使用される。 信号遅延内に、検出される第１故障のみが対話目的のためにラッチされることを保証するために、
故障検出回路は、閉じられつつある電流ループ上で条件調整される。 保護機能に使用される各信号は、この信号を妥当検査する監視プロセスコントローラによって別々に測定される。

【０１００】銃キャビネット 銃キャビネットは２８０は、電源、及び電子銃を動作させる電子制御電子回路を含む。 制御信号は論理コントローラ３０及び機械タイミング発生器３４から光ファイバリンクを経由して起源し、及び有線制御信号はｒｆキャビネットから起源する。 三相及び単相交流パワ接続がキャビネットへパワを提供する。 キャビネットからの出力は、銃高電圧、ウェーネルト電圧、及び単一ケーブル上を電子銃へ搬送される高パワである。

【０１０１】銃キャビネット内の主要項目は、第１３図及び第１４図に識別されており、単相及び三相遮断器、
三相コンタクタ、サージ避雷器、高電圧及び電流の測定を提供するヒューズ及び回路板を備えたパワ制御パネルを有する制御デッキ２８０、６０ｋＶ電源に印加される三相電圧を調節するための三相単巻変圧器、コンデンサをその出力電圧へ充電する平均６０ｋＶ−８０ｍＡの定格出力を有する直流高電圧（ＨＶ）電源２８３を含む。
ＨＶ電源への入力は、三相２０８Ｖである。 電子銃への５００ｍＡのパルス電流は、コンデンサから主として送出される。 主出力は、高電圧同軸ケーブル上にあり、かつ出力電圧の測定を提供する出力がなおまたある。 銃キャビネットは、更に、一次と二次巻線との間が定格直流７０ｋＶである１２０Ｖ交流分離変圧器２８４、ＨＶをフィルタしかつ電子銃によって要求されるパルス電流を送出する直流７０Ｖの定格の０．５ｐＦコンデンサ２８
６、電子銃を動作させるための電源及び電子回路を含むファラデー箱銃デッキ２８８を含む。 制御信号は、光ファイバを経由してこのデッキへ伝送される。 制御パワは、分離変圧器によって提供される。 この箱は、キャビネットへの三相パワがオンのとき、ＨＶ電源の出力電圧にある。 キャビネットの外側から銃デッキ上へ下げられている接地金属レバー２９０がキャビネットを開く前にファラデー箱を放電させるために配設され、及び編組ケーブルで以てキャビネットの主要接地ラグに接続されている金属ホックを備えたプラスチック棒２９２がキャビネットドアを開いた後の回路構成要素を接地するために配設されている。

【０１０２】駆動器及びＲＦキャビネット 駆動器キャビネット３００は、高パワクライストロンにｒｆ駆動を提供する小形クライストロンを含む。 ｒｆキャビネットは、ｒｆ励振器、ｒｆ増幅コントローラ、高速信号処理（ＨＳＳＰ）シャッシ、及びｒｆパワを給電しかつ制御する電源を含む。 キャビネットドア上のインタロックスイッチは、ドアが開かれているとき７ｋＶ電源への三相パワを使用禁止する。 第１５図及び第１６図に示された、駆動器キャビネット内の主要項目は、三相回路遮断器、コンタクタ、サージ避雷器、個体リレー及びタイマを備える制御パネル有する電源デッキ３０２、
７ｋＶ電力変圧器に印加される三相電圧を調節する三相単巻変圧器３０４、パワをクライストロンに提供する三相７ｋＶパワ変圧器３０６、直流７ｋＶパワをフィルタする１０ｋＶ定格５ｐＦコンデンサ３０８、整流器、パワ抵抗器、及びその他の器械を備える絶縁パネル含む高電圧デッキ３１０を含む、このパネル上の構成要素は、
直流７ｋＶにある。 駆動器キャビネットは、更に、駆動器クライストロン３１２、連続波１ｋＷの定格出力を備えｒｆキャビネット内のｒｆ振幅コントローラからの入力ｒｆを有する１．３ＧＨｚクライストロンを含む。 その出力ｒｆは、変調器タンク内の高パワクライストロンへ送られる。

【０１０３】第１７図及び第１８図に示された、ｒｆキャビネット３２０は、線路調整変圧器、回路遮断器、コンタクタ、サージ避雷器、ＰＬＣへ及びから離散パラメータを運送する１つの離散Ｇｅｎｉｕｓブロックを備えるパワパネル３２２、電子銃光学組立内ステアリングコイルにパワを供給する低電圧双極性電源３２４、励振器３３０によって供給されるｒｆの周波数を測定する周波数カウンタ３２６、周波数カウンタに対するＩＥＥＥ−
４８８・ＲＳ−４２２インタフェース変換器の形をしたバスインタフェース３２８、低電圧１．３ＧＨｚ電圧制御発振器（ＶＣＯ）ｒｆスイッチ、減衰器、及び方向性結合器を含むカスタム設計ｒｆパッケージである励振器３３０を含む。 ＶＣＯの周波数は、加速器構造の共振周波数に整合するように論理コントローラ３０によって調節される。 ｒｆキャビネットは、更に、加速器構造内のｒｆの振幅を制御するｒｆ振幅増幅器３２２を含む。 ｒ
ｆ振幅設定点は論理コントローラから供給され、及び帰還信号は加速器構造内のプローブに接続されたｒｆ結晶検出器から得られる。

【０１０４】高速信号処理シャッシ３３４は、加速器、
クライストロン、クライストロン電源、及び電子銃からの高速信号を処理する回路板を含む。 その回路には、パルスをサンプルするサンプルポールド回路、及びｒｆを禁止し又はトリガスパークギャップを点弧しかつ高電圧リレーを閉じる高速機械処理回路がある。 開始される作用は、機械を損傷から保護することである。 Ｇｅｎｉｕ
ｓモジュール３３６は、論理モジュールへ及びからアナログかつ離散信号を運送する離散かつアナログＧｅｎｉ
ｕｓモジュールを備えたパネル上に取り付けられている。

【０１０５】本発明は、第１９図に図解された、広帯域しかしなお簡単な比例・積分アナログ制御回路３４０からなるコントローラを提案し、このコントローラは零垂下サンプルホールドとして構成された単一アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）３４２、及び積分増幅器３４
４と比例増幅器３４６を含み、これらのそれぞれ入力に制御信号を受けかつそれらの出力がＡＤＣの入力に接続されている並列回路を含む。 増幅器３４６は、各制御パルスの開始で係合される。 各パルスの開始から所定時間遅延の後、積分増幅器３４４がＡＤＣへ係合されかつ印加され、及び第２短時間遅延の後、制御信号がＡＤＣ内でサンプルされかつホールドされる。 パルスの終端において、積分が零化される。 次のパルスの開始において、
制御信号が、ＡＤＣ内かつ比例制御項内に記憶された値にセットされ、増幅器３４６の出力が連結される。 このサイクルが繰り返される。 この方法は、簡単なエレクトロニックスで以て固定パルス内調整及びパルスからパルスへの調整の両方を提供する。 後続パルスへの使用のために制御信号を記憶すること及びコントローラ項の階段状展開が、パルス間のむだ時間を有効に除去し、それゆえ、パルスシステムを用いて連続システムの性能を達成する。

【０１０６】加速器及びクライストロンキャビネット加速器及びクライストロンキャビネット、第２０図、第２
１図、第２２図及び第２３図は、それぞれ、加速器、高パワクライストロン、及び変調器にサービスを提供するために電源、イオンポンプコントローラ、及び計装を含む。 第２０図及び第２１図に示された、加速器キャビネット３５０内の主要項目は、線路調整変圧器、回路遮断器、サージ避雷器、論理コントローラ３０へ及びから離散パラメータを運送する１つの離散Ｇｅｎｉｕｓブロックを含むパワパネル３５２、走査磁石を駆動する定格出力直流７２Ｖ−６Ａの走査磁石電源３５４、四極二重磁石にパワを供給する定格出力直流５５Ｖ−５Ａの２つの四極電源３５６電源、電子銃光学組立内ギャップレンズ集束磁石にパワを供給する定格出力直流１５Ｖ−６Ａのギャップレンズ電源３５８、電子銃、加速器構造真空マニホルド、及び走査ホーン上のイオンポンプにパワを供給する定格出力直流５．２ｋＶ−２００ｍＡのイオンポンプコントローラ３６０を含む。 走査波形発生器３６
２、任意の波形発生器は、走査磁石電源を経由して走査磁石用走査波形を提供する。 高速信号処理シャッシ３４
６及びＧｅｎｉｕｓモジュール３６６は、このキャビネット内に、ｒｆキャビネットの説明に関連して先に述べられたように、また取り付けられている。

【０１０７】第２２図及び第２３図に示された、クライストロンキャビネット３７０内の主要構成要素は、上に述べられたように、パワパネル３７１、高パワクライストロン上の集束電磁石２３０（第１１図）にパワ供給する定格出力直流１７０Ｖ−６５Ａの電磁石電源３７２、
高パワクライストロンの変調陽極にオン状態バイアス電圧を供給する定格出力直流３０ｋＶ−１０ｍＡのクライストロンオンバイアス電源３７３、高パワクライストロン上のイオンポンプ、及び加速器構造導波管エルボ上のイオンポンプにパワを供給する定格出力直流５．２ｋＶ
−２００ｍＡのイオンポンプコントローラ３７４、クライストロン電源、クライストロンフィラメント、及び四極管フィラメントのオン時間を積算するタイムメータ３
７６を含む。 クライストロンキャビネットは、また、ｇ
ｅｎｉｕｓモジュール３６６を含む。

【０１０８】制御キャビネット 制御キャビネット（図示されていない）は、プログラマブル論理コントローラ４０、無停電電源（ＵＰＳ）、及び機械タイミング発生器４４を含む。 このキャビネットは、制御室内、制御コンソールの近くに設置されている。 ＵＰＳは、線路パワなしで約１０分間の動作を提供する蓄電池を備える電源である。 ＵＰＳは、論理コントローラ４０、タイミング発生器４４、及び人間機械インタフェース４２にパワ及び保護を提供する。 機械タイミング発生器４４は、変調器及び制御回路に全てのタイミングパルスを提供する。 ５つのパルス出力が、他のキャビネット内の高速信号処理シャッシへ伝送される。 加速器の出力パワは、タイミング発生器によって発生されたパルス長さ及びパルス繰返し周波数（ＰＲＦ）を変化させることによって制御される。 タイミング発生器は、論理コントローラからの命令によって制御される。 論理コントローラは、Ｇｅｎｉｕｓ入出力システムを備えたＧ
Ｅ−Ｆａｎｕｓシリーズ６プログラマブル論理コントローラである。 論理コントローラ内のＧｅｎｉｕｓバスコントローラは、このキャビネット内のＧｅｎｉｕｓ入出力モジュールに接続されている高速直列バスを制御する。 論理コントローラは、また、人間機械インタフェース、機械タイミング発生器、周波数カウンタ、及びデータロガに直列入出力を提供するモジュールを含む。

【０１０９】また、プログラミングデバイス、ＩＢＭ
ＡＴ（商標）適合性コンピュータに並列インタフェースを提供する入出力モジュールがある。 制御システムプログラムは、このプログラミングデバイス上のフロッピー（登録商標）ディスクから論理コントローラ内へロードされる。 プログラムは、電池付きバックアップメモリ内の論理コントローラによって保持され、かつハードウェア故障がないならばリローディングを必要としない。 プログラミングデバイスは、加速器のルーチン動作中は接続されない。

【０１１０】論理コントローラ内の制御システムプログラムは、インタロック、警報、及び加速器を動作させる自動化シーケンスを提供する。 それは、加速器がビームを生成しつつあることを人員に通知する光を除き人員安全対策を含んでいない。 コントローラは、Ｇｅｎｉｕｓ
入出力システムから独立である警報リレー出力を含む。
もしＣＰＵ又は入出力パリティー誤り、ＣＰＵ自己試験故障、ＣＰＵウォッチドッグ時間切れ、低電池バックアップ電圧、ＣＰＵ電源の許容範囲逸脱があるか又はＣＰ
Ｕ電源がターンオフされるならば、警報出力が発生される。 警報出力は、電子銃高電圧及びクライストロン高電圧をターンオフするために使用される。 それゆえ、放射は、ＰＬＣが機能していなければ、生成されない。

【０１１１】制御コンソール 制御コンソールは、人間機械インタフェース４２及び操作パネルを含む。 このインタフェースは、４８．３ｃｍ
（１９インチ）カラーディスプレイ、オペレータキーボード、及び警報プリンタを含む。 論理コントローラからのデータはオペレータに表示されるか又は警報プリンタ上でプリントされ、及びキーボードからの命令が論理コントローラへ送られる。 インタフェース上で利用可能な約１８のディスプレイページがあり、これらは主としてコミッショニング及び保守のために使用される。 オペレータはどのページも点検することがきるが、しかしデータ入力はパスワードの使用によるコミッショニング及び保守人員による入力に制約される。

【０１１２】加速器のルーチン動作は、第２４図に示された操作パネル３８０を経由する。 このパネルは、論理コントローラへ、及びｒｆ、高電圧、及び放射保護システムへインタフェースする手動スイッチ及び光からなる。 操作パネル上の項目には、電子銃電源及びＫＰＳ電源をターンオフしかつそれらのインタロックを使用禁止する緊急停止押しボタン３８２がある。 高電圧インタロック３８４は、リレーインタロック論理に接続されているランプ及びスイッチを含む。 底にある３つのランプは、安全エリヤの状況を示す。 取り外し可能キーを備えたキースイッチ３８６は、高電圧インタロックをロックアウトするために使用される。 電子銃（ＥＬＥＣＴＯＮ
ＧＵＮ）及びクライストロン電源（ＫＬＹＳＴＲＯＮ
Ｐ． Ｓ． ）押しボタン３８８及び３９０は、それぞれ、電子銃、及びクライストロン高電圧電源の動作を使用可能とさせるために使用される。

【０１１３】３つのエリヤ内の局部インタロックが満足されるとき安全エリヤ （ＳＥＣＵＲＥＤ ＡＲＥＡ）パネル３９２は緑である： インタロックが満足されないときランプは消灯する。 電子銃（ＥＬＥＣＴＯＮ Ｇｕｎ）及びクライストロン電源（ＫＬＹＳＴＲＯＮ Ｐ．Ｓ．）押しボタンは、２つの一体構造ランプ、白と緑を有する。 押しボタンを先導するインタロック論理が満足されるとき白ランプが点灯する、すなわち、もしオペレータが白であるボタンを押すならば作用が起こることになる。 オペレータがボタンを押してかつ高電圧電源が使用可能にされるならば、白ランプは消灯しかつ緑ランプが点灯することになる。

【０１１４】動作メニュー３９４はＰＬＣに接続されている７つの押しボタンを含み、これらのボタンは加速器を動作に入れるためにオペレータによって使用される。
それらのボタンは、一体構造の白及び緑ランプを有する。 押しボタンを先導する論理が満足されるとき白ランプが点灯する、すなわち、もしボタンが押されるならば作用が開始することになる。 オペレータがボタンを押しかつ作用が開始するとき、白ランプが消灯しかつ緑ランプがフラッシュする。 作用が完了しているとき緑ランプは定常点灯する。 もしインタロックが満足されないならば、高電圧インタロックからのリレー接点が、ＰＬＣが高電圧をターンオンするのを防止する。

【０１１５】動作 加速器を前以てまず条件調整しなければ、それをルーチン動作に入れることはできない。 定在波加速器構造とそのマイクロ波電源との間の結合は、その構造内で加速されたビーム電流に依存する。 加速器構造は、電子ビームが存在しないとき過結合され、設計ビーム電流に厳密に結合され、かつ加速ビーム電流が設計ビーム電流を超えるとき不足結合されるように設計される。 加速器構造が過結合及び不足結合されているとき、マイクロ波パワは加速器構造からその源へ後方反射される。 源マイクロ波周波数が加速器共振周波数と同じであるとき、加速器構造が源に厳密に結合されている際パワの全てが加速器構造内へ伝送される。 これは、加速器の動作にとって理想条件である。

【０１１６】加速器構造とマイクロ波源との間の結合は結合器セクション内の絞りアパーチャの寸法によってセットされ、かつその寸法は所与の絞りアパーチャ板に対して固定される。 加速器を初回に始動するとき、加速場及びマイクロ波空洞の表面を流れる電流を支持するように加速器を条件調整しなければならない。 条件調整は、
加速器構造内のｒｆパワを漸次増大することによって行われる。 この条件調整は電子ビームなしで行われる、なぜならばビーム伝送損失が低加速場傾きにおいては過剰であってかつ構造を損傷することも有り得るからである。 それゆえ、加速器は条件調整中過結合される。

【０１１７】過結合加速器構造の条件調整中、マイクロ波源によって伝送されたパワの有意な量がこの源へ後方反射される。 この源を、これと加速器構造との間の導波管伝送システムに挿入されたサーキュレータ（先に述べたサーキュレータ２１６）を用いて反射パワから保護しなければならない。 反射パワの量は、典型的に、順パワの約３０％である。 これは導波管伝送システム内の定在波確立を招き、これに伴い高場点が導波管内に電気絶縁破壊をトリガしこれが導波管又はマイクロ波源を損傷しかつ加速器を条件調整するのに必要な時間を相当に増大することもあり得る。

【０１１８】本発明によれば、この問題は、加速器構造が条件調整処理中マイクロ波源に厳密に結合されることを保証する、すなわち、この源をビームの存在なしでこの構造に結合する絞りアパーチャ板を配設し、かつ、加速器が条件調整された後、この絞り板を、加速器構造をビーム動作に対して厳密に結合する新絞りアパーチャ板と交換することによって、克服される。 いままでに、これが行われなかったのは、加速器構造内の真空シールを破らなければならない、及び導波管を加圧しなければならない、及び異なる絞りアパーチャ板を設置することが板とその座との間のガスをトラップするかもしれずこのことが結局加速器の性能に悪影響するか又はこれを損傷するかもしれないゆえである。 この方法は、条件調整に必要とされる時間を有意に改善する。 それは、高場点の電気絶縁破壊によって導波管、サーキュレータ、及びマイクロ波電源を損傷させることもあり得る導波管伝送システム内の定在波の確立を除去する。

【０１１９】ルーチン動作の下で、加速器を動作に入れるシーケンスは、次のようである。 オペレータは、いずれかの時刻に動作メニュー上の暖機（ＷＡＲＭＵＰ）押しボタンを押してよい。 これが信号を論理コントローラへ送り、コントローラが電子銃上のフィラメント（加熱器）、スイイチ管、駆動器クライストロン、及び高パワクライストロンをターンオンし、磁石を駆動する電源をターンオンし、及び冷却システムをターンオンする。

【０１２０】オペレータが高電圧電源を使用可能とする前に、３つのエリヤ、電子銃キャビネット、遮蔽迷路、
及びクライストロン電源キャビネットが、安全でなければならない。 これらのエリヤの各々は、状況出力を備える局部ハードウェアインタロック有する。 これらのインタロックが満足されるとき、緑状況ランプが点灯する。
次に、オペレータは、キースイッチを動作（ＯＰＥＲＡ
ＴＥ）位置（もしそれがそこにまだないならば）へターンしてよい。 オペレータは、次いで、電子銃（ＥＬＥＣ
ＴＲＯＮ ＧＵＮ）及びクライストロン電源（ＫＬＹＳ
ＴＲＯＮ Ｐ． Ｓ． ）スイッチを押して高電圧電源の動作を使用可能とする。

【０１２１】いったん高電圧インタロックが満足させられておりかつフィラントの暖機が完了すると、オペレータは、動作メニュー上の待機（ＳＴＡＮＤＢＹ）押しボタンを押してよい。 これが信号を論理コントローラへ送りこのコントローラが高電圧をターンオンする。 この点において、漏れ電流のゆえに放射を生成することが可能であるが、しかし有効電子ビームは生成されつつない。
次いで、オペレータは、ビームオン（ＢＥＡＭ ＯＮ）
押しボタンを押してよく、ｒｆパワ、及び電子銃をターンオンし、かつ電子ビームを生成開始させる。 オペレータは、次いで、コンベアオン（ＣＯＮＶＥＹＯＲ Ｏ
Ｎ）を押してよく、製品照射を開始させる。

【０１２２】コンベアオフ（ＣＯＮＶＥＹＯＲ ＯＦ
Ｆ）ボタンはコンベアを停止させるために使用され、及びビームオフ（ＢＥＡＭ ＯＦＦ）ボタンは電子ビームを停止させるために使用される。 待機（ＳＴＡＮＤＢ
Ｙ）ボタンを押すと、また、ビームをターンオフさせることになる。 暖機（ＷＡＲＭＵＰ）ボタンを押すと、高電圧電源をターンオフすることになる。 オフ（ＯＦＦ）
ボタンを押すと、低パワエレクトロニックス及びイオンポンプコントローラに対してを除き全てのパワをターンオフする。

【０１２３】操作パネル上の緊急停止（ＥＭＥＲＧＥＮ
ＣＹ ＳＴＯＰ）ボタンの上方に、赤及びこはく色の高電圧警報（ＨＩＧＨ ＶＯＬＴＡＧＥ ＡＬＡＲＭ）ランプがあり、リレー論理又は交流パワコントラクタ内の故障をオペレータに警告する。 もし電子銃又はクライストロン電源への交流パワがオフにであることを要求され、しかし交流パワがコントラクタの負荷側に検知されるならば、赤高電圧警報（ＨＩＧＨ ＶＯＬＴＡＧＥ
ＡＬＡＲＭ）ランプが点灯しかつ音声警報が制御室内に発せられる。 警報は、また、発光サインを活性化して、
放射が遮蔽内側に存在することを人員に通報する。 警報回路が機能しつつあることを保証するために妥当警報が、また、提供される。 もし交流パワがもしオンであるように要求されるがしかしそれがコントラクタの負荷側で検知されないならば、こはく色ランプが点灯する。

【図面の簡単な説明】

本発明の上述及び他の特徴は、付図を参照する次の説明から更に明らかになるであろう、これらの付図において、

【図１】第１図は本発明の好適実施例による基礎システムを線図的に図解するブロック図である。

【図２】第２図は本発明の好適実施例による制御システムの基礎構成要素のブロック図解図である。

【図３】第３図は本発明の好適実施例による線形加速器の正面図である。

【図４】第４図は第３図に図解された線形加速器の側面図である。

【図５】第５図は電子銃の縦断面図である。

【図６】第６図は第５図に図解された電子銃の陰極組立の拡大断面図である。

【図７】第７図は本発明の好適実施例による加速器、ｒ
ｆエルボとｒｆ窓組立とのｒｆ結合セクションの断面図である。

【図８】第８図は第７図の結合組立の上面図である。

【図９】第９図は第８図の線９−９に沿い取られた断面図である。

【図１０】第１０図は製品コンベアの上にわたり配置された垂直配向加速器セクションに接続された高パワｒｆ
伝送システムを図解する本発明の工業材料処理線形加速器の斜視図である。

【図１１】第１１図は本発明の好適実施例による高パワクライストロン、変調器を図解する分解斜視図である。

【図１２】第１２図は本発明の好適実施例によるクライストロン駆動回路の回路図である。

【図１３】第１３図は本発明の好適実施例による電子銃キャビネットを線図的に図解する上面図である。

【図１４】第１４図は第１３図に図解された電子銃キャビネットの側面図である。

【図１５】第１５図は本発明の好適実施例よるｒｆ駆動器キャビネットを、線図的に図解する正面図である。

【図１６】第１６図は本発明の好適実施例よるｒｆ駆動器キャビネットを、線図的に図解する後面図である。

【図１７】第１７図は本発明の好適実施例によるｒｆキャビネットを、線図的に図解する正面図である。

【図１８】第１８図は本発明の好適実施例によるｒｆキャビネットを、線図的に図解する側面図である。

【図１９】第１９図は本発明の好適実施例によるパルス制御信号を発生する制御回路を線図的に図解する概略図である。

【図２０】第２０図は本発明の好適実施例による加速器キャビネットを、線図的に図解する正面図である。

【図２１】第２１図は本発明の好適実施例による加速器キャビネットを、線図的に図解する側面図である。

【図２２】第２２図は本発明の好適実施例によるクライストロンキャビネットを、線図的に図解する正面図である。

【図２３】第２３図は本発明の好適実施例によるクライストロンキャビネットを、線図的に図解する側面図である。

【図２４】第２４図は本発明の好適実施例による操作パネルの線図である。

【図２５】第２５図は本発明の好適実施例による回りにビーム電流トロイドが位置決めされているビーム線路部分の部分分解、断面図である。

【図２６】第２６図は本発明の好適実施例によるビーム線路内の電気的絶縁ガスケット配置２つのコンフラット（Ｃｏｎｆｌａｔ）フランジの断面図である。

【図２７】第２７図は本発明の好適実施例による加速ビーム電流を決定するために使用される差動測定を行う回路の概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クレイグ，スチュアート ティー. カナダ国ケイ０ジェイ １ピー０ オンタ リオ，ディープ リバー，トーマス スト リート 32 (72)発明者 ドレウェル，ノーバート エィチ. カナダ国ケイ２ケイ ２エム２ オンタリ オ，カナタ，ハンセン アベニュー 115 (72)発明者 ラブリー，ジャン − ピエール カナダ国ケイ２エム １エヌ８ オンタリ オ，カナタ，アッパルーサ ドライブ 29 (72)発明者 ローレンス，コート ビー. カナダ国ケイ２エム １ワイ７ オンタリ オ，カナタ，ウオータートン クレセント 26 (72)発明者 メイソン，ビクター エイ. カナダ国ケイ０ジェイ １ピー０ オンタ リオ，ディープ リバー，ベッスボロウ ストリート 105 (72)発明者 アングリン，ジェームズ カナダ国ケイ０ジェイ １ピー０ オンタ リオ，ディープ リバー，シェリダン コ ート ６ (72)発明者 ホワイト，ブライアン エフ. カナダ国ケイ０ジェイ １ピー０ オンタ リオ，ディープ リバー，ケネディ プレ ース ３ Ｆターム(参考） 2G085 AA03 BA04 CA22 CA27