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STF B.L.C. #4 third Vertical Test Summary
Period : 2007/01/31~02/01
Contents :
▪ Q0-Eacc Curve @ 2K&4K
▪ Q0&Eacc Time Profile @ 2K&4K
▪ Summary of RF Conditioning
▪ Eacc (on axis) per Cell
▪ Summary of All Results for 4 Cavities
▪ About the Signal from the Sensors
▪ Heating Spot Search @ 2K
▪ X-ray Emission Search @ 2K
▪ Temp. Mapping & X-ray Mapping
▪ Summary
2007/02/16 Kirk
Q0-Eacc Curve @ 2K for this measurement
π mode only !
20.2MV/m
便宜上こう呼ぶことにする
今回の測定でも去年の12/7~8の測定で起こったanother excitationが観測された。
線量計で測定されている放射線量はそれほど多くなかったが、
電子プローブで激しい信号が検出された。これは4Kの測定中も検出されていた。
途中からcouplingを強めていったところ8π/9は励起されにくくなり、
coupler positionが360のところでは全く観測されなくなった(要するに反射の条件を変えている)。
ここでの最大フィールドが20.2MV/mで、この時#1セルの右側に前回同様発熱が観測された。
また、7π/9測定中に真空リークに気づいたため測定を終了し、翌日から加温に入った。
今回の状況
今回のパスバンドの励起の仕方は、これまでと以下の点で異なっていた。
①Build-upが速く、10秒程度でπモードと同程度になってしまう
②Matchingがとれた状態だと12MV/mというそれほど高くないフィールドから起こる
③放射線量はさほど多いというわけではない（高感度線量計で10µSv/h以下）
この内、②に関してはcouplingを強めることで対処した。
③については、PINダイオード出力ともconsistentであった。
①についてはデジカメで撮った動画がありますが御覧になりますか？
Q0-Eacc Curve @ 2K for all Pass-bands
20.2MV/m
22.9MV/m
22.8MV/m
7π/9測定中に真空リークに気づいたため測定を終了した。
したがって、これまでのようにセル毎のフィールド分布を求めることができなかった。
Q0-Eacc Curve @ 2K&4K for all measurements
π mode only !
7.0MV/m
17.1MV/m
6.8MV/m
20.2MV/m
14.1MV/m
7.5MV/m
7.0MV/m
16.3MV/m
17.1MV/m
今回の測定で4Kでも2Kでも共にフィールドが上がった。
空洞の外側表面の見た目は#1や#2空洞に比べるときれいであった(変色していない)。
Q0&Eacc time profile @ 4K
電子プローブからの信号@4K
4K測定中に電子プローブから激しい信号が検出された。
これほど多くの量が観測されたのは初めてのことである。
しかし、最終的に検出されなくなった。
また、4Kでの最大到達フィールドはこれまでよりも増加した。
空洞の外側表面の見た目は#1や#2空洞に比べると、
変色しておらずきれいであった。
Q0&Eacc time profile @ 2K
π
π
8π/9
休憩中
7π/9
7π/9モードの測定の最後でself-pulseの時に
真空リークに気づいたため、急遽測定を終了し
一晩放っておいて真空圧力の変化を見てみたが、
10-6Paでサチったため、翌日から加温に入った。
昇温後は10-5Pa辺りで落ち着いた。
9セルの一連の縦測定で真空リークが起こったのは
今回が事実上初めてである。
以前、#3空洞の２回目の測定後、昇温中にリークが
起こったことがあった。
#3空洞の場合、リーク箇所はカプラ周辺であった。
この時もanother excitationが起こり、
カプラの位置を結構変えながら測定していた。
Summary of RF Conditioning
date
Temp. [K]
Total time [h:m]
1/31
4
0:25
2/1
2
2:53
π mode only [h:m]
Max. Eacc [MV/m]
7.5
1:44
1:44 (π mode only) @2K
20.2
Eacc (on axis) per Cell
7π/9モード測定中に真空リークに気づいたため測定を終了した。
cell
π
8π/9
7π/9
1&9
20.2
22.9
22.8
2&8
20.2
20.4
12.1
3&7
20.2
15.1
4.6
4&6
20.2
8.5
17.6
5
20.2
0.
24.4
6π/9
5π/9
4π/9
3π/9
unit : [MV/m]
3つのモードいずれにも#1セルの右側で発熱が観測された。
前回の測定でもここに発熱が見つかっていたため、
大きなcontaminationが存在しているらしい。
（少なくとも20µm程度のEPでは取り除けないぐらいのサイズ）
#4空洞のEacc (on axis) per cellの変遷
1回目
2回目
3回目
cell
π
8π/9
7π/9
6π/9
5π/9
4π/9
3π/9
1&9
17.1
23.1
19.3
17.0
13.3
7.5
6.5
2&8
17.1
20.6
10.2
0.
9.0
9.8
12.9
3&7
17.1
15.2
3.9
17.0
15.7
2.8
6.5
4&6
17.1
8.5
14.9
17.0
2.7
10.9
6.5
5
17.1
0.
20.6
0.
16.9
0.
12.9
cell
π
8π/9
7π/9
6π/9
5π/9
4π/9
3π/9
1&9
17.1
21.1
17.4
21.5
14.6
20.6
12.8
2&8
17.1
19.0
9.2
0.
9.9
27.0
25.6
3&7
17.1
14.1
3.5
21.5
17.2
7.6
12.8
4&6
17.1
7.9
13.4
21.5
2.9
29.8
12.8
5
17.1
0.
18.6
0.
18.6
0.
25.6
cell
π
8π/9
7π/9
6π/9
5π/9
4π/9
3π/9
1&9
20.2
22.9
22.8
2&8
20.2
20.4
12.1
3&7
20.2
15.1
4.6
4&6
20.2
8.5
17.6
5
20.2
0.
24.4
unit : [MV/m]
今回の測定は7π/9モード以下を測定していないためセル毎のフィールドが増加しているかどうかは判然としないが、
発熱箇所が前回に比べて減っていることとπモードでのフィールドが増加していることからセル毎のフィールドも増加していたものと思われる。
4空洞のBest Q0-E Curve(πモード)
今回の測定で#4空洞のフィールドが上がったため、最良のQ0 v.s. Eカーブを更新した。
4空洞の全結果(πモード)
全測定に対するセル毎のフィールド分布
4空洞のフィールド分布(πモード)
4台の総和
測定回数：4回
全測定回数：13
HOMカプラでの発熱が観測された
測定回数：4回
HPRのみ
測定回数：2回
測定回数：3回
#1と#2空洞の最初の測定ではHOMカプラでの発熱があり、
それが原因でリミットされていたため区別して考える必要がある。
また、#2空洞の1回目と2回目の測定の間では単にHPRのみを
行っただけでEPは行っていないことも附記しておく。
4空洞のフィールド分布(πモード)
HOMカプラでの発熱でリミットされた#1と#2空洞の
1回目の測定を除いた残りの11回の測定結果の
平均値と標準偏差を求めてみた。
それによると、
平均値=19.6[MV/m]
標準偏差=1.7[MV/m]
のようである。
フィッティングの中心は18.9[MV/m]である。
データが少数統計のため（binningもありますが）、
フィールド分布のピークがガウシアンフィットによる
ピークと必ずしも一致しないことに注意してください。
センサーからのデータ
カーボン抵抗もPINダイオードもチャンネル数は前回から変わっていない。
空洞への取り付け箇所も同じである。
HOMカプラには4つ使用している。
今回の測定では断線は無かった。
しかし、昇温後#1セルの正面右の抵抗が外れていた（ここはアルミテープで留めている）。
カーボン抵抗でノイズを受けているチャンネルは前回と同じ場所（ケーブル）であった。
ただし、今回もそれほどひどい影響は受けていない。
温度測定のsampling timeは前回同様0.1secである。
PINダイオードの方は0.2secである（前回と同じ）。
PINダイオードでノイズがひどいチャンネルは、前回同様#4セルの右側であった。
また、死んでいるチャンネルも同様にビーム軸上の一つと#1セルの正面であった。
ここはPINダイオードを交換したにも関わらず信号が見えないため、
途中の配線に問題があるものと思われる。
センサーの信号の有意性について
今回のcriterionも前回と同様である。
• クエンチと同期がとれているか？
（温度データ）
• フィールドが増加するにつれて信号も増加しているか？
（X線データ）
• PINダイオード出力はペデスタルの幅は小さくなったが、現時点で
はビーム軸上にあるPINダイオードからも同時にX線が検出されて
いるかを判断基準とする。
(X線データ)
• ペデスタルがノイズの影響を受けていないか？（共通）
具体的には、ノイズの影響を受けている6個のカーボン抵抗からのデータは
信頼性に欠けるものとみなす。
(HOM#1付け根、#1セル正面、#9セル右と左、ヘリウム温度#2と#3)
PINダイオードについては#4セルの右側だけがノイズの影響を大きく受けていた
ため今回も除外した。
観測されたセンサーの信号
• 温度データ
– 7π/9、8π/9、πモードのいずれにもCell #1の右側で発熱が観測された。
前回の測定でも同じ場所でフィールドに依存した発熱が観測されていた。
– #1セル以外の場所からは発熱は検出されていない。
• X線データ
– πモードの途中からX線が激しく出てきたが、その後プロセスが進んだようで
次第に減少していった。
– 強いX線は軸上でしか検出されず、セルからの信号は相対的に弱い。
しかし、セルの下側の方が上側に比べてやや強いX線を検出していた。
• 電子プローブ
– 4Kの測定中から激しく出ていた。
– 2Kのπモード測定中も初めは激しく出ていたが、次第にプロセスされていった。
Heating at Cell #1 ①
π
正面(unreliable)
π
8π/9
7π/9
3つのモードいずれにも発熱が
観測されている。
フィールドは、10dBの補正を
入れていないため、self-pulseの辺りは
不正確です。
右
奥
左
正面右
3ページ後
次ページ
Heating at Cell #1 ②
π
フィールドとの相関
(unreliable)
RFが落ちた後で発熱が最大になっている。
次ページ
Heating at Cell #1 ③
π
(unreliable)
1.8sec
RFが落ちた後で発熱が最大になっている様子がわかる。
Heating at Cell #1 ④
8π/9
7π/9
前回と今回の発熱箇所の比較
去年の12/7~8に行われた測定時の発熱箇所と今回の発熱箇所を比較してみる。
π
4π/9
8π/9
3π/9
7π/9
5π/9
π
π
π
8π/9
7π/9
6π/9
前回の測定中も#1セルの右側に大きな発熱が見つかっていたが、今回も同様であった。
再研磨(20µm)でも取り切れないほど大きなcontaminationがあるものと思われる。
前回よりも今回の方の温度差が大きいのはエンドセルのフィールドが上がったためと思われる。
X-ray Emission on Beam Axis ①
π
上のビーム軸上
(A.P.D.)
π
8π/9
7π/9
２回目にπモードで上げていく途中に
放射線量が急激に低下した。
これはanother excitationが起こって
放射線が減少したのではなく、実際に
プロセシングが進んで減少したものと
思われる。
というのは、couplingを強めて3回目に
上げていった時にはさらに減少していた
からである。
下のビーム軸上
(PIN D.)
下のビーム軸上
(PIN D.)
次ページ
X-ray Emission on Beam Axis ②
ここで10dBを入れている
π
フィールドとの相関
上のビーム軸上
(A.P.D.)
下のビーム軸上
(PIN D.)
下のビーム軸上
(PIN D.)
次ページ
X-ray Emission on Beam Axis ③
π
上のビーム軸上
(A.P.D.)
下のビーム軸上
(PIN D.)
下のビーム軸上
(PIN D.)
クエンチが起こる度に放射線量が減少していく様子がわかる。
X-ray Emission on Cell
ビーム軸上に比べてセルからの信号は小さいが、セル間で比較すると下側の方が上よりも大きめであった。
しかし、2回目のπモードの途中で急激に減少しており、以後はほとんど検出されなくなった。
π
π
8π/9
7π/9
温度のマッピング(7π/9~πモード)
外れていた
今回はセルからX線があまり検出されなかったため
X線のマッピングは割愛します。
左
正面
奥正面右
右
Summary of sensor data
• 7π/9~πモード測定時に#1セルの右側に発熱が見られた。
ここは前回の測定時にも広範囲に亘って発熱があった所で、20µmのEP後でも相変わらず
観測されていることから相当大きなサイズのcontaminationがあるものと思われる。
• #1セルの右以外からは発熱は観測されていない。
• 2回目のπモード測定時の途中から放射線量が急激に下がった。
この傾向は線量計による測定値でもPINダイオードのデータでも見えている。
• 軸上に比べてセルからの放射線量は非常に少なかった。
#1セルを除くと内部は意外にクリーンなのか？
Summary
• #4空洞の3回目の縦測定の最大加速電場は、20.2[MV/m]でリミットした。
フィールドが上がったためベストQ0-Eカーブを更新した。これで4台共に20MV/mに到達した。
• 最初のπモード測定中に低いフィールドからanother excitationが観測された。
今回のbuild-upは他の空洞に比べると速く、10秒程度でπモードとトントンになってしまうため、
止む無くcouplingを強めて測定することにした。
• 7π/9~πモード時に#1セルの右側に発熱が見られた。
前回の測定と同じ場所であり、contaminationが取り除けていないようである。
• 7π/9測定中に真空リークに気づいて、測定を中断し加温に入った。
真空リークが起こったのは今回が事実上初めてである。

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