PowerPoint プレゼンテーション - COMMISSIONING OF 150MeV

150MeV FFAG 加速器
の現状
吉本政弘
（高エネルギー加速器研究機構）
Feb. 07, 2005 / FFAGレビュー @ KEK, Tsukuba
1
目次
•
ハードウェア
•
•
•
•
•
電磁石
高周波加速装置
モニター
アライメント
ビームテストの概要
•
横方向
•
•
•
•
•
入射プロファイル
ベータトロンチューン
COD
共鳴横切り
縦方向
•
バケツマッチング
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2
ヨークフリー型電磁石
Feb. 07, 2005 / FFAGレビュー @ KEK, Tsukuba
3
磁石設計と磁場計算,トラッキング
•FFAG電磁石：非線形磁場を積極的に利用。
電磁石の設計には３次元磁場計算
及ビーム軌道計算が重要になる。
•三次元磁場計算
….Toscaを用いる
•非線形成分及び漏れ磁場磁石込
•磁場テーブル化
•磁場測定との整合性が必要
電磁石の設計手順
QuickTimeý Ç²
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ÅB
•ビーム軌道計算
… Runge-Kutta数値積分を用い
たトラッキングコード
•アルゴリズム：Runge-Kutta数値積分
•計算項目；COD,Tune,Aperture,….
•手法が単純、計算の自由度が高い
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磁場測定（測定方法）
電磁石
プローブ
磁場
デジタル
テスラメータ
構成要素
3軸移動架台
3軸移動架台
位置
温度
デジタル
マルチメータ
Visual-BASIC
電流
電源
詳細
移動架台（NSK製）
測定器支持治具
３成分磁場測定器ホール素子
テスラーメータ
（Group3製DTM-141)
データ収集系
計算機
LabVeiw
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磁場測定（測定結果）
•３成分測定（Toscaとの比較）
•12台の個体差
1.00
0.75
0.50
dB/B (%)
0.25
0.00
-0.25
43
345
cd
1a CD
A
aq
E
b2 e F
B
6f
AQ
7
G
gH
h8 9Ii10
44
Jj11
2131NO
KLM
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6171RS
8
pq
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r1s92TU
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4A
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2 3242YZ
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45AU
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47
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36
AJ
aj
37
AK
ak
AL
38
al
39
AM
am
40
AN
an
41
AO
ao
-0.50
-0.75
-1.00
AP
-100
-80
-60
42
-40
-20
0
x (cm)
ap
•12台の個体差は0.1%以下
•設計値（TOSCA）からのズレは0.3%以下
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ビームモニター（１）
破壊型ビームモニター（ファラデーカップ）
遠隔移動可能な幅5mmの電極。
–ビームの位置、及びプロファイルを直接測ることが
できる。
–COD測定やビーム入射調整時にも使用。
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7
ビームモニター（２）
非破壊型ビームピックアップモニター
–周回する荷電粒子により誘起される信号を測定。
–非破壊型なので周回ビームの様子を知ることがで
きる。
–ビーム強度測定やチューン測定に用いる。
•水平方向の振る舞いを見るとき
….三角型電極
•垂直方向の振る舞いを見るとき
….四角型電極（片側のみ）
ビーム
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ビーム
8
FFAG加速器のアライメント
三角測量による設置
精度10秒のトランシットを用いた。
三角一辺の長さ ~2m
10秒=0.000048
∴ 0.1mm程度の設置精度
ビームライン中心線
アライメント約0.2mm程度の精
度で設置を完了した。
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9
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10
入射ビームのプロファイル測定
入射調整に利用
（周回軌道に対する入射ビームの位置・角度が合うMS,ESの
条件サーチを行う。）
40
位置・角度の調整前
80.0
40
RFC３
30
RFC3(@MS)
30
20
60.0
10
50.0
0
4380
-10
4420
4440
4460
10
RFC４
-20
0
-30
4480
-20
-10
0
30.0
-10
20.0
-20
-30
10.0
-40
0.0
40
80.0
RFC4
20
40.0
4400
RFC2(@ES)
70.0
10
20
30
-30
-40
位置・角度の調整後
30
RFC2(@ES)
40
RFC３
RFC3(@MS)
70.0
RFC4
30
20
Bump-#2
60.0
Bump-#1
20
10
50.0
0
4380
-10
-20
10
40.0
4400
4420
4440
4460
RFC４
0
-30
4480
-20
-10
0
30.0
-10
20.0
-20
-30
10.0
-40
0.0
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10
20
30
-30
-40
11
チューンの測定(入射）
測定方法：ピックアップモニターの信号にFFTをかけ
てサイドバンドをみる。
Frequency analysis
revolution
horizontal
side-band
side-band
Circulating beam
FFT
vertical
（条件：チョップ入射＋RF捕獲なし）
• Fractional part of tune
– Qh =0.644
– Qv =0.391
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RFノックアウト法
加速後、コヒーレントなベータトロン振動は減衰する。
DC入射では、コヒーレントな振動は小さい。
RFKO法：コヒーレント二極振動を誘起させる。
RFKOの共鳴条件：
f KO
p h  q v  m 
f rev
•水平方向…RF加速空洞を利用

k
P r 
  
P0 r0 

•垂直方向…KO用高周波電極を設置
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x 
r0 P
k  1 P0

13
チューンの測定(加速）
RFKO法を用いて加速後のチューンを測定した
1
0.9
fractional part of tune
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
4.30
4.40
4.50
4.60
4.70
4.80
4.90
5.00
5.10
radius@straight section [m]
ベータトロンチューンは計算結果と一致する。
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