Transcript ILCに向けた9セル超伝導空洞の ためのチューナーに関する研究

ILCに向けた９セル超伝導空洞の
ためのチューナーに関する研究
森田裕一
1高エネルギー加速器研究機構、2東京大学
1東保男、1肥後壽泰、1両角祐一
、1山岡広、 2羽野仁志 、2山下
了
発表内容
１．超伝導加速空洞
２．Lorentz Force Detuning
３．ボールスクリュー型チューナー
４．Detuning補償法
５．測定結果
６．まとめ
2007年8月2日
第4回日本加速器学会年会
第32回リニアック技術研究会
1
超伝導加速空洞
Q値が非常に高い。
Dfが小さい
1300MHz
Low Loss型超伝導加速空洞
• ILCに約３万台インストール
• 電子、陽電子を加速
• ニオブ材
• 液体ヘリウム（2K）で冷却
• ILCの要求は31.5MV/m
2007年8月2日
Hz
RF共振周波数が設計値から250Hz
ズレるとマイクロ波が空洞に入らない。
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Lorentz Force Detuning
空洞のRF共振周波数
にズレが生じる。
Maxwell応力により、
空洞が変形する。
R方向
Detune量
X
Y
Z方向
Z
Z方向
248Hz/mm
R方向
670Hz/mm
９セル空洞の全detune量
By Morozumi, Yamaoka
空洞の変形を機械的に
補償する必要がある。
2007年8月2日
[email protected]/m
「チューナー」で補償
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目的
チューナーにより、RF detuning量を250Hz以内に抑える。
チューニングの方法とその実証試験について述べる。
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ボールスクリュー型チューナー
中に空洞が入っている
設計概念
• モーター、ピエゾ素子の交換が容易
• ピエゾを常温に近い場所に置いている。
→ストロークが落ちない。
• ボールスクリューは剛性が大きい。
• 非常に確立された技術である。
By Higashi
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補償の方法
空洞の機械的共振を利用
Lorentz detuning simulation
cavity with He jacket
ピエゾ素子の負荷 小
Detune
detune (Hz)
Calc ulate d and prop. to(Hz)
Ea cc^2
245
500
time
Cal culate d
Sca le to Eacc^ 2
00
-500
-245
-1000
-490
-735
-1500
-980
-2000
-2500
-1225
-1470
-3000
-0.5
0
0 .5
1
1.5
2
2 .5
3
Time w [mse c]
空洞の励振
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補償の方法
timing
空洞の励振
マイクロ波パルス
200ms
Feedforwardでタイミングを合わせる。
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液体窒素温度試験
液体窒素をチューナー内部へ
供給する。
ベッセル内は真空
断熱材で空洞を巻いてある。
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測定結果
ピエゾに与えるsine型電圧を1Hz～3kHzの範囲でsweep (200ms)
空洞の機械的共振周波数にピークが立つ。
173Hz
245Hz
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電圧
測定結果
空洞の励振
ピエゾ素子
連続運転
173Hz
245Hz
十分なdetune量
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測定結果
Lorentz detuning simulation
cavity with He jacket
Calc ulateDetune
d and prop.
(Hz)to Ea cc^2
245
500
Cal culate d
Sca le to Eacc^ 2
00
173Hz
sine wave
-245
-500
1divisionが245Hzに対応。
-1000
-490
0～1.5msでは250Hz以内に収まっている。
-735
-1500
-980
-2000
-2500
-1225
-1470
-3000
-0.5
0
0 .5
1
1.5
2
2 .5
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Time w [mse c]
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測定結果
173Hzで15サイクル叩いた。ピークまで90ms
30サイクル叩いた場合
ピークに達するまでに約180ms
マイクロ波入力の180ms前に
叩き始めれば良い。
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まとめ
• 機械的共振を利用する方法で、十分な補償量が得
られる。
• マイクロ波入射の約180ms前にチューナーを叩き始
めれば良い。
有望な方法である。
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