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SuperKEKBの立ち上げと
Beast II運転
Y. Funakoshi
2011.11.10
S. Tanaka
SuperKEKBの立ち上げとBeast II運転
• 考えるべきこと
– Beast IIで何をするのか？
• SuperKEKB加速器サイド
• Belle II サイド
Assumption in operation with Beast II
• Roll-in Belle II detector without Tracking
detector, PID detectors and others
– We can study real BG rate.
SuperKEKBの立ち上げ
加速器サイドでやりたいこと
•
マシンの基本的な立ち上げ（Commissioning I）（１ヶ月半程度？）
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
•
•
•
Linac調整（BTラインの通してみないと分からないこともある）
Damping Ring調整（KEKBにはなかった -> 主リング入射可となるまで〜９日間の調整が必要）
BT調整
入射調整（含む同時入射）
COD補正、Optics補正（ラフな補正）
アボートシステムの調整
モニター系の調整（Beam feedback系を含む）
ハードウエアーの調整
放射線に関する測定、調整
各種ソフトウエアのテスト、デバグ
真空焼き（Commissioning II）（３ヶ月程度は必要か）
Belle II バックグラウンドに関するスタディ及び低減のための調整
より高度な加速器調整（Commissioning III ある程度は IIと平行して行う）
– Optics測定、Optics correction, 衝突点ベータ関数の絞り込み（KEKBより困難）
– 衝突調整とルミノシティ調整（KEKBより困難）
– ビーム電流の増強（KEKBより高い電流値）
•
その他
– 所要期間を見積もるときにはマシンのトラブルや再現性の悪さによる時間のロス等も考慮す
る必要がある。
KEKB立ち上げ時の真空の枯れ具合（HER/LER）
HER
LER
Belle II サイド
• 1 Just studying BG level and checking sensor response(like
BEAST).
– ex.: SR, Touschek and beam gas BG, Beam injection noise,
Luminosity monitor (output to BG simulation) On this stage,
each sub-part may study individually.
• 2 Pre-commissioning stage:
– a, Trigger(ECL,KLM will be ready),
– b, Luminosity feedback to optimize beam orbit control,
– c, Beam injection veto(sending veto signal to trigger system on
beam injection, which is critical subject on PXD system.)
– d, Movable beam mask optimization to reduce BG
– e, KEKB beam abort setting by each sub-detector As a result, all
sub-detector(+machine) should join to BEASTII operation.
(Therefore BEASTII is assigned to common session on next
B2GM.)
S. Tanaka
Beast II operation (proposed so far)
• Beam pipe (real setting on IP, crotch part made by SUS)
• Solenoid on ->Real BG situation
– We may study about "Beam Abort setting for PXD”
• no CDC ->no chance to check RoI algorithm
• We may study "the beam Injection BG" and beam
damping time
• We can optimize the movable beam mask to reduce BG
(@KEKB control room)
• We can measure beam gas BG depending on vacuum level.
• If some PXD ladder can be installed, we may check cooling
system operation (optimizing operation procedure and
alarm setting)
• Slow control system check.
• Triggering test by ECL or KLM
• If IP chamber can displace, we may check SR situation.
S. Tanaka
S. Tanaka
N. Ohuchi
議論
• Beast II でどこまでやるのか？
– Commissioning I（加速器の基本的立ち上げ）
• Damping Ringの立ち上げは遅れる？
– Commissioning II （ある程度真空焼き）
– Belle II BG study, 調整
• Luminosity related BG (radiative Bhabha)?
• BG related beam injection with beam collision?
– Belle II detector pre-commissioning
• Tracking detectorsのcommissioningと平行してやった方が効
率がよいということはないか？
– Luminosity がある値（1 x 1034 cm-2 s-1?）を越えるま
で？
• Commissioning III （より高度な加速器調整）
SuperKEKBの立ち上げ」に関する
ミーティング 2011.11.08
Kikuchi, M.
DR Commissioning
•LTR commissioning
2 days
•BPM commission
•First turn
1 day
•COD meas. and correction 2 day
•BPM commission
•Optics meas.
2 days
•RTL commissioning
2 days
•Injection to LER
•25 Hz operation
•SR commission
•Vacuum scrubbing
~14 days
~ 9 days
~ 3 weeks
by wishful thinking
現時点では、Damping ringの立ち上げは主リングと同時と仮定する
Luminosity 向上の見通し
• KEKBの立ち上げ時にKEKBのLuminosityの見
通しができた人はいなかった（と思う）
• SuperKEKBのLuminosityの向上の見通しもか
なり難しい
– 1 x 1034 cm-2 s-1を最初の立ち上げから４ヶ月〜半
年以内に越えるというのがとりあえずの目標か？
Luminosity Initial target (example)
SuperKEKB Design
LER
Luminosity
HER
8 x 1035 cm-2 s-1
SuperKEKB Initial Target (example)
LER
HER
3 x 1034 cm-2 s-1
Ibeam
3.6A
2.6A
0.51A
0.37A
xy
0.088
0.081
0.040
0.033
by*
0.27mm
0.30mm
0.54mm
0.60mm
bx*
32mm
25mm
62mm
50mm
ex
3.2nm
4.6nm
3.2nm
4.6nm
k (x-y coupling)
0.27%
0.28%
2.1%
2.2%
# of bunches
2500
357
Detuned Optics
H. Koiso
2011.11.2
Detune bx,y* (LER) 旧
調整に使うQ ：10台
10台
lerfqlc_1407h
BX*/BY* = 32/0.27 mm -> 320/2.7 mm
natural chromaticity -107/-785 -> -68/-153
(垂直方向はまだ KEKB より大きい 1200/5.9 mmのとき -72/-128 )
諸条件
• DRが無い時のLER入射に必要なアクセプタンス
Ax 〜 7500 nm ? -> 48.4 sigma
Momentum Aperture 〜 0.3 %
• Bx* By*を10倍にすると、QLB2{LR}P 辺りの必要アパーチャが大き
くなる. 上記の入射に必要なアパーチャは :
37.2 mm @ QLB2RP
40.6 mm @ QLB2LP
真空チェンバー内半径が45 mm ならばOK
•
•
Detune bx,y* (LER) 新
IR部のQ台数をできる限り減らした.
lerfqlc_1604_detune
BX*/BY* = 32/0.27 mm -> 320/2.7 mm
R側 QLA*(8台), QLB*(4台) L側QLA*
Detune bx,y* (LER) 新
37.2 mm
40.6 mm
IR部のQ台数をできる限り減らした.
lerfqlc_1604_detune
BX*/BY* = 32/0.27 mm -> 320/2.7 mm
R側 QLA*(8台), QLB*(4台) L側QLA*
Detune bx,y* 1034の例
11/8の議論の結論 (1/2)
• Beast II はBelle solenoidあり、tracking detectors, PID detectorsなどはなし
で行う。
– Best II の前に Belle II をroll-outした状態で真空焼きを行うオプションは考えな
い。もしそういう要請がBelle IIから出た場合は考えるが、その場合は、それな
りの費用がかかり、検討にhuman resourceも必要。また、Belle II 全体のスケ
ジュールも遅れる。
• SuperKEKBの立ち上げは３段階で行う
– 1. マシンの基本的な立ち上げ（約1.5ヶ月ぐらいか？）
• Damping Ringの立ち上げは 〜9日 + ~14日(真空焼き)
• 現時点ではDamping Ringは主リングと同時に立ち上がることを想定する
– 2. 真空焼き（最初の立ち上げから約3ヶ月？）
– 3. より高度な調整（ある程度は2と平行して行う）
• Beast II でやることは
– 1. Beam BGのスタディ、BG低減の調整、Belle abort levelの調整
– 2. 各detectorの pre-commissioning
– 3. ルミノシティ調整
• ルミノシティが1x 1034 cm-2 s-1を越えるまではBeast II 運転を行う。
11/8の議論の結論 (2/2)
• Luminosity向上の見通し
– 1 x 1034 cm-2 s-1を最初の立ち上げから４ヶ月〜半年以内
に越えることをとりあえずの目標とする
• ビーム電流：最初は設計値の1/7程度
• 衝突点ベータ関数はまずは、設計値の10倍を目指し、そこからど
こまで絞れるか？
• ビーム・ビームパラメータは0.03程度をまず目指す
• その他
– 衝突点のベータ関数を設計の10倍にすると、Damping
ringなしでも入射可能になりそう
– Beast II 状態で、IRのビームロスを減らす努力をする
– Belle II の本実験が2015年中に始められるかどうかが政
治的には大きな影響がある？