Transcript 1 - Linac

Advancement of High Gradient Study
at 100MV/m Range
100MV/m級高電界加速試験の進展
肥後寿泰,松本修二、横山和枝、福田茂樹,
東保男, 高富俊和、上野健治
KEK
1
要旨
TeV以上のリニアコライダーに必要な100MV/m級の高加速勾配を目指す基礎技術研
究として、CLIC用加速管のプロトタイプ、20㎝級進行波型加速管に対する高電界試験
ダンピング構造を付加すると放電頻度が二桁上昇
試験加速管は通常通り製作・試験：
KEKによるセルの製作、SLACによる化学研磨、水素ロウ付け、真空ベーキング
 2台ペアで製作し、一台はKEK（Nextef）で、一台はSLAC（NLCTA）で試験
ダンピング構造入り口で磁場極大部に、火山の硫黄ガス噴出部に見かける
噴出孔構造を発見
磁場を抑えたパラメータの加速管、
T24（ダンピング無し）はT18以上に放電頻度が少ない（KEK）
震災により空気でパージされた後は、放電頻度が上昇、
放電場所は変わらず加速管内で一様分布
9月から、ダンピング構造を持つTD24型加速管の試験を進める。
T18→T24 のBDR減少に対応して低いBDRを示すか？ を注目
2
232
4.4
Pload
= 53.0 MW, P load
= 37.4 MW
in
out
Eff = 0.0 %
tr = 0.0 ns, tf = 0.0 ns, tp = 100.0 ns
T18 unloaded
100MV/m
200
Es
P (MW), Es (MV/m), Ea (MV/m),
P [MW] (black), E (green), E (red) [MV/m],
s
a
2] (magenta)
(MW/mm2)
T(C),
Sc*50
S *50 [MW/mm
 T [K] (blue),
c
250
250
Pload
= 57.5 MW, P load
= 34.3 MW
in
out
Eff = 0.0 %
tr = 0.0 ns, tf = 0.0 ns, tp = 100.0 ns
Sc
148
2.7
150
126
Ea
100
P
53.0
37.4

50
T
8.1
0
0
2
4
6
8
10
iris number
12.5
12
Iris number
14
16
18
4.4
Sc
3.2
Es
155
150
120
Ea
100
76
226
TD18 unloaded
100MV/m
200
c
P (MW), Es (MV/m), Ea (MV/m),
P [MW] (black), E (green), E (red) [MV/m],
s
a
(MW/mm2)
T(C),
Sc*50
T [K] (blue), S *50 [MW/mm 2] (magenta)
加速管パラメータ Unloaded 100MV/m
T18, T24
TD18
Un-damped
Heavily damped
79
P
57.5
50
47.0
34.3
29.1
0
T
0
2
4
6
8
10
iris number
Iris number
12
14
16
18
T~47C3

T24
TD24
Tested
To be tested
Idea is to reduce Hs in TD24 comparing to TD18.
176
150
3.2
108
s
s
Ea
100
90
50
41.1
P
0
0
23.4
T
7.5
4
8
Es
200
3.3
20
24
2.9
Ea
100
94
50
44.4
24.6
0
16
Sc
Pload
= 44.4 MW, P load
= 20.6 MW
in
out
Eff = 0.0 %
tr = 0.0 ns, tf = 0.0 ns, tp = 100.0 ns
150
8.4
12
iris number
193
183
a
Sc
3.0
2
 T [K] (blue), S c*50 [MW/mm ] (magenta)
Es 205
200
P [MW] (black), E (green), E (red) [MV/m],
250
Pload
= 41.1 MW, P load
= 23.4 MW
in
out
Eff = 0.0 %
tr = 0.0 ns, tf = 0.0 ns, tp = 100.0 ns
a
2
 T [K] (blue), S c*50 [MW/mm ] (magenta)
P [MW] (black), E (green), E (red) [MV/m],
250
0
102
P
21.7
20.6
T
5
10
15
iris number
20
T<25C
25
4
Processing whole history
Oct.2008-Jun.2009
Dec.2009-Nov.2010
T18
Undamped
TD18
Damped
Dec.2010-Mar.2011
T24
T24#3 History run1-41
Undamped
From Dec. 6, 2010 To Jul. 11, 2011(2206hrs)
160
20
18
140
16
120
100MV/m
14
<Eacc> MV/m
100
12
80
10
80
60
60
F50 width [ns]
40
<Eacc> MV/m
震災
0
500
1000
1500
RF-On time [hr]
ACC-BD=7000
RF ON=3000hr
20
0
0
ACC-BD=2000
RF ON=4000hr
40
#ACC-BD
20
2000
ProcessedFor 2206hours.
ACC-BD=1100
RF ON=1700hr
ダンピング構造無しの加速管は全放電数が少ない
5
2500
Comparison of dark current
T18_Disk
TD18_Disk
T24_Disk
T18_#2 Dark Current evolution
081128-081224-090224-090414-090515
100
1
FC-Mid
microA
10
FC-Mid [microA] (081128)
FC-Mid [microA] (081224)
0.1
FC-Mid
microA
(253ns, 090225)
FC-Mid
microA
(253ns, 090414)
FC-Mid
microA
090515
0.01
50
60
70 80 90 100
200
Eacc [MV/m]
90MV/m
Eacc for peak dark current of 10 mA
70MV/m
85MV/m
Undamped 85~90 MV/m
damped ~70MV/m
暗電流の少ない方が高電界特性が良い？
6
放電頻度の比較 及び 変遷
T18 Eacc依存性
比較
Damped
Undamped
TD18 Eacc依存性
BDR変遷
ダンピング有りは無しに比べて放電頻度が二桁高い
7
T24#3
BDR evolution at 252ns
normalized 100MV/m
BDR変遷
Assuming the same exponential
slope as that at 400hr
放電頻度：T24は少ない＆は減り続ける
8
Markus Aicheler 13. Oct. 2010
Near iris
SEM inspection by
CERN on eq. acc
structure, TD18#3
放電の痕跡
ビーム径アイリス近傍には放電痕多数確認
高BDRへのトリガー可能性＠高Hs
Near max Hs
TD18_Disk
Pulse
heat
damage
Hs maximum
point
Milling + Turning +
Light etching <
1mm
SEM inspection
by CERN on eq.
acc str, TD18#3
Hs max
Markus Aicheler
13. Oct. 2010
高磁場点の多くに不可思議な形状が出現
放電トリガーの可能性？
10
配置
１
2
3
5
4
6
7
9
8
10
11