HYDROGEN THYRATRON RANGING (TUNING METHOD OF RESERVOIR VOLTAGE) OF KLYSTRON MODULATORS*H.Iijima, H.Honma, T.Shidara, S«Anaaii
National Laboratory for High Energy Physios
1-1 Oho Tukuba-Shi Ibaraki-Ken 305 Japan
ABSTRACTThe proper tiling between accelerated bea© and rf pulses is iiportant to achieve
stable linac operation. Since a total of 48 klystron lodulators are used in the KEK
2.5G eV linac, careful consideration has been paid to the adjustment of the reservoir
voltage of thier switch tubes (hydrogen thyratrons), in order that the pressure of thegas within the thyratron is such that it operates properly. ’’Thyratrcm ranging” ，theprocedure of checking the correct operating range of the thyratron has been adopted in
our linac since 1987•
In this paper, we describe the detail of this procedure and the variation of thecorrect operating range when an accumulated operation time is increased.

大電力クライストロンモジュレーター内サイラトロンのリザーバー電圧調整法

1 )最初にライナックの安定した運転にはクライストロン出力とビームのタイミングが一定でなくてはならない。そのためにはクライス卜ロンを卜リガー入力に応じて正しく動作させる必要があり、当ライナックではそのためのスイッチ素子として水素サイラトロンを使用している。水素サイラトロンは内部の水素ガス圧が高過ぎると自己放電を起こして連続通電状態等になり、低過ぎれば放電開始のタイミングが一定とならずに遅れやジッタ等を引き起こす。この水素ガス圧を調整するためのものがリザ一バー電圧である。しかし、リザーバー電圧の最適値は経時変化するので、定められた讕整方法の下で定期的に実施する必要がある。
ここでは当マイクロ波源で 1 9 8 7 年より行なわれている調整方法を発表すると同時に最適設定値等の経時変化の代表例を報告する。

2 )調整方法
モジュ レ ー タ ー を 運転状態にし 、P F N コ ン デンサ一への充電電圧波形(写真①）をオシロ ス コ ー
ブで見ながらリザーバー電圧を少しずつ上げていく（この時、サイラトロン内の水素イオン量が平衡状態に落ち着くまで待ちながら上げる必要が有る）。もし水素ガス圧が高くなり過ぎればばサイラ卜ロンが入力なしにファイヤーしてしまうため、P F N コンデンサ一の充電電圧波形に異常がおこる（
写真@ ) 。この時のリザーバー電圧の値をリザーバー電圧の上限値とする。
次に、リザーバー電圧を測定前の値に戻し、クライストロンパルス電流(電圧)波形 (写真③）をオシ
ロスコ ー ブ で 見ながらリザーバー電圧を少しずつ下げていく（この時も平衡状態になるまで待ちながら下げる必要が有る）。この際、水素ガス圧が低くなり過ぎれば、サイラトロンがファイヤーしにくくなり、クライス卜ロンパルス電流波形の立ち下がり部にジッ夕が生じる。この値が 5 0 n s 以上になった場合 (写真④）、これをリザーバー電圧の下限値とする。
上記で求めた上限値と下限値の間をとり、これを最適設定値とする。

3 )最適値等の経時変化
上記の方法で求めた最適設定値は 1 9 8 7 〜 1 9 9 0 の間に年 1 回行なった計 4 回の調整から経時変化が確認できる。これを傾向的に分類すると、だいたい 6 種類ほどに分類できる（当マイクロ波源にある 4 8 台 中 1 4 台は途中でサイラ卜ロン交換等を行なったので 3 4 台のみを分類した）。
時間変化に関わらずリザーバー電圧が変化しないもの (グラフ①）は一番望ましい状態であるが、これは3 4 台中わずか1 台のみである。時間変化と共にリザ一バー電圧が上昇するもの（グラフ@ )は 3 4 台 中 1 2 台 と 1番多い。水素封入管の水素量減少を補うためのものと考えられ、経時変化として考えるには1番納得できる。逆にリザーバー電圧が下降を示すもの(グラフ③）は 3 4 台 中 2 台である。後に述べる3 種も含んで下降するものは先に述べた方法で求めたリザーバー電圧の下限値の下降が関係している事が多い。これは使用時間が長くなるにつれ、ジッタが起こりにく くなっていることを示している。上昇していたが途中で下降を始めたという山形(グラフ④）は 3 4 台 中 1 2台と単調上昇と並んで 1 番多い。この逆である谷形(グラフ⑤）は 3 4 台中 3 台である。最後にその他（グラフ⑥)が 3 4 台中 4 台。これはその時々によって上昇と下降を繰り返している。ここで示したグラフはその代表例である。なお、まだ4 回しか測定していないので、この分類での数の分布は変わる可能性が有る事、及び下限値はジッタの幅の見方によっての誤差が生じやすい事を考慮する必要がある。
リザ_ バー電圧の上限値と下限値の差も重要である。特にこの値が小さいと電源ラインの変動でリザーバー電圧そのものが変動した場合、自己放電やジッタが起こりやすいからである。
上限値と下限値の差を最適値の経時変化と同様に分類すると、残念ながら一定なものは 1 台も無く、増加 (グラフ@)が 3 4 台 中 9 台、減少 (グラフ⑧)が 3 4 台 中 3 台、山形 (グラフ⑨)が 3 4 台 中 7台、谷形（グラフ⑩)が 3 4 台中 5 台、その他(グラフ⑪)が 3 4 台 中 1 0 台となる c4 ) 最後に
当ライナックでは6 月に通常の 2 5 p p s 運転から一時的に 5 0 p p s に切り替えてみた《その時、4 8 台 中 2 台のサイラトロンの動作夕イミングが遅れた上、内 1 台はジッタも生じたが、リザ一バー電圧を調整することにより回復した。 P F N コンデンサーへの充電電圧は変えていないので、繰り返し数を倍にしたことによる平均電流の変化が影響を与えたと考えられる。今後、定期的に 5O p p s 運転を行なう予定であるため、クライストロンモジュレーターの安定した動作のためにもこれまでに述べたリザーバー電圧の調整法が重要なものとなる。
謝辞
今回発表した方法は S L A C の R . H a r i s e 1 m a n 氏、列びに R . M c M c 1 l i r e 氏の方法を参考にさせて頂きました。深く感謝致します。

写真①正常時 P F N 充電電圧が下is/ I V lvlsiv
di50dinsIRグラフ①最適値一定_ ■ ■k^kkkrk
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写真④ジッs _ r'kkk^
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写真③パルスタンク内電流全体

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グラフ③最適値下降

グラフ®最適値上昇
4 .5

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3 .5~ SSI© 8^©89^10

グラフ④最適値変化山形~ g ii0mm•^108*^5~ s i 10 8 る08

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グラフ⑥最適値変化その他

グラフ⑤最適値変化谷形•4.5<v>

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グラフ⑧電圧差減少グラフ©電圧差増加1.5•1.5(V)

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グラフ@電圧差変化山形

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グラフ⑪電圧差変化その他

グラフ⑩電圧差変化谷形•1.5

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