Proceedings of the 25th Linear Accelerator Meeting in Japan (July 12-14, 2000, Himeji, Japan)[12P-25]

TEMPERATURE CHARACTERISTICS OF RF CONTROL SYSTEMFOR THE JAERI FEL
M.Sawamura, R.Nagai, N.Kikuzawa, N.Nishimori,R.Hajima, T.Shizuma, T.Yamauchi, E.Minehara
Free Electron Laser Laboratory, Japan Atomic Energy Research InstituteTokai, Ibaraki, 319-1195 Japan
Abstract
Drift of the room temperature shifted the operating points of the RF system of the JAERI superconducting
linac. The changes of RF control signals by the temperature drift of the RF control system measured 0.24%/℃ and1.9%/℃ for amplitude and phase respectively. Temperature control with the thermo cooler stabilized the temperatureof the RF control system within ±0.1℃ and improved the stability of the control signals.

原研ＦＥＬ用超伝導リニアックのＲＦ制御系の温度特性

１．

は 70〜90 分、0.5℃以内になるためには 95〜120 分はじめに原研自由電子レーザー用超伝導リニアックの高周かかると思われる。

波制御系は時間変化により設定パラメータがドリフ

さらに RF 入力の状態での加速器室への扉を開トする現象が現れている。この現象は運転開始直後けると温度が降下することもわかった。扉が開いに顕著に表れる。この原因が高周波制御系の温度変たことにより空気の流れができ、ラック付近に溜化によることがわかり、高周波制御系の温度特性をまっていた温かい空気が流れ、冷やされるためと測定し、ペルチェ素子を用いた温度コントロールを思われる。
扉の開閉で温度が変化するということは、運転行った。

途中で加速器室に入った場合扉が開いている時２．

間が長いと運転を止める直前の設定からずれる

制御室の室温変化

RF 制御系ラックの上部の温度変化を測定した。

ことが予想される。

その結果を第 1 図に示すが、制御室の 1 日の温度変化は２℃程度であった。しかし RF 制御系に発振器３．

モニター系の温度特性からの RF が入力されると制御系ラック付近の温度原研自由電子レーザー用超伝導リニアックの高周上昇が起きることがわかった。 RF 制御系への RF波制御系の概略を第２図に示す。運転開始時におい入力による温度上昇のデータを指数関数でフィッテて各空洞の振幅等は各モニターのレベルを見ながらィングすると、時定数は 4/12 のデータでは 48 分、設定している。これらモニター系の温度特性を測定

4/13 では 38 分であった。温度上昇は６℃程度と予した。

想される。よって温度変化が１℃以内になるために−201−

検波器およびミキサーに熱電対をつけて箱の中に

電子銃コンディショニングのためRF制御系へRFが入力されるRF制御系へRFが入力のままターゲット室への扉を開ける

32温度(℃)

30282624224/10

4/114/124/134/14

時刻

第1図

制御室の温度変化

入れ、温度を変えながら出力の変化を測定した。標で構成されている。これらの機器内部に熱電対を取準信号発生器からの RF 出力を 4 分配して、HPり付け、RF アンプと空洞の代わりに減衰器を取り製の 3 種類の検波器 423B（現在使っているタイ付け、RF レベルを調整し各コントローラへ RF 信号プ）、8473C、8471D に入力し、DC 出力の変化を戻した。このときの振幅コントローラ、位相コンを測定した。熱電対は 423B に取り付けた。各検トローラのそれぞれの制御信号の温度変化を測定し波器の出力−温度特性を第 1 表に示す。

た。このときの各機器の温度変化、制御信号の変化

同様に Mini Circiuts 製のミキサーについても温を第３図に示す。各制御信号が各機器の温度に依存度特性の測定を行った。LO と RF 入力側に位相器して変化するものと仮定し、回帰分析により制御信を取り付け、位相差が 90 度になるようにした。

号の変化に対する寄与の割合を求めると第２表のよ検波器と同様に温度が上昇するにつれて出力がうになる。各ユニットが同じ温度変化をすると、振低下する。温度変化に対する出力変化は 24℃〜

幅・位相制御回路での制御信号変化は振幅で 0.24％34℃の範囲でほぼリニアであった。

/℃、位相で 1.9％/℃となる。運転の位相を 45 度と以上より振幅・位相モニター系での変化は振幅で0.4％/℃、位相で 0.36％/℃となった。

すると、位相の変化は 0.55 度/℃となる。
次に RF 制御系の温度コントロールをペルチェ素子を用いて行った。３５W の冷却能力を持つサーモ

４．

R F 制御系の温度特性

クーラーを振幅コントローラに取り付け、デジタル

RF 制御系は第２図に示すとおり、振幅コントロ温度調節器を用いて温度コントロールを行った。温ーラ、位相コントローラ、位相器−減衰器ユニット
第１表
標準信号発生器

モニター系の温度変化による出力の変化率
423B

検波器
8473C

8471D

-0.381-0.436-0.332-0.355-0.348-0.252-0.398-0.488-0.344-0.418 -0.799-0.691RF
位相器−減衰器

RF アンプユニット

空洞

制御信号
振幅位相コントローラ

コントローラRF
ﾌｨｰﾄﾞﾊﾞｯｸ信号

第２図

RF 制御系の概略

温度範囲
24℃〜
34℃
24℃〜
30℃
30℃〜
32℃

32℃〜34℃

ﾐｷｻｰ
-0.36

（単位：％/℃）

35

各制御ユニットの温度変化による RF 制御

第２表

位相器-減衰器ユニット

34

温度(℃）

電圧の変動

333231

振幅コントローラ

振幅コントローラ
位相コントローラ
位相器-減衰器ユニット

位相コントローラ3029
6/5 12:00

6/5 18:00

6/6 0:00

6/6 6:00

6/6 12:00

時刻

振幅位相-0.180.06

-0.12

1.50

0.06

0.38

4.5

(単位：％/℃)

電圧(V)

4.4
位相制御信号

31.0

4.2

30.8

4.1
6/5 12:00 6/5 18:00

第3図

振幅制御信号

6/6 0:00
時刻

6/6 6:00

6/6 12:00

温度(℃)

4.3

30.6
30.430.2

RF 制御系の温度変化(上)とそのときの制御30.06/2

信号の変動(下)度変化は第 4 図に示すように±0.1℃に抑えられている。このときの振幅制御信号の変化を第５図に示

第4 図

6/3

6/4
時刻

6/56/6ペルチェ素子を使った温度コントロールによる振幅コントローラの温度変化

すが、この変化は温度コントロールされていない位化によるものと考えられる。

今後の予定について

今回は RF 制御系のうち振幅コントローラのみに対して温度コントロールを行った。今後さらに位相コントローラおよび位相器−減衰器ユニットに対しても温度コントロールを行い高周波系の安定度を測定していく予定である。

振幅制御信号電圧（V)

５．

4.28
4.27354.26
4.25

344.244.2333

4.22
4.21

位相コントローラ温度(℃)

相コントローラと位相器−減衰器ユニットの温度変

32
6/2

第5図

6/36/4時刻

6/56/6

温度コントロールを行ったときの制御信号

電圧の変化と位相コントローラ（温度コントロールなし）の温度変化