Electron / Positron Injector Linac
Kazuro Furukawa
for Injector Linac group

Linac Upgrade Status towards SuperKEKB

K.F, KEK, Jan.2013.

Linac Overview

SuperKEKB での Linac の役割
u 40-times higher LuminosityvTwice larger storage beam Higher Linac beam currentv20-times higher collision rate with nano-beam scheme³  Low-emittance Linac injection beam³  Shorter storage lifetime
 Higher Linac beam currentuLinac challenges

40xLuminosityvLow emittance e³ High-charge RF-gunvLow emittance e+³ Damping ringvHigher e+ beam currente+ increase³ New capture sectionvBeam transport³ Emittance preservationv4+1 ring simul. injection
Linac Upgrade Status towards SuperKEKB

2x beamcurrent

RF-gunK.F, KEK, Jan.2013.

2

Milestone のひとつを通過uLinac 全体 600 m にわたってビーム加速³Jun.2011~ : 暫定 PF 入射のために GU_3T/32 から 240 m 復旧v震災後、初めて GU_A1 からビームを加速³SuperKEKB に向け、段階を追った放射線管理w 今回は、DR 建設に影響せずビームを扱うための試験w Linac と DR の建設中で、且つ PF/PF-AR 入射運転中の中間段階
w 地震の影響で遅れた (DR 建設遅延と Linac 復旧)³次の段階への申請が May.2013 に待つw 2012 年夏の保守期間と 11 月のスイッチヤード (SY2) 建設の間の短い期間
e+ DR (1.1 GeV, 4nC)
e− Gun (GU_A1)

Linac 2013

ARCBT (PF, PF-AR)
SY2

Linac Upgrade Status towards SuperKEKB

e− Gun (GU_3T/32)

K.F, KEK, Jan.2013.

600-m ビーム確認uTypical beam orbitv3~5 セクタ (SY2~SY3) は PF 入射運転向けのパラメータを使用
v6.07 GeVv0.1 nC~

GU_A1

Linac Upgrade Status towards SuperKEKB

SY2

SY3

K.F, KEK, Jan.2013.

4

準備作業
uGU_A1 の回復v安全策を取り、光陰極 RF 電子銃ではなく、熱電子銃で試験を受けることにしたv同時期に下流部シールド移動のため GU_3T/32 の移動があり、人員不足があったu他の作業は比較的順調に進んだv真空、架台、アライメント、電磁石、電源、マイクロ波源、ビームモニタ、制御、…

Linac Upgrade Status towards SuperKEKB

K.F, KEK, Jan.2013.

5真空・架台復旧
u真空復旧v地震直後にまず窒素充填
v機器をひとつずつ復旧 柿原他

Linac Upgrade Status towards SuperKEKB

u架台改造v柔構造が 30 年間支えたが…
v改造し、動きを制限… 榎本他

K.F, KEK, Jan.2013.

6マイクロ波源u長期にわたり停止していた機器を再起動し、マイクロ波コンディショニング マイクロ波グループv改造中のユニットを除き、一部故障が発見されたが、比較的順調にマイクロ波を投入することができた³今回は 60 台中 40 台を動作させた (右の緑の部分)

v今後、インバータ電源によるユニット小型化改造と、DR を含めた高速制御のための低電力制御系、及び、パルス毎の監視系の整備を進め、ビームとの相関測定などにより評価を進める
Linac Upgrade Status towards SuperKEKB

K.F, KEK, Jan.2013.

7

アライメントu長距離 (500m) レーザv光位置センサ

諏訪田他

u短距離 (~10m)vレーザトラッカ

柿原他³ 10mm のずれをまず 1mm 以下まで回復し、最終的に 0.2mm をめざす

Linac Upgrade Status towards SuperKEKB

K.F, KEK, Jan.2013.

8

放射線検査佐波氏

u11 月 23 日、放射線取扱主任者による DR 建設に伴う遮蔽変更の検査
v2011 年 9 月の変更申請、最大定格 0.3 nA, 5.8 GeV³DR 建設中土壌を撤去した上で工事を行う

v震災の影響で延期されていたvGU_A1 電子銃を使用し、0.15 nA, 3.5 GeV で試験v中性子・ガンマ線の測定値がビームの有無で差分なし³今後 SY2 の建設終了後 (4 月) 施設検査予定³秋の入射器コミッショニングに向けた申請を行い、審議 (5 月)

Linac Upgrade Status towards SuperKEKB

K.F, KEK, Jan.2013.

9

ビームスタディu600 m のビームを通せたこの機会を利用して多数のビームスタディを行った
v各装置の動作評価
vビームによるアライメント評価vビームジッタ測定v軌道補正試験vエミッタンス測定試験vビーム光学系評価試験
v180 度 ARC によるバンチング試験
v…
Linac Upgrade Status towards SuperKEKB

K.F, KEK, Jan.2013.

10

ビーム変動 (Jitter)uビームジッタはエミッタンスの増大に見えてしまうvドリフトの他に少なくとも 3 種類
³ 大きなパルス的変動³ 小さなパルス毎の変動³ 階段状の変動

SP33_X
SP33_yw などが見つかっている³ この内、一番目は加速管の放電が疑われており、適切な電界の SP34_X
管理で防げる可能性がある
SP34_y³ 二番目は熱電子銃の場合のパルス電源電圧や、マイクロ波の変動との相関も見つかっているw が、さらなる調査解析が必要

SP36_X
SP36_yLinac Upgrade Status towards SuperKEKB

time [sec]K.F, KEK, Jan.2013.

11

ビームによるアライメントuいくつかの方法で評価の試験が行われた
v右はその一例 吉田他
v震災の被害はほぼ回復
v場所により震災前よりも良好v効率的なエミッタ
ンス制御には 0.2mm が期待されるv複数方法のアライメントが繰り返し必要になる

1

Bセクター

0.8
0.6
0.4

系列1
系列2

0.2

_4
F_B7
Q

_4
F_B6
Q

_4
F_B5
Q

_4
F_B4
Q

_4
F_B3
Q

_4
F_B2
Q

_4
F_B1
Q

_B
7_4
D/DQ

_B
6_4D/
DQ_B
5_4D/
DQ_B
4_4
D/
DQ

_B
3_4
D/
DQ

_B
2_4D/
DQ

Q

D/
D-0.2_B
1_40-0.4-0.6

0.6
0.4
0.20
QD_C1_4 QD_C2_4 QD_C3_4 QD_C4_4 QD_C5_4 QD_C6_4 QD_C7_4 QD_C8_4 QF_C1_4 QF_C2_4 QF_C3_4 QF_C4_4 QF_C5_4 QF_C6_4 QF_C7_4 QF_C8_4-0.2
系列1
系列2-0.4-0.6-0.8-1-1.2-1.4

Linac Upgrade Status towards SuperKEKB(mm)Cセクター
K.F, KEK, Jan.2013.

12

ビームのエミッタンスとエネルギー幅

杉本他

u 当初、T=0 向けに低エミッタンスの達成に注目していたが、電荷が大きくなるとエネルギー幅の仕様満足が難しいu 電荷分布をガウス分布にせず、時間方向を制御してビームローディングの影響を極小化する方策を検討しているu そのためにはほぼ方形の大電荷 30 ps ビームを作り、180 度 Arc や SY2で圧縮する必要があるu R56 を0 と -0.6とした場合のDispersionの計算値と実測の例

Linac Upgrade Status towards SuperKEKB

K.F, KEK, Jan.2013.

13

レーザ RF 電子銃
u仮電子銃 (GR_32) として下流部で PF 入射を含め試験を継続vこれまでの DAW 型 RF 電子銃v第二レーザハットを用いて、切り替え保守や PF 入射を含め、実用運転・長期運転・保守の経験蓄積と問題点洗い出しを行う

uA1 電子銃 (GR_A1) の試験を早急に始めるv擬似進行波型空洞や Ir2Ce 陰極、ファイバレーザなどの評価を進めるvエネルギー幅・安定度制御のためのレーザ光時間構造制
御を行う
Linac Upgrade Status towards SuperKEKB

K.F, KEK, Jan.2013.

14

ビームライン詳細
陽電子ター
ゲットからLTR まで
地下と地上の摺合わせ
各機器の最終調整と発注

Linac Upgrade Status towards SuperKEKB

matching
sectione+ capture section

K.F, KEK, Jan.2013.

15

ビーム光学系詳細検討
uDC ソレノイドからの XY-coupling によるエミッタンス増大の評価 - ディスパージョン漏れ制御
u移行期のビーム光学マッチングの検討
u機器情報、CAD 図面、ビーム設計コード入力、の相互情報管理

Linac Upgrade Status towards SuperKEKB

K.F, KEK, Jan.2013.

16最近の障害u 秋以降、少し障害が多いvC-band Klystron KL_44B が故障、交換³ 震災時、高電圧トランスが転倒し絶縁碍子に傷をつけたらしい³ C-band ユニットは保守と物理口径を考慮し当面撤去の方向v制御 Network の不調³ 低速陽電子部で制御 Network が機構 Network に接続された³ 移行期にあり、管理方法と監視機構の再整備が必要

vPF 入射時の同期禁止帯vビーム位置モニタ (SP_22_15) の真空封止コネクタの真空漏れvマイクロ波源 (KL_3T) のパルス電源の出力が低下し交換vKlystron (KL_54) の水漏れ、交換v加速管 (AC_35_4) の冷却水路への真空漏れ、切り離しu 震災の後遺症と SuperKEKB への移行準備のためのものが多いが、継続的な監視が必要
Linac Upgrade Status towards SuperKEKB

K.F, KEK, Jan.2013.

17

まとめu2 年後の MR 入射コミッショニングに向け、ひとつのMilestone は越えたu震災の影響の懸念をある程度払拭したuSuperKEKB のビーム仕様を満たすための試験の準備が整ってきたuまずは T=0 の 1nC ビームのエミッタンスとエネル
ギー幅を満足し、さらに大電流ビームのビーム特性達成を目指すvそのために、機器の安定度向上、ビーム・マイクロ波・タイミング測定、大電流加速、ビーム安定化機構、特にエミッタンス・エネルギー幅制御の確立、などをひとつずつ段階を踏んで進めて行く
Linac Upgrade Status towards SuperKEKB

K.F, KEK, Jan.2013.

18