2018/8/8 第 15 回加速器学会

WEP136

KEK 入射線形加速器トンネルの長周期床変動

Measurement of long-period floor movement in the KEK injector LINAC tunnel○田中窓香、肥後寿泰、諏訪田剛、柿原和久、榎本嘉範（KEK）、
牛本信二、水川義和、久積啓一（三菱電機システムサービス） E-Mail: madoka.tanaka@kek.jp■Linac アライメント概要■Summary
SuperKEKB へのアップグレードのためのエミッタンス保存のため、KEKB 電子陽電子入射器では、入射器全体約 600 m でσ=0.3 mm、~100 m あたりσ=0.1 mm の精度のアライメントが要求されている。
これまでの測定より、ビームラインがあるトンネルの床が変動していることがわかっている。
このアライメント要求を満たすためにはトンネル内床変動の詳細を把握する必要がある。

今回、入射器のアライメント基線となるアライメントレーザーと、架台に取り付けられた位置感度のある
フォトダイオードディテクタを用いて、床変動と直に関連する C-5 セクターの架台の位置変動測定を・SuperKEKB のエミッタンス保存のために要求されるアライメント精度2016 年 4 月から 2 年にわたって行った。

：~100 m でσ= 0.1 mm、入射器全体では 0.3 mm 以下。

測定の結果、特に Vertical 方向について、Exp. J 部付近において建屋中央部に対して逆位相に動いているように・建屋は地上部分（クライストロンギャラリーのある 1 階部分とその上の電源ケーブル、排水管を通すスペース）と、ビームラインのある地下トンネル部分から構成されている。

見え、変位量が大きい様子が確認された。この動きに注目して sin 関数でフィットを試みると、Exp. J 部直近の QPD の動きは 1 年の周期を持っていることがわかった。振幅も中央部に比べて 2 倍近くある。
この結果を受けて今後のアライメントをどのように行うかは検討中である。

地上部分は気象条件の影響を受けやすく、トンネルもそれに引きずられている。

・建屋の膨張、伸縮の逃げを考慮して、約 1 セクター毎に高剛性の建屋を、低剛性のまた、今回の測定で変動の特徴を掴みきれていない QPD もたくさんある。特に 2017 年夏以降からExpansion joint 部で繋ぎ合わせるように作られている。

それ以前と動きの様子が違う QPD がある。それに加え、トラッカーとの測定データとの相違も見つかっていて、・アライメント用レーザーと、各加速ユニット架台の両端の基準とする点に取り付けた、位置感度のあるフォトダイオード（QPD）ディテクターで定義している。

測定結果の絶対値には大きな誤差が残っている。QPD のデータを今後どのように活用していくかにも議論の余地がある。2 週間毎の測定は継続中である。

このシステムを用いた初期アライメントは 2014 年に完了している。

■レーザーアライメントシステムと QPD を用いた架台位置測定 □レーザー感度係数

レーザー光軸の横方向の広がりに関連する QPD の感度情報が必要。レーザーからの距離に依存する。

PD̲C3U#C2(PD̲58̲4D)基準となる直線は終端の QPD の終点の中心を通るように定義される。

#38-#41#48-#51#58

100000200000300000QPD location from laser [mm]400000500000

Vertical

SY2#38-#41#48-#51#58

2018/5 に調整を行ったが測定値に現れていない。
100000200000300000QPD location from laser [mm]○Vertical#48-#51

ExpJoint
2016/05/19
2016/06/02
2016/06/16
2016/07/01
2016/07/15
2016/07/29
2016/08/05
2016/08/19
2016/09/07
2016/09/29
2016/11/10
2016/11/24
2016/12/08
2016/12/19
2017/01/18
2017/01/27
2017/02/23
2017/03/11#58

100000200000300000QPD lacation from laser [mm]4000000-0.1-0.2-0.3
10/01/1601/01/17

04/01/17

07/01/17

10/01/17

01/01/18

04/01/18

PD_36U
PD_36D
PD_37U
PD_37D
PD_38U
PD_38D(A)PD_38G5U
PD_38G5D
PD_38G7U
PD_38G7D
PD_41U
PD_41DPD_42U
PD_42D
PD_43U
PD_43D

100000200000300000QPD location from laser [mm]3-4 セクター間を挟んだ QPD の時間変化

ExpJoint
2016/05/19
2016/06/02
2016/06/16
2016/07/01
2016/07/15
2016/07/29
2016/08/05
2016/08/19
2016/09/07
2016/09/29
2016/11/10
2016/11/24
2016/12/08
2016/12/19
2017/01/18
2017/01/27
2017/02/23
2017/03/11#58

4000002017/04/01
2017/04/27
2017/05/11
2017/10/04
2017/11/16
2017/11/30
2017/12/27
2018/01/10
2018/01/25
2018/02/08
2018/02/22
2018/03/15
2018/03/29
2018/04/12
2018/04/26
2018/05/17
2018/05/31
2018/06/14

500000

Horizontal でも 2-3 セクター間（SY2）、4-5 セクター間で顕著な動きが見える。
また Horizontal では 0 を中心変動しているように見え、Vertical では SY2 の上流でマイナス側、下流でプラス側で500000○Horizontal

PD Xdiff from 2016/04

PD_41U
PD_44D
PD_45DPD_48D

0.4
0.3
0.2
0.1
0-0.1
-0.2
-0.3
300

400500

PD_34D
PD_35U
PD_38DPD_41U
PD_44D
PD_45U
PD_48D
PD_51U
PD_54D
PD_55U

600

700

800900Day

4 セクター両端、中央部の QPD の時間変化を sin 関数で ﬁt
3'1DPH&\FOH>GD\@$PSOLWXGH >PP@506>PP@

3'BB8



3'BB'



3'BB'



3'BB'



0.6

Exp. J

0.4
0.2
0-0.2

07/01/16

10/01/16

01/01/17

04/01/17

07/01/17

10/01/17

01/01/18

04/01/18

0.4

PD_46U
PD_46D
PD_47U
PD_47DPD_48U
PD_48D(A)PD_48G5U
PD_48G5D
PD_48G7U
PD_48G7D
PD_51U(A)PD_51D
PD_52U
PD_52DPD_53U
PD_53D

0.3・Exp. J 直近の QPD とそれ以外で動きの違いがはっきりと見える。
・3-4 セクター間も 4-5 セクター間も Exp. J 直近の QPD の動きが似ている。
・Exp. J 直近はその他の場所に比べて振幅が 2 倍程度ある。
位相も逆位相のようだ。

・sin ﬁt の結果、Exp. J 直近は年周期を持っていることがわかった。
・建屋中央部付近については見られなかった。
・この結果は 2017 年の夏の前後で動きの様子が変わってしまった影響があると考えられる。
・位置変動が発散せず元の位置に戻ってくるのが事実であれば、架台の位置調整で補える可能性がある。
・詳細はわからないことが多いため、測定は継続している。

0.2
0.1
0-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
04/01/16

07/01/16

10/01/16

01/01/17

04/01/17

07/01/17

10/01/17

01/01/18

04/01/18

07/01/18

3~5 セクターの Exp. J 部と中央部の QPD の時間変化
2017 年夏の前後で動きに違いが見える。まだ良くわかっていない。

07/01/18

4-5 セクター間を挟んだ QPD の時間変化

0.5

200

0.8

-0.4
04/01/16

07/01/18

2017/04/01
2017/04/27
2017/05/11
2017/10/04
2017/11/16
2017/11/30
2017/12/27
2018/01/10
2018/01/25
2018/02/08
2018/02/22
2018/03/15
2018/03/29
2018/04/12
2018/04/26
2018/05/17
2018/05/31
2018/06/14

変動しているようにも見える。
0Position [mm]

0.1

[mm]

#48-#51

0.5

Exp. J

100#38-#41

0.6

0.2

0

SY2

Vertical#38-#41

PD Ydiff from 2016/04

0.3

-0.4

SY2

Horizontal

0.4

07/01/16#18-#21-0.5

5000000.5-0.4
04/01/16#18-#21

Horizontal□時間変化00-1
400000#11-#12

□測定誤差

RMS

0.2

Exp.Joint
xy

0.15

[mm]

0-10.5

2018/5 に 11 ユニット架台の下流側を調整した。この後ビームの通りは良くなった。

0-1#C3-#C4

[mm]

[mm]

0.5

-0.5

5000000.5

1Exp. Joint
2018/04/12
2018/04/26
2018/05/17[mm]#18-#21#11-#12

PD Xdiff. from 2016/04

Horizontal position#11-#12400000PD Ydiff. from 2016/04#C3-#C4

でその他の場所と違う特別な動きをしているように見える。

2018/5 に調整
01#C3-#C4

200000300000QPD location from laser [mm]

2 年間の変動は概ね ±0.5 mm0以内に入っている。
-0.5
特に Vertical で Exp. J 付近（緑の線）-0.5-1.5100000

1

2016/4 を基準としたときのQPD 位置の時間変化。

ExpJoint
2018/04/12
2018/04/26
2018/05/17-1

これらの局所的変動の原因はよくわかっていない。

Exp. Joint
Horizonta factor
AutoQPD H factor
Vertical factor
AutoQPD V factor#58[mm][mm]

00□2016/4 月からの変位

Vertical position
SY2#48-#51

今回の測定結果は感度把握について大きな誤差が取り切れていない。
相対的位置に関しては十分議論できるものである。

※2017 年 5 月〜 9 月は夏のメンテナンス期間にレーザー光軸管が外されたため、測定は行ってない。

#18-#21#38-#41

感度係数・架台を調整した際のレーザートラッカーの測定値と QPD の測定値に相違があった。
トラッカー：1.6 mm、QPD：0.9 mm

測定期間：2016 年 4 月〜 2018 年 6 月
測定場所：C-5 セクターの QPD 全 119 台（途中で取外したもの、不良のもの、自動化されたものも含む）#11-#12

SY2-15-30■測定結果#C3-#C4#18-#21

VA~VD [V]：各象限での出力 -20Sx, Sy [mm]：感度係数-25x, y [mm]：QPD 位置

Suwada et al. 20090.5

#11-#12-10

このレーザーからのずれ（レーザーに対する架台の位置）を測定している。
2014 年の初期アライメント以降、数回の測定でアライメント基線からのずれが観測されたので、
C-5 セクターに於いて 2016 年 4 月から約 2 週間の 1 度の頻度で定期的に測定を行った。

2018/4~5 月の 3 回分の測定結果。
いくつかの 0.2 〜 0.3 mm 程度の局所的な変動を除けばなめらかにつながっている。

#C3-#C4-5#58 UNIT#C3□現在の QPD 位置

0QPD[mm]#C1 UNITPD̲C3D0.10.05

0#C3-#C40#11-#12
100000#18-#21SY2#38-#41

200000300000QPD position from laser [mm]#48-#51
400000#58500000

連続する 2 回の測定結果の差の RMS
・概ね 0.05 〜 0.1 mm 以内。
・特に Vertical については Exp. J 部付近で 0.1 〜 0.15 と他より大きい。
・測定直前のフィードバックで終端 QPD が ±0.05 mm 以内の状態で測定可能としている。
この程度は誤差の範囲内。