Proceedings of the 22nd Linear Accelerator Meeting in JapanFABRICATION OF THE S-BAND ACCELERATOR GUIDES FOR KEKBINJECTOR (III) - HIGH POWER TEST •Seiya YAMAGUCHI, Yasuhito IGARASHI*, Kazuhisa KAKIHARA and Atsushi ENOMOTOHigh Energy Accelerator Research Organization (KEK)
1-1 Oho, Tsukuba, Ibaraki, 305* Mitsubishi Heavy Industries, Ltd, Nagoya Aerospace Systems
10, Oye, Minato, Nagoya, Aichi, 455
Abstract
An accelerator guide for energy upgrade of KEKB project was high-power tested. Average
accelerating electric field of 36MV/m was achieved for SLEDed pulse. Dark currents and radiation(neutron as well as gamma-rays) emitted from the accelerator guide has been measured in order to get
the information about rf breakdown.
KEKB入 射 器 用 S バ ン ド 加 速 管 の 製 作 （I I I ) 一大電力試 験一
2 . 耐圧試験

1 . はじめにKEKB入射器増強用加速管( S バンド，準定電界型，2m

通 常 の KEKB入射運転では，クライストロン電力(平均長，電 鋳 製 ）の 大 電 力 試 験 を 行 な っ た .加 速 管 の 耐 圧 試
験を行なうとともに，加速管のコンディショニングの進41MW, 4焊 ) は高周波パルス圧縮器(SLED)により増幅さ展の様子の指標として，電界放出電子による暗電流を測回路を組替えて1 本の加速管(A タイプ)への全電力投入を定した. また，加速管の入口，出口カプラーにおいて放れ て 4 本の加速管に分配されるが，今回の試験では立体試みた. 最終的な最大投入電力および(1)式より計算され電発生の可能性が指摘されているが，放電の有無，放電の場所，パルス内のタイミング等についての知見を得る

る平均加速電界強度， £ は，た め に 加 速 管 か ら 9 0 ° 方 向 に 放 出 さ れ る 放 射 線 （ガンマ 線 お よ び 中 性 子 ）を N E 2 1 3 液体シンチレ一夕により五ザて)，.

X

M,⑴測定した. 図 1 に試験のセットアップを示す.
[T : 減衰定数 （=0.303), i 5: クライストロン出力電力，c r : 導波管での電力の減衰（=0.932 ), r。：
シヤント抵抗(=58.01MV/m),
L：加速管の長さ（=1.8895m ),M ：SLED 増倍係数 （=1.85)]

SLED離 調 時 に そ れ ぞ れ 41MW，23MV/m,

SLED.同調時に 30MW，36M V /m であつた （KEKBの仕様はSLED同調
時に そ れ ぞ れ 10.5MW，21MV/m ) • なお，パルス幅は 4 辦，パルスの繰り返しは5 0 p p s とした. この試験より，現在製作中の加速管の耐圧には十分な余裕があることがわかった.

1858

z [mm】

AM

AM:Analyzer magnet
FC：
Faraday cup
S:Slit
CCG:Cold cathod gauge
VM：
Vacuum manifold
CT:Current transformer

3 . 暗電流の測定
暗電流の総量をファラデーカップ1(図 1 のFC1)により測定した(測 定 の 際 に は SLED離調) . 図 2 に測定結果をFowler-Nordheim(F.N.)プロツトとして示す. F . N . プロツ
トの傾きから求められる電界増倍係数 p の値を図3 に示す. 約 4.5 X 1 0 7シヨット(5 0 p p sで 約 2 5 0 時 間 ) で p は一定の値（今の場合，約 7 0 ) に収束している. また，図 4に，暗電流の運動量スぺクトルを分析電磁石(図1 の AM)とファラデーカップ2 (同FC2)により測定した結果を示す(SLEDは同調) . 運動量の最大値は，加速勾配と加速管長

図1

加速管大電力試験のセットアツプ.

から計算される値よりも低い値を示している.

10'1がりで発生する中性子はパルスの中間で発生するものの5 倍程度強いことがわかる. 以下の測定では，

しともに4 / i s に固定した.
PM T:HAM AM ATSU R 1828-01
Divider.HAM AM ATSU H 19 4 9 -5 0JTcvin多^ 10-2
10UJW

2.4 E+7 shots—a - 3 .5 E+7 shots—» -4 .1 E+7 shots- □ - 4 . 6 E+7 shots—a—5.2 E+7 shots—^—5.6 E+7 shots
一 6.8 E+7 shots

1 0 '319 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

PMT : Photomultiplier Tube
HVPS : High Voltage Power Supply
GDG : Gate and Delay Generator
AMP : Amplifier
RHC : Rise Time to Height Converter
MCA : Multichannel Analyzer

mulch p aram eter MCA fast comTecmpa/ii I

1/EJm/GV]

幽図 2 Fowler-Nordheim ブ ロ ツ ト• 数 字 は コ ン デ イシヨ ニfl

ング開始時よりのシヨット数• E fE accX 2.1.

r is e tim e

図5400p u l s e h e ig h t

p u l s e h e ig h tr is e tim e

放射線測定回路.
gate width, tw [jus]4321L .

IT3-J23

T777~

L.

-J2T—

4 JZZZZZL.
•8 5 -TBZ2L.
B 6 」 ドノノ！EL.
S 7 J

4Shots (x107)

電界増倍係数，/ ? の履歴.

jn z r L JT/I/A L

T_nL

_E3™

JE 3L- r r o ^ i--TT S 3 ™ L.

~0~"J"-T~E2a_-T ^ 3 L .

~2T_ r~ a --J-

12L5oo

図3_r-EZSTT-i

3L_1oo—2aacc=cc 3 >3-5|[M'IV/m]：
I[M’IV/m]aaccc c " 3 >5-7iooOJ

3OS OO JSs cn o o》•••,oo4【vu】cajjnos j :: :似o-3 [MIV/m，]
acc-^.4|

oo

01020

30

40

td [MS]td [m s ](a)z=964, ガンマ線(b) z=964, 中性子(c)z=1858, ガンマ線(d) z=1858, 中性子

50Momentum [MeV/c]

図4

暗電流の運動量スぺクトル.

4 . 放射線の測定放射線の検出にはNE21 3 液 体 シ ン チ レ ー タ ー 値 径 2” ，高 さ 2”）を用い，波形弁別法によりガンマ線と中性子を分離し，同時に測定した. 図 5 に回路系のブロック図を示す. なお，SLEDを同調するとパイルアッブにより測定不 能となる ためSLED離調で測定した.
ゲート信号の幅（し）お よ び 遅 延 時 間 （g を変化させたとき の計数を図 6 に示す. z = 9 6 4 の場合，パルス内で均 等に放 射 線 を 発 生 し て い る が （z=70, 1 5 6 0 の場合も同様) ，z = 1 8 5 8 の し = l / i s をみるとパルスの立上がりと立下

図6

ゲート信号の幅，遅延時間を変化させた場合の計数.
斜線部分はパルス内でゲートが開いている時間.

33

シミュ レ 'T •シヨ ' / 等 との比車交検討を行なつ予定である.

.5fJ■s 8】« cn o o.
5
1vs S】BJ cn o o

22.5

3 u® i>s

1000

1500

2 [m m ]z [m m ](a) ガンマ線
図7(b) 中性子

計数率の検出器位置依存性.

s

P u ls e h e ig h t (22N a I.u.J-<««368- r- Z = 7 0ZS-zssle JsTlu noo- b-z=666- Q - z =964
- ^ -z = 1 2 6 2-oZ=(a )ガンマ線+z=1858

J=IIos

19.5
E [M V /m ]20.5

2121.52222.52323.5

E [M V /m ](a) ガンマ線
図820(b) 中性子

計数率の電界強度依存性.

計数率の検出器位置依存性を図7 に示す. E=23.lMV/mを除き，ガンマ線，中性子ともに指数関数的に増加しているのがわかる.

(b) 中丨生子

図 8 は計数率の電界強度依存性である.ガンマ線はほ

図9ぼ指数関数的に増加するが，中 性 子 は z = 1 8 5 8 を除き，応答関数行列，（a ) ガンマ線，（b ) 中性子.

E=23.IM V /m で急激に増加する •ガンマ線および中性子の波高分布をアンフォールデイングすることによりエネルギースペクトルを求めた. アンフォールデイングに必要な， ガンマ線および中性子の応答関数行列は，それぞれ，EGS4[1]，SCINFUL[2] コードにより求めた（図 9 ) . 検出器のエネルギー分解能は，標準ガンマ線源(137Cs，54Mn, 22Na) に対する波高分布の測 定 結 果 と E G S 4 の計算結果を比較することにより決定した. また，波高軸の較正は，標準ガンマ線源に対するコンブトン端の1 /2 波高値を用い，1 次関数に最小2 乗フイツテイングした. ア ン フ ォ ー ル デ イ ン グ に は FORIST
コード[3]を用いた.

図 1 0 に，z=1858mm(出口カプラー付近）におけるエネルギースぺクトルを示す.

(a )ガンマ線
図（b ) 中性子

1 0 エ ネ ル ギ ー ス ぺ ク ト ル • z=1858 mm. ( a ) ガンマ
線 ，( b ) 中性子.

ガンマ線，中性子の線束はそれぞれ，1.5MeV，3 M e V で最大となることがわかる. ガンマ線のエネルギーが低いのは，前方謝辞
KEKの肥後壽泰，波戸芳仁両氏には貴重な助言を頂き，性が強いため，検出器の置かれた90° 方向では低エネル

原研の 前川藤 夫 氏 に は FORISTコードの提供ならびに助ギー成分が主であるためであると考えられる. また， 中性子は主に銅の原子核の巨大共鳴により発生したものと言を頂いた. SCINFULコードはN E A D atabankより提供考えられる.

研究費により整備された.

5 . まとめ

参考文献[1 ]W.R.Nelson, et al. SLAC-265 (1985).

KEKB用加速管の大電力試験を行ない，仕 様 の 3 倍のを受けた. また，放射線測定装置は一部，動燃との共同電力を投入できることを確認するとともに，暗電流，放[2] J,K,Dickens, ORNし 6462 (1988).

射線 ( ガ ン マ 線 ，中性子)の測定データを収集した. 今後，[3] R.H Johnson, ORNL/RSIC-40 (1976).