KEK-PF におけるセラミックスチェンバー一体型パルスマグネットのためのビーム試験路構築
隆司 A)、満田○内山A)

史織 A)、野上隆史 A)

高エネルギー加速器研究機構 加速器第六研究系monitor:BPM）やテラヘルツ関連の試験が行われて1.はじめに多目的に利用が可能なキッカーとして、セラミッ
クスチェンバー一体型パルスマグネット(Ceramics

きた。2018 年までのビームトランスポートライン全体図改造前と 2019 年の改造後を図 2 に示す。

Chamber with integrated Pulsed Magnet:CCiPM)の開発

CCiPM のビーム性能を実証するためには、入射ビが行われている[1]。セラミックと電磁石コイルが一ームを自由にコントロールする必要がある。幸いに体化することで、外装は簡潔でありながら、耐真空も、入射路には偏向電磁石が 3 台あり、そのうち応力、耐磁場応力、耐熱応力のある強固な構造強度、BH32 と BH41 でビームの水平方向をコントロール

高い耐電圧、絶縁強度を可能にしている。加速器実できる。BH32 においては、電磁石 ON で PF-Ring に装に向けたビーム性能評価が出来るよう PF-BT ダン入射され、OFF でビームダンプラインに導かれる。

プラインにビーム試験路を設計し、構築したので報BH41 上流には垂直ステアリングもあり、ビーム位告する。CCiPM 外観写真を図 1 に示す。

置調整が可能な配置になっている。このような配置
から BH41 下流からダンプ点までの間に試験用キッカーを配置すれば、キッカー点のビーム位置を自由に調整したキッカー試験が可能である。垂直ステア
リング下流には、試験用の小口径 BPM が設置されている。この BPM を大口径に変更し位置モニターとして生かすことで、水平方向及び垂直方向に大きく振ることができ、ダンプラインに導入されるビーム位置を非破壊かつリアルタイムにモニターすることが出来る。CCiPM の直上流およびダンプ点にスク

図1

CCiPM 外観

リーンモニターを設置することでビーム位置の変化を監視でき、キッカーによる蹴り角を求めることが2.ビーム試験路の配置
2006 年頃トップアップ運転に対応するためビーできる。また、CCiPM の下流には内面コーティング

ムトランスポートラインの改造が行われ、2007 年にの状態を確認できるように内視鏡ミラーを設置した。

入射ビーム整形用スリット及びビームダンプが設置

CCiPM のビーム試験に向け、電磁石と真空ポンプされた。さらに、入射ビームを利用した実験ができの配置変更、スクリーンモニターの交換及び新設、るようにビーム試験路としての利用も進められ、こCCiPM を大気開放無しで CCiPM の内面コーティンれまでにビームポジションモニター（Beam position

グ及び埋め込みコイルの破損の有無を監視するため内視鏡を新たにダンプラインに新設した。ダンプラ

BH4 1

BH41

QH1

PMD1

BPM

ダンプ

QH1

BPM

650
VD8

QG2

VD8THz

QG1

BH3 2

BH31

WCM

トVD7QG3HD5スリッ

改造前

1200

1200

QH1は現在より1200mm下流に移設

セラミック一体型キッカー

BPM YAG screen mirror

650

図2CCiPM650

YAG screen

250
VD8200KEKB BPM

YAGスクリーン
BH412101194384

内視鏡
210QH1

改造後

ビームトランスポートライン及びダンプライン全体図

図3

ダンプライン全体図

PMD1

イン全体図を図 3 に示す。

備品の共通化ができ、故障したときに素早く交換で3.ビーム試験路の構築きるメリットがある。導入器本体の写真を図 5 に示

3.1 ビームポジションモニター

す。

試験路内で使用していた BPM(R&D)は全長 650

スクリーンの大まかな位置調整はニップル管の全mm 内径 20 mm と狭く、電子ビームの振れ幅・電気長で調整を行う。微調整はシリンダー部の取付けボ信号の信頼性（位置計算に必要な感度係数）を考慮ルトで行い、±5 mm の微調整ができる。スクリーン

し、KEK B 入射路で使用実績のある全長 200mm 内用チェンバーに ICF114 面管 210 mm 六方管を使用し径約 50mm の予備品を借りて設置した。BPM の両端た。今回の改造では入射路とダンプ路が接近していは HELICOFLEX 仕様のため ICF フランジへの変換るため導入器を上に設置したが、これから試験を行フランジを製作した。
BH41 用真空ダクトは ICF70 形っていくなかで、機器挿入の追加や変更が生じても状（現状維持）で製作してある。性能試験に支障が対応できるように設計されている。YAG スクリーンあれば形状を拡幅することで解消できる。の設置風景とスクリーンを横と下から見た写真を図3.2 スクリーンモニター

6 に示す。

ダンプに近い最下流のスクリーンモニター
PMD1 はキッカーの蹴り角を精密に評価する上で分解能が重要となることから、デマルケストから YAGに交換出来るように YAG スクリーンホルダーを新規に製作した。導入器はそのまま再利用した。YAG
スクリーンホルダーは導入器先端に取り付けられるようになっている。図 4 に YAG スクリーンホルダーを示す。

図6YAG スクリーン

左：横から 右：下から3.3 内視鏡駆動機構
CCiPM 内部には、パルス磁場に対する渦電流の生成を抑制する櫛型パターンコーティングが施されている。ビームが通過するとき内面で放電が起こるこ
図4

YAG スクリーンホルダーとがある。このときダメージを与えコーティングがCCiPM 上流のスクリーンモニターで使用する導剥離する恐れがある。放電現象に関しては、電源側入器は、以前 PF リングで使用していたものを再利でモニターすれば観測できるが、コーティング面の用した。圧空シリンダーは、放射線によるダメージ剥離を確認するには大気暴露する必要がある。確認で圧空漏れなどの故障が起こりやすいため、PF リンするだけでも手間がかかるので、大気暴露無しでコグで使用しているものと同型のものにすることで予ーティングの状態を確認できるシステムの構築が望まれた。システムの構築に、cERL[2]の電子銃開発でビーム調整用に使用していたミラーを再利用することにした。このミラーは極高真空領域での使用実績があり、ユーザー運転のリングにも導入が可能である。内視鏡ミラーと YAG スクリーンの写真を図７に示す。

図5YAG スクリーン導入器

内視鏡ミラーの上部に M3 のタップ穴があいている。ミラー表面がチェンバー中心になるようにホル図 7 左：内視鏡ミラー
中：YAG スクリーンホルダー
右：YAG スクリーンダーが製作され、圧空導入器の先端に固定されている。内視鏡ミラーは２段駆動の導入器用で、斜め

図945°に内径 26 mm 穴があけてありビームを通しな（手前側左下隅が BH41 となり上流側である）がら内面の状態を監視することもできる。ストロー

この試験路構築後 CCiPM のビームを使った試験

ク長 110 mm、１段ミラー: 80 mm、２段:穴あきミラ
ー 30 mm に設計されている。電子ビームによるチCCiPM 直上流からダンプ点までの様子が行われた[3]。入れ替えた BPM、YAG スクリーン、内視鏡の動作も確認されている。口径違いの CCiPM

ャージアップ対策も必要なことから、使用する導入の試験検証[4]も実施され継続した利用がなされて器はストローク長 100 mm のシングルタイプを使用いる。この試験路の構築で、今後の CCiPM 実用化にすることにした。図 8 に導入器全体写真を示す。

向けた R&D が可能になると同時に、キッカー試験以外のモニター系ビーム試験など多角的な利用が期待されている。

図8

導入器全体

ミラー用チェンバーもスクリーン同様に、ICF114
面管 210 mm の六方管を使用した。ミラーの重量などを考慮すると、上から挿入して下に跳ねた方が導入器の負荷が少なくて良いが、ミラーと設置するカメラの関係で挿入方向に制約があり、横のポートから下に跳ねて監視する構造となった（図 8）。ミラーは六方管のどのポートに接続しても監視できるよう対応している。図 9 に CCiPM 直上流及び下流ダンプ点までの写真を示す。
4.ビーム試験路構築のまとめ
CCiPM の実用化に向け、ビームによる性能試験が急がれていた。2018 年度に設計検討が開始され、2019 年 1 月にビーム試験路が完成した。R&D の時間がほとんど無く、実績のある良い部分だけを取り入れ、装置の組立及び動作試験を行い、試験路を構築した。また、CCiPM の開発が同時に行われ、口径違い(D60,D40,D30)のものも交換しやすいようになっている。

参考文献[1] C. Mitsuda et al., Proceedings of the 12th Annual
Meeting of Particle Accelerator Society of Japan,
Tsuruga, Japan, Aug. 5-7,2015,p660.
[2] S. Sakanaka et al., Proceedings of the 10th Annual
Meeting of Particle Accelerator Society of Japan,
Nagoya, Japan, Aug. 3-5,2013,p897.
[3] C. Mitsuda et al., Proceedings of the 16th Annual
Meeting of Particle Accelerator Society of Japan, Kyoto,
Japan, July31-Aug.3,2019,p376.
[4]Y. Lu et al., Proc. 12th International Particle
Accelerator Conf. (IPAC’21), Campinas, Brazil, May
2021, paper TUPAB359.,