Proceedings of the 25th Linear Accelerator Meeting in Japan (July 12-14, 2000, Himeji, Japan)[12P-51]

STUDY ON STABILITY OF THE ISIR L-BAND LINAC
T. Konishi*, R. Kato, T. Igo, S. Kuwahara, M. Fujimoto, S. Ravi A. V. Kumar,
H. Mitani, S. Suemine**, and G. Isoyama
Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka University
8-1 Mihogaoka, Ibaraki, Osaka 567-0047, Japan**
Unicon System Corp.
Abstract
We are studying operational stability of the L-band linac at ISIR, Osaka University. RF powers from the 5MW
klystron for the prebuncher-buncher system and from the 20MW klystron for the acceleration tube were measured for afew hours, and appreciable fluctuations were observed. The voltage of the AC power line was also measured and avariation over 3 % was observed, which probably caused the fluctuations of the RF powers. We plan to extend thisstudy further to include other parameters including the RF phase, AC line frequency, temperatures of the surrounding,and to study correlations of these parameters in order to identify the main source of the instability.

阪大産研 L バンド電子リニアックの安定性の研究
1.

はじめに定がなされている[1-3]。そこで我々は、電源ライン

我々は、阪大産研附属放射線実験所の L バンド電子リニアックを利用して、自由電子レーザー（Freeの変動とその結果生じるマイクロ波の変動を測定することから研究を開始した。

Electron Laser, FEL）及び単一通過型自由電子レーザ ー （ Self-Amplified Spontaneous Emission,

2. L バンド電子リニアックの RF システムと安定性測定SASE）の開発研究を行っている。FEL および SASEの発振強度が時間経過と共に 10 数分の周期で変動

阪大産研 38MeV-L バンド電子リニアックの RFする現象がこれらの実験中に有り、特性測定の障害システム信号伝達系の模式図を図 1 に示す。マスタになっている。これらの強度変動は、電子ビームのーオシレーターの RF 信号がサブハーモニックプレ特性、すなわち L バンド電子リニアックの動作が変バンチャー（SHB）と、プレバンチャー（PB）・バ化したことによるものと考えられる。そこでこの変ンチャー（B）用クライストロン、加速管用クライ動の原因を調べる研究を始めた。

ストロンに送られる。3 台の SHB から構成される加速器動作が不安定になる原因として、供給電源SHB システムの内 2 台には 108MHz の基準信号がラインや冷却水温度、気温の変動が考えられる。安

そのまま送られ、残りの 1 台には 2 倍の 216MHz定化はされているものの電源ラインが変動するとの信号が送られる。基準周波数を 12 倍した 1.3GHz

加速用 RF のパワーと位相が変化するので、加速器の信号はパワーアンプで約 8μs の幅を持つパルスの運転に大きな影響を与える。RF の位相安定化を状 RF に整形されて 600W に増幅された後、60pps目的として、過去に他の機関で RF の位相変動の測で PB と B を駆動する 5MW クライストロンと加速*

T.Konishi,06-6873-8486,koni25@sanken.osaka-u.ac.jp−279−

RF 信号のピーク値を 60 回測定して求めた平均値を計測し、パワーに換算して 1 秒あたりの RF パワーとした。この測定と同時に電源電圧の時間変化をデジタルマルチメーターを用いて測定した。これらの測定機器は GPIB を通して計算機に接続し、Microsoft 社の Visual Basic を用いて作成した測定プログラムを使用した。
なお、実際に位相の変動を測定するには位相検波器等を用いて入力電圧を一定にする必要があるが、今後 DBM（Double Balanced Mixer）を用いた測定を
図 1.

RF 信号伝達系統模式図管用の 20MW クライストロンに送られる。それぞ行うことを計画している。
3.

測定結果

れのクライストロンに高電圧を供給するモジュレ加速管用ダミーロードより取り出した RF 信号のーターのパルス幅は 4μs であるので、クライストパワー変動の測定結果を図 3 に示す。SASE の発振

ロンからリニアックに供給される RF のマクロパル実験を同時に行っており、測定の間リニアックの調ス長は 4μs である。PB と B、加速管は全て進行波整は行っていない。測定の間隔は 2 秒で、得られた型であり、供給された RF パワーは加速管等を通っ電圧データをパワーに換算し、さらに測定機器のデた後ダミーロードに捨てられる。

ジタルノイズを考慮して取得点 11 点における平均

RF パワー及び電源ラインの測定体系を図 2 に示値を求め、横軸に経過時間、縦軸にパワー値をとっす。5MW クライストロンからの RF パワーは B 用た。RF パワーの変動が図より確認できるが、ノイダミーロードの前の方向性結合器で取り出す。同様ズが大きかったため、今後はノイズの影響を小さくに 20MW クライストロンからの RF パワーは加速管できるように測定を行う必要がある。

用ダミーロードから取り出す。この RF 信号をクリ

B 用ダミーロードより取り出した RF 信号のパワ

スタルディテクターを用いて整流した後、オシロス―変動の測定結果を図 4 に示す。データの計測方

コープで計測した。計測の際、オシロスコープ内で図 3. 加速管ダミーロードにおける RF パワーの変動(11 点平均値、2000 年 4 月 20 日 14 時 00 分〜
図 2.

RF パワー及び供給電源電圧変動測定体系

16 時 00 分)

法及び測定間隔は加速管における測定のときと同じである。こちらも RF パワーの変動が確認できる

4.

まとめ
阪大産研 L バンド電子リニアックの RF パワーが、ものの、やはり測定ノイズレベルは大きかった。

加速管及びバンチャーにおいて変動を起こしてい電源電圧の時間変動の測定結果を図 5 に示す。測ることが測定により明らかになった。また、電源ラ定は 1 秒間隔で行った。横軸に経過時間、縦軸に電インも大きく変動を起こしていることがわかった。

源電圧の変動を取ってある。供給電圧が大きく変動

今後、RF の位相変動を DBM を用いて測定し、していることから、RF のパワー及び位相変動に少今回分かった RF パワーおよび電源ラインの変動となからず影響を与えていることが予想される。

位相変動との関係を調査していく予定である。また、

今後これらの結果をフーリエ解析するためのプ

位相変動に影響を与えると予想される要因の一つ

ログラムを作成して、RF パワーの変動周期を解析として加速管周辺の温度変化が考えられるが、それする計画である。

についても今後調査していく予定である。
これらの結果から、最も RF の位相変動に影響を与えている要因を探り出し、その変動を制御し、RF 位相変動を一定に保つシステムを構築する計画である。

参考文献[1] T. Sakamoto et al., “The beam stabilization at
ATF linac”, Proc. of the 21st Linear Accelerator
Meeting in Japan (held at Tokyo, Sep. 1996),
pp189-191[2]

図 4. バンチャーにおける RF パワーの変動(11 点T.

Ohnishietal.,“PhaseInstability

Measurement of The RF Driver System for

平均値、2000 年 4 月 21 日 21 時 17 分〜

SPring-8 Linac”, Proc. of the 22nd Linear

21 時 48 分)

Accelerator Meeting in Japan (held at Sendai, Sep.
1997), pp140-142[3] T. Asaka et al., “Stability of the RF System at
SPring-8Linac”, Proc. of the 23rd

Linear

Accelerator Meeting in Japan (held at Tsukuba,Sep. 1998), pp222-224

図 5.

供給電源電圧の変動（2000 年 5 月 31 日 14時 17 分〜21 時 54 分）