Proceedings o f the 22nd Linear Accelerator Meeting in Japan

9a-2

CONSTRUCTION STATUS OF THE KERB INJECTOR LINAC
A.Enomofo and Electron/Positron Injector Liiiac GroupHigh Energy Accelerator Research Organization (KEK)
1-1 Oho, Tsukuba-shl9Ibarakl-ken, 305 Japan
Abstract
The KEK/PF 2,5-GeV electroo/positroe linac is presently under recoestrectioe for the KEK B-facfry project(KEKB). The third financial year has passed and upgrading of the existing 40 units was completed. This
report describes the reconstruction status of existing linac, its beam test，and the construction status of expandedlinac.

KEKB入 射 器 建 設 状 況1 。建設の概要

2 - 1 大電力高周波源
高周波源の増強ではモジュレー夕の電力を 2 倍 化 し 、従KEK/PF 2 .5 -GeV電子陽電子線形加速器(以下ライナッ

来 の 30MWクライストロンに代えて、寸 法 に 互 換 が あ り 、ク）は、 1994年 度 か ら 5 年計画 始まった B ファクトリカロ

最 大 50MW(4恥 ，50pps) を 出 力 す る ク ラ イ ス ト ロ ン を KEK

速 器 (KEKB)建設で、その エ ネ ル ギ ー を 3 .2 倍 の 8GeV、で開発した。 更に高周波パルス圧縮器 (SLED)を用い、 ピ陽電子の強度を従来の約 20 倍 の 0. 64nC/バンチに増強し、ーク電力を増幅した。 これにより 、 1 ユ ニ ッ ト 当たりの「KEKB入射器」 として生まれ変ろうとしている [1]。 当

平均加 速利得は P F ライナックの 62. 5MeVか ら 160MeVに然のことながら従来通り「PF 入射器」の役目も果たす。

2. 56 倍増強される。

又、旧トリスタン蓄積リング（A R ) は高輝度放射光利

高周波源の増強工事はモジュレー夕の電力 2 倍化が先用に供する方向で検討が進んでおり、その入射器として行して行われ、つづいて大電力クライストロンと SLEDのも使用される予 定である。 一方、PF/AR 放射光、 卜リス設置が進められた。初 年 度 94 年 度 ま で に 5 、9 5 年 度 7 、タン入射の合間を利用して行われていた低速陽電子利用

9 6 年度夏、冬 に そ れ ぞ れ 1 2 と 14、合 計 3 8 の加速ユニッ
卜で大電力クライストロンと SLEDが設置された。

運 転 は 1996年末で終了し、旧テストライナックを専用ライナックとして利用する方向での再開を考えている。

入 射 部 と 陽 電 子 発 生 装 置 の あ る 2 つ の ユ ニ ッ ト【 7、KEKB入 射 器 は 建 設 第 4 年 度 （1997 (H9)年度）に入った。
昨 年 12 月 か ら 今 年 9 月 ま で の 9 か月間は長期シャットダウン工事中で、昨年度末までに、 旧 2.5-GeV ライナック
4 0 ユニットの改造を基本的に完了した。その主な内容と# 2 1 では大電カクライストロンだけが設置された。 陽電しては、高周波源の増強、入射部及び陽電子発生装置のい。 一 方 、 このユ ニ ッ 卜では、加 速 管 が 5 k G の強い磁場移 設 * 改造、 ビーム輸送系の強化、モニタ、 ビーム制御中で使用され、放電対策が必要である。 これら両方の要系 の 改 造 • 強化などがあげられる。
改造の完了した既設部は、本 年 1997年 5 月の連休明けから、昨年度増強した加速ユニッ卜を中心に高周波コン子標的直後の #2 1 ユ ニ ッ トでは、陽 電 子 ビ ー ム の デバンチを抑制し、かつ速やかにエミッタンス•を減少させることが重要であり、可能な限り高電界にすることが望まし求を満たすため、# 2 1 ユ ニ ッ トではSLEDを使用せず、高周 波 パ ル ス 幅 を l | i s に縮め、同じクライストロンで最大出 力 60MW以上を供給することにした。

デ イ シ ヨ ニ ン グを始め、6 月 3 0 日から 2 週間、 ビーム加速試運転を行った。

2 - 2 サブ ブ ー ス タ

入射器の エ ネ ル ギ ー 増強は、既 設 ライナッ クに新規 17SLEDの使用に伴いクライス卜ロンドライブ系が更新さユニットを増設して達成する。 このための増設建屋が今れた。 従来は、モジュレータ電力を最大限活用する観点

年 度 1 月に竣工した。加 速 管 [2] 、立体回路部品 [2] 、高から、 クライストロン高圧パルスよりドライブ高周波パ周波源閨係の部品の製造も順調に進み、本年度から増設

ルスのパルス幅を長くしていたが、KEKB入射器では、出ライナックの建設に入った。増設部の建設と試運転は、来る限りフラットで位相の揃つた高周波だけ出力するた本年度中に完了する予定である。

め、 ドライブ高周波の方を短くして、 これで出力高周波のパルス幅を決めるようにした。

2 . 既 設 2.5-GeVライナックの改造

又、従 来 は 8 本めクライストロンを中間部に設置された 2 本のサブブースタクライストロンでドライブしていに変更した。 これは、 ビームと加速高周波のタイミング

2 - 5 陽電子発生装置及びビーム輸送系
陽電子発生装置は #21 ュニットに移設され、加 速 管 は 4m管 2 本から、 1m管 2 本 と 2m管 2 本に変更された 。 1996

た。これに対し KEKB入射器では、サブブースタ電源を増強 し 上 流 側 の 1 本のクライストロンでドライブするようをできるだけ揃えて、加速管に高周波パルスを充填する

年度末までに発生装置後のビーム輸送系も整備されてき無駄をなくし、SLEDによる高周波の圧縮効率を上げるた

た。昨 1996年 末、始めて新しい陽電子発生装置の試運転めである。 出力の大きなサブブースタクライストロンはを行った。この時点ではまだ既設部改造途中であったが、適当な市販品がなかったため KEKで設計開発したが、順約 500MeV、3.6nC /pulse の一次電子ビームに対し、，ライ調に稼働を始めた。

ナック終端まで 22pC/pulse を輸送した。このときの陽電子 収 率 は 1.2%e+/e-GeVで 、 KEKB入 射 器 の 仕 様 値2 - 3 低電力高周波系及び高周波制御系
KEKBでは従来と異なり、同期を正確にとるためリング

1.6%e+/e-GeVに近く、改造途中の最初の値としては評価できるものと考えている。と共通のマ ス タ オ シ レ ー 夕を持 つ こ とに な っ た 。
10. 38545MHzを 基準 周 波 数 f 。として、 ラ イ ナック加速周

3 . 高周波コンディショニング

波 数 と し て 2856MHz (275 f 。）、 サ ブ ハ ー モ ニ ッ グ バ ン チ ヤ
用 と し て 114.24MHz ( l l f 0) 及び 571.20MHz (5 5 f0) 、 リの マ ス タ オ シ レ ー 夕から生成される。昨年末までに製作

3 - 1 旧 2.5GeV ライナック
1996年 度 末 ま で に 2.5GeVラ イナック 4 0 ュニット改造を基本的に完了し、5 月 1 3 日から 6 月 3 0 日までの 7 週が完了し、信号純度が高く、各周波数間のジッタの少な間全ュニットの高周波コンディショニングに入った。 コい信号源が完成した。 こ の 2856MHzを用いた ビ ー ム 加速

ンディショニングは、最初、SLEDを離調した状態で最大ング加速周波数として508. 887MHz (4 9 f0) が、571. 20MHz

試験に お い て も、エ ネ ル ギ ー の 安定した加速ができることを確認、した。

出力まで加速管に高周波を投入し、 クライストロン入力調整、モジュレータ波形調整を行う。 次に一旦出力を下高周波源の改造に伴い、高周波制御系の増強も進めら

げ て SLEDを同調させて再び最大電力までコンディショれている。 KEKB入 射 器 で は SLED使用に伴い、従来の一ニングを行う。途 中 2、3 回 SLEDの周波数微調整を行う。

桁以上のピーク電力を加速管に供給する。 クライストロ

SLED離調状態で行うコンディショニング初期に、SLED本ン へ の 反 射 対 策 や SLED運転のための位相反転タイミン体及び一部の導波管が新品のため、マルチパクタリンググの精度の良い設定など、新たな制御が必要となった。

により大量のガスが出るが、その後 は 従 来 の 約 2 倍の電又 、 KEKBリングへの入射ビームは、エ ネ ル ギ ー 幅 、 変動、力まで比較的容易にコンディショニングが進んだ。 しかジッタなどに従来にない厳し レ、制限がある。 エ ネ ル ギ ー

し、 SLEDを同調すると最大ピーク電力で 6 倍近レヽ250MWの標準偏差は従来の約半分の 0。125%、 リング高周波とビの 電力が SLEDから出力されることになり、加速管からのームのジッタは ± 3 0 p s 以内等である。従って、KEB入射放電が多発した。

器では高周波系の監視システムを強化することにした。

昨年夏までにエネルギ ー増強されて いた 2 4 のュ ニ ッ

新しい高周波制御 •監視システムにはシーケンサ及び VXI

ト につ !/、ては、 既に高周波 コ ン デ ィ シ ョ ニ ン グが進んでが用いられる。既存部のモジュレー夕制御は、 当面従来いたので、 SLAC-SLEDの入った #4 6 ュ ニ ッ ト、加速管かの制御系を併用するが、増設部ではシーケンサに更新さらの放電の多い#5 5 ュ ニ ッ トを除き、最 初 の 3 週間で最れる。高周波監視システムは既存部に於ける試験が進み、大電力まで高周波が投入された。年度末に新しく設置し増設部を含む全セクタに展開中である。

た 14 ュ ニ ッ ト つい て は 6 月 3 0 日までに KEKBでの平均使用 値 41MWに達したが、まだ、最 大 電 力 46MWまでの コ ン

2 - 4 入 射 部 移 設 と r仮入射部」 の設置
ライナック本体の改造として、先 ず 第 1 にバンチヤを含む入射部の移設がある。旧 2. 5GeVライナックの入射部はKEKB入射器の最上流部に移設された。その後には、今秋
か ら の P F リング入射のために、旧陽電子ライナックで用デ ィ シ ョ ニ ン グが完了していない ュ ニ ッ ト もある。 尚、

現在のところ、 コ ン デ ィ シ ョ ニ ン グ は 計算機による自動
コ ン デ ィ シ ョ ニ ン グ ではなく、 中央制御室から オ ペ レー夕が判断しながら行っている。

「仮入射部」 （KEKB入射器が完成し入射が軌道にのり、

3 - 2 新製加速管
KEKB入射器増設のために製造した、新製加速管は現在PF 入射もできるようになるまで使用する）を設置した。のところ、移設した陽電子発生ュニット # 2 1 のみに使用高周波源としては #C 7 ユニットの一部を分配する。 又、している。 先に述べたように、 こ の ュ ニ ッ ト に は SLED

いていた入射部のプリバンチヤ、バンチヤ部を流用した

KEKB入射器増設部と既設部の結合を容易にし、結合後もを用いず、パ ル ス 幅 を lju s に縮 め て 60MWを供給した。5kG

しばらく両者を併用するため、電子銃をビームラインかの磁場中で加速管を使用するため、高周波電力と磁場値らはずし、9 0 度偏向電磁石で電子銃ビームをビームライのンに入射する改造を行った [3]。

を行った。

最大値 ま で の 組み合わせによる コ ンデ ィ シ ョ ニ ン グ

これとは別に、新規製造した加速管の大電力特性を調ー ム を 確立することである。 エ ネ ル ギ ー 増強により、既ベるために、 1 本 の 加 速 管 に 定 格 の 4 倍であるクライス設部の エ ネ ル ギ ー は 約 6GeVになり、2.5GeV の ビ ー ム を

トロン 1 本分の出力を投入する試験も行ったが、放電耐出すためには、スタンバイユニットを含めても、既設部力は十分であることが確かめられた [4 ]。の半数の加速ユニットである 2 0 台で十分となった。

3 - 3 大電力運転状態の経験
大電力クライストロンと SLEDの使用により、加速電界は 8MeV/mか ら 21MeV/mに増強された。 2. 5GeVライナッ

ンディシ ヨ ニングの結果をふまえ、若干低めに設定した。
整 、 ビームタイミング • 位相調整を行った。 その後、入ク建設当初は加速管に高周波を投入した状態で加速器ト射 ビ ー ム で あ る 2 n s ビームに切り替え、細かい調整を行ンネルに入室した時期もあったが、現在は、加速管から

い 、 最 終 的 に 約 500pC /pulse の 電 子 銃 電 流 に 対 し300pC /pulse をライナック終端まで導いた。仮入射部は試運転でのクライストロン運転値は、今回の高周波コの電界放出電子により放射線レベルが高くなり、入室は次に、SLEDを離調し、 l | i s の長パルスビームで入射部調不可能である。 又 、 この電界放出電子により、 ビームプサブハーモニックバンチャを含まないので、 このビームロフアイル監視用スクリーン（Desmarquest， AF995R) が透過率は十分なものである。初期のビー ム調整は 3 〜4 日

明るく輝きすぎ、 ビームが見にくいといった現象が出てで順調に進み、その後、エネルギー測定、SLEDによるエきた。又 、高周波源の大電力化により、 ギャラリーでのネルギー増倍率の測定、モニタ試験及びエミッタンス測ノイズが増え、測定器のトリガーが誤動作したりする現定等を行った。 2 セクタエンドに設置したビームアナラ

象も出ている。

イザ系で加速エネルギーを測定したところ、上記のクライスト ロン平均出力 41MWに対して、KEKB入射器の钍様4.

KEKB電子銃及び仮入射部のビーム試験

値 で あ る 160MeV/unitが達成され、SLEDによるの増幅率も十分であることがわかった。

4 - 1 コミツ シ ヨ ニ ン グ の 方 針
KEKB入射器 の部分的な試運転が 6 月から開始された。

4 - 4 ワイヤスキャナの試験

今回のライナック試運転は新しレヽ方針で行うこどになっビ ー ム 調整が順調に進み、非破壊型ビ ー ム プロフ ァ イ ルた。そ の 第 1 は、KEKBの入射器とリングの合同のコ ミ ッモニタとしてワイヤスキャナの試験を行った。 S /N をい

シヨニング チ ー ム （現在、各 々 5 名 ず つ ） で運転するこかに良くするかが最大の課題であり、 シ ン チレ一タとフとである。こ れ は KEKBにおける積分ルミノシティの達成

ォトマルのセッティングを様々に変えて実験を行った。には両者の連絡を緊密にして入射率を高めることが重要

エ ネ ル ギ ー は 約 2.7GeV と 1.5GeVで 測 定 し 、 いずれの エだと判断されたからである。 第 2 は加速器のデータべ一

ネ ル ギ ー においても 、ビ ー ム 調 整 を 十 分 行 い ビ ー ム 損失スを確立して、入 射 器 • リング双方の計算機から軌道をを少なくすれば、良 い S /N がとれることがわかり、実用モデリングしたり、磁場値を設定できるようにしたこと化に向けたプロトタイプの製作に入ることになった。

である。 これによって、入射器から入射路、 リングに至る加速器全体を一体として軌道管理できるようになる。

5 . まとめ及び今後

又 、 今回の試運転期間中、 コ ミ ッ シヨ ニ ン グ グ ル ー プ のメ ン バ ー 10 名と支援メンバーが毎朝 8 :4 5 か ら 15 分余り

KEKB入射器の建設が順調に進み、既設部の改造を完了

ミーティングをもって毎日の報告と そ の 日の方針を議論した。部分的なビーム試験が始まり、エ ネ ル ギ ー が ほぼする試みを行った。

仕様値であること が 確かめられた。

4-2 KEKB入射器電子銃試験

ライナックと結合される。来 年 5〜6 月、いよいよ 、 KEKB

増設部の建設が今年度でほぼ完了し、来 年 3 月末既設増設部では秋までビーム加速試験ができないが、6 月 9日からは、移 設 し た KEKB入射器電子銃のビーム試験を行入 射 器 の 総 合 コ ミ ッ シヨニング が行われ、 1 0 月からのKEKBコミッシヨニングに備える予定である。

った。 これはソ レ ノ イドによる電子銃からバンチヤまでをまっすぐに電子銃ビームを輸送する目的で行った。 そ参考文献の結果、電子銃から若干の角度をもってソ レ ノ イド中に

LI] A. Enomoto, Proceedings of the Linac96, 26-30
August 1996, Geneve, pp. 633-637.
[2] M. I gar ash i, et a l . , 本研究会 .
[3] S. Ohsawa, et a l . , 本研究会 .
[4] S. Yamaguchi, et a l . , 本研究会 .

入射されていることが軌道の検討からわかった。秋のビーム加速試運転までには、電子銃の組立精度の改善、ステアリングの追加等により修正する事にした。

4-3「仮入射部」によるビーム加速試験

6 月 3 0 日 か ら 2 週間 、 「仮入射部」 からビーム加速試
験を行った。主な目的は秋からの PF 入射に備えて入射ビ