Proceedings of the 22nd Linear Accelerator Meeting in Japan

9a-6

Present Status of 150 MeV Racetrack Microtron
T. Hori, H. M iyade, H. Murata, D . Amano, H. Tsutsui, J. Yang,
T. Ishizuka*, H. Morim oto* and Y . Kumata*Laboratory for Quantum Equipment Technology and^Quantum Equipment Business Center
Sumitomo Heavy Industries，Ltd.
1-1，Yato-machi 2 Chome，Tanashi，Tokyo 188

Japan

Abstract：
Racetrack M icrotron (R T M ) has been developed and manufactured by Sumitomo heavy ind.,Ltd. since 1987.

The first RTM whose R&D was completed in 1990 is being used as the 150-MeV injector of

original AURORA which is now operated by Ritsumeikan Univ.

The second and third RTM’s, principles ofwhich are quite similar to the first one, are being used as the injectors of two AURORA-2,s, one is in Hiroshima
Univ. (HiSOR) and the other in our Tanashi works.

The fourth one designed to be suitable for a special research

in JAERI/Kansai is on the way half of its construction.

The general concept and current status of these machines

will be presented together with a future plan of developing an advanced RTM.

150 MeVレ ース トラ ック マイ クロ ト ロン の現 状
1.

はじめに

1 9 8 9 年に、蓄積電子ビームの軌道が直径1 m という世界最小の超伝導小型S R リング

また、 これら 3 台とは用途を異にする、原研/関西研殿向の先端技術研究用 R TM 4 号機が、現在製作途上にある[4]。

AURORAの入射器として、 150 M e V レ ー ス トラ

その他、将来的には、 より高エネルギー SR

ックマイクロトロン (RTM) が採用され[1]，[2]，リング(2 G eV級)の入射器としても使用できるよ[3]、 システム全体の小型化に成功した。 以後、

うに、加速エネルギーを倍増した新しい RTM

小 型 S R リングの入射器として、 RTM を使用の開発が予定されている。本報告では、 これますることが常識になった。従来の発想を越える、での RTM の 経 緯 v現状の総括と共に、今後の常 伝 導 で 2 .7 テスラを発生させる偏向電磁石を計画についても簡単に述べる。

使った新しい小型S R リングAURORA-2でも、使い勝手の良さとそのコンパクトさから、引き続 き R TMが入射器に採用されている。

2 . 150M e V R T M の 概 要 と 現 状
図 1 a)に 1 号機の外観を示す。立命館大殿へ

9 6 年 3 月、立命館大学殿に移設を完了した

移設される前、 まだ田無工場で稼働中のときの

超 伝 導 AURORAの入射器に使用されている1全景である。実際の運転時には、 中央部に門型号機と合わせ、 これまでに基本的なコンセプトの放射線遮蔽壁が設けられる。 図 1 b)は RTMを同じくする 3 台 の 150MeV RTMが製作され中央に位置する真空槽内部の写真で、右側面にた。田無工場に設置されているAURORA-2プロ

実 効 長 42 c m の加速管が見えている。

ト機の入射器として 9 6 年 3 月 に R TM2 号機

当 初 の 目 標 は 150 M eV で 数 m A の電子ビームが、H iSO R として広島大学殿に納入された次のを得ようというもので、 8 7 年から製作に着手

AURORA-2の入射器として 9 7 年 3 月に RTMし、途中の紆余曲折を経て、 9 0 年に目標を達3 号機がそれぞれ完成し、現在稼働中である。

成した。 その辺の経緯は参考文献[3]に詳しい。

m l . b ) 真 空 槽 に 内 蔵 の 6 M eV 加速管

Magnetaine
K lystroniina!

図 3 . 調 整 と 監 視 に 有 力 な S R 光モニタ。

図 2 . 150MeV RTM 2 号機の平面図。
入射系が、 よりコンパクトに改造された
TekEUSTIB 5 0 M S / S

5 -2 5 ター ン の S R 光 を C C D で同時観測

5 A cqs

入射エ ネ ル ギ ー80

弓丨出エネルギ一

150 MeV

ピーク電流

8〜 10 m A 出力

パルス幅
エ ミ タ ン ス (ex ，sy)

図4.

3 号 機 の C T 出力:波形エ ネ ル ギ ー 分 散 (AE/E)
周 回 （ターン） 数
エ ネ ル ギ ー 利得

TRV1
fftTslH' 'ljis ' t x f - J
250mV

9 Mar 1997
0:50:07靠 臨 I騷 ills I I□
ア GP 旧HVPS GRID

5(10)mA

最大4jusec~0.1% mm • mrad
~0 .丨 %25 laps
6 MeV/Iap

主磁場強度1.23 Tesla

主磁場勾配0.14 Tesla/m.'1 OOm V 1I^S

フ ァ イ ル サ ー バ マ シ ン • スタディ用 P C ス テ ー タ ス 表 示 用 PC
P en tiu m l 50M
P en tiu m ! 5 0M

keV

逆磁場強度

0.3 Tesla

R F 周波数2856 MHz

加 速 管型式Side Coupled Cavity

加速電場

I5MV/m

ボア径10mm

表 1 . 150MeV RTM の 主 要 パ ラ メ ー タT( ) 内電流値はバンチャー装備時

ダ ち 1助RFピ'-ム モ ニ タ 盤

図 5 . 現在の制御系の模式図。 自動:運転も可能— 17 —

図 2 は 2 号機の平面図である。入射系を特に3 . R T M の今後簡素化し、全体をよりコンパクトにした。 当初、これまでに完成した 3 台は、すべて小型 S R

ガンのアノー ド電圧は120 k V であったが、80 kVリングの入射器として使用されるものであった。

でも入射器としての性能に差異がみられなかっ今後の方向として、 1) 小型の範疇から一歩踏みたので、現 在 は す べ て 8 0 k V で運転されている。

出して、 より高 エ ネ ル ギ ー に 移行し、数 G eV 級

その他、 1 号機の経験にもとづき、補正磁石系、の中型リングの入射器としても使用できるもの、モニダ系等を簡素化したが、本 質 的 •性 能 的 な

2) R T M 本来の特性、 エ ミ タンスと エ ネ ル ギ ー差異はない。

分解能の良さを生かし、 ピコ秒を切る極短パル

実際のビーム調整や運転状況の監視に際しては、図 3 のように偏向電磁石からの S R 光 を Cスで微小サイズの電子バンチを得るもの；この二方向への展開が有望視でされている。

CD で 見 る S R 光 モ ニ タ が 最も有効で‘ る。 た前者に関しては、現 行 150 M eV の 2 倍 300

だ、最初の数ターンは電子エネルギーが低過ぎ

M e V R T M の開発が、放医研殿の指導のもとでて S R 光が観測できないので、 C T とスクリーンモ ニ タ を 併用する。各機器、特に電磁石系の予定されている。従来と大きく異なるパラメ一運転バタ一ンを一定に保っておけば、 この RT周 回 当 り 14.3 M eV に増加する エ ネ ル ギ ー 利得がM は非常に再現性が良いことがわかっているのある。古来の定説では、 コンベンショナルなRで、 これら低エネルギー系の モ ニ タ を 本当に必T M で 500 M eV 程度までは到達可能と言われて要とするのは、最初のビーム調整時に限られる。

おり、 まだ エ ネ ル ギ ー 増強の余地がある。

夕として、1 .3G H zまで下げられるR F 周波数と、引出し電流値の不足に備えて、 1 号機ではバ

後者については、現在製作途上にある 4 号機ンチャーを装備していたが、 出 力 5m A 以下であにR F ガンを装荷して、短バンチビーム生成のれぱ不要と判明したので、 2 号機ではバンチャ実験が近い将来開始される予定になっている一を省いた。 ちなみに、小型リングの入射器と(原研関西研殿将来計画）。既に、入射及び加しては、通 常 出 力 数 m A で事足りる。 ただし、速位相を適切に選ぶことにより、容易にサブピ

3 号 機 はユーザーから出力10 m A の要求があったので、バンチャーを装備している。 4 号機でコ秒の短パルスが得られることがシミュ レー シ

150M e V ビームのピーク値10m Aを得たとき、長 さ • 直 径 共 に 0 .1 m m を切るビームに絞られた

B T 系モニタからの C T 出力信号を図 4 に示す。

場合の空間電荷効果であり、 シ ミ ュ レ ー ション

また、 ここで詳細を述べる余裕はないが、 2 号でその影響を今後評価する予定である[4]。

機で実施した エ ミ タンスの予備測定により、従来 シ ミ ュ レーシ ョンで予測されていた数値に概参考文献：ね間違いないことが確認されてレヽる[4]。

1 . M.Sugitani, et al., “Design Study of 150-MeV

ョンの結果判っているので、残る重要な要素は、

図 5 に最新の RTM制御系の概念を示す。 こRacetrack Microtron’’，Proc. 6th Symp. on Accel.の系の特徴は、 ネットワークをベースにP C を
コ ン ト ロ ー ル コ ン ピュー夕としてリンクしていSci. and Tech., Tokyo, Japan, pp. 186-8 (1987)
2.

T. Hori, et al., “Improvement of 150 MeV Race­

る点である。 これだと、サ ー バ 1 台と安価なP

track MicrotrorT，Proc. PAC91, San Francisco,

C 数台でシステムを構築できるうえ、性能の向USA, Vol.5, pp.2877-9 (1991)

上が顕著なP C を容易に交換することができ、

3 . 住友重機械技報，“小 型 S R 光源オーロラ特システムの陳腐化が防げるという大きなメリッ集号” ，Vol.39, No.116, pp.46-62 (1991)

トがある。 図には RTM関連の制御対象機器し4.

T. Hori, et al., “Output Beam Characteristics ofか示されていないが、 このシステムでAURORA

150 MeV Microtron”，Proc. PAC’97, Vancouver,の全機器が制御され、 マシンスタディ用の開発

Canada (1997) to be published.

等も同時に平行して実施できる。