Beam deflectorの開発（３）の開発（３）小林利明、安積隆夫、田村 和宏、小路 正純、花木 博文、鈴木財）高輝度光科学研究センター/SPring‑8〒679‑5198 兵庫県佐用郡三日月町1‑1‑1

伸介

印加する。パルス電圧の立ち上がりを遅延した時間だけが0Vになるようにバイアス電圧とパルス電圧を設定し、パルス電圧の遅延時間の設定を行う。このSPring‑8では、booster synchrotronのRF‑KOによ
遅延時間の設定で電子銃から通過できる電子ビームり、蓄積リングへ純度の高いシングルバンチビームのパルス幅が決定でき、100ps程度の電子ビームを入射を行っている。シングルバンチユーザー利用運テストベンチでは計測している。deflectorの電界転では、このRF‑KOにより、シングルバンチの純度で蹴られた電子ビームは、deflectorの後に設置しを向上させ、1e‑9 以下の純度になっている。
たIrisにより取り除かれる。またIris径は圧空で、1.3、本研究会で線型加速器に設置したbeam deflector
で線型加速器のシングルバンチの純度改善について、 2，6，10mmの4種類を選択できる。
今までに2回発表1）した。
2001.7.29
T.Kobayashi
今回はbeam deflectorによるその後の試験結果とH0加速管のフィールドエミッション電流の低減化の予備試験結果について報告する。

概要

40827560175Q-magnet

75233

ICF152113

PB1

PB2

Buncher

Electron gun

１．はじめにSPring‑8 で は 線 型 加 速 器 の 後 の booster
synchrotronのRF‑KOシステムを用いて、シングルビームの純化を行っている。通常線型加速器でのシcurrent monitor
ングルバンチビームの生成は、線型加速器入射部に組 み 込 ま れ て い る SHB に よ り 行 わ れ る の が 多 いSPring‑8線型加速器にはSHBはなく、またこれだけ
図.1 SPring-8線型加速器入射部
線型加速器入射部
でもシングルバンチの純度は大幅な改善は見込めない。booster synchrotronでのシングルバンチ化と同様程度のシングルバンチの生成が線型加速器で行えるようになると、今後いろいろな実験にも使用で３．DEFLECTOR
３．DEFLECTOR 試験結果
き、さらにはRF‑KOのバックアップや相補的に用いる事で純度の良いシングルバンチビームの発生が可
3.1 前回までの試験結果能となると考えられる。現在までに、線型加速器の1ns 幅 の 電 子 ビ ー ム を 、 RF‑KO を 使 用 せ ず に beam
beam deflectorの開発というタイトルで、この研deflectorのみで、5e‑3程度の蓄積リングの純度が、究会で過去に2回ポスター発表を行っている。最初5e‑5まで改善された。本稿では、最近の純度等の計はdeflectorシステムを製作して、マシン実験棟に測結果と加速管からのフィールドエミッション対策
あ る 電 子 銃 テ ス ト ス タ ン ド を 改 造 し 、 beamについて報告する。
deflector試験を行った報告をした。この時に電子銃から40ns幅のビームを出射し、deflectorにより２.BEAM DEFLECTOR1ns幅のビームが生成できた報告をした。２回目のbeam deflector2）については、この研究会で既に報告では、SPring‑8線型加速器の入射部に設置して、報告しているが、簡単に説明する。電子銃直後に直蓄積リングでの純度の計測を行った報告である。こ方体の真空ダクトを設置した。長さ150mm,幅70mmでの時の蓄積リングの純度は5e‑3程度にしかならなある。フランジは両側ともUFC302で、この真空ダクかった。
トの中に静電偏向プレートを設置している。プレー
ト の 長 さ 200mm, 幅 15mm, 厚 さ 1.5mm で あ る 。 そ の プ
レートそれぞれに、最大7kVのステップ状の高速高3.2 今回の主だった試験結果
電圧パルスを印加する。但し、片方のプレートには、高速高電圧パルスの他に最大7kVのバイアス電圧も図2のbeam deflector試験ように①電子銃の高電100

HC

Iris 1 =diameter=Iris 2 =diameter
Iris 3 =diameter
Iris 4 =diameter

1.3mm
2mm
3mm
10mm

圧を印加する、しない ②deflectorを動作する、しない ③グリッドパルサーは動作させる、させないなどのパラメータで蓄積リングの入射し、純度の計測を行った。今回初めて電子銃からのグリッドエミッション電流がdeflectorで蹴り飛ばされているのが計測された。その値は、現段階で約2 3桁ほど奇麗にしている事が確認できた。前回までの報告で、シングルバンチの純度が良くならない理由は、deflectorで電子銃からのグリッドエミッション電流は殆どなくなるが、deflector以降の特にH0加速管部で、フィールドエミッション電流が発生し、booster synchrotronに入射、8GeVまで加速され、蓄積リングのシングルバンチの純度を悪化させる事が分かった。Deflectorを電子銃部に設置する時に、加速管等を大気開放しているのが大きな原因と思われる。これを裏付けるように、蓄積リングのシングルバンチの純度は、試験を重ねる度に桁違いに良くなって行った。（試験は2 3月に1回の割合で行った）

図2.beam
2.beam deflectorの試験結果
deflectorの試験結果
測定条件は、上から・ 電子銃高圧on、deflector off、gridpulser off
・ 電 子 銃 高 圧 off 、 deflector off 、 gridpulseroff
・ 電子銃高圧on、deflector on、gridpulser off
・ この時点での蓄積リング内の不純度測定（RF‑KO off）

3.3 H0 加 速 管 か ら の フ ィ ー ル ド エ ミ ッション電流
3.2の結果により、H0加速管からのフィールドエミション電流が大きな問題である事が判明した。電子銃からの180keVの電子ビームはプレバンチャー、バンチャーを通過して、約9MeVのエネルギーの電子ビームになる。これに対してフィールドエミッション電流は、約500keV/cellである。これをステアリングシステムで蹴ると、フィールドエミッション電流は 11mrad偏向されるのに対して、電子銃からの電子ビームは、 1mrad程度しか偏向されない。そこで、H0加速管部で予備試験を行った。長さ約1.5m、20turn の ス テ ア リ ングコイル1対をH0加速管入力

カップラー側に近い箇所に設置し、1GeVシケイン部に設置したシンチレータ付フォトマルで放射線計測を行った。計測時間はそれぞれ1分間で、オシロスコープ上で積算している。この結果、写真1のようにフォトマル電源on、off,コイル電流0,1,2Aなどの組み合わせでフィールドエミッション電流を計測す
ると、H0加速管からのフィールドエミッション電流がステアリングコイル磁場の増加に伴い、大幅に減少する事が確認できた。またSPring‑8の加速器システムではH0加速管で発生したフィールドエミッション電流のビームエネルギー以外ではsynchrotronに入射できないので、H0加速管部のフィールドエミッション電流を無くせば良い。H0加速管のみのシステ
ムH0加速管にステアリングコイルか永久磁石を多数設置する図3のようなシステムで、さらに積極的に削減する方向を考えている。
T.Kobayashi
2003.5.19
Helmholmtz coilQ-triplet magnet

H0 waveguide

GunPrebuncher1 Prebuncher2

Buncher

To H0 KlystronH0 waveguideelectronPrebuncher

図3.フィールドエミッション偏向システム
フィールドエミッション偏向システム

写真.1
シンチ付フォトマルによる加速管室シケイ
写真
ン部の放射線測定
測定条件は、上から・フォトマル電源off、ステアリングコイル電流0A
・フォトマル電源850V、同コイル電流0A
・フォトマル電源850V、同コイル電流1A
・フォトマル電源850V、同コイル電流2A

４．まとめ
４．まとめ
beam deflectorで電子銃からのグリッドエミッション電流が2桁ほど低減された。但し、電子銃直後にあるH0加速管でフィールドエミッション電流が加速されている事が確認された。この電流は、
deflectorを設置した時に増加したが、エージングにより1年で3桁ほど改善された。しかし、H0加速管からのフィールドエミッション電流をさらに低減するための試験として、H0加速管の入力カプラー側に大きめなステアリングコイルを１つ設置した。cell内で発生したフィールドエミッション電流をステアリングコイルで11mrad以上偏向し、約9MeVまで加速された電子ビームは1mrad以下の偏向しかしない磁場に設定した結果、十分な効果があると予想される。
今後はH0加速管全体に設置し、1GeVシケイン部の計測とともに、蓄積リングでの不純度を計測する予定である。

参考文献[1] T.Kobayashi, et al., “Development of beam deflector ”,thProceedings of the 27 Linear Accelerator Meeting inJapan, Kyoto, Aug. 7-9, 2002
[2]T.Kobayashi et al., “Beam deflector for Spring-8 linac”,
thProceedings of the 8 European Particle Accelerator
Conference,Paris,June.3-7,2002

オシロ掃引トリガ

フォトマル信号