PRESENT STATUS OF THE KEK ELECTRON/POSITRON INJECTOR
LINAC
Takako Miura# for KEK Electron/Positron Injector Linac GroupHigh Energy Accelerator Research Organization (KEK)
1-1 Oho, Tsukuba, Ibaraki, 305-0801

Abstract
In the KEK electron/positron injector linac, the electron beam has been delivered to the photon factories (PF, PFAR) using three sectors downstream. In FY2011, the linac was operated reasonably well for 5492 hours after the quick
restoration. In five sectors upstream, the recovery efforts after the earthquake are underway. The upgrade efforts tosupply high-current and low-emittance beams for SuperKEKB also have been continued.

KEK 電子陽電子入射器の現状
1.

はじめに

KEK 電子陽電子入射器施設は，SuperKEKB へのアップグレードと放射光施設 PF，PF-AR へのビーム供給のための運転を両立させるために，全 8 セクター(A,B,C,1~5 セクター)のうち，第 2, 第 3 セクターの間に隔壁を設け，上下流独立に運転が可能なようにしている．昨年度は，震災によって大きな被害を受けた．しかし，放射光施設への早期入射再開のため，下流側で最低限の架台の補強やアライメントを行い，部分仮復旧状態での運転であったが5492 時間も運転することができた(図１)．一方，上流部は，現在も震災後の復旧作業が進められている．
また，SuperKEKB に向けた大電流・低エミッタン
スビーム供給のためのアップグレード[1]作業も活発化している．

入射遅延率，RF トリップ率の推移を示している．
故障率は低いものの，RF トリップ頻度が増えていることがわかる．この RF トリップ頻度には，震災後に上流側の健全性を確認するために運転した分も含まれている．トリップ頻度が高いのは，震災で大気暴露したことが原因と考えられる．一方，遅延時間が減っているのは，PF リングへのビーム入射がトップアップであり，ほとんど遅延が生じないためである．

図２：故障率，入射遅延率，RF トリップ率の推移3.
図１：入射器運転時間と故障率の推移

2.

運転統計

図１に入射器運転時間と故障率の推移のグラフを示す．運転時間は，震災復旧作業を伴いながらも昨年度に比べ 355 時間の減少にとどまり，5492 時間となった．故障率が下がっているのは，下流のみの運転となり，運転に使われている加速ユニット数が半分以下に減少したためである．図２は，故障率，維持・改善

高周波源では，震災の影響でクライストロン用電磁石電源の絶縁不良が多数生じ，修理を急いでいる[2]．モジュレーターの高圧部品ついては，統計データが蓄積してきたことにより，寿命を評価ができるようになった[3]．また，RF モニターシステムは，加速モードの判別ができなかったため，3 リング同時入射運転以降，利用頻度が激減した．そのため，現在新たな高周波モニターシステムを開発しており，イベント情報を直接取り込み，50 Hz で各モードのRF 波形を取得・振り分けることが可能となった[4]．

制御では，加速器情報蓄積システムと運転コン 性が確認された．並行して，レーザーの開発も進めソールシステムの更新をおこなった．加速器情報蓄 られ，Nd:YAG の 4 倍高調波でパルスあたり 266 nm積システムは，長年 EPICS ベースのチャンネル で 4 mJ を達成している．
アーカイバーを使用していたが，蓄積データサイズの増大に起因する障害が度々発生した．そのため，Control System Studio(CSS)のアーカイバーを導入し，試験運用を始めた [5]．また，加速器運転コンソールシステムは，建設当初より専用制御卓が使用されてきたが，震災で被害を受けたこともあり，全面的に更新を行った[6]．
エミッタンス測定用ワイヤースキャナーでは，各運転モードによりビームエネルギーが異なるため，散乱した 2 次粒子の位置が変わり，S/N が悪くなるといった問題があった．そこで，ビームロスモニ
ター[7]に使用されている光ファイバーの信号と同期させることにより，ビームラインに沿った広い領域をカバーすることができ，光電子増倍管に比べ立体角も小さいことから S/N が格段に改善される結果が得られた [8]．光ファイバーを使ったビームロスモニ
タでは，ビームロス以外にも加速管のフィールドエミッションの個所を特定することに成功している[9]．

4.

入射器のアップグレード作業[1]

KEK 電子陽電子入射器施設では，放射光施設のための運転を続けながら，同時に SuperKEKB に向けたアップグレードの作業が活発化している．
SuperKEKB では，表１に示すような大電流，且つ低エミッタンスビームの入射が求められている．

図３： 3 セクター上流に設置されたフォトカソー
ド RF 電子銃のビームライン．スタディー用のため，既存のビームラインに対して斜め入射となっている．

表 1：SuperKEKB 用のビームパラメーター
KEKB

SuperKEKBe+e-e+e-

Energy [GeV]

3.5

847

Bunch charge [nC]1145

Number of bunches

2222

Emittance [m]

21000

100

1020

Energy spread [%]

0.125

0.05

0.07

1.3

Bunch length [mm]

2.6

1.3

0.7

1.3

図４：Disk and Washer (DAW)型の空洞．
レーザーを上下から斜め入射することにより，電子の強度を上げることに成功．

さらに現在は，ショットキー効果を利用するためのレーザー斜め照射光学系を設置し，それらの調整大電流，且つ低エミッタンス電子ビーム生成用の を進めた結果，電子銃直後で 5nC，入射器終端部で電子銃開発のため，3 セクター上流にフォトカソー 4.4nC を 得 る こ と が で き た ． 電 流 と し て は
ド RF 電子銃のビームラインが構築され(図３)， SuperKEKB の仕様に近い値が得られたことになり，ビームスタディーが精力的に行なわれている．この 2014 年度の運転開始には十分であると思われる．
RF 電 子 銃 は 図 ４ の よ う な 3.5 空 洞 の Disk and ただし，現在はモニター系やレーザーの同期の問題
Washer (DAW)型の空洞を使っている．開発当初は， があってエミッタンスの正確な測定ができていない．
カソードの長期安定性を期待してホウ化ランタン 本格的には場所を入射器の最上流(A1)に移し，ファ(LaB6)を試していたが，酸化によってすぐに量子効 イバーレーザーも導入して開発を進めていく予定で率が下がることがわかった．そのため，高融点であ ある[12]．
り非常に安定な物質であるイリジウム・セリウム(Ir5Ce)に変更し，10-4 程の高い量子効率と高い安定
4.1 フォトカソード RF 電子銃の開発[10, 11]4.2 L バンドシステムの開発
陽電子捕獲部およびダンピングリング(DR) から入射器に戻す RTL ラインの BCS（バンチコンプレッサー）部に，L バンド(1298 MHz)の加速ユニットを使うことが検討され，現在まで開発が進められてきた．調達した各種立体回路素子や製造したアルミ製導波管でクライストロンテストスタンドを構築し，単体試験を行った．その後，L バンド加速管をビーム運転が行われていない入射器トンネル内の隔壁上流側に設置し，クライストロンと加速管のユニットとしての動作確認を行った [13](図５)．また，陽電子捕獲部に使用する L バンド加速管については，陽電子集束用ソレノイドの小型化のためにカンタルコリニアロード終端型加速管が検討されている[14,15]．
コストや工程の問題から，1nC での初期立ち上げ運転時には，L バンドシステムでなくとも問題ないとの見解から L バンドを使わず，陽電子捕獲部には大口径Ｓバンド加速管，ＢＣＳには通常のバンド加速管を使用することに決定した．

陽電子ビーム増強[16]のためのフラックスコンセン
トレータ[17]と大口径加速システム，および集束系の開発が進められており，また，陽電子ビームの低エミッタンス化のためのダンピングリング(DR)の建設工事も進められている(図６)．DR との合流部の建設も始まるため，入射器の上下流を隔てている放射線シールドを 1 ユニット分下流側に移動する作業が現在進められている．

図６： ダンピングリング建設風景
4.4 アライメント関係
震災で架台が損傷するなどアライメントが大きく崩れている．その復旧のみならず，低エミッタンスビーム実現には，ローカルには 0.1mm，グローバルには 0.3mm 程のアライメントが必要となるため，その準備が進められている．まずは過去に利用されたことのある，レーザーと光検出器を組み合わせた長基線アライメント・システムを立ちあげ，機器の設置を進め，レーザー・トラッカーによる測定で修正を重ねる方針としている．
4.5 モニター，制御大電流・低エミッタンスビームの安定輸送を実現するため，高分解能 BPM 読み出し回路などの様々なモニター系の改良などが進められている．現シス
テムを用いたビーム位置の測定精度は 50 m 程度であるが，SuperKEKB 向けに 10 m 以下を目標として開発を進めている[18]．この測定精度は実際のビームに対して 3-BPM 法を使って評価している．また，SuperKEKB 陽電子ビームライン用の大口径ビーム位置モニターの開発も進められている[19]．
図５：クライストロンギャラリーに設置された L
バンドクライストロン(上図)とトンネル内に設置された L バンド加速管(下図)の写真．
4.3 陽電子ビーム

5.

今後の予定

今後も放射光施設へのビーム供給を行いながら，SuperKEKB へ向けた多くのアップグレード作業[1]を行うことになっている．4 リング同時入射や DR との同期系のためのタイミングシステムの更新も重要
な 作 業 の 一 つ で あ る ． 2014 年 度 後 半 か ら のSuperKEKB リングへの試験入射運転，および 2015年秋の SuperKEKB の本格運転を目指す．

参考文献[1] T.Higo, et al., “SuperKEKB に向けた入射器アップグレード”, in these proceedings.
[2] T.Toufuku, et al., “KEK 電子陽電子入射器における大電力高周波源の維持管理（Ⅱ）”, in these proceedings.
[3] H.Honma, et al., “モジュレーター高圧部品の寿命診断”,
in these proceedings.
[4] H.Katagiri, et al., “同時入射に対応した RF モニタユ
ニットの開発”, in these proceedings.
[5] T.Kudo, et al., “KEK 入射器における加速器情報蓄積システムの現状”, in these proceedings.
[6] S.Kusano, et al., “KEK 入射器におけるコンソールシステムの更新”, in these proceedings.
[7] Y.Yano, et al., “光ファイバイービームロスモニター”,in these proceedings.
[8] Y.Yano, et al., “ワイヤー・スキャナ用センサーへの光ファイバーの応用”, in these proceedings.
[9] Y.Yano, et al., “光ファイバーによる加速管フィールドエミッションの調査”, in these proceedings.
[10] T.Natsui, et al., “SuperKEKB 用高電荷低エミッタンス
RF gun 開発”, in these proceedings.
[11] M.Yoshida, et al., “SuperKEKB 用 RF 電子銃による高電荷・低エミッタンス電子ビーム”, in these proceedings.
[12] X.Zhou, et al., “SuperKEKB に向けた DAW 型 RF 電子銃 用 フ ァ イ バ ー レ ー ザ ー の 開 発 (2)”, in theseproceedings.
[13] S.Matsumoto, et al., “L バンド加速管高電力試験”, inthese proceedings.
[14] F.Miyahara “カンタルコリニアロード終端型 L-band加速管の設計”, in these proceedings.
[15] Y.Arakida “コリニアロードに用いるカンタル溶射膜の特性”, in these proceedings.
[16] T.Kamitani, et al., “SuperKEKB に向けた陽電子源増強の現状”, in these proceedings.
[17] L.Zang, et al., “Prototyping of the Flux Concentrator for
SuperKEKB Positron Capture”, in these proceedings.
[18] M.Satoh, et al., “SuperKEKB 入射器へ向けた BPM デー
タ収集系アップグレード”, in these proceedings.
[19] T.Suwada, et al., “KEKB 入射器における SuperKEKB 陽電子ビームライン用ビーム位置モニターの開発”, inthese proceedings.