Proceedings of the 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japanand the 29th Linear Accelerator Meeting in Japan (August 4 - 6, 2004, Funabashi Japan)

HIGH FREQUENCY BURST ELECTRON GUN SYSTEMFOR SAGA LIGHT SOURCE
K.HanakawaA), H.OhtaniA), K.SakoA),S.Fukumoto A),
Y.Iwasaki B),T.TomimasuB)A)
Mitsubishi Electric Corporation, Energy & Public Infrastructure Systems Center
1-1-2 Wadasaki-cho, Hyogo-ku, Kobe 652-8555, Japan
B)
SAGA Light Source
8-7 Yayoigaoka, Tosu 841-0005,JapanAbstract
A 250MeVelectron linear accelerator in 1.4GeV synchrotron radiation source (SAGA Light Source) is installed toactual place from June, 2004. The 22.3125MHz/89.25MHz burst electron gun system which is used for this electronlinear accelerator is constructed. We report a characteristic of this system, constitution and the electron beam emission
examination.

佐賀LS向け高繰り返しバースト電子銃システム
１．はじめに安全保護装置（静電シールド）

佐賀県立九州シンクロトロン光研究センターに建設している1.4GeVシンクロトロンの入射器に用いられる250MeVリニアックは2003年6月から据え付けが開始されている。本電子リニアックに用いられる
22.3125MHz/89.25MHzバースト出力の電子銃システ
ムを製作した。本システムの特徴、構成、及び工場で実施したエミッション試験結果を報告する。

高電圧デッキ制御ユニット制御盤PLC

バイアス電源178.5MHz

現場制御盤
E/O
電子銃制御盤
E/O

２．仕様

O/E
O/E

-120kV(DC)
1.5A(peak)
600ps(FWHM)
1μs/9μs
22.3125MHz/89.25MHz
10Hz

リングへの入射モードには、マクロパルス幅1μsの電子ビームが用いられ、自由電子レーザー発振モードには、マクロパルス幅9μsの電子ビームが用いられる。

３．構成
電子銃システムの構成を図１に示す。

電子銃

グリッド
パルサー
パルス伝送装置

DC-120kV

電子リニアックは、加速蓄積型リングに入射できるとともに、自由電子レーザー発振に用いることのできる装置である。電子銃は以下の性能を有している。
カソード電圧ビーム電流
ミクロパルス幅
マクロパルス幅ミクロパルス繰り返し
マクロパルス繰り返し

ヒータ電源

PLC

絶縁碍子

高電圧電源
アースプレート

図１

電子銃システムブロック構成図

電子銃は、約250mmのセラミック銃管を使い、DC-120kVを持たせ、EIMAC製Y646Bグリッド付きカソードユニットを採用した。グリッドパルサーには、Kentech社製グリッドパルサーを採用し、ミクロ パ ル ス 周 波 数 22.3125MHz/89.25MHz 、 パ ル ス 幅600psのバーストパルスをカソードに出力している。
グリッドパルサーと電子銃の間には、50Ωの同軸管を設けて、歪なくパルスを伝送し、かつヒータ電力とバイアス電圧を供給できるパルス伝送装置を配している。
グリッドパルサーへの入力信号はマクロパルスの立ち上がりポイントを決めるトリガー信号とバース
トパルスのトリガー信号となる178.5MHzのRF信号を用意し、２種類の電気/光変換器及び光/電気変換器を使い、低電圧部から高電圧部にトリガー信号伝444

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トエミッションが観測された。
送している。
電気/光変換素子には三菱電機製レーザダイオード（FU-436SDF-F1V1）を、光/電気変換素子には三菱電機製フォトダイオード（FU-39PD）を採用した。
電子銃システムの写真を図2に示す。

図2

図4-1

22.3125MHzのバーストエミッション波形

図4-2

22.3125MHzのエッション波形（拡大）

電子銃高電圧部の写真

３．測定結果
主要構成機器の測定結果を以下に示す。
パルス伝送装置のパルス伝送結果を図に示す。
試験用グリッドパルサーからの出力パルス（幅700ps（半値幅））の伝送パルス波形を図3に示す。
減衰量は18%であり、パルスにひずみなく伝送できることを確かめた。

図3

パルス伝送装置透過後のグリッドパルス波形

電子銃のエミッション波形をファラデーカップで測定した。22.3125MHzのバーストパルス波形を図41に、拡大波形を図4-2に示す。また、178.5MHz（試験用グリッドパルサー）のバーストパルス波形を図5-1、拡大波形を図5-2に示す。予定とおりのバース

図5-1

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178.5MHzのバーストエミッション波形

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Grid
Voltage
125V

1600
1400

Emission (mA)

1200

Bias
Voltadge
40V
60V
80V
100V
120V
140V

1000
800
600
400200020304050607080

90 100 110 120

Cathode Voltage (kV)

図5-2

178.5MHzのエミッション波形（拡大）カソード電圧とエミッション電流量の関係を測定したので、報告する。グリッドパルサー出力電圧を125V固定とし、バイアス電圧を40V~140V変化させたときのエミッション電流量を測定した。結果を図6に示す。

図6

エミッション電流とカソード電圧の関係

４．まとめ
今回、佐賀LS向けの電子銃システムを開発した。
結果、バースト周波数178.5MHz、パルス幅600psのパルスビームを出射できる電子銃を開発することができた。本電子銃で、SRリングへの入射モード及び自由電子レーザーモード対応の電子銃システムが完成できた。さらには、178.5MHz運転により自由電子レーザー出力が増加、リングへの入射時間の短縮が期待できる。研究会当日では、現地据え付け後の電子銃エミッション試験結果を報告する予定である。

参考文献[1] T.Tomimasu, et al.,Proceedings of the 28th Linear
Accelerator Meeting in Japan, Tsukuba, Jul.30-Aug. 1,
2003,pp309-311.

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