主加速部超伝導空洞の報告～7回目縦測定～2010年3月16日
ＥＲＬ検討会ERL‐SCグループ 梅森健成
阪井寛志、沢村勝、篠江憲治、高橋毅、古屋貴章
寛志
村勝 篠 憲治 高橋毅 古 貴章

第７回縦測定• 2010/2/23～25に測定– 4K Q
Q‐E測定
E測定– Rs‐1/T測定– 2K Q‐E測定
Q 測定– 2K pass‐band Q‐E測定(8pi/9, 6pi/9, 5pi/9, 3pi/9, 1pi/9)• 今回の処理– EP 30um– HPR(Flangeg open
p 6hrs + flange
g close 3hrs)– 6回目測定前に、8‐9iris突起部をLocal grinding• 変更点– フランジを銅メッキ→SUSへ（Q値をかせぐため30mmへこませる）– Pt用アンテナも新たに用意した– アセンブリにおいてはイオンガンを用いて、particleを飛ばしながらアセンブリにおいてはイオンガンを用いてti l を飛ばしながら– 治具も多少工夫して、手早く作業できるよう配慮

４Ｋ π
π‐modemode

これまでで初めて、Ｘ線を観測することなく４Ｋ測定が終了した

Q‐T測定
QT測定

フィットから求めた残留抵抗 17.4nΩ
これまでの測定と比較して、平均的な値。
フランジロス（両フランジとも1X10 11程度）
フランジロス（両フランジとも1X10^11程度）
を考慮すると、表面は良いほうか。

2K π
π‐mode(1回目)mode(1回目)• Radiationも少なく非常に良好• 17～20MV/mあたりでマルチパクティングによると思われるクエンチが数度あった• 最終は、25MV/mにて、2セル赤道部(190～220度付近)の発熱により制限• Q=1x1010をEacc=20MV/mで達成

2K π‐mode(1回目) 詳細
25MV/mにて、2セル赤道部
25MV/mにて2セル赤道部（190～220度付近）の発熱とともにクエンチ

10MV/mで一度クエンチ（原因不明）

20Ea
acc [MV/mm]

17～20MV/mで数回
1720MV/ で数回
クエンチ (Multi‐pactingと思われる)

15105060 . 0

PIN sensor部 軸方向に各8つ+iris毎に１つ。合計82個
PIN numbering(オレンジはiris部)
PIN1
PIN2
PIN9
PIN1015φ400

323

φ268

345.5

40φ337
φ264
φ235

PIN11
PIN18
PIN19
PIN20

φφ337
φ264
φ235

PIN27
PIN28

334

φ268

346.504

40103.9

PIN29

φ400

PIN36
PIN37
PIN38
PIN45
PIN46
PIN47

φ337
φ264
φ235

PIN54
PIN55
PIN56

φ400

346.504
34φ268334

40

PIN63
PIN64PIN65
PIN72
PIN73
PIN74
PIN81
PIN82

抵抗は回転メカとともに回転する
各セル赤道部に９０度毎配置
従って4個×9cell＝36個配置。

回転メカsetup2K π‐mode(1回目) X線マッピング
10 MV/m

15 MV/m

18 MV/m

20 MV/m

18MV/mまでほとんどX線なし！

6π/9 mode••••

6π/9 mode
π-modeで発熱の見られた
2セルにfieldが無いモード

20MV/m付近で何度かクエンチ。マルチパクティングと思われる。
36MV/ まで到達
36MV/mまで到達。
4cell赤道部での発熱と思われるクエンチで制限(45～135度?)
その後 突如field emission が始まり、10～十数MV/mでリミットしその後、突如fieldが始まり 10～十数MV/mでリミットしてしまった。

6π/9‐mode 詳細
36MV/mにて、4セル赤道部（45～135度付近）の発熱とともにクエンチ

23MV/m付近で数回クエンチ (Multi‐(pactingと思われる)

Field emissionにより性能劣化してしまった

Eacc [MVV/m] at eend cell3025201510506π/9モードの詳細（後半）/Eaccc [MV/m] at end ceell

4035
30
2520151050• 36MV/mにて十数回クエンチさせた• あるクエンチを境にemissionが始まる
あるク ンチを境にが始まる• 徐々に悪化する様子も見える– 36MV/m
36MV/ → 18MV/m
18MV/ → 17MV/m
17MV/ → 12MV/m
12MV/ → 10MV/m
10MV/• 最終的に10MV/m以上入らなくなった6/9pi‐mode burst前後 X‐ray dataの例 (1‐3cell)
①②③

①②③

1cell

ch9 Pt/10Pinch7①②③2-3iris(ch19)+3cellch27ch19ch20

1-2iris(ch10)+2cell

ch17
ch10

①最初のquench+Burstが起きたtiming：①最初のh+B tが起きたti i
これにより36MV/mあったfieldがそれ以降powerが入らなくなる。
②①の次のquench③②の次のquench①②③1cellCh7 (0.09V)‐‐

Ch9 (0.13V)

2cell

Ch17 (0.17V)

Ch10 (0.11V)

‐‐

3cell

Ch27 ((0.45V))

Ch20 ((0.1V))

Ch19 ((0.4V))

クエンチと同期して、パルス的なＸ線信号が空洞全面に渡り観測されている様子
何か異常な現象が起こっていることは確かだが… 何が起きている？？

6/9Pi‐mode (10.0MV/m, Q0=7.1*10^9) (after burst)
0度 4-5iris(ch37)+5cell
4 5i i ( h37)+5 ll
150度

190度

0度

5-6iris(ch46)+6cell

150度

6-7iris(ch55)+7cell

150度

180度

Iris only

0度

いくつかシャープなＸ線シグナルを観測

2K π‐mode(2回目)

1e11

・ 再度、π-modeにトライするも、fi ld戻らず
field戻らず
・ 激しいfield emissionが観測される
・ fieldが上がるとともに、数多くのemissionが起こっていると思われる。

Qo

1e10

1e9
1e8
16.0 MV/m, アイリス部のX線

2

34 5 6 7
Eacc [MV/m]

87.5 MV/m, アイリス部のX線

9 10

パスバンド測定＆エイジングを試みるも、どのモードでも激しいemissionを観測
1e11

1e11

8pi/9 mode
8pi/9-mode

5pi/9 mode
5pi/9-mode

1e10

QooQo
Q

1e10

1e91e81e902468E
Eacc[MV/ ] att end[MV/m]d cellll

10121e111e8024681012Eacc [MV/m] at end cell

1e113pi/9-mode

14161pi/9-mode

1e10Qo

Qo

1e10

1e9

1e9

1e8

1e80246810
Eacc [MV/m] at end cell1214

11.522.53Eacc [MV/m] at end cell

3.54

3/9pi‐mode (11.0MV/m@end cell, Q0=4.7*10^9)4-5iris(ch37)+5cell
45iris(ch37)+5cell

7-8iris(ch64)+8cell

6-7iris(ch55)+7cell

Iris only数多くのemission sourceができてしまったと思われる。

1/9pi‐mode (3.2MV/m@end cell Q0=4.8*10^9)
3 4i i ( h28)+4 ll
3-4iris(ch28)+4cell

5-6iris(ch46)+6cell

4-5iris(ch37)+5cell

Iris only

2K π‐mode(3回目)

1e11

・ 2回目よりは多少プロセスされている感があるも、元には戻らなかった。
・ 激しいfield emissionにより10MV/m程度に制限される。
程度 制限。

Qo

1e10

1e9
1e80

9.0 MV/m, アイリス部のX線

5101520
Eacc [MV/m]

9.0 MV/m, 8cellでのX線2530

測定後の内面観察について• 縦測定後にフランジをばらし、カップラ
縦測定後にフランジをばらし、カップラーおよび空洞内部を観および空洞内部を観察• カップラー周辺は顕微鏡を用いて観察。ベローズ、セラミック等を含め放電等の異常が起こっているようには思えない。
• 空洞内面には、既知のピットがいくつか存在する。4セルと２セル赤道はピットが多い。発熱部分には、近い部分にピットあり。
• スパッターなどが起こった様子は空洞内部にも特に見られな
パ タ などが起た様子は空洞内部にも特に見られない。
• Local grindingした部分はgrindingした部分は、50+30umのEPをした後では、ほと50+30umのEPをした後では ほとんど目立たない。

カップラーの様子
カップラー全体

アンテナ先端

ベローズ

セラミック

2セル赤道での発熱の候補 どちらもピット
図は凹凸が反転なので注意
候補① 239度(マッピングでの199度）

幅 約
幅：約200um、深さ：約10um、深 約

候補② 243度(マッピングでの203度）

幅：約200um、深さ：約15um
EP後の水洗工程によるシミ（問題無いはず）

4セル赤道での発熱の候補候補① 110度(マッピングでの70度）

どちらもピット
図は凹凸が反転なので注意

幅：約200um、深さ：約25um

候補② 130度(マッピングでの90度）

幅：約300um、深さ：約20um

Local grindした場所（突起の合った場所）
6回目縦測定前(Local grinding直後）

７回目縦測定後(Local grinding以降、EPgrinding以降 EP 50um + 30um)

Local grindした場所は、EP80um後ほとんど目立たなくなっている。
((EP50umの段階ですでにかなりきれい）今回最初にfieldが出たことからも、Local grindingにより十分修復された

まとめ• 前回の測定（真空リークにて測定終了）以降、30umのEPを行い 再度縦測定を行 た
い、再度縦測定を行った。
• 最初の2K π‐mode測定においては、radiationも少なく25MV/mに到達した （20MV/ にてQ 1 1010)に到達した。（20MV/mにてQo=1x10• 6π/9 modeの測定中に、36MV/mでクエンチした以降、fieldemissionが増加。
emissionが増加• その後、pass‐band modeにてプロセスを試みるが、多少改善したのみで、最終のπ mode性能は10MV/mに制限された。
したのみで、最終のπ‐mode性能は10MV/mに制限された。
• Ｘ線マッピングから、かなり多数のX線トレースが観測されている。
• 6π/9 modeでのクエンチに起因して、何かが起こりemissionsourceをまき散らしたか？

今後の予定• 3/15の週 アセンブリ準備• 3/23の週 EP&アセンブリ• 4/19の週 縦測定• 3月末 ERL9セル#2号機納品• 4月上旬 新セラミック窓(セラミック厚さを薄くして、1 3GHzから共鳴を逃げた)のハイパワー試験@JAEA
1.3GHzから共鳴を逃げた)のハイパワ
試験@JAEA• HOMダンパーの冷却試験（ヒーター試験）は、適宜、東大物性研にて実施中