KEK஢ 子 ຨ ஢ 子 LINACの Cバ ン ド テ ス ト ベ ン チ の 状 況大Ѡ 隆夫1、明本 光生、池田 光男、柿原 和久、紙ૌ 啄哉、০楽 哲夫、杉村 ‫ݗ‬志、竹中 たてる、中尾 克巳、中島 啓光、福田 茂樹、本間 博幸、
松本 利広、道園 真一གྷ、矢野 善治、大澤 哲‫ݗ‬エネルギー加速器研究機構 加速器研究施০
〒305-0801 茨城県つくば市大穂1-1

概要
KEKの஢子ຨ஢子線形加速器（リニアック）はKEKBの入射器として現在運転している。KEKB次期‫ڐ‬画（SuperKEKB）としてຨ஢子のエネルギーを3.5GeVから8GeVへと 増強してピー ク・ルミノ シ
ティを1035cm-2s-1を目指す‫ڐ‬画の検討が進められている。加速エネルギーを増強するためにリニアックのຨ஢子加速ユニットをSバンド（2856Mhz）からC バンド（5712Mhz）に変更し、加速ユニット数を2倍にする‫ڐ‬画をたてた。本報告は変更を可能とするために必要なデータ、機器の開発を行うためのCバンドのテストベンチについて報告する。

１．はじめにKEKB次期‫ڐ‬画（SuperKEKB）ではຨ஢子のエネ
ルギーを3.5GeVか ら8GeV、஢子の エネルギー を8GeVを3.5GeVに変更し、ピーク・ルミノシティを1035cm-2s-1を目指す‫ڐ‬画の検討が進められている。このためリニアックではS バンドのຨ஢子加速ユニット24台をCバンドに変更し、ユニット数を48台にする‫ڐ‬画を立てた [1]。Cバンドでビーム加速を行ったところは今までに無く、加速管をはじめSバンドのスケールダウンではすまない。このため、テストベ
ンチを至急立ち上げ、予備ࠟ験を行い、本年夏の保守期間内に加速管をビームラインに০置し、ビーム加速ࠟ験が出来る状態にすることになった。

２．加速管組立室
加速管組立室はリニアックの南端にあり、加速管の০置・交換を円滑に行うためにリニアックトンネ
ル床（地下）と同じ‫ݗ‬さにある。トンネルと加速管組立室を隔てる壁と搬入用扉は放射線遮蔽のため2mのコンクリートであるが加速管組立室は放射線監視区域である。加速管組立室はトンネルで使用するための加速管をはじめとする機器・൉品の測定室・準備室として使用している。また、トンネル内で使用していた低放射化物（20μSv以下）の再調整・改良のための加工等も行うところである。リニアックを整備するための治工具の保管場所でもある。数年前
より組立室内にSバンド加速管のAgingを行うためにコンクリートブロック（厚さ：0.5m）により放射線遮蔽をしたエリアを০け、内൉に加速管を০置し、
1

E-mail: takao.oogoe@kek.jp

加速管組立室に༄接したクライストロン組立ホールから大஢力のマイクロ波の供給を受けAging・ࠟ験を行ってきた。

３．テストベンチ
Cバンドのテストベンチ（図1）は大஢力クライス
トロン、同パルス஢源、低஢力励振系、真空機器、測定装置等とS バンド加速管Agingで使用したコンクリートブロックのエリアとからなり約72 m2（12m6m）を使用している。放射線安全対策のためコンクリートブロックの増強を行い東側のコンクリート厚みを1mし、西側・北側にはフェンスを০け立ち入りを制限した。
大஢力クライストロンを加速管組立室内に০置した理由は立体回路に使われるベンドの数、フランジの数が多くなると反射波（VSWR）が発生しやすくなることがSバンド加速管Agingの経験より推測されたためである。ただし、真空に重要な立体回路ସはクライストロンの০置位置、マイクロ波圧縮装置（SLED、‫ڐ‬画中）の০置位置により決定した。このため、加速管ࠟ験時の立体回路ସは加速管入口まで約11mである。
今回のテストベンチの構成൉品は新֩に০‫・ڐ‬製作したもの、使用実績が少ないものが多くࠟ験しながらテストベンチを組み上げていくことになった。
本年2月初めまでは小型化したクライストロン用パルス஢源[2]の調整を行い、2月からはクライストロンのࠟ験を開始[3.4]した。しかし、ベーテホールカプラ製作に不具合が生じ、JLC—Cバンドグループより借用してのࠟ験の開始となった。4月よりレゾナントリングを用いた‫ݗ‬周波窓のࠟ験[5] が行われ、テストベンチ・本ユニットに使用出来る‫ݗ‬周波窓が出来た。6月より導波管のAgingを行ない目標の42MW（50pps, 2μsec）まで達成した。

４．立体回路4.1

導波管

Cバンドの周波数は5712MHzであるため導波管サ
イズはWRJ-5とWRJ-6の2サイズとなる。採用サイズはWRJ-5とした。絶対的な理由は無いが有効な点として伝送損失が小さく、最大஢界強度が低いことである。加えて、大஢力RFでの使用実績（KEK JLC-C

バンド）があることがあげられる。好ましくない点
4.3!!方 向 性 結 合 器
は周波数帯の上限に‫ؼ‬い、重量が重くなる等がある。
‫ݗ‬周波஢力測定用の方向性結合器はセラミック窓
加速管に40MWの入力が必要な時10mの導波管を使を使用せずアンテナ൉が真空になっているタイプの用するとクライストロン出力஢力は各々43.0MW、開発を依頼し、レゾナントリングで使用し良好で44.1MWとなりWRJ-6を使用すると1.1MW大きいクあった。コネクターを接続の関係でN型にしたためライストロンが必要になる。
傾きを持たせて製作することに成り、ロウ付けが厄[6.7]
介になってしまった（コネクターは真空型）。進行表１：導波管の特性比Ԕ
波と反射波を観測するため基本は2個1組で使用する。
WRJ-5
WRJ-6
サイズ（mm）
47.55 22.15 40.00 20.00
周波数帯(GHz)
3.95 ~ 5.85
4.90 ~ 7.05
஢場強度(MV/m)
13.10
15.80
伝送損失(dB/m)
0.032
0.043(%)
7.1
9.4
P=100MW, 導波管ସ=10m

4.2

表2：ベーテホールカプラ性能表
周波数5712 10MHz
結合度60 0.5dB
方向性30dB以上

ベンド・フランジ

CバンドのEベンド・Hベンドの০‫ڐ‬はSバンドの2倍の周波数である、০置場所はSバンド導波管が০置されていた経路であることからベンド曲げ半径はSバンドのr=105mmの‫ؼ‬傍とし、HFSSにより‫ڐ‬算し、Eベンドr=105.4mm 、 Hベンドr=107.3mmに決定した。
フランジはテストベンチとこの夏にリニアックに০置するࠟ験器はメルディニアンフランジ [8]とするが、その後については検討をふまえて考えたい。雄雌があることにより立体回路০‫ڐ‬の煩わしさがある。
০置もしにくい。

図２：ベーテホールカプラ

6000
KLY-MAG
஢源

500

Ｃバンド導波管

1000

励振系
Ｃバンド
クライストロン

サブブースター

4500

真空 真空
関係 関係
加速管

KLY-PS

SLED

エアコン

エアコン
制御盤

஢磁石
஢磁石 ஢源
஢源
冷却水

図1：テストスタンド

N

Sバンド導波管4.4!!真 空 引 口

５．஢気・冷却水

導波管には真空引口を持つものが何種་かある。真空引口は全て஢界と平行なE面に付いており、内൉はマルチホールと呼ばれ、蜂の巣のように孔が無数に空いている（図3）。以前、Sバンドでは五徳目と呼ばれるスリット状の隙間を使用していたがこれではマイクロ波が真空ポート側に漏れイオンポンプに悪影‫؜‬を与えることがӕったためそのため数ミリの孔を無数に空けることによりӕ決した。C バンドテ
ストスタンドのマルチホール孔径はφ4mm深さ2mmとした。孔数は真空引口フランジにより異なる。

஢力としてはおおよそ三相60KVA、単相15KVAが必要である。冷却水は120l/minが準備してありクライストロン用パルス஢源関係、加速管関係と測定用஢磁石に使用する。஢気伝導度0.1siemens以下で温度安定性30 0.2℃（実際は大きな負荷変動が無ければ 0.02℃程度）の純水である。
Cバンドクライストロン用パルス஢源は஢圧400V入力で考えられているので三相400Vラインの確保が必要である。また、冷却水もクライストロン専用に用意を考えなくては成らない。

６．予定とまとめテストホールは順調に整備が進んでいる。また、予定されていたࠟ験もオンスケジュールで進んでいる。ࠟ験中に出た問題点は改修等を加え改善されている。
これからのࠟ験予定は、セットアップが終了した
3dB Hybridと RF Dummy Load[9] ࠟ験 で あ る 。 RFDummy Load単体でのࠟ験を行った後3dB Hybridに接続してࠟ験を行いたかったが時間の制約で同時に大図3：真空引口（マルチホール）஢力ࠟ験を行うことに成った。この状態でクライストロンの最大஢力を吸収出来れば০‫ڐ‬値を満ੰする。
テストベンチの真空系はクライストロン出口直後
低஢力測定では問題が無いことを確認している。にクライストロンの‫ݗ‬周波窓を保‫܅‬するためにイオ
7月初めからはCバンド加速管[10]のࠟ験である。現ンポンプと೪蒸発ゲッタポンプ（NEG）が০置され、 在、加速管は出来上がり低஢力での測定を行ってい導波管が水平に走るところに今回開発した‫ݗ‬周波窓るところである。8月終わりにはビーム加速テストが০置され窓の両側の十字導波管に同じくイオンポのためにリニアックのビームラインに০置される。
ンプと೪蒸発ゲッタポンプが০置されている（写真2）。‫ݗ‬周波窓と加速管等の中間位置にイオンポン
参考文献
プがあり、加速管ࠟ験の時には加速管の入出力൉に[1] 福 田 茂 樹 ,他 , “SuperKEKB‫ ڐ‬画 の 為 の KEK஢ 子 ຨ ஢各1台イオンポンプを০置する。それ以外のࠟ験で子 ラ イ ナ ッ ク Cバ ン ド 化 ‫ ڐ‬画 ”.in these prceedings
はイオンポンプ1台をࠟ験品の‫ؼ‬くに০置する。

左 側 に NEG 右 側 に イ オ ン ポ ン プ 中 央 に ‫ ݗ‬周 波 窓

図4：‫ݗ‬周波窓と真空系[2] 中 島 啓 光 ,他 , “小 型 パ ル ス ஢ 源 の 特 性 と 今 後 の Ӏ題 ”.in these prceedings[3] 松 本 利 広 ,他 ,“Cバ ン ド 50MWク ラ イ ス ト ロ ン を 用
い た 大 ஢ 力 ‫ ݗ‬周 波 源 (I) –低 ஢ 力 励 振 系 の 構 築 ”.
in these prceedings[4] 松 本 利 広 ,他 ,“Cバ ン ド 50MWク ラ イ ス ト ロ ン を 用
い た 大 ஢ 力 ‫ ݗ‬周 波 源 (I) –大 ஢ 力 ࠟ 験 ”.in theseprceedings[5] 道 園 真 一 གྷ ,他 ,“Cバ ン ド ・ ミ ッ ク ス ‫ ݗ‬周 波 窓 の 開
発 ”.in these prceedings[6] 山 口 誠 哉 ,他 ,“‫ ݗ‬エ ネ ル ギ ー 加 速 器 セ ミ ナ ー 、 加
速 管 ・ 立 体 回 路 ”.OHO’02, Aug 26-29, 2002
[7] 阿 ൉ 英 太 གྷ ,“マ イ ク ロ 波 技 術 ”東 京 大 学 出 版 会[8] 柿 原 和 久 ,他 ,“C-band矩 形 導 波 管 用 フ ラ ン ジ の 検討 ”.in these prceedings[9] 杉 村 ‫ ݗ‬志 ,他 ,“SuperKEKBに 向 け た C-band Dummy
Loadと 3dB Hybrid Couplerの 開 発 ”.in these prceedings[1 0] 紙 ૌ 宅 哉 ,他 ,“SuperKEKB‫ ڐ‬画 の た め の Cバ ン ド 加
速 管 開 発 に 付 い て ”.in these prceedings