Proceedings of the 20th Linear Accelerator Meeting in Japan ( September 6—8,1995，Osaka，Japan)® - 30Beam position monitor using high-permiability material
Kobayashi T.，Kozawa T.，Ueda T.，Uesaka M. and Miya K,
Nuclear Engineering Research Laboratory, Faculty of Engineering, Universityof Tokyo
2-22, Shirakata-Shirane, Tokai-mura, Naka-gun, Ibaraki 319-11，Japan
Kobayshi H.
National Laboratory for High Energy Physics
1-1, Oho, Tsukuba, Ibaraki 305, Japan
Tagawa S.
The Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka University
8-1 ，Mihogaoka，
Ibaraki, Osaka 567, JapanAbstract
A beam position monitor for an linear accelerator has been developed at NERL/UT linac. The
beam position mnitor is mainly composed of four rectangular high-permiability materials，fourpickup coils, a monitoring housing，four SMA type output connectors and ceramic vacuum duct.
The high performance of the beam position monitor using rectangular high-permiability materials isreported. And w e shows the possibility of nondestructive beam profile monitor using
high-permiability materials.

高透磁率材料を用いたビームポジションモ ニ タ ー
1 . はじめに筆者のアモルファスコアを用I ヽたビーム超高速電流ムが多く使用されている。 しかし、このモニターシスモニターの開発（アモルファス スコアモニター）によ

テムは、ビームを破暖する方式であり、スクリーンをり、電子線加速器のビーム電流モニターの高速応答性
比 DEiC善に大きく貢驮している1)。近年《、ビー趟なイ驗斗角から観測しなけれ{救らなしヽ欠与がある。
筆者らは、超高透磁率のカットコア（
例えば2mmx

ム位置やプロファイルを正確に翻丨j したI 、実験か多々5mmxltom) に 1 ターンのピックアップコイノレを4 箇あるが現状である。 しかしながら、プロファイルモニ所に取付けた電子ビーム位置モニター（プロファイル

夕一に至っては、 ワイヤースキャニング方式やマルチワイヤー方式及びデマルケストなどの発光体を電子ビーモニター）を開発している。このモニターの特徴は、非常以遲の超高透磁率の直方体を卜ランスの磁心にム通過位置に設置して光を計測し、プロファイルを求することにより、高速応答性を損なわずに出力電圧をめる破壊型しか使用されていない。
ビームプロファイノレは、一 般的 にルミナスクリー大きくしたことである。現在、開発中の直方体の超高ンを用いて、 ビームに同期して画像を取り込むシステ

則惻するだけでなく'透磁率材料を用いると、ビーム位置の重を I 酿 壊 でビームプロファイル（断面形状）を_酿 « で計測できる可能性を示r 。

Beam duct (ceramicduct)

2 • テ ス ト ベ ン チ に よ る 電子 ビ ー ム 位置 モ ニ タ ー

TDS 644Aの校正
ビーム位置モニタ一のセンサ一部の構成図を1 にDigitizing
Oscilloscope
1ch:500MHz示す。このセンサ一を,_体のセラミックリング上に(Tektronix)適当に配置（現在は4 ヶ所）したケースを製作し、 このケースをE ii な角度で回転させる。そして、対になって1 ヽるセンナ一を演算することでそれぞれのセンサーからの出力電圧の変化をデイジ夕ル化して、信号処理を行なう。ま^:、計測システムをFfc 2に示す。超高透PersonalComputer直方妝)髓过巨離にょる出力の変化とワィヤーに流しているノ、。
ルス電流によるセンサー部の直線性を調べた結果が、F电 3であるパルス醫荒位置をモニターoiiilL

ケース内で30mmx 20mmの範囲をマッピイングしたのが％ 4である。粗い計測であったが、中^M寸近は歪み

Fig.2.Measurement systemのなく精度良くマッピングができた。ビーム位置モニ夕一は、X■方向とY•方向に対応する互いに直交する2組のセンサー対を構成して、各対のセンサー出力を加cのg 2o> s & noovs}騰して比をとることによって ^ / ぐルスの重！
:位 置をff 算する。パ ル ス 電 流 の 重 位 置 （X，Y ) は、X=R60
4020(V1-V3/V1+V3)，
Y=R(V2-V4/V2+V4)で近似できる。R はモニターケースの半径を示す。また、パルス発生器のノくルス電流100mAをモニ夕一のセン夕一から5mm下側も_させ/こ_水平方^の出力信号をe - _ で360度回転させた時のパルス信号電！
王の変化をプロッ卜したのがFig5で、R(Vi-V3/V1+V3)が綺麗にサインカーブに10乗 っ て いる。このsinカーブのピーク値からワイヤー位

2030

Distance (m m )Fig. 3. (a) The change of pickup coilction of theoutput voltage as a functiont!
distance
volume of Ae HPM and distanfrom theこpuls(pulsed current of thewire.

置がモニタ一の中心から下方に5mmずれてしヽることが顏できる。
SMA Connector£<DbQ2sUioPulse Current (mA)
Fig. 3. (b) Correlation between position
monitor output voltage and thepulsed current of the wire.

F i g .1 . Cross-sectional view oi the beam
position monitor.

— 2 2 8—では、 0及びX ，Y_stageを用し、た 電子ビ ー ム位置 モ
15

ニ夕一の実験で沢山のデ一夕が得られている。そのデータの一部は、昨年のライナック研究会で報告している。 しかし、まだB-stageを360度回転さ10530mmせて電子ビームの位置（プロファイル）を計測する実験を行っていない。また、メッシュ分割方法
により、違 う 2 点をワイヤ，パルス電流が通過した時の9-stageを360度回転させて計算してプロッ

0_ 5卜したのが、Fig. 6 である。今後、このシステム-10での信号の有効桁数の増大と9-stageを360度回転-15させて電子ビームの位置（プロファイル）を計測•10-50する実験を行う。

5Center of balance-20mmFig. 4. Measurement of magnetic
field distribution of 3 0 m m x
2 0 m m area in the beam
monitor with steps of 1mm.

0.6 一

Not center of balance

0.4 ■-208§« pu(m ! ^IXJ

B2 ，B4 output

0.2 •(N-degree
Fig. 6. Simulation results of the beam
position(profile) monitor with
two wire.
(x=+20mm ，+ 2 6 m m ，y=0)0.2 *-0.4 •-0.6 'o

100

200

300

4 . まとめ400degree

モ ニ タ ーを 正確に回転させ、デ ー タ を 取り込んで、更に回転させるという方法で電子ビームのビーム位置はもとより、プロファイルを計測できると考えている。
謙 的に0 ，
叉 Y- s t ^ 用 t ヽたモニターシステムを試作

Fig. 5. Sesitivity curve of signals
coining from two pairs of
pickup coils using 0-stage.
(wire position x=0 ，y=-5mm)

して、ベンチテス卜でデ ー タ 取得が可能であることを漏し、ベンチテス卜のデ一夕と削着結果を比 較 し た 。

ft箕とベンチテス卜の結果は、定性的に一致している

3•メッシュ分割方法による電子ビーム位置（プことか^s r e きた。

ロファイル）モニターの校正
モニターの校IE方法は、メッシュ分割方法のように、麵をメッシュ状に分割し、各センサーについてパル
ス電流Iが流れた時の距離R でピックアップコイル出力 V を予め計測しておく。比例定数をK とすると、K5. 謝辞(株）パルス電子技術の芝田、油浦各氏の研究ご協力に対して深く感謝致します。

ニV x R パとなる。ポ イ ン ト 流 れ る 電 流 を と す
るとセンサーの出力Vmti、M n = K ( I i ，j/sq ：Pfi•沿y +03+Y好)で表す事ができる。実際の電子ビームによる実験

参考雄1 ) T. Kbb^ashietd.，Nud loste aodMeSi, B79 (1^3)785.
2) T. Kob^ashi et ±, Nud fostn andMeflL, A361,3 (1995)
436.

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