Development of an RF-input coupler with a multi-loop antenna for the RFQ linac in IFMIF project

IFMIFプロジェクトにおけるRFQライナックのためのマルチループアンテナを用いたRF入力結合系の開発

前原 直; 森山 伸一; 三枝 幹雄*; 杉本 昌義; 今井 剛; 竹内 浩

Maebara, Sunao; Moriyama, Shinichi; Saigusa, Mikio*; Sugimoto, Masayoshi; Imai, Tsuyoshi; Takeuchi, Hiroshi

IFMIFのRFQライナックのために、同軸導波管を用いたマルチループアンテナによるRF入力結合系の開発を行っている。ループアンテナを用いた場合、ループアンテナの構造がそれぞれの位相差やパワーバランスに影響を与える。パイプ直径10mmを用いたループアンテナを試作し、位相差とパワーバランスを低電力試験で測定した。ループアンテナの挿入距離を3cmにすると位相差やパワーバランスが乱れないことが判明した。しかし、耐電圧の面で単一ループアンテナによるマルチMW級の結合は難しいことから、2つもしくは4つのループアンテナを用いた結合の方が単一ループアンテナより、耐電圧及びパワーバランスの観点から良いと思われる。そこで2つケースに対して位相差とパワーバランスを測定した。平均位相差として179と8%程度のパワーバランスの良い測定結果が得られた。これらの結果は、IFMIF 175MHz RFQにおいてマルチループアンテナを用いたRF入力結合系に対する有効性の一つを示した。

An RF-Input coupler with a multi-loop antenna using co-axial waveguides has been developed for the RFQ linac on IFMIF. In case of using a loop antenna, the loop antenna structure will affected phase difference and power balance in each cavity. A mock-up loop antenna using the pipe diameter of 10mm was fabricated, phase differences and power balances were measured by a low power test. It is found that it is necessary to shorten the installed depth up to 3 cm to make the phase differences and power balance small. But, from a withstanding voltage, it is difficult to couple multi-MW with the single coupler. The coupling with multi-loop antennas using two or four loops is better than one loop antenna from the point views of both withstanding voltage and power balance. The phase difference and power balance were also measured in both cases. A good average phase-difference of 179. and a good RF power balance within 8% error for each cavity were obtained. These results showed one of feasibility for an RF-Input coupler with a multi-loop antenna in the IFMIF 175 MHz RFQ.