Beam position monitor system of J-PARC RCS

J-PARC RCSのビーム位置モニタシステム

林 直樹  ; 川瀬 雅人; 畠山 衆一郎; 廣木 成治 ; 佐伯 理生二; 高橋 博樹  ; 照山 雄三*; 豊川 良治*; 荒川 大*; 平松 成範*; Lee, S.*; 佐藤 健一郎*; 手島 昌己*; 外山 毅*

Hayashi, Naoki; Kawase, Masato; Hatakeyama, Shuichiro; Hiroki, Seiji; Saeki, Riuji; Takahashi, Hiroki; Teruyama, Yuzo*; Toyokawa, Ryoji*; Arakawa, Dai*; Hiramatsu, Shigenori*; Lee, S.*; Sato, Kenichiro*; Tejima, Masaki*; Toyama, Takeshi*

本論文は、J-PARC RCSのビーム位置モニタ(BPM)システムについて述べる。RCSは、ビームパワー1MWの速い繰返しのシンクロトロンで、そのBPM検出器は、直径250mm以上あるが、ビーム位置を極めて正確に測定する必要がある。さらに、定格から低いビーム強度まで、幅広い範囲で動作することが必要である。リングには、54台のBPMがあり、限られたスペースのため、そのほとんどを補正電磁石の内側に収めた。検出器は、静電容量型で4電極あり、対角線カット形状で構成される電極対は、ビーム位置に対し非常に良い線形出力特性を持つように設計した。また、14bit 40MS/sのADCと600MHzのDSPを持つ信号処理回路を開発し、それらを、shared memoryを介し、EPICSによって制御できるようにした。この回路は、連続して平均ビーム位置を計算するモードでは、25Hzのパルスすべての記録が可能で、ほかに、周回ごとのビーム位置計算など、高度な解析のため、全波形データを残すモードも設定した。

A beam position monitor (BPM) system at J-PARC RCS is described. The J-PARC RCS is a rapid-cycling proton synchrotron and its designed beam power is 1 MW. A diameter of the BPM detector is larger than 250 mm, however the system has to measure the beam position very accurately. The system should work not only for the high intensity but also for lower intensity. There are 54 BPM around the ring and most of them are placed inside steering magnets because of quite limited space. The BPM detector is an electro static type and it has four electrodes, and a pair of electrode gives a good linear response with diagonal cut shape to detect the charge center precisely. The signal processing unit, which is equipped with 14-bit 40 MSPS ADC and 600 MHz DSP, has been developed. They are controlled via shared memory space and EPICS. It is capable to record full 25 Hz pulse data for averaged mode and it could also store whole waveform data for further analysis, like turn-by-turn position calculation.