Various methods to measure the betatron tune of the synchrotron

シンクロトロンのベータトロンチューンを測定するためのさまざまな方法

畠山 衆一郎

Hatakeyama, Shuichiro

一般的にシンクロトロンではバンチしたビームがリングを一周する間の横方向の振動数(通常ベータトロンチューン又は単にチューンと呼ばれる)は、加速器の不安定性を避けるための基本的な制御項目の一つである。このレポートではビームの不安定性への影響について言及されないが、バンチごとの横方向のビーム位置からベータトロンチューンを測定するためのさまざまな方法に焦点を当てる。以下の項目が提示される、(1)特定の場所での時間領域のビームの位置の最小二乗フィッティング。(2)特定の場所におけるビーム位置を周波数領域に変換しその分布のピークサーチを行う。(3)特定の場所におけるビーム位置の位相空間解析を行う。(4)リングの軌道上の多くの場所のビーム位置を正規化座標にして周波数ドメインの解析を行う。実際の加速器への適用については、J- PARC(大強度陽子加速器施設)のデータを示す。

Generally in the synchrotron, the frequency of transverse oscillation of the bunched beam for each single turn (usually called betatron tune or just "tune") is one of fundamental controllable knobs to avoid the instability of the accelerator. In this report, it is not mentioned about the effect to the beam instability but it is focused to various methods to measure the betatron tune by using bunch-by-bunch transverse beam position. The following items will be presented, (1) least square fitting to the time-domain beam position at specific location. (2) peak finding of the frequency-domain beam position at specific location. (3) phase space analysis of the beam position at specific location. (4) frequency-domain analysis of the beam position in the normalized coordinate at many locations in the ring orbit. For the application to the real accelerator, data of the J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) will be shown.