Multiharmonic RF feedforward system for compensation of beam loading and periodic transient effects in magnetic-alloy cavities of a proton synchrotron

陽子シンクロトロンの金属磁性体空胴でのビームローディング及び周期的過渡効果の補償のためのマルチハーモニックRFフィードフォワードシステム

田村 文彦   ; 大森 千広*; 山本 昌亘   ; 吉井 正人*; Schnase, A.*; 野村 昌弘  ; 戸田 信*; 島田 太平 ; 長谷川 豪志*; 原 圭吾*

Tamura, Fumihiko; Omori, Chihiro*; Yamamoto, Masanobu; Yoshii, Masahito*; Schnase, A.*; Nomura, Masahiro; Toda, Makoto*; Shimada, Taihei; Hasegawa, Katsushi*; Hara, Keigo*

ビームローディング補償はJ-PARC MRでの大強度陽子加速において重要である。高電圧加速実現のため、Q=22の金属磁性体空胴が使用されている。空胴は単一ハーモニックで駆動されているが、空胴帯域には隣のハーモニクスも含まれるため、ウェーク電圧はこれら3つのハーモニック成分を持つ。これらの補償のために、RFフィードフォワード法を採用した。フルデジタルのマルチハーモニックフィードフォワードシステムを開発し、大強度ビームを用いて調整を行った。調整の結果、縦方向振動が減少し、大強度運転が可能になった。

Beam loading compensation is a key for acceleration of a high intensity proton beam in the MR of J-PARC. Magnetic alloy loaded rf cavities with a Q value of 22 are used to achieve high accelerating voltages. The cavity is driven by a single harmonic (h = 9) rf signal while the cavity frequency response also covers the neighbor harmonics (h = 8, 10). Therefore the wake voltage induced by the high intensity beam consists of the three harmonics, h = 8, 9, 10. We employ the rf feedforward method to compensate the beam loading ofthese three harmonics (h = 8, 9, 10). The full-digital multiharmonic feedforward system was developed for the MR. The commissioning of the feedforward system has been performed by using high intensity beams with 1.010 protons per pulse. The longitudinal oscillations due to the beam loading are reduced. By the beam loading compensation, stable high power beam operation is achieved.