Tracking between bending and quadrupole families

偏向電磁石と四極電磁石ファミリのトラッキング制御

渡辺 泰広  

Watanabe, Yasuhiro

近年新たに建設される大強度陽子加速器では、ビームオペレーションの制御性の向上を目的として、多数の四極電磁石ファミリが必要となっている。J-PARC RCSの主電磁石システムは、1種類の偏向電磁石と7種類の四極電磁石ファミリから構成されており、それぞれ独立した共振回路により励磁され、電磁石電流は直流バイアスされた25Hzの正弦波交流波形である。しかし、電磁石は非線形特性を持つため、電流波形は正弦波であっても磁場波形は高調波成分を含んだ歪んだ波形となる。電流と磁場との関係は電磁石の種類ごとに異なるため、磁場の高調波成分はトラッキングエラーの要因となる。本発表では、J-PARC RCSにおける高調波電流制御を用いた高精度トラッキング制御について報告する。J-PARC RCSでは、共振回路において積極的に高調波電流を制御することにより、電磁石の非線形性に起因するトラッキングエラーを低減することを提案している。この方法を用いることにより、四極電磁石電源による高調波電流制御が加速中のチューン調整に有効であることをビーム試験結果により確認した。

Recent high-intensity proton synchrotron has many quadrupole magnet families for the purpose of flexible beam operation. In J-PARC RCS, main magnet system consists of one bending and seven quadrupole families. Their magnet families are excited using a resonant circuit and the current waveform is a DC-biased sinusoidal pattern. However, non-linear characteristic of the magnet produces harmonic components in the magnetic field. The harmonic components are different for each type of magnet depending upon the degree of saturation, and it causes a tracking error. This presentation discussed about precious tracking control between bending and many quadrupole families in J-PARC RCS.