Triangle and concave pentagon electrodes for an improved broadband frequency response of stripline beam position monitors

三角電極と五角形電極によるビーム位置モニターの周波数特性の改善

菖蒲田 義博   ; Chin, Y. H.*; 高田 耕治*; 外山 毅*; 仲村 佳悟*

Shobuda, Yoshihiro; Chin, Y. H.*; Takata, Koji*; Toyama, Takeshi*; Nakamura, Keigo*

ビーム位置モニターの周波数特性は、モニターの電極形状に著しく依存する。しかし、モニターの電極形状を直方体から変化させると、その形状に応じて、電極自身を精度よく傾かせ、チェンバーと電極のインピーダンスの整合性を取らないと、電極形状が持つ周波数特性と有為性を維持できない。そこで、まず、セッティングが最も簡単な場合として、電極形状が三角の場合を考え、その周波数特性が、直方体の電極の場合に比べて、著しく改善することを実証した。次に、五角形の形状の電極を考えることで、三角の場合に生じた、低周波側でのオーバーシュートが改善することを実証した。さらに、電極の端を直角に曲げることで、電極形状によらず、周波数特性を改善させることができることを実証した。

The frequency domain performance of a stripline beam position monitor depends largely on the longitudinal shape of its electrode. To attain a good impedance matching along the electrode, it needs to be precisely bent down toward its downstream in proportion to its width. In this report, we first propose a triangle electrode for easy fabrication and set-up. Theoretical and simulation results show that the simple triangle electrode has a remarkably flatter frequency response than the rectangle one. The frequency response, in particular at high frequencies, can be further improved by attaching an "apron" plate, perpendicular to the upstream edge of the electrode. The overshooting of the frequency response at low frequency can be eliminated by replacing the straight sidelines of the triangle by three-point polylines. We found that the concave pentagon electrode achieves a wide and flat frequency response up to about GHz for the J-PARC Main Ring.