Stripline beam position monitors with improved frequency response and their coupling impedances

モニター電極の周波数依存性とそのビームとの結合インピーダンス

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*

J-PARCのシンクロトロン(特にMR)では、ビーム強度を上げていくと、将来、電子雲によるビームの不安定化が起こることが懸念されている。このビームの不安定性をモニターで検知するには、GHz帯まで周波数特性の良いモニターが必要である。モニターの電極形状とモニターの周波数特性には相関があることが分かっていて、指数関数型の電極形状が採用されることが一般的である。しかし、これを精度よく製作することは、極めて困難である。実際、J-PARC MRのモニターの特性は、1GHzを超えると極端に悪くなっている。そこで、われわれは、三角形状や五角形状の電極を提案することにした。シミュレーション上は、これで、指数関数型の電極形状と同程度の周波数特性を得ることができることが分かる。さらに、この形状は製作が圧倒的に簡単なので、現実的には、指数関数型の電極形状の周波数特性を圧倒できることを、実際の測定で示すことができる。一方で、この改良でビームとの結合インピーダンスが悪化すると、ビームを安定化させるという意味で問題である。この発表では、改良した電極の周波数特性とその結合インピーダンスを示すことで、結合インピーダンスを増大させることなく周波数特性を改善できることを示すことにする。

In J-PARC MR, there is a concern that electron cloud instabilities may appear and limit the beam current at future higher power operations. For the case, we have developed a wider-band beam position monitor by deforming the electrode shapes. The modification of the electrode can be done without significant enhancement of the beam coupling impedance. For typical electrode shapes, we show the coupling impedances as well as the frequency responses of the electrodes.