J-PARCリニアックにおける中間パルス形状に対応したビーム負荷補償試験

Study of beam loading compensation with comb-like structure at J-PARC linac

二ツ川 健太*; 小林 鉄也*; 佐藤 福克; 篠崎 信一 ; Fang, Z.*; 福井 佑治*; 溝端 仁志; 道園 真一郎*

Futatsukawa, Kenta*; Kobayashi, Tetsuya*; Sato, Yoshikatsu; Shinozaki, Shinichi; Fang, Z.*; Fukui, Yuji*; Mizobata, Satoshi; Michizono, Shinichiro*

J-PARCリニアックは、RFQ下流のビーム輸送路(MEBT1)に設置されているRFチョッパ空洞で不必要なビームを蹴ることにより、中間パルスと呼ばれる櫛形構造のビームを生成している。RFQ下流の空洞では中間パルス形状を持つビームが通過すると、必然的にこのビーム形状の負荷がある。現在までは、ビーム電流を設計値で運転していないこともあり、中間パルス形状に対応した負荷補償ではなく、平均的なビーム電流を仮定した矩形の負荷補償を行ってきた。しかし、ビーム電流の増加でビーム負荷が大きくなるに伴い、RFの要求精度を満たすことが難しくなってきた。そこで、中間パルス形状に対応したビーム負荷補償の試験を実施した。Q値が高いSDTL及びDTLに対する中間パルス形状に対応したビーム負荷補償システムは、良好な結果を得られた。一方で、972MHzのACSに対するビーム負荷補償システムは隣接するモードを励振してしまうということが明らかになり、システムの改良が求められる。

In the J-PARC linac, an intermediate-pulse with the comb-like structure is shaped by kicking an unwanted beam by the chopper cavity. Therefore, the cavities lying downstream of the RF-chopper have the beam loading with this beam shape. The present feedforward system which assumes the averaged beam current and not the comb-like beam was operated in the present LLRF, because the beam current in the linac was lower than the design value. However, it has been difficult that the required precision for the RF system is satisfied with increasing beam current. Thus, we performed the beam study of the beam loading compensation with the same shapes as the intermediate-pulses. The positive results for the cavities of SDTL and DTL with high Q values were obtained compared to the present system. On the other hand, when this compensation system was used in the case of ACS cavities, the neighbor modes were excited by the input RF. We have to improve the FF system for the operation against the real beam.