Low-reflection RF window for ACS cavity in J-PARC linac

J-PARCリニアックACS空洞用低反射RF窓

田村 潤  ; 近藤 恭弘   ; 森下 卓俊  ; 青 寛幸*; 内藤 富士雄*; 大谷 将士*; 根本 康雄*

Tamura, Jun; Kondo, Yasuhiro; Morishita, Takatoshi; Ao, Hiroyuki*; Naito, Fujio*; Otani, Masashi*; Nemoto, Yasuo*

J-PARCリニアックの環結合型(Annular-ring Coupled Structure: ACS)空洞は、これまで安定に運転してきている。この高稼働率運転を継続するため、2015年度と2017年度に、このACS空洞用のピルボックス型高周波(RF)窓を製作した。次の二つの理由から、このRF窓における電磁波の反射を最小化する必要がある。一つ目は、このRF窓とACS空洞の間で励振する定在波の発生を防ぐためであり、二つ目は、ACS空洞と導波管の間の調整済結合度を大きく変化させないためである。このRF反射最小化を実現するため、RF窓用セラミックディスクを含んだピルボックス空洞の共振周波数を測定することにより、このセラミックディスクの比誘電率を見積もった。このようにして見積もったセラミックディスクの比誘電率を用いて、RF窓のピルボックス部寸法を決定した。この方法により製作したACS空洞用RF窓の電圧定在波比を測定したところ、3台とも1.08であり、実際の大電力運転に適用可能な低反射RF窓の開発に成功した。

In the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) linac, the Annular-ring Coupled Structure (ACS) cavities have been stably operating. To maintain this operation availability, we manufactured three pillbox-type RF windows for the ACS cavities in fiscal year 2015 and 2017. It is desirable to minimize the RF reflection of the RF window to prevent standing waves from exciting between the cavity and the RF window, and not to significantly change the optimized coupling factor between the cavity and the waveguide. To realize the minimization, the relative permittivities of the ceramic disks of the RF windows were evaluated by measuring the resonant frequencies of the pillbox cavity containing the ceramic disk. On the basis of the evaluated relative permittivities, the pillbox-part lengths of the RF windows were determined. The measured Voltage Standing Wave Ratios (VSWRs) of the manufactured RF windows are just about 1.08 and these are applicable for the practical use.