デジタル処理方式を用いた速い繰返し陽子シンクロトロン用ビーム強度モニタ

Beam intensity monitor using digital processing for a rapid-cycling proton synchrotron

林 直樹  ; 吉本 政弘  

Hayashi, Naoki; Yoshimoto, Masahiro

粒子数を監視するビーム強度モニタは、加速器の最も基本的なビームモニタの一つである。デューティの大きな速い繰り返しのシンクロトロンでは直流に近い時定数を持つ必要があること、加速と伴に周回速度が上がり、見かけのビーム電流が増加すること、これらを加味した演算処理をアナログ回路で実現している。J-PARC Rapid-Cycling Synchrotron (RCS)では、二つのビーム強度モニタ、直流ビーム強度モニタ(Direct Current Current Transformer: DCCT)、遅い電流モニタ(Slow Current Transformer: SCT)を備えている。ビーム強度が上がり、設計強度1MW付近での試験運転が実施されると、ビーム条件によっては、既存のビーム強度モニタに、出力飽和等いくつか懸念が生じてきた。アナログの回路を持たない中速ビーム強度モニタ(Medium Current Transformer: MCT)は、入射時のビーム強度変化の観測が主目的で、2秒程の時定数であるが、この出力をデジタル信号処理により補正し、DCCT, SCTのバックアップとする。

A beam intensity monitor is one of the most fundamental diagnostics for an accelerator. For a high duty rapid-cycling synchrotron, such intensity monitor must have very long time constant and the circulating beam current must be divided by revolution velocity in order to determine the intensity. It is realized by analogue circuit. The J-PARC Rapid-Cycling Synchrotron (RCS) is equipped two instruments, namely DCCT (DC Current Transformer) and SCT (Slow-CT). Recently, the beam intensity approaches to the designed value, the present intensity monitor sometimes shows overroad behavior with certain beam conditions. Although Medium-CT (MCT), which main purpose is to monitor the intensity during injection period, has its time constant about 2 seconds, it can be used as a backup instrument for DCCT or SCT with digital signal processing.