J-PARC RCSの空胴ギャップ電圧モニタの周波数応答評価

Evaluation of the frequency response of the RF gap voltage monitor of the J-PARC RCS

沖田 英史  ; 田村 文彦   ; 山本 昌亘   ; 野村 昌弘  ; 島田 太平 ; 吉井 正人*; 大森 千広*; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*; 杉山 泰之*; 古澤 将司*

Okita, Hidefumi; Tamura, Fumihiko; Yamamoto, Masanobu; Nomura, Masahiro; Shimada, Taihei; Yoshii, Masahito*; Omori, Chihiro*; Hara, Keigo*; Hasegawa, Katsushi*; Sugiyama, Yasuyuki*; Furusawa, Masashi*

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、ビームの加速で使用する高周波として、周回周波数の2倍の周波数である基本波と、さらにその2倍の周波数の高調波(2倍高調波)の電圧を用いたデュアルハーモニック運転を行っている。加速ギャップに発生させる各高周波の電圧と位相の安定化にはマルチハーモニックベクトルフィードバック制御が採用されている。この制御のフィードバックに用いられる測定値には、各加速空胴の加速ギャップの1つに備え付けられたギャップ電圧モニタからの出力が使用されている。ビーム進行方向のビーム分布(バンチ形状)は各高調波の相対的な位相で変化するため、ギャップ電圧モニタの位相測定値の周波数応答を正確に把握することが重要となる。そこで、ギャップ電圧モニタの位相の周波数応答測定とこれを反映したビームシミュレーションを実施した結果、実際のビーム加速試験で測定されたバンチ形状をよく再現することを確認した。本発表では、周波数応答測定とビームシミュレーションについての詳細とギャップ電圧モニタ回路についての考察について報告する。

The J-PARC RCS employs the dual-harmonic operation, in which the fundamental and the second harmonic RF voltages are used for the beam acceleration. The each harmonic voltage and phase applied for the acceleration gaps are controlled by the multiharmonic vector RF voltage control system using the signal from the cavity gap voltage monitor equipped with the one of the acceleration gaps of the each RF cavity. Since the bunch shape varies depending on the relative phase of each harmonic, it is important to evaluate the frequency response of the cavity gap voltage monitor. The measurements of frequency response of the cavity gap voltage monitor and beam tracking simulation considering the measurement were carried out. As a result, it was confirmed that the bunch shape of the beam tracking simulation reproduces the one measured at the 1MW beam operation well. The details of the frequency response measurement, the beam tracking simulation and the discussion of the cavity gap voltage monitor circuit are reported.