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Improvement of longitudinal beam tracking simulation considering the frequency response of the cavity gap voltage monitor

空胴ギャップ電圧モニタの周波数応答を考慮した縦方向ビームシミュレーションの改良

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*

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

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)では、広帯域の高周波加速(RF)空胴を使用している。大強度ビーム運転中のRF電圧には、複数の周波数成分を持つウェイク電圧やRF電源の出力の歪みが含まれており、加速中のビームはこれらの影響を受ける。空胴ギャップ電圧モニタの測定値はウェイク電圧やRF電源の出力の歪みの情報を含んでいる。そこで、空胴ギャップ電圧モニタの測定値を用いた縦方向ビームトラッキングシミュレーションを開発した。空胴ギャップ電圧モニタの測定値をシミュレーションに反映するために、空胴ギャップ電圧モニタの周波数応答を整理した。開発した縦方向トラッキングシミュレーションは1MWビーム加速時のビーム挙動を非常に高い精度で再現することを確認した。

Wideband RF cavities are employed in the Rapid Cycling Synchrotron of the Japan Proton Accelerator Research Complex. RF gap voltage generated during the high power beam acceleration includes the wake voltage and distortion derived from the tube amplifier. The signal from RF gap voltage monitors, which measure the RF gap voltage during the acceleration, includes these effects. We developed the longitudinal beam tracking simulation using the measurement of the RF gap voltage monitors. To apply the measurement of the RF gap voltage monitors to the simulation, the theoretical frequency response models of the voltage divider and the coaxial cable, which are the primary components of the cavity gap voltage monitor, are developed. By taking the frequency response into account, the tracking simulation well reproduces the measured bunch shape at 1 MW.

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分野:Instruments & Instrumentation

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