Suppression of the longitudinal impedance of a kicker using diode stack and resistors at the RCS in J-PARC

ダイオードスタックと抵抗を使用したキッカー電磁石の縦方向インピーダンスの抑制

菖蒲田 義博   ; 富樫 智人

Shobuda, Yoshihiro; Togashi, Tomohito

J-PARCの3GeVシンクロトロンにおいて、キッカー電磁石に接続された130mの長い同軸電源ケーブルの開放端は、ビームとキッカーの電磁相互作用、すなわち水平方向(横方向)のビーム結合インピーダンスを著しく増大させ、ビームの不安定化を引き起こす。この問題は、ケーブルの端にダイオードスタックと抵抗器(ダイオードユニット)を設置し、横方向のインピーダンスを緩和することで解決された。このアプローチは、ビーム進行方向(縦方向)のビーム結合インピーダンスの緩和にも寄与し、ビームの縦方向の動きの管理を容易にすると期待されている。本報告では、まずビームを使用してビーム結合インピーダンスの測定を行った。次に、3次元電磁解析シミュレーションにおいて、長い同軸ケーブルを扱う際の課題を解消するために、同軸ケーブルを電気回路でモデル化し、3次元電磁解析シミュレーションと電気回路シミュレーションを組み合わせた手法を用いて結合インピーダンスの低減を評価した。最後に、ビームを用いたシミュレーションで、ビーム結合インピーダンスに対する相対論的効果の影響も評価した。そして、理論の予測通り、縦方向のビーム結合インピーダンスは低周波側で相対論的効果を受けないことを実証した。これらの点において、本手法は従来の標準的なインピーダンス測定手法であるワイヤー法とは異なるものである。以上により、ダイオードユニットの使用が縦方向のビーム結合インピーダンスの低減に効果的であることを実証した。

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