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菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*; 高田 耕治*; 外山 毅*; 仲村 佳悟*
Proceedings of 57th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity and High-Brightness Hadron Beams (HB 2016) (Internet), p.523 - 528, 2016/08
J-PARCのシンクロトロン(特にMR)では、ビーム強度を上げていくと、将来、電子雲によるビームの不安定化が起こることが懸念されている。このビームの不安定性をモニターで検知するには、GHz帯まで周波数特性の良いモニターが必要である。モニターの電極形状とモニターの周波数特性には相関があることが分かっていて、指数関数型の電極形状が採用されることが一般的である。しかし、これを精度よく製作することは、極めて困難である。実際、J-PARC MRのモニターの特性は、1GHzを超えると極端に悪くなっている。そこで、われわれは、三角形状や五角形状の電極を提案することにした。シミュレーション上は、これで、指数関数型の電極形状と同程度の周波数特性を得ることができることが分かる。さらに、この形状は製作が圧倒的に簡単なので、現実的には、指数関数型の電極形状の周波数特性を圧倒できることを、実際の測定で示すことができる。一方で、この改良でビームとの結合インピーダンスが悪化すると、ビームを安定化させるという意味で問題である。この発表では、改良した電極の周波数特性とその結合インピーダンスを示すことで、結合インピーダンスを増大させることなく周波数特性を改善できることを示すことにする。
菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*; 高田 耕治*; 外山 毅*; 仲村 佳悟*
Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 19(2), p.021003_1 - 021003_15, 2016/02
被引用回数：1 パーセンタイル：11.14(Physics, Nuclear)ビーム位置モニターの周波数特性は、モニターの電極形状に著しく依存する。しかし、モニターの電極形状を直方体から変化させると、その形状に応じて、電極自身を精度よく傾かせ、チェンバーと電極のインピーダンスの整合性を取らないと、電極形状が持つ周波数特性と有為性を維持できない。そこで、まず、セッティングが最も簡単な場合として、電極形状が三角の場合を考え、その周波数特性が、直方体の電極の場合に比べて、著しく改善することを実証した。次に、五角形の形状の電極を考えることで、三角の場合に生じた、低周波側でのオーバーシュートが改善することを実証した。さらに、電極の端を直角に曲げることで、電極形状によらず、周波数特性を改善させることができることを実証した。
山本 昌亘; 絵面 栄二*; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*; 野村 昌弘; 大森 千広*; Schnase, A.*; 島田 太平; 高木 昭*; 高田 耕治*; et al.
JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.012015_1 - 012015_6, 2015/09
J-PARC MRでは原子核実験ユーザーのために遅い取り出しによってコースティンングビームを供給している。その際、MRフラットトップでのマイクロウェーブ不安定性を抑えるため、縦方向エミッタンスを増大させておかなければならない。我々は、高い周波数の空洞を使って位相変調する方式についてエミッタンスがどのように増大するのかを調べた。適切な位相変調パラメーターを知るために、粒子トラッキングシミュレーションを行った。その結果エミッタンスがきれいに増大する領域では、変調周波数と空洞周波数の間に比例関係があることを発見した。また、エミッタンス増大に必要な時間は、変調をかける時間の平方根に反比例していることも発見した。これらの、位相変調を用いたエミッタンス増大法について、粒子トラッキングシミュレーションの結果を述べる。
菖蒲田 義博; 外山 毅*; Chin, Y. H.*; 高田 耕治*
Proceedings of 54th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity, High Brightness and High Power Hadron Beams (HB 2014) (Internet), p.74 - 78, 2015/03
Recently, we have developed a new theory to evaluate longitudinal and transverse impedances of any size of ceramic break sandwiched between metal chambers. The theory successfully reproduces the resonance structures in the impedance due to trapped modes inside the ceramic break. The comparisons between the theoretical and the simulation results such as ABCI and CST Studio show excellent agreements, indicating that they can be used as a good benchmark test for accuracy of simulation codes. To demonstrate the existence of such resonances, the transverse impedance of the ceramic break is measured using the wire-method. The measurement results reproduce the simulations well. The theory is particularly useful for the evaluation of the impedance of the ceramic break with titanium nitride coating.
菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*; 高田 耕治*
Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 17(9), p.091001_1 - 091001_41, 2014/09
被引用回数：8 パーセンタイル：50.96(Physics, Nuclear)A new theory is developed to evaluate longitudinal and transverse impedances of any size of ceramic break that is sandwiched between metal chambers. The theory has been numerically compared with the codes ABCI and CST studio. Excellent agreements are obtained with both codes, in particular with ABCI. The theory successfully reproduces resonance structures of the impedance due to trapped modes inside the ceramic break, which are enhanced by the difference of the dielectric constants between the ceramic and the surrounding space. Moreover, the theory can evaluate the impedance of the ceramic break with Titanium Nitride coating. We discuss several characteristics of the impedances, especially the difference between the impedances of the ceramic break covered with and without a conductive wall on its outer surface.
野村 昌弘; 島田 太平; 田村 文彦; 山本 昌亘; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*; 大森 千広*; 高田 耕治*; 戸田 信*; 吉井 正人*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 749, p.84 - 89, 2014/06
被引用回数：2 パーセンタイル：19.23(Instruments & Instrumentation)高いシャントインピーダンスを持つ金属磁性体コアの開発を行っている。コアのシャントインピーダンスはビームパワーを高めるために重要なパラメータである。我々は2つの方向からこのシャントインピーダンスを高めようとしている。一つは磁場中熱処理により磁気特性を向上させる方法。もう一つはコアを構成しているリボンの板厚を薄くすることにより渦電流の効果を弱める方法である。この論文では後者の方法について述べている。
青 寛幸; 浅野 博之; 田村 潤; 大内 伸夫; 高田 耕治*; 内藤 富士雄*
Proceedings of 9th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1124 - 1126, 2013/08
アイリスで導波管と結合した定在波形空洞にRF窓を取り付ける場合、RF窓の反射(VSWR)により、クライストロン側から見た負荷全体(RF窓と空洞)のVSWRが変化する。したがって、空洞単体で調整済みのVSWRを変化させないようにし、かつRF窓と空洞間の定在波の発生を抑えるため、RF窓の反射(VSWR)を小さく抑える必要がある。今回、同一のセラミック材(NTK HA95)を用いたにもかかわらず、RF窓のVSWRがセラミックの製作ロットに依存するということが明らかとなった。そこで、ピルボックス型RF窓のVSWRを小さく抑えるため、製作工程の途中でセラミックの誘電率を共振周波数を用いて直接測定することを考えた。今回は、同一のセラミック材(NTK HA95)を用いて3台のRF窓を製作し、この直接測定を用いてVSWRで1.05以下に抑えることができた。またこの測定結果から、誘電率と密度との相関が認められた。
山本 昌亘; 野村 昌弘; Schnase, A.; 島田 太平; 田村 文彦; 絵面 栄二*; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*; 大森 千広*; 高木 昭*; et al.
Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.2952 - 2954, 2012/05
J-PARC RCSにおいては、大強度ビームをMRへ供給している。加速器の安全運転を継続するためには、MRの入射におけるビーム損失を避けることが重要であり、そのためには、RCSの取り出しにおける縦方向エミッタンスを最適化しなければならない。RCSとMRの間で縦方向エミッタンスの形を一致させるためには、RCSの加速過程において縦方向エミッタンスを増大させるのが望ましい。われわれは、RCSにおいて縦方向エミッタンスの増大に関する粒子トラッキング数値計算を行い、加速器のビームロスの抑制に有効な手法があることを見いだした。
野村 昌弘; Schnase, A.; 島田 太平; 田村 文彦; 山本 昌亘; 佐藤 智徳; 山本 正弘; 絵面 栄二*; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*; et al.
Proceedings of 2nd International Particle Accelerator Conference (IPAC 2011) (Internet), p.107 - 109, 2011/09
J-PARCの2つのシンクロトロンでは、金属磁性体コアを採用している。MR RF空胴でインピーダンスの低下が観測された。RF空胴を開け調査した結果、インピーダンスの低下はカットコアの切断面の腐食が原因であった。この腐食を促進した原因は、冷却水中に含まれる主電磁石ホロコンからの銅イオンと考えられる。
青 寛幸; 浅野 博之; 田村 潤; 大内 伸夫; 長谷川 和男; 森下 卓俊; 高田 耕治*; 内藤 富士雄*; 山崎 良成
Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), 3 Pages, 2011/08
Annular-ring Coupled Structure (ACS)型加速空洞は2009年から量産が始められた。本計画では加速モジュール18台、デバンチャーモジュール2台を3年間で製作する。現状、工程は順調に推移し、加速モジュール10台の製作が完了した。またデバンチャーを除く大半の加速モジュールの周波数調整は終了し、加速モジュールで14台分までのロウ付けが完了している。量産で製作したモジュールのうち1台については、1.6MWまでの大電力試験を完了した。この電力は加速電場の設計値4.2MV/mに比べて15%増しのマージンを持つ値に相当する。
菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*; 高田 耕治*
Proceedings of 46th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity and High-Brightness Hadron Beams (HB 2010) (Internet), p.348 - 352, 2010/09
両端が完全導体で挟まれた抵抗性のパイプのインピーダンスの理論を完成させた。これにより、たとえスキンデプスがパイプの厚みを超えるような低周波になっても、抵抗性のパイプの厚みが数ナノメートルと極めて小さくなるまで、壁電流が流れ続けるということが明らかになった。言い換えると、抵抗性のパイプのインピーダンスは、従来のレジスティブウォールインピーダンスよりも、大きくなることが明らかになった。
青 寛幸; 浅野 博之; 大内 伸夫; 坪田 直明; 長谷川 和男; 平野 耕一郎; 森下 卓俊; 高田 耕治*; 内藤 富士雄*; 山崎 良成
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.552 - 554, 2010/08
平成20年3月よりJ-PARC LINACのエネルギー増強が始まり、本計画ではAnnular Coupled Structure(ACS)空洞20台を製作する。ACS空洞では組立前に機械加工により共振周波数を調整する。この調整のためのデータ取得を目的として、試作セル(寸法決定用セル)を製作した。この結果をもとに量産寸法の決定,周波数調整を行い、完了した5台分については目標値(971.93
0.05MHz)の範囲内に調整することができた。現在、ロウ付け、全体組立を進めており、平成22年秋には量産の1号機が完成する予定である。
野村 昌弘; Schnase, A.; 島田 太平; 鈴木 寛光; 田村 文彦; 山本 昌亘; 絵面 栄二*; 大森 千広*; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*; et al.
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.3723 - 3725, 2010/05
J-PARCでは、金属磁性体コアを用いたRF空胴を2007年から運転を行ってきた。コアの状況を把握するために、メンテナンスのための加速器の停止期間ごとに空胴のインピーダンスの測定を行ってきた。その結果、2009年1月と6月に2度のインピーダンスの低下が観測された。空胴を解体し調査したところ多くのコアで座屈が観測された。会議では、座屈とインピーダンス低下の関係や座屈の状態について発表する。
青 寛幸; 浅野 博之; 大内 伸夫; 坪田 直明; 長谷川 和男; 平野 耕一郎; 森下 卓俊; 高田 耕治*; 内藤 富士雄*; 山崎 良成
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.618 - 620, 2010/05
2009年3月より181MeVから400MeVへのリニアックエネルギー増強に向け、ACS加速空洞の量産が開始された。本計画ではACS形加速モジュール18台、ACS形デバンチャー空洞2台を3年間で製作する必要がある。本工程には時間的な余裕が少ないため、製作過程の最適化が必要となる。そこで初期設計と周波数調整手順を事前に確認するため、それぞれのエネルギーに対応した加速モジュールごとにテストセルを製作することにした。本論文では、これら量産に向けた取り組みの現状について報告する。
山本 昌亘; 野村 昌弘; Schnase, A.; 島田 太平; 田村 文彦; 絵面 栄二*; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*; 大森 千広*; 高木 昭*; et al.
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.1940 - 1942, 2010/05
J-PARC RCSでは、ビーム調整とユーザー供給が行われている。大強度運転での縦方向操作や加速は成功裏に行われている。われわれはビーム負荷効果や空間電荷効果を考慮した縦方向粒子追跡コードを開発しており、縦方向ビームエミッタンスの評価に使用している。二重高周波と大強度運転でのビームエミッタンスと加速電圧パターンの関係について述べる。
Schnase, A.; 大森 千広*; 田村 文彦; 絵面 栄二*; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*; 野村 昌弘; 島田 太平; 鈴木 寛光; 高木 昭*; et al.
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.1077 - 1079, 2010/03
An impedance reduction had been detected in the J-PARC RCS cavity 7 in January 2009. After taking out and opening the cavity tanks, buckling at the inner radius was detected at some of the MA cores. Here we describe the development and application of magnetic sensors, which were expected to detect the buckling of the cores in the stainless steel water tanks without the need for taking out and opening them.
島田 太平; 山本 昌亘; 鈴木 寛光; 戸田 信*; 長谷川 豪志*; 大森 千広*; 田村 文彦; Schnase, A.; 原 圭吾*; 野村 昌弘; et al.
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.1080 - 1082, 2010/03
J-PARC 3GeVシンクロトロン高周波加速空胴において、長時間の運転後、金属磁性体を使用したコアの一部が座屈する現象が発生した。その過程と原因を調査するために、大気中においてコアを高周波電流によって励磁し、変形の過程を測定した。その結果とコアの製造過程の関係及びコアの耐久性向上についての考察を報告する。
菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*; 高田 耕治*
Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 12(9), p.094401_1 - 094401_19, 2009/09
被引用回数：10 パーセンタイル：56.46(Physics, Nuclear)抵抗性のインサートのインピーダンスの理論を作った。これにより、インサートの厚みがスキンデプスより極めて薄くても、ビームに伴う壁電流はインサートを流れ続け、ビームパイプの外側の環境からビームはシールドされることがわかった。つまり、抵抗性のインサートのインピーダンスは抵抗性チェンバーのインピーダンスに比べて一般的に大きくなることがわかった。
菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*; 高田 耕治*
Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 11(1), p.011003_1 - 011003_11, 2008/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Physics, Nuclear)The Napoly integral is the very useful method for calculations of wake potentials in structures where parts of the boundary extend below the beam pipe radius or the radii of the two beam pipes at both ends are unequal. It reduces CPU time a lot by deforming the integration path so that the integration contour is confined to the finite length over the gap of the structures. However, the original Napoly method cannot be applied to the transverse wake potentials in a structure where the two beam tubes on both sides have unequal radii. In this case, the integration path needed to be a straight line and the integration is stretched out to an infinite, in principle. We generalize the Napoly integrals so that integrals are always confined in a finite length even when the two beam tubes have unequal radii, for both longitudinal and transverse wake potential calculations. The extended method has been successfully implemented to the ABCI code.
Schnase, A.; 絵面 栄二*; 原 圭吾*; 長谷川 豪志; 野村 昌弘; 大森 千広*; 島田 太平; 鈴木 寛光; 高木 昭*; 田村 文彦; et al.
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.340 - 342, 2008/00
J-PARC RCS (Rapid Cycling Synchrotron) is under commissioning and reached the milestones of acceleration to 3 GeV and extracting the beam to MLF and MR (Main-Ring). We found a discrepancy between expected synchrotron frequency as function of voltage seen by the beam and measured value at injection energy. Also we saw a difference between expected and measured synchronous phase during acceleration. The voltage seen by the beam seemed to be lower than the voltage by the acceleration cavities. We found that the High Voltage probes used at calibration gave a too high value due to unwanted capacitive coupling. We reduced the coupling by probe tip extension and calibrated all 10 RCS cavities again. In RCS beam operation we confirmed that the discrepancy was resolved, so that the beam sees the expected voltage. This knowledge was used in MR calibration. We confirmed that expected and measured synchrotron frequency match very well. Expected and voltage seen by the beam are within 2%.
