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Development of an innovative bunch-lengthening technique for achieving ultra-low emittance beams in the next-generation synchrotron light sources

开发创新的束延长技术，以在下一代同步加速器光源中实现超低发射光束

基本信息

批准号：
20H04459
负责人：
坂中章悟
金额：
$ 10.98万
依托单位：
High Energy Accelerator Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、1) 従来とは異なるTM020共振モードを用いた高調波空洞の設計研究、2) 過渡的電圧変動のアクティブ補償技術の開発、を行っている。令和4年度の研究実績は以下の通りである。1) TM020モード高調波空洞の設計研究：前年度までにTM020型高調波空洞の電磁場設計を確立した。令和4年度は、3次元CADソフトウェアを用いて大電力を投入できる空洞実機の機械構造設計を行った。続いて、ソフトウェアANSYSを用いて熱構造解析を行った。その結果、設計した空洞は大電力の熱負荷に十分耐える構造である事が示され、新型高調波空洞の電気設計、機械設計ともに当初の目標を達成した。これらの成果を論文にまとめ、査読付き学術誌に投稿した。また、高次モード減衰のための電波吸収材料として使用予定であったフェライトが近年入手困難になって来ており、代替材料の探索を行った。まず3種類のフェライトの粉末原材料を入手して焼結し、できたフェライト試料の複素透磁率・誘電率を測定した。測定した3試料は、一定の電波吸収特性を示したものの、本高調波空洞で使用するには吸収特性がやや不十分である事が判明した。新奇な電波吸収材料の探索は、令和5年度に継続する予定である。2) 過渡的電圧変動のアクティブ補償技術の開発：前年度に製作したバンチ同期位相モニターをKEKのPF 2.5GeVリングにおいて試験し、バンチギャップがある場合に発生するバンチ同期位相のずれを測定できることを実証した。また、アクティブ補償を可能とするローレベルRF制御系の実機を科研費以外の予算で製作した。さらに、前年度に製作した過渡的電圧変動を補償するために使用できる1.5 GHz補償空洞のモデル空洞に関する低電力測定を行い、設計通り良好な特性を得た。

This research includes: 1) Design and research of high frequency cavity for resonance of TM020; 2) Development and implementation of compensation technology for transient voltage variation. The research results for the fourth year are as follows: 1)Research on the design of TM020 high-frequency cavity: The electromagnetic field design of TM020 high-frequency cavity was established last year. The mechanical structure design of the hollow machine is carried out by using large power input in the fourth year and the third dimensional CAD software. The software is used to analyze thermal structures. As a result, the design of the cavity is very resistant to the thermal load of the large power, and the electrical design and mechanical design of the new high-frequency cavity are achieved. These results were published in papers and published in academic journals. In recent years, it has been difficult to find alternative materials to reduce the attenuation of high-frequency electromagnetic waves. Three kinds of powder raw materials were sintered, and the complex permeability and inductivity of the powder samples were measured. The measurement of the sample shows that the absorption characteristics of certain waves are not very good. The exploration of novel radio wave absorbing materials is scheduled for the next five years. 2)The development of transient voltage variation compensation technology: the previous year's production of synchronous phase, KEK and PF 2.5GeV separation, test, test. The RF control system is designed to compensate for the loss of data and to estimate production costs. In the past year, the production of transient voltage compensation, use of 1.5 GHz compensation cavity, low power measurement, design and good performance.