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。

在这项研究中，我们进行了1）使用TM020共振模式的谐波腔设计研究，该模式与常规的谐振模式不同，以及2）为瞬态电压波动开发主动补偿技术。 2022财政年度的研究结果如下。 1）TM020模式和谐腔的设计研究：前一年建立了TM020型和谐腔的电磁场设计。在2022年，我们设计了一个真实腔的机械结构，该腔体可以使用3D CAD软件输入大量功率。随后，使用软件ANSYS进行热结构分析。结果，结果表明，设计的腔体的结构可承受大型功率热载荷，从而实现了新谐波腔的电气和机械设计的原始目标。这些结果被编译成论文，并提交给了经过同行评审的学术期刊。此外，近年来已经难以获得难以获得的替代材料，该铁素体计划被用作用于高阶模式阻尼的无线电波吸收材料。首先，获得了三种类型的铁氧体粉状原料并烧结，以测量所得铁素体样品的复杂磁渗透性和介电常数。尽管测得的三个样品表现出某些无线电波吸收特征，但发现吸收特性在某种程度上不足以用于和谐腔。搜索新型无线电吸收材料计划在2023财年中继续进行。2）开发瞬态电压波动的主动补偿技术：上一年制造的一堆同步相位监视器在KEK PF 2.5GEV环上进行了测试，表明当时可以测量同步阶段的偏离，该相位是一堆积的GAP。此外，除科学研究基金以外的预算外，还制造了实现主动补偿的实际低级RF控制设备。此外，在1.5 GHz补偿腔的模型腔上进行了低功率测量值，该腔体可用于补偿上一年产生的瞬态电压波动，并且按照设计，我们获得了良好的特征。