本文 Thesis 総合研究大学院大学学術情報リポジトリ A1915本文

(1)

学論文

局在高調波ーを用いた非直線軌道ビー下

高周波加速空洞置測定方法研究

服部綾佳

総合研究大学院大学

高速器科学研究科

速器科学攻

成

2016

(2)

2

(3)

3

表目次

1-1 ^超伝 ^速器 ^常伝 ^速器 ... 8

1-2 L-BAND ^超伝 ^空洞 ... 9

1-3 ^超伝 ^空洞 ^置 ^測定 ^方法 ^模式 ... 11

1-4 ^速場 ^ン ^曲 ^様子 ... 12

1-5 ^従来 HOM ^用い ^方法 ^想定 ^い ^軌遈 ^概念 ... 13

1-6 ^本研究 ^{扱う非直線軌遈} ^概念 ... 13

2-1 ^空洞 ^局 ^概念 ... 15

2-2 ^筒 ^標系 ... 16

2-3 ^空洞 ^等価回路 ... 17

2-4 1300MHZ ^速 TM010-9 ^持 ^空洞 ^ョン ... 19

2-5 ^半 ^異 ^部 R1 ^持 ^点電荷Q1 R2 ^持 ^点電荷 Q2 ^追従 ^様子 ... 20

2-6 ^{機械的中心} ^{電気的中心} ^模式 ... 23

2-7 ^{電気的中心} ^求 ^概念 ... 24

2-8 ^{振幅測定手} ... 25

3-1 ^非直線 ^軌遈 ^{機械的中心} ^求 ... 28

4-1 STF ^速器 ^ン ... 30

4-2 STF ^速器 ^全景 ... 31

4-3 ^横 ^見 ^断面 ... 32

4-4 STF^空洞 ^断面 ... 33

4-5 HOM ^断面 ... 34

4-6 STF ^速器用 ^設計開発 HOM ... 35

4-7 ^空洞 ^流 ^空洞 ^流 HOM ^付 ^角 ... 35

4-8 STF ^速器用 ^設計開発 HOM ^{通過域特性} ... 36

4-9 MHI-12 ^付 HOM ^{通過域特性計算値} ... 37

4-10 ^ン ^基準 ^ワ ^ョン ^配置 ... 38

4-11 ^ン ^基準 ^びワ ^ョン Z^方向 ^置関係 ... 40

4-12 ^ン ^計算時 ^置関係 ... 41

5-1 ^計算 ... 45

5-2 ^計算 ^ン ^流側 HOM ^透過特性 ... 45

5-3 2282.2MHZ ^電場 ^布 ... 46

5-4 2309.5MHZ ^電場 ^布 ... 46

5-5 X =5 MM, Y =0 MM ^軸方向 ^電場強 ^布 ... 46

5-6 X =5 MM, Y =0 MM EZ ^布 ... 46

5-7 XY ^面 Z =161 MM ^電場 ^様子 ... 47

(6)

6

5-8 R =5 MM EZ^成 ^角 ^布 ... 47

5-9 Z^軸 R2 ^係数 ^布 ... 48

5-10 ^積 ^軸 ^配置 ... 49

5-11 ^{電気的中心} ^置 ^数依 ^性 ... 50

5-12 ^異 ^数 ^計算 ^{電気的中心} ... 51

5-13 ∫ � , �, � �� − �� ^変化 ... 52

5-14 ^{電気的中心} ^次関数 ^求 ^頂点 ... 54

5-15 2822.2MHZ ∫ � , �, � �� − �� ^変化1 ... 55

5-16 2822.2MHZ ∫ � , �, � �� − �� ^変化2 ... 56

5-17 2309.5MHZ ∫ � , �, � �� − �� ^変化1 ... 57

5-18 2309.5MHZ ∫ � , �, � �� − �� ^変化2 ... 58

5-19 ^{振幅最大時} FFT ... 59

5-20 _{= �} MM _{� =} _{�. �°} _� ^布... 59

5-21 ^角 _� _{= �} MM _� ^応答 ... 60

6-1 ^測定 ^概念 ... 61

6-2 ^局 ^測定 ... 62

6-3 ^得波形 ... 63

6-4 Y^軸方向 ^掃引 ^異 ^軌遈 FFT ... 63

6-5 ^掃引 ^各局 ^応答例 ... 64

6-6 ^得 ... 65

6-7 ^ン HOM2 ^透過特性 ... 66

6-8 2314.4MHZ SET9 ^次関数 ... 68

6-9 ^{電気的中心} ^示 ^電流値 ... 69

7-1 ^軌遈計算 ... 70

7-2 GPT^計算 ^置計算 ^粒子数依 ^性 ... 71

7-3 ^横軸 ... 74

7-4 SET6 ^掃引 ^軌遈計算 ^一致 ... 74

7-5 ^軌遈計算 ^例 ... 75

7-6 ^{電気的中心} ^計測域 ^通 ^{軌遈計算値} ... 75

7-7 ^設定 ^{機械的中心} ^置 ^出 ^{機械的中心} ^推移 ... 77

7-8 ^{機械的中心} ^範 ... 78

8-1 ^空洞 ^軌遈変 ^局 ^誘起範 ^軌遈変 ... 80

A-1 ^ン型BPM ^断面 ... 82

A-2 ^ン ^回路 ^概念 ... 82

A-3 ^ン ^{回路測定時} ... 83

A-4 ^電流値 ADC ^ン ^応答 ... 83

A-5 MB03 ^各 ^ン ^期 ADC ^ン ^実測 ADC ^ン ^相関 ... 84

A-6 MB04 ^各 ^ン ^期 ADC ^ン ^実測 ADC ^ン ^相関 ... 85

(7)

7

A-7 ^ン ^間 ^ン比 ... 86

A-8 ^ン ^間 ^相関 ... 87

A-9 BPM ... 88

A-10 ^ン ^置 ^変え S ... 88

A-11 BPM ^計算 ... 89

C-1 2277.2MHZ ^次関数 ... 110

C-2 2314.4MHZ ^次関数 ... 112

D-1 SET0 ^掃引計算 ... 113

D-2 SET1 ^掃引計算 ... 114

D-3 SET2 ^掃引計算 ... 114

D-4 SET3 ^掃引計算 ... 115

D-5 SET4 ^掃引計算 ... 115

D-6 SET5 ^掃引計算 ... 116

D-7 SET6 ^掃引計算 ... 116

D-8 SET7 ^掃引計算 ... 117

D-9 SET8 ^掃引計算 ... 117

D-10 SET9 ^掃引計算 ... 118

(8)

8

第 ₁ 章 _. めに

1.1. ^{超伝導空洞} ^ラ ^ン ^重要性 ^計測 ^困難さ

高周波速空洞用い線形速器質相空間占面積あ

ンや粒子広維持速行う高周波速空洞

中心軸設計軌遈許容誤差範一致いい。一般高周波速空洞

超伝空洞方構造常伝空洞比ン維持確認困あ。例

DESY^研究所 Deutsches Elektronen-Synchrotron [1] ^速器Free-electron laser FLASH FLASH [2] ^あ ^超伝 ^空洞 ^{断熱真空容器} ^外 ^見 ^様子 1-1 a ^示 ^。超伝 ^空洞

液体冷却容器断熱真空容器

組込外部直接見い。一方 _{1-1 b} う _SACLA 国立研

究開発法人理化学研究所放射科学総合研究ン _X線自電子施設 _[3] 使用い

常伝速空洞場合速空洞外面設置ン直接見。

直接見えう遊い超伝空洞方常伝空洞比ン維持確認

困あ容易想像。例 _{1-2 a} _b 本研究象 _L-band

9 ^超伝 ^空洞単体 ^び ^{容器装着後} ^様子 ^示 ^。 ^う ^空洞 ^容器 ^装着

時点容器空洞置容器空洞置関係直接確認

困い。

a FLASH ^超伝 ^速器 b SACLA ^常伝 ^速器

1-1 ^超伝 ^速器 ^常伝 ^速器

(9)

9

a ^超伝 ^空洞単体

b ^{容器装着後} ^超伝 ^空洞 ^様子

1-2 L-band ^超伝 ^空洞

(10)

10

1.2. ^従来 ^{超伝導空洞} ^{置測定方法}

従来行わい超伝空洞置計測手法表例 _1-3 示測定方法

長所短所表_1-1 。

1-3 a [4] [5] ^方法 ^空洞 ^{断熱真空容器} ^設置 ^直前 ^実施

方法あ。方法呼球体測定象

あ容器空洞付基準押当

距方向角容器空洞置精次元測定あ。

測定原理通あ。自身出射

入射う方向射自身え

。出射射渉用い

距精密測定。射常捕えう出射部

角追尾方角精密測定。

次元置計測。容器空洞ン

空洞見えい必要あ断熱真空容器挿

入前計測能挿入後計測困極。

1-3 b ^ワ ^置 Wire Position Monitor : WPM [6] ^用い ^方法 ^冷却中

空洞置変測定。中設金属製張極細ワ

状出高周波信入力測定象付ワ置

各検出信振幅差測定ワ置求。ワ

一端外側温部固定う一端温部付

張力直線性担保い。ワ温部外接触いワ

置温変化い。冷却置変わ測定象付ワ

置ワ置求ワ置基準容器空洞

置変測定。ワ張空洞挿入後空洞

ワ絶置測定い常温時ワ空洞置関係基準

相変測定。

1-3 c ^置 ^用い ^方法 ^窓 ^用意 ^窓

入射測定象あ容器空洞射検出

測定象間距精測定。方法窓用意

必要あ輻射熱侵入熱負荷増い

う短所あ。

1-3 d ^高調波 Higher Order Mode : HOM ^用い ^方法 ^実際 ^運転

空洞荷電粒子通過誘起高調波電気的中心測定方法

本研究使用方法あ。電気的中心測定あ任意操

作空洞通過置変化置高調波信振幅相測定

ン設置空洞電気的中心求。

方法ワ置方法置方

(11)

11

法い空洞覆う容器置測定い。容器あ空洞自身置情

報知通過誘起空洞高調波用い方法

。本研究高調波用い方法着目。

(a) (b) ^ワ ^置

(c) ^置測定 (d) ^高調波

1-3 ^超伝 ^空洞 ^置 ^測定 ^方法 ^模式

表_1-1 超伝空洞置測定方法長所短所

(a) (b) ^ワ (c) ^置測定 (d) ^高調波

方法

次元置測定。

ワ流信

ワ置測定

。

射利用距測定。

誘起高調波電気的中心測定

。長

所

高精測定能。冷却中変測定能。高精測定能。空洞自身測定能。

短所

容器測定あ

。

組立程測定値連続あ。

容器測定あ

。

常温置基準相変測定い。

容器測定あ

。

入窓熱侵

入あ。

直線的通過

必要あ。

(12)

12

1.3. ^従来 ^高調波 ^ー ^{を用いた方法}

通過誘起空洞高調波用い方法通過誘起

振幅偏極軸通過置距比例大

いう性質用い誘起い点電気的中心定義求

空洞置評価。 _{L-band 9} 超伝速空洞象 _HOM

用い空洞置測定主 _DESY _FLASH 研究開発方法あ高調波

最周波あ通過域 _TE₁₁₁ 中 _6/9 π 使用い [7] [8] [9] [10] [11] [12]

[13]^。 TE111 ^中 ^最 ^高い ^ン ^ン ^誘起 ^信 ^強

大解能優い使用い。手法用い

空洞直線的通過い必要あ。軌遈速場ン曲

電子 _HOM 空洞断面励起置長手方向場所異

空洞 _HOM信励起合成あ _HOM信振幅通

過置相関明確い。手法正確測定困。例 _L-band

超伝速空洞い _{16 MV/m} 速場中心 _{1 mm} 速場行 ₁₀₀

MeV ^電子 ^入射 ^考え ^軌遈 ^曲 ^空洞 50 _rad ^抑

え入射 _{4 MeV} 曲 ₇₅₅_rad 。

軌遈様子 _1-4 示。端 _1mm毎持入射黄色部

速空洞入射入口ン場大曲いわ。う

非直線軌遈持空洞置求高品質速実現

寄考え。軌遈直線い場合 _HOM 用い空洞置測定

研究本研究実施。

(a) ^約100 MeV ^電子 ^軌遈 (b) ^約4 MeV ^電子 ^軌遈

1-4 ^速場 ^ン ^曲 ^様子

本軌遈 +2 +1 0 -1 -2 mm ^持 ^速空洞

長手方向軸行入射軌遈示。黄色部 _{16 MV/m} 速場持

超伝速空洞あ。軌遈 z = 0 ~ 10.3 m ^追跡 ^あ ^。

(13)

13

従来 _HOM 用い方法空洞 _1-5 示う直線軌遈通過場合

超伝空洞全長わ電気的中心置測定空洞置

測定行う。 _1-6 示う軌遈空洞曲い場合空洞

通過均置空洞全体わ電気的中心均置求

通過置偏差空洞置測定影響問題あ。本研究

空洞長手方向局所的誘起高調波利用軌遈直線い場

合局場所空洞置測定方法開発行。

1-5 ^従来 HOM ^用い ^方法 ^想定 ^い ^軌遈 ^概念

1-6 ^本研究 ^{扱う非直線軌遈} ^概念

本研究高速器研究機構 _KEK 超伝速技術研究開発行い施設 Superconducting RF Test Facility STF ^あ L-band 9 ^超伝 ^速空洞2 STF^空洞

包 _STF 速器象実施。速器象部

使用電子銃 _RF ン出入射。

入射 _{4 MeV}程いン通過空洞速場ン

影響軌遈曲推測。実測びョン確

認い。

1.4. ^研究目的

空洞軌遈非直線応超伝空洞置測定方法開発

動機あ。非直線軌遈高調波用い空洞置測定

行う課題主次点挙。

 ^空洞 ^軌遈 ^変化 ^大 ^偏差 ^空洞 ^置測定 ^影響

 ^置 ^BPM ^間 ^直線近似 ^軌遈 ^推定 ^軌

遈測定困あ

解決案点提案検証行う本研究目的あ。

 ^空洞 ^通過 ^置 ^均 ^範 ^狭 ^{空洞長手方向} ^局所的 ^誘起 ^局

高調波使用

 ^軌遈 ^推定 ^軌遈解析 ^組 ^込

う本研究空洞長手方向局所的誘起高調波利用

軌遈直線い場合局場所空洞置測定方法開発行。

(14)

14

1.5. ^本論文 ^構成

本論文構成示。第章一般的高調波入行い性

質び電気的中心測定原理い述。第章本研究実施非直

線軌遈機械的中心求い述。第章本研究検証利

用 _STF 速器概要い述 _STF 速器構成や組込

い超伝速空洞形状等い明。 _STF 速器ン程い触

。構成化電磁場計算第章行い第章第章実

際 _STF 速器 _HOM 測定解析行う。ン程測定空洞置情報い

第章使用。

第章電磁場計算 CST MICROWAVE STUDIO ; CST ^空洞 ^幅広 ^布 ^空洞

高調波定能あ容易検出局周波数 _2282.2

MHz 2309.5 MHz ^空洞 ^流側 ^局 ^い ^電気的 ^特性 ^確認 ^使用

能あ確認。電磁場計算局電気的中心機械的中心偏差

推定局局い範求。

第章実際 _STF 速器行 _HOM 測定い述。測定時

流側あ用い _x方向 _y方向回異

軌遈通過間 _HOM 波形置測定電流測定期得

。電気的中心求局振幅電流値変

化調電気的中心通電流値求。局振幅 _HOM

波形高速変換周波数領域局周波数値得。

第章第章求電気的中心通電流値電気的中心

標求電気的中心空洞置機械中心出方法述。

電流値通過置推定 _HOM波形得時流 _BPM

通過置再現軌遈 General Particle Tracer GPT ^計算 ^。

軌遈決推定電気的中心通電流値

局電気的中心求第章求電気的中心機械的中心偏差用い

機械的中心求。 _GPT 軌遈推定際速場中心置

軌遈計算時考慮必要あ。速場中心置空洞形状決理想的

速場中心超伝空洞機械的中心一致。本研究速場中心機械的中心

一致仮定。軌遈計算時点空洞機械的中心設定い。

局振幅測定求機械的中心 _GPT計算時設定機械的中心一致い必要

あ。機械的中心誤差範一致設定機械的中心変

軌遈推定機械的中心出繰返機械的中心求方法開発。

求機械的中心誤差範評価実施。後議論行い。

(15)

15

第 ₂ 章 _. 高調波ーを用いた電気的中心測定

2.1. ^高調波 ^ー

高周波速空洞一般 _TM₀₁₀ 速呼用い荷電粒子速行う

あ。本研究扱う超伝空洞定波型あ速あ _TM₀₁₀_-9 π

使用。運転周波数 _{1300 MHz} あ冷却後駆動周波数調整運

転周波数合わ。運転時周波数 Radio Frequency RF ^ワ ^入力 ^。 ^空

洞形状空洞励振 _TM010π 他多数通過直前

空洞外部供給 RF 1300 MHz ^外 ^入力 ^い TM010^π ^他 ^空

洞い。空洞電子ン状荷電粒子通過誘起

共振あ。高調波 (Higher-Order-Mode; HOM) ^呼 ^い ^。

2.2. ^空洞 ^ー ^局在 ^ー

空洞速電場誘起空洞通過付

構造成。速誘起 _RF ワ供給ン

通過時誘起う高調波 _RF ワ空洞外部出 _HOM

付い。本研究 _2-1(a) う空洞結合空洞広布

空洞定義。一方 _2-1(b) 示うや空洞一部結合

狭い範布局定義。

a ^空洞

b ^局

2-1 ^空洞 ^局 ^概念

(16)

16 2.3. ^空洞 ^ー

空洞結合空洞広布空洞形状共振簡略

的出。空洞構造出発点通過用穴開速

ンン最適化あ。回研究象超伝空洞速効率

空洞連結あ。形状電磁場解析的計算

見通良電磁場類用い空洞共振い

述。空洞場合空洞励振 TM Transverse Magnetic

TE Transverse Electric ^あ ^。 2-2 ^示 ^筒 ^標系 ^用い TM ^び

TE ^式 ^述 ^。TM^後 ^続 m n p ^θ方向 r^方向 z^方

向節数相当 _TE 後続 _{m n p} θ方向 _r方向 _z方向腹数相当。

2-2 ^筒 ^標系

TMmnp

, �, = − _ℎ^� � � ^′ ( ) _ℎ^�

� ^{, �,} ⁼ _ℎ^� ^� ^{� (} ⁾ _ℎ^�

, �, = � � ( ) _ℎ^�

, �, = − � � ( ) _ℎ^�

� , �, = − � � ^′ ( ) _ℎ^�

, �, =

(17)

17 TEmnp

, �, = − � � ^′ _ℎ^�

� , �, = − ^′ � � ^′ ^′ _ℎ^�

, �, =

, �, = _ℎ^� ^′ � � ^′ ^′ _ℎ^�

� , �, = − _ℎ^� � � ^′ _ℎ^�

, �, = � � ^′ _ℎ^�

m^次 ^第一種 ^関数 n^番目 ^零点 ^′ m^次 ^第一種 ^関数

関数 ^′ _n番目零点意味。 _{� �}方向単振動振幅角周波数誘電率

= ω � − _ℎ^� = { _′ ^, ^TM

, (TE )

あ。 θ方向布遊い

等類。 _TM010 速あ。

実際空洞場合除い他純粋 _{TM TE} _TM _TE

混合種 _[14]。便宜超伝空洞い _TMmnp や_TEmnp

呼ぶ。本研究象あ _STF空洞述固隣合う間結合系

あ。多空洞共振理解本研究場合結合 _1% あ

い弱結合 _LC回路成等価回路考え。空洞場合等価回

路 _2-3 書。間結合結合表。

等価回路い法則次式述 _[15]。

2-3 ^空洞 ^等価回路

+ ( + ) + ( ) − =

− + ( + ) + ( ) − =

≤ ≤

(18)

18

( − − ) + ( + ) + ( ) ( − + ) =

− + ( + ) + ( ) =

両辺 _C 掛 _{= /} 行列方程式表

(

+ + −

− + −

⋱

− + −

− + _{+ )}

( )

=

( )

。 π 番目規格化固

( I

)

=√

( −

−

− )

行列方程式 _{1 2}行目い解次関係。

=

方程式解

= √ ⁻ � ( ⁻_{⋅ )}

= , , , , = , , , , = { ,_, ^≠₌

求。番番あ。

− ⁺ + ⁼ ^�

あ周波数関次う書 _[16]

= + − cos ^�

各間相進

�, �, �, �, �, �, �, �, �

(19)

19

。布表 _TM/TEmnp 各間相進

�/ ^割 ^値^a ^組 ^合わ ^TMmnp-a ^TEmnp-a ^う ^空洞 ^指定

。 _2-4 速 _TM010-9 _{1300 MHz} あ空洞ョン

示。共振周波数高周波異間周波数差

定困。速あ _TM010-9 錐一致あ効率い速う

設計い。_DESY _HOM ン研究用いい _TE111-6 錐近

結合やいンン高いあ。

2-4 1300 MHz ^速 TM010-9 ^持 ^空洞 ^ョン

茶色実線相速速一致錐示。 _M _D _Q

意味。

(20)

20 2.4. ^局在 ^ー

超伝空洞多構造部外共振誘起場所あ。

速や等ンン形状端部境界条件形状持

部周辺誘起。空洞区局

定義。境界条件複雑あ解析的解い _CST 用い

電磁場計算実施。計算い第 ₅ 章述。誘起

部 _HOM や_Input 非称的突出い非称構造

い。非称電気的中心機械的中心生想定。本研究

Input ^非 ^称 ^影響 ^極力 ^いSTF^空洞 ^流側 ^局

使用。

2.5. ^高調波 ^ー ^誘起

2-5 ^う ^点電荷_q ^点電荷_q ^距 s ^電荷 ^速 ^移動

い状況考え _[14]。

行点電荷_q 生場後続点電荷_q ン力

= ^�= + _�×�

あ。点電荷_q 生ン

� x , y , x , y , s = q ∫ ⁺ ^�^×� ^{= + /}

定義積範ンぶ範あ。

2-5 ^半 ^異 ^部 r1 ^持 ^点電荷q1 r2

持点電荷_q2 追従様子

[14] ^転載。

Panofsky-Wenzel ^定理 [17] ^ン ^縦成 ^横成 ^関係

。縦成ン点電荷_q 標系横成勾配積横成

ン。

(21)

21

∂

∂s �^⊥ x , y , x , y , s = −�_⊥ _|| , , , ,

筒称あ場合次式う縦成ン多極展開用い表

|| , , � , � , = ∑ _‖ � − �

∞

=

。 _‖ _m極縦成ン意味。 _(m=0)

(m=1) (m=2) ^十 ^式 ^考え ^能 ^あ ^。 _m^極 ^横成

ン次式定義。

⊥ ^{= − ∫} ^′ _′ ‖ ^′

−∞ ^, ^>

ンン場わ高調波い考え縦成ン

‖ , ^足 ^合わ ^計算 ^能 ^あ ^。 m^極 ^縦成

ン横成ン

‖ ^{, = − ∑} ‖ ^cos ^{/ ,} ^>

⊥ ^{, = ∑} ^‖ _{/ s�n} ^{/ ,} > , >

書 _m極 _n番目周波数意味

‖

あ

‖ ⁼

|V_‖ r |

U ⁼

|∫ E_, r, z exp − �ω z_c dz|

× ∫ |� | dr

表。 _R/Q 関係次式表。

=

2.6. ^ー ^ー ^性質

特定 _(m=1) 縦成ン _‖

‖ ^{= −} ‖ ^cos ^{/ ,} ^>

あ _‖

‖ ⁼

| _‖ |

=^|∫ ^, ⁻ ^|

× ∫ | |

あ。誘起電式使

う書。

(22)

22

∝ √ _‖ ∝ ∫ , (− )

TM ^い

E r, z = AcosϕJ (^P_{a r) cos}^pπ_{� z}

J ^P ⁿr ^{r = 0} ^近傍 ^比例 ^比例 ^。

(23)

23

2.7. ^ー ^ー ^{電気的中心}

形状非称性生偏極方向異。

性質通過誘起い点。点

電気的中心定義。偏極一方誘起い点集合

偏極軸偏極偏極軸交点電気的中心。空洞び

回転称軸点機械的中心定義電気的中心機械的中心

必一致限い。付非回転称構造体例

えンや _HOM 影響電気的中心機械的中心

推測あ。模式的示 _2-6 あ。

2-6 ^{機械的中心} ^{電気的中心} ^模式

空洞端部断面進行方向向あ偏極方向

直交偏極模式的示い。斜右方向飛び出い

矩形状 _HOM 表い。

(24)

24

2.8. ^ー ^ー ^{電気的中心} ^測定原理

偏極周波数数_MHz ₁₀数_MHz程異。

各々掃引毎誘起振幅最通過置集直線

偏極軸求。偏極軸交点電気的中心求。

過程 _2-7 使示。 _2-7中右示ン線方向緑線方向沿

x^方向 y^方向 ^掃引 ^偏極 ^振幅 ^最 ^点 ^見

水色示方向偏極右水色線縁丸点見

黒波線示方向偏極右黒色線縁丸点振幅最

。 _x方向掃引見点ン色 _y方向掃引見点緑色塗

い。振幅偏極軸距比例振幅最点偏極軸

あ。右水色線縁丸点直線水色示偏極

偏極軸求黒線縁丸点直線黒波線示方向偏極

偏極軸求。偏極軸交点電気的中心赤丸示点

求。通過置変化振幅

測定電気的中心求。振幅測定 _2-8

示通 _HOM 外部出 _HOM波形

得高速変換振幅得

。

2-7 ^{電気的中心} ^求 ^概念

(25)

25

2-8 ^{振幅測定手}

(26)

26

第 ₃ 章 _. 非直線ビー軌道下機械的中心を求めフー

3.1. ^{機械的中心} ^{電気的中心} ^定義

初機械的中心電気的中心定義。空洞筒状回転称空洞

部成。実際空洞設置時容器空洞基準設基準設計置

うン。容器付時空洞基準超伝空洞種類

あンあ異機械的中心基準置関係

空洞形状設計通理想的状態あ仮定設計見積い。本研究

空洞形状設計通理想的状態あ仮定空洞び回転称

軸点機械的中心定義。

電気的中心誘起い通過置

。電気的中心空洞付ン非称生構造物

機械的中心偏差。本解析時置設計軌遈軸設置

い仮定置電気的中心結ぶ直線基準軸 _z軸水方向 _x軸

鉛直方向 _y 軸。実際置設計軌遈誤差

扱う。

3.2. ^フ ^ー ^概念

局使用解析方法大変化従来方法様電気的中心

出軌遈振幅必要あ。求電気的中心

機械的中心求。

軌遈解析組込空洞流流置頼空洞軌遈

推定目的あ。解析方法必要あ。速場ン影

響軌遈計算本来出機械的中心予仮定

あ。速場中心機械的中心一致仮定速場置指定

機械的中心指定必要あ。軌遈推定過程機械的中心推定過程

組込。

速場ン影響軌遈計算初期値速場設定

必要あ。初期値設定軌遈傾含。速場

設定速場布速場強速場え置指定い。速場

布超伝空洞形状 _Superfish 計算電場布使用。入射

x^方向 xini y^方向 yini ^傾 x^方向 BfieldX00 y^方向 BfieldY00 ^空洞

速場強 _A 変推定。掃引時得利用

掃引時電流値設定置実測

置軌遈計算再現入射傾空洞速場強求

。実際軌遈計算時現実速器忠実再現う

や組込い値実験時設定値固定い。

(27)

27

3.3. ^フ ^ー手順

非直線軌遈機械的中心求 _3-1 示。仮定空洞置

速場ン置指定伴い通過曲方変わ

軌遈空洞置密接関係あ。仮定空洞機械的中心軌遈局

利用出機械的中心一致い定手入。

手う。

掃引行い得。

電流値

BPM ^通過 ^置

局振幅

電流値局振幅解析局

電気的中心通電流値求。

次軌遈推定計算準備空洞機械的中心傾仮定。初

期値ン測定値。軌遈計算電流値

BPM ^通過 ^置 ^再現 ^軌遈 ^決 xini yini

BfieldX00 BfieldY00 A ^推定 ^。 ^求 ^局 ^{電気的中心} ^通

電流値軌遈計算局電気的中心求。局電気的中

心機械的中心変換。

述定仮定機械的中心求機械的中心誤差範一致い

断。一致い場合機械的中心求。一致い場合

空洞変え機械的中心置仮定一致繰返。

(28)

28

3-1 ^非直線 ^軌遈 ^{機械的中心} ^求

(29)

29

3.4. ^{機械的中心} ^{推定方法につい}

仮定機械的中心求機械的中心一致場合本研究空洞

変え。空洞関通過空洞通過時比高

傾え影響い回無視。空洞無視

傾両方求測定足い。

空洞置傾初期値容器空洞設置時

ワ測定求冷却容器空洞置変求値入

い。容器空洞中心含いい。冷却変見積

ワ測定推定容器ワ置 _WPM 支持構造熱

縮引容器変求。推定熱縮異い場合設定

初期値。空洞い傾変

大い推定求。

(30)

30

第 ₄ 章 _. _STF 加速器内超伝導加速空洞

4.1. STF^加速器 ^建設目的 ^構成

STF ^将来計画 ^あ International linear Collider ILC ^超伝 RF ^{速技術開発} ^行

い時 ₂₀₀₈ 開始文部科学省子基盤技術開発次

世技術開発課題 _[18] 担当。開発課題超伝高周波速器技術

蓄積技術融合軟_X線硬_X線領域高輝子波長_{5 nm}〜_{0.025 nm}

出 _{10 m}ェ_{6 m}程従来比著ンン型高輝 _X線発

生装置開発目指あ _[19]。実現 _STF 高品質大強電子

発生 _RF電子銃 [20] [21] [22] ^大強 ^電子 ^安定 ^速 ^{高電界超伝}

速空洞 _STF空洞 _[23] 高品質短大強蓄積装置ン精電子軌

遈制御技術路精密調整技術実用化挑戦。_STF 設置超伝線

形速器あ _STF 速器ン構造 _4-1 示全景写真 _4-2 示。流

ン生成用 _RF 電子銃 _STF空洞ン

型高 _X線源用束ン設置。

4-1 STF ^速器 ^ン

RF^電子銃 ^超 ^ン ^電子 ^源 Cs2Te ^使

用常伝 _L ン _RF電子銃あ。_STF空洞運転速適 _{1 ms}

ン長大電流超ン電子電子銃生成。_Cs₂_Te

電子銃空洞背後挿込ン表面蒸着。

蒸着ン生成電子銃空洞背後ン設計配置

速器型化十配慮あ。₂₀₀₇ 米国_FNAL研究所共開発電子銃空

洞入力製作開始 ₂₀₀₉ ₂₀₁₀ 電子銃部学系設計製作

設計製作 STF phase-2^用 ^設計 ^製作 2011 ^子 ^用

設計製作行わ。間電子銃空洞 _RF 暗電流抑制研究行わ。

生成電子直接関係子用 _{162.5 MHz} 繰返波長_{266 nm}

幅_{12 ps} 持 _{1 ms} ン長 _{5 Hz} 繰返生成。

運転中 _{0.5 %}程子効率維持い。

(31)

31

4-2 STF ^速器 ^全景

RF^電子銃 ^中央 ^あ ^。

次 _STF空洞蔵軸沿断面 _4-3 示。

直 _{1 m} 長約_{4 m} 鉄製真空容器中 _SUS製冷却配管超

伝速空洞び製断熱構成部

断熱吊い。流側 _4-3 側流

空洞 _MHI-12 流側 _4-3 右側流空洞 _MHI-13 呼び測定使用

STF^空洞 MHI-12 ^あ ^。MHI-12 ^流側 ^φ80 mm ^φ60.2 mm ^絞

長 _{55 mm} _SUS製管付流側管

弁付い。流側 _MHI-13 直 _{70 mm} 長 _{79.4 mm} _SUS

製管接続い。空洞流側部ン

付温側 _RF ワ供給い。速使用超伝空洞

い高い速勾配得要空洞使用材純や _RF 電磁場

空洞面滑清浄あ。徹底電解研磨設備環境清浄化電解研磨後空洞部

析出酸化微粒や微粒除去微粉塵混入最う超純水高洗浄

引続ン組立作業後行わ空洞ンい材

材質変更各種改善結果 _MHI-12 _MHI-13 性能 40 MV/m 33 MV/m ^いう高

電界遉成空洞あ。 _STF空洞組込 _STF

速器組込い _4.4節 _4.5節述。実験地

ン設置時 _2K冷凍機やン空洞励振配型_RF

あ DRFS Distributed RF Scheme [24] ^組 ^込 ^高精 RF^制御回路 [25] ^組 ^込

(32)

32

行わ。

4-3 ^横 ^見 ^断面

流設置型高 _X線源用束ン四極並

逆ンン散乱用衝突点い ₄₀_m 束。

電子銃 ₂₀₁₂ ₂ 試験運転開始間_STF空洞い _{2 K} 冷却

調整試験並行行わ。₂₀₁₂ ₂ ₂₇日 ₃₅ ン 200 pC/bunch ^強 ^出

成。後軌遈調整束調整施結果 ₂₀₁₂ ₃ ₂₂日 _RF電子銃試験

い _RF電子銃空洞供給 _RF振幅相安定化

照射調整行う強 _{1 ms} ン長

出成。強 30~40 pC/bunch ^設定 ^ン ^数 162450 ^ン ^あ

電子銃 _RF入力ワ _{2.6 MW} _{37.5 MV/m} 電場引出相当

。₂₀₁₂ ₉ ₂₀₁₃ ₃ 前述次世技術開発課題通称子

[18] ^逆 ^ン ^ン散乱 ^高輝 X ^線生成 ^実証試験 STF^空洞

蔵使用運転行わ。運転期間中

超伝空洞使用本研究測定行。

(33)

33

4.2. STF^空洞 ^構造

本研究使用 _STF空洞断面 _4-4 示。中側 _Pick-up側ン

流側置。次いン側各第第 … 第

呼ぶ。全長 _{1247.6 mm} 流側ン端面第溶接部長

91 mm ^φ80 mm ^あ ^第 ^溶接部 ^流側 ^ン ^端部 ^長 112 mm

φ_{80 mm} あ。各赤遈部直 φ_{206.85 mm} あ部直 φ_{70 mm}

長 _{115.4 mm} あ。空洞材質 _RRR300 純あ。各純盤

成型製作連結部び赤遈部電子

溶接溶接。外直 φ_{124 mm} 厚 _{14 mm} ン真空目的

硬要求ン合金用い。容器用端板

ン合金製第第外側溶接容器構成。

4-4 STF^空洞 ^断面

4.3. ^{超伝導空洞} ^高調波 ^ー ^取 ^出

高いンン持高調波多数連続ン速場合行ン

引起高調波後続ン力軌遈曲多ン安

定性や原因。超伝空洞場合空洞壁超伝表面抵抗

非常 _Q 値非常大昇伴いンン非常大

影響大い。設計電流ン増大抑制速高調波 _Q

値方法要求。_ILC 電流5.8 mA 3.2 nC 554 ns ^ン ^間

隔 ₁₃₁₂ ン大ン増大招速高調波各

外部_Q 値 _< 満う超伝空洞両側部 _HOM

出用付い。 _HOM ン蔵筒状

突刺う直角付ン部突出

浸出高調波電場び磁場結合う設計い。

ン形状ン様ン様複合的形状持い。

速用い _{1300 MHz} 結合い必要 _{1300 MHz} 共振特性持

一体化い。 ― 周波数調整 _HOM ― 端あ

ン機械的変形行わ。_HOM 中心軸軸方向置

(34)

34

流側流側共ン溶接部 _{45 mm} 置あ。_HOM ン _HOM

中心軸周軸流側 ₊₁₂₀ま回転置流側 ₊₆₀ま回転置

付。_HOM ン結合高調波結合 _HOM

ン再結合通過軸経

外部出後吸。 _4-5 _ILC 使用

TESLA^空洞 HOM ^構造 ^示 ^い [26]^。 STF ^速器用 ^設計開発 HOM

4-6 ^示 ^あ 4-5 ^ン ^形状 ^異 STF ^速空洞用 ^最

適化あ性能等あ。入力付いい側空洞流側呼び入力

x^方向 ^水 ^方向 ^側 ^差 ^込 ^あ ^。空洞 ^流側HOM ^標系

x^軸 -145^ま回転 ^付 ^あ ^空洞 ^流HOM x^軸 -35^ま回転

付あ。両者軸回転角 ₁₁₀まあ _4-7 示通。_STF 速

器用設計開発 _HOM 通過域特性 _4-8 示う _{1600 MHz} _{3600 MHz}

結合 _{4500 MHz} 結合。実際実験使用空洞 _MHI-12 通過域特性

改善付 _HOM 通過域特性計算値 _4-9 示。

4-5 HOM ^断面

( [26] ^転載。)

(35)

35 4-6 STF ^速器用 ^設計開発 HOM

[27] ^転載。 ^側 HOM L-type ^右側 HOM I-type ^あ ^。

4-7 ^空洞 ^流 ^空洞 ^流 HOM ^付 ^角

( [26] ^転載。)

(36)

36

4-8 STF ^速器用 ^設計開発 HOM ^{通過域特性}

( [27] ^転載。)

(37)

37

4-9 MHI-12 ^付 HOM ^{通過域特性計算値}

(38)

38

4.4. STF^空洞 ^組み立 ^工程

ン検出行うあ _STF空洞設置程

い列挙。目 _STF空洞表面処理組立程ン関係作

業絞。ン使用基準合計所あ。 _4-10 示う空洞

当所設所ン断熱中心

部あ。空洞 _MHI-12 基準流側 _K1 _K2 空洞 _(MHI-13) 基準流側

K3 K4 ^。 ^ン ^断熱 ^基準 ^流側 P1 P2 ^。

程空洞形状測定び調整

程電解研磨等表面処理

程 _STF空洞速電界試験縦測定実施

程容器装着

程ン各空洞回転調整相互連結

程連結空洞ン吊

程ン P1, P2, K1, K2, K3, K4 ^実施

程挿入速器設置

程基準指標ン _{P1, P2}

程Ｋ冷却 W1, W2, W3, W4

4-10 ^ン ^基準 ^ワ ^ョン ^配置

空洞基準流側 _K1 _K2 空洞基準流側 _K3 _K4 。

ン断熱基準流側 _{P1 P2} 。_{W1 W2} 空洞

ワョン表 _{W3 W4} 空洞ワョン表。

(39)

39

縦測定速性能確超伝空洞程程進。程段階

容器超伝空洞隠い超伝空洞空洞形状外側見

。容器溶接 _STF空洞付熱変形無

実測い。程組立あ。程連結

空洞床轢移動ン吊程。程実施

納基準 _STF超伝空洞置関係

う外部基準 _STF空洞一設置。

用い各_STF空洞置基準置設

計値う調整程。程行う断熱底面

ン断熱用付間一解体挿入

後断熱部挿入再留置関係保う

固定。断熱底面付置決ン使わい ₅₀_m 精

置再現。後速器移動設置ン

横装着流び流端板装着蓋。次程

断熱面基準 _{P1 P2} 速器ン設計値う

ン調整調整ン終了。

組込完了 _2K 冷却運転。冷却中容器置変測定

ワや射型計測器用い方法検証い。得変冷却前

置基準相的値あ程ン程後維持い仮定

ン評価い。

(40)

40

4.5. ^ラ ^オ ^ュー ^ラ ^ン ^結果

STF ^速器 ^軸方向 z^軸 ^力方向 y^軸 ^流 ^流 ^見 ^右方向 ^正

う水方向 _x軸。_STF 速器超伝空洞ン手 _4.4節

述い。ン用い基準 K1~K4 P1 P2 ^びワ ^ョン

W1~W4 z^方向 ^置関係 4-11^示 ^。

程外側 _K1～_K4 _{P1 P2} 置設計置調整

後再測定。設計置表_4-1 示。_{K1 K3} 設計値

空洞空洞空洞傾 _K1 _K2 変 _K3 _K4

変算出。空洞 _x方向傾式計算。

= ^� ⁻ ^�

� ⁻ � ⁼

. − .

. ^{[rad] = .} ^[mrad]

� � ^K1 ^K2 ^x^方向 ^設計値 ^あ � � ^K1 ^原点

K1 K2 z ^標 ^あ ^。y^方向 ^傾 ^様 ^求 ^。

4-11 ^ン ^基準 ^びワ ^ョン z^方向 ^置関係

表_{4-1 STF}空洞ン時測定値

z [mm] delta x [mm] delta y [mm]

K1 0 0.029 0.177

K2 1038.1 0.139 0.068

K3 1327 -0.096 0.032

K4 1327+1038.1 0.005 0.053

表_{4-2 STF}空洞ン

x offset [mm] y offset [mm] x tilt [mrad] y tilt [mrad]

空洞 _0.029 _0.177 _0.106 _-0.105

空洞 _-0.096 _0.032 _0.097 _0.020

表_4-1 状態確認 _K1～_K4 互い関係保状態挿入

(41)

41

。後程いン支持部基準 _{P1 P2} 置設計値合

わン終了。設計値測定値表_4-3 示。表_4-3

数値求傾表_4-4 示。傾 _P1 _P2 変

求。_x方向傾次式計算。

= ^� ⁻ ^�

� − ⁼

− . − − .

[rad] = − . [mrad]

4-12 ^示 ^う K1 ^基準 ^求 ^傾

P1 K1 ^間 ^距 ^求 ^。 x^方向 ^次式 ^計算 ^。

= _� = _� − ∗ _� − _�

= − . − − . ∗ . ∗ ⁻ [mm] = . [mm]

様 _K3 基準計算。_y方向傾様計算

。_{K1 K3} 両方基準求冷却後空洞

置推定必要あ。

表_4-3 ン時測定値

z [mm] delta x [mm] delta y [mm]

P1 962.1 -0.012 0.03

P2 962.1+1250 -0.03 -0.03

4-12 ^ン ^計算時 ^置関係

(42)

42

表_4-4 ン

K1^基準 0.002 0.076 -0.014 -0.048

K3^基準 -0.017 0.012 -0.014 -0.048

冷却時空洞変測定端板間設金属製中 φ

70 _m ^金 ^ン ^ンワ ^張 ^軸構造 ^ワ 140 MHz ^状 ^高周波

入力空洞付ワ置ン検出信振幅差ワ置求

。空洞相変。ワ一端

外側温側固定う一端付張力ワ直線性担

保い。ワ温部外接触いワ置温変化い。

冷却置変わ容器空洞付ワ置

ワ置求温ワ置基準容器空洞置

変測定。超伝空洞容器一あ ₂ 機ワ置ン

付 W1 W2 W3 W4 ^合計 ^あ ^。 ^ン ^温 2K^時

変表_4-5 示。

表_4-5 ワ置ン測定超伝空洞温 _2K時変

z [mm] x^変 [mm] y^変 [mm]

W1 176.6 -0.35 -1.60

W2 926.6 0.25 -1.72

W3 1327+326.6 -0.10 -1.72

W4 1327+926.6 -0.25 -1.66

冷却空洞 _x方向 _{-0.40 mm y}方向 _{-1.57 mm} 変計算い。

表_4-6 示冷却中生実際変表_4-5 変予測値 _{= − . mm,} ₌

− . mm ^引い ^値 ^。 ^傾 ^求

様冷却空洞傾 _K1 基準求空洞

傾 _K3 基準求。結果表_4-6 示。空洞 _x方向傾 _{�x offset}

�x t�lt ^次式 ^求 ^。

� = ^� ⁻ ^�

� ⁻ � ⁼

. − − .

. − . [rad] = . [mrad]

� = � − � ∗ � − � − = − . − . ∗ . ∗ ⁻ + . [mm] = − . [mm]

y^方向 ^傾 ^様 ^計算 ^。

(43)

43

表_4-6 冷却中測定算出空洞変

⊿x offset [mm] ^⊿y offset [mm] ^⊿x tilt [mrad] ^⊿y tilt [mrad]

空洞 _-0.09 _-0.00 _0.80 _-0.16

空洞 _0.38 _-0.18 _-0.25 _0.10

冷却時空洞置空洞設置時空洞置表_4-2 設置時表_4-4

冷却中空洞変表_4-6 足求。値表_4-7 示。

表_4-7 空洞び設置時冷却中測定見積空洞置

空洞 _-0.06 _0.25 _0.89 _-0.31

空洞 _0.27 _-0.14 _-0.17 _0.07

測定求空洞空洞傾軌遈計算初期値使用。

空洞 _x方向 _{-0.06 mm y}方向 _{0.25 mm} 傾 _x方向 _{0.89 mrad} y^方向 -0.31 mrad ^あ ^空洞 x^方向 0.27 mm y^方向 -0.14 mm ^傾 x^方向 -0.17 mrad y^方向 0.07 mrad ^あ ^。 ^数値 STF ^速器 ^設置基準 ^満

あ。

(44)

44

第 ₅ 章 _. _STF 空洞局在ーー選択

5.1. ^局在 ^高調波 ^ー ^選択

局高調波選択あ次点条件。点目空洞高調波

いあ。本研究実際高調波検出空洞空洞あ

空洞共振複数。い必要あ。

点目定条件。本研究い CST MW Studio ^{電磁場計算}

主断基準計算得周波数布一致い振舞い

実験時応答示い定行。本研究現実空洞周

辺実験再現ョン計算定。

点目振幅検出容易。本研究条件満

2282.2 MHz 2309.5 MHz ^選択 ^。 ^偏極方向 ^異

あ細い後述。高い周波数他空洞高調波

。

5.2. ^電磁場 ^ュ ^ー ^ョン ^設定

STF ^速器 ^い ^流側 ^空洞 MHI-12 ^流側 ^周辺

局い計算空洞流端構造

弁構造再現 _5-1 示作成。 _HOM ン

蔵 _HOM 含い。ン体直 φ_{30 mm} 外体

直 φ_{60 mm} 軸管化あ。体部突出 _{5 mm} あ

全長 _{251 mm} 。ン終端境界条件横方向電場_{Et = 0} 設定。空

洞真空指定ン _{. ×} _S/m 金属指定。 _{2 K} 電

気伝率相当。_HOM ンン設定。入

力軸構造化体銅電気伝率あ _{. ×} _S/m 金属設定。

全体両端面境界条件横方向磁場_Ht あ。電磁場ョン計算実

施ン性能 Core i7-3.2 GHz 2.98 GB ^あ ^。 ^ン ^入力

指定 frequency domain solver ^計算 ^。 Accuracy 0.001 ^指定 215253^個 tetrahedra ^行 ^。^計算 ^周波数範 2265 MHz 2465 MHz

あ。ン流側 _HOM 透過特性 _5-2 示。

偏極方向異周波数わ _{2282.2 MHz} 2309.5 MHz ^周波数 ^持 ^局

電磁場計算 CST MICROWAVE STUDIO CST MW Studio ^用い ^計算

見。ン検出利用確局

縦方向び横方向電場布計算。確認容局局

あ電気的中心置局長手方向中心置あ。

(45)

45 5-1 ^計算

5-2 ^計算 ^ン ^流側 HOM ^透過特性

5.3. ^局在 ^確認

局局確認横方向電場布確認。 _5-3 _5-4 計算

電場示。空洞流部局い。 _5-5 中心 _x軸方向 _{5 mm}

持 _z軸行線電場強布示。空洞流ン端 _z軸原点。電

子誘起強進行方向あ電場縦成 _Ez 依

布 _5-6 示通空洞流部局い確認。時振幅

最大置後述う _{z = 161 mm} び_{z = 163 mm} あ。 _{z = 0 mm} 置空洞

流ン面置あ。

(46)

46

5-3 2282.2 MHz ^電場 ^布

5-4 2309.5 MHz ^電場 ^布

5-5 x = 5 mm, y = 0 mm ^軸方向 ^電場強 ^布

5-6 x = 5 mm, y = 0 mm Ez ^布

(47)

47

5.4. ^ー ^確認

z = 161 mm ^縦方向 ^電場 ^布 5-7 ^示 ^。z = 161 mm ^電場 ^縦成 ^角 ^沿

5-8 ^示 ^通 ^ン関数 ^示 ^偏極方向 ^異

TM ^成 ^持 ^言え ^。 ^電場あ ^い ^磁場 ^完全

い _TM 持い _z方向電場積実質的働

後述 _5.5節～_5.7節確い。極う布持部や極う布

部 _z方向電場積振舞い極

扱い。扱い計算現実実験考え実施。

a) 2282.2 MHz b) 2309.5 MHz

5-7 xy ^面 z = 161 mm ^電場 ^様子

5-8 r = 5 mm Ez^成 ^角 ^布

長手方向部い調 _�, ₌ _{, �,} 入

。 = − , − , , , , , ^あ � = . ⋅ °, = , , , ^。 ^あ

関数_�, 中心距次関数ン持

(48)

48

r² ^係数 ^放物線 ^勾配具合 ^大 ^い ^振幅 ^大 ^。 ^わ

局感評価。偏極方向 _r²

係数大 _� 決。 _�, 計算 _� う _r² 係数最大 _� い置毎

r² ^係数 5-9 ^示 ^。2282.2 MHz ^局 r² ^係数 z = 161mm ^最大 ^あ ^う

一方偏極 _{z = 163mm} 最大。

5-9 z^軸 r2 ^係数 ^布

(49)

49

5.5. CST^計算に ^ラン ^ッ ^を考慮 ^{た電気的中心} ^計算方法

計算局局い長手方向布持全体振

舞い機能ン検出利用確認い。

ン推定電気的中心機械的中心変換必要あ局

電気的中心置ョン見積。

全体振舞う確認振幅

相当値ン考慮電場布 _z 軸行軸沿積

大 _� _{= |∫} _{, �,} ₋ _| 求。 ω 角振動数あ。

積軸変え _� 応答調

機能調。あ

� ^V ^形状 ^示 ^�^方向 ^最 ^振幅差 ^大 ^い^V ^形状 ^示

�^方向 ⁹⁰^ま ^角 _� ^応答 ^{。電気的中心} ^機械

的中心一致い _� 応答 _�方向偏極軸。

本研究解析都合 _� わ _� ₌ _� 用い評価行。_� 使う

� ^次関数 ^う

偏極軸求容易。偏極軸結合最弱点集 _� 一定直線毎

放物線_� 頂点求点直線近似推定。

CST^計算 ^電場 ^積 ^軸 5-10 ^通 81^本用意 ^軸

= − , − , , , , , �^方向 ^22.5^ま間隔 ^配置 ^。 ⁸¹^本 ^軸 ^x^方向

1 mm y^方向 2 mm ^動 81^本用意 ^合計 162^本 ^。積 ^範 ^計算

覆う_{-400 mm} _{1248 mm} 。

5-10 ^積 ^軸 ^配置

(50)

50

5.6. ^{電気的中心} ^置 ^ッ ^{ュ数依存性} ^検討

5.5^節 ^方法 ^{電気的中心} ^置 ^求 ^あ ^{電磁場計算} ^精 ^確認 ^{電気的中心}

置依性い調。約₂₀万 ₄₀ 万 ₅₀万 ₆₀ 万 ₇₀万計算電場

布電気的中心置推定。₈₀万計算計算機性能困あ。

数通電気的中心 _x 標 _y 標置変化 _5-11 示。

数電気的中心置 _5-12 示。誤差 _� ₌ _� 次関数

誤差考慮い。計算数範電気的中心標

数依安定い。数 ₆₂₂₈₇₅ 基

解析進 _� 系統誤差数 ₇₀₈₆₇₅ ₅₁₄₆₆₁ 偏差使用

。

5-11 ^{電気的中心} ^置 ^数依 ^性

-1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0

0 200000 400000 600000 800000

x [mm]

mesh^数[tetrahedra]

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

0 200000 400000 600000 800000

y [mm]

mesh^数[tetrahedra]

本文 Thesis 総合研究大学院大学学術情報リポジトリ A1915本文

学 論文

局在高調波 ー を用いた非直線軌道ビー 下

高周波加速空洞 置測定方法 研究

服部 綾佳

成

2016

目次

表目次

第 1 章 . めに

第 2 章 . 高調波 ー を用いた電気的中心 測定

第 3 章 . 非直線ビー 軌道下 機械的中心を求め フ ー

第 4 章 . STF 加速器内 超伝導加速空洞

第 5 章 . STF 空洞 局在 ー ー 選択

学論文

局在高調波ーを用いた非直線軌道ビー下

高周波加速空洞置測定方法研究

服部綾佳

第 ₁ 章 _. めに

第 ₂ 章 _. 高調波ーを用いた電気的中心測定

第 ₃ 章 _. 非直線ビー軌道下機械的中心を求めフー

第 ₄ 章 _. _STF 加速器内超伝導加速空洞

第 ₅ 章 _. _STF 空洞局在ーー選択