本文総合研究大学院大学学術情報リポジトリ甲1136 本文

(1)

超伝 ₉ コャ加空胴高次ペヴチ関る研究

渡邉片謙

博士学

総合研究大学院大学

高゠ヅャウヴ加器学研究

加器学専攻

成 ₁₉

(2)

... 10

片 _ILC い ...12

STFBASELINE^空胴 TESLA^空胴 ^{ドメベヴシヴ}...14

HOM^ィハメ ^求 ^{られる性能} ^よび要求...18

高次ペヴチを用い応用...20

ILC ^要求 ^{れるプケ゚メ゜ベンダ} ...20

本研究目的...24

参考文献... 25

HOM^ィハメ ^設計... 26

テセスネ゛ャシヴ設計...27

STF I-type^ペタャ ^計算...29

STF L-type^ペタャ ^計算...32

HOM^{ヌセェ゚セハ} ^設計ノュヴチトンチ周波数特性 ...37

テセス周波数ノュヴチトンチ特性測 ...38

STF L-type^ィハメ ^改良...43

テセスネ゛ャシヴスポヴッンエ...44

テセスネ゛ャシヴスポヴッンエよびトンチ幅測 ...45

単コャ空胴る_HOM _Q_EXT 測 ...48

単コャ空胴る_HOM _Q_ext 測よび計算...48

耐高電磁場特性評価...50

ブャスドェシモンエ理論解析解...50

2フ゜ンダブャスドェシモンエヤパャ計算結果...51

HOM^{ィハメ設計} ...54

参考文献... 54

ッアノ製_HOMィハメ製作程... 55

料り加方法...55

表面処理...56

コャ空胴り付 ...57

コャ空胴成後処理程ら横測 ...58

参考文献... 58

STF BASELINE^空胴 HOM^{ィハメ高電界試験} 9^コャ空胴 ... 59

STFBASELINE^空胴 ^るHOM^ィハメ ^配置...59

縦測高電界試験...60

(3)

HOM^{ヌセェ゚セハハュヴノ} ^発熱...62

HOM^ィハメ RF^ハュコケ...66

片ェメ゜アペグポヴャる高電界試験横測 ...68

ェメ゜アペグポヴャ組込 ...68

ェメ゜アペグポヴャ試験横測コセダ゚セハ...69

HOM^ィハメ RF^ハュコケ...71

STFBASELINE^空胴 HOM^{ィハメ高電界試験} ...71

参考文献... 71

超伝 ₉コャ空胴 _HOM解析... 72

STFBASELINE^空胴 TESLA^空胴 ^い...72

加ペヴチ電界坦測 ...76

HOM ^{ドケトンチ周波数測} ^{よびペヴチ} ^同 ...79

HOM^{ジンヌンエ} QEXT ^測 ...87

HOM^{ジンヌンエ} ^常温試験...87

HOM^{ジンヌンエ} ^温試験...90

ベ゜ンジ゜フヴャペヴチ偏極方向測 ...94

ニヴゲ測コセダ゚セハ...94

タヴシり出ネ゛セゾ゛ンエ...99

偏極方向コャ布...103

STF Baseline^空胴 TESLA^空胴 ^偏極方向 ^比較...108

ベ゜ンジ゜フヴャペヴチ電気的中心機械的中心測 ... 118

測コセダ゚セハ... 119

゚ンゾヂ測 ...120

超伝 ₉コャ加空胴_HOM解析 ...124

参考文献... 125

STF BASELINE^空胴 ^るHOM^ィハメ ^改良... 126

HOM^ィハメ ^回転 ^ハュヴノ ^置 ^対 ^るQEXT ^変 ^計算 ...127

銅製_HOMィハメ製作...129

HOM^{ジンヌンエ} QEXT ^測 ...131

ノュヴチトンチ特性...132

加ペヴチ対るテセスネ゛ャシヴトンチ幅...133

TESLA^銅製9^{コャ空胴を用い} TM011^{ジンヌンエ測} ...134

ッアノ_HOMィハメ製作...135

STFBASELINE^空胴 ^るHOM^ィハメ ^改良 ...136

FLASH ... 137

(4)

FLASH ^い ...138

コセダ゚セハ...138

ニヴヘ応答信様子...141

ニヴヘ応答試験解析方法...142

ジ゜フヴャペヴチを用い _ACC6_MODULE 空胴プケ゚メ゜ベンダ測 ...146

ACC6^片 MODULE 8^空胴 ^{ジ゜フヴャペヴチ間} ^対 ^{る電気的中心} ^置...149

タスポヴッンエい ...154

FLASH ^{るニヴヘ応答試験} ...155

参考文献... 155

後研究... 156

... 156

謝辞... 158

APPENDIX ... 159

RF^空胴 ^{ヌャピセェケ空胴} ...159

基本Ｆドメベヴシヴ...161

空胴測 ...162

空胴誘起れる_HOMドワヴニヴヘ空胴相対置関係...164

表目次

1^片 ^ＩＬ ^概要 Energy^＝500GeV ...13

2^片 ^主線形加 ^器RF^{マッセダヤ゜゚ゞダ}...14

3^片メ゜ヂセェジノャダンヅャ概要 ...14

4^片 STF Baseline^空胴[3] ...16

5^片 TESLA^空胴[2] ...17

6^片 STF Baseline^空胴 TESLA^型HOM^ィハメ ^組 ^合わ ...17

7^片 ^{バモゞヘグホォセダ} ^{磁気クヴャチ} ^挿入方向...18

8^片 STF Baseline^空胴 ^{磁気クヴャチ} ^{バモゞヘグホォセダ} ^溶接 ^れ 3^空胴...18

9^片 TESLA^空胴 ^短距 ^{横方向ゞゟヴェ場}...21

10^片 ^{メ゜ヂセェ} ^沿 ^規格 ^{゠プセシンケ} ^{クンエャトンス} BBU ^計算結果入射アネコセダ空胴設置誤差無 ...22

11^片 ^{メ゜ヂセェ} ^沿 ^規格 ^{゠プセシンケ} ^{空胴設置誤差}RMS=0.5mm ^{クンエャトン} スる計算結果...22

12^片 ^{トンス数を関数} ^{ゞゟヴェ場} ^和 HOM^{ジンヌンエ無} ILC^ニヴヘドメベヴシヴを使用 ...23

13 HOM ILC

(5)

メベヴシヴを使用 ...23

14^片 coaxial HOM coupler of TESLA...26

15^片 ^{テセスネ゛ャシヴ} ^びHOM^ィハメ ^等価回路 ^同軸管測 ^装置を含 [3] ...27

16^片 ^{テセスネ゛ャシヴ} ^{計算ペタャ} 3^ペタャ ...28

17^片 ^{計算ペタャ} HFSS ^{ェメンェケシノペタャ}...29

18^片 filter length ^対 ^{るテセス周波数感} d=0 tuning gap =2mm ^拡大 ...30

19^片 ^{ネ゛ャシヴ長} ^対 ^{るテセス周波数} ^変 ^片 ^{スポヴッンエウホセハ} ^対 ^る周波数変 ...30

20^片 STF I-type ^{るェメンェケシノ} ^効果...31

21^片 STF I-type ^{テセスネ゛ャシヴ} ^電界 ^布...31

22^片 TT ^対 ^{るテセス周波数} ^変 ^{ノュヴチトンチ特性} ...32

23^片 TT ^対 ^{るテセス周波数} ^変 ...33

24^片 ^{スポヴッンエウホセハ} ^対 ^る変 ...33

25^片 ^{ェメンェケシノ} ^{テヴブャケシノ} ^対 ^{る透過特性}...33

26^片 ^{ェメンェ幅}H ^対 ^{る周波数応答} H=10 ^{スポヴッンエウホセハ}=2mm ...35

27^片 ^ケシノ ^置d ^対 ^る変 H=10 ^{スポヴッンエウホセハ}=2mm ...35

28^片 STF L-typeェメンェケシノテセスネ゛ャシヴ電界布ネ゛ャシヴ長_=36mm スポヴッンエウホセハ_=2mm _H=10 _d=10mm ...36

29^片 3^ペタャ ^{ネ゛ャシヴ特性}...37

30^片 STF L-type ^よびSTF I-type ^{ィハメ形状} ^よびSTF Baseline^{空胴゠ンチエャヴハ} HOM^ィハメ ^配置...38

31^片 ^同軸管測 ^装置単体 ^{る透過特性} ^測 ^{コセダ゚セハ}...39

32^片 ^同軸管測 ^装置 ^{周波数特性} HOM^ィハメ無 ...39

33^片 ^{ノュヴチトンチ特性} ^測 ^様子 ^同軸管測 ^装置 HOM^ィハメ ^{スポヴッンエ} 具を含 ...40

34^片 ^{計算ペタャ}...40

35^片 ^銅製STF HOM^ィハメ...40

36^片 ^同軸管測 ^装置 HOM^ィハメ...42

37 HOM^ィハメ ^{ノュヴチトンチ特性} ^計算 ^測 ^比較...42

38^片 STF L-type^ィハメ...43

39^片 STF L-type-II ^写真 ^{ノュヴチトンチ特性} ^計算 ^測 ^比較...43

40^片 ^銅製TESLA^型9^コャ空胴...44

41^片 ^銅製TESLA^型9^コャ空胴 ^加 ^{ペヴチドケトンチ} ^電界 ^坦 =82.5% ...44

42^片 ^測 ^{コセダ゚セハ}...46

43^片 Qext=2×10¹¹ HOM ^ィハメ ^{テセス周波数} ^中心 ^加 ^ペヴチ ^値 ^テセス周波数 ...46 44^片 ^透過 ^時 HOM^ィハメ ^{テセス周波数} ^中心 ^加 ^ペヴチ ^値 ^テセ

(6)

45^片 ^{スポヴッンエ} ^具 ^構 ...47

46^片 ^{スポヴッンエ} ^具...47

47^片 STF^{単コャ空胴計算ペタャ} ^{゚ンゾヂ配置} ^測 ^同配置 ...49

48^片 TESLA^{銅製単コャ空胴} ^空胴 ^様子...49

49^片 HOM^ィハメブャスドェシモンエ計算ペタャ STF Baseline ^{クンエャコャ空胴} ...52

50^片 HOM^ィハメ ^電界 ^布 ^軸 ^電場 ^{ゥホセハ間} ^電場 ^比...52

51^片 ^{各ウホセハ} ^対 ^る2フ゜ンダブャスドェシモンエヤパャ計算結果...53

52^片 HOM^{ィハメ製作} ^使用 ^料 ^{ッアノノュセェ} ^ッアノ製HOM^ィハメ実機 ...55

53^片 ^ッアノ製HOM^ィハメ ^体 ^{ヌセェ゚セハハュヴノ}...56

54^片 ^学研磨 ^様子...57

55^片 ^{ッアノペタャ} ^測 ^様子 ^同軸管測 ...57

56^片 HOM^ィハメ ^{ニヴヘド゜ハ} ^{よび゠ンチエャヴハ} ^様子...57

57^片 STF Baseline^空胴 HOM^ィハメ ^配置...60

58^片 ^縦測 ^{コセダ゚セハ} HOM^ィハメ ^り付 ^温 ^コンキヴ ^配置...61

59^片 ^{ケュヴェ゠ンス} ^応答波形 ^熱伝 ^悪い箇所 ^{ネ゙ケダェ゠ンス} ^応答波形 ^コャ熱伝良い箇所 ...62

60^片 ^加 ^{ペヴチ負荷時} HOM^ィハメ ^体表面 ^表面電流...63

61 ッアノ製ヤウポメヴハュヴノクミヴダハュヴノ...64

62^片 ^{ハュヴノウホセハ} ^対 ^るQ₀-E_acc^ィヴノ...65

63^片 HOM^ィハメ ^{ハュコクンエ履歴} 2K^片 (^縦軸 ^温 ^加 ^電界 ^横軸 ^測 ^時間)66 64^片 ^{テセスネ゛ャシヴ} ^端部 ^{ブャスドェシモンエ} ^{時間応答生タヴシ} K ...67

65^片 ^{ェメ゜アペグポヴャ組} ^込 ^前 STF Baseline^＃3^空胴 ^{ジプヴ同軸変換機付} 68 66^片 HOM^{ィハメスポヴッンエ時} RF^フヴダ ^構成...69

67^片 ^横測 ^{コセダ゚セハ} ^入力RF^波形 1.5ms 5Hz ^運転 ...70

68^片 ^温 ^コンキヴ CERNOX ^配置 ^様子 STF L-type^ィハメ ...70

69^片 ^横測 ^るHOM^ィハメ ^{ハュコケ履歴}...71

70^片 STF Baseline^空胴 HOM^ィハメ ^挿入長ィセハモンエ゚ンゾヂ形状い_...73

71^片 STF Baseline^空胴 TESLA^空胴 ^形状 ^比較[2] ...74

72^片 TESLA^空胴 ^形状 HOM^ィハメ ^配置...75

73^片 TESLA^空胴 HOM^電磁界 ^布 ^偏り[1] ...76

74^片 STF Baseline^空胴 ^加 ^ペヴチ ^電界 ^坦 ...76

75^片 TESLA^空胴 Z84 ^加 ^ペヴチ ^電界 ^坦 ...77

76^片 TESLA^空胴 ^加 ^ペヴチドケトンチケヒェダメヘ...77

77^片 HOM^測 ^使用 ^{ヌセェ゚セパンゾヂ} TESLA^{空胴用銅製゚ンゾヂ片} ^端直径_12mm ハュヴノウホセハ_0.3mm STF Baseline空胴用ッアノ製゚ンゾヂ片 12mm 2mm 1mm ...78

(7)

78^片 STF Baseline^空胴 HOM^{ドケトンチ周波数} ^{透過ケヒェダメヘ}...80

79^片 ^{ジ゜フヴャペヴチ} TE111 ^電磁界 ^布 ^縦軸 ^⊿f [Hz] ^横軸 ^空胴 ^置Z ....82

80^片 ^{ジ゜フヴャペヴチ} TM110 ^電磁界 ^布 ^縦軸 ^⊿f [Hz] ^横軸 ^空胴 ^置Z ...83

81^片 TM011 ^電磁界 ^布 ^縦軸 ^⊿f [Hz] ^横軸 ^空胴 ^置Z TESLA^空胴 ^縦軸 E-field ...84

82^片 STF Baseline^空胴#1~# HOM^周波数 ^布 ^一回目 EP1 ^{゚ッヴャ後} ^測 85 83^片 EP ^研磨 ^対 ^るHOM^周波数 ^変 STF#1^空胴 ^例 ...86

84^片 ^{トヤャ研磨} ^よる多 ^研磨 ^対 ^るHOM^周波数変 STF#4^空胴 ^例 ...86

85^片 HOM^{ジンヌンエ} ^測 ^{コセダ゚セハ}...87

86^片 STF Baseline^空胴#1~#4 TESLA^空胴 Z84 Q_ext ^比較...89

87^片 ^測 ^{コセダ゚セハ} ^例片 ^{入力ィハメ} HOM1 ^片 HOM2 50^{Ωシヴプヅヴダ} ...91

88^片 ^各ペヴチ ^{透過ケヒェダメヘ}...92

89^片 ^温時 HOM^{ジンヌンエ測} ^結果 STF#3^空胴 ^比較 ...93

90^片 ^偏極測 ^{コセダ゚セハ}...95

91^片 ^ニヴゲ測 ^装置 ^様子...95

92^片 STF Baseline^空胴 ^偏極方向 ^義 ^{ニヴゲ通過} ^置...97

93^片 TESLA^空胴 ^偏極方向 ^義 ^{ニヴゲ通過} ^置...98

94^片 pill-box^空胴 ^電磁界 ^布...101

95^片 ^測 ^例 STF Baseline^空胴TM110-1 ^各角 ^対 ^るZ^軸 ^電界 ^布...102

96^片 Z ^{る偏極方向} ^{ネ゛セゾ゛ンエ例} STF Baseline^空胴TM110-1 ...102

97^片 TESLA^空胴 TE111-6 ^{る偏極方向} ^コャ ^布...104

98^片 STF Baseline^空胴 ^測 ^例...106

99^片 STF Baseline^空胴#4 ^多 ^研磨前後 ^るTE111-1,-2 ^電界 ^布...107

100^片 STF Baseline^空胴4 ^よびTESLA^空胴 Z84 TE111-1,-2 ^るコャ間布...107

101^片 ^偏極方向 ^義 X-dipole ^よびY-dipole ^角 ^義...109

102^片 STF Baseline^空胴 TESLA^空胴 Z84 ^るTE111,TM110 ^偏極方向 ^比較... 110

103^片 TESLA^空胴 ACC6 8^空胴 Z84 ^偏極方向 ^比較... 111

104^片 STF Baseline^空胴#4-2 TESLA^空胴 Z84 ^偏極方向 ^比較... 112

105^片 ^多 ^研磨前後 STF #4-1 #4-2 ^{局所的電界} TE111-1,-2 ^を持 ^ペヴチ ^偏極方向... 112

106^片 STF Baseline^空胴4 TESLA^空胴 Z84 ^{ドケトンチ間} ^偏極方向 ^布 ... 113

107^片 TESLA^空胴 ACC6 module ^よびZ84 ^るペヴチ ^偏極方向... 115

108^片 ^{ジ゜フヴャペヴチ} ^{ジノヤセダ間} ^周波数差 ^偏極差 ^関係... 117

109^片 ^{゚ンゾヂ測} ^装置 ^概要 ... 118

(8)

111^片 ^{゚ンゾヂ測} ^{コセダ゚セハ}...121

112^片 ^{クンエャヌヴェ} ^{ゼ゜ンヌヴェ} ^射 ^{よび透過ケヒェダメヘ}...121

113^片 ^{クンエャヌヴェペヴチ} TE111-4 High ^測 ^結果...122

114^片 ^{ゼ゜ンヌヴェ} TE111-6 high ^測 ^結果...123

115^片 ^{計算ペタャ} ^回転方向 ^義...128

116^片 HOM ^ィハメ ^形状: STF Phase1.5^ペタャ I-type L-type ...129

117^片 STF Phase1.5 HOM ^ィハメ I-type L-type ^り込 ^様子 ...130

118^片 phase1.0 phase1.5^ペタャ ^比較...130

119^片 HOM ^ィハメ ^配置 a ^溶接 ^を空胴側 ^向 b ^溶接 ^を空胴側 ^ら遠 ...131

120^片 ^同軸管測 ^るHOM^ィハメ ^置 ^回転角 ^義 ...132

121^片 STF Phase1.5 model^片 HOM^ィハメ ^{ノュヴチトンチ特性}...133

122^片 Phase1.0 Phase1.5 model TM011 ^対 ^るQext ^比較...134

123^片 ^{ッアノ実機}HOM^ィハメ ^同軸管測 ^様子...135

124^片 TESLA^空胴 ^{局所的電磁界} ^布を持 ^ペヴチ...137

125^片 FLASH ^{ヤ゜゚ゞダ}...138

126^片 FLASH^{ニヴヘ実験} ^{コセダ゚セハ}...139

127^片 BPM ^{ェメ゜アペグポヴャ} ^空胴 ^置関係 9ACC5 ^を基準 ^相対 ^置 ...139

128^片 ^測 ^{コセダ゚セハ} ^様子 ^高 ^{アクュケカヴハ} ...140

129^片 HOM1^ィハメ ^ら ^生信 ^{黄色ネ゛ャシヴ無} ^{黄緑ネ゛ャシヴあり} 1625MHz コセダトンチ幅±_25MHz ...141

130^片 ^{ネヴモ゠変換後} ^{周波数ケヒェダメヘ}...142

131^片 ^{ニヴヘ電流} ^対 ^るTM011^ペヴチ ^振幅...143

132^片 ACC6#8^空胴 TE111-6 High peak ^標変換 ^φ ^対 ^るV^ィヴノ ^変 ...145

133^片 ^偏極方向 ^測 ^゠メヴ ^見積 ^り...145

134^片 TE111-6 TM110-5^を用い ACC6^{ペグポヴャ} ^{空胴プケ゚メ゜ベンダ} ^測 ^結果 X-Y^面 ...146

135^片 TE111-6 TM110-5^を用い ACC6^{ペグポヴャ} ^{空胴プケ゚メ゜ベンダ} ^測 ^結果 ...146

136^片 TE111-6 TM110-5 ^空胴間 ^{る偏極方向} ^布...147

137^片 ACC6 module 8^空胴 ^{ジ゜フヴャペヴチ間} ^対 ^{る電気的中心} ^置 ^偏極方向布...153

138^片 ACC6^{ペグポヴャ} TE111-6^{共振周波数} ^布...154

(9)

表₁片 _ILC主線形加器ドメベヴシヴ...13

表₂片 STF Baseline^空胴 TESLA^空胴 ^形状 ^比較[3] ...15

表₃片 _TESLA空胴横方向ゞゟヴェネ゛ヴャチドメベヴシヴ (TESLA-TDR^より)^片 [2]..19

表₄片テセス周波数禁帯周波数...31

表₅片体端形状 _TT 対るテセス周波数変 ...33

表₆片 _d 対るテセス周波数変 ...34

表₇片銅ペタャ _HOM ィハメ加直後テセス周波数各ドメベヴシヴ対る周波数゠メヴ...41

表₈片 _HOM _Qext 計算よび測結果 _HOMィハメ₁機当りジンヌンエ ...48

表₉片クンエャコャ空胴ドメベヴシヴ _HOM周波数...49

表₁₀片各ウホセハ対る₂フ゜ンダブャスドェシモンエヤパャ一覧...53

表₁₁片学研磨るテセス周波数変 ...56

表₁₂片ハュヴノウホセハ対るケュヴェ゠ンス発生加電界測各フヴダ _Q値 ...65

表₁₃片各ハュヴノウホセハ加電界対るヌセェ゚セハハュヴノ端表面電流値計算 ...65

表₁₄片 STF Baseline^空胴#1~#4 TESLA^空胴 ^ィハメ ^置 ^比較...73

表₁₅片 _TESLA _Z84 空胴履歴...74

表₁₆片加ペヴチドケトンチ周波数...77

表₁₇片ドケトンチ周波数₍測値₎ _R/Q 計算値 STF Baseline #1^空胴 TESLA 空胴 ...81

表₁₈片 STF Baseline^空胴 ^測 ^空胴 ^{表面処理履歴}...96

表₁₉片偏極方向対る入力ィハメ効果 STF Baseline^空胴#1 X-dipole ....106

表₂₀片 STF Baseline^空胴4 TESLA^空胴 Z84 ^ニヴゲ測 ^{よる偏極方向} ... 115

表₂₁片 _TESLA空胴 ACC6 module ^よびZ84 ^偏極方向 ... 116

表₂₂片゚ンゾヂケゥホン測結果クンエャヌヴェ ...123

表₂₃片 _Qext 角依存性計算結果...127

表₂₄片 _Qext 測結果...131

表₂₅片 STF Phase1.5 HOM^ィハメ ^{ッアノ実機} ^加 ^直後 ^{るテセス周波数}...135

表₂₆片 _ACC6ペグポヴャ組込れ ₈空胴クモ゚ャ番 ...140

表₂₇片 ACC6 module HOM^周波数...144

表₂₈片各ペヴチ電気的中心置 ...148

(10)

高゠ヅャウヴ物理学将来計画ある国際モッ゚カメ゜ジヴ加器 _ILC International Linear Collider ^超伝 ^加 ^{技術を使用} 10 km^＋10 km ^{電子陽電子主線形加} ^器 ^使用 ^れる ILC ^{用いられる超伝} ^加 ^空胴 TESLA Tera electron volt Energy Superconducting Linear Accelerator ^タギ゜ン ^{運転周波数} 1300MHz ^コャ数 9^コャ ^長 ^研究開発 ^性能実証

れいるパヴケメ゜ンタギ゜ンいる _ILC 主線形加器合計_17,000

加空胴を必要製作い多技術的スホヤングを含んいる技術スホ

ヤング一空胴゚メ゜ベンダ成あるニヴヘ゠プセシンケ増大を抑える

空胴プケ゚メ゜ベンダ許容空胴設置誤差標準偏差_{0.3 mm}以あり時短距長距両ゞゟヴェ場対問題い _TESLA空胴横方向ゞゟヴェ関数よび空洞高次ペヴチ HOM: Higher Order Mode ^{ジンヌンエ能力} ^{ドメベヴシヴを元} ^計算 ^れいる _TESLA型空胴 _HOMィハメ FLASH(Freie-elektronen LASer in Hamburg)^加 ^器等い温る_Q_ext計測ニヴヘゾケダよりジンヌンエ性能実証れいる_[1],[2]

超伝空胴製作方法や各種ィハメ配置非対称性ら考え機械的中心加ペヴチよび高次ペヴチ電気的中心一致いる限ら加え加ペヴチ

電気的中心高次ペヴチ電気的中心一致いる限らい推れるペヴチ

間よびコャ間電気的中心よび偏極方向差ある能性あり詳細測

れいいェメ゜アペグポヴャ部組込れ空胴 _K 却れる熱

縮許容構や断熱構問題よりれら設置れ空胴機械的中心を±_0.3mm以

あわる外部より測るいェメ゜アペグポヴャ組込

れ空胴゚メ゜ベンダを観測る手段空胴を通過るニヴヘより励起れる高次ペヴチジ゜フヴャペヴチ _TE₁₁₁

片(Transverse Electric),TM₁₁₀ Transverse Magnetic ^ペヴチを用い方法ある空胴励起れるジ゜フヴャペヴチニヴヘ通過置ペヴチ電気的

中心ら_X-Y ニヴヘ軸を_Z る変対比例電空胴発生る発生

電 _HOMィハメ空胴外り出れ空胴゚メ゜ベンダ使用るジ゜フヴャペヴチを

選択的観測れ空胴゚メ゜ベンダや空胴自身変形関る情報を得るる予

使用るペヴチ素性を調るより空胴ニヴヘ相対置り空胴ニヴヘ軸回

り置れ検出る

ILC ^{パヴケタギ゜ン} ^あるTESLA^型空胴 ^設計開発 23.4MV/m ^加 ^勾配 ^適 ^れ ^いる物あり _ILC 設計運転勾配_31.5MV/m らる適必要ある _HOMィハメいより高電界運転い _HOM減衰性能を損わ表面電場や表面磁場をる設計を要求れるれ以要フ゜ンダュヴヤンゼ力よる空胴調 _detune を少抑

え振幅相をニヴヘ負荷時高精ネメセダるある空胴クケゾヘ

入力ィハメや_HOMィハメい RF(Radio Frequency)^{カンフヴヅンダ} ^大電力 ^よび高電界特性向要求れる高゠ヅャウヴ加器研究機構_(KEK) ュヴヤンゼ力よる空胴調を少抑えるを主眼 _TESLA型空胴をパヴケ _ILC 新規タギ゜ン空胴STF Baseline TESLA-type^空胴 ^以降 STF Baseline^空胴 ^呼ぶ ^設計 ^製作 ^実証を行

RF (STF: Superconducting RF Test Facility)

(11)

空胴クケゾヘ高電界試験を行いる

STF Baseline^空胴ュヴヤンゼタスポヴッンエよる変形抑制ッアノ空胴回り

り付るバモゞヘグホォセダスポヴヂヴ機械的剛性を強る方策をる空胴コ

ャ両端部バモゞヘグホォセダ端板部を厚あるれら外側ニヴヘド゜ハ

部り付る_HOMィハメよび゜ンハセダィハメヴ空胴゠ンチコャら遠りれれ _RF 対るィセハモンエ弱る゠ンチコャら電磁界染出を良ィセハモンエを確保るニヴヘド゜ハ径を_TESLA空胴 _{78 mm} ら_{84 mm} 広

R/Q^を引 ^る ^{コャゾヴドヴ角} ^を R/Q^をTESLA^空胴 ^回復ある筒型磁気クヴャチをバモゞヘグホォセダ組込方式をりバモゞヘグホォ

セダ径をる _HOMィハメ高ニヴヘ軸ら距を筒磁気ク

ヴャチよび筒バモゞヘグホォセダ込を能る必要あるわ _TESLA空胴 HOM^{ィセハメヴより}6mm^以 ^い高 ^{カンドェダ} ^ィハメ ^必要 ^ある

カンドェダ _HOMィハメ開発研究 _RF性能向カケダジゞンを目的いるわ新規タギ゜ン _HOMィハメジンヌンエ性能を加周波数遮断性能をあ

カンドェダ設計大生産時カケダジゞンるよう簡素タギ゜ンをいる _ILC 超伝空胴を約₁₇₀₀₀ 製作る _HOMィハメ空胴当り₂ 装着る

約₃₄₀₀₀個製作る必要ある大生産時カケダジゞン料調や製作程簡素を考える必要ある本研究れらを考慮ら STF Baseline^空胴

新いタギ゜ン _HOMィハメ開発研究行

TESLA^空胴やSTF Baseline^{空胴を用い} 空胴゚メ゜ベンダを研究る当使用る

高次ペヴチ特性を知られらい特性ドケトンチ周波数電磁界布ジ゜

フヴャペヴチ偏極方向コャ間ペヴチ間布よび機械的中心電気的中心差

挙られるれら情報を知ニヴヘ応答試験を行う必要ある

電磁界布ペヴチよ特コャ感を持や全体感を持ペヴチあ

る _TESLA空胴゠ンチコャ形状を空胴流非対称いるれ高次ペヴチ電

磁界布を空胴流ら一方偏ら _HOM ジンヌンエをより強るある

空胴ハモスポヴッンエ加ペヴチ焦を絞行われる表面処理回数研

磨いよ空胴形状変わい空胴個々高次ペヴチ電磁界

布異る考えられる一方 STF Baseline^空胴゠ンチコャ形状を対称構

いる高次ペヴチ電磁界布対称いる _TE111-1,-2 _TM011-1,-2 い

ペヴチ電磁界布空胴流ら一方偏いニヴヘ通過時誘起

れる高次ペヴチ _HOMィハメら出力空胴全体積値ある特コャ感を

持ペヴチを使用ペヴチ間比較を行う空胴自身変形を観測る能性ある

考えられる

ジ゜フヴャペヴチ偏極方向 _HOMィハメや入力ィハメニヴヘド゜ハ突出よる影響より _X-Y面ニヴヘ軸を_Z 場合ら見偏極面回転起る空胴

ある垂直方向゠プセシンケ増大をる垂直—水高次ペヴチよるゥセェ

(12)

コャ間偏極方向布一ある偏向い望い効果を調

る _HOMィハメ形状対る効果や空胴布を調る必要あるれ

HOM^出力をBPM ^使用 ^る場合 ^い ^要 ^ある

超伝 ₉コャ加空胴電気的中心機械的中心偏差ニヴヘパヴケ行う空胴゚メ゜ベンダ

い要情報ある゠プセシンケ増大をる空胴誘起れる_HOM

出力る置ニヴヘを通要求れ _HOM出力る置 _X-Y

空胴電気的中心考えるる場合 _HOM出力ペヴチ _R/Q 依存るら _R/Q 高いジ゜フヴャペヴチ出力る置 _X-Y 電気的中心る R/Q ^{高い各ペヴチ} ^中心 ^一致 ^空胴 ^{機械的中心} ^ら ^{偏差を詳細} ^知る

れ空胴機械的゚メ゜ベンダ _HOM出力るニヴヘ軸得られる

現実入力ィハメよび_HOMィハメ非対称構や空胴自体製作方法より

得られる空胴加精れ高い要超伝 ₉コャ加空胴

るジ゜フヴャペヴチ偏極方向電気的中心コャペヴチ布何支配的決

いるある大要因 _HOMィハメ配置形状よびコャ形状考えられる超伝加空胴製法ハヤケ加電子ニヴヘ溶接等表面処理トヤャ研磨学研磨電界研磨ら加精制限れる単コャ空胴外形真～₇₀ _m程ある空胴

製作後各種表面処理行われ終的空胴表面 ₂₀₀ _m～₄₀₀ _m程研磨れる

空胴面均一研磨れるわ各コャ真加えある程トメゼゥ

を持いる考えられる超伝 ₉コャ加空胴加効率を大る加ペ

ヴチ対各コャ電界坦 ₁₀₀％るようハモスポヴッンエれるハモスポヴ

ッンエ各コャをニヴヘ軸方向引るコャ周波数を調整る際注意

れいい空胴変形ある各コャ変形ニヴヘ軸対行あ

る角を持変形行場合空胴全体歪トヂヂ形状う恐れある

空胴バモゞヘグホォセダスポヴヂヴ等を溶接る際同様空胴歪能性ある以ら STF Baseline^空胴 TESLA^{空胴を用い} ^{空胴゚メ゜ベンダ} ^関 ^る研究を行う STF Baseline^空胴 ^よびTESLA^空胴 ^常温 ^るRF^計測 ^よびFLASH^加 ^器

TESLA^{空胴を用い} ^{ニヴヘ応答試験を行}

片 _ILC い

片高゠ヅャウヴ物理学将来計画ある国際モッ゚カメ゜ジヴ加器 _ILC International Linear Collider ^超伝 ^加 ^{技術を使用} 10km^＋10km ^{電子陽電子主線形加} ^器 ^使用 ^れる[1]

ILC ^{用いられる超伝} ^加 ^空胴 TESLA ^タギ゜ン ^長 ^研究開発 ^性能実証 ^れいるパヴケメ゜ンタギ゜ンいる_[2] _ILC 概要表₁ _ILC 主線形加

ILC

(13)

構成れる

1^片 ^ＩＬ ^概要 Energy^＝500GeV

表₁片 _ILC主線形加器ドメベヴシヴ

Beam energy 13 ~15 GeV to 250 GeV Acc. gradient 31.5 MV/m Bunch population 1 ~2 x 10¹⁰ / bunch Number of bunch 5640 / pulse

Total particles 5.64 x 1013 / pulse Bunch spacing 150 ns

Bunch length 0.15 ~0.3 mm Emittance x

Emittance y (at DR exit / IP)

8 / 10 ~ 12 x10^-6 m-rad 2 / 3 ~ 8 x10^-8 m-rad

片主線形加器部構成 _RFマッセダ当りェメ゜アペグポヴャ₃ ₂₆空胴ェメ゜ケダュン₁ 超伝 ₄極ブエヅセダ₁ 構成れる ₂ 主線形加器_RFマッセダヤ゜゚

ゞダを示れらマッセダ ₃ 示ジノャダンヅャ設置れる

(14)

2^片 ^主線形加 ^器RF^{マッセダヤ゜゚ゞダ}

3^片メ゜ヂセェジノャダンヅャ概要

STF Baseline^空胴 TESLA^空胴 ^{ドメベヴシヴ}

片 _ILC る主線形加器パヴケメ゜ン技術 _TESLA空胴ある _TESLA空胴 XFEL^用 ^開発 ^れ ^空胴 ^設計加 ^電界23.4MV/m ^対 ^{空胴クケゾヘ} ^設計 ^れ ^いる ILC ^運転電界 31.5MV/m ^あり ^場合 TESLA^空胴ュヴヤンゼタスポヴッンエ対

KEK ILC STF Baseline

(15)

空胴開発行われいる_[3] 空胴 _KEK _STF Superconducting RF Test Facility [4][5] 研究開発進られ ₂₀₀₇ ₁₂ 現ェメ゜アペグポヴャゾケダ終了表₂ STF Baseline^空胴 TESLA^空胴 ^{運転周波数} ^対 ^{るドメベヴシヴを示} 4 STF Baseline 空胴形状写真を示 ₅ _TESLA空胴形状写真を示両空胴運転周波数 1300MHz ^波管 ^ある

空胴クケゾヘ加空胴バモゞヘグホォセダスポヴヂヴ入力ィハメ _HOMィハメネ゛ヴャチペッシヴィハメ構成れる STF Baseline^空胴 TESLA^空洞 ^ら ^改良 ^空胴クケゾヘ剛性強挙られるれよりュヴヤンゼタスポヴッンエよる空胴調を抑

えるネ゛ヴチネァワヴチ補用いるヌ゠ザ素子掛る負荷を軽減る剛性

強当パヴケハヤヴダよび空胴流ある゠ンチコャ₂枚板厚を厚い

る入力よび_HOMィハメり付置 _TESLA空胴比較 _3mm遠い置り _TESLA空胴 _45mm STF Baseline^空胴 48mm ^入力RF ^対 ^{るィセハモンエ} ^弱

対策 STF Baseline^空胴 ^{ニヴヘド゜ハ径を}TESLA^空胴 ^φ78mm ^より 6mm^広い84mm ^設 ^{ィセハモンエ} ^強 ^を行 ^いる ^{目標空胴電界} 31.5MV/m TESLA 空胴より高い入力ィハメフヴダ大径を行い _TESLA空胴 φ40 STF Baseline^空胴 φ_60mm 大電力伝送対る入力ィハメ負荷を減いるニヴヘド゜ハ径

大径より空胴 _R/Q るコャゾヴドヴ角を大加ペヴチ _R/Qを

TESLA^空胴 ^回復 ^いる

HOM^ィハメ ^り付 STF Baseline^{空胴゠ンチエャヴハ} TESLA^型HOM^{ィハメを使用} る ₆ よう _HOMィハメ端パヴケハヤヴダ径を_6mm 超えるる

場合ニヴヘド゜ハ挿入長 _36mm り _TESLA空胴比約_7mmニヴヘ軸ら遠るバモゞヘグホォセダを空胴装着る場合 ₇ よう一方ら被るよう行うカケダるようグホォセダ径をる STF Baseline^空胴 ^空胴流流側ら一方 _HOMィハメを_TESLA型より背い_HOMィハメる必要ある _HOMィハメ挿入長を_TESLA並る溶接ィセハモンエャヴハ形状変更考えれいい ₈ STF Baseline^空胴 ^{磁気クヴャチ} ^{バモゞヘグホォ}

セダ溶接れ ₃空胴写真ある

表₂片 STF Baseline^空胴 TESLA^空胴 ^形状 ^比較[3]

Cavity TESLA^空胴 STF-Baseline^空胴

Type of accelerating structure Standing wave Standing wave Accelerating mode TM₀₁₀, -mode

1300 MHz

TM₀₁₀, -mode 1300 MHz

(16)

Nominal gradient Eacc 23.4 MV/m 31.5 MV/m

Cell Taper 76.7 ^o 80. ^o

φ Beam pipe 78 mm 84 mm φ Input port 40 mm 60 mm Esp / Eacc 1.98 2.17 Hsp / Eacc 42.6 Oe/MV/m 41.0 Oe/MV/m

R / Q 1036 ohm 1016 ohm Input Coupling 3.0 ^× 10⁶ 2.0 ^× 10⁶ Support Stiffness 22 kN/mm 72 kN/mm Lorentz Detuning

at 31.5 MV/m

- 500 Hz in a flat top

- 150 Hz in a flat top Number of HOM coupler 2 2

4^片 ^片 STF Baseline^空胴[3]

(17)

5^片 TESLA^空胴[2]

6^片 STF Baseline^空胴 TESLA^型HOM^ィハメ ^組 ^合わ

(18)

7^片 ^{バモゞヘグホォセダ} ^{磁気クヴャチ} ^挿入方向

片

8^片 STF Baseline^空胴 ^{磁気クヴャチ} ^{バモゞヘグホォセダ} ^溶接 ^れ 3^空胴

HOM^ィハメ ^求 ^{られる性能} ^よび要求

片 _HOMィハメ求られる基本的性能ニヴヘ通過時空胴励振れる高次ペヴチを空胴

外部やり出際高電界加ペヴチドワヴィセハャ問題動

作る耐電特性を持必要ある

片例え常伝空胴空胴周波数依存る _S-band _2856MHz 加空胴場合空胴 _Q₀ ～₁₀

4

あり空胴高次ペヴチ _Q値同程ある一方超伝加空胴空胴自身 _Q₀ ～₁₀

10

常伝比 ₆桁異る積極的高次ペヴチドワヴを

減衰るニヴヘ安必要あり片 _HOMィハメ非常要カンフヴヅンダ

る

片超伝加空胴用いられいる_HOMィハメ同軸゚ンゾヂ型 _TESLA[2] ダモケシン [6] ^波管型[7] ^ある ^い ^れ ^加 ^空胴 ^流 ^{あるニヴヘド゜ハ} ^り付 ^られ

ILC TESLA HOM

(19)

波管ペタャ比非常カンドェダ構る熱容出来

る外部接触 _HOMヌセェ゚セハ _RFォヴノャる凍

機負荷を少る出来る゚ンゾヂ料をッアノるより _HOM

ィハメ自身超伝状態り _RFュケをる空胴異種金属混入

能性を減ら効果ある

片 _ILC 空胴数_17,000 必要あり _HOMィハメ空胴当り₂ 装着れる場合 _34,000 _HOMィハメ必要る _ILC 空胴クケゾヘ業必要あり

カケダジゞン必要ある製程簡素無駄無い料りを考え

る必要ある

ILC ^い ^{゠プセシンケを保存} ^加 ^を行 ^う 9^コャ空胴 HOM ^対 ^るQ_ext 要求 ₁×₁₀

5

以れいる_[1] 表₃ _TDR TESLA Design Report ^報告 ^れいる_TESLA空胴 _Qext ある

表₃片 _TESLA空胴横方向ゞゟヴェネ゛ヴャチドメベヴシヴ (TESLA-TDR^より)^片 [2] Frequency [GHz]

(ave. meas.)

Loss factor (simulation)

[V/pC/m²]

R/Q (simulation)

[^Ω/cm²]

Q (meas.)

TE111-like

1.6506 19.98 0.76 7.0^×10⁴ 1.6991 301.86 11.21 5.0^×10⁴ 1.7252 423.41 15.51 2.0^×10⁴ 1.7545 59.86 2.16 2.0^×10⁴ 1.7831 49.20 1.75 7.5^×10³

TM110-like

1.7949 21.70 0.77 1.0^×10⁴ 1.8342 13.28 0.46 5.0^×10⁴ 1.8509 11.26 0.39 2.5^×10⁴ 1.8643 191.56 6.56 5.0^×10⁴ 1.8731 255.71 8.69 7.0^×10⁴ 1.8795 50.80 1.72 1.0^×10⁵

TE-like

2.5630 42.41 1.05 1.0^×10⁵ 2.5704 20.05 0.50 1.0^×10⁵ 2.5751 961.28 23.80 5.0^×10⁴

(20)

高次ペヴチを用い応用

片ニヴヘ通過時空胴励振れる高次ペヴチ様々情報を持いるジ゜フヴャペヴチ空胴中心軸ら距依存信を出力空胴ニヴヘ置ペッシヴ_[8][9]や空胴プケ゚メ゜ベンダ測 _[9]や空胴変形検出応用る能性を持いる _FLASH _TESLA空胴高次ペヴチを用い空胴ニヴヘ置ペッシヴ _BPM 関る研究 _DESY _Deutsches Elektronen-Synchrotron FNAL(Fermi National Accelerator Laboratory) SLAC(Stanford Linear Accelerator Center)^ら ^{研究スヴヘ} ^行 ^り ^数 m ^置 ^解能を得 ^いる[9] ^{ジ゜フヴャ} ペヴチ高゜ンヌヴジンケペヴチ_(TE₁₁₁_{-6 6pi/9)}を使用空胴゚メ゜ベンダ関る研究同エャヴハ行いる

ILC ^要求 ^{れるプケ゚メ゜ベンダ}

片主線形加器役割当然らニヴヘを加るあるニヴヘジ゜ヂプェケ観

ら見場合い質良を保らニヴヘを加るあるニヴヘ

質方向いニヴヘ各粒子トメゼゥいある言える

方向縦方向ニヴヘ軸方向横方向ニヴヘ進行方向垂直面方向横

方向水方向垂直方向られるれら₃ 方向自璵各々い ₂次元運

動置る相空間を考えるニヴヘ各粒子合計₆次元相空間

中布をいる良質ニヴヘ相空間布安ありドャケ

トンス同布を持布範狭い゠プセシンケいあるニヴヘ質

良ジンヌンエモンエ作られ流ある主線形加器質をい保

加る課題ある_[10]

片主線形加器配置れるカンフヴヅンダ加空胴極ブエヅセダ _BPM

あるニヴヘ質良を保れらカンフヴヅンダニヴヘ軸らゲヤプケ゚

メ゜ベンダや電気的中心差異無い理想ある現実れらカンフ

ヴヅンダ製作誤差や設置誤差よりカンフヴヅンダ電磁気的中心ニヴヘ軸られ

配置れう

片高いャプテクゾ゛を得る゠プセシンケ衝突る₂ ニヴヘ置変

動ニヴヘキ゜ゲより十い必要あるニヴヘ置変動要因 ₄極磁石振動

よる磁場強変動よる加空胴傾電場変動よる考えられる

加空胴傾 Φ ニヴヘ゠ヅャウヴ安性ら要求れる電相対的変動 c=0.4%^を ^成 ^る ^Φ=0.3mrad^以 ^る必要 ^ある

次ニヴヘ横方向゠プセシンケ増大要因加空胴横方向ゞゟヴェ場゠ヅャウヴ依存軌ゲヤ dispersive effect ^ある ^荷電粒子 ^加 ^空胴 ^構 ^中を通過

る電磁場を励起電磁場をゞゟヴェ場呼ぶ粒子゠ヅャウヴ高い超相

対論的ゞゟヴェ場影響ニヴヘ中前方粒子ら後方粒子れる後方

粒子励起電磁場前方粒子影響をえる無い加空胴横方向ゞゟヴェ場後方荷電粒子横方向力をえる荷電粒子加空胴中心電気的中心ら

(21)

ン行る粒子横方向振動パヴシダュン振動後方粒子振動を励起振幅を増大る効果 BBU: Beam Break Up

ン加空胴設置誤差より軌空胴中心相対的れる横方向ゞゟヴェ場励起れ

後方粒子軌を変る効果

考えるる厳密加空胴設置誤差よるゞゟヴェ場より

BBU^を引 ^起 ^効果 ^生 ^り ^る 2 ^を ^全 ^る ^い ^実際

考えよい場合多いゞゟヴェ場トンス働短距ゞゟヴェトンス間

作用る長距ゞゟヴェるる _BBU ニヴヘ何ら理璵横方向

振動カナヴヤンダパヴシダュン振動る行る粒子励起るゞゟヴェ場よ

後方粒子振動増大る能性ある効果大い゠プセシンケ増大ら

振動大るニヴヘ一部失われうある加空胴設置誤差ある場

合パヴシダュン振動無い非常い場合後方粒子横方向力をる

TESLA^空胴 ^{ドメベヴシヴを用い} ^{ゞゟヴェ関数を仮} ^トンス ^短距 ^ゞゟヴェ場単トンスを考え粒子ダメセゥンエクプポヤヴクミン結果空胴設置誤差布

RMS=0.5mm ^{゠プセシンケ} ^増大 ^約7% ^ある ^知られ ^いる

程精設置れ大問題らいり空胴゚メ゜ベンダ基準値

考えるる ₉ _TESLA空胴短距横方向ゞゟヴェ場を示 _[10]

9^片 TESLA^空胴 ^短距 ^{横方向ゞゟヴェ場}

次トンス間長距ゞゟヴェ場を見る横方向ゞゟヴェ場短距距共

単調増加る長距ゞゟヴェ場多振動共振るペヴチ和表れる

TESLA^空胴 9^コャ空胴 ^{ゞゟヴェ場} TE₁₁₁ TM₁₁₀ TE-like ^{ドケトンチ} ^{高゜ンヌヴジン} ケペヴチ₁₄個を元 _ILC ニヴヘドメベヴシヴを用い計算結果高次ペヴチジン

ヌンエ無短距ゞゟヴェ比較一桁大い知られいる場合後方

トンス大横方向力をトンス軌差大る ₁₀ メ゜ヂセェ沿

(22)

差無 ₁₁ 空胴設置誤差ある場合メ゜ヂセェ沿規格゠プセシンケ計算結果ある_[10] 空胴設置誤差_RMS=0.5mm クンエャトンスる計算結果長距ゞゟヴェ場問題を解決る高次ペヴチジンヌンエタスポヴッンエある

10^片 ^{メ゜ヂセェ} ^沿 ^規格 ^{゠プセシンケ} ^{クンエャトンス}BBU ^計算結果 ^入射アネ

コセダ空胴設置誤差無

11^片 ^{メ゜ヂセェ} ^沿 ^規格 ^{゠プセシンケ} ^{空胴設置誤差}RMS=0.5mm ^{クンエャトンス} る計算結果

(23)

12^片 ^{トンス数を関数} ^{ゞゟヴェ場} ^和 HOM^{ジンヌンエ無} ILC^{ニヴヘドメベヴ} シヴを使用

13^片 ^{トンス数を関数} ^{ゞゟヴェ場} ^和 HOM^{ジンヌンエ} ^り ILC^{ニヴヘドメベヴシ} ヴを使用

超伝空胴空胴部電磁場゠ヅャウヴ損失ん無い励起れゞゟ

ヴェ場を減衰る空胴外引出必要ある _HOMィハメを空胴

り付いる _TESLA空胴空胴流ニヴヘド゜ハれれ計₂ 付い

いる _HOMィハメ高次ペヴチゞゟヴェ場り出加使われる電磁場加

ペヴチィセハャい構ある必要ある全高次ペヴチ対る_Q値電磁場

゠ヅャウヴ何周期 _1/e るいう値あるい減衰強いを意味る

(24)

スあり効い ₁₀₀トンスより後ろトンス対ゞゟヴェ場和ん

変いる ₁₂ トンス数を関数ゞゟヴェ場和 _HOMジンヌン

エ無 _ILCニヴヘドメベヴシヴを使用を示 _[10] ₁₃ _HOMジンヌンエりるゞゟヴェ場和を示 _[10]

比較的短いろゞゟヴェ場影響特 _BBUを抑えるタスポヴッンエあるタスポヴッンエ空胴間ペヴチ周波数差を表り

ω=0.001 ^トメゼゥ ^数MHz 周波数差相当るある場合始 _300ns程ろ非常効ある

いる

ω=0.001^程 ^トメゼゥ ^積極的 ^行 ^わ ^超伝 ^空胴 ^製作方法製作誤差ら自然生る考えられる

本研究目的

超伝 ₉コャ加空胴高次ペヴチを用い空胴゚メ゜ベンダ情報を引出研究を行うを目的いる _TESLA空胴よびSTF Baseline^空胴 ^{両空胴を用いる} ^れ

あ以必要ある

ン_ILC 加電界 _31.5MV/m 耐えうる_HOMィハメあるン_HOM 対る_Qext 十い

ン使用る空胴 _HOM 特性を知るある

記目標を成る

STF Baseline^空胴 ^新 ^いHOM^ィハメ ^開発 STF I-type STF L-type HOM^ィハメ設計製作 ₉コャ空胴高電界試験

空胴゚メ゜ベンダ ₉コャ空胴_HOM解析ドケトンチ電磁界布 _HOM _Qext ジ゜フヴャペヴチ偏極方向よび電気的中心測 STF Baseline^空胴 TESLA^空胴 2

空胴測比較

HOM^を用い ^{空胴゚メ゜ベンダ} ^{ニヴヘ実験} FLASH TESLA^{空胴を用い} ^{ニヴヘ実験} 3 ^目 ^研究を行

(25)

参考文献

[1] RDR final for ILC, http://lcdev.kek.jp/RDR/

[2] TESLA DESIGN REPORT, http://tesla.desy.de/new_pages/TDR_CD/start.html

[3] E.Kako, et al., “CONSTRUCTION OF THE BASELINE SC CAVITY SYSTEM FOR STF AT KEK”, PAC07 proceeding, New Mexico, 25-29 June 2007

[4] STF at KEK in Japan, http://lcdev.kek.jp/STF/

[5] H. Hayano, “Superconducting RF Test Facility (STF) for ILC”, Proc. of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan, Tosu Japan 2005

[6] ^修一 ^超伝 ^加 ^空胴 OHO^’87 ^Ⅳ-17

[7] A.Blednykh, et al., "RECTANGULAR WAVEGUIDE HOM COUPLER FOR A TESLA STRUCUTRUE", XX International Linac Conference, August 2000, Monterey California, 407-409 [8] T.Imai, et al., “Cavity BPM in ATF extraction line", proceeding of the 25th Liear Accelerator Meeting in

Japan, July 2000, Himeji Japan, 383-385

[9] S. Molloy, et al., "High precision superconducting cavity diagnostics with higher order mode measurement", Phys. Rev. ST Accel. Beam 9, 112802 (2006) [13 page]

[Issue 11 -November 2006]

[10] ^久保浄 "^{モッ゚カメ゜ジヴ} ^{ニヴヘジ゜ヂプェケ}" OHO'06 2006 8 - ^～

(26)

HOM^ィハメ ^設計

HOM^ィハメ ^果 ^機能 ^ニヴヘ ^よ ^誘起 ^れ HOM^{ドワヴを吸} ^る

同時空胴蓄積れいる加ペヴチドワヴ吸いあり _HOMィハメれらを両立る構いる _TESLA空胴 _HOMィハメ同軸型_HOMィハメあり

機能を実現る次示ドヴダら構成れいる

わ

ン空胴コャら染出高次ペヴチ_RF 結合るィセハモンエャヴハ

ン加ペヴチモグゟェクミンテセスネ゛ャシヴ

ン_HOMドワヴを外り出結合ハュヴノある

TESLA ^空胴 ^同軸型 HOM^ィハメを 14 ^示 ^う ^赤破線 ^れ ^部 ^テセスネ゛ャシヴありネ゛ャシヴ長 filter length ^{゜ンジェシンケ} ^{スポヴッンエウホセハ} Tuning gap ^{ゥホドクシンケ} ^決 ^るLC^共振回路 ^ある[1] ^外部 HOM ^り出 ^{ヌセェ゚セハ} ハュヴノ pick-up probe ゥホドクゾ゛ノィセハモンエ capacitive coupling ^行う ^加

ペヴチ共振時ハュヴノ電界立い代わり磁場大るテ

セスネ゛ャシヴ共振周波数 _RF 外り出れいるテセスネ゛ャシ

ヴ共振周波数テセスネ゛ャシヴ体部゜ンジェシンケ _L よびスポヴッンエウホセハゥホドクシンケ_C らえられ式_(2-1) よう表れる

f

_notch

LC

π

2 = 1

^片 ^片 ^(2-1)

14 coaxial HOM coupler of TESLA

(27)

STF Baseline^空胴 ^{バモゞヘグホォセダ径} TESLA^型HOM^{ィハメより}6mm

以い高カンドェダィハメいう要求ある要求を成る _HOM ィハメ

設計方針

片テセスネ゛ャシヴを短る変更

ィセハモンエ゚ンゾヂケシノ一体を計る

いう改良カンドェダ性製作簡素を追求ヌセェ゚セパンゾヂケシノ

一体 _HOMィハメ外筒部接地を_TESLA型らるィセハモン

エ゚ンゾヂケシノを接地直前合流一体るれより外筒部溶接を

るる

STF Baseline^空胴バモゞヘグホォセダ装着ら一方 _HOMィハメをカンドェダれよい一方を_TESLA空胴同キ゜ゲ STF I-type ^呼ぶ ^う一方を長短いクミヴダシ゜ハ _{STF L-type} 呼ぶ両シ゜ハ開発を行 _[2]

テセスネ゛ャシヴ設計

テセス周波数体゜ンジェシンケ端ウホセハゥホドクシンケ決る ₁₅ テセスネ゛ャシヴ _HOMィハメ等価回路ある同軸管測装置を含 _HOMィハメをカン

ドェダるテセスネ゛ャシヴを短る体゜ンジェシンケ _T2 減少る

ゥホドクシンケ _C4 を増加テセス周波数を調整るゥホドクシンケ増大

外筒端部体端部ウホセハを狭る端部面積を広る方法行える

15^片 ^{テセスネ゛ャシヴ} ^びHOM^ィハメ ^等価回路 ^同軸管測 ^装置を含 [3]

テセスネ゛ャシヴスポヴッンエ用いられるゥホドクシンケ_C 体端部面積_S スポヴッンエウホセハ_g 外筒端部体端部間を占る媒質誘電率を用い以

よう表る

g

C ₌ ^ε S

_片 _片 _片 _(2-1-1)

(28)

テセスネ゛ャシヴ周波数調整外筒端部力を加え外筒端部体間隔を変え調

整るウホセハ狭いゥホドクシンケウホセハ対比例変を示周

波数変対る感敏感るスポヴッンエ感敏感る場合 _K 却時温

変よる変形テセス周波数れる能性出る加ペヴチ十モグゟェ

クミンれる周波数範よび温時変形を考慮スポヴッンエ感設る必要ある

片始 _{16 (a)}～_(c) 示 _{STF I-type} _{STF L-type}ペタャテセスネ゛ャシヴテセス周波数ノュヴチトンチ特性計算をHFSS ver.9.1^を用い ^行 ^計算時 ^用い ^{ドメベヴシヴを以}

示計算ペタャ計算時間短縮 _{perfect H} 境界条件を用い _1/2キ゜ゲ計算用いドメベヴシヴ ₁₆ 中示ある

ンネ゛ャシヴ長 filter length ン体端形状れ曲長 _TT

ンケシノ形状テヴブャェメンェケシノ _H ンケシノ置 _d

ンスポヴッンエウホセハ _{tuning gap}

ある ₁₇ _HFSS 製作両ネ゛ャシヴ計算ペタャある

(a)^片 STF I-type ^{テヴブャケシノ} ^片 ^片 ^片 ^片 ^片 ^片 ^片 (b)^片 STF L-type ^{テヴブャケシノ}

(c)^片 STF L-type ^{ェメンェケシノペタャ} 16^片 ^{テセスネ゛ャシヴ} ^{計算ペタャ} 3^ペタャ

(29)

片片 (a) STF I-type ^片 ^片 ^片 ^片 ^片 ^片 ^片 (b) STF L-type 17^片 ^{計算ペタャ} HFSS ^{ェメンェケシノペタャ}

STF I-type^ペタャ ^計算

片 _16(a) よび _17(a) STF I-type ^あり ^れ TESLA^型 ^同テセスネ゛ャシヴ長を持始クンハャペタャを用い各ドメベヴシヴ対るテセス周波数変方向性ノ

ュヴチトンチ特性計算を行体径 _10mm 外体径 _42mm ヌセェ゚セ

ハハュヴノ端径_=10mm ハュヴノウホセハ _2mm 計算以 STF I-type ^テセスネ゛ャシヴテセス周波数感゠メヴ計算ノュヴチトンチ特性計算結果い述る

18 ^{ネ゛ャシヴ長} ^対 ^{るテセス周波数} ^変 ^ある d=0mm ^{スポヴッンエウホ} セハ_=2mm 固ネ゛ャシヴ長を_43,45,47mm 変テセス周波数変

をるれらペタャテセス周波数シヴオセダある_1300MHz近傍ある

ネ゛ャシヴ長対テセス周波数線形変いるる

ネ゛ャシヴ長対る感 _{25 MHz/mm} 2.5 MHz/100 m ^あ ^{テセス周波} 数 ₃倍ろ禁帯見られ表₄ ネ゛ャシヴ長対るテセス周波数変テセス周波数対る禁帯周波数をる

次いスポヴッンエウホセハ対るテセス周波数変を ₁₉ 示ネ゛ャシ

ヴ長 _43mm _d=0mm あるスポヴッンエウホセハ対る周波数感ウホセハ長対比例形をり

Tuning gap = 2 ^～ 4 mm: 50 MHz/mm (5 MHz/ 100 m) Tuning gap = 4 ^～ 6 mm: 20 MHz/mm (2 MHz/ 100 m) あ

片後述る _{STF L-type}テセスネ゛ャシヴケシノをェメンェ形状る高周波域透過特性よる傾向見られ _{STF I-type} ェメンェケシノを設場合周波数

特性を計算 ₂₀ 計算結果を示若あるテセス周波数近傍トンチ幅広

りや高周波域透過特性改善見られ _4GHz周辺禁帯除去到ら

テセス周波数変無 ₂₁ テセスネ゛ャシヴ共振時 _1.3GHz 禁帯 _3.9GHz

(30)

ハハュヴノ周辺電場無ィセハャいるヌセェ゚セハハュヴノ

周辺磁場大る後述ある磁場よる誘電流よ _CW 運転時ヌセ

ェ゚セハハュヴノ発熱問題る高電界試験述る

片終的テセスネ゛ャシヴ形状ィセハモンエャヴハハュヴノ組合わ決る次コェクミン述る

18^片 filter length ^対 ^{るテセス周波数感} d=0 tuning gap =2mm ^拡大

19^片 ^{ネ゛ャシヴ長} ^対 ^{るテセス周波数} ^変 ^片 ^{スポヴッンエウホセハ} ^対 ^{る周波数変}

(31)

表₄片テセス周波数禁帯周波数

Filter length[mm] ^{テセス周波数} Stop-band

43 1.39GHz 4.16GHz

45 1.34GHz 4.05GHz

47 1.29GHz 3.90GHz

20^片 STF I-type ^{るェメンェケシノ} ^効果

(a)^片 1.3GHz ^{テセス周波数} ^片 ^片 ^片 ^片 ^片 ^片 ^片 ^片 ^片 ^片 ^片 (b)^片 3.9GHz ^禁 ^帯 21^片 STF I-type ^{テセスネ゛ャシヴ} ^電界 ^布

(32)

STF L-type^ペタャ ^計算

16(b)(c) 17(b) STF L-type ^あり STF I-type ^比 ^{ネ゛ャシヴ長} 8mm^短いテセ

スネ゛ャシヴ長を持テヴブャケシノェメンェケシノケシノ形状

異るペタャある STF I-type ^同様 ^{各ドメベヴシヴ} ^対 ^{るテセス周波数} ^変 ^方向性

ノュヴチトンチ特性計算を行体径 _10mm 外体径 _42mm ヌセェ

゚セハハュヴノ端径_=10mm ハュヴノウホセハ _2mm 計算以 _{STF L-type} テセスネ゛ャシヴテセス周波数感゠メヴ計算ノュヴチトンチ特性計算結果い述る

始 _{STF L-type} ネ゛ャシヴ長を_TESLAペタャ _43mmより_7mm短い_36mm 計算を行

22 ^体 ^端形状 ^対 ^{るテセス周波数} ^変 ^ある ^{ケシノをテヴブャケ}

シノネ゛ャシヴ長_=36mm スポヴッンエウホセハ_=2mm _d=0mm テセス周波数

変端面積増加対線形変を示周波数感端れ曲長 _TT 対

30MHz/mm ^面積 ^対 3MHz/mm² ^あ 23^参照 ^禁 ^帯 ^周波数 ^変あり STF I-type ^{テセス周波数} 3^倍 ^置 ^い ^約500MHz^高周波側 ^クネダ 4GHz ^ら4.5GHz 4.9GHz ^変 ^表5 TT ^対 ^{るテセス周波数} ^変 ^{テセス周波数}