THE MASTER OSCILLATOR OF THE KEKB INJECTOR
LINAC
Y.Yano, S.Aizawa
A)and S.Anami
High Energy Accelerator Resarch Organization (KEK)
1-1 Oho, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken, 305-0801 JAPAN
A)
Nihon Koshuha CO.,LTD.
1119, Nakeyama-cho, Midori-ku, Yokohama, 226-0011 JAPAN
Abstract
The RF frequency of the KEKB rings have to completely synchronize with beam bunch timing injected from the linac. A reference signal source with the low phase jitters and the high stability, which generates five frequencies is required.We are monitoring these phases used in the linac.
ＫＥＫＢ入射器のマスターオシレーター
１．はじめに
KEKの電子陽電子入射器はPF, AR, KEKBに 電子及び陽電子を供給する線形加速器である。 [1] LinacのRFシステムの全体図を図1に示す。 [2] 電子 銃で 発生 した 電子 ビー ムは 、 114.2MHz、571.2MHzで動作する2台のサブハー モニックバンチャーでバンチされ、2856MHzの 加速管に導かれ加速される。そのためLinacの 運転には精密に同期したこれら3つの周波数の RFが必要となる。さらにKEKBリングのRF信号 で あ る 5 0 8 . 9 M H z 、 入 射 の 同 期 を と る た め 10.385MHzも必要である。ここではビーム加速 の基本となるこれらのRFを発生するマスター オシレーターの現状と今後の改善方針について 報告する。 SG 571 MHz 2856MHz メインドライブシステム FMD-30 E/O SUB-BOOSTER 2 60kW Klystron O/E
SUB DRIVE LINE
ACC IΦA 50MW Klystron SLED Target e+ 1 kW Amp. System
Sector 1 e- Sector 2 Sector 3 Sector 4 Sector 5
e-Buncher Prebuncher ACC Guide Electron Gun 10kW AMP. 114 MHz SB-B SHB2 SHB1 114 MHz MHz571 Driver Coaxial Lines 1 kW Amp. System Sector C Sector B Sector A 571 MHz Trigger System Optical Lines 15m 30m 30m 80m 40m 20m 5m 100m 100m MR 10 MHz 508 MHz E/O SB-A 5m SB-C SB-1 SB-3 SB-4 SB-5 図１．RFシステム全体図 −237−
Proceedings of the 25th Linear Accelerator Meeting in Japan (July 12-14, 2000, Himeji, Japan)
２．マスターオシレーター マスターオシレーターは基本となる周波数を 発生する低ノイズ型シンセサイザー（アジレン ト・テクノロジー社製 HP8662A）とその周波 数を元に必要な周波数を作り出す周波数逓倍／ 分周器（ソニー・テクトロニクス社製造の FMD-30）によって構成されている。図２に FMD-30のブロック図を示す。 Counter 1/55 2856 MHz for Sub-Boosters 10.385 MHz for Ring Trriger YTO 143 MHz Counter 1/4 DetectorPhase Counter 1/20 Phase Detector VCXO Counter 1/11 114.2 MHz for SHB-1 Phase Detector VCXO Counter 1/49 508.9 MHz for Ring RF 571.2 MHz for SHB-2 114.2 MHz 508.9 MHz 2856 MHz 10.385 MHz 571.2 MHz 図２．周波数逓倍／分周器（FMD-30） 図３に571.2MHzをトリガとして観測した 2856MHzを示す。以下に各周波数におけるジッ タの半値幅を示す。 [email protected](10.385MHz trigger) [email protected](10.385MHz trigger) [email protected](10.385MHz trigger) 2.46ps@2856MHz(10.385MHz trigger) [email protected](114.2MHz trigger) 1.82ps@2856MHz(114.2MHz trigger) 0.999ps@2856MHz(571.2MHz trigger) 図３．2856MHz (571.2MHz trigger) マスターオシレーターで発生した信号を各機 器に伝送するために必要なアンプ、電気／光変 換器（E/O）などは恒温槽内に設置され28 ℃± 0.3℃で温度管理されておりこれら全体をメイ ンドライブシステムと呼んでいる。図４にメイ ンドライブシステムのブロック図を示す。 このシステムには各周波数間の位相を監視す る位 相監 視 装置 が 組み 込ま れ てお り 、 114.2MHz、571.2MHz、2856MHzの位相関係を 記録している。 Master Oscillator 571.2 MHz (HP 8662A) E/O E/O メインドライブシステム Trigger KEKB 2856MHz 114 MHz 571 MHz 10 .8MHz 508 MHz Trigger KEKB KEKB KEKB A,B,C,1 sector 2,3,4,5 sector (Optical Lines) LPF LPF FMD-30 FMD-30 （予備器） 571MHz VS 2856MHz 114MHz VS 571MHz 温度 恒温槽１ 温度 恒温槽２ 移相器 移相器 ミキサー ミキサー ペンレコーダー 恒温槽１ 恒温槽２ 図４．メインドライブシステム
３．位相監視 ビームの性質を決める大きな要因はRFの電 力 と 位 相 で あ る 。 特 に ３ つ の 周 波 数 （114.2MHz、571.2MHz、2856MHz）の間の位 相関係は長期間一定であることが要求されてい る。それは３つの周波数の発生を構成する機器 がトラブルを起し予備品に交換する必要が生じ た場合でも、すみやかに位相関係を運転前の状 態に戻すことが求められている。現在のシステ ムで長期間における位相変動は114.2MHz 対 571.2MHzで±0.1 度（@571.2MHz ） 以 下 、 571.2MHz 対 2856MHzで±0.2度（@2856MHz） 以下となっている。恒温槽の温度を1℃変化さ せた場合の位相変動は114.2MHz 対S 571.2MHz で 0.2 度 （ @571.2MHz ） 、 571.2MHz 対 2856MHzで0.3度（@2856MHz）程度である。 但し、この温度変化による変動が落ち着くまで の時間は約2時間である。図５に変動の様子を 示す。 10℃ 恒温槽1 恒温槽2 5度@2856MHz 3.3度@571MHz 114.2MHz VS 571.2MHz 571.2MHz VS 2856MHz 1hour 図５．恒温槽の温度変化と位相変化 更に571.2MHzと2856MHzの位相を調整する ために設置しているトロンボーン式の移相器を 動かした場合、調整後３時間程度は２∼３度の 位相変動が観測される。これはトロンボーンの 摺動部分が馴染むまでこの程度の時間がかかっ ているのではないかと思われる。又、KEKBリ ングにビームを入射する上で重要な508.9MHz 対 2856MHzの位相に関してはどのような形で モニターしていくか現在検討中である。 ４．まとめ 現在のシステムで各種発生周波数の安定性は 充分であると思われる。但し、それはこのシス テムを構成する全ての機器が正常に動いている 場合である。今後、システムを二重化し相互に 監視することで、より信頼性の高いシステムを 構築する予定である。 参考文献 (1) 放射光入射器増強計画ーKEKBに向けて KEK-Report 95-18, 1996.
(2) LOW-POWER RF SYSTEM FOR KEKB INJECTOR LINAC. APAC-98
