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Beam Position Monitor system for Super KEKB. KEKB Monitor Group M.Tejima. 考慮するべきガイドライン. 予算の制約⇨現状のエレクトロにクスと同軸ケーブルを最大限使用。 測定性能は現状維持。(精度:数ミクロン、繰返し時間 3 〜 4秒) ビーム強度増加対策⇨ボタン電極の径を小さくすることで対応。 真空フィードスルーコネクタの検討 ‥‥ コネクタの電気的接触の安定化。 SMA コネクタの検討. Super-KEKB の大電流に対応するため に. 大電流ビーム 2.6A ---> 9.4A
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Beam Position Monitor system for Super KEKB KEKB Monitor Group M.Tejima
考慮するべきガイドライン • 予算の制約⇨現状のエレクトロにクスと同軸ケーブルを最大限使用。 • 測定性能は現状維持。(精度:数ミクロン、繰返し時間 3〜4秒) • ビーム強度増加対策⇨ボタン電極の径を小さくすることで対応。 • 真空フィードスルーコネクタの検討‥‥コネクタの電気的接触の安定化。SMAコネクタの検討
Super-KEKBの大電流に対応するために 大電流ビーム 2.6A ---> 9.4A 現状の回路はビーム電流2.6Aまでプログラマブルアッテネータで対応している。固定アッテネータを追加? ⇩ ボタン電極の直径を小さくする 12mm-->6mm フィードスルーを通過する信号電力が下がりKEKBと同じで安全 ⇩ 出力信号電圧が下がる。 1/4 測定性能の下限が上がる4倍のビーム電流でKEKBと同程度
ボタン電極の信号スペクトル(1)KEKB-LERbpmの場合ボタン電極の信号スペクトル(1)KEKB-LERbpmの場合 • ChamberD=94mm • ButtonD=12mm • BunchL=5mm • BunchN=5000 • TotalCur.=2.6[A] • Eta=.041 Total Power=0.8Watt
ボタン電極の信号スペクトル(2)SKEKB-LERbpmの場合ボタン電極の信号スペクトル(2)SKEKB-LERbpmの場合 • ChamberD=94mm • ButtonD=6mm • BunchL=3mm • BunchN=5000 • TotalCur.=9.4[A] • Eta=.02 TotalPower=1.2Watt
ボタン電極の信号スペクトル(3)KEKB-OCTOPOSの場合ボタン電極の信号スペクトル(3)KEKB-OCTOPOSの場合 • ChamberD=52mm • ButtonD=6mm • BunchL=5mm • BunchN=5000 • BunchS=1[bucket] • TotalCu=2.6[A] • Eta=.037 • Cable=100m • Capacitance2.0E-12 • Beam位置(8, 0)の時 最もビームに近い電極 Total Power=1.5watt
Power at 1GHz to Electronics100m cable (200m cable) Optics correction は 80mA前後 508MHz検波の場合は数dB信号Powerが下がる。
One-Pass detector Super KEKBのボタン電極 直径 12mm ----> 6mm 信号レベルは1/4(-12dB)に 測定可能な最低電荷 KEKB 0.3nC ⇨ SKEKB 1.2nC 10nC ≒1mA/bunch KEKB とsuper KEKBとの比較
BPMブロック&ボタン電極 • 直径は 12mm --> 6mm • フィードスルーは、SMAコネクタmale-type 現在OCTOPOSで使用中のものを改良 • ロウ付けはやめて、フランジ接続で取り付け Skew Qbpmで実施 利点は工期短縮、交換可能 • キャリブレーション • ベンチテストは電極の高圧試験(絶縁抵抗の確認) Beam mappingによるGain補正で対応 多項式係数はモデルに基ずく • BPM測量は最初のCOD測定に必要(BBAによるオフセット測定はビーム蓄積後)
OCTOPOS bpmSuper KEKB • ChamberD=52mm • ButtonD=3mm • BunchL=3mm • BunchN=5000 • BunchS=1[Bucket] • TotalCu=9.4[A] • Eta=.018 • Cable=100m • Capacitance2.0E-12 • Beam位置(8, 0)の時 最もビームに近い電極 Total Power=2.34watt ボタン径 3mm以下
ケーブル • 4芯同軸⇨再利用 • 5D波形ケーブル⇨再利用 • 側室のケーブル⇨再利用 • セミリジドケーブル⇨新作 Femaleコネクタ、対放射線セミリドケーブルの開発 PEEK……信号ロスが大きい、KEKBでは問題無し 無機質……信号ロス小さい、絶縁不良トラブル?
検出回路、制御回路 • 全て再利用 • 半導体の寿命が心配されるが未知数 予備品は1側室分確保 • VXI main frameの寿命が最も心配⇨予備品を確保 • VXI-MXI-1とVME-MXI -1は製造中止 予備品は数セット VXI-MXI-2とVME-MXI -2に置換える 置き換える時は1側室全部(6台) • Up-convertor(508-->1017MHz) for Ante-chamber 230台
BPM固定 • 固定設置するべき BPMチェンバーの微小振動の影響を無視できない Spring-8では20Hzから200Hz ,磁場を乱す影響 • 振動を押さえた上で固定設置しない場合 • BPMの変位を測定して、(X,Y)オフセットを補正 • 現在衝突点付近で使っている、静電容量Gap センサーを採用する。 • 測定精度について実際にテストする必要あり
高調波検波BPM 検波周波 508/1017MHz 測定電流 30mA以上 分解能 数mm以下 再現性 20mm以下 相対精度 100mm以下 測定時間 4 秒以下 バンチ数Multi-bunch ワン・パスBPM 検波周波数 250MHz 測定電流 0.128〜mA/bunch 分解能 0.1〜0.5mm 測定時間 Turn by Turn バンチ数Single bunch 性能まとめ
今後の課題 • SMA型ボタン電極のMode確認の上、試作 • セミリジドケーブルの選択 • VXI後、次世代信号処理回路の検討 508MHz検波モジュールの開発と合わせて • e/p位相検出モジュールの開発(目標 0. 1deg) OCTOPOSの測定誤差対策