空洞型ビーム軌道傾きモニターの設計 東北大学 Ｍ１ 岡本 大典
目次 ・イントロダクション ・原理 ・設計 ・期待できる性能 ・まとめ
イントロダクション θ 特徴・・１空洞にてビーム軌道の傾きを精度よく測る ILCでは電子と陽電子の非常に細いビームをずれないように衝突させる必要がある ３００μm ６５０nm 6nm ビーム軌道の正確な測定は重要な技術となる 傾きをもったビーム ビームライン θ θを正確に測りたい 特徴・・１空洞にてビーム軌道の傾きを精度よく測る
原理 モノポールモードの信号を取り出す 傾きモニター ポジションモニター モノポールモードのエネルギー ∝ θ２ モノポール ダイポール 電場 磁場 ビーム 励振される 励振される モノポールモードのエネルギー ∝ θ２
信号の取り出し方 空洞にスリットを通して導波管を接続し、導波管から同軸ケーブルへと信号を取り出す。 取り出された信号の振幅 ∝ θ 同軸アンテナ 電場 導波管 磁場 スリット TEモード 取り出された信号の振幅 ∝ θ
空洞の形状について 100[mm]～付近 形状は励起エネルギーと、周波数に影響する 周波数への要求 エネルギー[J] 長さと幅がほぼ１対１の正方形型 (ビームパイプの影響で1対1.1程度) 100[mm]～付近 幅[mm] 長さ[mm] 傾き１度 周波数への要求 ・他のモードの周波数と十分に離れていること ・バンチ毎に位相がずれていかないこと ATFのバンチ間隔2.8nsec 357[MHz]×ｎ ( n= 0,1,2,3, ・・・
空洞サイズとモード周波数の決定 長さ:103[mm] 幅:95[mm] 用いるモノポールモードの周波数は2.142GHz 高さ:30[mm] 2.142GHz(n=6) 3.445GHz 4.302GHz
導波管の設計 2.14GHzあたりでアンテナとマッチングするように設計 antenna TE signal アンテナの長さと位置で調整 Reflection amplitude
全体の形状 ①１方向測定型 導波管 空洞 導波管 アンテナ ビームパイプ スリット 対称性のために２つの導波管を通して信号を取り出す
期待できる性能 PTN = KBTΔf PTN =1.24×10-14 [W] 限界性能は30nrad程度 空洞から取り出せる電力の評価 熱ノイズ Output power[W]∝θ２ 温度と帯域幅から大きさが決まる PTN = KBTΔf 室温300Kで帯域幅3MHzの時 PTN =1.24×10-14 [W] 傾き角[urad] 限界性能は30nrad程度
2方向同時測定型の設計 限界性能 ②２方向同時測定型 水平方向のモノポールモードも同時に取り出す ３次元的に軌道の傾きを測定することが可能 鉛直：８０[nrad] 水平：３００[nrad]
まとめ PLAN 空洞型ビームモニターの応用として、ビーム軌道傾きモニターを設計した。 一方向型では数十[nrad]、２方向型でも数十～数百[nrad]の性能を期待できる。 このモニターの特徴として、１地点における角度の高精度測定が挙げられる。特徴を生かした具体的な使用の研究を継続したい PLAN