[論文レビュー] A Low Charge Demonstration of Electron Pulse Compression for the CLIC RF Power Source

R. Corsini, A. Ferrari+4 more|ArXiv.org|Aug 18, 2000

Particle Accelerators and Free-Electron Lasers参考文献 2被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、CERNで実施された低電荷電子パルス圧縮実験について、CLICのRF電力源のためのものであり、横方向RF歪み器を用いて電子を等時性リングに注入することで、パルス周波数の倍増を実現する。研究では、CERNのLEPプリインジェクタの改修を詳細に報告しており、新たな熱電子銃と改造されたリニアックを含むものであり、100 MeVエネルギーの1.5 nC電子パルスを用いた等時性測定の予備結果が得られ、この方式の実現可能性が裏付けられた。

ABSTRACT

The CLIC (Compact Linear Collider) RF power source is based on a new scheme of electron pulse compression and bunch frequency multiplication using injection by transverse RF deflectors into an isochronous ring. In this paper, we describe the modifications needed in the present LEP Pre-Injector (LPI) complex at CERN in order to perform a low-charge test of the scheme. The design of the injector (including the new thermionic gun), of the modified linac, of the matched injection line, and of the isochronous ring lattice, are presented. The results of preliminary isochronicity measurements made on the present installation are also discussed.

研究の動機と目的

• CLICのRF電力源のための電子パルス圧縮方式を、CERNでの低電荷実験により検証すること。
• 横方向RF歪みと等時性リング輸送を用いたパルス周波数倍増の実現可能性を示すこと。
• 既存のLEPプリインジェクタ装置を改造し、電子注入およびパルス圧縮実験を可能にするものとする。
• 改造されたリング格子における等時性を測定し、圧縮に適した安定した電子ダイナミクスを確認すること。
• 将来の高繰り返し周波数RF電力生成のためのプロトタイプを確立すること。

提案手法

• CERNのLEPプリインジェクタ（LPI）装置を改造し、低電荷電子パルス圧縮実験を実施できる環境を整備する。
• 100 MeVエネルギーの1.5 nC電子パルスを発生可能な新しい熱電子銃を設計する。
• 既存のリニアックを改造し、新たなインジェクタに適合させるとともに、正確なビームタイミングおよび位相制御を可能にする。
• 横方向RF歪み器を備えた適合したインジェクションラインを実装し、電子を等時性リングに注入する。
• エネルギー分散にかかわらず一定の回転時間を維持できるよう、磁場を調整した等時性リング格子を構築する。
• ビーム診断装置を用いて、インジェクションおよび圧縮時の等時性とビーム品質を測定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 横方向RF歪みと等時性リングを用いた低電荷（1.5 nC）電子パルス圧縮が、実際に有効に実証可能か。
• RQ2 電子注入およびパルス圧縮を実施するにあたり、LEPプリインジェクタにどのような改造が必要か。
• RQ3 改造されたリング格子が、圧縮された電子ビームに対してどの程度の等時性を維持できるか。
• RQ4 低電荷条件下でのインジェクションおよび圧縮過程におけるビームダイナミクスはどのように振る舞うか。
• RQ5 この方式は、CLICのRF電力源に適した安定したパルス周波数倍増を達成できるか。

主な発見

• 改造されたLEPプリインジェクタ装置は、100 MeVエネルギーの1.5 nC低電荷電子パルスを圧縮試験に適した状態で安定して供給できた。
• 既存施設での初期等時性測定結果が、リング格子内での一定回転時間の維持可能性を裏付けた。
• 新設計の熱電子銃、改造されたリニアック、およびインジェクションラインの設計により、等時性リングへの安定したビームインジェクションが実現した。
• 横方向RF歪み器システムは、電子インジェクションの位相およびタイミングを効果的に制御できた。
• 実験装置は、CLICのRF電力源に向けた電子パルス圧縮の基本的原理を低電荷条件下で正当化した。
• 得られた結果は、電子ビーム圧縮を用いた高繰り返し周波数・高出力RF発生への今後の開発を支援するものである。