Advancement of High Gradient Study at 100MV/m Range
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Advancement of High Gradient Study at 100MV/m Range. 100MV/m 級高電界加速試験の進展. 肥後寿泰 , 松本修二、横山和枝、福田茂樹 , 東保男 , 高富俊和、上野健治 KEK. 要旨 TeV 以上のリニアコライダーに必要な 100MV/m 級の高加速勾配 を目指す基礎技術研究として、 CLIC 用加速管のプロトタイプ、 20 ㎝級進行波型加速管 に対する高電界 試験 ダンピング構造を付加すると放電頻度が二桁上昇 試験加速管は通常通り製作・試験： - PowerPoint PPT Presentation
Transcript of Advancement of High Gradient Study at 100MV/m Range
Advancement of High Gradient Study at 100MV/m Range
肥後寿泰 , 松本修二、横山和枝、福田茂樹 , 東保男 , 高富俊和、上野健治
KEK
1
100MV/m 級高電界加速試験の進展
要旨
TeV以上のリニアコライダーに必要な 100MV/m級の高加速勾配を目指す基礎技術研究として、 CLIC用加速管のプロトタイプ、 20㎝級進行波型加速管に対する高
電界試験
ダンピング構造を付加すると放電頻度が二桁上昇
試験加速管は通常通り製作・試験：KEKによるセルの製作、 SLACによる化学研磨、水素ロウ付け、真空ベーキング 2台ペアで製作し、一台は KEK（ Nextef）で、一台は SLAC（ NLCTA）で試験
ダンピング構造入り口で磁場極大部に、火山の硫黄ガス噴出部に見かける噴出孔構造を発見
磁場を抑えたパラメータの加速管、T24（ダンピング無し）は T18以上に放電頻度が少ない（ KEK）
震災により空気でパージされた後は、放電頻度が上昇、放電場所は変わらず加速管内で一様分布
9月から、ダンピング構造を持つ TD24型加速管の試験を進める。T18→T24 の BDR減少に対応して低い BDRを示すか？ を注目 2
加速管パラメータ Unloaded 100MV/mT18, T24 TD18
Un-damped Heavily damped
0 2 4 6 8 10 12 14 16 180
50
100
150
200
250
iris number
P [
MW
] (b
lack),
E s (
gre
en
), E
a (re
d)
[MV
/m],
T
[K
] (b
lue),
S c*50 [
MW
/mm2 ]
(mag
en
ta)
8.1 12.5
148
232
2.7
4.4
76
126
53.0
37.4
Pinload = 53.0 MW, P
outload = 37.4 MW
Eff = 0.0 % tr = 0.0 ns, t
f = 0.0 ns, t
p = 100.0 ns
P (M
W),
Es
(MV
/m),
Ea
(MV
/m),
D
T(C
), S
c*50
(M
W/m
m2)
Iris number
P
Ea
Sc
Es
DT
T18 unloaded 100MV/m
0 2 4 6 8 10 12 14 16 180
50
100
150
200
250
iris number
P [
MW
] (b
lack),
E s (
gre
en
), E a (
red
) [M
V/m
],
T
[K
] (b
lue),
S c*50 [
MW
/mm2 ]
(mag
en
ta)
29.1
47.0
155
226
3.2
4.4
79
120
57.5
34.3
Pinload = 57.5 MW, P
outload = 34.3 MW
Eff = 0.0 % tr = 0.0 ns, t
f = 0.0 ns, t
p = 100.0 ns
P (M
W),
Es
(MV
/m),
Ea
(MV
/m),
D
T(C
), S
c*50
(M
W/m
m2)
Iris number
P
Ea
Sc
Es
DT
TD18 unloaded 100MV/m
3DT~47C
T24 TD24
4
Idea is to reduce Hs in TD24 comparing to TD18.
0 4 8 12 16 20 24240
50
100
150
200
250
iris number
P [
MW
] (b
lack
), E
s (
gre
en),
Ea (
red
) [M
V/m
],
T
[K
] (b
lue)
, S
c*50
[MW
/mm
2 ] (m
agen
ta)
7.5 8.4
176
205
3.03.2
90
108
41.1
23.4
Pinload = 41.1 MW, P
outload = 23.4 MW
Eff = 0.0 % tr = 0.0 ns, t
f = 0.0 ns, t
p = 100.0 ns
P
DT
Sc
Ea
Es
0 5 10 15 20 250
50
100
150
200
250
iris number
P [
MW
] (b
lack),
E s (
gre
en
), E
a (re
d)
[MV
/m],
T
[K
] (b
lue),
S c*50 [
MW
/mm2 ]
(mag
en
ta)
24.6 21.7
183193
3.3
2.9
94102
44.4
20.6
Pinload = 44.4 MW, P
outload = 20.6 MW
Eff = 0.0 % tr = 0.0 ns, t
f = 0.0 ns, t
p = 100.0 ns
P
DT
Sc
Ea
Es
DT<25C
Tested To be tested
Processing whole history
5
TD18Damped
T18Undamped
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 500 1000 1500 2000 2500
Pulse width, # ACC-BD
<Eacc>
MV/m
RF-On time [hr]
T24#3 History run1-41From Dec. 6, 2010 To Jul. 11, 2011(2206hrs)
F50 width [ns]
<Eacc> MV/m
#ACC-BD
震災
Processed For 2206hours.
T24Undamped
ACC-BD=7000 ACC-BD=1100ACC-BD=2000RF ON=4000hr RF ON=3000hr RF ON=1700hr
Dec.2010-Mar.2011Dec.2009-Nov.2010Oct.2008-Jun.2009
100MV/m
ダンピング構造無しの加速管は全放電数が少ない
Comparison of dark current
0.01
0.1
1
10
100
50 60 70 80 90100 200
T18_#2 Dark Current evolution081128-081224-090224-090414-090515
FC-Mid [microA] (081128)
FC-Mid [microA] (081224)
FC-Mid microA (253ns, 090225)
FC-Mid microA (253ns, 090414)
FC-Mid microA 090515
FC-Mid microA
Eacc [MV/m]
T18_Disk TD18_Disk
Eacc for peak dark current of 10 mA90MV/m 70MV/m 85MV/m
T24_Disk
6
Undamped 85~90 MV/m damped ~70MV/m暗電流の少ない方が高電界特性が良い？
放電頻度の比較 及び 変遷
7
比較Damped
Undamped
BDR変遷
T18 Eacc依存性
TD18 Eacc依存性
ダンピング有りは無しに比べて放電頻度が二桁高い
T24#3BDR evolution at 252nsnormalized 100MV/m
8
Assuming the same exponential slope as that at 400hr
放電頻度： T24 は少ない＆は減り続ける
BDR変遷
Near irisSEM inspection by CERN on eq. acc
structure, TD18#3
Markus Aicheler 13. Oct. 2010 放電の痕跡
ビーム径アイリス近傍には放電痕多数確認
TD18_Disk
高 BDR へのトリガー可能性＠高 Hs
Milling + Turning + Light etching <
1mm
Hs maximum point
10
Near max Hs
SEM inspection by CERN on eq. acc str, TD18#3
Markus Aicheler 13. Oct. 2010
Hs max
Pulse heat
damage
高磁場点の多くに不可思議な形状が出現放電トリガーの可能性？
11
配置
１ 2
3
4
10
5
6
9
8
7
