Run17 の報告~横方向ペインティング入射
原田寛之RCS 全体打ち合わせ
2008/07/14( 月 )
ペインティング入射
SBPB
ペインティング入射は、ペイントバンプで周回軌道および入射軌道を時間的に変化させつつ、ビームを入射することで、実空間上に一様にビームを広がらせる。
x[mm]
x’[mrad]
多周回入射におけるバンプ波形と入射ビームの模式図
時間
ペインティングエ
リア
入射ビーム
13693
-5.5
0
Operating Point
(6.64,6.25) run14
(6.35,6.47) for High Current & run17
(6.60,6.25) for MR/MLF
(6.30,6.42) run16 start
Optics @ run17AC mode (Peak:25mA, Macro:50μsec, Chopping:560/112nsec)
(6.38,6.45) & β@ARC down
ηx,
ηy
[m]
βx,
βy
[m]
S[m]
Optics Parameters @ 1/3 Ring
Run16 より (1)100π の設定 : (Δx, Δx’)=(31.077mm, -4.4mrad)
<初期値>
K0 [mrad] Current [kA]
PBH01 -21.2371 8.077
PBH02 16.5494 5.981
PBH03 5. 4815 1.993
PBH04 -7.0780 2.684
<COD補正>
K0 [mrad] Current [kA]
PBH01 -21.2371 8.077 - 0.092 = 7.984
PBH02 16.5494 5.981 + 0.112 = 6.093
PBH03 5. 4815 1.993 + 0.029 = 2.022
PBH04 -7.0780 2.684 - 0.022 = 2.662
位相空間座標の時間推移@ Run16
Gray : (31.1,-4.4) from DesignGray : (31.1,-4.4) from Design
Black : (27.8, -3.995) from MWPMBlack : (27.8, -3.995) from MWPM
Red : 1passBPM (C11pair)Red : 1passBPM (C11pair)
Pink : 1passBPM (C19pair)Pink : 1passBPM (C19pair)
Blue : TuneBPM (h=1,lower)Blue : TuneBPM (h=1,lower)
Light blue : TuneBPM (h=3, lower)Light blue : TuneBPM (h=3, lower)
DC mode (Peak:25mA, Macro:1shot, Chopping:560nsec)
Run16 より (2)100π の設定 : (Δx, Δx’)=(31.077mm, -4.4mrad)
MWPM 3,4の実測値 : (Δx, Δx’)=(27.57mm, -3.995mrad)
PBHs の蹴り角が 10%down の計算値 : (Δx, Δx’)=(27.97mm, -3.96mrad)
良く一致!
上記より、現在の電流では設定より10%蹴り角 K0 が弱い。
<実際>
K0 [mrad] Current [kA]
PBH01 -19.1134 7.984
PBH02 14.8945 6.093
PBH03 4.9334 2.022
PBH04 -6.7302 2.662
これをベースに各エミッタンスの電流値を再度導出し、 Run17 で試験する。
Current Set of PBs @ Run17 (1)50π の設定 : (Δx, Δx’)=(18.52mm, -2.63mrad)
K0 [mrad] Current [kA]
PBH01 -12.687 5.300
PBH02 9.896 4.048
PBH03 3.182 1.304
PBH04 -4.147 1.733
100π の設定 : (Δx, Δx’)=(31.077mm, -4.4mrad)
K0 [mrad] Current [kA]
PBH01 -21.2371 8.871
PBH02 16.5494 6.770
PBH03 5. 4815 2.247
PBH04 -7.0780 2.958
Current Set of PBs @ Run17 (2)150π の設定 : (Δx, Δx’)=(39.857mm, -5.65mrad)
K0 [mrad] Current [kA]
PBH01 -27.255 11.385
PBH02 21.244 8.690
PBH03 6.956 2.851
PBH04 -9.016 3.768
200π の設定 : (Δx, Δx’)=(47.025mm, -6.667mrad)
K0 [mrad] Current [kA]
PBH01 -32.163 13.435
PBH02 25.070 10.256
PBH03 8.165 3.347
PBH04 -10.602 4.431
SB Current @ Run16
500μsec@injection
SB Current @ Run16
500μsec@injection
SB Current @ Run17
500μsec@injection
3 GeV RCS 入射部
入射セプタム電磁石 1
SB1 SB3SB2 SB4
PB2PB1 PB4PB3
入射セプタム電磁石 2
QDLQFL
SB:水平シフトバンプ電磁石 4台
PB:水平ペイントバンプ電磁石4台
廃棄セプタム電磁石 2
廃棄セプタム電磁石 1
荷電変換フォイル
MWPM3,4,5
ISEP1,2 vs MWPM3,4
foil
foil
foil
foil
x
x
L
L
x
x
x
x
Kx
Kx
Kx
Kx
K
K
@
@
4
3
4
3
4
3
1
2
4
1
4
2
3
1
3
2
1
'1
1
00
000
0
再度 ISEP1,2 に対する MWPM3,4 での応答を測定した。 ISEP1,2 → ±0.5%
測定後、 (Δx,Δx’)@foil = (0mm, -1.5mrad) を設定しMWPMで測定を行った。この応答行列でフォイルでの位置と傾きを操作できることを確認した。
1/3 mode (Peak:25mA, Macro:50μsec, Chopping:112nsec)
IS TMV 1,2 vs MWPM3,4
foil
foil
foil
foil
y
y
L
L
y
y
y
y
Ky
Ky
Ky
Ky
K
K
@
@
4
3
4
3
4
3
1
2
4
1
4
2
3
1
3
2
1
'1
1
00
000
0
再度 ISTMV1,2 に対する MWPM3,4 での応答を測定した。 ISTMV1,2 → ±0.5mrad
測定後、 (Δy,Δy’)@foil = (0mm, -1.5mrad) を設定しMWPMで測定を行った。この応答行列でフォイルでの位置と傾きを操作できることを確認した。
1/3 mode (Peak:25mA, Macro:50μsec, Chopping:112nsec)
SB vs MWPM4再度 SB に対する MWPM4 での応答を測定した。
その結果、 SB の設定を 1mm 変更すると、入射ビームは Δx が- 0.933mm シフトする。
1/3 mode (Peak:25mA, Macro:50μsec, Chopping:112nsec)
入射軸ずれによるビーム運動
00
000
000
sincos
sincossin
sinsincos
TnJTnI
TnTnTn
TnTnTnM
xx
xxxxx
xxxxxnx
The matrix for n turns is
The position and derivative after n turns if there is injection error are
'@
@'@
@
)(
)(
foil
foil
TuneBPMfoilnx
TuneBPM
TuneBPM
x
xMM
nx
nx
2221
1211
mm
mmM TuneBPMfoil
The transfer matrix M foil→TuneBPM from foil to monitor is
入射点の変位に伴うベータトロン振動の応答
Betatron response matrix can be defined as
xxxxx
xxxxxx
xx
x
SSC
SSCR
x
xR
X
X
ImImIm
ReReRe
Im
Re'0
0
α, β: Twiss parameter for transverse plane
xxxxx nxnnxnx 2sin2sin2cos '00
x0 : initial position, x0’ : initial derivative
Real and Imagine part of the detected betatron sideband peak
応答行列の測定と入射座標の同定
)()(
)()(
)()(
)()(
Im
Re
'
'
imagBimagA
realBrealAR
x
x
imagBimagA
realBrealA
x
xR
X
X
x
e
e
e
ex
xe
xe
xe
xe
e
e
X
X
imagBimagA
realBrealA
x
x
Im
Re
)()(
)()(1
'
Response Matrix is
We can identify the injection error (xe,xe’) from this RM and the measured real & imagine part of betatron peak
応答行列の測定と入射座標の同定DC mode (Peak:25mA, Macro:1shot, Chopping:560nsec)
A(real) B(real)
A(imag) B(imag)
中心入射の軸合わせ
IPM Mountain View by K. Satou
DC mode (Peak:25mA, Macro:1shot, Chopping:560nsec)
水平・垂直 PB パターンの作成
1. モデルの Twiss parameter にマッチした入射点 (x,x’),(y,y’) を決め、パターンを作成 , ε-> 100π
x
x‘
/
y
y‘
SB
PB
600μsec
400μsec
DC mode (Peak:25mA, Macro:50μsec, Chopping:560nsec)
水平 PB パターンの作成
ε: 100π→(31.1mm,-4.4mrad)
PBH1 K0 : -21.237
PBH2 K0 : 16.549
PBH3 K0 : 5.482
PBH4 K0 : -7.078
*ビーム中心の Emittance
→ 75.5π
DC mode (Peak:25mA, Macro:50μsec, Chopping:560nsec)
PBH Current PatternDC mode (Peak:25mA, Macro:50μsec, Chopping:560nsec)
CODより台形波で PB4 台間のバランス調整
水平の位相空間座標 (x,x’) の導出
1. センター入射、 1shot 入射を行い、 1passBPM と応答行列から水平・垂直の位相空間座標を導出
→targe t: (x,x’)=(-31.1mm,4.4mrad)
x[mm]
x’[mrad]ペインティングエ
リア入射ビーム
124.193
-4.4
0
DC mode (Peak:25mA, Macro:1shot, Chopping:560nsec)
1passBPM (Cell-11pair) :
(x,x’)=(-30.3, 4.8)
1passBPM (Cell-19pair) :
(x,x’)=(-29.7, 4.5)
TuneBPM (h=1,upper)
(x,x’)=(-27.7, 4.5)
TuneBPM (h=2,lower)
(x,x’)=(-29.0, 4.97)
水平入射軸調整 ( ペインティング入射軌道 )
1. 台形波でPBを励磁し、 ISEP1,2 でリングと入射軸をあわせる。→ モニタとして、 IPM, TuneBPM, 1passBPM を用いる。→ TuneBPM, 1passBPM で観測し、調整量を導出する。→ 入射ビームは 1shot にして、 IPM でベータトロン振動をしていないこと
を確認する。→ 軸調整後、 1/3 モードに移行し、 MWPM で位置を測定
PB1,2 PB3,4QFL QDL
SB1 SB2 SB3 SB4
S
x
ISEP1,21st Foil
(125.56mm, -4.6mrad)
(94.34mm, 0mrad)
DC mode (Peak:25mA, Macro:1shot, Chopping:560nsec)
(x, x’)=(31.2mm, -4.6mrad)
→targe t: (x,x’)=(31.1mm,-4.4mrad)
PB の減衰波のパターン作成と試験1. SB+PB のタイミングを 100μsec ずつずらしながら、 1 ショット入射
し、時間的な位相空間座標を測定 (1passBPM と TuneBPM で観測 )
SBPB
x[mm]
x’[mrad] ペインティングエ
リア入射ビーム
13693
-5.5
0
DC mode (Peak:25mA, Macro:1shot, Chopping:560nsec)
PBH Current PatternDC mode (Peak:25mA, Macro:50μsec, Chopping:560nsec)
Beam injection
PBH Normalized CurrentDC mode (Peak:25mA, Macro:50μsec, Chopping:560nsec)
Beam injection
SB
PB
Horizontal painting - DC mode -
位相空間座標の時間推移600s
500s
Peak 30mA, Macro 0.05ms, Medium 560ns, 1 中間バンチ入射
X’(ra
d)
X(m)
・ 設定値○ 1passBPM 1101-1102 測定値△ PB magnet off at t5□ MWPM3-4 測定値(台形波)
by Saha Pranab
t0 t5
100 150 200 ⇒~110 ⇒~163 ⇒~220
位相空間座標の時間推移@ Run17
Gray : (31.2,-4.6) from MWPMGray : (31.2,-4.6) from MWPM
Blue : TuneBPM (h=1,lower)Blue : TuneBPM (h=1,lower)
DC mode (Peak:25mA, Macro:1shot, Chopping:560nsec)
IPM beam profile (Horizontal)
K. Satou
0~500secPeak 5mA, Macro 0.5ms, Medium 56ns
100 150 200
βx = 8.27
IPM beam profile (Horizontal)
K. Satou
500sec
Peak 5mA, Macro 0.5ms, Medium 56ns
100
Simulation
IPM beam profile (Horizontal)
K. Satou
500sec
Peak 5mA, Macro 0.5ms, Medium 56ns
100
2080sec
SB
PB
Vertical painting - DC mode -
位相空間座標の時間推移600s
500s
Peak 30mA, Macro 0.05ms, Medium 560ns, 1 中間バンチ入射
Y’(ra
d)
Y(m)
・ 設定値○ 1passBPM 1101-1102 測定値□ MWPM3-4 測定値(台形波)
by Saha Pranab
t0 t5
100
位相空間座標の時間推移@ Run17
Gray : (31.2,-4.6) from MWPMGray : (31.2,-4.6) from MWPM
Blue : TuneBPM (h=1,lower)Blue : TuneBPM (h=1,lower)
DC mode (Peak:25mA, Macro:1shot, Chopping:560nsec)
IPM beam profile (Vertical)
K. Satou
0~500secPeak 5mA, Macro 0.5ms, Medium 56ns
100 correlate 100 anti-correlate
3NBT beam profile - DC mode - No paint Hor. 100 Hor. 150 Hor. 200
S. Meigo
3NBT beam profile - DC mode -
No paint Ver. 100Correlate
S. Meigo
Hor.&Ver. 100Correlate
Hor.&Ver. 100Anti-correlate
Summary
• 水平 (100π,150π,200π) ・垂直( 100π )における各ペイントバンプの波形は出来た。
• 垂直方向の 150π,200π は 9 月の Run に行う。
• 9 月にビーム強度をあげていく過程で、ペインティング入射の効果を見たい。
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応答行列の測定と入射座標の同定DC mode (Peak:25mA, Macro:1shot, Chopping:560nsec)
A(real) B(real)
A(imag) B(imag)
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