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
x’[mrad]
0
93
136
x[mm]
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。
入射ビーム
-5.5
PB
SB
時間
多周回入射におけるバンプ波形と入射ビームの模式図
Operating Point
(6.35,6.47) for High Current & run17
(6.30,6.42) run16 start
(6.64,6.25) run14
(6.60,6.25) for MR/MLF
Optics @ run17
AC mode (Peak:25mA, Macro:50μsec, Chopping:560/112nsec)
ηx, ηy [m]
βx, βy [m]
Optics Parameters @ 1/3 Ring
S[m]
(6.38,6.45) & [email protected] down
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
K0 [mrad]
Current [kA]
<COD補正>
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
DC mode (Peak:25mA, Macro:1shot, Chopping:560nsec)
Gray : (31.1,-4.4) from Design
Black : (27.8, -3.995) from MWPM
Red : 1passBPM (C11pair)
Pink : 1passBPM (C19pair)
Blue : TuneBPM (h=1,lower)
Light blue : TuneBPM (h=3, lower)
Run16より (2)
100πの設定 : (Δx, Δx’)=(31.077mm, -4.4mrad)
MWPM3,4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
[email protected]
njection
SB Current @ Run16
[email protected]
SB Current @ Run17
[email protected]
3 GeV RCS入射部
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
MWPM3,4,5
入射セプタム電磁石1
荷電変換フォイル
廃棄セプタム電磁石1
入射セプタム電磁石2
SB1
PB1
PB2
QFL
廃棄セプタム電磁石2
SB2
SB3
SB4
QDL
PB3
PB4
ISEP1,2 vs MWPM3,4
1/3 mode (Peak:25mA, Macro:50μsec, Chopping:112nsec)
再度ISEP1,2に対するMWPM3,4での応答を測定した。ISEP1,2 → ±0.5%
x3
 x3



K
0

K 01
K 0 2 
1 

  


x

x

K
0
4
4
2




K
0

K
0
1
2

 x3  1  L3 foil  x@ foil 



  



 x 4  1  L4 foil  x' @ foil 
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
 x3 


 x 4 
ISTMV1,2 vs MWPM3,4
1/3 mode (Peak:25mA, Macro:50μsec, Chopping:112nsec)
再度ISTMV1,2に対するMWPM3,4での応答を測定した。ISTMV1,2 → ±0.5mrad
y 3
 y 3



K
0

K 01
K 0 2 
1

  


y

y

K
0
4
4
2




K
0

K
0
1
2

 y 3  1  L3 foil  y @ foil 



  



 y 4  1  L4 foil  y '@ foil 
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
 y 3 


 y 4 
SB vs MWPM4
1/3 mode (Peak:25mA, Macro:50μsec, Chopping:112nsec)
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。
入射軸ずれによるビーム運動
The transfer matrix M foil→TuneBPM from foil to monitor is
M foil  TuneBPM
 m11

m 21
m12 
m 22 
The matrix for n turns is
 x sin n x T0 
 cosn x T0    x sin n x T0 

n

M x  








sin
n

T
cos
n

T


sin
n

T
x
x 0
x 0
x
x 0 

 I cosn x T0   J sin n x T0 
The position and derivative after n turns if there is injection
error are
x@ TuneBPM (n)
x@ foil 
n
 M x M foil TuneBPM  '
x '


(
n
)

x
 @ TuneBPM 
 @ foil 
入射点の変位に伴う
ベータトロン振動の応答
xn  x0 cos2n x    x sin2n x  x0'  x sin2n x 
x0 : initial position, x0’ : initial derivative
Betatron response matrix can be defined as
ReX  x 
 x0 
ImX    R x  x ' 
x 

 0
ReC  x    x ReS  x   x ReS  x 
R x   













Im
C



Im
S


Im
S

x
x
x
x
x 

α, β: Twiss parameter for transverse plane
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
Re X e  x 
 xe 
 Im X    R  x  x ' 
e
x 

 e
 A(real) B (real)   x e 

x' 
A
(
im
ag
)
B
(
im
ag
)

 e 
Response Matrix is
 A(real) B (real) 
R  x   

 A(im ag) B (im ag) 
We can identify the injection error (xe,xe’) from this RM and the measured
real & imagine part of betatron peak
 xe   A(real) B(real)  ReX e  x 
 '   
 ImX  
x
A
(
im
ag
)
B
(
im
ag
)
 
e
x 
 e 
1
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
DC mode (Peak:25mA, Macro:1shot, Chopping:560nsec)
IPM Mountain View by K. Satou
水平・垂直PBパターンの作成
x‘
DC mode (Peak:25mA, Macro:50μsec, Chopping:560nsec)
1.

x
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
SB 600μsec
 
PB
y‘

  /
y
400μsec
水平PBパターンの作成
DC mode (Peak:25mA, Macro:50μsec, Chopping:560nsec)
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
PBH Current Pattern
DC 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
DC mode (Peak:25mA, Macro:1shot, Chopping:560nsec)
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)
1passBPM (Cell-11pair) :
(x,x’)=(-30.3, 4.8)
1passBPM (Cell-19pair) :
x’[mrad]
(x,x’)=(-29.7, 4.5)
入射ビーム
0
93
124.1 x[mm]
TuneBPM (h=1,upper)
(x,x’)=(-27.7, 4.5)
TuneBPM (h=2,lower)
-4.4
(x,x’)=(-29.0, 4.97)
水平入射軸調整(ペインティング入射軌道)
DC mode (Peak:25mA, Macro:1shot, Chopping:560nsec)
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
(x, x’)=(31.2mm, -4.6mrad)
x
→targe t: (x,x’)=(31.1mm,-4.4mrad)
1st Foil
ISEP1,2
(125.56mm, -4.6mrad)
(94.34mm, 0mrad)
PB1,2
QFL
QDL
PB3,4
S
SB1
SB2
SB3
SB4
PBの減衰波のパターン作成と試験
DC mode (Peak:25mA, Macro:1shot, Chopping:560nsec)
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)
x’[mrad]
入射ビーム
0
-5.5
93
PB
136
x[mm]
SB
PBH Current Pattern
DC mode (Peak:25mA, Macro:50μsec, Chopping:560nsec)
Beam injection
PBH Normalized Current
DC mode (Peak:25mA, Macro:50μsec, Chopping:560nsec)
Beam injection
Horizontal painting - DC mode Peak 30mA, Macro 0.05ms, Medium 560ns, 1中間バンチ入射
位相空間座標の時間推移
600ms
SB
PB
t0
X’(rad)
・
○
△
□
500ms
t5
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
100 
⇒~110
150 
⇒~163
X(m)
200 
⇒~220
位相空間座標の時間推移@Run17
DC mode (Peak:25mA, Macro:1shot, Chopping:560nsec)
Gray : (31.2,-4.6) from MWPM
Blue : TuneBPM (h=1,lower)
IPM beam profile (Horizontal)
Peak 5mA, Macro 0.5ms, Medium 56ns
0~500msec
100
150
200
K. Satou
βx = 8.27
IPM beam profile (Horizontal)
Peak 5mA, Macro 0.5ms, Medium 56ns
500msec
100
K. Satou
Simulation
IPM beam profile (Horizontal)
Peak 5mA, Macro 0.5ms, Medium 56ns
500msec
2080msec
100
K. Satou
Vertical painting - DC mode Peak 30mA, Macro 0.05ms, Medium 560ns, 1中間バンチ入射
位相空間座標の時間推移
600ms
PB
t0
500ms
Y’(rad)
SB
・ 設定値
○ 1passBPM 1101-1102 測定値
□ MWPM3-4 測定値(台形波)
by Saha Pranab
t5
100 
Y(m)
位相空間座標の時間推移@Run17
DC mode (Peak:25mA, Macro:1shot, Chopping:560nsec)
Gray : (31.2,-4.6) from MWPM
Blue : TuneBPM (h=1,lower)
IPM beam profile (Vertical)
Peak 5mA, Macro 0.5ms, Medium 56ns
0~500msec
100 correlate
100 anti-correlate
K. Satou
3NBT beam profile - DC mode No paint
Hor. 100
Hor. 150
Hor. 200
S. Meigo
3NBT beam profile - DC mode No paint
Ver. 100 Correlate
S. Meigo
Hor.&Ver. 100
Correlate
Hor.&Ver. 100
Anti-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。
Back Up
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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Run17の報告 ~横方向ペインティング入射