Phase stabilization of injection beam to RIKEN ring cyclotron

Abstract

When the RIKEN (Institute of Physical and Chemical Research) Ring Cyclotron (RRC) is coupled with the one of its two injectors, RIKEN heavy ion Linac (RILAC), the beam transmission rate through the RRC is sometimes limited by the phase instabilities of the injected beam from the RILAC. It was tried to reduce the phase instabilities by a closed control loop system and to improve the efficiency of beam transmission through the RRC. The instability is caused by the fluctuation of the RF (Radio Frequency) voltages in some cavities of the RILAC. The fluctuation of beam energy at the exit of the RILAC, which is converted into the fluctuation of the beam phase at the phase probe position, can be suppressed by adjusting the RF phase of the final cavity. According to this expectation, a new feedback system was developed. For the signal feedback system, a local personal computer with the ADC (Analogue to Digital Conversion) and DAC (Digital to Analogue Conversion) board is used. The spread of the beam phase for a period of four sec is reduced to 8.8 deg in FWHM (Full Width Half Maximum), being one third of the data without this feedback system. An improvement in the transmission rate of the RRC was also observed.

RIKEN(理化学研究所)リングサイクロトロン(RRC)をその2つの入射器の1つであるRIKEN重イオンリニアック(RILAC)と結合したとき、RRCでのビーム透過率はRILACからの入射ビームの位相不安定性により制約される場合がある。閉制御ループシステムにより位相不安定性を低減し、RRCでのビーム透過効率を改良することを試みた。RILACのいくつかの空洞でRF(高周波)電圧のゆらぎにより不安定性が生じた。位相プローブの位置でビーム位相のゆらぎに変換した、RILACの出口でのビームエネルギーのゆらぎを、最終空洞のRF位相を調整することにより抑制できる。この期待により、新しいフィードバックシステムを開発した。信号フィードバックシステムに対して、AD(アナログ-デジタル)変換およびDA(デジタル-アナログ)変換ボードを有するローカルパーソナルコンピュータを用いた。周期が4秒の場合のビーム位相の広がりはFWHM(半値全幅)で8.8度で、このフィードバックシステムが無い場合の3分の1であった。RRCの透過効率の改善も観測した。