Cavity-type Beam Position Monitors for Future Accelerators

Cavity-type beam position monitors were developed in collaboration with KEK to use for the future accelerators such as international linear collider (ILC) or x-ray free electron laser (XFEL) in PAL. BPM components such as BPM cavity, beam tubes, waveguides and feedthroughs were assembled by brazing at the same time to reduce mechanical errors during the fabrication. There are four screwed pins around outer rim of the cavity for the tuning of cavity frequency and x-y isolation. The resonance frequency of BPM is 6.422 GHz, the inner diameter of cavity is 53.822 mm, and the range of mechanical adjusting is $+ / - 250{\mu}m$. The x-y isolation was measured better than -40 dB after tuned. Test results of signal forms, x-y isolations, sensitivities are satisfied within requirements for the KEK ATF2 beam line.

차세대 가속기용 공동형 빔위치 측정기 개발

국제 직선형 충돌 가속기 (ILC; International Linear Collider). 자유전자 레이저 (FEL: Free Electron Laser)와 같은 차세대 가속기에 사용 할 공동형 빔위치 측정기 ( 공동형 BPM: cavity-type beam position monitor)를 일본 고에너지 연구소 (KEK; High Energy Accelerator Research Organization)와 공동으로 개발하였다. ILC 및 FEL의 운전을 위해서는 빔 기반 정렬 (beam-based alignment)과 되먹임 장치 (feedback system)가 필수적으로 요구되는데, 이를 위해서는 적절한 위치에 서브마이크론의 분해능을 지닌 빔위치 측정기를 설치하여야 한다 [1]. 공동형 BPM은 기계적인 정밀도에 매우 민감하므로 정밀한 제작과 미세한 기계적 조정을 통하여 성능을 달성하게 된다. 우리는 제작 오차를 줄이기 위하여 공진 공동, 빔 튜브, 도파관, 전기도입기 등 모든 부품을 조립 후 한꺼번에 진공 브레이징 하였다. 공동의 외주면에는 네 개의 튜닝 핀을 두어 공진주파수 및 x-y 격리도 (x-y isolation between coupled waveguide)를 미세 조정할 수 있도록 하였다. 현재 개발된 공동형 BPM 은 공진주파수는 6.422 GHz 이며, 공동 내경은 53.822 mm, 빔의 위치 측정 범위는 ${\pm}250 {\mu}m$이다. network analyzer를 관측하면서 튜닝핀을 이용하여 x-y 격리도를 -40 dB 이하로 조정할 수 있었다. 실제 KEK ATF2에서의 전자빔을 이용한 시험에서 신호의 모양, x-y 격리도, 민감도 등에서 만족한 결과를 얻었다.