J-PARC 遅い取り出しビームラインの制御

里　嘉典（ KEK/IPNS 　ビームチャンネルグルー

プ )

ハドロンビームラインサブグループターゲットモニタサブグループ

HD-HALL56m(L)×60m(W)

50-GeV PS

T1 target

( 水冷 Ni 円盤）ビームダンプ

（水冷銅コア）

スイッチヤード

A-Line

T0 Target

（テストビームライン用）

2% スプリット (B-Line

用）

遅い取り出しビームラインとハドロン実験施設 (Phase I)

• 制御の対象– 50GeV-15A 陽子ビーム , 取り出し時間 ~0.7 秒 , 繰り返し時間 ~3.4 秒– 耐放射線仕様常伝導磁石約 50 台– 水冷 Ni 回転標的– 水冷銅コアビームダンプ– ビームロスモニタ 100 台とプロファイルモニタ 20 台– インターロックシステム (Personnel Protection System: PPS と Machine Protection System: MPS)

• 加速器中央制御とのデータ共用に EPICS フレームワークを使用する。

Beam profile monitor (~1 Pa)Beam profile monitor (<10-3 Pa)

制御概念図

DBPower Supply

~100

PS Cont

Network

LinuxEPICS IOC

EPICS OPI

EPICS Channel AccessODBC

WindowsLabVIEW

LinuxDB ServerMySQL-4.0

MySQL データベースを用いた電磁石電源制御

既存システム( 鈴木さん）

MySQL-EPICS 　 I/F（仲吉さん / 児玉さん）

１ Hz access

MySQL-DB 性能評価

１ Hz access

１ Hz access

Read-Write Access speed SQL sequence speed

Server CPU dependence ODBC v.s. C-API

電源制御画面例タッチパネルコンソール（鈴木さん）

Python-Cmd による CUI （里）

Python-Tkinter による GUI （豊田さん）

EPICS による表示・記録（仲吉さん）

ビームロスモニタ読み出し回路

BLM 16ch VMECurrent Integrator

(0.4~400 nC/5V) BLM

64ch scanning ADCAdvanet

ADVME2706

Ethernet Interface

16 chDC

Voltage

EPICSChannelAccess

VME 電流積分回路プロトタイプ( 稲葉さん / 斉藤さん )

Ethernet

To Interlock(TTL level)

VM

E bus

ResetGate

Input 8-15

Input 0-7

Output 0-15

BLM comparator32ch input

BLM

C.I. Out

Gate

Reset

~1.8 sec.

ADC scan

ビームプロファイルモニタ読み出し回路• 読み出し回路は BLM と同じ C.I. を使う。• ADVME-2607 用の Device support の実装

– 機能的には O.K.• Waveform record• SCAN “I/O Intr” によるトリガー処理• UI は ?

– 数スピルの平均をとって fit したい ?» Root かな ?» 平均は Channel archiver から行う ?

– より EPICS らしい実装へ。• 時系列読み出しモードの検討

ADC timing

C of CI

signal

ADC timing

低真空残留ガスビームプロファイルモニタ内部電極（里）

SPIC での mountain view

KE

K-V

ME

GP-IO

FPGA

ADCAD9235

65MHz sample2ch input

OpticalDriver TX

1.5 Gbit / sec.

KE

K-V

ME

GP-IO

FPGA

DACAD9764AR

14bit, 125Msample/sec.

OpticalReceiver RX

Optical cableA few km

Spill monitor

Signal input

アナログ信号長距離伝送回路• スピルの時間構造を加速器の遅い取り出し制御 (DSP) にリアルタイムでフィ

ードバックしなければならない。 ( サンプリング： 100k sample/s, 周波数10kHz)

– 50GeV-PS Local control は数 km 離れているので光ケーブルで伝送する。• ADC: 65MHz/sample, 12-bit resolution• DAC: 125Msample/sec., 14bit resolution

（斉藤さん / 島崎さん）

XML-RPC を用いたデータ収集系

1 秒に 1 回程度のデータスキャンEPICS Channel Archive で記録

ビームダンプ加熱試験

銅コアテストピース（上利さん）

Python-Tkinter による GUI （豊田さん）

Ｔ１標的長期運転試験回転水冷 Ni 標的（山野井さん）

Python-Tkinter による GUI （豊田さん）

We are here.

今後の予定• ２００５年度

– MySQL を用いた電源制御システムの試験– ビームモニタ回路、 Signal Transporter 回路の製作、試験– EPICS の Know-How 蓄積

• ２００６年度（ SY ビームライン設置）– ビームモニタ回路の量産– ローカル制御室の整備

• ネットワーク• ラック• 計算機

• ２００７年度（ハドロン実験室設置）– インターロックシステム (PPS, MPS) 構築・試験– T1 標的、ビームダンプ用測定系の整備– ソフトウェア環境整備（データロガー、コンソール、計算機、ネッ

トワーク）• ２００８年

– ビームコミッショニングへ向けた準備• GUI 整備、 Cold run

まとめ• これまでの開発 (H16 年から現在まで）

– MySQL を用いた電源制御システム– ビームロス / プロファイルモニタ用積分回路– ロスモニタ用インターロック回路– アナログ信号伝送回路– EPICS 関連ソフトウェア know-how 蓄積

• オンライン / 回路室へのお願い– 本番用回路の設計と量産（Ｈ１８、１９年度）– 光ファイバーケーブル関係部品の整備– 東海村での物品倉庫整備– EPICS 関係ソフトウェアの開発・整備– システムインテグレーション– ビームが出てからの保守と改善

今後とも御協力をお願いします。