microTCA規格を用いたビーム診断システムの開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K14745
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 杉村 仁志 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 特別助教 (80739136)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: BPM

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではmicroTCA規格を用いた８電極読み出しのビーム診断システムを開発することであり、２０２０年度は読み出しモジュールの仕様を決定するために、サンプリング周波数やダイナミックレンジの範囲を決定した。SuperKEKB加速器のビーム構造として９６ns間隔で一度に２つのビームを輸送する２バンチ加速という方式があり、この２つのビームを識別するためにはサンプリング周波数は２５０MHz以上が必要と判断した。また、ダイナミックレンジは１６bitと決定した。これまではこの仕様を満たすモジュールの既製品はなく（４電極入力のアナログ回路はあったが）、基板の作成から新規で行うことを考えていたが、結果的に８電極入力のアナログ回路の既製品が最近になって開発されたため、既製品をmicroTCA規格の実機のモジュールとして購入することとした。
一方、デジタル回路で用いるFPGAに関してはXilinx製のZynq７０００を用いることでCPUが一体となったモジュールになることも考えられたが、microTCAを用いてビームの診断だけでなく、トリガー系（タイミング信号系）の処理モジュールなども同時に使うことや、拡張性などを考慮すると、当初の予定通りKintex７を用いてPCIe経由でデータを別のCPUモジュールで読み出す方式で問題がないと判断し、デジタル回路においても実機の購入を行った。
実機での読み出し試験を行う予定であったが、そこまでは至らなかった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

仕様決定と実機購入までは進捗があったが、実機での読み出しまでは至ることができなかったため。

Strategy for Future Research Activity

実機での読み出しの試験を行い96ns間隔の波形の分離ができることの確認と波形による位置精度の評価を行う。
また、研究結果を学会、研究会等で発表する。

Causes of Carryover

コロナウイルスの影響により打ち合わせ等がオンラインになり、旅費を使うことがなかったため。次年度においても同様の影響が見込まれるため、旅費の予定の配分額を費目間流用により物品費に充てる計画である。