• ＬＥＲ→３．５ＧｅＶの陽電子ビーム、（2004年現在、電流＝１．６Ａ）
• ＨＥＲ→８．０ＧｅＶの電子ビーム、（同１．２Ａ）
• Ｆ／Ｂ→BELLEに電子が入射する方向を後方（Ｂ）、陽電子が入射する方 向をＦ（前方）と定義する。

LERの方がbeam abortが多いのは何故ですか？

これは加速器の状況に依存しています。現状（２００４年５月）では以下のとおりです。
ソフトウエアアボート
ＦとＢのＰＩＮドーズを比べて、Ｂが多ければＬＥＲをＦが多ければ ＨＥＲをアボートします。
理由：ＢはＬＥＲに、ＦはＨＥＲへの感度が高いことを知っているから。 ただし、いまはほとんど常にＢのドーズが多い。 だから、ＬＥＲを落とす場合が多い。
ハードウエアアボート
アボート信号生成モジュールは、ＦとＢのPIN入力を同等に 扱っている（回路は入力が１２ヶのＰＩＮダイオードで、出力は アボート要求１本です。） LERとHERへのアボート要求は加速器におくるアボート決定モジュールで振り分けます。 現在はまずＨＥＲビームを先におとします。 それでバックグラウンドが減らなければおよそ５ｍ秒後にＬＥＲを落とします。
理由：加速器は一度アボートすると電流を蓄積するのにＬＥＲで２０分、 ＨＥＲで１０分程度の時間がかかります。 現在ハードウエアアボートは１２のPINダイオードの短純なORなので、 HERかLERかわかりません。そこで、 入射時間のロスを減らすため、まずＨＥＲをアボートするようになっています。
全部なったらＬＥＲアボートが多いようだ
ハードウエアアボートの場合、ＨＥＲを先に落とすが、原因が ＬＥＲである場合はさらに５ｍ秒バックグラウンドが 増えつづける。そのような場合ＰＩＮダイオードは全部鳴ってしまう。

ＰＮ（ＰＩＮ）ダイオードの場合は電圧をかけなくても、ＰとＮの境界（５−６μｍ）は自然に空乏化 している。空乏化に伴い、ＰとＮに内部の電界が発生する。したがって、空乏化領域で 発生する電子・正孔はＰとＮに引き寄せられる。それが信号電流になる。 さらに、Ｐ／Ｎ接合に電圧をかけると、空乏層が広がり、センサーの感度が上がる。 電子・正孔の移動速度もあがり、短時間で電荷を集めることが可能になる。 ＰＩＮの場合はバイアス電圧を反転すると、空乏化領域が無くなり、ほぼ導体になり電流が じゃんじゃん流れるようになる。

• 理由０：LERとHERではバックグラウンドの発生機構がそもそもちがう。入射方向を考慮するとBはLERにFはHERにより感度がある。
• 理由１：http://belle.kek.jp/~tajimao/public/background/ のＰＩＮによると、１２個のうち３個のＰＩＮダイオードは ふるまいがおかしい。回路がちゃんと動いてないようにも見える。
• 理由２：バックグラウンドを「粒子（１）」、「粒子 （２）」、「シンクロトロン光」に分類する。それぞれ異った性質と振舞い をもつ。

  粒子バックグラウンド（１）

  「ＫＥＫＢの真空チャンバ中の残留ガスに当たって、 電子や陽電子は、方向を変えられたり（クーロン散乱） やエネルギーを失ったり（制動輻射、BREMSSTRAHLUNG）する。 その結果、正い軌道からそれた 電子や陽電子が、ＢＥＬＬＥ近くのビームパイプなどにあたり、 シャワーを作ってＢＥＬＬＥに入り込む。 どこでどのように散乱されたかで、BELLEへの影響は異り、位置依存性にな る。このバックグラウンドば、残留ガスの量に比例するので、真空を良くす ることで減らすことが可能である。　

  粒子バックグラウンド（２）

  「電子/陽電子」が加速器の中で形成する バンチ（大きさ５ｍｍｘ４μｍｘ１００μｍ）のなかで、電子・陽電子が「おしくらまんじゅう」をすることで一部の 粒子がエネルギーを変えられて、正常に加速されなくなり、一部がＢＥＬＬＥに入ることで発生する。 エネルギーが低く・密度が高いＬＥＲで顕著になる。原理的に存在するので、真空度とは関係ない。 バンチ密度に依存する。 「Touschek」さんが提案したもので、「Touchek」効果と呼ばれる。

  シンクロトロン光
  電子・陽電子が強い磁場を受けたときにＸ線を出す。真空とは関係なく原理的に存在する。 ＢＥＬＬＥの場合、電子がＢＥＬＬＥ通過後に強力な磁場中を通り、そこででた「シンクロトロン光」がＢＥＬＬＥから ５ｍの位置の銅の壁にあたり、そこから反射してきたＸ線がＳＶＤ領域に入る。 （太陽光を鏡で反射させてあそぶことを思い出すしても、シンクロトロン光の発生や反射する場所はきまっており、 幾何学的に光が当たりやすい場所と当たりにくい場所ができるのは当然。 粒子バックグラウンドを減らす方法

  • 軌道をそれた粒子がBELLEに入らないようにする。
    ＢＥＬＬＥにはタングステンなどの放射線マスク （遮蔽）で、バックグラウンドを低減しているが、そ れでおとしきれないバックグラウンドがBELLEに入り込み、ＳＶＤや ＰＩＮダイオードで観測される。シャワーがマスクすり抜け、ビーム収束用 磁場やＢＥＬＬＥソレノイド磁場で曲げられながら入り込むので、おおきな場所依存性がある。
  • 加速器を調整する
    
    1. 「エネルギーや方向がずれた粒子」も正しい軌道にもどりやすくなるよう磁石の強さを調整する。
    2. 外れた粒子が「ＢＥＬＬＥに入りやすい場所」に当たらないようにする。

1. LER ビームはトレインの先頭以外は光電子雲効果で、ベータトロンチューンがあがる。
2. ルミノシティをあげるためには、ビーム全体のチューンを下げ る必要がある。 普通は、ビーム寿命がたえられる範囲で、できるだけチューンを 下げるよう調整する。 そうすると、 トレイン先頭のバンチではチューンが低すぎる状態になる。
3. バンチのチューンが低すぎる状態になると、そのバンチのライフが下がる。 したがってトレイン先頭のバンチがまず消失し、次のバンチのライフが下りは じめる。結局先頭から順番にビームのトレインが削れてゆく。
4. それをふせぐためには、できるだけ早くトレイン先頭附近に光電子雲効果 を発生させる必要がある。 そのためにトレイン先頭のバンチ密度を上げる。
5. 一方、衝突状態においてはLERバンチは衝突するHERバンチがないとやはり 寿命が下がり、バンチ電流の寿命が短いくなる。
6. その対策として、LERの先頭強化用バンチがある場所にはHERにもバンチを入れておく必要がある。
7. これらの処置を「先頭強化型バンチパターン」とよぶ。

• ルーム位相とはHERの加速高周波とLERの加速高周波の間の位相 を指す。 加速高周波の周波数 508 MHz から来るバンチ間隔は、0.59 mだから 加速電圧の位相を３６０度変えると、 バケット位置が0.59 m だけ動く。したがって、位相の差一度あたり 空間でバケット位置は0.59/360=1.6mmだけ移動するはずだ、 と思うのは思慮がたりない。電子と陽電子は反対方向にまわっているので 衝突する位置は単純計算の２倍の速度で移動する。 つまり0.8mm/度が正解。

HOM/Wake field

荷電粒子は運動するだけで電磁波をだす。ただし、太さ一定のパイプ中を 通るときには問題はおこらない。 しかし、真空パイプの形状が変化するところでは、 電子の運動により発生する電磁波はHOMというかたちで、強い電場を発生させる。 この電場がピームの不安定性をひきおこす。 ことに加速空洞は強い加速電場を作るために、 よい共鳴箱構造になっているため、この傾向が強い。 さらにBファクトリーでは、たくさんの電子ビームバケットがリング内を 回っているため、 ひとつの電子ビームバケットが作ったHOM電場が それより後にくるバケットが正常に加速されることを妨げる。 これを「カップルドバンチ不安定性」とよぶ。 この不安定性はKEKBでは、 スーパーキャビティやARESキャビティを導入することで効果的に 抑制されている。 これらのキャビティでは「電子ビームからHOM電力が発生しても、 問題ないほど大きなエネルギーを最初からキャビティ内にためておく」 ように設計されているのだ。

電子雲

陽電子ビームは放射光をだす。 その光が真空パイプ内壁に辺ると、光電効果により電子を壁から叩き出す。 ところで電子は、負の電荷をもつので、陽電子ビームにすいよせられて 真空チェンバの中心で衝突をはじめる（電子雲の発生）、 これがビーム中の陽電子の運動に揺動をあたえて 不安定性のもとになる。 この問題は真空チェンバーにコイルを巻いて ソレノイド磁場を作ることで軽減する。 （電子はソレノイド磁場にまかれて、 真空チェンバーの中央に行くことができなくなる。ビーム は磁場に並行に運動するのでおおきな影響はうけないが、微少な垂直方向の運 動がソレノイド磁場から影響をうけるので、ベータトロンチューンが微妙に影 響をうける。） 実際ソレノイドをKEKB陽電子用真空チェンバー全体に巻くことで、KEKBで蓄積 できる陽電子ビームの電流は格段に増えた。

HER:高速イオン

電子ビームの場合は光電子が発生しても走っている電子ビームに反発される ので、電子ビームには近付かず、電子雲による不安定性はおきない。 そのかわり、真空中の残留ガス（当然原子核と電子からなる分子） に 電子があたり、電離されて発生する＋イオンが電子ビーム軌道周辺に トラップされる。イオンが電子により強く散乱される確立は低く、 イオンは電子の軌道にとどまる。 一方イオンに散乱されることで、電子ビームは不安定になる。 この効果は主に「真空をよりよくすること」で影響をへらすことが可能である。 特に真空作業後は高速イオンの影響がおおきく、低いビーム電流でも、 電子ビームが不安定になり、ビームアボートが起る場合がある。