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4. トリスタンと加速器科学
4.2 加速器技術開発
4_2_2 APS空洞
トリスタンはリングの半径
に比べてビームエネルギー
が高いので、非常に高い加速電圧
c が必要である（∝4/）。常伝導空洞を用いて、限られた電力からこの高い電圧を得るには、空洞のシャントインピーダンス 
s と呼ばれるパラメーターを大きくとることが重要である。これは、この量が加速電圧の二乗 c2 と空洞壁に消費される電力 
c の比（s≡ c2/c）で定義されることと、殆どの電力が c に消えていくのを考えれば明らかである。
そこで、まず検討された空洞はDAW（Disk-and-Washer）型空洞であった。この空洞は、軸対称の空洞内電磁場計算なら可能であった当時、ワッシャーが空洞内に中吊りされた構造ではあるが、シャントインピーダンスとして45MΩ/mもの計算値が得られ、 実際の空洞でもその90%程度は得られるであろうとして期待されていたものである。 しかし、実験的研究が進むにつれて、軸対称構造を崩さざるを得ないワッシャーの支持棒によるシャントインピーダンスの低下がどうしても避けられないことが判り、実際にも12セルの実機では27MΩ/m程度まで落ちてしまった。また、複雑な構造のため空洞に誘起される高次モードの評価が難しく、高い電流での運転に支障をきたすかもしれないとの理由から、それまでの通常の空洞より高いシャントインピーダンスが得られてはいるものの、トリスタンへの採用は断念された。
代わって、なるべく計算可能な軸対称構造を保ちながら、しかも高いシャントインピーダンスを得る構造を探すことになる。短い周長のリングで高い加速電圧を得るために、 加速空洞をなるべく稠密に配置することも空洞自身のシャントインピーダンスを上げることと同様に重要となり、なるべく多くのセルを連結した空洞であることが望まれる。 このような多連結空洞が安定に働くためには、運転するモードの群速度を大きくとり、 セル間のエネルギーのやりとりがスムーズに行われることが重要である。この点、既存の大型蓄積リングで使用されている空洞はわりにシャントインピーダンスが高いが、5セル程度まで連結するのがやっとであった。そこで、シャントインピーダンスをあまり落とさずに群速度を増やすにはどうすればよいだろうかということになる。
さて、多連結空洞は、一種の周期構造として取り扱うことができる。周期構造内の励起モードで、2/
モードは群速度が大きく安定であることが知られているが、このモードをトリスタンのような
＋−2種類のビームが反対向きに同一空洞で加速されるべき蓄積リングでの加速に使おうとすると、定在波型の共振空洞であることが要求される。すると、セル内に加速電磁場が集中し加速に寄与する空洞（加速セル）と、励起されずセル内に電磁場の殆どない、加速に寄与しない空洞が交互に並ぶことになり、全体としてシャントインピーダンスの低下は避けられないことになる。
