Realizing a high-intensity low-emittance beam in the J-PARC 3-GeV RCS

J-PARC 3GeV陽子シンクロトロンにおける大強度・低エミッタンスビームの実現へ向けた取り組み

發知 英明  ; 原田 寛之  ; 加藤 新一; 岡部 晃大  ; Saha, P. K.   ; 菖蒲田 義博   ; 田村 文彦   ; 谷 教夫  ; 渡辺 泰広  ; 吉本 政弘  

Hotchi, Hideaki; Harada, Hiroyuki; Kato, Shinichi; Okabe, Kota; Saha, P. K.; Shobuda, Yoshihiro; Tamura, Fumihiko; Tani, Norio; Watanabe, Yasuhiro; Yoshimoto, Masahiro

この一年、J-PARC RCSでは、下流の施設から要求される大強度かつ低エミッタンスのビームを実現するためのビーム調整を精力的に展開してきた。2016年6月のビーム試験では、Correlated painting入射を導入し、かつ、そのペイント範囲を最適化することで、入射中のエミッタンス増大を最小化することに成功した。また、その後に行ったビーム試験では、加速過程のチューンやクロマティシティを動的に制御することで、加速前半で発生していたエミッタンス増大を低減させると共に、加速後半で発生したビーム不安定性を抑制することに成功した。こうした一連の取り組みにより、830kW相当のビーム強度で、そのビームエミッタンスの大幅な低減(40%低減)を実現した。本発表では、エミッタンス増大の発生メカニズムやその低減に向けた取り組みなど、RCSビームコミッショニングにおける最近の成果を報告する。

For this past year, RCS beam tuning was focused on realizing a high-intensity low-emittance beam required from the downstream facility. The extraction beam emittance including its tail part was successfully decreased by optimizing transverse injection painting, and tune and chromaticity manipulations, where bipolar sextupole field patterns were newly introduced to simultaneously achieve emittance growth mitigation at the early stage of acceleration and beam instability suppression after the middle stage of acceleration. This paper presents the recent experimental results, together with detailed discussions for the emittance growth and its mitigation mechanisms.