J-PARC RCS入射ビーム荷電変換用薄膜の昇温脱離特性

Thermal desorption characteristics of several charge stripper carbon films for J-PARC RCS

神谷 潤一郎   ; 金正 倫計  ; 山崎 良雄 ; 吉本 政弘  ; 柳橋 亨*

Kamiya, Junichiro; Kinsho, Michikazu; Yamazaki, Yoshio; Yoshimoto, Masahiro; Yanagibashi, Toru*

J-PARC 3GeVシンクロトロンにおいては、入射ビームと周回ビームのマッチングをとるためにマルチターンH入射方式を用いている。この方式は、リニアックからのHビームの2つの電子を入射点の薄膜を通過することでストリップし、残った陽子を周回させ次のバンチと合わせることでビームの大強度化を図るものである。入射点にはカーボン薄膜があり、ビームのエネルギーロスによりフォイルは発熱し、放出ガスを発生する。そのためこの薄膜の放出ガス特性を調査することは、ビームラインを超高真空に保ちビームと残留ガスによるビーム損失を低減することにつながるため、加速器の安定運転維持に必須である。本調査では、フォイル発熱時の放出ガスを昇温脱離分析により測定した。試料として実際に3GeVシンクロトロンで用いているもしくは候補である数種のフォイルを用いた。その結果、PVD蒸着薄膜は多層グラフェン薄膜に比べ放出ガスが多く、特に低温での水蒸気成分が多いことがわかった。講演では、各種カーボンフォイルの昇温脱離分析結果及び加速器安定運転のための実機フォイルの脱ガス処理の展望について述べる。

Multi-turn H charge exchange injection is employed as a beam injection method in the 3-GeV RCS (Rapid cycling synchrotron) at J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex). In this method, injection H beam is put on the same orbit as already circulating proton (H) beam in a dipole magnetic field due to the opposite curvature of the injected and circulating beams. In the straight section, where the two beams coincide with each other, both beams are passed through a thin foil, which strips two weakly bound electrons off each H ion, forming an intense beam of protons. The thin foil, which is mostly made of carbon, would be the source of the outgassing, especially when its temperature rises due to the beam hitting. Therefore it is important to estimate the amount and components of the outgassing from the charge stripping foil. In this paper, we will report the thermal desorption measurement results for the several foil, which is used as the charge stripping foil in the RCS.