Electron beam dynamics through a return-arc and a deceleration path of the JAERI Energy-Recovery Linac

原研FELエネルギー回収型リニアックのエネルギー回収軌道における電子ビームのダイナミクス

羽島 良一; 峰原 英介

Hajima, Ryoichi; Minehara, Eisuke

原研FELでは、10kW FEL出力を目指したエネルギー回収型リニアック(ERL)の開発を行なっている。このERLでは、FEL発振に使われた電子ビームが、トリプル・ベンド型の回収軌道を通って主加速器に戻り、2MeVまで減速される。FEL発振の結果としてエネルギー分散が大きくなった電子ビームを電流損失なく減速するためには、回収軌道の注意深い設計が必要である。本稿では、FELシミュレーションコードと電子ビーム輸送コードを組み合わせて、回収軌道における電子ビームのダイナミクスを解析した結果を報告する。また、2MeVビームを効率良く捕獲するためのビームダンプの設計についても述べる。

An energy-recovery linac (ERL) for a high-power FEL has been developed at JAERI (Japan Atomic Energy Research Institute), and a research program towards 10 kW FEL is under progress. In the JAERI-ERL, an electron beam after the FEL interaction is transported through a triple-bend arc and re-injected to the main superconducting module, where the electrons are decelerated down to 2 MeV, same as the injection energy. Since the electron beam has large energy-spread introduced by FEL interaction, special attention should be paid to both transverse and longitudinal phase space manipulation through the return-arc and the deceleration path. We present the results of beam dynamics simulations coupled with a 1-D FEL code, and discuss the limitation of FEL extraction efficiency determined by phase space acceptance of the return path. The design of a beam dump at 2MeV is also described.