大強度CW電子線形加速器の要素開発(VI); 入射部における電子軌道解析,1

The key technology development of high power CW electron linac; Beam dynamics of injector for high power CW electron

野村 昌弘  ; 山崎 良雄 ; 遠山 伸一  ; 江本 隆

Nomura, Masahiro; Yamazaki, Yoshio; Toyama, Shinichi; Emoto, Takashi

大強度電子線形加速器では空間電荷効果が大きいので、この影響を最も受ける入射部の設計は非常に重要である。この入射部の主な加速器要素は200kVのDCタイプの電子銃、磁場レンズ、RFチョッパー、チョッパースリット、プリバンチャー、バンチャー及び第1加速管である。これらの要素を効率良く組み合わせて入射部を設計するための電子軌道のシミュレーションをPARMELAと呼ばれる計算コードを用いて行った。ただしPARMELAでは磁場レンズやRFチョッパーは計算できないので大幅な改造を行った。本報告書では、電子銃からソレノイドコイルまで、RFチョッパーからチョッパースリットまでとこれらを合わせた電子銃からチョッパースリットまでの3つのシミュレーション結果を報告する。これらのシミュレーション結果から、電子銃とソレノイドコイルの間に2台の磁場レンズを挿入することによりエミッタンスの増加を低く押さえられること、今回考案した新しいチョッパーシステムを用いることにより入射部出口でのエミッタンスを10mmmrad程度まで押さえられること等が確かめられた。

It is important for a high power electron linac to design the injector, because the space charge effect is large. The injector consists of a 200 kV DC gun, two magnetic lens, a RF chopper, a chopper slit, a prebuncher, a buncher and an accelerating tube 1. In order to design the injector, beam trajectories are simulated by PARMELA which is modified by PNC. In this report, three simulation results are shown. The first result is the beam trajectory from the gun to the exit of the solenoid coils. There is a thick concrete wall between the gun to the RF chopper. Low energy electrons are transported through the long solenoid coils. It can be seen from the first result that two magnetic lens between the gun and the solenoid coils can reduce the emittance growth. The second result is for the chopper part. The novel chopper system is designed to reduce the emittance growth. The last result is the beam trajectory from gun to chopper slit. From those simulation results, it can be seen that the emittance at the end of the injector is reduced to about 10 mm mrad by the novel chopper system.