多重極電磁石を用いた均一ビーム照射のためのビームプロファイルの改良に関する研究

Study of beam profile modification for beam uniformization using multipole magnets

百合 庸介; 奥村 進; 湯山 貴裕; 上松 敬; 宮脇 信正; 石堀 郁夫; 石坂 知久

Yuri, Yosuke; Okumura, Susumu; Yuyama, Takahiro; Agematsu, Takashi; Miyawaki, Nobumasa; Ishibori, Ikuo; Ishizaka, Tomohisa

高崎量子応用研究所TIARAのサイクロトロン施設では、多重極電磁石を用いたイオンビーム均一照射システムを開発中である。多重極電磁石がつくる非線形集束力を用いてビーム強度分布を均一化するには初期のビーム分布がガウス分布である必要があるが、実際にサイクロトロンから引き出されたビームの分布はガウス分布ではなく非対称である。そこで、TIARAのサイクロトロンから引き出された非対称なビーム形状を散乱体を用いてガウス分布に近づける実験を行った。輸送系のある場所に設置した薄膜にビームを透過させ、多重散乱によるプロファイルの変化をプロファイルモニタ等で計測し、分布がガウス関数型に近づくことを確認し、その度合いが散乱体からプロファイルモニタまでのベータトロン振動の位相に依存することがわかった。また、薄膜散乱によるエミッタンスの増大の影響をQスキャン法を用いて計測した。

The development of the uniform-beam irradiation system using multipole magnets is now in progress at the TIARA AVF cyclotron facility. It is necessary that the transverse intensity distribution of the beam should be initially Gaussian to form a uniform beam. However, the beam extracted from the cyclotron is not always Gaussian but asymmetric. We have, therefore, carried out experiments on the modification of the initial beam profile using a scatterer. The beam was multiply scattered by a thin foil installed at a location of the beam transfer line. The transverse profile was measured by profile monitors, installed in separate positions It is found that the transverse profile is approached toward Gaussian distribution, dependent on the betatron phase advance from the scatterer to the profile monitor.