Developments at JAEA AVF cyclotron facility for heavy-ion microbeam

原子力機構サイクロトロン施設における重イオンマイクロビーム形成のための技術開発

倉島 俊; 奥村 進; 宮脇 信正; 石堀 郁夫; 吉田 健一; 佐藤 隆博; 柏木 啓次; 百合 庸介; 上松 敬; 奈良 孝幸; 神谷 富裕; 横田 渉; 及川 将一*; 福田 光宏*

Kurashima, Satoshi; Okumura, Susumu; Miyawaki, Nobumasa; Ishibori, Ikuo; Yoshida, Kenichi; Sato, Takahiro; Kashiwagi, Hirotsugu; Yuri, Yosuke; Agematsu, Takashi; Nara, Takayuki; Kamiya, Tomihiro; Yokota, Wataru; Oikawa, Masakazu*; Fukuda, Mitsuhiro*

集束方式による数百MeV級重イオンマイクロビーム形成のために、原子力機構サイクロトロンビームの高品位化を行っている。サイクロトロンでは、基本波のみの通常の加速電圧波形を用いた場合はビームエネルギー幅が10台と大きいため、集束レンズにおける色収差が顕著となって1ミクロンのマイクロビーム形成は困難である。そこで、エネルギー幅を10台に減らすために第5高調波を用いたフラットトップ加速システムを導入するとともに、ビームの位相幅をフラットトップ加速電圧波の位相幅に合わせるための中心領域,高効率バンチャーなどの開発を行った。ネオン260MeVのフラットトップ加速を行って、エネルギー幅が0.05%まで縮小されたことを確認し、このビームを用いてマイクロビーム形成装置により数百MeV級の重イオンビームでは世界で初めて1ミクロンのスポット径を得た。

We have been improving the beam quality of the JAEA (Japan Atomic Energy Agency) AVF cyclotron to form a several-hundred-MeV heavy-ion microbeam by a magnetic focusing lens. An energy spread of the order of 10, obtained by ordinary acceleration using a fundamental dee voltage, makes it difficult to focus an ion beam to a spot size of 1 m in diameter with focusing lens because of the chromatic aberration. A flat-top acceleration system using the fifth-harmonic frequency of the acceleration frequency was installed in the cyclotron in order to reduce to the order of 10. In addition, developments of a new center region, an energy spread measurement system using an analyzing magnet and a high performance beam buncher are in progress. The energy spread of the 260 MeV Ne beam has been reduced to 0.05% by the flat-top acceleration, and the microbeam with a spot size of approximately 1 m has been successfully formed.