Longitudinal painting with large amplitude second harmonic rf voltages in the rapid cycling synchrotron of the Japan Proton Accelerator Research Complex

J-PARC RCSにおける大振幅の二倍高調波電圧による縦方向ペインティング

田村 文彦   ; 山本 昌亘   ; 吉井 正人*; 大森 千広*; 野村 昌弘  ; Schnase, A.; 戸田 信*; 鈴木 寛光; 島田 太平 ; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*

Tamura, Fumihiko; Yamamoto, Masanobu; Yoshii, Masahito*; Omori, Chihiro*; Nomura, Masahiro; Schnase, A.; Toda, Makoto*; Suzuki, Hiromitsu; Shimada, Taihei; Hara, Keigo*; Hasegawa, Katsushi*

J-PARC RCSにおいてはスペースチャージ効果を軽減するために縦方向ペインティングが重要である。モーメンタムオフセット入射及びセカンドハーモニック電圧がバンチングファクターを改善することが知られている。われわれのシミュレーションでは、基本波に対し80%という大振幅が最適であると示されている。また、セカンドハーモニック位相スイープを行うことでより改善される。縦方向ペインティングについて、ビーム試験を実際に行い、80%のセカンドハーモニック、-0.2%のモーメンタムオフセットの条件でバンチングファクターが大幅に改善することを示した。

In the rapid cycling synchrotron (RCS) of the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC), the longitudinal painting is important to alleviate the space-charge effects. It is known that the momentum offset injection and applying the second harmonic RF voltage improves the bunching factor, which is defined as the ratio of average and peak current. Our simulation studies show that the large amplitude second harmonic, 80% to the fundamental, is optimum, and the second harmonic phase sweep improves the bunching factor at the beginning of the injection period. We performed the beam tests of longitudinal painting in the J-PARC RCS. We proved that the longitudinal painting with the 80% second harmonic, the momentum offset of 0.2% and the second harmonic phase sweep, improved bunching factors significantly.