Superconducting twin quarter wave resonator for acceleration of low velocity heavy ions

低速度重イオン加速用超伝導2芯1/4波長型空洞共振器の開発

株本 裕史  ; 竹内 末広; 松田 誠  ; 石崎 暢洋  ; 乙川 義憲  

Kabumoto, Hiroshi; Takeuchi, Suehiro; Matsuda, Makoto; Ishizaki, Nobuhiro; Otokawa, Yoshinori

タンデム加速器及びTRIAC施設からの低速度重イオンを加速するために、超伝導2芯1/4波長型空洞共振器(Twin-QWR)のプロトタイプを製作した。加速空洞は中心導体が2本入る3ギャップの構造となっており、共振周波数は129.8MHz、最適ビーム速度は光速の6%に設計されている。中心導体は超伝導体のニオブでできており、外部胴体はニオブと銅を爆発圧着して製作したクラッド板でできている。中心導体と外部胴体はニオブ製のコンタクトリングで接続される構造になっており、中心導体のみを取り出して表面処理や熱処理を施すことができる。空洞の試験を行いRF電力で4Wを入力したときの加速電界が5.8MV/mを確認しており、所期の性能を達成した。

We have designed and fabricated a superconducting twin-quarter-wave resonator (Twin-QWR) made of niobium and copper for the acceleration of low velocity heavy ions. The resonator has two inner conductors and three acceleration gaps which give a resonant frequency of 129.8 MHz and an optimum beam velocity of 6% of the light velocity. Each inner conductor resonates like in a coaxial quarter-wave line resonator. The resonator was designed to have a separable structure so that we could treat the inner conductor's part fully made of high purity niobium apart from the outer conductor made of niobium and copper. We obtained an acceleration field gradient of 5.8 MV/m at an RF power input of 4 W.