A Negative ion beam probe for diagnostics of a high intensity ion beam

大強度イオンビーム診断のための負イオンビームプローブ法

神藤 勝啓   ; 和田 元*; 金子 修*; 津守 克嘉*; 西浦 正樹*; 笹尾 眞實子*; 木崎 雅志*

Shinto, Katsuhiro; Wada, Motoi*; Kaneko, Osamu*; Tsumori, Katsuyoshi*; Nishiura, Masaki*; Sasao, Mamiko*; Kisaki, Masashi*

大出力正イオンビームのプロファイルを診断するための新方式として、われわれは負イオンビームプローブシステムを提案した。IFMIFの2本の線形加速器は加速器駆動型中性子源として、各々が40MeV/125mA連続重陽子ビームを供給する。連続運転中は極大電流ビームと高放射線レベルのために、ビーム光学やメンテナンス等の観点からビーム輸送系で通常の診断方式による測定は困難である。高エネルギー粒子との衝突により容易に付加電子が脱離する負イオンのビームを正イオンビームに対して遠方より垂直に入射して、ビーム=ビーム相互作用による負イオンビームの減衰量を各位置で調べることにより、ビームプロファイルを診断することが可能になる。われわれは平成21年度よりこの新しいビームプロファイルモニターシステムの原理検証実験を開始した。本発表では、その実験原理及び方法、本研究のために製作したシート状ビーム生成用水素負イオン源の性能評価とともに、IFMIFビーム輸送系への応用の見通しについて報告する。

We propose a negative ion beam probe system as a new scheme to diagnose beam profile of high power positive ion beams. Two RF linacs of IFMIF have to drive the neutron source by providing continuous-wave (CW) positive deuterium ion beams with the intensity of 125 mA each at the beam energy of 40 MeV. During the CW beam operations, the extreme intensity of the beam and the severe radiation levels make the beam diagnostics with conventional techniques in the transport lines terribly difficult. A beam of negative ions liable to lose the additional electron at the occasion of impact with a high energy particle can work as a probe to measure the positive ion beam profile. On possible configuration to achieve high intensity beam profile measurement is to inject a negative ion probe beam into the target beam perpendicularly, and measure the attenuation of the negative ion beam by beam-beam interaction at each position. We have started an experimental study for the proof-of-principle of the new beam profile monitoring system. The paper presents the status quo of this beam profile monitor system development and the prospects to apply the system to the IFMIF beam line controls.