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Realization of a phase bunching effect for minimization of beam phase width in a central region of an AVF cyclotron

AVFサイクロトロンの中心領域でビーム位相幅の最小化のための位相バンチング効果の実現

宮脇 信正; 福田 光宏*; 倉島 俊; 奥村 進; 柏木 啓次; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 吉田 健一; 横田 渉; 中村 義輝*; 荒川 和夫*; 神谷 富裕

Miyawaki, Nobumasa; Fukuda, Mitsuhiro*; Kurashima, Satoshi; Okumura, Susumu; Kashiwagi, Hirotsugu; Nara, Takayuki; Ishibori, Ikuo; Yoshida, Kenichi; Yokota, Wataru; Nakamura, Yoshiteru*; Arakawa, Kazuo*; Kamiya, Tomihiro

原子力機構AVFサイクロトロンの新中心領域において、インフレクターのRFシールドカバーとプラーの間の第1加速ギャップで生じるディー電圧波形の上昇勾配を用いて位相バンチング効果を初めて達成した。3つの加速ハーモニックモードでスパン角86度の2ディーシステムに対する中心領域での位相バンチング効果の可能性を、粒子軌道の単純な幾何学的な解析と3次元ビーム軌道シミュレーションによって評価した。加速ハーモニックモード2で40RF度の初期位相幅が11RF度まで圧縮することをシミュレーションは示した。旧中心領域で加速ハーモニックモード2で加速された10MeV H$$^{+}$$ビームの位相幅7.3RF度FWHMと比較して、同じ加速モードの260MeV $$^{20}$$Ne$$^{7+}$$ビームに対して1.5RF度FWHMの位相幅は、バンチング効果によって減少した。

A phase bunching effect has been achieved for the first time using a rising slope of the dee voltage waveform produced at the first acceleration gap between the RF shielding cover of the inflector and the puller in the new central region of the JAEA AVF cyclotron. The feasibility of the phase bunching effect in the central region for a two-dee system with a span angle of 86 $$^{circ}$$ in three acceleration harmonic modes was assessed by a simple geometrical analysis of particle trajectories and a three-dimensional beam orbit simulation. The simulation indicated that the initial beam phase width of 40 RF degrees is compressed to 11 RF degrees in the second harmonic mode. A phase width of 1.5 RF degrees FWHM for a 260 MeV $$^{20}$$Ne$$^{7+}$$ beam accelerated in the second harmonic mode was reduced by the bunching effect, compared with the beam phase width of 7.3 RF degrees FWHM in the same harmonic mode for a 10 MeV H$$^{+}$$ beam accelerated in the original central region.

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