Measured and simulated transport of 1.9 MeV laser-accelerated proton bunches through an integrated test beam line at 1 Hz

1Hzのレーザー駆動1.9MeV陽子線ビームのテストビームライン中への伝送

西内 満美子; 榊 泰直; 堀 利彦; Bolton, P.; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 余語 覚文; 森 道昭; 織茂 聡; Pirozhkov, A. S.; 大東 出; 桐山 博光; 岡田 大; 金沢 修平; 近藤 修司; 下村 拓也; 田上 学*; 中井 善基*; 笹尾 一*; 若井 大介; 大道 博行; 近藤 公伯; 想田 光*; 頓宮 拓*; 野田 章*; 井関 康*; 永渕 照康*; 前田 和夫*; 塙 勝詞*; 吉行 健*; 白井 利之*

Nishiuchi, Mamiko; Sakaki, Hironao; Hori, Toshihiko; Bolton, P.; Ogura, Koichi; Sagisaka, Akito; Yogo, Akifumi; Mori, Michiaki; Orimo, Satoshi; Pirozhkov, A. S.; Daito, Izuru; Kiriyama, Hiromitsu; Okada, Hajime; Kanazawa, Shuhei; Kondo, Shuji; Shimomura, Takuya; Tanoue, Manabu*; Nakai, Yoshiki*; Sasao, Hajime*; Wakai, Daisuke; Daido, Hiroyuki; Kondo, Kiminori; Soda, Hikaru*; Tongu, Hiromu*; Noda, Akira*; Iseki, Yasushi*; Nagafuchi, Teruyasu*; Maeda, Kazuo*; Hanawa, Katsushi*; Yoshiyuki, Takeshi*; Shirai, Toshiyuki*

1.9MeVレーザー駆動陽子線のビームライン中に伝送した。ビームラインは、PMQ, RF cavity,monochrometerからなり、伝送の様子をPARMILAのシミュレーションによって再現した。このような試みは世界初のことである。ビームラインの最終端において、6nsのバンチ幅を道、5%のエネルギースプレッドを持つビームが10%の効率で検出された。この様子はPARMILAにより再現でき、PARMILAコードがレーザー駆動陽子線のビームラインの構築に使用できることを証明した。

A laser-driven repetition-rated 1.9 MeV proton beam line composed of permanent quadrupole magnets (PMQs), a radio frequency (rf) phase rotation cavity, and a tunable monochromator is developed to evaluate and to test the simulation of laser-accelerated proton beam transport through an integrated system for the first time. In addition, the proton spectral modulation and focusing behavior of the rf phase rotationcavity device is monitored with input from a PMQ triplet. In the 1.9 MeV region we observe very weakproton defocusing by the phase rotation cavity. The final transmitted bunch duration and transverse profile are well predicted by the PARMILA particle transport code. The transmitted proton beam duration of 6 ns corresponds to an energy spread near 5% for which the transport efficiency is simulated to be 10%. The predictive capability of PARMILA suggests that it can be useful in the design of future higher energy transport beam lines as part of an integrated laser-driven ion accelerator system.