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Optics tuning for beam collimation in the J-PARC 3-50 beam transport line

ビームロスの局所化に向けたJ-PARC 3-50ビーム輸送ラインにおけるビーム光学調整

原田 寛之 ; 明午 伸一郎  ; 白形 政司*; 佐藤 洋一*; 田村 文彦  ; 手島 昌己*; 橋本 義徳*; 五十嵐 進*; 小関 忠

Harada, Hiroyuki; Meigo, Shinichiro; Shirakata, Masashi*; Sato, Yoichi*; Tamura, Fumihiko; Tejima, Masaki*; Hashimoto, Yoshinori*; Igarashi, Susumu*; Koseki, Tadashi

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、1MWのビーム出力を目指している。ビームロスの起源となり得る空間電荷効果などは、ビーム出力が増大するにつれて増大する。それは、制御不能なビームサイズの増大を引き起こし、最終的に制御不能なビームロスへとつながる。3GeVシンクロトロンの下段の加速器である主リング(MR)へのビーム輸送ラインにおいて、ビームコリメータを設置して、それらを活用し、不要に増大したビームを排除することが、MRのビーム出力増強に向けて必須となる。そのコリメータの能力を十二分に発揮させるためには、コリメータが設置している領域において、ビーム光学系を測定し、高精度に調整することが求められる。特に、ビーム運動量の広がりに対してビームサイズが変化する分散関数やビーム巾を決めるベータ関数のような光学系の調整はとても重要である。本発表では、ビーム輸送ラインにおける光学測定の手法を紹介し、シミュレーションに基づく、ビーム光学系の測定ならびに調整結果を報告する。

The J-PARC 3-50BT line is the beam transport line from 3-GeV rapid-cycling synchrotron (RCS) to 50-GeV main ring (MR). The RCS is the high-intensity proton accelerator, where designed beam power is 1 MW, and has the complex source of space charge effect, etc. Therefore, the uncontrolled emittance growth and beam halo increase nonlinearly with the increasing the beam power. Additionally, the physical aperture of MR with 81 $$pi$$ mm mrad is smaller than that of RCS with 486 $$pi$$ mm mrad. Therefore, the 3-50BT line has the collimators in order to remove the tail or halo of the extracted beam from the RCS. The designed collimator aperture is 54 $$pi$$ mm mrad. It is required to measure and optimize the optics parameters in the collimator area for taking full advantage of the beam collimation. Especially, it is very important to make the dispersion functions free in the collimator area and optimize the beta function. This paper will introduce the method of optics measurement and report the result of the measurement and optimization based on the simulation.

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