Dynamic correction of extraction beam displacement by field ringing of extraction pulsed kicker magnets in the J-PARC 3-GeV RCS

大強度陽子加速器J-PARCの3GeVシンクロトロンにおける取り出しキッカー電磁石の磁場揺らぎによる取り出しビーム変位の補正

原田 寛之  ; Saha, P. K.   ; 田村 文彦   ; 明午 伸一郎   ; 發知 英明  

Harada, Hiroyuki; Saha, P. K.; Tamura, Fumihiko; Meigo, Shinichiro; Hotchi, Hideaki

1MWの大強度出力を目指すJ-PARCの3GeVシンクロトロン(RCS)では、ビーム入射、加速、出射を25Hzの高繰返しで行っており、ビーム加速後2つのビームの塊(バンチ)を8台の取り出しキッカー電磁石で周回軌道から蹴り出し、3台のセプタム取り出し電磁石で出射ビームラインへとビーム供給する。取り出されたビームは、物質生命実験と下段の50GeVシンクロトロンへと導かれる。そのキッカー電磁石は、磁場の立ち上がり直後に磁場の揺らぎを持っており、バンチ内のビーム重心が大きく変位していることがわかった。この変位は、取り出されたビームサイズを直接広げてしまうため、大きな課題となっていた。ビーム試験において、短パルスのビームを用いて、キッカー電磁石の励磁タイミングに対するビーム変位の測定を行い、磁場揺らぎによる位置変位の特性を把握することに成功した。8台のキッカー電磁石間で揺らぎによるビーム位置変位を補正可能なタイミングを最適化した。その結果、最大15mmもの変位が1mm以下までの補正に成功した。本発表では、磁場揺らぎによる位置変位の補正手法や実験結果を発表する。

The 3-GeV Rapid Cycling Synchrotron (RCS) of J-PARC is designed for a high-intensity output beam power of 1MW. The RCS is extracted 2 bunches by using 8 pulsed kicker and 3 septum magnets with 25Hz repetition. The extracted beam is simultaneously delivered to the Material and Life science Facility (MLF) as well as the 50-GeV synchrotron. The kicker magnets have the ringing of flat-top field and the ringing causes the position displacement. The displacement is big issue because it directly causes an emittance growth of the extracted beam. In the beam tuning, we performed a timing scan of each kicker magnet by using a shorter pulse beam and understood the characteristics of ringing field. We then carefully optimized timing of each kicker for the ringing cancellation. The displacement was reduced to be less than 1mm as compared to that of 15mm with no ringing correction. The present correction method and experimental results will be reported.