Beam halo measurement using a combination of a wire scanner type beam scraper and some beam loss monitors in J-PARC 3-GeV RCS

J-PARC 3GeVシンクロトロンRCSにおけるワイヤースキャナー及びビームロスモニタを組み合わせたビームハロー測定について

吉本 政弘  ; 原田 寛之  ; 岡部 晃大  ; 金正 倫計  

Yoshimoto, Masahiro; Harada, Hiroyuki; Okabe, Kota; Kinsho, Michikazu

横方向のビームハローは大強度ビーム加速器の性能を制限するもっと重要なパラメータの一つである。そのためJ-PARC3GeVシンクロトロンRCSのビーム強度増強を行うにはビームハローの測定は必須である。ビーム分布に対して中心の密度が濃い部分をビームコア、周辺の密度が薄い部分をビームテール、さらに外周に散在している部分をビームハローと呼んでおり、一般にビームハロー部はビームコアに対して1/100001/1000000程度の強度と言われている。そのために、ビームハローを測定するには6桁程度のダイナミックレンジが必要になるが、単体の装置でこれを実現することは非常に困難である。そこで、ワイヤースキャナーとビームロスモニタを組み合わせた新しいビームハローモニタを開発し、ビームを取り出した輸送ラインに設置した。ロスモニタのダイナミックレンジは3桁程度だが、感度領域の異なるロスモニタを複数台組み合わせることで、非常に広いダイナミックレンジを実現でき、コア部からテール部そしてハロー部迄を含むビームプロファイルを計測することが可能となった。

Transverse beam halo is one of the most important beam parameters due to limit the performance of the high intensity beam accelerator. Therefore the transverse beam halo measurement is required to increase the beam power of the J-PARC 3-GeV RCS. In the beam profile, there are the beam core which is a high density area, the beam tail which is a low density area around the beam core, and the beam halo which is the area outside of the beam tail and in which few particles are straggling. Generally, the beam halo intensity is less than 1/100000 1/1000000 of the beam core. Therefore, the dynamic range of the beam halo is required typically an order of 10, but it is difficult to achieve this ultra wide dynamic range by any one diagnostics. Then, new beam halo monitor, which is combined a wire type beam scraper and some beam loss monitors, are developed and installed in the extraction beam transport line. Each beam loss monitor has not more than 10 order of the dynamic range. However, to use some beam loss monitors with a plurality of different sensitivity range, its ultra wide dynamic range can be achieved and beam profile including both of the beam core, beam tail, and beam halo can be obtained.