J-PARC RCSにおける入射ビームのtwiss parameterマッチング

Twiss parameter matching of the injection beam for the J-PARC RCS

岡部 晃大  ; 丸田 朋史*; 發知 英明  ; Saha, P. K.   ; 吉本 政弘  ; 三浦 昭彦 ; Liu, Y.*; 金正 倫計  

Okabe, Kota; Maruta, Tomofumi*; Hotchi, Hideaki; Saha, P. K.; Yoshimoto, Masahiro; Miura, Akihiko; Liu, Y.*; Kinsho, Michikazu

J-PARC 3GeV-RCSシンクロトロンでは、ビームハローのような極少量のビームロスでさえ加速器機器を甚大に放射化する要因となり、メンテナンス作業を困難なものにする。そのため、大強度ビームの安定的な利用運転を実現するに向けて、RCSではビームハローの抑制が大きな課題となっている。RCSではビーム入射方法として荷電変換による多重入射法を採用しており、入射ビームのtwissパラメータがRCSのオプティクスに整合していない場合、入射過程においてハローが生成される可能性が高い。ビーム損失の要因であるハローの生成を抑制するため、RCSでは入射ビームのtwissマッチング調整を行っている。マッチング調整では大強度ビームの挙動を正確に把握するため、空間電荷効果を考慮した3次元エンベロープ方程式を用いて入射点におけるビームのtwissパラメータを算出している。また、Linac-RCSビーム輸送ライン(L3BT)に設置されたワイヤスキャナモニタを用いてビームプロファイル測定を行い、算出したtwissパラメータと比較しつつ、入射ビーム調整を行っている。本発表ではJ-PARC RCSで行われている入射ビームマッチング調整の手法を紹介する。

In a high power proton accelerator such as the 3-GeV rapid cycle synchrotron (RCS), small ratio of the beam loss such as beam halo can cause serious radiation dose. The suppression of the transverse beam halo is a key issue to provide high intensity beam for routine user operation at the RCS. If the transverse twiss parameter of the injection beam is not matched to the RCS optics, it will generates beam halo during the multi-turn injection. In order to suppress such beam halo, twiss parameters and dispersion matching are performed at the RCS injection point. In the beam matching process, we use the rms envelope equation solver with space charge effect to predict high intensity beam behavior. The beam profile measurement is done with wire scanner monitors at the downstream of the L3BT as well as multi-wire profile monitors at the RCS injection section. In this presentation, we introduce the transverse twiss parameter matching scheme at the RCS injection points.