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High intensity single bunch operation with heavy periodic transient beam loading in wide band RF cavities

広帯域RF空胴内の重い周期的過渡ビームローディングのもとでの大強度シングルバンチ運転

田村 文彦 ; 發知 英明; Schnase, A.*; 吉井 正人*; 山本 昌亘; 大森 千広*; 野村 昌弘; 戸田 信*; 島田 太平; 長谷川 豪志*; 原 圭吾*

Tamura, Fumihiko; Hotchi, Hideaki; Schnase, A.*; Yoshii, Masahito*; Yamamoto, Masanobu; Omori, Chihiro*; Nomura, Masahiro; Toda, Makoto*; Shimada, Taihei; Hasegawa, Katsushi*; Hara, Keigo*

J-PARC RCSは2バンチ加速するように設計されているが、MLFの中性子実験やMRビームを用いたミューオン実験において、RCSでの大強度シングルバンチ運転が必要とされるようになった。シングルバンチ運転においては、広帯域RF空胴に生じる奇数次のウェーク電圧成分によりバケツの歪みが生じ、縦方向のビームロスを生じるために、ビーム強度は制限されていた。このため、奇数次のウェーク電圧成分を補償するために、追加のフィードフォワードシステムをインストールした。追加されたシステムは、偶数次のフィードフォワードシステムと同様の構成である。この論文では、追加のフィードフォワードシステムの機能、調整手法、調整結果の詳細について報告する。フィードフォワードによる奇数次成分の補償により、縦方向のビームロスが消失した。また、シングルバンチ加速でのビーム品質は、フィードフォワードによる補償によって、2バンチ運転のものと同様に保たれていることを、縦方向および横方向のビーム測定により確かめた。2.3$$times$$10$$^{13}$$ppbという大強度のシングルバンチ運転が可能となった。

The RCS in the J-PARC was originally designed to accelerate two high intensity bunches, while some of neutron experiments in the MLF and a muon experiment using MR beams require a single bunch operation mode. The beam intensity in the single bunch operation has been limited by longitudinal beam losses due to the rf bucket distortions by the wake voltage of the odd harmonics in the wide band MA cavities. We installed an additional rf feedforward system to compensate the wake voltages of the odd harmonics (h=1,3,5). The longitudinal beam losses during the single bunch acceleration disappeared with feedforward for the odd harmonics. We also confirmed that the beam quality in the single bunch acceleration are similar to that of the normal operation with two bunches. Thus, high intensity single bunch acceleration at the intensity of 2.3$$times$$10$$^{13}$$ protons per bunch has been achieved in the J-PARC RCS.

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分野:Physics, Nuclear

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