Simulation of beam behavior caused by odd harmonics of beam loading in J-PARC RCS

J-PARC RCSにおける奇数次ビーム負荷によるビーム挙動のシミュレーション

山本 昌亘   ; 野村 昌弘  ; 島田 太平 ; 田村 文彦   ; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*; 大森 千広*; 戸田 信*; 吉井 正人*

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

J-PARC RCSでは、ハーモニック数2において2バンチを加速している。このため、ビーム電流の主なフーリエ成分は偶数次となる。しかし、奇数次成分は初期において非常に小さな成分しか持たないにも関わらず、ある条件下では増大することがある。粒子トラッキングシミュレーションが示唆するところでは、2つのバンチの離合及びバンチ幅の増大・減少が奇数次のウエイク電圧によって引き起こされ、それが奇数次込のポテンシャルとうまく同期することで、ビームが不安定になることが分かった。RCSにおける奇数次のビーム負荷効果について、粒子追跡シミュレーションの結果を示す。

The J-PARC RCS accelerates 2 bunches at the harmonic number 2. The major Fourier component of the beam current is even harmonics. However, the odd harmonics grow under some conditions even though they are very small amplitude at the beginning. Particle tracking simulation suggests that the displacement and the deformation of the bunch are caused by the odd harmonics, it is synchronized with the potential distortion, and it results in the beam instability. We describe the particle tracking simulation results for the odd harmonic beam loading effect in the RCS.