Cesiated surface H ion source; Optimization studies

セシウム添加型表面生成負水素イオン源; 最適化研究

上野 彰  

Ueno, Akira

0.25mmmrad程度の小さな横方向規格化rmsエミッタンスを持つ負水素イオンビームに対する高エネルギー高強度陽子加速器の継続的に上昇する更なる高強度への要求を満たすため、再現性のある結果を得るために行われた根気強い実験の過程で見付かったエミッタンスを減少させる可能性のある多様なパラメータの最適化を行った。プラズマ電極形状や温度、低電力CW点火プラズマ用の高周波(RF)整合回路、フィルター磁場強度と分布、ビーム取り出し領域の軸磁場、セシウム(Cs)添加方法と密度、不純物元素の最適化等をJapan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC)用の負水素イオン源で行った。一つ一つのパラメーターを順次最適化することで、J-PARC Cs添加型RF駆動負水素イオン源で、95%ビームの横方向規格化rmsエミッタンス()0.24mmmradで強度66mAという世界最高級輝度のビームの生成に成功した。

In order to satisfy the increasing intensity requirements of high-energy and high-intensity proton accelerators for an H ion beam with small transverse normalized rms emittances of around 0.25 mmmrad, diverse parameters possibly reducing the emittances were optimised. Such as the plasma electrode shape and temperature, the radio-frequency (RF) matching network for the igniter plasma, the filter-field strength and distribution, the strength of the axial magnetic field around the beam extraction hole, the cesiasion procedure and the cesium (Cs) density, impurity elements, and so on, were optimized with H ion sources for the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). By optimizing each parameter step by step, the J-PARC cesiated RF-driven H ion source successfully produced the world brightest class beam with 95% beam transverse normalized rms emittances of 0.24 mmmrad and an intensity of 66 mA.