カーボンフォイルの放出ガス特性と脱ガス

Outgassing analysis of carbon foil

神谷 潤一郎   ; 柳橋 亨; 金正 倫計  ; 山崎 良雄 ; 山本 風海   ; 吉本 政弘  

Kamiya, Junichiro; Yanagihashi, Toru; Kinsho, Michikazu; Yamazaki, Yoshio; Yamamoto, Kazami; Yoshimoto, Masahiro

大強度陽子シンクロトロンにおいては入射ビームと周回ビームのマッチングをとるために、マルチターンH-入射方式をとることが多い。この方式においてはリニアックからのH-ビームの2つの電子は、シンクロトロン入射点に設置される薄膜を通過することでストリップされ、残った陽子がシンクロトロンを周回し、入射点のマッチングが得られる。J-PARC 3GeVシンクロトロンにおいても本入射方式が採用されている。入射点には約300 ug/cmのカーボンフォイルがあり、入射ビームのカーボンフォイルでのエネルギーロスによりフォイルは発熱し、放出ガスを発生する。この放出ガス特性を調べ、効果的な脱ガス条件を調査することはビーム入射部を超高真空に保ち、ビームと残留ガスによるビーム損失を低減するために重要である。フォイル発熱時の放出ガスは昇温脱離分析により測定した。実際に3GeVシンクロトロンで用いている数種のフォイルについて測定した。結果、水蒸気成分が比較的低い温度で急激に上昇しピークを持つことがわかった。このことは低温での脱ガスが可能であることを示唆している。発表では各種カーボンフォイルの昇温脱離分析結果及びそこから導かれる、実機フォイルの脱ガス処理の展望について述べる。

Multi-turn H charge exchange injection is a popular injection method at many high power beam synchrotrons in the world. Two electrons of H beam from the linear accelerator is stripped to the protons, by through a charge stripper at the injection point of the synchrotron ring. Matching between injected and circulated beams at the injection point is easily obtained. This method is also applied to the J-PARC 3 GeV synchrotron, where thin carbon foil with about 300 ug/cm thickness is installed as the charge stripper. The foil is heated above 1000 K by the energy deposition of the 400 MeV injected proton beam. Therefore it is concerned that large amount of ourgassing would be released from the foil. In this presentation, we report the measured outgassing characteristics of the charge stripper foil at higher temperature. We also report the foresight of the outgassing reduction method derived from such measurement results.