Beam position measurement during multi-turn painting injection at the J-PARC RCS

J-PARC RCSでの多重ペインティング入射期間のビーム位置測定

林 直樹  ; Saha, P. K.   ; 吉本 政弘  ; 三浦 昭彦 

Hayashi, Naoki; Saha, P. K.; Yoshimoto, Masahiro; Miura, Akihiko

多重ペインティング入射は、大強度陽子加速器で重要な要素となっている。J-PARC RCSでは、垂直方向ペイント用電磁石は入射ビーム輸送系に、リング内には水平ペイント用電磁石を入射点前後に設置し、横方向ペイントを実現している。ペイントパターンの設定は、パルス電磁石の電流波形パターンで決定している。しかし、その評価には、ビーム軌道の時間変化を直接測定するのが望ましい。リニアックからのビームは、リングRFにマッチさせるため櫛状にチョップされている。このような形状で、パルス毎の位置決定は難しいと思われていたが、今回、1マイクロ秒毎の時間平均での測定が可能であることを示した。リングに入射されたビームについては、リニアックの高周波成分が、入射後数周でデバンチして消えるので、入射時間の最初は、ビーム位置を決めることができた。但し、途中からは再バンチ化による測定への影響が確認され、この問題について取り組む必要があることが分かった。

Multi-turn painting injection scheme is important for high intensity proton accelerators. At the J-PARC RCS, a transverse painting scheme was adapted by adding vertical painting magnets to the beam transport line before the injection point, with horizontal painting being performed by a set of dedicated pulse magnets in the ring. To establish a transverse painting condition, it is usual to base on the pulse magnet current pattern. However, it is more desirable to directly measure the beam orbit time variation for evaluation. A linac beam was chopped to match the ring RF bucket. We thought that it would be difficult to measure the position for each pulse; however, the average position could be extracted by introducing a particular device. For the beam injected into the ring, because the linac RF frequency component was diminished due to debunching quickly, one could determine its position in the beginning of the injection period. However, due to rebunching effect the position determination becomes difficult. This problem needs to be resolved.