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大強度負水素イオン源の高周波放電による引き出されたビームへの影響

Effect due to RF discharge from a high intensity H$$^-$$ ion source upon the extracted beam

神藤 勝啓; 柴田 崇統*; 和田 元*

Shinto, Katsuhiro; Shibata, Takanori*; Wada, Motoi*

J-PARCでは、セシウムを導入した水素プラズマ生成に2MHzの高周波をイオン源よりピーク電流が数10mAのH$$^-$$ビームを引き出している。このような大強度RF H$$^-$$イオン源では、イオン源内のイオン密度が高いためビーム引出領域近傍のイオンシースがRF振動に追随する。J-PARCの大強度RF H$$^-$$イオン源より引き出されたH$$^-$$ビーム電流をファラデーカップで測定すると、44mAの平均ピーク電流に対して1mA程度のビーム電流の揺らぎが観測された。ビームはその進行方向だけでなく、それに垂直な方向にも振動していると考えられる。ビーム引き出し領域のシースの高周波振動をより明らかにするために、位相空間内での実時間でのビームの揺動を観測できるような高時間分解能で高感度のエミッタンスモニターを備えた実験系を提案する。

In J-PARC, peak H$$^-$$ current of several tens mA is extracted from an ion source driven by a solid-state rf amplifier with the frequency of 2 MHz for production of a cesiated hydrogen plasma. In case of the rf-driven ion source for producing the high-intensity H$$^-$$ current, the plasma density in the source chamber is so high that the ion sheath around the beam extraction area can follow the rf oscillation. The H$$^-$$ beam current fluctuation as large as approximately 1 mA was observed at the average beam current of 44 mA measured by a Faraday cup installed downstream of the ion source. The beam exhibited some fluctuation to the transverse motion as well. To further clarify this high frequency oscillation of the beam extraction sheath, we propose a measurement system using a time-resolved and highly sensitive emittance monitor in order to observe the real-time beam fluctuation in the phase space.

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