次世代大強度陽子加速器に向けたレーザー荷電変換入射

Laser stripping injection toward next generation high-intensity proton accelerator

原田 寛之  ; Saha, P. K.   ; 井上 峻介*

Harada, Hiroyuki; Saha, P. K.; Inoue, Shunsuke*

大強度陽子加速器では、負水素イオンを炭素膜にて陽子へと変換しながら入射する荷電変換入射を適用している。この入射手法は、大強度の陽子ビームを生成できる反面、ビーム自身が膜で散乱され制御不能なビーム損失が原理的に発生する。また、衝突による膜の破損が生じる可能性がある。大強度陽子ビームの出力や運転効率は、このビーム損失による残留線量や膜の寿命によっても制限される。そのため、さらなる大強度出力には炭素膜を用いた荷電変換入射に代わる新たな入射手法が必須となる。本研究では、J-PARC 3GeVシンクロトロンでの設計出力を超える大強度化に向けて、レーザーにて電子剥離を行う「レーザー荷電変換入射」を新たに考案した。本発表では、大強度陽子加速器における今後の課題を説明し、レーザー荷電変換入射手法の概要や原理実証実験に向けた開発現状を報告する。

The high-intensity proton accelerator adopts a charge exchange injection scheme, which injects with exchanging from negative Hydrogen ion to proton by using carbon foil. This scheme can realize high intensity proton beam but the uncontrolled beam losses occur by scattering at the foil. Additionally, the collision may cause the foil break. Therefore, a new injection scheme for higher intensity is needed as an alternative to the foil. In the J-PARC 3GeV RCS, we newly propose and develop a laser stripping injection scheme. In the presentation, we will explain the issues of high-intensity proton accelerator, and will report an overview of laser stripping injection and current status to the experiment of a proof-of-principle.