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Progress status in fabrication of HBC stripper foil for 3-GeV RCS at J-PARC in Tokai site

東海サイトにおけるJ-PARC 3GeV RCS向け荷電変換フォイル製作の進捗状況

吉本 政弘; 山崎 良雄; 仲野谷 孝充; Saha, P. K.; 金正 倫計

Yoshimoto, Masahiro; Yamazaki, Yoshio; Nakanoya, Takamitsu; Saha, P. K.; Kinsho, Michikazu

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)では、ハイブリッドボロン添加カーボンフォイル(HBCフォイル)を用いた荷電変換ビーム多重入射方式を採用している。高エネルギー加速器研究機構(KEK)で開発されたHBC荷電変換フォイルはビーム照射に対する寿命を飛躍的に向上させることに成功した。これまで荷電変換フォイルの準備作業は、第1段階としてKEKつくばサイトでフォイルの蒸着作業を実施し、次に原子力機構(JAEA)東海サイトでフォイルの調整作業を実施するという2段階に分けて行ってきた。フォイル準備作業を効率的に進めるためには同一場所での作業が望ましく、そのためにHBCフォイル用の蒸着装置をつくばサイトから東海サイトに移設した。蒸着装置の修理及び再立ち上げを行った後に、製作したHBCフォイルの性能評価試験を高崎量子応用研究所TIARAにおいて実施した。Ar照射試験による寿命評価、RBS法を用いた組成分析、$$mu$$PIXEによる不純物評価の結果、これまでのHBCフォイルと同等の性能を有することを確認した。そして実際にRCSにおけるビーム照射試験を実施し、10日間の利用運転に問題なく使えることを実証した。

In the 3-GeV Rapid Cycling Synchrotron (RCS) of the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC), we adopted thick Hybrid type Boron-doped Carbon (HBC) stripper foil for the multi-turn H$$^{-}$$ charge-exchange injection. The HBC stripper foil developed at KEK has been successfully demonstrated to improve the foil lifetime significantly. Early manufacturing process of the stripper foil in the J-PARC had been carried out in following two steps: foil fabrication in KEK Tsukuba-site and foil preparation in JAEA Tokai-site. However, to proceed with the foil manufacturing in a same place efficiently, the carbon discharge arc-evaporation system for HBC stripper foil was removed from the Tsukuba-site and relocated in the Tokai-site. After reassembling of the carbon discharge arc-evaporation system, performance evaluation tests of new HBC foil which are produced at the JAEA Tokai site (J-HBC) are implemented at the TIARA facility of QST-Takasaki. As results of argon beam irradiation for lifetime evaluation, components analysis with RBS method, and impurity evaluation with micro-PIXE method, we can verify that the J-HBC foil performs pretty much equally to the original HBC foil. After the irradiation test by using 400MeV H$$^{-}$$ beam in the J-PARC RCS, user operation by using the J-HBC foil was successfully demonstrated for 10 days.

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