カーボンナノチューブワイヤーを用いた大強度3MeV Hビーム用バンチシェイプモニター

Development of the bunch shape monitor for the H beam with 3 MeV using the carbon-nano tube wire

北村 遼   ; 二ツ川 健太*; 林 直樹  ; 平野 耕一郎  ; 宮尾 智章*; 守屋 克洋  ; 根本 康雄*; 小栗 英知  

Kitamura, Ryo; Futatsukawa, Kenta*; Hayashi, Naoki; Hirano, Koichiro; Miyao, Tomoaki*; Moriya, Katsuhiro; Nemoto, Yasuo*; Oguri, Hidetomo

大強度陽子加速器施設J-PARCのリニアックでは、加速空洞間の縦方向ビームマッチング調整のためにバンチシェイプモニター(BSM)の開発、導入を進めている。既存BSMはビームをタングステンワイヤーに当てた際に生じる二次電子から縦方向のビーム情報を抽出している。しかしリニアック上流のRFQから出射された3MeV Hビームを測定する場合、タングステンワイヤーのビームに対する耐久性が問題となっていた。そこで、タングステンに代わるカーボンナノチューブ(CNT)ワイヤーを用いたBSM(CNT-BSM)の開発に着手した。だがCNTワイヤーを導入した場合、ワイヤーからの放電と放電時に放出された炭素等に起因する耐電圧の低下がCNT-BSM実現への課題であった。そのためベーキングなどによる真空対策を施すことにより、CNTワイヤーへ定格電圧(-10kV)を印加することに成功した。現在ワイヤーから生じた熱電子を用いた試験によりタングステンワイヤーとCNTワイヤーでのBSM信号応答の比較検証を進めている。本講演では、CNT-BSMの概要と最新の開発状況及び将来展望について報告する。

In the linac of the Japan Proton Accelerator Research Complex, the bunch shape monitor (BSM) is being developed to tune the longitudinal beam matching between the accelerating cavities. When the beam irradiates the tungsten (W) wire in the BSM, the secondary electrons are emitted and extracted to the BSM in order to measure the bunch size of the H beam. However, the W wire is less resistant to the high-intensity H beam from the RFQ. Therefore, the BSM using the Carbon-Nano Tube wire (CNT-BSM) has been developed. The discharge from the CNT wire is the problem for the operation. To suppress the discharge, the baking process was introduced. Then, we succeeded in applying the high voltage to the CNT wire without the discharge. The signal responses from the W and CNT wires are being tested using the thermal electrons. We will reports the current status of the development and future prospects.