Evaluation of 2-D transverse beam profile monitor using gas sheet at J-PARC LINAC

J-PARC LINACの非破壊ビームプロファイルモニターの性能評価

神谷 潤一郎   ; 岡部 晃大  ; 金正 倫計  ; 守屋 克洋  ; 山田 逸平; 荻原 徳男*; 引地 裕輔*; Wada, K.*

Kamiya, Junichiro; Okabe, Kota; Kinsho, Michikazu; Moriya, Katsuhiro; Yamada, Ippei; Ogiwara, Norio*; Hikichi, Yusuke*; Wada, K.*

チタン製真空ダクト表面にゲッター作用を持たせるため、導入したガスをイオン化させスパッタリングによりチタン表面の酸化膜を除去する手法の開発を行っている。本手法では、スリットからガスを導入することで、少ないガス量で局所的に均一かつ高いガス密度のシート状の分布を生成ができ、周辺の圧力上昇を抑えたうえで効率の良いスパッタリングを行うことができる。今回、スリットによって生成されたガス密度分布をモンテカルロシミュレーションコードによって計算し、評価した。その結果、ガス密度分布の三次元的な分布の情報を得ることができ、両方向からのガス導入がガス密度分布の均一化に対して有効であることが定量的にわかった。さらに本手法をシート状ガスとビームとの相互作用により発生するイオンを検出する非破壊型ビームプロファイルモニターに適用した。本モニターにおいて、ビームプロファイルの注入ガス量に対する依存性を調査し、少量の注入ガス量での測定が不飽和かつS/N比が高い状況でビームプロファイル測定するために重要であることが分かった。

To obtain a getter effect to titanium vacuum duct surface, the method to remove the oxide on the surface by sputtering with ionized molecules has been developed. In the method, a sheet-shaped gas distribution with a uniform and high density is generated through a narrow slit by a small amount of gas. In this report, the gas density distribution was calculated by the Monte Carlo simulation code. As a result, it was found that a gas injection from both directions was effective to generate uniform density distribution. Furthermore, the gas injection method was applied to a non-destructive beam profile monitor, that detects ions generated by the interaction between gas molecules and beam. In this monitor, dependence of the beam profile on the injected gas amount was measured. A small amount of injected gas was found to be ideal for the beam profile measurements in the unsaturated and a high S/N ratio region.