J-PARC 3GeVシンクロトロン用荷電変換フォイルの作製状況

Fabrication status of charge stripper foil for 3 GeV synchrotron of J-PARC

仲野谷 孝充  ; 吉本 政弘  ; 山崎 良雄 ; 竹田 修*; 佐伯 理生二*; 武藤 正義*

Nakanoya, Takamitsu; Yoshimoto, Masahiro; Yamazaki, Yoshio; Takeda, Osamu*; Saeki, Riuji*; Muto, Masayoshi*

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS: Rapid Cycling Synchrotron)では大強度陽子ビームを実現するために荷電変換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。RCSで使用している荷電変換フォイルは、少量のホウ素を炭素棒に添加し、これを電極としたアーク蒸着法により作製したフォイル(HBCフォイル: Hybrid Boron mixed Carbon stripper foil)である。このHBCフォイルはビーム照射による損傷に対して強い耐久性を持つことが大きな特徴である。これまでHBCフォイルの作製は、成膜工程(蒸着,アニール,剥離)を高エネルギー加速器研究機構(KEK)つくばで実施し、原子力機構(JAEA)東海でフォイルの調製工程(サイズ調整,フレームマウント,マガジンラックへの装填)を実施する分業体制で行ってきた。2017年より、フォイル蒸着装置をKEKつくばからJAEA東海に移設し、作製工程を統合した。移設後に新しく作製したHBCフォイルの健全性を評価するために、量子科学技術研究開発機構(QST)高崎研TIARAにおいて照射試験及び性能分析を実施し、実機でのビーム照射試験を経て、利用運転での使用を開始した。結果、新しく作成したHBCフォイルのみで1年間の利用運転を達成することができた。

In the 3 GeV Rapid Cycling Synchrotron (RCS) of the Japan Proton Accelerator Research complex (J-PARC), we adopted the carbon stripper foil for the multi-turn H- charge exchange injection. The charge exchange foil which use in RCS is fabricated by the arc discharge method with the boron doped carbon electrode. The foil fabricated this method is called HBC foil (Hybrid Boron mixed Carbon stripper foil). HBC foil had been developed at KEK. It has high durability for the beam irradiation damage. In past days, the foil fabrication process was conducted in KEK Tsukuba-site and the foil preparation process was conducted in JAEA Tokai-site. In 2017, the foil deposition apparatus has been relocated from KEK to JAEA, and we started both processes in Tokai-site. We carried out the offline beam irradiation test for the new HBC foil which fabricated in JAEA, and we confirmed that its performance is equivalent to the original HBC foil. Next we tested a new HBC foil with actual beam in RCS and we confirmed it could withstand 1 week beam irradiation. After that, we started user operation with the new HBC foil in 2018. So far we accomplished stable user operation for one year by using the new HBC foil only.