J-PARC H ion source and space-charge neutralized LEBT for 100-mA high energy and high duty factor LINACs

100mA高エネルギー高デューティファクター線形加速器用のJ-PARC Hイオン源と空間電荷中和低エネルギービーム輸送系

上野 彰  

Ueno, Akira

2019年7月、J-PARCで、3GeV 920kWビーム10.5時間運転に成功した。この間、Hイオン源と線形加速器(LINAC)は、ビームデューティファクター(BDF)1.25%(0.5ms25Hz)で安定運転され、出射ビーム強度は、各々、58と50mAであった。別途、イオン源とLINACは、BDF1.5%(0.6ms25Hz)、出射ビーム強度72と60mAでの安定運転が可能なことも確認された。イオン源テストスタンドでの100mA、BDF5%(1ms50Hz)運転に基き、入射エネルギー64keV以上の高周波4極線形加速器(RFQ)を使用することで、100mA高エネルギー高デューティファクター線形加速器が可能であることを報告する。予測以上に有効であった、低エネルギービーム輸送系での空間電荷中和効果についても報告する。更に、イオン源ビーム引出系の最短化による約8%のエミッタンス改善についても報告する。

In July 2019, a 3 GeV 920 kW beam was accelerated for 10.5 hours in the J-PARC. During the operation, the H ion source and LINAC was operated with the beam duty factor (BDF) of 1.25% (0.5 ms25 Hz) and the ejected beam intensities of 58 and 50 mA, respectively. Separately, they were stably operated with the BDF of 1.5% (0.6 ms25 Hz) and the ejected beam intensities of 72 and 60 mA, respectively. Based upon the 100-mA and BDF 5% (1 ms50 Hz) H ion source operation on a test-stand, the possibility of the 100-mA high energy and high duty factor LINACs with a radio frequency quadrupole LINAC with an injection energy higher than 64 keV is presented. The unexpectedly effective space-charge neutralization effects in the low energy beam transport are also presented. Furthermore, the transverse emittance improvements by about 8% with the shortest beam extractor are presented.