J-PARCセシウム添加型RF駆動Hイオン源の100mAビーム引出系最適化

Optimization of beam extractor for J-PARC caesiated RF-driven H ion source 100 mA operation

上野 彰  

Ueno, Akira

J-PARCセシウム添加型RF駆動Hイオン源は、テストスタンドにおいて、ビームデューティファクター5%(1mm50Hz)、強度100mA、エネルギー62keVでの安定運転に成功している。ビームの質(横方向エミッタンス)も、高エネルギー線形加速器用高周波四重極線形加速器で90%以上の加速効率が予測される値0.26mmmrad程度と測定されている。ビームは、直径9mmのプラズマ電極ビーム孔から引き出され、3.2mmの引出ギャップ、入口径7.1mm、出口径12.6mm、厚さ12.4mmの引出電極、加速ギャップ7mmで加速されていた。100mA、62keVビームが、引出と加速の両ギャップで空間電荷制限値の状態と判断されたため、引出電極厚さを10.5mmに薄くし、その分接地電極を近づけた。その最適化によりエミッタンスが改善された結果について報告する。

In a test-stand, the J-PARC caesiated RF-driven H ion source succeeded in the stable operation with the beam duty factor of 5 % (1 ms 50 Hz), intensity of 100 mA and energy of 62 keV. The beam satisfied the beam qualities (transverse emittances of about 0.26mmmrad) for the radio frequency quadruple linear accelerator of high energy linear accelerators with an acceleration efficiency more than 90 %. The beam was extracted from a plasma beam aperture with a 9 mm diameter, accelerated with a 3.2 mm extraction gap to 12 keV, passed through a extraction electrode with initial 7.1 mm and final 12.6 mm diameters and a thickness of 12.4 mm, and accelerated with a 7 mm acceleration gap to 62 keV. Since the 100 mA 62 keV beam was considered to be in a space-charge limited current condition, the extraction electrode thickness was reduced to 10.5 mm and the ground electrode was shifted 1.9 mm to upstream. The emittnace improvements with the optimization are reported.