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110 mA operation of J-PARC cesiated RF-driven H$$^{-}$$ ion source

J-PARCセシウム添加型高周波駆動H$$^{-}$$イオン源の110mA運転

上野 彰  ; 大越 清紀 ; 池上 清*; 高木 昭*; 神藤 勝啓   ; 小栗 英知  

Ueno, Akira; Okoshi, Kiyonori; Ikegami, Kiyoshi*; Takagi, Akira*; Shinto, Katsuhiro; Oguri, Hidetomo

2018年、J-PARCセシウム添加型高周波(RF)駆動H$$^{-}$$イオン源(IS)による高周波四重極線形加速器に適したエミッタンスを有する62keV 100mAビームの安定運転結果を報告した。J-PARC ISでは、2MHz RF電力50kWでの3ヶ月以上安定プラズマ生成、高いRF電力効率(2.4mA/kW以上)、及び、引出&加速電圧増強によるビーム引出部での空間電荷限界ビーム電流(エミッタンス増大を招くビーム電流)引き上げが可能なことが実証されている。一方、現状の2MHz RF整合器、及び、高電圧電源の安定運転耐電圧が、RFプラズマ生成時、約66kVと測定されている。現状での最高ビームエネルギー65keV運転で、RFQに適したエミッタンスを有する110mAビームでの安定生成に成功したので報告する。このビームの102.5mAが、RFQ設計に使用されるエミッタンス内と測定されたので、このイオン源による次世代100mA LINACが可能と考えられる。

On 2018, the stable operation of the J-PARC cesiated RF-driven H$$^{-}$$ ion source (IS) with a 62 keV 100 mA beam, whose emittances were suitable for the radio-frequency quadrupole LINAC (RFQ), was reported. In the J-PARC IS operation, the stable plasma production with a 50 kW 2 MHz RF power for more than 3 months, an RF power efficiency higher than 2.4 mA/kW and the possibility of the space charge limited beam intensity pulling up by increasing the extraction and acceleration voltages were proven. On the other hand, the withstand voltage for the stable operation with an RF plasma production of the present 2 MHz matching circuit and the high voltage power supply was measured as about 66 kV. In the operation with the presently highest beam energy of 65 keV, a 110 mA beam with emittances suitable for the RFQ was stably produced. Since 102.5 mA of the beam was measured inside the emittances used for the RFQ design, the next generation 100 mA LINAC will be possible with the IS.

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