大強度陽子加速器におけるレーザー荷電変換実験

Status of laser stripping experiment in high-intensity proton accelerator

原田 寛之  ; Saha, P. K.   ; 米田 仁紀*; 道根 百合奈*; 渕 葵*; 柴田 崇統*; 金正 倫計  

Harada, Hiroyuki; Saha, P. K.; Yoneda, Hitoki*; Michine, Yurina*; Fuchi, Aoi*; Shibata, Takanori*; Kinsho, Michikazu

大強度陽子加速器では、線形加速器で加速された負水素イオンの2つの電子を円形加速器の入射点に設置された荷電変換用炭素膜にて剥ぎ取り、陽子へと変換しながら多周回にわたり入射することで、大強度陽子ビームを形成している。この入射手法は、大強度の陽子ビームを生成できる反面、炭素膜に大量のビームを通過させる衝突型の方式であり、その膜への熱付加などによる膜の短寿命化、膜で散乱された陽子が周辺機器に衝突することによる機器の高放射化が、大強度ゆえに世界的な課題となっている。そこでJ-PARCでは、さらなる大強度出力に向けて、炭素膜に代わる非衝突型の「レーザー荷電変換入射」の方式を考案し、その原理実証実験に実施すべく、開発を進めている。本発表では、レーザー荷電変換入射の概要を紹介し、開発と実験準備の現状に加え、実験結果に関しても初めて報告する。

The high-intensity proton accelerator adopts a charge exchange injection scheme, which injects with exchanging from negative Hydrogen ion to proton by using carbon foil. This scheme is destructive-type method by using the foil and can accumulate high intensity proton beam. However, the uncontrolled beam losses by scattering at the foil and the foil breaking by the beam collision are a key issue of high-intensity proton accelerator in the world. In the J-PARC, we newly propose a laser stripping injection scheme of nondestructive-type method as an alternative to the foil and are under development for a proof-of-principle experiment of the method. In my presentation, we introduce an overview of laser stripping injection. Additionally, we report the status of the development and the results of the first experiment (day-1).