大強度陽子加速器におけるレーザ荷電変換実験用レーザー装置開発

Development of laser system for charge exchange negative hydrogen ion beam in high-intensity proton accelerator

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

Fuchi, Aoi*; Yoneda, Hitoki*; Michine, Yurina*; Harada, Hiroyuki; Saha, P. K.; 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ビームを陽子へと荷電変換しながら入射することで大強度ビームを生成している。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。本研究では、レーザー開発,像転送共振器の開発を行い、J-PARCにおいてレーザー荷電変換実験を開始した。その実験の結果、0.57%の荷電変換を確認でき、目標99%に向けた大きな一歩となった。本発表では、開発したレーザーシステムや光学系を説明し、レーザー荷電変換実験の最初の結果を報告する。

In high-intensity proton accelerator, accelerated H beams in linac are injected with charge exchange in the ring 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. We developed laser system and optical cavity and started the first trial of the experiment. As this experimental result, we realized the charge exchange of 0.57% for final goal one of 99%. In our presentation, developed laser system and optics will be explained and we will report first results of the experiment.