J-PARCリニアックのエミッタンス改善に向けた中エネルギービーム輸送系(MEBT1)におけるビーム特性の評価

Beam characterization of medium energy transport line (MEBT1) to improve beam emittance in J-PARC linac

楊井 京輔; 飯沼 裕美*; 大谷 将士*; 近藤 恭弘   ; 平野 耕一郎  ; 宮尾 智章*; 守屋 克洋  

Yanai, Kyosuke; Iinuma, Hiromi*; Otani, Masashi*; Kondo, Yasuhiro; Hirano, Koichiro; Miyao, Tomoaki*; Moriya, Katsuhiro

現在のJ-PARCリニアックは、初段の高周波四重極リニアック(RFQ)出射ビームと比較して2段目のドリフトチューブリニアック(DTL)出射ビームのエミッタンスが2030%増加しており、今後の安定運転やさらなる大電流化に向けてビーム損失による残留放射線の増加等が懸念されている。エミッタンス増加の原因として、DTL入射ビームの不整合が考えられており、解決にはRFQ-DTL間の全長約3mの中エネルギービーム輸送系MEBT1におけるビームの諸パラメータを正確に把握する必要がある。MEBT1におけるビームの光学計算にはQ-Scan法で測定したRFQ出射ビームのエミッタンスとTwissパラメータを用いているが、この測定の系統誤差が現状では定量的に評価されていない。このため、予備用RFQ試験設備であるRFQテストスタンドを用い、実機と同様にQ-Scan法により測定したエミッタンス及びTwissパラメータの測定結果を、2重スリット型エミッタンスモニタによる測定の結果と比較することで、系統誤差の評価を行う。現状測定したビーム幅とシミュレーションに最大23mmの誤差があり、RFQのシミュレーションを見直す必要がある。また、MEBT1のビーム位置モニタ(BPM)で得られるビーム重心位置の測定精度にも疑念があり、現在のDTL入射ビーム軌道の制御にも最適化の余地がある。このため、MEBT1の重心位置情報の正確性確認のため、ビームベーストアライメント(BBA)によるBPMの中心確認と、BPM本体の健全性確認を行った。Q電磁石の磁場中心とBPMの測定中心に1mm程度の差異があり、この原因を調査中である。本発表ではこれらのビーム測定の結果を示す。

Currently, in the J-PARC linac, the emittance growth of 20 to 30% between the radio frequency linac (RFQ) and drift tube linac (DTL) in an large issue. The mismatch into the DTL is a candidate of the reason and precise beam measurement at the medium energy beam transport (MEBT) is necessary. The emittance and twiss parameters are now measured using Q-scan method, but the systematic error of this measurement is not yet fully evaluated. To this end, the measured emittance with Q-scan method and that with double-slit type emittance scanner should be compared to evaluate the measurement accuracy. We conducted this measurement at an RFQ test stand. Currently, there are difference of 2-3 mm between the measured profile and the simulation. The RFQ simulation needs to be reconsidered. The beam based alignment of the beam profile monitor has been performed also. The difference of 1mm between the magnetic and BPM center is observed, and the reason is under investigation. In this paper, these beam measurements are described.