Impurities reduction conditionings to recover best beam quality of J-PARC cesiated RF-driven H ion source with new parts exposed to plasma

プラズマに晒される新品部品を有したCs添加型RF駆動J-PARC Hイオン源の最高ビーム性能を回復する為の不純物削減コンディショニング

上野 彰  ; 大越 清紀 ; 池上 清*; 小栗 英知  

Ueno, Akira; Okoshi, Kiyonori; Ikegami, Kiyoshi*; Oguri, Hidetomo

Cs添加型RF駆動J-PARC Hイオン源は、J-PARC LINACの50mA運転のために、デューティファクタ1.25% (0.5ms25Hz)で約58mAビームを安定に供給している。J-PARC運転に使用されているプラズマ容器(PCH)は、全10個の内、#7, #8と#9PCHの3個のみである。理由は不明だが、これらで生成されたビームの横方向エミッタンスが他よりも優れている為である。しかし、VCR真空接手での空気リークを解決するためにプラズマ電極(PE)温度制御板(PETCP)を新品に交換した#7PCHでは、約16%エミッタンスが増大してしまった。プラズマに晒された新品部品からの不純物がこの劣化の原因と考えられた。48時間の新しい2MHz RF電力スキャン不純物削減コンディショニングにより、新品のPETCHを設置した#4PCHで、ほぼ最小エミッタンスのビーム生成に成功した。プラズマ損失を削減するためのPE温度制御空気用ステンレス管を覆う99.7%アルミナセラミックス管の代わりに、不純物削減が期待されるサファイヤ管も使用された。

The J-PARC cesiated RF-driven H ion source is stably suppling about 58 mA beam with a duty factor of 1.25 % (0.5 ms25 Hz) for the J-PARC LINAC 50 mA operations. For them, only three plasma chambers (PCHs) of #7, #8 and #9PCHs among ten PCHs have been used since the transverse emittances are more superior than others for unknown reasons. However, the emittances were enlarged by 16 % with the #7PCH, in which the plasma electrode (PE) temperature control plate (PETCP) was replaced to brand-new one to solve the air leak at the VCR vacuum fitting. The impurities from the new parts exposed to the plasma seemed to cause the degradation. The beam with almost the best emittances was reproduced by #4PCH with a new PETCP, in which sapphire tubes were used instead of the 99.7 % alumina ceramics tubes, after a new 2-MHz RF power scanning impurities reduction conditioning for 48 hours.