J-PARCにおけるレーザー荷電変換実験

Laser stripping experiment in J-PARC

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

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

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、膜の短寿命化、膜での散乱粒子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、開発を進めてきた。本研究では、レーザー開発、像転送共振器の開発を行い、2回目となるレーザー荷電変換実験を実施した。レーザーとイオンビーム間の時空間マッチングに成功した。その結果、前回の0.57%の30倍となる16.8%の荷電変換効率を達成した。本発表では、レーザー荷電変換実験の状況とその結果を報告する。

In high-intensity proton accelerator, H beams are injected with charge exchange into the ring by using a carbon foil. This scheme is destructive-type method and can accumulate high intensity proton beam. However, the uncontrolled beam losses by foil scattering and the foil breaking are a key issue 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 performed the second trial of the experiment. We were successfully matched laser pulse to ion beam one in time-space dimension. As this experimental result, we realized the charge exchange ratio of 16.8%, which is 30 times higher than first result of 0.57%. We present the experimental condition and results.