バンチシェイプモニタによるフロントエンドでの大強度ビームの縦方向測定

Longitudinal measurement of high-intensity beam with bunch-shape monitor in front-end

北村 遼   ; 林 直樹  ; 平野 耕一郎  ; 宮尾 智章*; 三浦 昭彦 ; 森下 卓俊  

Kitamura, Ryo; Hayashi, Naoki; Hirano, Koichiro; Miyao, Tomoaki*; Miura, Akihiko; Morishita, Takatoshi

大強度陽子加速器施設J-PARCリニアックでは出射ビームの横エミッタンス低減等ビーム品質の向上に向けて、フロントエンドでの縦方向分布を精度良くかつ迅速に測定するためのバンチシェイプモニタ(BSM)を開発している。大強度ビームからの熱負荷を克服するため、熱耐久性の高いグラファイト製標的を導入したことに伴い、BSM分解能への影響を評価した。BSMによる縦方向測定結果からエミッタンスを評価するためには、空間電荷効果の影響を考慮できる3D PICコードであるIMPACTを用いた。ビーム試験を通して評価したBSMの不確かさを計算に考慮することで、より厳密にエミッタンスを評価する手法を開発した。本講演では一連の測定結果、開発したビーム評価手法、及びビームシミュレーションとの比較検討結果について報告する。

In the J-PARC linac, the bunch-shape monitor (BSM) is developed to precisely and rapidly measure the longitudinal beam profile at the front-end, towards the improvement of the beam matching. The graphite target having the good strength to the high-power beam, has been introduced in order to resist the heat loading of the high-intensity beam. The resolution and other uncertainties were evaluated for the BSM. The longitudinal Twiss parameters and emittance were measured using the BSM and the IMPACT, which was the 3D particle-in-cell simulation code. The precision of the longitudinal emittance measurement was improved, by implementing uncertainties related to the BSM into the calculation. In this presentation, we will report a series of the measurement result, the method of the beam diagnostics with the BSM at the front-end, and the comparison between the measurement and the beam simulation.