Measurement of the longitudinal bunch-shape distribution for a high-intensity negative hydrogen ion beam in the low-energy region

低エネルギー領域における大強度負水素イオンビームの縦方向のバンチ形状分布の測定

北村 遼   ; 二ツ川 健太*; 林 直樹  ; 平野 耕一郎  ; 近藤 恭弘   ; 小坂 知史*; 宮尾 智章*; 森下 卓俊  ; 根本 康雄*; 小栗 英知  

Kitamura, Ryo; Futatsukawa, Kenta*; Hayashi, Naoki; Hirano, Koichiro; Kondo, Yasuhiro; Kosaka, Satoshi*; Miyao, Tomoaki*; Morishita, Takatoshi; Nemoto, Yasuo*; Oguri, Hidetomo

バンチシェイプモニター(BSM)はビーム輸送中にある地点での縦方向位相分布を測定して、縦方向ビームチューニングを行う際に有用な装置である。低エネルギー負水素(H)イオンビームの縦方向位相分布を測定するために、大強度ビーム負荷による熱負荷を軽減できるよう2次電子を放出する標的に高配向性グラファイト(HOPG)が採用した。このHOPGターゲットにより、50mA程度の高いピーク電流を持つ3MeV Hイオンビームの中心部で縦方向位相分布の測定が可能となった。テストスタンドでHOPG-BSMを用いて縦方向のバンチ幅を測定したところ、ビームシミュレーションと一致した。HOPG-BSMを用いて、ビーム横方向と縦方向の相関測定を実証した。HOPG-BSMを用いて、縦方向Qスキャン法により縦方向Twissとエミッタンスを測定した。

A bunch-shape monitor (BSM) is a useful device for performing longitudinal beam tuning using the pointwise longitudinal phase distribution measured at selected points in the beam transportation. To measure the longitudinal phase distribution of a low-energy negative hydrogen (H) ion beam, highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) was adopted for the secondary-electron-emission target to mitigate the thermal damage due to the high-intensity beam loading. The HOPG target enabled the measurement of the longitudinal phase distribution at the center of a 3-MeV H ion beam with a high peak current of about 50 mA. The longitudinal bunch width was measured using HOPG-BSM at the test stand, which was consistent with the beam simulation. The correlation measurement between the beam transverse and longitudinal planes was demonstrated using HOPG-BSM. The longitudinal Twiss and emittance measurement with the longitudinal Q-scan method was conducted using HOPG-BSM.