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Measurement of H$$^{0}$$ particles generated by residual gas stripping in the Japan Proton Accelerator Research Complex linac

J-PARCリニアックにおける残留ガス電子ストリッピングで生成されるH0粒子の測定

田村 潤  ; 二ツ川 健太*; 近藤 恭弘   ; Liu, Y.*; 宮尾 智章*; 森下 卓俊  ; 根本 康雄*; 岡部 晃大  ; 吉本 政弘  

Tamura, Jun; Futatsukawa, Kenta*; Kondo, Yasuhiro; Liu, Y.*; Miyao, Tomoaki*; Morishita, Takatoshi; Nemoto, Yasuo*; Okabe, Kota; Yoshimoto, Masahiro

J-PARCリニアックは、ビーム損失が重要な課題となる大強度加速器である。J-PARCリニアックでは、H$$^{-}$$ビームが機能分離型ドリフトチューブリニアック(SDTL)で191MeVまで加速され、その後、環結合構造型加速管(ACS)で400MeVまで加速される。H$$^{-}$$リニアックでは陽子リニアックよりもビーム損失の要因事象が多いため、ビーム損失低減のためにはビーム損失の原因を詳しく調べることが必須である。制御不能なH$$^{0}$$粒子を生成する電子ストリッピング現象は、H$$^{-}$$リニアックに特有なビーム損失要因である。J-PARCリニアックにおけるビーム損失の原因を明らかにするため、SDTLとACSの間のビーム輸送部に新しいビーム診断系を設置した。ここでは、H$$^{0}$$粒子をH$$^{-}$$ビームから分離し、H$$^{0}$$粒子が分布する範囲にグラファイト板を挿入してH$$^{0}$$粒子の強度プロファイルを測定することに成功した。ビームライン真空圧力の違いによるH$$^{0}$$粒子の強度変化を調べることで、SDTLセクションのH$$^{0}$$粒子の半分は、J-PARCリニアックの残留ガスストリッピングによって生成されていることを明らかにした。

The Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) linac is a high-intensity accelerator in which beam loss is a critical issue. In the J-PARC linac, H$$^{-}$$ beams are accelerated to 191~MeV by a separated drift tube linac (SDTL) and subsequently to 400~MeV by an annular-ring coupled structure (ACS). Because there are more beam loss mechanisms in H$$^{-}$$ linacs than in proton linacs, it is imperative to investigate the beam loss circumstances for beam loss mitigation. Electron-stripping phenomena, which generate uncontrollable H$$^{0}$$ particles, are characteristic beam loss factors of H$$^{-}$$ linacs. To clarify the beam loss causes in the J-PARC linac, a new diagnostic line was installed in the beam transport between the SDTL and ACS. In this diagnostic line, H$$^{0}$$ particles were separated from the H$$^{-}$$ beam, and the intensity profiles of the H$$^{0}$$ particles were successfully measured by horizontally scanning a graphite plate in the range where H$$^{0}$$ particles were distributed. By examining the intensity variation of the H$$^{0}$$ particles with different residual pressure levels, we proved that half of the H$$^{0}$$ particles in the SDTL section are generated by the residual gas stripping in the nominal beam operation of the J-PARC linac.

使用言語

 :

English

掲載資料名

 :

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A

巻

 :

1049

号

 :

ページ数

 :

p.168033_1 - 168033_7

発行年月

 :

2023/04

発表会議名

 :

開催年月

 :

開催都市

 :

開催国

 :

キーワード

 :

Beam loss; High-intensity beam; H- beam; J-PARC linac

特許データ

 :

PDF

 :


論文URL

 :

https://doi.org/10.1016/j.nima.2023.168033

研究データの公開先DOI

 :

本成果にかかわる研究データのリンクです。

使用施設

 :

J-PARC加速器  

広報プレスリリース

 :

論文解説記事
(成果普及情報誌)

 :

大強度負水素イオンビームの損失原因を探る; 残留ガスとの衝突で電荷を失った中性ビームを観測[/]

受委託・共同研究相手機関

 :

Access

 :

- Accesses

InCites™

 :

パーセンタイル：35.91

分野：Instruments & Instrumentation

Altmetrics

 :

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