Improvement of the longitudinal phase space tomography at the J-PARC synchrotrons

J-PARCシンクロトロンにおける縦方向位相空間トモグラフィの改良

沖田 英史  ; 田村 文彦   ; 山本 昌亘   ; 野村 昌弘  ; 島田 太平 ; Saha, P. K.   ; 吉井 正人*; 大森 千広*; 杉山 泰之*; 長谷川 豪志*; 原 圭吾*; Albright, S.*; Kelliher, D. J.*

Okita, Hidefumi; Tamura, Fumihiko; Yamamoto, Masanobu; Nomura, Masahiro; Shimada, Taihei; Saha, P. K.; Yoshii, Masahito*; Omori, Chihiro*; Sugiyama, Yasuyuki*; Hasegawa, Katsushi*; Hara, Keigo*; Albright, S.*; Kelliher, D. J.*

縦方向位相空間トモグラフィは、ビーム進行方向(縦方向)の位相空間分布を得るための有効な測定ツールである。J-PARCシンクロトロン(3GeVシンクロトロン及びメインリング)の大強度運転時の位相空間分布の測定には、空間電荷効果や集束力の非線形性等のビーム物理を考慮したトモグラフィが必要であった。本研究では、ビーム物理を考慮可能なハイブリッドアルゴリズムを採用したCERN's TomographyのJ-PARCシンクロトロンへの導入とベンチマークを実施した。ベンチマークの結果、J-PARCシンクロトロンの大強度運転条件における位相空間分布を高精度に測定可能であることを確認した。

Longitudinal phase space tomography is an effective measurement tool for acquiring the longitudinal phase space distribution. For the J-PARC synchrotrons, tomography, which can take into account the beam dynamics such as longitudinal space charge effect and nonlinearity, is desired, as the beam power increases. In this study, for the J-PARC synchrotron, the CERN's tomography, which employs the hybrid algorithm that can consider the beam dynamics for reconstruction, is introduced and benchmarked. The benchmark results show that the CERN's tomography has the ability to measure the longitudinal phase space distribution accurately, in the high-power beam operation at the J-PARC synchrotrons.