Development of a new J-PARC-made internal antenna for the J-PARC RF-driven H ion source

J-PARC高周波駆動型負水素イオン源のための新しいJ-PARC製内部アンテナの開発

神藤 勝啓   ; 柴田 崇統*; 大越 清紀 ; 南茂 今朝雄*; 川井 勲*; 池上 清*

Shinto, Katsuhiro; Shibata, Takanori*; Okoshi, Kiyonori; Nammo, Kesao*; Kawai, Isao*; Ikegami, Kiyoshi*

J-PARCの高周波駆動セシウム添加型負水素イオン源用の新しいJ-PARC製アンテナの試験を行ってきている。最初のJ-PARC製アンテナの開発後、コーティングからの不純物ガス放出が懸念されたため、アンテナのエナメルコーティングの組成を変更した。新しいアンテナによる高密度プラズマ生成の試験中に、質量分析と分光スペクトル測定を行い、新アンテナからのガス放出特性を監視した。その結果、新アンテナからは顕著となる不純物の放出がないことを確認した。新アンテナを用いたHビーム引き出しを行い、Hビーム特性を測定した。新アンテナを使用してJ-PARCの高周波駆動セシウム添加型負水素イオン源より引き出したHビームのエミッタンスはSNS製アンテナを使用した場合と同様であることが分かった。新アンテナの耐久試験を促進するために、2MHz高周波入力電力を約60kWで5%のデューティーファクター(50Hzの繰り返しでパルス幅1ms)を新アンテナに印加し、高密度プラズマを生成した。この運転パラメータはJ-PARC加速器で運転するパラメータである2MHz高周波入力電力約30kW、25Hzの繰り返しでパルス幅0.8msに比べてはるかに高い値である。本発表では、新しいJ-PARC製アンテナの特性の結果を示すとともに、J-PARC加速器運用で使用するための新しいアンテナの実現の可能性について議論する。

We have been conducting the test of a new J-PARC-made internal antenna for the J-PARC RF-driven cesiated H ion source. After the development of the first J-PARC-made antenna, the composition of the porcelain enamel coating of the antenna was changed because we were afraid of the outgassing of the impurities from the previous antenna coating. During the test of high-density plasma production by the new antenna, we monitored the outgassing characteristics of the new antenna by measuring mass spectrometry and optical spectrum analysis. It is confirmed that no remarkable impurities were emitted from the new antenna. We also carried out the H beam extraction and measured the H beam characteristics by using the new antenna. It is found that the emittances of the H beam extracted from the J-PARC RF-driven cesiated H ion source by using the new antenna were similar to those in the case by using the SNS-made antenna. To accelerate the endurance test of the new antenna, we applied the antenna for the high-density plasma production to the 5% duty factor (1 ms pulse width with 50 Hz repetition rate) with the 2 MHz RF input power of approximately 60 kW, whose values were much higher than those in the J-PARC nominal operation; 0.8 ms pulse width with 25 Hz repetition rate (the duty factor of 2%) with the RF input power of approximately 30 kW. This presentation shows the results of the characteristics of the new J-PARC-made antenna and discusses the feasibility of the new antenna for use in the J-PARC accelerator operation.