J-PARCにおけるレーザー荷電変換実験の準備状況

Status of laser stripping experiment in J-PARC

原田 寛之  ; Saha P. K.   ; 米田 仁紀*; 道根 百合奈*; 小野田 元喜*; 山田 逸平 ; 柴田 崇統*; 佐藤 篤*; 金正 倫計  

Harada, Hiroyuki; Saha, P. K.; Yoneda, Hitoki*; Michine, Yurina*; Onoda, Genki*; Yamada, Ippei; Shibata, Takanori*; Sato, Atsushi*; Kinsho, Michikazu

大強度陽子加速器では、線形加速器で加速された負水素イオンの2つの電子を円形加速器の入射点に設置された荷電変換用炭素膜にて剥ぎ取り、陽子へと変換しながら多周回にわたり入射することで、大強度陽子ビームを形成している。この入射手法は、炭素膜に大量のビームを通過させる破壊型の方式であり、その膜への熱負荷などによる膜の短寿命化、膜で散乱された陽子が周辺機器に衝突することによる機器の高放射化が、大強度ゆえに世界的な課題となっている。そこでJ-PARCでは、さらなる大強度出力に向けて、炭素膜に代わる非破壊型の「レーザー荷電変換入射」の方式を考案し、その原理実証実験に実施すべく、開発を進めている。さらにこの技術を応用して、破壊型のワイヤーに代わり、レーザーによる「非破壊型のビーム分布計測モニタ」の開発を行っている。現在までに400MeVの負水素イオンビームへのレーザー照射に向け、約70mの長距離のレーザー光路を新たに構築した。本発表では、レーザー荷電変換入射や非破壊ビームモニタの概要を紹介し、本実験遂行に重要な光路構築に関する準備状況を報告する。

In high-intensity proton accelerators, two electrons of negative hydrogen ions accelerated in a linac are stripped by a charge-exchange carbon foil installed at the injection point of a ring accelerator, and converted to protons. While this method can produce a high-intensity proton beam, it is a destructive method that are passed through the foil, which leads to a short lifetime of the foil itself, and to high radiation of the equipment due to the foil scattering. Therefore, at J-PARC, a non-destructive laser stripping injection method has been proposed as an alternative to carbon foil and is being developed as a proof-of-principle experiment. In addition, a laser-based non-destructive beam profile monitor is being developed as an alternative to destructive wires. At present, a new long-range laser optical path line of about 70 m has been constructed for laser irradiation of a 400 MeV negative hydrogen ion beam. In this presentation, the status of the experiment preparation is reported together with an overview of the laser stripping injection and non-destructive beam monitoring.