Low-energy H beam injectors for particle accelerators; Upgrade requirements, challenges and future plans

Welton, R. F.*; Han, B.*; Alexander, A.*; Bollinger, D.*; Chen, W.*; Dehnel, M.*; Faircloth, D.*; Kleinjan, D.*; Sargsyan, E.*; Tarvainen, O.*; et al.

no journal, , 

世界の陽子加速器施設及び医療用陽子サイクロトロンで用いられている負水素イオン源の現状と各施設及びサイクロトロンの将来計画に対する負水素イオン源の課題とその克服に向けた取り組みについて報告する。イオン源はRF放電型(J-PARC他)、熱陰極放電型(米国ロスアラモス国立研究所(LANL)他)、マグネトロン型(米国フェルミ国立研究所他)、ペニング型(英国ラザフォード研究所)の4種類が主に用いられており、各陽子加速器の特徴に合わせた運転が行われている。多くの加速器施設では将来計画で高強度化を目指しているが、現状のイオンビーム電流に比べて数十%(J-PARCなどの大電流イオン源)から2倍以上(LANLでは15mAから35mA)の増大化が必要である。ビーム電流増大化により主に問題になっていることには、負イオン表面生成に必要なセシウム導入の制御、引き出されたビームの広がりの収縮(低エミッタンス)化、ビーム引き出し系及び低エネルギービーム輸送系の残留ガスによる電子脱離での正イオン化、長時間連続運転化などがある。J-PARCでは物質・生命科学実験施設(MLF)でのビーム出力増強化により、イオン源からのビーム電流を60mAから75mAに増大化が必要で、長時間連続運転の実証が課題でありテストスタンドの実証実験が出来るように改修を進めている。