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百合 庸介; 石坂 知久; 湯山 貴裕; 石堀 郁夫; 奥村 進
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.4149 - 4151, 2010/05
To achieve ultra-low-fluence large-area uniform irradiation of ion beams for advanced applications in the field of materials sciences and biotechnology, a uniform-beam irradiation system has been developed using multipole magnets at the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) cyclotron facility. The system consists of a beam attenuator for the wide-range intensity control, an electrostatic beam chopper for the control of irradiation time, scattering foils for conditioning of the initial beam distribution, octupole magnets for transverse tail-folding, sextupole magnets for the correction of the beam misalignment, and the diagnostic station of the two-dimensional beam profile. In this paper, recent experimental results are described, especially on the formation of a beam with a uniform transverse distribution by the combination of the sextupole and octupole magnets.
百合 庸介; Lee, E.*
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.4146 - 4148, 2010/05
The construction of the Extra Low ENergy Antiprotons (ELENA) upgrade to the Antiproton Decelerator (AD) ring has been proposed at CERN to produce a greatly increased current of low energy antiprotons for various experiments including, of course, anti-hydrogen studies. This upgrade involves the addition of a small storage ring and electrostatic beam lines. 5.3 MeV antiproton beams from AD are decelerated down to 100 keV in the compact ring and transported to each experiment apparatus. In this paper, we describe an electrostatic beam line from ELENA to ATRAP and magnetic shielding of the low-energy beam line against the ATRAP solenoid magnet. A possible design of this system is displayed.
匂坂 明人; Bolton, P. R.; Bulanov, S. V.; 大道 博行; Esirkepov, T. Zh.; 堀 利彦; 金沢 修平; 桐山 博光; 近藤 公伯; 近藤 修司; et al.
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.4366 - 4368, 2010/05
高強度レーザーと薄膜との相互作用により、高エネルギー粒子が発生する。特に高エネルギー陽子については、医療用としての小型加速器への利用が期待されている。今回、レーザー駆動イオン源の開発を目的とし、薄膜ターゲットからの陽子発生実験を行った。日本原子力研究開発機構設置のチタンサファイアレーザー(J-KAREN)を用い、軸外し放物面鏡により薄膜ターゲットに照射した。レーザーのパルス幅は、半値全幅で
40fsであった。ターゲット裏面方向に発生する陽子をTOF(Time of Flight)分析器により測定した。ASEの時間幅を減少させることで、陽子の最大エネルギーが増加した。厚さ2.5
mのステンレスターゲットを用いた場合、陽子の最大エネルギーとして7MeVが得られた。
Schnase, A.; 田村 文彦; 小関 忠*; 冨澤 正人*; 外山 毅*; 吉井 正人*; 大森 千広*; 野村 昌弘; 山本 昌亘; 戸田 信*; et al.
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.1446 - 1448, 2010/05
Applying narrow band noise to the beam in J-PARC Main Ring in flattop, while the acceleration voltage is off helps to counteract the effect of ripple on the slow extraction. For this purpose, a complex noise sequence output by DSP modulates a custom made DDS synthesizer to create single side spectra without carrier. The noise is calculated starting from a description in frequency domain. An algorithm creates narrow band spectra with optimized behavior in time domain. Frequency domain data is transformed to time domain, and the amplitude is smoothed. The smoothed data is transformed back to frequency domain, and the spectral shape is restored. This process repeats until the amplitude in time domain has converged, while the desired spectrum shape is preserved. Noise generated in this way can be tailored for different requirements. We show the signal properties, the hardware, and preliminary beam test results, when the noise is applied (a) to the MR RF system, and (b) to the horizontal exciter system.
田村 文彦; Schnase, A.; 吉井 正人*; 大森 千広*; 山本 昌亘; 野村 昌弘; 戸田 信*; 鈴木 寛光; 島田 太平; 原 圭吾*; et al.
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.1443 - 1445, 2010/05
J-PARC RCSでは広帯域のRF加速空胴が用いられ、一つの空胴を基本波と2倍高調波の重ね合わせで駆動するデュアルハーモニック運転が行われる。デュアルハーモニック運転により、追加の空胴なしにバンチ整形のための2倍高調波を大振幅で発生させることができる。2倍高調波の位相制御はバンチ整形のために重要である。基本波の位相はシンクロトロン振動をダンプするために位相フィードバックループにより制御される。2倍高調波は、11台の空胴の基本波のベクトル合成位相にロックされる。システムの詳細及び実際の運転について報告する。
山本 風海; 林 直樹; 發知 英明; Saha, P. K.; 原田 寛之; 吉本 政弘; 佐伯 理生二; 畠山 衆一郎
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2842 - 2844, 2010/05
J-PARC施設中の早い取り出しの3GeVシンクロトロン(RCS)は、2009年10月から100kW以上の陽子ビームを中性子ターゲットに連続的に供給している。また、12月10日に1時間、300kWという大強度のビーム加速試験を行い成功させた。これらの経験を通して、大強度運転時の幾つかの問題が発覚したため、それらの問題と運転終了後の残留線量の状況を報告する。
長谷川 和男; 小林 鉄也; 近藤 恭弘; 森下 卓俊; 小栗 英知; 堀 洋一郎*; 久保田 親*; 松本 浩*; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.621 - 623, 2010/05
J-PARCリニアックでは、RFQを使用してイオン源からの水素負イオンビームを50keVから3MeVへ加速し、DTLへ入射している。リニアックは2006年11月にビーム試験を開始し、2007年9月には後段の加速器である3GeVシンクロトロンにビーム供給を開始するなど、順調に推移してきた。2008年9月から物質・生命科学実験施設(MLF)へビーム供給試験を開始したところ、RFQのトリップ回数が増加し、空洞の設計電界強度の維持が困難になる問題が顕在化したため、その対応策として、真空系や診断系の増強などを行った。定期的なコンディショニングを行い、2009年6月には3GeVシンクロトロンからMLFへの20kWの共用運転、11月には120kWの共用、300kWで1時間の供給試験に成功するなど、RFQの性能は着実に回復してきた。ここでは、こうしたJ-PARC RFQの状況と改善について述べる。
野村 昌弘; Schnase, A.; 島田 太平; 鈴木 寛光; 田村 文彦; 山本 昌亘; 絵面 栄二*; 大森 千広*; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*; et al.
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.3723 - 3725, 2010/05
J-PARCでは、金属磁性体コアを用いたRF空胴を2007年から運転を行ってきた。コアの状況を把握するために、メンテナンスのための加速器の停止期間ごとに空胴のインピーダンスの測定を行ってきた。その結果、2009年1月と6月に2度のインピーダンスの低下が観測された。空胴を解体し調査したところ多くのコアで座屈が観測された。会議では、座屈とインピーダンス低下の関係や座屈の状態について発表する。
山崎 良雄; 吉本 政弘; 竹田 修; 金正 倫計; 菅井 勲*
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.3924 - 3926, 2010/05
J-PARCでは、RCSにビームを入射するためにリニアックから供給されるH
ビームから電子をはぎ取るための比較的厚い荷電変換カーボンフォイルが必要である。必要となるフォイルの厚みは200g/cm
程度で、この厚さは181MeVのHビームからH
への変換効率が99.7%に対応する。この目的のために、従来のカーボンにボロンをドープしたハイブリッドボロン添加カーボンフォイル(HBC)を開発し、フォイルの使用可能な寿命の大幅な改善ばかりでなく、長時間のイオンビーム照射中の高温度使用下でもフォイル厚さの減少や変形が起こりにくいフォイルとして確立された。そこで、われわれはこのカーボンフォイルにボロンをドープすることでなぜフォイルがビームに対し耐性を持つかを微視的観点から研究を始めた。まず、通常のカーボンフォイルとHBCフォイルを電子顕微鏡やイオンビーム分析による比較を試みた。
近藤 恭弘; 長谷川 和男; 森下 卓俊; 松本 浩*; 内藤 富士雄*
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.780 - 782, 2010/05
J-PARCリニアックのより安定な運転のための新しいRFQが建設中である。このRFQの要求性能は、現用のものとほぼ同じで、周波数324MHz,入射エネルギー50keV,出射エネルギー3MeV,ピーク電流30mAでRFデューティー1.5%である。運転中の周波数調整は、冷却水温度を調整して行う。ヴェーンと空洞壁の冷却水温を変化させて周波数調整範囲を有限要素法モデルを用いて調べたところ、ヴェーンでは0.35MHz、空洞壁では280MHzの調整範囲が得られることがわかったが、トランジェント解析で、ヴェーン水温を変化させたほうが周波数変化が小さいことがわかった。この論文では、このRFQの熱的性質と冷却水温の制御システムについて述べる。
林 直樹; 原田 寛之; 發知 英明; 外山 毅*; 手島 昌己*
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.1005 - 1007, 2010/05
J-PARC RCSは、MWクラスの速い繰返しのシンクロトロンで、ダクトのアパチャーは、直径250mm以上で設計された。このように大きなチェンバーサイズにもかかわらず、BPMは、光学パラメータを決めるため精度良いデータを提供している。この目的には、相対位置精度,分解能が重要であるが、さらに高いビーム強度のためには、ビームの絶対位置と精密なCOD補正が必須である。BPM検出器は、注意深く据付られているが、ビームを使った絶対位置測量が必要である。もし、個々の四極電磁石が独立に制御できれば、簡単なBBA手法が使えるが、RCSではそうではない。RCSには、7つの四極電磁石ファミリーがあり、一度にはファミリーごとにしか制御できない。われわれは、従来の手法を複数の四極電磁石が変わる場合でも適用できるように発展させ、RCSに適用した。ここでは、この手法と実験的結果について述べる。
渡辺 泰広; 谷 教夫; 安達 利一*; 五十嵐 進*; 染谷 宏彦*
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.3242 - 3244, 2010/05
J-PARC 3GeVシンクロトロンでは、コミッショニング当初よりリング全周に渡り入射から数msの期間に振幅2,3mmの水平CODが観測されている。この水平CODは1kHzで約140秒の周期で位相変動が生じるため、ショットごとにビーム軌道が変動しCOD補正を困難にしている。本論文では、この水平CODは偏向電磁石交流電源のスイッチングに起因することを明らかにするとともに、偏向電磁石交流電源のスイッチングタイミングを加速器のタイミング系と同期化することにより、位相変動を抑制できることをビーム試験で実証する。
高柳 智弘; 吉本 政弘; 渡辺 真朗; Saha, P. K.; 植野 智晶; 富樫 智人; 山崎 良雄; 金正 倫計; 藤森 寛*; 入江 吉郎*
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.3293 - 3295, 2010/05
J-PARC 3-GeV RCSの入射ラインに設置され、MLFとMRのそれぞれのペインティングエリアの変更に25Hzで対応するパルス電磁石の設計を行った。このパルス電磁石はLinacの400MeVビーム入射時に使用し、要求されたペインティング入射とビームコミッショニングに使用するセンター入射の両方に対応するため、338mradの広い範囲でビームを偏向することが要求される。
三浦 昭彦; 佐甲 博之; 秋川 藤志*; 池上 雅紀*
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.1008 - 1010, 2010/05
加速粒子のプロファイルを測定するワイヤースキャナモニター(WSM)は、世界各国の加速器施設でコミッショニング用のツールとして使用されている。J-PARCリニアックにおいても、リニアックの各マッチングセクションに設置したWSMで横方向のプロファイルを測定し、チューニングを行っている。ここでは、J-PARCリニアックで使用されているWSMのパフォーマンスについて、コミッショニングにおいて測定された結果をもとに議論する。また、ワイヤスキャナに装備された炭素プレートは、元ビームの1/1000以下にチョップされたビームでも測定することができることから、ハローやH0などの微小成分の測定も可能であることを示した。
Wei, G.; 小関 忠*; 五十嵐 進*; 冨澤 正人*; 高野 淳平*; 石井 恒次*; 白形 政司*; Fan, K.*; 畠山 衆一郎; 魚田 雅彦*; et al.
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.3915 - 3917, 2010/05
The beam commissioning of J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) MR (Main Ring) was started from May 2008 and is in progress. As usual, injection tuning is in the first stage and strongly related to other tuning items. Starting with design schemes, making adjustment due to leakage field influence from injection septum, doing envelope matching considering dilution of beam profile in Main Ring are reported in this papers.
手島 昌己*; 荒川 大*; 橋本 義徳*; 佐藤 健一郎*; 外山 毅*; 山本 昇*; 林 直樹; 花村 幸篤*
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.978 - 980, 2010/05
J-PARCのRCSからMRへのビーム輸送ライン(3-50BT)のビーム軌道を安定にするために、14台のビーム位置モニタを据付けた。これらの信号は、ローカル制御棟D01へ導き、14台のデジタルオシロスコープで観測する。データ取得システムは、ショットごとの計測が可能なものとした。
外山 毅*; 荒川 大*; 平松 成範*; 五十嵐 進*; Lee, S.*; 松本 浩*; 小田切 淳一*; 手島 昌己*; 飛山 真理*; 橋本 義徳*; et al.
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.981 - 983, 2010/05
J-PARC MRのビームコミッショニング中のBPMの運用経験について報告する。サブジェクトは、(1)特にビームダクトの段差の影響,(2)1秒平均に対し30ミクロンの位置分解能,(3)ビームを使った位置校正である。
Wei, G.; 小関 忠*; 冨澤 正人*; 五十嵐 進*; 石井 恒次*; 安東 愛之輔; 高野 淳平*; 魚田 雅彦*; Fan, K.*; 畠山 衆一郎; et al.
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.3918 - 3920, 2010/05
The beam commissioning of J-PARC/MR has been started from May 2008 and is in good progress. One key purpose of MR commissioning is the 30 GeV beam fast extraction to neutrino beam line, which reflect the overall commissioning result. In the MR, fast extraction system comprises 5 kickers and 8 septa which give a bipolar kick to neutrino beam line or abort dump. However before commissioning, the measured magnetic field distribution of each fast extraction septa shows non-linear profile along the horizontal direction. In order to find the influence, a beam simulation with the measured field distributions of septa has been performed. Depends on this study and some OPI (Operation Interface) made by code SAD for orbit modification online, fast extraction of 30 GeV beam to neutrino beam line has been achieved on April 23rd 2009. And so far, 100 kW continual operation to neutrino line have been achieved, too.
前原 直
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.3720 - 3722, 2010/05
In the design of prototype RFQ linac for the IFMIF/EVEDA Project, a coupled cavity type of RFQ, which has a longitudinal length of 9.78 m, was proposed to accelerate deuteron beam up to 5 MeV. The operation frequency of 175 MHz was selected to accelerate a large current of 125 mA in CW mode. The driving RF power of 1.28 MW by 8 RF input couplers has to be injected to the RFQ cavity. As the RF input coupler design, RF losses including RF vacuum windows, based on a 4 1/16 inch and 6 1/8 inch co-axial waveguide as well as RF coupling factor of a loop antenna with varied insertion depths using an RFQ model were calculated. In this conference, these results and thermal analysis results in CW operation mode will be presented in details.
神藤 勝啓; 和田 元*; 金子 修*; 津守 克嘉*; 西浦 正樹*; 笹尾 眞實子*; 木崎 雅志*
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.999 - 1001, 2010/05
大出力正イオンビームのプロファイルを診断するための新方式として、われわれは負イオンビームプローブシステムを提案した。IFMIFの2本の線形加速器は加速器駆動型中性子源として、各々が40MeV/125mA連続重陽子ビームを供給する。連続運転中は極大電流ビームと高放射線レベルのために、ビーム光学やメンテナンス等の観点からビーム輸送系で通常の診断方式による測定は困難である。高エネルギー粒子との衝突により容易に付加電子が脱離する負イオンのビームを正イオンビームに対して遠方より垂直に入射して、ビーム=ビーム相互作用による負イオンビームの減衰量を各位置で調べることにより、ビームプロファイルを診断することが可能になる。われわれは平成21年度よりこの新しいビームプロファイルモニターシステムの原理検証実験を開始した。本発表では、その実験原理及び方法、本研究のために製作したシート状ビーム生成用水素負イオン源の性能評価とともに、IFMIFビーム輸送系への応用の見通しについて報告する。
