Control of beam current waveform and reduction of emittance of laser ion source using pulsed magnetic field

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K20599
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 80040:Quantum beam science-related
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: Takahashi Kazumasa 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (10707475)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: レーザーイオン源 / 重イオンビーム / レーザー生成プラズマ / エミッタンス

Outline of Final Research Achievements

The laser ion source can generate a large current ion beam. However, a plasma density generated by laser ablation varies in the pulse because a pulsed laser is used for the plasma generation. The changes in the plasma density causes the increase of beam emittance extracted from the laser plasma.
In this study, we developed the method to reduce the variation in plasma density of laser ion source using a pulsed magnetic field and it was shown that the beam emittance of laser ion source can be reduced using the method.

Free Research Field

イオン源

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

イオンビームの応用には物理学実験をはじめイオン注入や表面加工などの産業応用, 粒子線治療や加速器駆動中性子源による医療応用などがある. これらには加速器により加速したイオンを用いるが, 加速器には粒子の運動量のばらつきが小さく質の良いイオンビームを供給する必要がある. 本研究のレーザーイオン源の磁場制御により, 利用できるイオンを増加させるだけでなく, 質の良いイオンビームを供給する方法を確立したことで, イオンビーム応用のさらなる発展に寄与できる.