大強度陽子加速器におけるレーザー電流・電位分布モニターの開発とビーム計測研究

2007 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19340069
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 李 成洙 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 助教 (20353360)
• 研究分担者: 長谷川 和男 日本原子力研究開発機構, 量子ピニム応用研究部門, 主任研究員 (20354756) ; 吉川 博 日本原子力研究開発機構, 量子ピニム応用研究部門, 主任研究員 (50200960) ; 上野 彰 日本原子力研究開発機構, 量子ピニム応用研究部門, 主任研究員 (10203457) ; 小栗 英知 日本原子力研究開発機構, 量子ピニム応用研究部門, 副主任研究員 (30354757) ; 榊泰 直 日本原子力研究開発機構, 量子ピニム応用研究部門, 副主任研究員 (00354746)
• キーワード: 加速器 / ビーム計測 / レーザー

研究概要

平成19年度にはJ-PARCリニアック加速器の連転調整と詳細なビーム計測を実施した。これによりレーザープロファイルモニター用検出器の詳細設計と製作・試験を行った。
加速器初段からシンクロトロン入射部までの全域でビーム測定を行い、新規モニターの開発要素として最適な測定領域を選定し検出器開発とレーザー導入系の製作準備を行った。従来型のワイヤープロファイルモニターとビーム損失モニターによる測定からビームサイズ及びビームハロー(周辺領域)を同定しレーザーで解離される電子分布を推定した。さらに今回開発した電子収集用電磁石による軌道シミュレーションを実施し最適な検出位置の決定と検出器製作を行った。検出器及び光反応室周辺の材料には耐放射線性を考慮しステンレスやポリイミドなど、これまでのJ-PARC計測器開発で実績のある素材を選定した。電磁石の有効磁場に関する詳細なシミュレーションを重ね鉄芯サイズと磁極間隔の最適化を行った結果空冷化を実現することができた。これにより放射線環境下におけるメンテナンス性の向上を図る事ができた。完成した電磁石に対し磁場測定と長時間のわたる温度特性試験を行い所定の磁場強度・分布が得られる事と20℃程度の温度上昇に抑制されていることを確認した。検出器対抗面には2次元測定を実現する為の多チャンネルマルチチャンネルプレートを利用した新規検出器を設計・製作した。高時間分解測定を実現するため蛍光測定方式を採用し専用のCCDカメラを選定・購入した。これによりビームパルス毎の2次元測定が期待できる。これら検出器と電子収集用電磁石及び較正試験用ワイヤープロファイルモニター導入系を一体したコンパクトな光反応室を製作する事ができた。真空性能についても試験・検査を実施し超高真空環境下で使用可能な計測システムの製作を行った。