1 / 12

九大タンデムにおけるビーム・バンチャー改良

九大タンデムにおけるビーム・バンチャー改良. 藤田 訓裕　九州大学理学研究院 相良 建至 , 後藤 昂 , 中野 桂樹 , 岩淵 利恵 , 谷口 雅弘 , 大場 希美 , 前田 豊和. 実験概要. 前段バンチャー (not in use). 反応 : 12 C + 4 He → 16 O + g. E cm = 2.4~0.7 MeV E( 12 C)=9.6~2.8 MeV E( 16 O)=7.2~2.1 MeV. 非常に断面積の小さい反応の為、 大電流ビーム 、厚い標的、 低バックグラウンド化 が重要. ビームのパルス化、 および

yama
Télécharger la présentation

九大タンデムにおけるビーム・バンチャー改良

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 九大タンデムにおけるビーム・バンチャー改良九大タンデムにおけるビーム・バンチャー改良 藤田 訓裕　九州大学理学研究院 相良 建至,後藤 昂, 中野 桂樹, 岩淵 利恵, 谷口 雅弘, 大場 希美, 前田 豊和

  2. 実験概要 前段バンチャー(not in use) 反応:12C + 4He → 16O + g Ecm = 2.4~0.7 MeV E(12C)=9.6~2.8 MeV E(16O)=7.2~2.1 MeV 非常に断面積の小さい反応の為、 大電流ビーム、厚い標的、低バックグラウンド化が重要 ビームのパルス化、および 高いパルス化効率

  3. バンチャー 入射時 • 入射時間により入射12Cが加速、減速され粗密構造が作られる • 入口で加速(減速)された物は出口でも加速(減速)される • 等倍・2倍周期の2台を使用(f+2f型) • 理想的には50%のビームが1カ所に集まる 連続ビーム I 12C－ t 飛行距離 L(7m) 地点 I 疎密ビーム • 129mm • (12C,150keVの半波長) t 150keVの12Cをパルス化 周波数:6MHz 電圧: 2.8kVpp

  4. V チョッパー • バンチャー後に残っているDC成分をはね除ける • 電圧が0Vの時のみ粒子を通す • バンチャーの½周期 スリット チョッパー後 I 12C1+ t バンチャー6MHz,150kV,12Cの場合 周波数:3.5MHz 電圧: 3.0kVpp

  5. 改良事項 • 測定する16Oのエネルギーが低くなると、BGのタイミングも変わる • 共振周波数変更:6(現状) →3.5 → 3.3 → 3.0 → 2.0 MHz • 共振周波数: コイルのLを増加 • 電極管の長さ: 距離を増やす → 12Cが1/2周期間に進む距離 • 現状調査 • 管長: 320, 160mm ← AMS用の設計(200keVの14C, 又は36Cl) • 150keVの12Cだと1.25周期分の長さ(気付かずに使っていた) • それでもパルス化されていた ½波長からずれると効率は悪くなるが、 電圧を高くすればバンチは可能 (現状は1.3倍の電圧が必要) →周波数を変える際、逐一電極管を作り替える必要はない

  6. f40 240mm 変更作業 共振器 スピーカコンデンサ • 管の長さが半波長でなくとも良い • 3.3MHzの設定にする • 必要な長さは 240, 120 mm • 3.5MHzとのズレは5% • 実効電圧は2x99.5%以上 • 共振器の変更 より、Lを現状の3.3倍に RF in C2 L C1 電極へ 電極管 L C2 C1

  7. 時間幅測定 • 改良後のパルス化効率と時間幅の測定を行った • 12C1+を用いる • エネルギー: 6MeV • ターミナル電圧: 3MV • ガスストリッパー: N2, 約4x10-3 torr, 吹込み型 有効長: 500mm 口径: f12 ピポット軸受型ターボ分子ポンプx2 • タンデム入射3mAに対して、90°分析電磁石後700nA • →ターミナル電圧を高く使えば透過率は充分高くできる(九大タンデムは6-10MVの設計)

  8. 測定結果 12C foil • 測定方法 • 12C(12C,12C)反応を用いる • 発振器の基準信号とSSDで検出される時間差を測定 12C beam Si-SSD バンチャーのみ バンチャー+チョッパー ピーク幅: 27.18ns (FWHM) 効率:47.8 % (全体のイベント数/ピークの面積) ピーク幅: 18.80ns (FWHM) 効率:33.7 % (チョッパー on/off時の電流比)

  9. 前段バンチャー改良案 • 現状 • 鋸歯状波によるパルス化:理想的には100%のパルス化効率 • カソード電極のGND側に ± 0.3 kV (Vpp=600V) • 電力の反射によるアンプの故障が多発 • 低周波数にする為にはより高電圧Vpp>1200Vが必要 →リスクが高い cathode 5kV 12C extraction 15kV 鋸歯状波入力 →バンチャーと同じf+2f型へ変更

  10. 設計 f+2f, 2つの電極で12Cが受ける電圧の和 • パラメータ • 電圧: ±1kV (sin波なら問題ない電圧) • 電極管長さ: 68(f), 34(2f)mm • 理想的には効率は70%程度 • 最終目標は5pmAのパルスビーム • タンデム入射にパルス化無しで30pmAは必要 cathode 5kV ~300mm 12C focus f 2f extraction 15kV バンチ出来る範囲

  11. まとめ • 天体核実験では12C + 4He → 16O + g測定の為にビームをパルス化している • 16Oをより低いエネルギーで測定するにはパルス化周波数を6MHzから2MHzまで下げる必要がある • 周波数変更の為にコイルのインダクタンス、電極管の長さを変更した • C-foilとの散乱を用いてパルス幅とパルス化効率を測定し、十分な性能を持っている事を確認した • 今後は前段バンチャーの製作に取りかかる

  12. 加速減速収束法 ビームの収束効率は電圧勾配に依存 加速管の一部をショートし、電圧勾配を上昇 • ただし • 　ショート棒とタンクの間での放電 • 　チェーン電流の増加 • による制限がある 最大電圧が1.5MV以下に制限される Ecm=1.15MeV以下の測定にはこの方法を用いて大強度ビームを加速できるようになる 過去に行われたテストでは、ターミナル1MVにおいて 通常運転時の10倍のビーム輸送効率を達成している

More Related