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加速器

ビームをLINACからRCSへ　−バンチー

Linacのビームの構造・長さ

J-PARC加速器では、陽子の加速に高周波電場^(注1)が用いられます。 陽子は高周波電場が作る進行方向の安定領域（バケツ）の中でバンチと呼ばれるひと塊の集団となって加速されます。 linacでは324MHz でビームを加速するために、ビームは ”Micro pulse”と呼ばれる構造をしており、3.1 ns 毎加速されます（図１）。 RCSは二つのバケツを持つように設計されています。linacのビームはRCSのバケツに対応する様に、”Micro pulse” を出したり止めたりしています。バケツの中に入れるビームの長さは“Width” と表記し、物理的な量としては進行方向の長さですが、速度を加味して時間で表現しています。 J-PARCではできるだけ多くの粒子を加速できるように１つのバケツに何度も繰り返してlinacからのビームを入れます（図１：LINAC Beam(macro pulse)）。 RCSは 25 Hz で動いており、RCSの周期の開始時に 500μ秒程度以下のmacro pulseを 40 m秒ごとにlinac からRCSへ送っています。

注1：高い周波数で正負を交互に繰り返す電場のこと。
　　　linacで用いられる高周波電場の周波数は地デジより少し低い周波数。
　　　RCSで用いられる高周波電場の周波数はAMラジオ放送の周波数と同じ程度。

パルス間引きによるビーム強度の変更（Thin_Ratio）

図1の ”intermediate pulse (中間パルス)”　のようにRCSのバケツに合わせてlinacのビームを on/off する技術を使い、２つあるバケツのうちの片方だけにビームを入れRCSの１バンチのみ加速をすることができます。 加速器の実験ではビーム強度が低いほうが望ましいときがあり、そういった場合はThin_Ratioを小さくし、RCSのバケツへビームを入れる頻度を下げます。Thin Ratioが同じ16/32でも１バンチ加速と２バンチ加速では違いが生じます（図２）。 同じ粒子数の陽子を加速する場合でも、１バンチにして密度を高くした時と２バンチにして密度を低くした時で、ビームの振る舞いが変化する為、必要に応じてこれらを使い分けます。