Initial design of a charge state multiplier system for RIKEN RI Beam Factory

Abstract

RIKEN (Institute of Physical and Chemical Research) RI (Radioactive Isotope) beam factory project envisages to use a Charge State Multiplier (CSM) after RILAC (RIKEN Linear Accelerator). The CSM is an accelerator consisting of charge stripper and decelerator. The charge stripper placed after the accelerating section increases q/A ratio of the beam and the decelerating section brings down the rigidity of the beam within the acceptable limit of the RIKEN Ring Cyclotron (RRC). The initial parameters for the CSM have been fixed by considering the acceleration of U-238 ion at the frequency of 54.4 MHz. At present, the aim is to start with q = 22 and optimize the production of q = 58 from the stripper. In order to find the dimensions of drift tube lengths and gap distances between the drift tubes, a computer program CELLGEN has been developed. A beam dynamics code ARLIN1 for calculations of the transverse beam dynamics in the CSM and a code NEWCEL21 for studying the longitudinal beam dynamics have been developed also. By using these codes, optimized voltage profile, beam emittances, etc. are calculated.

RIKEN(理化学研究所)のRI(放射性同位体)ビーム工場計画ではRILAC(RIKEN線形加速器)の後に荷電状態増倍器(CSM)を使う予定である。CSMは電荷分離器と減速器を組合せた加速器である。加速部の後に置いた電荷分離器はビームのq/A比を増加し、減速部はRIKENリングサイクロトロン(RRC)の受容限界内でビームの剛性を下げる。CSMの初期パラメータは周波数54.4MHzでのU-238イオンの加速を考慮して固定した。現在はq=22でスタートし、分離器でq=58の生成を最適化することを狙っている。ドリフトチューブ長さとドリフトチューブ間の間隙距離の寸法を見つけるために計算機プログラムCELLGENを開発した。CSMでの横方向ビーム動力学を計算するビーム動力学コードARLIN1と縦方向ビーム動力学を調べるNEWCEL21コードも開発した。これらのコードを用いて最適化した電圧プロフィル、ビームエミッタンスなどを計算した。