Vacuum system for RIKEN Superconducting Ring Cyclotron

Abstract

A design of the pumping system for beam chamber and other vacuum chambers in a Superconducting Ring Cyclotron (SRC) was described. Aiming to achieve a beam transmission over 99 percents for all ion beams in the SRC, the required pressure of a beam chamber was estimated. The estimation was performed from the relationship between the pressure at beam chamber and the beam loss, which is caused by a change of charge state due to collisions of the beam against residual gas. The vacuum chamber in the SRC consists of six sector beam chambers, four radio frequency cavities, flattop cavity, and valley chamber. The result showed that the pressure at the beam chamber should be reduced down to the order of micro-Pa in order to restrict the beam loss within 1 percent for very heavy ions. In order to achieve this required pressure as quick as possible, it is planned to use sixteen cryopumps with a total pumping speed of 150 cu m/s as main pump. The pumping system for the vacuum chamber in the SRC consists of a roughing system, a high vacuum system and an ultra high vacuum system. The composition, the performance and the layout were shown.

超伝導リングサイクロトロン(SRC)のビームチェンバと他の真空チェンバに対する排気系の設計を記述した。SRCで利用可能な全てのイオンビームについて99%以上のビーム透過を目的にして、ビームチェンバの要求圧力を、ビームチェンバの圧力と残留ガスとビームの衝突による荷電状態の変化によって起きるビーム損失との関係から推定した。SRCの真空チェンバは6台のセクタビームチェンバ、4台の高周波空洞、フラットトップ空洞、およびバレーチェンバから成っている。非常に重いイオンについてビーム損失を1%以内に制限するためにはビームチェンバの圧力をマイクロパスカルのオーダまで減らさなければならないことを示した。この要求圧力をできるだけ速やかに達成するために、主ポンプとして150立方メートル/秒の総排気速度を持った16台のクライオポンプを使用することを計画している。SRCの真空チェンバ用の排気系は、粗排気系、高真空系、および超高真空系から構成する。排気系の構成、性能、およびレイアウトを示した。