線形加速器

（１） ＲＦＱ

　 イオン源から取り出されたイオンは2つの分析電磁石を通ってRFQに入射される。
RFQの加速原理は基本的に通常のライナックと同じであるが、集束の方法が違う。そのためにRFQは4ヴェイン型の構造(写真7)を持っている。ヴェイントップは理論的な等ポテンシャル面を再現するよう２次元的な加工を施されている。その形状は図3に示されるように波型になっている。水平方向(X)と垂直方向(Y)で波型構造の位相は90度ずれている。XとYの極性はお互いに反対であり、200MHzで入れ替わる。このときXとYの波型形状の頂上間に電位差が生じ、それによりビームは加速される。一方、水平方向(垂直方向)の対になっている2つヴェイントップの波型構造は位相が一致しており、その頂上付近で水平方向と垂直方向に交互に集束を受ける。
ヴェインの電圧分布のチューニングはタンク側壁に設けられた固定チューナー(写真9)、手動チューナーで行われる。運転中の場合には自動チューナーによって調整される。

（２） ドリフトチューブ線形加速器(ＤＴＬ)

　 DTLはアルバレ型線形加速器とも呼ばれ、RFQで加速されたイオンはDTLに入射される。加速周波数はRFQと同じ200MHz である。写真10がDTL内部の写真である。中心には5７個のドリフトチューブ（ＤＴ）が並んでいる。それぞれのＤＴ内に4極電磁石が組み込まれていて、ビームはＤＴ内を通過する際に集束を受ける。加速はDT間で行われる。炭素と陽子・ヘリウムでは加速勾配が違う。それはRF電力を変えることにより変えられる。炭素では(q/mが1/3なので)900kW、陽子・ヘリウムでは(q/mが1/2なので)400kWのRF電力がDTLに与えられる。
DTLの直後にはストリッパー(写真12)が置いてある。ストリッパーは薄いアルミホイルで、ビームはそこを通ることにより、荷電変換される。C4+はC6+にH2+はH+になり、シンクロトロンに入射される。

（３） デバンチャー(DBC)

　 線形加速器から出射されたビームは運動量にある広がりを持っている。その運動量幅はシンクロトロンの捕獲限界を越えており、そのまま入射すると捕獲効率が小さくなる。運動量の広がりを小さくするため、線形加速器とシンクロトロンとの間にDBC(写真11)が設置されている。DBCは基本的に加速器である。加速タイミングをビームパルスの中心に置き、早く来たビームを減速し、遅く来たビームを加速している。それによりシンクロトロンに入射されるビームの運動量幅を減少させている。

	RFQのパラメータ		DTLのパラメータ
	加速イオン種(q/m)	1/3以上	全長	6.45m
	入射エネルギー	35keV/n	入射エネルギー	1MeV/n
	出射エネルギー	1MeV/n	出射エネルギー	5MeV/n
	加速周波数	200MHz	最大表面電場	17.4MV/m
	タンク内径	0.35m	タンク内径	1.0m
	ヴェイン長	3.9m	平均加速電場	2.6MV/m
	最大表面電界	23.4MV/m	セル数	58
	ヴェイン間電圧	76kV	磁極配列	FFFDDD
	最大繰り返し	2Hz	最大繰り返し	2Hz