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For the upgrade of the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) linac beam current, a cesiated RF-driven negative hydrogen ion source was installed in 2014 summer shutdown period, and started to operate on September 29, 2014. The ion source has been successfully operated with a beam current and a duty factor of 33 mA and 1.25\% (0.5 ms and 25 Hz), respectively. The result of recent beam operation showed that the ion source is capable of continuous operation for approximately 1,100 h. The spark rate at the beam extractor was observed to be less than once a day, which is acceptable level for the user operation. Although the antenna failure occurred during the user operation on October 26, 2014, there were no further serious troubles since then. In this conference, we will present the some operation parameters and the beam stability of the RF-driven ion source through the long-term user operation., J-PARCリニアックのビーム電流を増強するために、セシウム添加型高周波負水素イオン源を2014年夏の加速器メンテナンス時にインストールし、同年9月29日より運転を開始した。現在、本イオン源はビーム電流33mA、デューティファクタ1.25\%で稼働している。いままでのところ、連続運転時間は約1100時間を達成している。運転中の高圧部放電頻度は1日に1回以下であり、ユーザ運転には影響のないレベルである。2014年10月にアンテナが破損したが、それ以降は深刻なトラブルは発生していない。本会議では、本イオン源の長時間運転における各種パラメータや安定性について発表する。

A numerical model of plasma transport and electromagnetic field in the J-PARC RF ion source has been developed to understand relation between antenna coil heat loadings and plasma production/transport processes. From the calculation, the local plasma density increase is observed in the region close to the antenna coil. The magnetic field line with absolute magnetic flux density 30-120 Gauss results in the magnetization of electron which leads to high local ionization rate. The results suggest that modification of magnetic configuration can be made to reduce plasma heat flux onto the antenna., J-PARC高周波(RF)イオン源のアンテナコイル熱負荷とプラズマ熱流束の関係を明らかにするため、プラズマ輸送過程と電磁場分布を同時に解析する数値シミュレーションモデルを構築した。シミュレーションから、ロッドフィルターおよびカスプ磁石により、アンテナコイル近傍で、磁束密度の絶対値が30-120Gaussの値を取る領域が生じる。このような磁場中では、イオン源内の電子が磁化されるため、コイル近傍で電子密度増加が起こる。すると、水素分子・原子のイオン化が促進されるため、局在的にプラズマ密度が増加する。このとき、アンテナ電位が負の値を取ると、イオン化で生じた水素の正イオンがアンテナに向かって加速され、アンテナの特定部位に熱負荷が集中する結果が得られた。これより、フィルター、およびカスプ磁石の配置変更により、コイル近傍の磁場構造を改変することで、熱負荷が低減されることが指摘された。

The Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) cesiated rf-driven H$^-$ ion source (IS), whose requirements are a peak beam intensity of 60mA within normalized emittances of 1.5 $\pi$mm$\cdot$mrad both horizontally and vertically, a flat top beam duty factor of 1.25\% (500 $\mu$s$ \times$ 25 Hz) and a life-time of longer than 1month, has been successfully operated for about one year. The results of the fine-tuning to minimize the emittances of the J-PARC-IS with plasma chamber \#3, which had the largest emittances with initial settings among four plasma chambers, will be presented in this paper. The rod-filter-filed will be finely tuned by selecting magnets with slightly different field strengths and/or changing gap-lengths. The dependence of the beam-hole-diameter on the emittances will be also presented. The tuning procedure to improve the emittances is one of the most important technologies for the IS of the high-energy and high-intensity accelerator., J-PARCセシウム添加高周波駆動負水素イオン源は、約1年間運転に使用されてきた。このイオン源への要求性能は、水平と垂直両方向エミッタンス1.5$\pi$mm$\cdot$mrad内にピークビーム強度60mA、強度一定のビームデューティ1.25\%(500$\mu$s$\times$25Hz)と1ヶ月以上の寿命である。プラズマ容器\#3を使用したエミッタンスを最小にするための微細調整の結果を報告する。初期設定時のプラズマ容器\#3のエミッタンスは、4つの同型プラズマ容器の中で、最も大きかった。わずかに異なる磁場強度を有する永久磁石の選定や磁石間ギャップ長の調整によるロッドフィルター磁場の微細調整や引き出し電極孔径の違いによるエミッタンスの測定結果を報告する。エミッタンス改善のために調整手順は、高強度高エネルギー加速器用イオン源にとって最も重要な技術の一つである。