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| WOOPF04 | 東大原子力ライナック・レーザー施設現状報告2009 | 57 |
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東大原子力専攻ではSバンドツインライナック,Ｘバンドライナック2台,レーザープラズマライナックを全国共同利用に供し,今年度は14件のテーマが実施されている.SバンドツインライナックのフォトカソードRFガンでは、カートリッジ式カソード交換システムを用いて266nmの波長でRFガンにインストールした際1%の量子効率が得られた.コンプトン散乱単色X線源では,電子銃RF遮断及びタングステン製スプリング破損問題を解決するため，カソード部分にRFを遮断するチョーク構造を採用した新規電子銃を設計し,2MeV,40mAを記録した.950keVＸバンドでは準2色Ｘ線による物質識別試験を行っている.また,原子力状態監視保全応用を狙ったポンプベアリングの同期透視静止画像取得試験を行っている.レーザー加速ではレーザー集光点付近のプレプラズマ形状の制御結果高指向,大電荷量の電子ビームを発生させることに成功した. |
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| FPACA28 | 医療用小型Xバンド加速器の開発 | 1005 |
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ロボット搭載型のがん治療に使う加速器は，十分なビーム強度を維持しつつ，重量・サイズとも可能な限り小さくする必要がある．そのために，我々は，電子銃から加速管出口まで約 0.5[m]，ビーム出力 6[MeV]，100[mA]のXバンドの小型加速器を開発進めている．RF源は1.5[MW]のマグネトロンで，導波管長は約0.7[m]で，パルストランス以降の機器が実験テーブルに載せることができる寸法となっている．昨年度，実証機を開発して，5.5[MeV]，100[mA]の出力を確認している．ここでは，設計・製作の状況とビーム試験の結果について簡単に報告する． |
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| WPLSA07 | cERL入射器テストビームラインでのビームダイナミクス | 326 |
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KEK, JAEA を中心とした大学・研究機関によって、エネルギー回収型リニアック(ERL)の実証機としてcompact ERL(cERL)計画が進められている。ERL実証機建設に先立ち、cERL用のフォトカソード DC 電子銃システム、および入射器ビームラインをテストするための施設として、KEKのAR南棟実験室において、cERL入射器テストビームラインの建設が開始されている。このビームラインは、フォトカソード DC 電子銃、ソレノイド電磁石、バンチャー空洞、ビーム診断ライン、そしてビームダンプから構成される。機器の配置は、周回部にある主加速空洞に繋がる合流部下流において、エミッタンスおよびバンチ長の両方が最小になるように最適化されている。本発表では、入射器テストビームラインでのビームダイナミクスについて報告する。 |
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| ERL放射光源用電子銃のためのフォトカソード開発 | ||
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次世代放射光源であるERL計画が進められている。このERL放射光源の実現には、超低エミッタンスかつ大電流の高輝度電子源が必要不可欠である。これを満たす電子源カソード材料として現在、NEA（負の電子親和性: Negative Electron Affinity）表面を持つ半導体光陰極（フォトカソード）が有望とされている。また、この高輝度電子源の実現には、フォトカソード開発と電子銃開発が車の両輪となって最大限に機能しなければならない。特に初期エミッタンスや大電流を発生させるのに重要な役割を果たすのがフォトカソード研究であり、大電流化に対して量子効率が高いものが必要となる。本発表では、超低エミッタンスかつ高量子効率を有するフォトカソードの開発に焦点を絞って報告する。 |
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| WOPSB05 | スピン偏極電子源の表面電子顕微鏡への応用と実用化の達成 | 390 |
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GaAs系半導体の伝導帯に励起した電子をNEA（負の電子親和性）表面を放出機構に用いて真空中へ取り出す電子源は、スピン偏極ビーム生成を可能にするなど、魅力的な電子源である。我々はリニアコライダー用200keV偏極電子を完成させる過程で、この電子源の基本的性能（偏極度、量子効率、電流密度、エミッタンス、運転持続時間など）を向上させる新手法の有効性を実証してきた。数年前よりこの技術をスピン電子顕微鏡に応用する試みを開始した。特に、レーザースポットを極小化する手法として、透過光吸収フォトカソードを新たに偏極電子源に導入した結果、偏極度90％は維持し、輝度は従来型の1000倍を実現できた。これを低エネルギー表面電子顕微鏡（LEEM）に装着し、タングステン基板上にコバルトを蒸着してゆく過程を観察した結果、コバルト最表面層の磁区構造の実時間観察（ビデオ撮影）を世界で初めて可能にすることができた。 |
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| FPPSA08 | KEKにおけるERL放射光源用500kV電子銃の開発計画 | 860 |
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ERL実証機となるコンパクトERL（cERL）の建設準備がKEK東カウンターホールにて進められている。cERL早期運転実現のため、開発要素の多い電子銃部については実機開発の他、バックアップおよびR&D機としてJAEAおよびKEKそれぞれにおいて同時に開発を進めることとなった。現在JAEAで先行して立上げが行われている１号機に対し、今後KEKにて立上げる２号機では、１号機との互換性を持たせつつも、①透過型光陰極の採用、②光陰極複数同時活性化およびその保存機能をもつ準備システムの開発、③電子銃の極高真空化のための真空系および600kV絶縁セラミック管の開発・改良に力点をおき現在、設計を進めている。 |
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| FPPSA09 | ERL放射光源用500kV-DC電子銃の高電圧印加試験 | 863 |
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原子力機構、KEK、広島大学、名古屋大学では協力してERL放射光源用のDC電子銃の開発を行っている。ERL放射光源の電子銃では空間電荷効果によるエミッタンスの増大を抑えるために500kV程度の加速電圧が要求されている。セラミック管の中央を高電圧のロッドが通るという特殊な形状のために、安定にDC高電圧を印加することが難しく、このような高い電圧の電子銃はまだ実現されていない。そこで、500kVでの運転を実現するためにチタン製のガードリングを備えた10段分割型のセラミック管、チタン製高電圧ロッドを製作し高電圧印加試験を行ったので、その結果について報告する。 |
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| FPPSA10 | ERL放射光源用500kV DC電子銃の光陰極準備システムと高電圧真空容器の開発 | 872 |
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JAEA、KEK、広島大学、名古屋大学はERL放射光源用の500kV DC電子銃の共同開発を行っている。NEA GaAs光陰極準備システムの設計、製作を行い、このシステムを使ってNEA 光陰極を作成し、その量子効率を測定した。また、高電圧真空容器の設計、製作を行った。特に光陰極の寿命に直結する真空ポンプシステムの設計を注意深く行った。開発の現状について報告する。 |
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| FPPSA15 | GaAs光カソード加熱によるダーク寿命の低下についての研究 | 894 |
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広島大学ビーム物理研究室では、高輝度電子源のためのGaAs光カソードの研究をおこなっており、より高い量子効率でかつ長寿命のカソード生成を目指している。本実験では、将来の高輝度電子ビーム発生で使用する大強度レーザーによる、GaAs表面加熱の寿命への影響について研究した。GaAsにおいて、Csと酸素の蒸着(Yo-Yo法)によりNEA表面を生成した後、GaAsを加熱し、そのときの寿命の変化を測定した。その結果、カソードの温度上昇とともに寿命が急激に低下することが分かった。また、寿命が時間のみに依存するダーク寿命と、引き出し電荷量に依存するビーム寿命からなると仮定し、各々を加熱時、非加熱時で比較した。非加熱時の寿命はほぼビーム寿命で決まっているのに対し、温度上昇時にはダーク寿命が急激に低下し、その成分が支配的となることが分かった。 |
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| FPPSA19 | 低エネルギー電子顕微鏡用偏極電子源の性能と高エネルギー加速器への応用 | 911 |
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基板に磁性体を蒸着させたときの磁区構造をリアルタイムで観察できるスピン偏極低エネルギー電子顕微鏡（SPLEEM）用偏極電子源を開発した。偏極電子ビームは ~5×10^-10Pa の極高真空環境下で、電極間暗電流を 1nA以下に保たれ、5MV/m の電界で引き出される。また、ビーム性能は90％のスピン偏極度を持ち、基板の裏面からレーザー光を照射させる透過光吸収型フォトカソードを開発することによって、レーザー光スポット径を1.2μmに絞れたことにより、1.3×10^7A・m^-2・sr^-1・V^-1の還元輝度を得た。さらに、フォトカソードはNEA表面放出機構を用いているためにエネルギー幅の狭い電子ビームの取り出しが可能であり、高エネルギー加速器用の低エミッタンスを必要とする電子源に有用だと思われる。 |
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| TPOPA16 | HIMAC加速器の現状 | 631 |
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放医研の重イオン加速器HIMACは順調な治療及び生物・物理実験ビーム供給を続けている。特に重粒子線がん治療は良好な治療成績を収め、現在までの登録患者数は4500名を超えている。患者数は年々増加しており、現在、年間700名近くの治療を行っている。 一方、装置は治療開始から16年目を迎え、装置の老朽化も無視できない状況にある。HIMACでは3台のイオン源や二重シンクロトロンリングを有するなどバックアップ体制も整っているが、唯一線形加速器部分だけは二重化されていない。そこで放医研が16年度より2ヶ年計画で重粒子線がん治療装置の小型化に関する研究として開発した高効率小型入射器をHIMACへ移設し、第2入射器として利用すべく整備を進めている。高効率小型入射器をHIMACへ組み込む事で装置の二重化が更に進み、より安定した治療ビーム供給が見込まれる。高効率小型入射器と現用装置の比較、現在までの移設の状 |
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| FPACA57 | HIMAC入射器ライナックにおける新型AGC&APC制御装置の開発 | 1097 |
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放医研HIMAC入射器ライナックは5台の空洞（RFQ1台、DTL3台、DBC1台）から構成され、それぞれのローレベル高周波制御には振幅、位相を必要な精度で一定値に追従させるAGC/APC制御装置が用いられている。HIMACではフィードバックスピードをより早く、振幅・位相安定度をさらに高め、ノイズ耐性に優れる新型AGC/APC制御装置の開発が進められており、昨年度に製作および動作テストが行われた。新型AGC/APC制御装置の動作テスト結果と回路変更点、さらにAPC動作を安定化する追加回路について報告する。また新型装置は、使用から10年以上経過した既存のAGC/APC制御装置での運用履歴および不具合事例を反映し、不具合頻度の高い箇所の強化と供給中トラブルに対し不具合箇所を容易に特定し交換可能であるよう配慮した設計がなされている。これら保守の観点からの改造点についても報告する。 |
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| FPACA51 | Core buckling position measurement for J-PARC RCS cavity | 1077 |
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An impedance reduction had been detected in the J-PARC RCS cavity #7 in January 2009. After taking out and opening the cavity tanks, buckling at the inner radius was detected at some of the MA cores. Here we describe the development and application of a magnetic sensor, which can detect the buckling of the cores in the stainless steel water tanks without the need for taking out and opening them. |
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| WPBTA01 | J-PARC RCS縦方向シミュレーション | 247 |
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J-PARC RCSでは、ビーム供用のための運転を開始した。縦方向ビーム力学については、入射時の空間電荷効果の緩和や取り出し時の各種ユーザー向けのビーム操作などのビームスタディーを行っている。これまで、縦方向ビームの性質については、空間電荷効果やビーム負荷を取り入れたシミュレーションコードを使って計算をしてきており、計算による予測とビームを使った実測の比較を行う。 |
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| TOBDC02 | J-PARC RCS/MRにおけるトモグラフィーを用いた縦方向位相空間2次元ビームプロファイルの再構成 | 737 |
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コンピュータートモグラフィーのアルゴリズムを用いた2次元分布の画像再構成は、加速器分野においても縦方向位相空間の2次元ビームプロファイルを得るための有効な測定ツールとして用いられている。J-PARC RCS/MRでは重畳積分逆投影法を用いた非常にシンプルな2次元プロファイル再構成ツールを開発した。シンクロトロン振動1周期の間に生じるビームプロファイルの変化が小さいとすると、1次元のビームバンチ分布の測定データから位相空間の2次元プロファイルを容易に再構成することが出来る。 まず粒子シミュレーションで2次元粒子分布を求め、本ツールによるプロファイル再構成を行なうことで、本ツールの有効性を確認した。次に実際にRCS及びMRでの測定データから2次元プロファイルの再構成を行なった。本発表では再構成ツールの概要と、計算及び実験の結果について報告する。また現状の課題や今後の応用についても議論する。 |
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| FPACA52 | 高周波加速空胴用金属磁性体コアの熱変形の測定 | 1080 |
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J-PARC 3GeV シンクロトロン高周波加速空胴において、長時間の運転後、金属磁性体を使用したコアの一部が座屈する現象が発生した。その過程と原因を調査するために、大気中においてコアを高周波電流によって励磁し、変形の過程を測定した。その結果とコアの製造過程の関係及びコアの耐久性向上についての考察を報告する。 |
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| WOACA02 | 大振幅の2倍高調波重畳による縦方向ペインティング | 366 |
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大強度の陽子ビーム加速においては、スペースチャージチューンシフトを軽減するために、縦方向ペインティングを行い、バンチングファクターを増大する必要がある。J-PARC RCS では、モーメンタムオフセット入射および2倍高調波の縦方向ペインティング手法を採用している。 特に、J-PARC RCS では広帯域MA空胴を採用したことにより、デュアルハーモニック運転を行い、大振幅の2倍高調波を追加空胴なしに発生することができる。縦方向ペインティング試験の結果について報告する。 |
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| WOACA03 | J-PARC シンクロトロン高周波空胴のインピーダンス測定 | 369 |
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J-PARC RCSでは、通常の約２倍の加速電圧を達成する為に金属磁性体(MA)コアを装填した高周波空胴を用いている。2007年5月には、10台の高周波空胴をRCS主トンネルに設置し 、10月からビームコミッショニングを開始した。その後、2008年11月には11台目の高周波空胴を設置し、現在まで約2年間運転を行ってきた。この間、コアの状態を調べる為に、加速器のメンテナンス期間毎にインピーダンスの測定を行ってきた。 この2年間の運転期間中に、2008年12月に空胴７号機、2009年６月に４号機のインピーダンスの低下が観測された。７号機に関しては、インピーダンス低下後に空胴を取出し調査を行ったところ、コアに座屈が起こっていた。また、４号機に関しては、夏期のメンテナンス期間中に内部調査を行う予定である。 本発表では、これらのインピーダンス低下の詳細及びその原因等についての発表を行う。 |
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| WOACA01 | J-PARC リング高周波の現状 | 362 |
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J-PARCは1MWの陽子ビーム実現を目的に斬新なアイデアと最先端技術を取り入れた特色ある加速器である。imaginary γtラティスは加速域から遷移エネルギーを無くすため50GeVシンクロトロンで初めて導入された。金属磁性体による空胴は従来の2倍以上の加速電場勾配を実現し、RCSでは広帯域化により加速とバンチ操作の2つの機能を1台でこなすなど、高精度デジタル高周波制御と共にシンクロトロンには不可欠な機器となった。平成19年開始したビームコミッショニングは10月にRCS3GeV加速、平成20年12月MR30GeV加速とハドロン施設へ遅い取り出し、平成21年6月ニュートリノへ速い取り出しと次々に成功した。リング高周波はキー・コンポーネントの一つであり、それぞれの節目で唯一無比の性能を示してきた。一方でハード面に耐久性に関わる課題が判明し、さらに性能向上に向けた取り組みが必要になってきた。 |
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| WOACA04 | J-PARCリングRF空洞の更なる高勾配化とビーム増強 | 372 |
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J-PARCシンクロトロンでは金属磁性体空洞を世界で初めて本格的に導入し、従来のフェライト空洞に比べ2倍の加速勾配を実現することにより、加速器を小型化した。この金属磁性体の特製を向上させることにより、この加速勾配を更に倍加できる可能性について報告する。この新しい磁性体をμSR（ミュオンスピン共鳴法）を用いて高特製化の機構についての研究を行った。磁性体のナノメーターサイズの結晶の磁化容易軸の向きが特製向上のカギとなっている。この磁性体を用いた高勾配加速空洞の設計について報告する。また、これによるJ-PARC加速器のビーム品質の向上とビーム強度増強についても報告する。 |