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不破 康裕; 守屋 克洋; 高柳 智弘
Proceedings of 31st International Linear Accelerator Conference (LINAC 2022) (Internet), p.364 - 367, 2022/09
J-PARC LINACのMEBT1 (Medium Energy Beam Transport 1)は、RFQ (Radio Frequency Quadrupole)とDTL (Drift Tube Linac)の間に位置する3MeVビームの輸送系である。この区間ではDTLへの入射ビームのマッチングや後段の3GeVシンクロトロンの加速周期に合わせたビームのチョップを行っており、MEBT1の特性はJ-PARC加速器施設におけるビームの品質を決める重要な要素である。1MWおよびそれを超えるビーム出力を目指すにあたり、MEBT1の安定性および信頼性向上は重要な開発項目となっており、ビーム集束系への永久磁石の適用を検討している。本発表では、MEBT1への導入に向けた永久磁石を用いた集束磁石の設計およびその集束磁石を用いる場合のMEBT1のラティス検討結果を報告する。
不破 康裕; 岩下 芳久*; 近藤 晃弘*
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 32(6), p.4007304_1 - 4007304_4, 2022/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Engineering, Electrical & Electronic)強磁場の発生は加速器を含む先端研究を遂行するための重要な技術である。NbTIやNb
Sn,高温超伝導材を用いたハイブリッド磁石は強磁場の発生に使用することができるが、NbSnや高温超伝導材は材料コストが高い。そこで永久磁石をハイブリッド磁石に加えることで1T分の磁束密度を発生することができ、コストの高い線材の使用量が少なくすることができると期待できる。先行研究においては100Kまでの低温環境における永久磁石の磁化特性が調べられてきたおり、ネオジム磁石の磁化が100Kで減少することが知られている。一方で、ネオジムの代わりにプラセオジウムを使用した永久磁石では100Kにおいても磁化量が減ることなく保磁力も7T程度の値である。本研究では、プラセオジウム永久磁石の磁化特性を4Kの極低温において測定した。その結果、4Kにおいてプラセオジウム磁石の磁化は減少することなく10Tの保磁力を有することが明らかとなった。
阿部 賢*; 岩下 芳久*; 照沼 信浩*; 不破 康裕; 八子 丈生*
Proceedings of 16th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.700 - 702, 2019/10
国際リニアコライダー(ILC)のダンピングリングへの永久磁石の適用を研究している。電磁石を永久磁石に置き換えることで、コイルを励磁するための電力や電源の保守コストだけでなく、冷却水の漏洩事故も減らすことが可能となる。ダンピングリングには偏向磁石と軌道補正磁石が使用されており、本研究では3D磁場コードCST Studioを用いて永久磁石を使用した補正磁石内の磁場分布を解析している。軌道補正磁石では、ビーム軌道の誤差を修正するために、発生させる磁場の極性と強度が可変であることが要求される。本研究では、補正磁石内の磁気回路中の永久磁石に回転機構を搭載することで、発生磁場の調整を可能にした。また、不正多極磁場によるビーム品質の劣化を抑制するために磁気回路の部材形状の最適化を行い、実機へ搭載可能な磁石設計を確立した。
八子 丈生*; 岩下 芳久*; 阿部 賢*; 栗原 俊一*; 福田 将史*; 佐藤 将春*; 杉村 高志*; 不破 康裕; 高宮 幸一*; 飯沼 勇人*
Proceedings of 16th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1003 - 1005, 2019/10
永久磁石は低消費電力化や小型化を目的としてビーム光学素子の素材として用いられているが、ネオジム磁石やサマリウムコバルト磁石では放射線減磁が起こることが知られている。しかし強度が弱いながらも安価な、フェライト磁石の放射線減磁については十分な情報が無い。フェライト磁石のビーム光学素子の素材としての適合性を検証するために、京大複合研原子炉(KUR)でフェライト磁石の中性子照射による放射線減磁実験を行った。実験では、最大
cm
に相当する中性子線量で照射を行ったが、有意な減磁は検出されなかった。この減磁特性は一般的に使用されているネオジム磁石よりフェライト磁石の放射線減磁耐性が高いことを示しており、より高い線量領域での減磁傾向の計測を計画している。
吉田 健一; 奈良 孝幸; 齋藤 勇一; 横田 渉
Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.392 - 393, 2004/08
原研高崎では現在、AVFサイクロトロン用として永久磁石型ECRイオン源を開発している。本発表では磁場分布のシュミレーション計算をもとにしたECRイオン源の基本設計と開発の現状についてこれまでの経緯とともに報告する。
松田 誠; 藤井 義雄*; 竹内 末広; 吉田 忠
第15回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.62 - 64, 2003/03
原研タンデム加速器では得られるビームのエネルギー,強度,イオン種の拡大を目的に高電圧端子内にECRイオン源を設置する計画を進めてきた。第1段階では基本的な技術の取得及び機器の開発のため、加速器本体に大きく手を加えることなく設置が可能な小型の永久磁石型ECRイオン源(RF周波数10GHz、出力200W)を搭載した。主に水素,酸素及び希ガスイオンの加速に利用され、利用実績も上がってきている。しかし現在のイオン源は性能的にはまだ十分ではないので、計画の第2段階として、より高性能なイオン源を設置する計画を進めている。イオン源には14.5GHz,200Wの永久磁石型ECRイオン源(SUPERNANOGAN)を採用する。このイオン源はかなり大きなものであるため、現在のイオン源位置には設置せず、ガスストリッパー装置を撤去しそこにTECRIS用の入射90度電磁石を配置しイオン源を接続する。この配置だと180度電磁石をビームの分析電磁石として使用することができるため、現在より広範な電荷領域にわたってイオンを選択することが可能となる。これによりSUPERNANOGANからの加速が実現すれば現在の加速器の性能を凌駕し、高質量のイオンについては引き出されるイオンの電荷が倍増、つまりエネルギーの倍増が期待できる。
陳 振茂; 青砥 紀身; 加藤 章一; 永江 勇二
JNC TN9400 2000-022, 46 Pages, 2000/03
本研究では、SUS304ステンレス鋼における自然磁化と機械損傷の相関に関する試験研究を実施した。単純引張試験及び両振疲労試験を用いて試験片に機械損傷を与え、フラクスゲートセンサーで試験中及び除荷後の磁化特性を測定した。その結果外部磁場をかけなくても塑性変形や疲労損傷により自然磁化が発生し、損傷の増加と伴い飽和することが明らかにした。切欠試験片に疲労き裂を入れた試験から、自然磁化は特に疲労き裂の検査に有効であることが判った。更に疲労試験中測定した磁場信号の処理により、疲労損傷の検出に適用可能な信号の特微量(磁場・ひずみヒシテリシス曲線の面積)を提案した。最後に塑性変形を与えた試験片に対して永久磁石励磁による残留磁化の分布を測定し、残留磁化は塑性変形が十分大きくなると増加する傾向があると判った。上記内容から、損傷誘起自然磁化は絶対値が小さいものの、特微量の抽出やセンサーの工夫によって損傷状態の監視に十分適用可能であると考えられる。一方、自然磁化の測定は走査検査への適用のためにまた努力する必要があるが、これに対して残留磁化に基づいた手法は有効である可能性が高い。なお、提案手法を実機環境への応用に至るまでは、異なる試験条件下の挙動や実環境ノイズの影響の確認などさらなる研究を重ねる必要があると考えられる。
齋藤 勇一; 横田 渉; 大越 清紀
KEK Proceedings 99-22, p.1 - 16, 2000/01
TIARAでは1994年より、静電加速器用の小型で低消費電力のECRイオン源の開発を進めている。MINI-ECRではすべての磁石に永久磁石を採用したECRイオン源で、トランジスタアンプで発生した10GHzのマイクロ波で動作する。独自な形状の電極を用いたバイアスプローブ法で価数の向上とビーム電流の増大に成功し、1
A近いAr
を得ている。さらに、ECRイオン源でSF
プラズマ法を使用した高融点金属イオンの生成技術も確立した。現在、400kVイオン注入器に搭載され、MeVイオン注入の実現に向けてビーム加速テストが行われている。MINI-ECR IIは12GHzで動作するため、磁場をさらに強くするように永久磁石の配置に新たな工夫をした。現在は、試験運転の準備を進めているところである。講演では、静電加速器用小型ECRイオン源に特有な技術、MINI-ECRの特徴と到達性能及びMINI-ECR IIの設計磁場の特徴を報告する。
伊藤 孝雄; 山崎 晴幸*; 薄井 勝富; 藻垣 和彦; 栗山 正明
JAERI-Tech 99-066, p.13 - 0, 1999/09
JT-60負イオンNBI(N-NBI)のイオン源では、負イオンの生成率を上げるためイオン生成部にセシウム蒸気を導入している。このセシウムの蒸発率はセシウム導入装置の液体セシウムを貯めているオーブンの温度を変えることにより制御される。オーブン内のセシウム残量を監視するため、サマリウムコバルト系永久磁石を装置したフロートを利用したセシウム液面レベルの測定手法を新たに開発した。オーブン内のセシウム液面レベルはフロート内磁石からの磁場を測定することにより検知できる。また、このフロートはセシウム導入装置の高真空及び高温の環境下で使用できる。本液面レベル測定手法の有効性は、実証試験により確認され、これにより、負イオン源におけるセシウム消費の定量的な把握が可能となった。
Fe
N藤井 博信*; 小山 佳一*; 多々見 貢郎*; 光藤 誠太郎*; 本河 光博*; 梶谷 剛*; 森井 幸生; P.C.Canfield*
Physica B; Condensed Matter, 237-238, p.534 - 540, 1997/00
被引用回数：6 パーセンタイル：42.67(Physics, Condensed Matter)YFe及びこれを高圧Nガスで窒化したYFeN
粉末材料の中性子回折実験を行った。回折データのリートベルト解析により、窒素原子はC面内でY原子を三角形でとり囲む9eサイトに99.5%侵入し、18gサイトには4%侵入することが判明した。また窒素の侵入により、9eサイトのN原子に最近接の18fサイトのFe原子の磁気モーメントは最も小さく(~2.0
)て、最も遠い6cサイトのN原子の磁気モーメントが最も大きい(~2.9)ことが10Kにおいて観測された。
齋藤 勇一; 横田 渉
Review of Scientific Instruments, 67(3), p.1174 - 1176, 1996/03
被引用回数：5 パーセンタイル：47.77(Instruments & Instrumentation)静電加速器の加速エネルギーを増加させることができる小型ECR多価イオン源を開発している。これをTIARA複合ビーム照射施設の400kVイオン注入装置に搭載することにより同施設において入手不可能な0.4MeVから2MeVまでの高強度重イオンビームを得ることができる。本イオン源は永久磁石だけでプラズマ閉じ込め用磁場を形成させ、RF電力もトランジスタ増幅器を用いることによりきわめて小型省電力となった。今回はこのイオン源の設計及びイオン源テストスタンド上でのファーストビーム引き出し実験について報告する。
齋藤 勇一
INS-T-534, 0, p.130 - 134, 1995/02
静電加速器のイオン源として多価イオン源を用いればその価数倍だけ高いエネルギーのイオンビームを得ることができる。そこでTIARA400kU静電加速器用多価イオン源としてのECRイオン源を現在設計している。このイオン源は高電圧ターミナル上に設置されるため小型小電力でなければならない。今回計算機を用いて、10GHz用のECR磁場を永久磁石だけを用いて形成したのでこれを報告する。
齋藤 勇一; 横田 渉
BEAMS 1995: 第6回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウム講演論文集, 0, p.15 - 18, 1995/00
非常に小型で省電力のECR多価イオン源を開発した。プラズマを閉じ込める磁場は永久磁石のみで形成され、10GHz 15Wのマイクロ波は、トランジスターで発生、増幅される。これを静電加速器の高電圧ターミナル上に搭載することにより、その加速エネルギーを増倍することができる。テストベンチを用いた初期テストで多価イオン生成を確認したのでこれを報告する。
Mo, YFe
Mo and NdFe
CoTi森井 幸生; H.Sun*; 藤井 博信*; 宮崎 靖之*; 赤山 稔*; 舩橋 達
Physica B; Condensed Matter, 213-214, p.291 - 293, 1995/00
被引用回数：3 パーセンタイル：25.65(Physics, Condensed Matter)有力な永久磁石材料の候補であるYFeMoとYFeMoの窒化物について中性子回折実験を行った。その結果結晶構造は母材と同じThMn
構造(空間群I4/mmm)をとり、Moはその8iサイトを主に占有し、少数は8fサイトにも位置すること、Nはほぼ100%2bサイトを占有すること、磁気モーメントの大きさはこれまで得られている磁化の大きさと整合する値であることが判明した。NdFeCoTiNについての同様の実験からTiは8iサイトに入るが、Coは8jと8fサイトに入ること、Nは2bサイトに入るものの50%しか占有できないことが判明した。磁化測定等から推論すると、2bサイトに多くのNを侵入させることが、特性の良い磁石材料を得る方法だと思われる。
角野 和義*; 佐々木 茂美; 島田 太平; 宮原 義一
JAERI-M 93-156, 27 Pages, 1993/08
磁場解析ソフトウェアとアンジュレータ放射光特性解析プログラムを利用して新型可変偏光アンジュレータの磁場特性と放射光特性の解析を行った。その結果、任意の磁石列の位相差に対し磁場の各成分間の位相差は、常に磁場周期長の1/4であることがわかった。また、このアンジュレータの垂直偏光、円偏光、水平偏光の各モードのときの磁場のマルチポール成分を計算した。さらに、このアンジュレータをSPring-8に挿入した場合に期待される放射光の計算を各モードに対して行った。
角野 和義*; 佐々木 茂美
JAERI-M 92-157, 11 Pages, 1992/10
磁界解析ソフトウェアを利用して垂直偏光アンジュレータり概念設計を行った。本報告のアンジュレータの構成は1磁場周期(80mm)に合計8個の磁石を用いるタイプと16個の磁石を用いるタイプとした。これらのモデルと以前に報告した新型可変偏光アンジュレータの垂直偏光モード時の磁場強度の比較を行った。解析の結果、1磁場周期に16個の磁石を使用するタイプが新型可変偏光アンジュレータの垂直偏光モードに対し、約1.3倍高いピーク磁場を示すことが明らかになった。さらに垂直偏光アンジュレータの磁石列の位相をずらすことにより、新型可変偏光アンジュレータと同様に円偏光を発生できることも判明した。また、この際に新型可変偏光アンジュレータの円偏光モード時より、わずかではあるが高い螺施磁場が得られることがわかった。
坂本 慶司; 前原 直; 渡辺 聡彦*; 岸本 泰明; 小田 久子*; 川崎 温*; 永島 孝; 前田 彦祐; 志甫 諒
JAERI-M 91-036, 11 Pages, 1991/03
ミリ波領域における自由電子レーザー(FEL)実験が、ビームエネルギー1MeVビーム電流1~3kAのインダクションライナック(LAX-1)を用いて行われた。FELのウィグラーとしてハイパブリックサイン型の表面形状を持つビーム集束型永久磁石列が用いられ、これはウィグラー中の低エネルギー、大電流電子ビーム伝送に特に有効であることが示された。またこれを用いたミリ波発振実験において、40GHz帯ミリ波の発振が観測され、その成長率は0.42dB/cmであった。
武田 全康; 鈴木 淳市*
no journal, ,
中性子小角散乱法は、試料内部に存在する約1nmから約10mに及ぶ広い空間スケールに渡る構造や構造揺らぎを非破壊的に観測することのできる優れた手法である。我々は、中性子小角散乱測定で得られた2次元小角散乱パターンから、焼結磁石内部の平均構造を実空間像に変換するためのソフトウエアの開発を行っている。散乱パターンには位相情報が含まれないため、実験データから実空間像を直接得ることができないので、まず、実空間でのモデルを構築し、それをフーリエ変換することで得られる2次元小角散乱パターンと実験データを比較するという手法をとっている。今回の発表では、前回の発表後に拡張した機能である磁区の取り扱いを中心にソフトウエア開発の現状を報告する。
不破 康裕; 岩下 芳久*
no journal, ,
量子ビーム応用の展開において、ビームの大強度化は効率的なビーム利用につながる重要な開発項目である。その大強度化を実現する上で最も重要な項目の一つが空間電荷効果を原因とするエミッタンス増大の抑制である。本研究では新たな空間電荷効果抑制を可能とする手段として提案された、ビーム輸送ラインへの多極磁石成分の印加を実現する磁石の基礎設計について報告する。この磁石では効率的に多極成分を発生させるために永久磁石を用いており、その永久磁石に可動機構を持たせることで多極成分強度を調整することができ多様なパラメータのビーム輸送に利用することができる。
不破 康裕; 栗山 靖俊*; 岩下 芳久*
no journal, ,
加速器のビーム光学系などに使用する永久磁石材料の磁気的特性に関する放射線耐性を評価するため、京都大学研究用原子炉を用いて中性子照射による放射線減磁を測定している。減磁評価においては中性子照射前後の磁化を正確に測定することが肝要であるが、ホールプローブを用いて磁場を測定した場合にはプローブ位置による測定値の変位が大きく減磁評価の誤差の原因となっていた。そこで系統誤差を抑制した磁化測定を実現するために、コイル近傍で磁石を回転させてコイルを貫く磁束の変化による誘導起電力の大きさから磁化の大きさを測定する手法を開発した。この磁石回転式の磁化測定法を採用することで、測定値の誤差を0.1%まで低減させることが可能となり放射線減磁の測定精度が向上した。
不破 康裕; 栗山 靖敏*; 岩下 芳久*; 広田 克也*; 山田 雅子*; 北口 雅暁*; 清水 裕彦*
no journal, ,
磁気勾配による反射を用いた中性子ミラーは開発中である。中性子は磁気双極子モーメントを持つため、磁場勾配により力を受ける。この現象を利用し、永久磁石をハルバッハアレイの平面状に配置することで、中性子に対するポテンシャルウォールを形成することができる。このポテンシャルウォールは偏極中性子ビームのミラーとして機能する。これまでに高さ20mm、幅30mmのミラーを試作し、JRR-3のMINE2ポートで予備的な中性子反射実験を行った。次のステップとしてより大きなサイズのミラーを製作し、J-PARC MLFで実験を行う予定である。本発表では、ミラーの原理、JRR-3での予備実験結果及びJ-PARCでの実験に向けたミラー製作状況について報告する。
