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峰原 英介; 羽島 良一; 沢村 勝; 永井 良治; 西森 信行; 菊澤 信宏; 杉本 昌義; 山内 俊彦; 早川 岳人; 静間 俊行
Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.150 - 154, 2001/10
われわれは工業的な利用、例えば、医薬品,医療,防衛,造船,半導体産業,化学産業,環境科学,スペースデフリ,エネルギー伝送など、のために強力で効率的なFELが必要である。そのような波長可変,高効率,高平均出力,高ピーク出力,極短パルス自由電子レーザーを実現するために、原研FELグループは、エネルギー回収配位を持つ小型自立式無蒸発型超伝導リニアックによって駆動される自由電子レーザー概略設計し、開発した。この装置に関して議論は、工業用自由電子レーザーに対する市場からの要求,8年に渡る原研小型自立式無蒸発型冷凍装置の運転経験とその概念からのある重要な解答,新しい高効率高出力極短パルス発振モードの発見,エネルギー回収配置が含まれる。
上松 敬; 神谷 富裕; 金子 広久; 水橋 清; 齋藤 勇一; 千葉 敦也; 福田 光宏; 荒川 和夫
Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.467 - 469, 2001/10
原研高崎では、バイオ・材料研究用のGeV級重イオンビーム照射ができる超伝導AVFサイクロトロンの建設計画があり、現在その基本仕様の検討を行っている。本報告では、外部ビーム輸送系のビーム光学,ビームライン配置,照射室配置等の設計検討の結果を報告する。要求されている外部ビームラインは、バイオ研究用の(1)マイクロビーム打ち上げライン,(2)マイクロビーム打ち下ろしライン,(3)大面積均一照射用打ち下ろしライン,及び、宇宙用材料用の大面積均一照射水平ラインなどがある。
倉島 俊; 宮脇 信正; 福田 光宏; 中村 義輝; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 横田 渉; 奥村 進; 荒川 和夫
Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.232 - 234, 2001/10
原研AVFサイクロトロンでは、マイクロビーム形成に必要なフラットトップ加速を計画しており、2002年3月には第5高調波重畳のための共振空洞,増幅器等の据付が予定されている。“MAFIA"を用いた電磁場解析により、全加速周波数において、基本波の5倍高調波を励振できる共振空洞を設計した。また、計算から得られた半径方向の電場分布をもとに、フラットトップ加速時におけるビーム平衡軌道計算も行った。
西森 信行; 羽島 良一; 永井 良治; 静間 俊行; 沢村 勝; 菊澤 信宏; 峰原 英介
Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.458 - 460, 2001/00
原研FELオシレーターでは、高出力FEL発振を実現するために、入射システムの最適化を行いアンジュレーター内で、ピーク電流100A以上(電荷0.5nC),ジッター100fs以下を実現した。電子バンチは10.4MHzの間隔で生成され、マクロパルスあたり5000個以上の多重バンチを生成する。この高輝度マルチバンチを用いて、0-detuning発振等ユニークな成果を挙げている。ここでは、原研FELのユニークなRF圧縮システムの紹介と、今後のエネルギー回収システムに対応した電子銃の開発について述べる。
西森 信行; 永井 良治
Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.95 - 99, 2001/00
FELオシレーターの光共振器長を完全同期長に設定した状態で、FEL発振の飽和状態が消えずに残ることが初めて観測された。また、そのときのFEL光のパルス長は半値全幅で250fs,波長は22umであった。250fsというパルス幅は光のサイクル数に換算すると3サイクルに相当する。これは、今までに実現されている世界のFELの中でも最小サイクルである。FELの1パルスのエネルギーは200uJ程度なので、ピークパワーは0.8GWに達している。完全同期長における飽和発振は従来のFEL理論では許されておらず、その物理的なメカニズムは現在も研究が進められている。
奥村 進; 倉島 俊; 石本 貴幸*; 横田 渉; 荒川 和夫; 福田 光宏; 中村 義輝; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; 上松 敬; et al.
Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.283 - 285, 2001/00
サイクロトロンの磁場の変化によるビームの不安定性が近年大きく取り上げられている。前回の本研究発表会では、原研AVFサイクロトロンにおいては運転開始後、電磁石ヨークが主にメインコイルの放熱により数十時間にわたって上昇を続け、このためにビーム電流が減少することを突き止めたことを報告した。その後、さらに詳細なヨーク温度の分布泳ぎ磁場強度の時間変化を測定するとともに、熱解析コードによるシミュレーションも加えて検討した結果、主な熱源がメインコイルとトリムコイルであることを明らかにした。これに基づいて、メインコイルの放熱を断熱する装置と、ハーモニックコイルの温度をコイル電流に依らずに一定にする装置を設置した。試験運転では、運転開始50時間後もビーム電流を初期値の90%に保つという良好な結果を得た。一方で、これまで見えなかったサイクロトロン室の空気温度の影響が現れるなどの問題も出てきた。
中村 義輝; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 田村 宏行; 倉島 俊; 横田 渉; 奥村 進; 福田 光宏; 赤岩 勝弘*; et al.
Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.193 - 195, 2001/00
原研高崎のAVFサイクロトロン装置は、1991年3月のファーストビーム以来、特に深刻な故障もなく、順調に運転されている。年間の運転時間は、最近8年間での平均で約3200時間である。この2年間では、われわれは以下に示すような開発や改良を実施した。専用冷却システムの追加によるサイクロトロンビームの安定化、第5高調波RFを用いたフラットトップ装置の検討と設計,放射線遮蔽のためのロータリーシャッターの改造及びマグネティックチャンネルとその電源の増強等である。さらに、冷却系のための循環ポンプの更新,電源盤内のシャント抵抗の交換及び基幹ビーム輸送ラインでのいくつかの電磁石の再アラインメント等も、実施された。
益田 伸一; 神門 正城; 小瀧 秀行; 細貝 知直*; 近藤 修司; 金沢 修平; 横山 隆司*; 的場 徹; 中島 一久
Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, 3 Pages, 2001/00
原研関西において、100TWレーザーを用いたレーザー航跡場加速器実験が計画されている。高速Zピンチキャピラリ放電によるプラズマ導波路の開発は、加速長をかせぐために重要な課題の一つである。これまでに、われわれは2cm長のプラズマ導波路を開発し、レーザーの導波実験に成功した。現在、1GeVレーザー加速実験のための10cm長のプラズマ導波路を開発中である。開発状況とPICシミュレーションの結果について報告する。
小瀧 秀行; 神門 正城; 近藤 修司; 益田 伸一; 金沢 修平; 横山 隆司*; 的場 徹; 中島 一久
Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, 3 Pages, 2001/00
高周波での加速をレーザーに変えることにより、加速勾配が100
1000倍となり、レーザー加速は加速器小型化の可能性を秘めている。日本原子力研究所では、フォトカソードRFガンを電子源としたマイクロトロンを高品質電子ビーム源として使用し、これを100TW 20fsレーザーが加速する。効率よく加速を行うには、超短パルス電子ビーム,フェムト秒オーダーでの高精度の同期,レーザーの長距離伝播等を必要である。これらの要素技術及び組合せることによる高効率のレーザー加速,ガスジェットによるガス密度分布の測定や周波数干渉法によるレーザープラズマ航跡場の測定等、レーザー加速のための基礎実験について発表する。
福田 光宏; 荒川 和夫; 横田 渉; 奥村 進; 上松 敬; 神谷 富裕; 水橋 清; 奈良 孝幸; 齋藤 勇一; 石井 保行; et al.
Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.71 - 73, 2001/00
原研高崎では、バイオ・材料科学におけるイオンビーム利用研究の新展開を図るため、K900超伝導AVFサイクロトロンの建設・整備計画を提案している。要求されているビームは、300MeVまでの陽子,100MeV/n以上の炭素イオン,120MeV/n以上のクリプトンイオンなどで、植物育種や新機能性材料の創製などへの貢献が期待されている。現在、軽イオンとGeV級重イオンの加速を両立させる4セクター及び4ディー電極型の超伝導AVFサイクロトロンの設計を進めている。講演では、本計画の概略を紹介するとともに、超伝導電磁石の設計を中心に各システムの検討の現状を報告する。