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論文

ERL超伝導スポーク空洞製作の現状

沢村 勝; 羽島 良一; 西森 信行; 永井 良治; 岩下 芳久*; 頓宮 拓*; 久保 毅幸*; 佐伯 学行*

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.583 - 586, 2015/09

スポーク空洞の利点を生かせば、ERL加速器を小型化できる可能性が期待できるため、光・量子融合連携研究開発プログラム「小型加速器による小型高輝度X線源とイメージング基盤技術開発」における小型加速器の候補として超伝導スポーク空洞の開発を進めている。スポーク空洞は形状が複雑であるため、プレス加工工程を含めた金型設計や強度計算による補強検討等を行っているので、スポーク空洞製作の現状について報告する。

論文

Development of superconducting spoke cavities for laser Compton scattered X-ray sources

羽島 良一; 沢村 勝; 久保 毅幸*; 佐伯 学行*; Cenni, E.*; 岩下 芳久*; 頓宮 拓*

Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.2902 - 2904, 2015/06

レーザーコンプトン散乱X線源のための超伝導スポーク空洞の研究開発が、文部科学省の研究プログラムとして採択された。2013年度から5年間のプログラムでは、325MHz超伝導スポーク空洞の設計、製作、性能測定を実施する予定である。本論文では、電磁場解析、応力解析の結果を反映した空洞形状の最適化、プレス加工のための金型設計などについて報告する。

論文

Development of muon linac for the muon g-2/EDM experiment at J-PARC

大谷 将士*; 三部 勉*; 深尾 祥紀*; 齊藤 直人; 吉田 光宏*; 北村 遼*; 近藤 恭弘; 岩下 芳久*

Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.2541 - 2544, 2015/06

加速器によるミュオンの加速は、これまでに経験のないものである。これにより、ミュオンの異常磁気能率を0.1ppm、電気双極子モーメントを10$$^{-21}$$ e$$cdot$$cmの精度で測定し、素粒子の標準模型を超える物理を探索することが可能となる。我々は、ミュオン加速専用のリニアックを開発中であり、低速負ミュオンを用いた加速試験を行う予定である。この論文では、このミュオンリニアックの開発状況を述べる。まず、ミュオン$$g$$-2測定実験の概要を述べ、つぎにミュオンリニアックの全容について述べる。さらに、開発中の中速部用ディスクアンドワッシャ型加速空洞の設計について紹介し、最後に、負ミュオニウムを用いた高周波四重極リニアックの加速試験の準備状況について述べる。

論文

Multipactor simulations in 325 MHz superconducting spoke cavity for an electron accelerator

久保 毅幸*; 佐伯 学行*; Cenni, E.*; 岩下 芳久*; 頓宮 拓*; 羽島 良一; 沢村 勝

Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.2892 - 2894, 2015/06

レーザーコンプトン散乱を用いたコンパクトで産業利用可能なX線源を実現するために、4Kで運転できる325MHzの超伝導スポーク空洞の開発を行っている。空洞形状の最適化はほぼ終わったが、現在マルチパクターの評価計算を行っている。シミュレーションと解析の結果について報告する。

論文

Development of superconducting spoke cavity for electron accelerators

久保 毅幸*; 佐伯 学行*; Cenni, E.*; 藤澤 博*; 岩下 芳久*; 頓宮 拓*; 羽島 良一; 沢村 勝

Proceedings of 27th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2014) (Internet), p.1030 - 1033, 2014/12

レーザーコンプトン散乱を用いた小型で産業利用可能なX線源を実現するため、電子加速器用の325MHz超伝導スポーク空洞の開発を行っている。空洞形状の最適化は遺伝的アルゴリズムを用いて行っており、詳細設計を行うためにマルチパクターの計算を現在行っている。さらに製作に向けての検討も行っているので、それらについて発表を行う。

論文

ERL超伝導スポーク空洞開発の現状

沢村 勝; 永井 良治; 西森 信行; 羽島 良一; 岩下 芳久*; 藤澤 博*; 頓宮 拓*; 久保 毅幸*; 佐伯 学行*

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.618 - 620, 2014/10

スポーク空洞は、空洞間隔を短くできることや、マイクロフォニックスによる空洞周波数の変動も小さいこと、セル間のカップリングが強く電界分布調整が容易なことなどERL加速器として用いる場合に利点が大きい。光・量子融合連携研究開発プログラム「小型加速器による小型高輝度X線源とイメージング基盤技術開発」における小型加速器の候補として4Kで高電界加速運転可能な325MHz超伝導スポーク空洞の開発を進めている。これまで行ってきた空洞形状の最適化結果をもとに、空洞製作工程の検討を行っている。スポーク部分は形状が複雑であり、スプリングバック等による成型誤差等を考慮しながら金型設計を進めており、それらを含めスポーク空洞開発の現状について報告する。

論文

Development of superconducting spoke cavity for laser Compton scattered photon sources

沢村 勝; 羽島 良一; 永井 良治; 久保 毅幸*; 藤澤 博*; 岩下 芳久*; 頓宮 拓*

Proceedings of 5th International Particle Accelerator Conference (IPAC '14) (Internet), p.1946 - 1948, 2014/07

レーザーコンプトン散乱(LCS)光源のためにスポーク空洞を開発するプログラムが5か年の計画で立ち上がった。LCSからのX線・$$gamma$$線を産業・学術分野で幅広く利用していくために、電子加速器として325MHzスポーク空洞を採用した。スポーク空洞は元々イオンや陽子の加速器として発明されたが、スポーク空洞の特徴であるコンパクト性やセル間の結合が強いことによる製作誤差に対する安定性、カップラーを円筒側面に取り付けることによるパッキングファクターの向上などを最大に活かすことができる。現在の研究計画と空洞形状の最適化の結果を述べる。

論文

Multipactor simulation on superconducting spoke cavity for laser Compton scattered photon sources

岩下 芳久*; 藤澤 博*; 頓宮 拓*; 羽島 良一; 永井 良治; 沢村 勝; 久保 毅幸*

Proceedings of 5th International Particle Accelerator Conference (IPAC '14) (Internet), p.2543 - 2545, 2014/07

レーザーコンプトン散乱のための超伝導スポーク空洞の開発を行っている。電子加速のための空洞周波数は325MHzであり、同じ周波数の楕円空洞より小さくなる。空洞は複雑な構造のためマルチパクターの影響を受けることになる。現在行っているマルチパクターの解析について発表する。

論文

電子加速用スポーク型超伝導空洞の開発計画

羽島 良一; 沢村 勝; 岩下 芳久*

加速器, 10(4), p.238 - 245, 2014/01

電子加速用超伝導スポーク空洞の開発プログラムを開始した。スポーク空洞は、イオン・陽子加速用に考案されたが、最近では、電子加速への応用も議論されるようになった。本プログラムでは、5年間の研究期間にて、レーザーコンプトン散乱による小型X線源を産業利用へ展開することを目的とし、小型かつ、運転が容易なスポーク空洞を設計、製作する。本稿では、空洞形状の最適設計、機械設計について述べる。

論文

A Novel technique for monitoring the reproducibility of laser tape-target interactions using an X-ray pinhole camera

小倉 浩一; 福見 敦*; Li, Z.*; 織茂 聡; 匂坂 明人; 西内 満美子; 加道 雅孝; 森 道昭; 余語 覚文; 林 由紀雄; et al.

Journal of the Vacuum Society of Japan, 52(10), p.570 - 574, 2009/10

高強度レーザーで生成される相対論的プラズマを正確に制御するためには、レーザープラズマ生成用ターゲットの位置を正確に制御する必要がある。このためには集光されるレーザー光のレーリー長より小さな精度でレーザーショットごとにプラズマの発生する位置をモニターする必要がある。ここでは、X線ピンホールカメラを用いてレーリー長より十分小さい約20ミクロンの精度でプラズマの位置を観測できる技術を開発した。

論文

精密に時間制御された高強度レーザーによるイオン加速

余語 覚文; 大道 博行; 森 道昭; 桐山 博光; Bulanov, S. V.; Bolton, P.; Esirkepov, T. Z.; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 織茂 聡; et al.

レーザー研究, 37(6), p.449 - 454, 2009/06

パルス時間波形の高度に制御された1Hz繰返し運転可能なレーザーを用いて、密度の制御されたターゲットからの陽子線加速機構を検証した。実験の結果、高コントラストのレーザーを用いた、固体密度ターゲットを用いた陽子線加速では、エネルギーの安定した陽子線を再現性よく発生させることが可能となった。一方、臨界密度近傍に制御されたターゲットでは、ビームの高エネルギー成分が低エネルギー成分とは異なる方向に加速される結果を得た。計算機シミュレーションの結果、ターゲット裏面の磁場が陽子線加速電場を傾かせる効果をもつことが明らかになった。これをさらに発展させて、ターゲットの密度分布を高度に制御すれば、ビーム方向をエネルギーに応じてコントロールすることが可能になると考えられる。高強度レーザーの時間・空間制御技術の発展は、レーザー駆動粒子線の利用研究において、今後さらに重要な役割を担うことになるものと結論する。

論文

New method to measure the rise time of a fast pulse slicer for laser ion acceleration research

森 道昭; 余語 覚文; 桐山 博光; 西内 満美子; 小倉 浩一; 織茂 聡; Ma, J.*; 匂坂 明人; 金沢 修平; 近藤 修司; et al.

IEEE Transactions on Plasma Science, 36(4), p.1872 - 1877, 2008/08

 被引用回数:6 パーセンタイル:68.64(Physics, Fluids & Plasmas)

本グループでは、京都大学・電力中央研究所・GIST等と共同でレーザー駆動プロトンビームの利用に向け、レーザー・ターゲット双方からエネルギー/変換効率/Emittanceの最適化に関する研究を進めている。本論文はその研究の過程において開発したレーザー駆動高エネルギープロトンビーム発生におけるチャープパルスを用いた高速パルススライサー装置の新たな性能評価法と、その後に行ったイオン加速実験に関する結果をまとめたものである。この研究開発によって、新手法の有意性を明らかにするとともに、プレパルスの抑制により最大2.3MeVのプロトンビームの発生を実証しプレパルスがプロトンビームの高エネルギー化に重要な役割を果たすことを明らかにした。

論文

Simultaneous proton and X-ray imaging with femtosecond intense laser driven plasma source

織茂 聡; 西内 満美子; 大道 博行; 余語 覚文; 小倉 浩一; 匂坂 明人; Li, Z.*; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 桐山 博光; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 46(9A), p.5853 - 5858, 2007/09

 被引用回数:15 パーセンタイル:42.52(Physics, Applied)

高強度短パルスチタンサファイヤレーザーを使って、数MeVのプロトンとkeVのX線と同時に同じ場所から発生させることが可能である。今回、X線とプロトンのソースから10mm離れたサンプルの同時投影像を測定することに成功した。この実験はとてもシンプルな実験であるが、数100fsからpsの分解能を持っている。ディテクターとして、CR39とイメージングプレートを使用した。この方法によってミクロン構造の正確な観測に応用可能である。

論文

Characterization of an intense laser-produced preformed plasma for proton generation

匂坂 明人; 大道 博行; 小倉 浩一; 織茂 聡; 林 由紀雄; 森 道昭; 西内 満美子; 余語 覚文; 加道 雅孝; 福見 敦*; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 51(1), p.442 - 446, 2007/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.56(Physics, Multidisciplinary)

原子力機構で進めている高出力レーザーを用いた電子,イオンの発生研究を中心にレーザー駆動加速器の現状をレビューする。またその現状を踏まえた今後の利用研究の展望について報告する。

論文

Laser prepulse dependency of proton-energy distributions in ultraintense laser-foil interactions with an online time-of-flight technique

余語 覚文; 大道 博行; 福見 敦*; Li, Z.*; 小倉 浩一; 匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; 中村 衆*; 岩下 芳久*; 白井 敏之*; et al.

Physics of Plasmas, 14(4), p.043104_1 - 043104_6, 2007/04

 被引用回数:55 パーセンタイル:8(Physics, Fluids & Plasmas)

集光強度$$sim 10^{18}$$W/cm$$^2$$の短パルスレーザーを厚さ5$$mu$$mの銅薄膜に照射することで発生する高速プロトンのエネルギー分布を、新規に開発したオンライン飛行時間分析器を用いて行った。レーザー主パルスの9ns前に入射するfs-時間幅のプリパルスの強度が10$$^{14}$$から10$$^{15}$$W/cm$$^2$$へ上昇するとともに、高速プロトンの最大エネルギーが増加する実験結果が得られた。二波長干渉計測定から、プリパルスによって薄膜の表面に生じるプラズマ膨張のスケール長は15$$mu$$m以下であった。このような密度勾配の急峻なプラズマの発生は、その後に入射する主パルスの吸収効率を高める効果があり、これがプロトンのエネルギーを上昇させると考えられる。

論文

High quality laser-produced proton beam generation by phase rotation

野田 章*; 中村 衆*; 岩下 芳久*; 白井 敏之*; 頓宮 拓*; 想田 光*; 大道 博行; 森 道昭; 加道 雅孝; 匂坂 明人; et al.

International Journal of Modern Physics B, 21(3&4), p.319 - 330, 2007/02

レーザーイオン源は癌治療用の加速器になる可能性を持つ。今回、レーザーの光学調整,プレパルス調整,ターゲット調整,レーザーパルス幅などを行い、レーザー駆動プロトン加速のスペクトルTOF測定をプラスチックシンチレーターを使って行った。プロトンの最大エネルギーは900keV(チタンターゲット3マイクロメートル厚)と600keV(チタンターゲット3マイクロメートル厚)であった。また、生成されたレーザー駆動プロトンのスオエクトルはマクスウェルボルツマン分布をしており、これにFR電場(レーザーとシンクロナイズされた)をかけることによって最初の位相回転に成功した。

論文

Development of laser driven proton sources and their applications

大道 博行; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; 森 道昭; Ma, J.-L.; Pirozhkov, A. S.; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.

Proceedings of 7th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR 2007) (CD-ROM), p.77 - 79, 2007/00

10の$$^{17}$$W/cm$$^{2}$$以上に集中させた高強度レーザーを用いて、陽子加速器を開発している。プラズマパラメータと陽子エネルギー範囲を、レーザー照射ごとにリアルタイム検出器を用いてモニターした。実用可能なMeV級の陽子エネルギーを安定して得ることに成功した。

論文

Enhancement of high energy proton yield with a polystyrene-coated metal target driven by a high-intensity femtosecond laser

余語 覚文; 西内 満美子; 福見 敦*; Li, Z.*; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 織茂 聡; 加道 雅孝; 林 由紀雄; 森 道昭; et al.

Applied Physics B, 83(4), p.487 - 489, 2006/06

 被引用回数:9 パーセンタイル:53.07(Optics)

厚さ3ミクロンのタンタル薄膜上に厚さ133ナノメートルのポリスチレンを被覆したターゲットに対して、パルス幅70フェムト秒,集光強度$$2.7times10^{18}$$W/cm$$^{2}$$のレーザーを照射し、最大エネルギーで950keVのプロトンを得た結果を報告する。薄膜裏面からのプロトンと高速電子のエネルギー分布が同時に測定された。得られたプロトンの収量はタンタルのみの薄膜の10倍であった。タンタルのみの薄膜上の表面不純物層を10ナノメートルと仮定すれば、収量における10倍の上昇は、ポリスチレン層による水素原子の増加とほぼ比例する結果である。これはポリスチレン層がプロトン収量の増加に寄与した事実を示している。

論文

Characterization of thin-foil preformed plasmas for high-intensity laser plasma interactions

匂坂 明人; 大道 博行; Pirozhkov, A. S.; 小倉 浩一; 織茂 聡; 森 道昭; 西内 満美子; 余語 覚文; 加道 雅孝; 中村 衆*; et al.

Acta Physica Hungarica B, 26(3-4), p.327 - 333, 2006/00

高強度レーザーと薄膜との相互作用により生成される高エネルギーのX線,イオン,電子は、テーブルトップの放射線源として注目されさまざまな応用が提案されている。ここでレーザーと薄膜との相互作用の物理過程を調べるうえで、レーザーのプリパルスによって生成されるプリプラズマを評価しておく必要がある。本実験では、原子力機構設置のチタンサファイアレーザー(JLITE-X)を集光用のポンプ光と計測用のプローブ光に分け、ポンプ光をチタン薄膜ターゲットに照射し、発生するプリプラズマをプローブ光の干渉計測によって測定した。ポンプ光の集光強度は$$sim$$2$$times$$10$$^{17}$$W/cm$$^{2}$$であり、プローブ光は、2倍高調波(400nm)を用いて計測を行った。ポンプ光とプローブ光の時間差を調整し、メインパルスの約50ps前でのプリプラズマを測定したところ、レーザー入射側にプリプラズマが生成されていることがわかった。さらにプリプラズマサイズに対するプロトン発生の依存性を調べた結果、プリプラズマを抑制することでプロトンの発生量が大きく変化することがわかった。このような結果は、メインパルスと薄膜との相互作用の解明にとって有用である。

論文

Characterization of a laser-driven proton beam

匂坂 明人; 大道 博行; 福見 敦*; 高井 満美子; 余語 覚文; Li, Z.*; 小倉 浩一; 織茂 聡; 林 由紀雄; 森 道昭; et al.

Proceedings of RCNP-JAEA Workshop on Nuclear Photon Science "Hadron-nuclear physics probed by photon", p.195 - 200, 2006/00

高エネルギーのイオン, 電子, X線などが超短パルス高強度レーザーと物質との相互作用により発生する。高強度チタンサファイアレーザーを用いて、レーザー強度$$sim$$2.7$$times$$10$$^{18}$$ W/cm$$^{2}$$で薄膜ターゲットに照射し、高エネルギー陽子を測定した。その結果、陽子の最大エネルギーとして$$sim$$900keVが得られた。

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