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論文

Evaluation of nonlinear effects in the 3-GeV rapid cycling synchrotron of J-PARC

發知 英明; 野田 文章*; 谷 教夫; 木代 純逸*; 町田 慎二*; Molodojentsev, A. Y.*

Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.916 - 918, 2005/00

本講演では、J-PARC RCS内に存在する非線形磁場を考慮したトラッキングシミュレーションを示し、誘起されたベータトロン共鳴の補正手段を議論する。

論文

The Status of optics design and beam dynamics study in J-PARC RCS

野田 文章*; 發知 英明; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 山本 風海; 林 直樹; 木代 純逸; 町田 慎二*; Molodojentsev, A. Y.*

Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.2759 - 2761, 2005/00

現在RCSでは、目標の1MW出力を達成するため、種々のエラーの影響評価を行っており、その評価をもとに、補正システムの検討・検証や運転パターンの検討を進めている。また空間電荷効果によるビーム挙動評価も進めており、各種エラーを取り込んだ多粒子トラッキングが可能な段階にきている。一方でRCSの最終目標は出力だけでなくユーザーに適したビームプロファイルを作ることにもあり、その検討も進めている。今回の発表ではRCSの基本的な光学設計のまとめと、上記の観点から見た最近のビームダイナミクス検討の進展について概要を報告する。

論文

Development of the beam diagnostics system for the J-PARC rapid-cycling synchrotron

林 直樹; 廣木 成治; 木代 純逸*; 照山 雄三*; 豊川 良治; 荒川 大*; Lee, S.*; 三浦 孝子*; 外山 毅*

Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.299 - 301, 2005/00

J-PARC(Japan Proton Accelerator Research Complex)ラピッドサイクリングシンクロトロンのためのビーム診断システムの開発を報告する。システムは、ビーム位置モニター(BPM),ビーム損失モニター(BLM),電流モニター(DCCT, SCT, MCT, FCT, WCM),チューンメーターシステム,324MHz-BPM,プロファイルモニター,ハローモニターからなる。BPMの電極は、静電タイプで、信号処理回路は、COD測定も、1周ごとの測定も可能となるようデザインした。5つのビーム電流モニターは、異なった時定数を持ち、全体で幅広い周波数帯域をカバーする。チューンメーターは、RFKOと信号ピックアップ電極で構成される。2種類のプロファイルモニターは、低強度のチューニングのためのマルチワイヤーモニターと非破壊の残留ガスモニターがある。

論文

J-PARC用リニアックSDTL部ビーム位置モニターの設計

富澤 哲男; 木代 純逸; 廣木 文雄; 佐藤 進; 五十嵐 前衛*; Lee, S.*; 濁川 和幸*; 外山 毅*

Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.165 - 167, 2004/08

J-PARCではビーム診断系のビームモニター製作を進めている。この論文では、SDTL部ビーム位置モニターの現状を記述する。ストリップライン型モニターのインピーダンスは、筐体と電極の形状により調整する。4枚のストリップラインを用いたビーム位置モニターは、すでに中間輸送系(MEBT)で調整を行っている。幾つかのビーム状態におけるビーム位置測定の予備試験の結果も報告する。

論文

J-PARC LINAC用ビーム位置検出器の較正

佐藤 進; 富澤 哲男; 廣木 文雄; Lee, S.*; 五十嵐 前衛*; 池上 雅紀*; 上野 彰; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 外山 毅*; et al.

Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.467 - 469, 2004/08

J-PARC LINACではビーム位置検出器(BPM)として、ビーム輸送用チェンバー上にストリップ型ピックアップ電極(50$$Omega$$)を設置した構造を用いる。較正は(1)(ビーム模擬用に加速周波数324MHzを印加した)ワイヤによる設置前スキャン,(2)ビームを用いた設置後スキャン(BBC)の2段階である。電極形状設計とともに、既に初歩的な結果を得ているBBCを含め、ビーム位置測定の系統的較正について報告する。

論文

Design of RCS magnets for J-PARC 3-GeV synchrotron

谷 教夫; 安達 利一*; 五十嵐 進*; 渡辺 泰広; 染谷 宏彦*; 佐藤 皓*; 木代 純逸

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 14(2), p.409 - 412, 2004/06

 被引用回数:14 パーセンタイル:39.57(Engineering, Electrical & Electronic)

J-PRAC 3GeV陽子シンクロトロンは25Hzの速い繰り返しで電磁石を励磁するシンクロトロンである。1MWの大強度ビームを達成するために大口径の電磁石が必要とされている。大口径の電磁石は、従来の電磁石と比べて大きな漏れ磁場が発生することが予想される。本論文では、RCS電磁石の設計手法を説明し、偏向電磁石と四極電磁石の磁場計算と電磁石の各構成要素について報告する。

論文

Eddy current effect of magnets for J-PARC 3-GeV synchrotron

谷 教夫; 安達 利一*; 染谷 宏彦*; 渡辺 泰広; 佐藤 皓*; 木代 純逸

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 14(2), p.421 - 424, 2004/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:56.53(Engineering, Electrical & Electronic)

J-PARC 3GeV陽子シンクロトロンは25Hzの速い繰り返しで電磁石を励磁するため、渦電流によって励磁されるeddy field及び電磁石端部での発熱が非常に大きな問題となる。われわれは電磁石端部の漏れ磁場と渦電流の評価を行うための試験を行った。本論文では、偏向電磁石や四極電磁石における試験の結果について報告する。

報告書

大電流線形誘導加速器の開発研究

前原 直; Zheng, X.*; 渡辺 聡彦*; 木代 純逸*; 高山 健*; 堀岡 一彦*; 小川 雅生*; 川崎 温*; 志甫 諒

JAERI-Research 2004-007, 40 Pages, 2004/03

JAERI-Research-2004-007.pdf:4.48MB

大電流線形誘導加速器の開発として、1995年から2002年までの共同研究の成果と原研独自の研究成果を総括した。線形誘導加速器の要素開発として、東工大が行った強磁性体のファイメットコアについて、250kV-100nsの誘導電圧に対して1kHzの繰返し運転が可能であることが判明した。またKEKでは1MHzの高繰返パルスモジュレータの開発に成功した。電子ビーム加速実験では、原研が1MeV-1kAの低エミッタンス電子銃を設計し、2MeVまでの追加速に成功した。イオン加速では、東工大が120kV-200mAのCu$$^{+}$$イオンの引出しに成功した。また線形誘導加速器の応用として、原研が2MeVにおいてXバンドFELの設計を行い、200MWのBWOに成功に基づき、コンパクトな発振系であるBWO-FELの概念設計を提案し、Xバンドにおいて500MW-800MWの大出力発振系の開発に目処がついた。またその他の線形誘導加速器を使った実験や計画について、MTX実験や高勾配加速器,誘導型シンクロトン,ニュトリノファクトリ計画を解説し、全体を総括した。

論文

Systematic calibration of beam position monitor in the high intensity proton accelerator (J-PARC) linac

佐藤 進; 五十嵐 前衛*; Lee, S.*; 富澤 哲男; 廣木 文雄; 木代 純逸; 池上 雅紀*; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 上野 彰; et al.

Proceedings of 22nd International Linear Accelerator Conference (LINAC 2004), p.429 - 431, 2004/00

現在建設中のMWクラス大強度陽子加速器(J-PARC)においては、ビームロスを最小限に抑えることが必要である。これに伴い、数100マイクロメーター以下程度でビームの軌道の監視・制御が必要になる。加速初段はLINACを用いるが、ここでのビーム位置検出器はストリップライン型の電極(50オーム)を用いる。本論文ではLINACビーム位置検出器の系統的較正について報告する。

論文

J-PARCリニアック用ビームモニター

富澤 哲男; 木代 純逸; 五十嵐 前衛*; Lee, S.*; 廣木 文雄

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.428 - 430, 2003/08

J-PARCリニアックで扱う大強度陽子ビームを安全に加速するためには、ビーム損失をいかに抑えられるかが重要なファクターであり、高品質ビームの発生や正確なビーム輸送とともに、ビーム診断系の役割が大切である。このビーム診断系に用いられるビームモニターには、目的に応じ電流モニター,位相モニター,ビーム位置モニター,プロファイルモニター,ビームサイズモニター,スクリーンモニター及びビーム損失モニターなどがあり、これらのビームモニターの現状における種類,配置及びデータ処理について報告する。

論文

Direct observation of beam bunching in BWO experiments

森本 巌; Zheng, X. D.*; 前原 直; 木代 純逸*; 高山 健*; 堀岡 一彦*; 石塚 浩*; 川崎 温*; 志甫 諒

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 475(1-3), p.509 - 513, 2001/12

 パーセンタイル:100

ミリ波帯自由電子レーザーのシードパワー源として、線形誘導加速器La$$_{1-x}$$を用いたBWO実験研究が行われている。La$$_{x-1}$$では、ビームエネルギー1MeV,ビーム電流数kA,パルス幅100nsの電子ビームを加速している。BWO実験では、アニュラービームをガイド磁場ITを用いてコルゲート導波管へ入射している。今までのところ、9.8GHz, 200MWの発振に成功している。このBWO実験では、電子銃からコルゲート導波管入口へのアニュラービームの伝送が重要である。今回、このビーム伝送実験の詳細について発表する。

報告書

誘導型加速器による大電流電子ビームの発生と伝送

森本 巌; 木代 純逸*; 高山 健*; Zheng, X.; 前原 直; 志甫 諒

JAERI-Research 2000-008, p.59 - 0, 2000/02

JAERI-Research-2000-008.pdf:3.83MB

GW級のFEL発振を行うために、誘導型加速器を用いてkA級電子ビームの発生及び伝送実験を行った。本研究では、カーボン布を用いた冷陰極に1MeV,160nsのパルス高電圧を印加して発生したkA級電子ビームをさらに1MeV追加速し、ビーム損失を抑えて伝送することを目的とした。伝送中の電子ビームはソレノイド磁場を用いて制御した。kA級電子ビームのもつ強い空間電荷効果により、ビームの発散力は大きい。そこでビーム発生部では、EGUNプログラムを用いてビームの発散を抑えた電子銃を設計した。ビーム伝送部では、空間電荷効果を取り込んだプログラムを開発し、ソレノイド磁場によるビーム損失を抑えた伝送を検討した。その結果、電子銃より450Aの電子ビームを引出した。ビーム伝送効率は、1kGの磁場において90%に達し、2MeV,400A,平均ビーム径50mmの電子ビームを伝送することに成功した。

論文

Beam transport experiment in JLA induction linac for a mm-meter wave FEL

前原 直; 森本 巌*; Zheng, X.*; 木代 純逸*; 高山 健*; 堀岡 一彦*; 川崎 温*; 石塚 浩*; 志甫 諒

Proceedings of 13th International Conference on High-Power Particle Beams (BEAMS 2000) (CD-ROM), 4 Pages, 2000/00

核融合分野、加速器分野、環境分野への応用研究を目指して、インダクションライナック(線形誘導加速器)を用いたGW級大出力ミリ波FEL研究をKEKや大学との共同研究により進めている。インダクションライナックでは、~4.0MeVにおいて~3kAレベルの電子ビーム加速が可能であり、現在はビームエネルギー2.0MeVを用いた9.4GHz FELを目指したビーム伝送実験を進めている。3次元FEL解析結果により数100MW以上の発振を得るには、$$phi$$3cmの1kAの電子ビーム伝送、1mm Rad程度の低ビームエミッタンスが必要であることが明らかになった。この条件を満たすためには、カソード表面のみから電界放出により電子銃の設計が必要であり、カソード表面の電解分布を乱す金属面からの電子ビーム放出を抑えることが重要である。このためには金属面の垂直電界強度を140kV/cm以下にすることが有効であり、電子銃部の設計及びビーム伝送実験について発表する。

論文

200MW reletivistic backward-wave oscillator

志甫 諒; Zheng, X.*; 森本 巌*; 前原 直; 南 一男*; 木代 純逸*; 川崎 温*

Proceedings of 13th International Conference on High-Power Particle Beams (BEAMS 2000) (CD-ROM), 4 Pages, 2000/00

原研ではミリ波FELにおける大出力シードパワーのためにBWO発振研究を進めている。今年3月には9.8GHz帯において国内最大出力の210MW発振に成功した。原研におけるこれらの結果を報告する。

論文

9.4GHz帯フォーカスィングウイグラーの設計

前原 直; 森本 巌*; Zheng, X.; 木代 純逸*; 高山 健*; 川崎 温*; 志甫 諒

信学技報, 99(498), p.63 - 66, 1999/12

フォーカスィングウイグラーの設計条件として、発振周波数9.4GHz、発振出力500MW以上、電子ビームエネルギー2MeVウイグラーピッチ数20以下の下に、3次元自由電子レーザー解析コードを用いて設計を行った。ウイグラー磁場による電子ビームの蛇行運動方向(x軸方向)の波数Rxを15.7[cm$$^{-1}$$]とするフォーカスィングウイグラーの断面形状により、また100kWの高周波入力電力、16ピッチ数から20ピッチ目にかけてウイグラー磁場強度をBy=1.8kGからBy=0.6kGに線形的に減衰することにより、高周波変換効率35%、高周波出力700MWの解析結果が得られた。本講演では、さらに詳細なフォーカスィングウイグラーの設計について述べる。

論文

A corrugated waveguide driven by the linac as a prebuncher and seed-power generator of mm-wave FEL

X.D.Zheng*; 志甫 諒; 前原 直; 中村 英滋*; 渡辺 聡彦; 小荒井 徹*; 高山 健*; 木代 純逸*; 南 一男*; 小川 雅生*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 407(1-3), p.198 - 202, 1998/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:76.56

ミリ波帯における自由電子レーザー(FEL)の研究を行っている。FELの発振効率を上げるためには、プレバンチングされた電子ビームは有効である。我々はコルゲート導波管による後進波発振器(BWO)を用いたプレバンチャーFELを提案している。本講演では、コルゲート導波管によるビームバンチングと発振特性に関するシミュレーション結果と1MeV、3kAのイングクショライナックLax-1を用いて実験結果について、詳細に報告する。

論文

Lightning control system using high power microwave FEL

志甫 諒; 渡辺 聡彦*; 川崎 温*; 石塚 浩*; 高山 健*; 木代 純逸*; 進藤 高俊*; 藤岡 知夫*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 375(1-3), p.396 - 400, 1996/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:60.6

原研の開発を進めている大電流加速器JLAによる、ミリ波自由電子レーザの、核融合加熱以外の応用として、人工的に雷を制御する技術の提案を行い、その有効性について議論を行った。

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