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論文

Development of a 500-kV photo-cathode DC gun for ERL light sources

西森 信行; 永井 良治; 羽島 良一; 山本 将博*; 本田 洋介*; 宮島 司*; 武藤 俊哉*; 飯島 北斗*; 栗木 雅夫*; 桑原 真人*; et al.

Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.995 - 997, 2010/09

A high voltage photocathode DC gun is a promising gun for new generation energy recovery linac light sources. We recently succeeded in applying 500-kV on the ceramics for eight hours without any discharge for the first time. This high voltage testing was performed with a simple configuration without NEG pumps and electrodes. The next step is to repeat the same high voltage testing with a full configuration necessary for beam generation. We have designed electrodes for the maximum surface electric field not to exceed 11 MV/m at 500 kV while keeping the distance between the electrodes 100 mm. NEG pumps with a pumping speed of 7200 L/s have been installed in the gun chamber. A photocathode preparation system was connected to the gun chamber and beam generation is planned this summer.

論文

次世代光源用500-kV光陰極DC電子銃の高電圧印加試験

永井 良治; 西森 信行; 羽島 良一; 武藤 俊哉*; 山本 将博*; 宮島 司*; 本田 洋介*; 飯島 北斗*; 栗木 雅夫*; 桑原 真人*; et al.

Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.806 - 808, 2010/08

ERLを基盤とした次世代光源のために設計された500kV, 10mA光陰極電子銃を原子力機構,高エネルギー加速器研究機構,広島大学,名古屋大学の共同研究により開発した。われわれはサポートロッドから放出される電子によるセラミック管の損傷を防ぐために、分割型セラミック管とガードリングを採用した。その電子銃において550kVまでの高電圧コンディショニングと加速電圧500kVでの8時間無放電保持に成功した。加速電極,ビームラインの組み立てが現在行われており、まもなくビーム試験が開始される。

論文

ERL放射光源500-kV光陰極DC電子銃開発の現状

西森 信行; 永井 良治; 羽島 良一; 山本 将博*; 宮島 司*; 本田 洋介*; 武藤 俊哉*; 飯島 北斗*; 栗木 雅夫*; 桑原 真人*; et al.

Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.802 - 805, 2010/08

次世代エネルギー回収リニアック光源のために、500-kV光陰極DC電子銃開発を行っている。電子銃に必要な非蒸発型ゲッターポンプとカソード・アノード電極を設計し、容器へのインストールを行った。電子銃容器の真空度は2$$times$$10$$^{-9}$$パスカル以下に達し、380-kVまでの高電圧コンディショニングにも成功した。光陰極準備容器と電子銃容器の接続を終え、ビーム生成の準備を行っている。

論文

ERL超伝導主加速空胴の入力カプラーによる横方向キックの計算

武藤 俊哉*; 梅森 健成*; 阪井 寛志*; 沢村 勝; 篠江 憲治*; 古屋 貴章*

Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.840 - 842, 2010/08

次世代放射光源としてエネルギー回収型リニアックが高エネルギー加速器研究機構,原子力機構,東京大学物性研究所、その他の研究機関の共同で開発が進められている。入力カップラーは主加速器空洞に高周波電力を供給し、20MV/mのとき20kWの高周波電力として見積もられている。入力カップラーは空洞内に非対称な電磁界を誘引し、加速モードであるTM010モードに高調波のような横方向キックをもたらす。CST Microwave Studioを使って入力カップラーによる加速モードの横方向キック力を計算した。"on-crest"加速のときは横方向電磁場による横方向キックは加速電圧に比べて小さい。入力カップラーの位置に対する依存性も計算した。横方向キックの計算結果と横方向キックを低減する空洞配置について発表する。

論文

ERL超伝導加速空胴での空洞診断装置の開発

阪井 寛志*; 梅森 健成*; 高橋 毅*; 古屋 貴章*; 篠江 憲治*; 石井 篤*; 沢村 勝; 武藤 俊哉*

Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.173 - 176, 2010/08

エネルギー回収型リニアックのための超伝導加速器を開発している。空洞表面の電子放出や発熱スポットを詳しく調べるために回転マッピング方式による空洞診断系を用いている。カーボン抵抗とPINフォトダイオードの2種類のセンサーによって温度上昇と電子放出を検知している。これらのセンサー群を空洞軸を中心に回転させることにより空洞表面の全体に渡る詳細な情報が得られる。この回転マッピングシステムを使って単セル空洞と9セル空洞の縦測定を行った結果を報告する。

論文

次世代放射光源用光陰極DC電子銃の開発

永井 良治; 羽島 良一; 西森 信行; 武藤 俊哉*; 山本 将博*; 本田 洋介*; 宮島 司*; 栗木 雅夫*; 飯島 北斗*; 桑原 真人*; et al.

加速器, 7(2), p.88 - 94, 2010/07

ERLを基盤とした次世代光源のために設計された500kV, 10mA光陰極DC電子銃を原子力機構,高エネルギー加速器研究機構,広島大学,名古屋大学の共同研究により開発した。われわれはサポートロッドから放出される電子によるセラミック管の損傷を防ぐために、分割型セラミック管とガードリングを採用した。その500kV電子銃において550kVまでの高電圧コンディショニングと加速電圧500kVでの8時間無放電保持に成功した。その電子銃はコンククロフト・ウォルトン電源,分割型セラミック管,ガードリング,サポートロッド,真空容器,絶縁ガスタンクで構成されている。加速電極,ビームラインの組み立てが現在行われており、まもなくビーム試験が開始される。

論文

High-voltage test of a 500-kV photocathode DC gun for the ERL light sources in Japan

永井 良治; 羽島 良一; 西森 信行; 武藤 俊哉*; 山本 将博*; 本田 洋介*; 宮島 司*; 栗木 雅夫*; 飯島 北斗*; 桑原 真人*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2341 - 2343, 2010/05

原子力機構, 高エネルギー加速器研究機構,広島大学,名古屋大学の共同研究により500-kV, 10-mA光陰極直流電子銃を開発している。われわれはサポートロッドから放出される電子によるセラミック管の損傷を防ぐために分割型セラミック管とガードリングを採用し、550kVまでの高電圧の印加に成功した。カソード電極,アノード電極及びビームラインは現在組立て中であり、まもなくビーム試験が開始される見込みである。高電圧試験と電子銃開発の現状の詳細について報告する。

論文

Recent progress in the energy recovery linac project in Japan

坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05

日本においてERL型放射光源を共同研究チームで提案している。電子銃,超伝導加速空洞などの要素技術開発を進めている。また、ERL技術の実証のためのコンパクトERLの建設も進めている。これら日本におけるERL技術開発の現状について報告する。

論文

ERL放射光源用500kVDC電子銃の光陰極準備システムと高電圧真空容器の開発

西森 信行; 永井 良治; 飯島 北斗; 羽島 良一; 山本 将博*; 武藤 俊哉*; 宮島 司*; 本田 洋介*; 栗木 雅夫*; 桑原 真人*; et al.

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.872 - 874, 2010/03

原子力機構,高エネルギー加速器研究機構,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。

論文

ERL放射光源用500kVDC電子銃の高電圧印加試験

永井 良治; 羽島 良一; 西森 信行; 飯島 北斗; 武藤 俊哉*; 本田 洋介*; 宮島 司*; 山本 将博*; 栗木 雅夫*; 桑原 真人*; et al.

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.863 - 865, 2010/03

原子力機構,高エネルギー加速器研究機構,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。

論文

High-voltage testing of a 500-kV dc photocathode electron gun

永井 良治; 羽島 良一; 西森 信行; 武藤 俊哉*; 山本 将博*; 本田 洋介*; 宮島 司*; 飯島 北斗*; 栗木 雅夫*; 桑原 真人*; et al.

Review of Scientific Instruments, 81(3), p.033304_1 - 033304_5, 2010/03

 被引用回数:18 パーセンタイル:27.3(Instruments & Instrumentation)

高電圧直流光陰極電子銃の550kVまでのコンディショニングに成功し、500kVを8時間安定に印加することができた。その直流光陰極電子銃はエネルギー回収型リニアックをベースとする次世代光源用の電子銃であり、コッククロフト-ウォルトン電源,分割型セラミック管,ガードリング,サポートロッド,真空チャンバ,SF6ガスタンクから構成される。サポートロッドから電界放出される電子によるセラミック管の損傷を防ぐために分割型セラミック管とガードリングを採用した。

論文

Development of an electron gun for an ERL based light source in Japan

西森 信行; 永井 良治; 飯島 北斗; 本田 洋介*; 武藤 俊哉*; 栗木 雅夫*; 山本 将博*; 奥見 正治*; 中西 彊*; 羽島 良一

AIP Conference Proceedings 1149, p.1094 - 1098, 2009/08

エネルギー回収リニアックによる次世代光源のための250kVプロトタイプ光陰極電子銃を開発している。エミッタンスとバンチ長測定のための診断用ビームラインを建設中である。83.3MHz, 500mW,バンチ長2psのチタンサファイアレーザーをGaAs光陰極の駆動レーザーとして利用する。プロトタイプ電子銃は最大50mAの電流を供給できるようデザインされている。さらに、500kV, 10mA,エミッタンス1mm-mrad以下の電子銃のデザインを開始している。この電子銃は次世代光源のプロトタイプとしてKEKに建設されるコンパクトERLの入射器に要求される性能を満たす。講演ではこれらの電子銃の開発状況を紹介する。

論文

Development of a 500-kV photo-cathode DC gun for the ERL light sources in Japan

西森 信行; 永井 良治; 飯島 北斗; 羽島 良一; 山本 将博*; 武藤 俊哉*; 本田 洋介*; 宮島 司*; 栗木 雅夫*; 桑原 真人*; et al.

Proceedings of 31st International Free Electron Laser Conference (FEL 2009), p.277 - 280, 2009/08

Energy recovery linac (ERL) based next generation light sources such as X-ray oscillator require high brightness electron gun. We have developed a 500-kV, 10-mA photocathode DC gun by the collaboration efforts of JAEA, KEK, Hiroshima University and Nagoya University. A segmented cylindrical ceramic insulator with guard rings is employed to improve stability and robustness at high voltage operation by keeping secondary electrons away from the ceramic surface. A Cockcroft-Walton power supply is installed in a SF6 tank and high voltage test up to 550 kV was successfully done. All the vacuum chambers are made of chemically polished titanium alloy with very low out-gassing. A photocathode preparation system was assembled and vacuum test is performed. Up-to-date status of the gun development will be presented in detail.

論文

KEKにおけるERL放射光源用500kV電子銃の開発計画

山本 将博*; 本田 洋介*; 宮島 司*; 内山 隆司*; 小林 正則*; 武藤 俊哉*; 松葉 俊哉*; 坂中 章悟*; 佐藤 康太郎*; 斉藤 義男*; et al.

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.860 - 862, 2009/08

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、バックアップ及びR&D機として原子力機構及び高エネルギー加速器研究機構それぞれにおいて同時に開発を進めることとなった。現在原子力機構で先行して立上げが行われている1号機に対し、今後高エネルギー加速器研究機構にて立上げる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及びその保存機能を持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及び600kV絶縁セラミック管の開発・改良に力点を置き、現在設計を進めている。

論文

Progress in R&D efforts on the energy recovery linac in Japan

坂中 章悟*; 吾郷 智紀*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; 原田 健太郎*; 平松 成範*; 本田 融*; et al.

Proceedings of 11th European Particle Accelerator Conference (EPAC '08) (CD-ROM), p.205 - 207, 2008/06

コヒーレントX線,フェムト秒X線の発生が可能な次世代放射光源としてエネルギー回収型リニアック(ERL)が提案されており、その実現に向けた要素技術の研究開発が日本国内の複数研究機関の協力のもと進められている。本稿では、ERL放射光源の研究開発の現状を報告する。

論文

ERL高輝度電子銃ビーム診断のための偏向空洞の特性

西森 信行; 永井 良治; 飯島 北斗; 羽島 良一; 沢村 勝; 本田 洋介*; 武藤 俊哉*

Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.595 - 597, 2008/00

エネルギー回収型リニアック(ERL)による次世代放射光源のための電子銃開発を行っている。平均電流10$$sim$$100mA,規格化エミッタンス0.1$$sim$$1mm-mradの高輝度高電流電子ビーム生成を最終目標とし、NEA半導体を光陰極としたDC電子銃のプロトタイプを開発中である。エネルギー250keV,バンチ電荷77pC,バンチ長20ps FWHM,繰り返し周波数83.3MHzの電子ビーム生成を当面の目標に据えている。この電子ミクロバンチ長測定のため、偏向空洞とスクリーン(又はスリット)を用いたビーム診断システムの開発を行っている。偏向空洞は499.8MHzの同軸型である。250keVの電子ビームを$$pm$$3.5keVキックするのに($$pm$$14mrad)必要なRFパワーの計算値は185Wで、手持ちの400W RF電源の範囲内である。400WのRF投入テストを行ったところ、チューナーと内軸導体の距離が近すぎて、RFが安定にかからないことがわかった。チューナーを遠ざけるための空洞の加工を予定している。開発状況について報告する。

論文

ERL放射光源のための高輝度大電流電子銃の開発の現状

羽島 良一; 永井 良治; 飯島 北斗; 西森 信行; 本田 洋介*; 武藤 俊哉*

Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.607 - 609, 2008/00

エネルギー回収型リニアック(ERL)による次世代放射光源のための電子銃開発の現状を報告する。ERL型X線放射光源の要求である、平均電流10$$sim$$100mA、規格化エミッタンス0.1$$sim$$1mm-mradを満たす電子銃として、NEA半導体を光陰極とするDC電子銃を提案し、試験装置として250kV-50mA電子銃の開発を進めている。これまでに高電圧発生装置,電子銃本体,カソード調製槽,エミッタンス補償用ソレノイド磁石などの設計と製作を完了し、NEA表面の作成(GaAs表面へのCsとO$$_{2}$$の添付),光電子発生,ビーム引き出しに成功した。現在は、ビーム試験のためのエミッタンス測定用ダブルスリット,バンチ長測定用ディフレクティング空洞の製作と設置を進めると同時に、実機用の500kV電子銃の設計に着手している。

口頭

ERL放射光源のための高輝度大電流電子銃の開発

羽島 良一; 永井 良治; 飯島 北斗; 西森 信行; 本田 洋介*; 武藤 俊哉*; 山本 将博*; 奥見 正治*; 中西 彊*; 栗木 雅夫*

no journal, , 

ERL型次世代放射光源の要求である低エミッタンスと大電流を同時に満たす、光陰極DC電子銃の開発を行っている。先行機である250kV-50mA電子銃ではビーム診断用ライン(エミッタンス測定,バンチ長測定を含む)の設置を完了し、ビーム引き出し試験を開始した。実用機である500kV-10mA電子銃は、主要機器の設計を終え、製作を行っているところである。これらの開発研究の最新成果を報告する。

口頭

JAEAフォトカソードDC電子銃のビームライン構築

飯島 北斗; 永井 良治; 西森 信行; 羽島 良一; 本田 洋介*; 武藤 俊哉*

no journal, , 

われわれはエネルギー回収型加速器を利用した次世代放射光源(5GeV-ERL)の開発を進めている。この光源での電子ビームは電流値100mA,エミッタンス0.1mm$$cdot$$mradが要求されている。これを実現する電子銃としてNEA-GaAsを光陰極とするDC電子銃を採用した。現在、日本原子力研究開発機構(JAEA)で、250kV-50mAの電子銃と、カソードの性能評価を目的としたビーム計測を行うためのビームラインの開発を行っている。ビームラインは全長約5mで、エミッタンス測定のためにダブルスリットスキャンチェンバーを設置している。また、ビームプロファイルモニタとしてYAGの結晶(厚さ100$$mu$$m)を用いたスクリーンを使用している。ビームラインの終端には90度偏向電磁石を設置しており、この直後に水冷型ビームダンプを設置している。低エミッタンスを実現するためには電子ビームの整形が必要となる。この手法はカソードの時間応答性が早いことが前提となる。このため時間応答性を評価することが必要で、ビームラインにはバンチ長計測のための偏向空洞を設置している。

口頭

Development of an electron gun for ERL based light sources

西森 信行; 永井 良治; 飯島 北斗; 本田 洋介*; 武藤 俊哉*; 栗木 雅夫*; 山本 将博*; 奥見 正治*; 中西 彊*; 羽島 良一

no journal, , 

We have constructed a prototype DC photoemission electron gun for a future energy recovery linac (ERL) based light source in Japan. The prototype gun is operated at up to 250 kV. A diagnostic beam line for emittance and bunch length measurements was constructed downstream of the gun. A 83.3 MHz Ti:sapphire laser with 500 mW average power and 2 ps pulse length is used to illuminate a GaAs photocathode. The prototype gun is designed to deliver up to 50 mA beam current. We have also designed a new 500 kV DC gun which is capable of producing up to 10 mA electron current with emittance lower than 1 mm-mrad. The high voltage terminal will be isolated by ten ceramics stacked in series. The new gun will satisfy performance required as an injector for the compact ERL, which will be constructed at KEK as a prototype of the future ERL light source. In this talk, our current status of the gun development will be presented.

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