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論文

Development of a multialkali photocathode preparation system

西森 信行; 羽島 良一; 永井 良治; 沢村 勝

Proceedings of 56th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on Energy Recovery Linacs (ERL 2015) (Internet), p.100 - 102, 2015/12

We have developed a multialkali photocathode preparation system at JAEA for high current operation of DC photoemission gun. The system will be connected to a 250 kV-50 mA gun for beam generation test. The status of development will be presented.

論文

250kV大電流光陰極電子銃の開発

西森 信行; 永井 良治; 沢村 勝; 羽島 良一

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.508 - 510, 2015/09

次世代ERL放射光源のための光陰極開発、及びテラヘルツスミスパーセル放射光源開発のため、50mAビーム生成を目指した250kV光陰極電子銃の立ち上げを行っている。アルカリ光陰極準備システムを備えておりCs$$_{3}$$Sbカソードの成膜を行った。波長530nmのレーザーに対して0.3%の量子効率を達成している。光陰極準備システム開発の現状と、ビーム生成試験へ向けた電子銃本体の開発状況について発表する。

論文

コンパクトERL電子銃の現状とアップグレード計画

西森 信行; 永井 良治; 森 道昭; 羽島 良一; 山本 将博*; 本田 洋介*; 宮島 司*; 内山 隆司*; Jin, X.*; 帯名 崇*; et al.

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.511 - 515, 2015/09

コンパクトERLは2013年4月の運転開始以降、順調にコミッショニングを進めている。2014年度までに0.1mAのエネルギー回収試験を終え、レーザーコンプトンX線発生試験も行った。その間、cERL電子銃はトラブル無く、安定なビーム供給に貢献している。ただし、分割セラミック管の不具合のため、運転電圧が390kVに留まっている。2015年度は、セラミック管増設により500kV化を目指す。また、FELへの利用を視野に入れ、高電荷ビーム生成用電子銃駆動レーザーの開発にも着手している。本発表では、cERL電子銃運転の現状と、アップグレード計画について報告する。

論文

レーザー・コンプトン散乱による高輝度$$gamma$$線の実現とその利用

羽島 良一; 沢村 勝; 永井 良治; 西森 信行; 早川 岳人; 静間 俊行; Angell, C.

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.79 - 83, 2015/09

レーザー・コンプトン散乱で発生する$$gamma$$線は、エネルギー可変かつ狭帯域の特徴を有する。電子加速器とレーザーの先端技術を組み合わせることで、高輝度$$gamma$$線源を実現することができる。このような高輝度$$gamma$$線源は、核物質の非破壊測定をはじめとした産業利用、原子核物理の基礎研究に革新的な進歩をもたらすと期待されている。ヨーロッパでは、次世代$$gamma$$線源としてELI-NPの建設が始まっており、2018年の運転開始の予定である。われわれは、エネルギー回収型リニアック(ERL)を用いることで、ELI-NPを超える輝度、強度を持った$$gamma$$線源を提案しており、基盤技術の開発を行っている。本発表では、ERLに基づくレーザー・コンプトン散乱$$gamma$$線源の特徴、産業利用、学術利用の展開について述べる。

論文

コンパクトERLでのレーザーコンプトン散乱光源実証実験

永井 良治; 羽島 良一; 静間 俊行; 森 道昭; 赤木 智哉*; 小菅 淳*; 本田 洋介*; 荒木 栄*; 照沼 信浩*; 浦川 順治*

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1328 - 1330, 2015/09

コンパクトERL(cERL)においてエネルギー回収型リニアックを基盤とするレーザーコンプトン散乱(LCS)光源のために必要な加速器およびレーザーについての技術開発を行った。ERL-LCS光源のような高強度,エネルギー可変,単色光源は非破壊核種分析に必要な光源である。ERL-LCS光源による光子生成実証のために、cERLの回収ループにレーザーエンハンスメント共振器を設置した。電子ビームエネルギー,レーザー波長,衝突角はそれぞれ、20MeV, 1064nm, 18$$^{circ}$$である。LCS光子の最大エネルギーは約7keVである。感度領域17mm$$^{2}$$のシリコンドリフト検出器を衝突点から16.6mの位置でのLCS光子の観測に用いた。その計測の結果、検出器での強度、中心エネルギー、エネルギー広がりはそれぞれ、1200/s, 6.91keV, 81eVであった。

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

Demonstration of high-flux photon generation from an ERL-based laser Compton photon source

永井 良治; 羽島 良一; 森 道昭; 静間 俊行; 赤木 智哉*; 荒木 栄*; 本田 洋介*; 小菅 淳*; 照沼 信浩*; 浦川 順治*

Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.1607 - 1609, 2015/06

コンパクトERL(cERL)においてエネルギー回収型リニアックを基盤とするレーザーコンプトン散乱(LCS)光源のために必要な加速器およびレーザーについての技術開発を行った。ERL-LCS光源のような高強度、エネルギー可変、単色光源は非破壊核種分析に必要な光源である。ERL-LCS光源による光子生成実証のために、cERL回収ループにレーザーエンハンスメント共振器を設置した。電子ビームエネルギー、レーザー波長、衝突角はそれぞれ、20MeV, 1064nm, 18deg.である。LCS光子の最大エネルギーは約7keVである。感度領域17mm$$^{2}$$のシリコンドリフト検出器を衝突点から16.6mの位置でのLCS光子の観測に用いた。その計測の結果、検出器での強度、中心エネルギー、エネルギー広がりはそれぞれ、1200/s, 6.91keV, 81eVであった。

論文

Diffraction of $$gamma$$-rays with energies of 1.17 and 1.33 MeV by a flat Si crystal

松葉 俊哉*; 早川 岳人; 静間 俊行; 西森 信行; 永井 良治; 沢村 勝; Angell, C.; 藤原 守; 羽島 良一

Japanese Journal of Applied Physics, 54(5), p.052203_1 - 052203_5, 2015/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:74.64(Physics, Applied)

Diffraction of $$gamma$$-rays by a flat Si crystal has been demonstrated using a high flux $$^{60}$$Co source with an intensity of 2.3 TBq. The diffraction intensities of the $$gamma$$-rays with energies of 1.17 and 1.33 MeV have been measured as a function of the rotation angle of the crystal. Three peaks corresponding to the Si(440) and Si(220) diffractions for 1.17 MeV and the Si(440) diffraction for 1.33 MeV have been measured. The heights and shapes of these three peaks are well reproduced by taking into account Bragg's law and the experimental geometry.

論文

レーザー・コンプトン散乱による$$gamma$$線NDAの技術開発の現状

羽島 良一; 静間 俊行; 永井 良治; 森 道昭; 早川 岳人; Angell, C.; 瀬谷 道夫

核物質管理学会(INMM)日本支部第35回年次大会論文集(インターネット), 7 Pages, 2015/01

日本原子力研究開発機構は、レーザー・コンプトン散乱(LCS)で生成する大強度単色$$gamma$$線(LCS $$gamma$$線)と原子核共鳴蛍光散乱(NRF)による核種の非破壊測定を提案し、これに必要な基盤技術開発を行っている。平成26年度は、4年間の技術開発プログラムの最終年度としてLCS $$gamma$$線の発生実証試験(実証試験)をコンパクトERL(ERL試験加速器)にて実施する予定であり、高エネルギー加速器研究機構の協力のもと、実証試験の準備を進めている。コンパクトERLは2014年3月12日に完成検査に合格し、同6月20日までの運転では実証試験に向けた電子ビーム調整などを行った。2014年7月から12月までの加速器の停止期間中にLCS用レーザー、電子・レーザー衝突用真空容器、ビームライン、LCS $$gamma$$線測定装置などの設置を行い、2015年1月以降に実証試験を開始する。本発表では、これら、(LCS $$gamma$$線の発生)実証試験に向けた準備状況を報告する。

論文

Development of a high-brightness and high-current electron gun for high-flux $$gamma$$-ray generation

西森 信行; 永井 良治; 松葉 俊哉; 羽島 良一; 山本 将博*; 本田 洋介*; 宮島 司*; 内山 隆司*; 栗木 雅夫*

Nuclear Physics and $$gamma$$-ray sources for Nuclear Security and Nonproliferation, p.321 - 326, 2014/12

The quantification of fissile materials such as uranium-235 and plutonium-239 in spent fuel assemblies requires isotope-specific identification. We propose the use of nuclear resonance fluorescence (NRF) to identify the isotopic composition of sample materials nondestructively. The proposed nondestructive isotope identification system requires a high-intensity mono-energetic $$gamma$$-ray beam. Although a mono-energetic $$gamma$$-ray beam can be generated using a conventional laser Compton scattering technique, the generation of a high-intensity $$gamma$$-ray beam requires an electron beam of unprecedentedly high brightness, which can be generated with an advanced accelerator system known as the energy recovery linac (ERL). A technological challenge of the ERL system, which we have addressed, is the development of a high-brightness, high-current electron gun. Our current status of development and operational experience of our gun is presented.

論文

大電流電子源のための光陰極準備システムの開発

西森 信行; 永井 良治; 松葉 俊哉; 沢村 勝; 羽島 良一

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1031 - 1033, 2014/10

高輝度大電流光陰極電子源が注目を集めている。メガヘルツ繰り返しのX線自由電子レーザー(LCLS-II)、リソグラフィ用自由電子レーザー、核種分析用のコンプトン散乱$$gamma$$線源等、応用範囲が急速に広がりつつある。我々は光陰極直流電子源から世界初の500keV電子ビーム生成を達成することで高輝度化の目処を立てた。ガリウムヒ素光陰極を用いて1.8mAの 電流生成を達成しているが、さらなる大電流化や長寿命化の観点からは 光陰極表面の繊細さが不安視されている。そこで、我々は大電流化を目指しマルチアルカリ光陰極の開発に着手した。近年のコーネル大学などのデモンストレーションにより、大電流化の切り札として期待されている。本発表では、原子力機構における光陰極準備システムの開発状況、既存の50mA-250kV電子源と組み合わせた大電流試験計画について報告する。

論文

500kV直流光陰極電子銃の開発

西森 信行; 永井 良治; 山本 将博*

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.165 - 170, 2014/10

直流光陰極電子銃は、リニアコライダーの偏極電子源やエネルギー回収リニアック(ERL)の高輝度大電流電子源として国内外で20年以上に渡り開発されてきたが、運転電圧は350kV以下に留まっていた。我々は独自技術を用いて世界初となる500kVの安定印加、及び500keV電子ビーム生成に成功し、その後のコンパクトERLでの安定なビーム運転に貢献した。この電子銃には3つの主要開発技術がある。(1)光陰極には、偏極電子源開発に用いられてきた不電子親和力(NEA)表面を持つガリウムヒ素を選定した。(2)セラミック管については、独自のガードリング付分割型セラミック管を開発し、サポートロッドからの電界放出電子がセラミック管表面を直接叩かない構造とした。セラミック管表面のチャージアップによる放電や穴の開く事故を防ぎ、サポートロッド有の状態で500kVの安定印加に世界で初めて成功した。(3)ビーム生成用加速電極のインストール後、電圧印加中に電極の高電界部から暗電流が突然発生する未知の問題に悩まされた。陽極効果に着目し、加速ギャップ周囲への非蒸発型ゲッターポンプの配置とギャップ長の最適化により問題を解決した。

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

コンパクトERLでのレーザーコンプトン散乱光源実証実験用装置の建設

永井 良治; 羽島 良一; 森 道昭; 静間 俊行; 赤木 智哉*; 小菅 淳*; 本田 洋介*; 浦川 順治*

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1328 - 1331, 2014/10

エネルギー回収型リニアック(ERL)により生成された電子ビームを用いた高強度レーザーコンプトン散乱(LCS)$$gamma$$線源は非破壊核種分析システム実現のカギとなる技術である。LCS-$$gamma$$線源実現のために必要な加速器とレーザーを組み合わせた総合的な性能の実証のために、LCS光源とその周辺機器を、ERLを基盤とした光源のための試験加速器、コンパクトERL(cERL)に建設している。そのLCS光源はモードロックファイバレーザー、レーザーエンハンスメント共振器から構成され、ビームラインと実験ハッチについても建設中である。LSC光源のコミッショニングは2015年2月に開始され、3月にLCS光の発生を計画している。

論文

レーザーコンプトン散乱光源用ビームラインモニタの開発

永井 良治; 羽島 良一; 森 道昭; 静間 俊行; 赤木 智哉*; 小菅 淳*; 本田 洋介*; 浦川 順治*

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.839 - 842, 2014/10

レーザーコンプトン散乱(LCS)光源実現のために必要な加速器とレーザーを組み合わせた総合的な性能の実証のために、LCS光源とその周辺機器を、ERLを基盤とした光源のための試験加速器、cERLに建設している。LCS光源の調整用のフラックスモニタとして、LCSビームライン中に設置するモニタの検討を行った。薄いシンチレータ検出器とシリコンドリフト検出器の2種類の検出器を採用し、LCSビームラインの上流部に設置する計画である。フラックスモニタを設置する位置での電子ビームの制動放射によるバックグランドの計測を行い、バックグランドは許容できる範囲であり、フラックスモニタが十分に機能する範囲であることを確認した。

論文

光陰極直流電子銃無塵化技術の開発

永井 良治; 沢村 勝; 西森 信行; 羽島 良一

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1016 - 1018, 2014/10

高輝度、単色の加速器技術を基盤とした光源を実現するには、電子銃の加速器表面電界の向上が必須の課題である。無塵化技術は高電界電子銃を実現する上で鍵となる技術である。そのために、我々は新しい手法の無塵化技術を提案した。本報告において、その技術の開発状況と予備試験の結果について報告する。

論文

Analysis on effects of transverse electric field in an injector cavity of compact-ERL at KEK

Hwang, J.-G.*; Kim, E.-S.*; 宮島 司*; 本田 洋介*; 原田 健太郎*; 島田 美帆*; 高井 良太*; 久米 達哉*; 長橋 進也*; 帯名 崇*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 753, p.97 - 104, 2014/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:61.51(Instruments & Instrumentation)

For a future synchrotron light source based on a linac, e.g. an X-ray free electron laser and an energy recovery linac (ERL), an injector is a key component to generate a high brightness electron beam. For the acceleration and transportation of the electron beam in the injector, the adjustment of beam orbit inside the cavity is important to avoid the deterioration of the beam quality due to the transverse electric field of it, which causes the transverse emittance growth. To adjust the beam orbit, an investigation of the electromagnetic center of the cavity is required in the beam operation. This paper shows a new method for measuring the electromagnetic center of the cavity, and describes an analytical model of emittance growth due to a combination of transverse electric field and orbit offset. The validation of the method was confirmed by the emittance measurement in the compact ERL (cERL) injector at KEK.

論文

Construction of a laser Compton scattered photon source at cERL

永井 良治; 羽島 良一; 森 道昭; 静間 俊行; 赤木 智哉*; 本田 洋介*; 小菅 淳*; 浦川 順治*

Proceedings of 5th International Particle Accelerator Conference (IPAC '14) (Internet), p.1940 - 1942, 2014/07

レーザーコンプトン散乱(LCS)による高強度$$gamma$$線源のために必要とされる加速器技術およびレーザー技術の実証のために、LCS光源とその周辺装置を高エネルギー加速器研究機構のコンパクトERL(cERL)に建設中である。エネルギー回収方リニアック(ERL)の電子ビームによるLCS光源は核種を同定するための非破壊検査システムのキーテクノロジーである。LCS光源とその周辺装置はモードロックファイバーレーザー、レーザー増倍共振器、ビームライン、実験室から成る。そのLCS光源の調整運転は2015年2月に開始される予定である。

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。

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