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報告書

原研リニアック33年史; 建設・研究の興隆・終焉

大久保 牧夫; 水本 元治; 中島 豊; 益子 勝夫*

JAERI-M 93-250, 54 Pages, 1994/01

JAERI-M-93-250.pdf:2.73MB

原研電子リニアックは1993年末に閉鎖され解体される。原研では、初代20MeVリニアックは1960年に建設され、中性子飛行時間法実験や、アイソトープ生産に使用された。1972年に増力120MeVリニアックが建設され、多くの研究分野に、1993年まで使用された。原研リニアックの歴史と、このリニアックを用いて行った研究の結果のレビュー、及び加速器関連の技術開発について簡単に述べる。

報告書

SPring-8線型加速器の電子入射部設計計算

吉川 博; 中村 直樹*; 水野 明彦; 鈴木 伸介; 掘 利彦*; 柳田 謙一; 益子 勝夫; 横溝 英明

JAERI-M 93-126, 66 Pages, 1993/07

JAERI-M-93-126.pdf:1.66MB

大型放射光施設の入射系線型加速器は1GeVの電子加速器であるが、将来陽電子を用いることで蓄積リングでのビーム寿命を長くすることも予定している。電子を用いるときの精密なビームを生成することと、陽電子発生のための大電流ビームを生成させることはある意味で相反する要求ではあるが、我々はこれを両立する入射部を設計した。TRACEを用いた計算を示し、設計のためのみならず、実際の運転のパラメータ選択に非常に有用なサーベイを行った。大電流モードを適確に実現するには、電子銃の性能確認後、ドリフトスペースを短かくし最適化する必要があることを示した。

論文

Initial data of linac preinjector for SPring-8

鈴木 伸介; 吉川 博; 掘 利彦*; 柳田 謙一; 水野 明彦; 為実 健二*; 益子 勝夫*; 横溝 英明

Proc. of the 1993 Particle Accelerator Conf., 0, p.602 - 604, 1993/00

SPring-8の建設が1991年に始まり、入射系の線型加速器の建設が東海研に仮設置された。現在そのコミッショニングを行っており、電子銃、バンチングセクション、RFセクション、各種モニターの試験を行っている。電子銃においては1ns巾のパルスビームをSHBなしで発生させることに成功し、SPring-8の蓄積リングからの要請であるポジトロンビームを十分な強度で生成させるめどがたった。又、モジュレータのフラットトップも2.4$$mu$$sの巾であり、初期の計算のスペックを満たすものができている。その結果、1nsのビームを9.1MeVまで加速することに成功し、ビームサイズ等に十分な性能を有していることがわかった。これからの課題として、営業運転に適した耐久性を持つかどうかの試験を行う。

論文

原研LINACの20年

益子 勝夫

Proc. of the 17th Linear Accelerator Meeting in Japan, 6 Pages, 1992/00

120MeV JAERI-LINACは、旧20MeV LINACの性能を増力し、主として中性子断面積測定用中性子源を建設するために自家製作により、1972年3月に完成した。同年8月から研究実験のため定常運転に入り1992年までの20年間を順調に運転してきた。リニアックの総運転時間は、31435.58時間であった。この20年間の運転期間の中で、LINACの保守整備、改良と改造が行われた。その結果は、LINACの設計、性能を大幅に超える120ncの最大出力を600PPSの最大パルス繰返し数において実現し、中性子断面積測定実験に大きく寄与した。また、LINACの設計、製作、保守、整備、改良、特性測定などの得られた結果について61件のレポート、論文の外部発表も行われ、原研リニアックの技術も保持された。リニアックの運転維持に関する組織、人員、予算などについてもまとめて報告する。

論文

バンチングセクションと集束磁場

吉川 博; 中村 直樹*; 水野 明彦; 鈴木 伸介; 柳田 謙一; 堀 利彦*; 益子 勝夫; 横溝 英明

Proc. of the 17th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.144 - 146, 1992/00

電子加速器の初段部分においては、電子銃からのビームの$$beta$$が低いため。軸方向の磁場を重量して横方向の発散を抑えるのが一般的な手法であるが、ビーム電流と加速電場及び加速されて変化する$$beta$$などに対応した最適な磁場強度分布を求めることは、任意の場所でビームをモニタできないので難しく、計算によるシミュレーションが非常に重要になる。本件はその磁場強度分布を求めるためにTRACEコードを用いたシミュレーションの結果である。小電流の場合にはブリリアン磁場でよいが、大電流のときにはブリリアン磁場を重量するだけでは、軸方向にひろがってしまい。適正にビーム輸送するには、その距離をできるだけ短くする必要があることが明らかになった。

報告書

小型ストレージリング(JSR)のビーム寿命に関する研究

横山 稔*; 柳田 謙一; 永井 高久*; 原田 俊治*; 横溝 英明; 益子 勝夫; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 山田 浩司*

JAERI-M 91-068, 30 Pages, 1991/05

JAERI-M-91-068.pdf:0.59MB

JSRの入射及びビーム蓄積実験は平成元年5月に開始した。それ以降実験とその解析を重ねることにより、平成2年4月に160mAの電子ビームを蓄積することに成功している。ここまでは主に、蓄積リングにおいて重要であるビーム寿命の測定とその解析結果について詳しく報告する。

論文

原研LINACの現状

益子 勝夫; 荘司 時雄; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 横溝 英明

Proc. of the 16th LINEAR Accelerator Meeting in Japan, 3 Pages, 1991/00

原研LINACの運転は、1990年4月から8月第1週までの間、研究実験のため415.1時間のビームを発生した。8月第3週からは、LINAC建屋増築のため1991年3月までLINACの運転を停止した。運転停止中にLINACグループでは、電子銃部、加速管系、ビーム伝送系、マイクロ波増幅部のオーバホール整備を行った。この整備は、1991年3月に正常な性能に復旧して終了した。新しく試作したRF GUNは、1991年3月に入荷し、現在は、真空ベーキング、ヒーターのウォームアップを行っている。大型放射光LINACグループでは、LINAC建屋での加速器のR&Dのため706.34m$$^{2}$$の増築建屋を1991年3月までに完成させてLINACグループが入居した。これらに伴い旧LINAC建屋の放射性廃棄物(5ton)その他の不用品が処理処分された。

論文

Bunching system of the linac for SPring-8

吉川 博; 中村 直樹*; 水野 明彦; 鈴木 伸介; 益子 勝夫; 柳田 謙一; 横溝 英明

Proc. of the 8th Symp. on Accelerator Science and Technology, p.304 - 305, 1991/00

放射光施設入射系の線型加速器における、電子銃からバンチャ入口までのビーム輸送について空間電荷効果をもり込んだ計算を行なった。電子銃出口のビームパラメータをEGUNの計算結果をもとにtwiss parametersを仮定し、モニタセクションのドリフト、プリバンチャ1、プリバンチャ2をへて、バンチャ入口までで、大電流モードと小電流モードでバンチング特性がどのように違うかを求めた。エンベロープに着目すると重畳されているソレノイド磁場が非常にエフェクティブであることがわかった。

論文

Status of JAERI FEL system

大久保 牧夫; 杉本 昌義; 沢村 勝; 益子 勝夫; 峰原 英介; 高部 正幸*; 佐々部 順*; 河原崎 雄紀

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 296, p.270 - 272, 1990/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:37.3(Instruments & Instrumentation)

強力な可変波長の光源として、自由電子レーザー(FEL)の可能性を確認するために、赤外領域自由電子レーザーの開発を進めている。システム全体は、超電導加速器を中心にしている。電子銃からの250KVパルスド・ビーム(4ns,10MHz)を、サブ・ハーモニック・バンチャ、バンチャによりバンチした後、超電導前段加速空胴および主加速空胴で20MeV付近まで加速する。このビームをアンジュレータ磁石に通し、赤外光発振を得る予定である。本文では計画の概要と、製作完了した入射系の一部につき報告する。

論文

Performance of a compact 300 MeV electron ring JSR

横溝 英明; 柳田 謙一; 原田 俊治*; 益子 勝夫; 横山 稔*; 橋本 宏*; 中山 光一*; 椛澤 光昭*; 原見 太幹; 鈴木 康夫

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 291(1-2), p.472 - 480, 1990/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:56.03(Instruments & Instrumentation)

小型リングJSRが、15ケ月という短期間で完成した。磁石、真空、RFシステムとも、設計どおりの性能で製作された。偏向磁石の磁場精度$$Delta$$B/B$$<$$2$$times$$10$$^{-4}$$の領域は$$pm$$45mmである。ベース真空度は、ポンプヘッドで3$$times$$10$$^{-10}$$ Tourに達している。電子は150MeVでライナックから入射され、リングの中で安定に加速、蓄積された。蓄積された電子の寿命は30分であった。この寿命は、主に、真空ダクト内の残留ガスと電子の衝突によって説明される。初期運転で、JSRの加速、蓄積の基本性能がうまく機能することが確認できた。

論文

Status of a compact electron storage ring JSR

原田 俊治*; 横溝 英明; 柳田 謙一; 益子 勝夫; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 横山 稔*; 永井 高久*; 鈴木 康夫

Part. Accel., 33, p.39 - 44, 1990/00

JSRは、1989年1月から設計を開始し、1989年3月に完成した。4月にシステムの試験を行い、5月にモニター系と真空系の増強を行った。1989年5月下旬より電子ビームの入射を開始し、7月上旬に加速、蓄積、減速に成功した。この間のJSRの運転日数は15日、運転時間は49.8時間であった。JSRへの電子の入射は、セプタム電磁石1台と同じ直線部に置かれた1台のキッカー電磁石によって行われる。JSRの制御はrt-VAX1000で行い、ファイル管理及びプログラム開発用にVAX station2000を使用している。2台のコンピュータはThin wire ethernetで結ばれている。JSRの各機器は、真空ポンプを除いて毎週末に立ち下げ、週の初めに立上げる。立上げ時に偏向電磁石と四極電磁石については、鉄心のヒステリシス現象の影響を軽減するため2度100%励磁してから、ビーム入射時の励磁値に設定する。

論文

Injector design for the 8 GeV synchrotron radiation facility in Japan

原見 太幹; 横溝 英明; 大塚 英男; 島田 太平; 柳田 謙一; 益子 勝夫; 吉川 博; 鈴木 寛光; 椛澤 光昭*; 中山 光一*; et al.

Part. Accel., 33, p.1753 - 1758, 1990/00

科学技術庁で計画している8GeV大型放射光施設の入射系の設計について述べる。入射系は1GeVのライナックと繰り返し数1Hz、8GeVまで加速するシンクロトロン(周長396m)から成る。シンクロトロンは、レーストラック型のラティスで、8GeVで1.9$$times$$10$$^{-7}$$m・radのナチュラルエミッタンスをもつ。このエミッタンスのビームでストレージリングに効率よく入射できる。

論文

Linac for free electron laser at JAERI

沢村 勝; 河原崎 雄紀; 大久保 牧夫; 益子 勝夫; 峰原 英介; 杉本 昌義; 吉川 博; 高部 正幸*; 佐々部 順*

Part. Accel., 33, p.183 - 188, 1990/00

自由電子レーザーの発振のためには高輝度(低エミッタンス・高電流密度)、高エネルギー分解能の電子ビームが必要である。原研では、自由電子レーザー用の超電導リニアックの建設を行っており、その詳細設計を行なった。電子銃においては、電極構造を工夫し、加速電圧を上げ、カソード径を選ぶことにより必要なビーム品質が得られた。サブハーモニックバンチャとバンチャの組合わを最適化しても、空間電荷効果のため縦方向の十分なビーム品質を得ることができないため、エネルギーセレクタによってビーム品質を向上させる。その際、エネルギー分散によるエミッタンスの増加をおさえるような磁石の設計を行なった。ビームエネルギーの違いによるアンジュレータ・パラメータ、ゲインの計算を行い、十分なゲインが得られた。

論文

原研リニアックの現状

益子 勝夫; 荘司 時雄; 石崎 暢洋; 田山 豪一

Proc. of the 14th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.1 - 4, 1989/09

1988年度に於ける原研120MeVリニアックの運転は278時間であった。運転時間の減少は、小型電子貯蔵リングをリニアック北ターゲット室に据付工事を行ったこと又附帯設備の設置、改修工事のためである。改良として主として報告する主なものは、(1)小型電子貯蔵リングの据付け試験結果、蓄積実験結果、(2)300kVA電動発電機据付試験結果、(3)新型進行波管型の加速管の設計、(4)大型クライストロンRFドライバー増幅器の開発、据付試験、(5)リニアック1PPS運転に伴うトリガー系の改造などである。

論文

クライストロン固体素子RFドライバー増幅器

益子 勝夫; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 篠原 己拔*; 松本 博文*; 永塚 賢治*

Proc. of the 14th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.41 - 44, 1989/09

原研120MeV LINAC(Sバンド、2856MHZ)主クライストロン(ITT-8568,20MW)用RFドライバー増幅器を固体素子で開発した。この増幅器は、LINAC No1クライストロンのブースターとして、1988年度に据付け、試験運転を行って良好な結果を得た。増幅器の出力は、パルス幅5$$mu$$secで630W、パルス繰返し600PPSである。固体素子モジュールは、RF出力200W4セットから構成され、1セット当りはシリコンバイポーラ型固体素子出力100W2ケからなっている。開発に当っては、Sバンド帯の周波数を固体素子でKW級の出力を目指して原研と株日本高周波が協力して開発した。

論文

FEL加速器電子銃グリッドパルサー

益子 勝夫; 吉岡 義一*

Proc. of the 14th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.103 - 105, 1989/09

物理部で開発をすすめている超電導LINACを用いるFEL電子加速器の超短パルス電子銃(SP GUN)駆動用グリッドパルサー(GP)の試作結果を報告する。このSP GUNのグリッドに供給されるバースト状パルス電圧はSLACで一例の製作が行われているが製作は困難である。1988年度にこのGPの試作実験を行い必要とする電圧に満たないが良い結果を得た。SP GUNカソードはY646B(Eimac製)である。この負荷にGPからバースト状のパルス電圧が供給される回路である。GP電圧は、スナップオフダイオード(SOD)と板極管グリッド接地回路の構成で実験を行い、繰返周期80nsec、パルス幅4n-sec、パルス波高値30Vの結果を得た。この回路は、大型放射光施設LINACのGUNのGP回路にも利用される可能性が大きいものである。

論文

原研FEL計画と現状

沢村 勝; 大久保 牧夫; 益子 勝夫; 峰原 英介; 杉本 昌義; 高部 正幸*; 河原崎 雄紀; 佐々部 順*

Proc. of the 14th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.29 - 31, 1989/09

原研で製作中の自由電子レーザー用の超電導加速器計画の概要を述べる。昨年度はサブハーモニックバンチャー、バンチャ-、輸送系の一部、高周波系の一部の製作を行った。そのうち、サブハーモニックバンチャーについて空胴のQ値を測定し、計算値の約70%を得た。自由電子レーザーの発振に必要なビームのエネルギー分解能を得るためにはエネルギーセレクターが必要となることがわかったが、エネルギー分散によってエミッタンスが悪くならないようにするために、いくつかのタイプのエネルギーセレクターについて比較検討した。

論文

Construction of compact electron storage ring JSR

横溝 英明; 柳田 謙一; 佐々木 茂美; 原見 太幹; 小西 啓之; 益子 勝夫; 芦田 和雄*; 原田 俊治*; 橋本 宏*; 飯塚 元昭*; et al.

Review of Scientific Instruments, 60(7), p.1724 - 1727, 1989/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:48.09(Instruments & Instrumentation)

高速で磁場中に運動する電子(又は陽電子)から発生される光(放射光)は、物性、医学、材料等の研究において先端的研究手段として利用されており、さらに高輝度光源の必要性が言われている。原研では、高輝度光源となりうる大型放射光施設の開発研究に着手し、その一環として、小型電子ストレージリングJSRを試作し、加速器技術の修得及び新しい技術的アイデアの試験を行おうとしている。JSRは既設ライナックの150MeV電子を受け取った後、最高エネルギー300MeVまで加速し、そこで蓄積するものである。

論文

A Linac for a free electron laser oscillator

河原崎 雄紀; 大久保 牧夫; 益子 勝夫; 杉本 昌義; 沢村 勝; 吉川 博; 高部 正幸*; 三田寺 雍

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 285, p.338 - 342, 1989/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:48.09(Instruments & Instrumentation)

現在物理部、核2研で進めている自由電子レーザー(FEL)専用超電導リニアックの研究・開発状況について報告する。研究・開発の第1段階では、発振レーザー光波長を赤外(10.6$$mu$$m)に設定し、それに適したビーム・エネルギー及び電流を加速できるリニアック(超電導型)の概略仕様がまとまり、詳細設計を進め、一部製作に着手し始めた。FELには極めて高品質のビームが必要である。ビームの質は入射系の性能に左右される。入射電子銃電極構造などに新しい方式を採用して、高品質化を図ることにしている。

論文

Status of free electron laser project at the JAERI

大久保 牧夫; 河原崎 雄紀; 鹿園 直基; 益子 勝夫; 峰原 英介; 杉本 昌義; 沢村 勝; 高部 正幸*; 佐々部 順*

Proceedings of the 7th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.190 - 191, 1989/00

自由電子レーザーは、可変波長で強力な光源として、期待されている。その可能性を確認するため、原研では赤外領域の自由電子レーザーの開発を進めている。電子銃からの250KVのパルスド・ビーム(4ns,10MHz)を、サブ・ハーモニック・バンチャ及びバンチャによりバンチした後、超電導前段加速空胴および主加速空胴により20MeV付近に加速する。このビームをアンジュレータ磁石に通し、赤外光発振を得る予定である。計画の概要と製作完了した入射系の一部につき報告する。

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