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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。
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
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Instruments & Instrumentation)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
を用いたBWO実験研究が行われている。La
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。
前原 直; 森本 巌*; Zheng, X.*; 渡辺 聡彦*; 山本 昌則*; 坂本 慶司; 志甫 諒
信学技報, 101(415), p.61 - 66, 2001/11
原研では線形誘導加速器によるkA級電子ビームを用いたミリ波発振研究を行ってきた。1MeVの加速器では45GHz帯の自由電子レーザ(FEL)発振研究成果としてRF出力6MWまた世界最高利得の65dB/mを達成し、9.8GHz帯の後進波型発振(BWO)では国内最高RF出力210MWを達成した。また現在2MeVの加速器を用いた9.4GHz帯FEL発振研究を進めており、これまでの原研における大出力ミリ波の発振研究を総括するとともにその応用研究について講演する。
前原 直; 森本 巌*; 志甫 諒
信学技報, 100(405), p.61 - 64, 2000/11
JLA線形誘導加速器を用いて9.46GHz FELの研究を進めている。 1kAの電子ビームを用いて数100MW以上の発振を達成するためにオーバーサイズ矩形導波管(129.64
64.77mm)を採用したフォーカスィングウイグラーを開発した。3D-FELコードによる解析により設計モードTE
以外のTE
,TE
,TE
モードが増幅し、TEモードの空間成長率が設計モードのTEの約20倍高いことが明らかになった。この結果から高周波入力系やモード変換器系の設計ではTEモードに対するTEモードの電力割合を約0.5%以内に抑えなければならない設計指針が明らかになった。本講演では高周波入力系やモード変換器系の解析結果を含む高周波特性について詳細に述べる。
橋本 大; 森本 巌; Zheng, X.; 前原 直; 中島 充夫*; 堀岡 一彦*; 河野 俊之*; 志甫 諒
JAERI-Research 2000-018, p.66 - 0, 2000/03
JAERI-Research-2000-018.pdf:2.19MB
線形誘導加速器では、磁化率の関数として強磁性体コア材のB-H曲線を得ることが重要である。インダクションモジュールのコスト評価のために、薄片の強磁性体、ケイ素鋼板、ファインメットを含むアモルファスを10[T/
s]までの磁化率において、高磁化率におけるコア損失の観点からファインメット材が最も優れていることの結論に達した。またコア材のエネルギー損失や熱伝導の評価からファインメットコアでは、1kHzまでの繰返し運転が可能である結論を得た。
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。
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、
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。
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。
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
]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。
鈴木 孝至*; 森本 巌*; X.D.Zheng*; 前原 直; 志甫 諒
JAERI-Research 99-025, 77 Pages, 1999/03
JAERI-Research-99-025.pdf:2.2MB
ミリ波帯自由電子レーザー用として、新型ウイグラー(ASFウイグラー)を研究した。このASFウイグラーは、傾斜角を持つ磁石が交互に配列された系から構成される。ASFウイグラーは、プラナーウイグラーとビーム発散を抑える収束ウイグラーの両方の機能を持ち、磁石の傾斜角度を調整することにより、ビームとの結合を改善する利点を持つ。45GHz帯のミリ波FELに対して、ASFウイグラーを設計し、そのASFウイグラーによるFEL発振について、3次元FELコードを用いて評価を行った。3.5MeVと1kAのビームパラメータに対して、ウイグラー磁場0.375Tの時、最大成長率42.5dB/mと出力550MWを得た。このレポートは、ミリ波帯FEL用ウイグラーの設計及び3次元FELコードによるそのパフォーマンスの評価について、詳細に記述されている。
志甫 諒
プラズマ・核融合学会誌, 75(11), p.1280 - 1286, 1999/00
エネルギー10MeV以上、電流1kA以上の大強度荷電粒子ビームの応用として、大出力電磁波の発生とそれを用いた高勾配加速器への応用、赤外FELによるフロンガスの除去、及び重イオン慣性核融合への応用について概説した。
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：22.13(Instruments & Instrumentation)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。
石塚 浩*; 川崎 温*; 久保 治也*; 渡辺 聡彦*; 志甫 諒
Japanese Journal of Applied Physics, 35(10), p.5471 - 5478, 1996/10
被引用回数：4 パーセンタイル：26.12(Physics, Applied)静電四重極レンズを使って、フィールドエミッターアレイより発生した電子ビームのエミッタンスを診断する新手法が得られた。
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：4 パーセンタイル：43.42(Instruments & Instrumentation)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。
志甫 諒
電気学会論文誌,A, 115(2), p.74 - 81, 1995/00
自由電子レーザ研究の国内と世界の動向を総括し、今後の潮流のいくつかを紹介する。
高橋 麻由子*; 川崎 温*; 坂本 慶司; 渡辺 聡彦*; 岸本 泰明; 志甫 諒
JAERI-M 94-048, 133 Pages, 1994/03
ミリ波帯自由電子レーザー(FEL)においては、増幅されたRF電力が大きくなるにつれて電子ビームのエネルギーが減少し、そのため共鳴条件が満たされなくなり、出力が飽和する。このため、電子ビームエネルギーの変化に応じてウィグラー磁場を減少させる等の手段を用いると、共鳴が持続し、さらに大きな出力を得ることができる。本論文では、原研の1MeVインダクションライナックを用いたミリ波帯FELのパラメータにおいて、FEL非線型動作解析コードを用い、ウィグラーの磁場テーパの最適化計算を行った結果を述べた。また、計算に用いるための電子ビームのエネルギー広がりを、原研インダクションライナックを用いて調べた。その結果、原研FEL実験はビームの空間電荷効果が重要ないわゆるラマン領域で行われたと結論された。
石塚 浩*; 中原 百合子*; 川崎 温*; Musyoki, S.*; 清水 宏*; 渡辺 聡彦*; 志甫 諒
JAERI-M 94-047, 19 Pages, 1994/03
高輝度、低エミッタンスのマイクロエミッターからの電子ビームのエミッタンス測定法について考察し、新しいエミッタンス測定法を提案する。
坂本 慶司; 小林 孝幸*; 川崎 温*; 岸本 泰明; Musyoki, S.*; 渡辺 聡彦*; 高橋 麻由子*; 石塚 浩*; 佐藤 元泰*; 志甫 諒
Journal of Applied Physics, 75(1), p.36 - 42, 1994/01
被引用回数：13 パーセンタイル：60.48(Physics, Applied)1MeVクラスの相対論的電子ビームを用い、ミリ波帯自由電子レーザーの増幅実験を行った。ウィグラーには永久磁石列の平行ウィグラーを採用した。各磁石のポールピース面はハイパボリックコサイン状にカットしてあり、電子ビームの収束を計っている。ウィグラー磁場強度は1.8Kガウス、ウィグラーピッチは45mmであり合計33ピッチより構成されている。増幅実験の前に電子ビームの伝送実験を行い、約80%のビーム伝送効率を得た。引きつづき同じパラメータで45GHzにおいて増幅実験を行い、空間成長率56dB/m、ゲイン52dB、飽和出力6MWを得た。
坂本 慶司; 志甫 諒; 渡辺 聡彦*; Musyoki, S.*; 岸本 泰明; 川崎 温*; 石塚 浩*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 341, p.101 - 104, 1994/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Instruments & Instrumentation)波数計を用いて、ミリ波帯自由電子レーザーのRF増幅特性(空間成長率)を研究する。自由電子レーザー(FEL)の主要パラメータは、ビームエネルギーE
~1MeV、電流I~300A、周波数45GHzであり、現在まで6MWの出力が得られている。一方、波数計は、各伝播モードを分離し、それぞれの電力成分を計測できるものである。会議では、各モードの電力分布、空間成長率の測定結果及び、3次元多モード解析コードとの比較等を発表する。
