Magnetic field stabilization by temperature control of an azimuthally varying field cyclotron magnet

奥村 進; 荒川 和夫; 福田 光宏; 中村 義輝; 横田 渉; 石本 貴幸*; 倉島 俊; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; 上松 敬; et al.

Review of Scientific Instruments, 76(3), p.033301_1 - 033301_6, 2005/03

https://doi.org/10.1063/1.1858578

AVFサイクロトロンの運転において、ビーム電流減少を引き起こす数十時間に渡る10台の磁場変動が生じていた。実験の結果より、励磁コイルからの熱によって鉄心温度が上昇し、ビーム特性の劣化を引き起こす磁場変動を発生させていることを明らかにした。鉄心温度上昇を防ぎ、高安定磁場を実現するために、メインコイルとヨークとの間への熱絶縁やトリムコイル冷却水温度制御の高精度化といった鉄心温度制御技術を開発した。この温度制御によって、磁場安定度510を達成し、2%のビーム強度安定度を得た。

原研超伝導AVFサイクロトロン建設・整備計画,2

福田 光宏; 奥村 進; 石井 保行; 齋藤 勇一; 宮脇 信正; 水橋 清; 上松 敬; 倉島 俊; 千葉 敦也; 酒井 卓郎; et al.

第14回加速器科学研究発表会報告集, p.302 - 304, 2003/00

原研高崎のTIARAにおいて、バイオ・材料科学分野でのイオンビーム利用研究の新たな展開を図ることを目的に、新加速器施設の建設・整備計画を提案している。これまでの研究から、100MeV/n以上のエネルギーの重イオンを用いることにより、突然変異誘発による植物育種や材料開発等で、非常に大きな成果が期待できることが明らかにされている。このため、偏向リミット(Kb)=900,集束リミット(Kf)=300の超伝導AVFサイクロトロンの検討を進めており、これまでに150MeV/n重イオンと300MeV陽子の加速が両立可能なサイクロトロン電磁石の解を求めるとともに、低エネルギー側の限界を評価し、バイオ・材料研究に必要とされる幅広い加速イオン種・エネルギー範囲をカバーできることを確認した。本報告では、建設・整備計画の概要と電磁石の検討状況について報告する。

Stabilization of cyclotron magnetic field strength by means of magnet temperature control

奥村 進; 倉島 俊; 石本 貴幸*; 横田 渉; 荒川 和夫; 福田 光宏; 中村 義輝; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; 上松 敬; et al.

Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.283 - 285, 2001/00

サイクロトロンの磁場の変化によるビームの不安定性が近年大きく取り上げられている。前回の本研究発表会では、原研AVFサイクロトロンにおいては運転開始後、電磁石ヨークが主にメインコイルの放熱により数十時間にわたって上昇を続け、このためにビーム電流が減少することを突き止めたことを報告した。その後、さらに詳細なヨーク温度の分布泳ぎ磁場強度の時間変化を測定するとともに、熱解析コードによるシミュレーションも加えて検討した結果、主な熱源がメインコイルとトリムコイルであることを明らかにした。これに基づいて、メインコイルの放熱を断熱する装置と、ハーモニックコイルの温度をコイル電流に依らずに一定にする装置を設置した。試験運転では、運転開始50時間後もビーム電流を初期値の90%に保つという良好な結果を得た。一方で、これまで見えなかったサイクロトロン室の空気温度の影響が現れるなどの問題も出てきた。

Operation of ion sources and beam transport to JAERI AVF cyclotron

横田 渉; 奈良 孝幸; 荒川 和夫; 中村 義輝; 福田 光宏; 上松 敬; 奥村 進; 石堀 郁夫; 立川 敏樹*; 林 義弘*; et al.

Proceedings of 13th International Conference on Cyclotrons and Their Applications, p.336 - 339, 1993/00

原研AVFサイクロトロンには2つのイオン源が設置されている。1つは重イオン生成用のECRイオン源(OCTOPUS)、他は軽イオン用のマルチカスプイオン源である。イオンの生成およびサイクロトロンへのビームの入射は1991年より始められた。主にH,D,He,Ar,ArおよびKrのイオンが生成され、サイクロトロンで加速されている。また、金属原素を含んだ物質で作ったロッドを直接ECRプラズマ中に入れる方法を用いて、金属イオンの生成を試みた。サイクロトロンへのビームの輸送効率は、ビームのエミッタンスや運動量の広がりに強く影響を受けるため、サイクロトロンのアクセプタンスとの関係が重要である。本論文では、これらのビーム特性とビームの輸送効率との関係、および金属イオン生成結果について報告する。

An Operator assistance system for the AVF cyclotron

岡村 哲也*; 村上 亨*; 立川 敏樹*; 上松 敬; 奥村 進; 荒川 和夫

Proceedings of 13th International Conference on Cyclotrons and Their Applications, p.644 - 647, 1993/00

サイクロトロンの調整を容易にし、しかも調整時間を短縮するために調整支援システムを開発した。本システムは、1)ビーム軌道の計算表示機能、2)サイクロトロンのアクセプタンスを満たすパラメータの設定可能領域を計算表示する機能、3)調整の評価量であるビーム電流値の分布を調整履歴として表示する機能の3つの視覚化インターフェースから構成されている。本システムの有効性を評価するために、調整時間の測定と操作感覚のアンケートを行った。その結果、準最適値を得るまでの調整時間は従来のシステムに比べて約35%減少することを確認した。また、アンケート調査では、すべてのオペレータから本システムの有効性について高い評価が得られた。

First results of beam generation test for JAERI AVF cyclotron

立川 敏樹*; 林 義弘*; 石井 宏一*; 佐藤 岳実*; 中村 義輝; 横田 渉; 福田 光宏; 神谷 富裕; 上松 敬; 奈良 孝幸; et al.

Proceedings of the International Conference on Evolution in Beam Applications, p.270 - 274, 1992/00

モデル930AVFサイクロトロンのビーム生成試験は、1991年3月より開始した。これまでH(10,45及び90MeV),D(10,35及び50MeV),He(20,50及び100MeV),Ar(175MeV),Ar(460MeV)及びKr(520MeV)の各イオンについて加速試験を行い、いずれも目標の引出し電流値を達成した。各加速モードにおいてバンチャー効率2.5倍、P型チョッパーとS型チョッパーの組合せにより1.4s~1msのパルス間隔でシングルパルスを引出すことができた。ビームスキャナーにより2020mm~100100mmの面積が均一に照射されることが確認された。

Construction and present status of the JAERI AVF cyclotron

荒川 和夫; 中村 義輝; 横田 渉; 福田 光宏; 神谷 富裕; 奈良 孝幸; 上松 敬; 奥村 進; 石堀 郁夫; 田中 隆一; et al.

Proc. of the 8th Symp. on Accelerator Science and Technology, p.34 - 36, 1991/00

JAERI AVFサイクロトロンは、プロトンを90MeVまで加速するためにRF共振器をショート板方式に設計変更するとともに、イオン源は重イオン用にECRを、軽イオン用にマルチカスプを採用し、外部入射方式とした。サイクロトロンは、昨年6月より据付を開始し、本年3月中旬にはファーストビームを得た。これまでにH,D,He,Ar,Ar,及びKrの各イオンの加速テストに成功した。ビームの最大透過率は8.2%、引出し効率は65%である。P型とS型チョッパーを用い、He50MeVイオンで1.4s~1.0msのパルス間隔でシングルパルスの引き出しに成功した。

Results of a new OCTOPUS ECR ion source at 6.4GHz

C.Dupont*; Y.Jongen*; 荒川 和夫; 横田 渉; 佐藤 岳実*; 立川 敏樹*

Review of Scientific Instruments, 61(1), p.265 - 266, 1990/01

https://doi.org/10.1063/1.1141315

JAERI-AVFサイクロトロンの外部イオン源として、ECRイオン源OCTOPUSを製作し、第一ステージに14.3GHz、第二ステージに6.4GHzのマイクロ波を用いた。このECRイオン源を用い、多価重イオンの生成試験を行なった結果、Ar14価、Kr20価、Xe23価まで生成された。この試験結果を、第二ステージに8.5GHzを用いたルーバン大学(ベルギー)のECRイオン源の結果と比較し、マイクロ波周波数やイオン源のディメンジョンの差の影響について検討した。

Field analysis for JAERI AVF cyclotron

福田 光宏; 神谷 富裕; 荒川 和夫; 唐沢 孝*; 立川 敏樹*; 金倉 純*

Proceedings of the 7th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.152 - 154, 1989/00

原研AVFサイクロトロン(K値110)の磁場測定を行った。測定により得られた磁場分布は、メインコイル磁場、トリムコイル磁場、ハーモニックコイル磁場、垂直入射穴磁場等である。メインコイル磁場の1stハーモニック成分は引出半径以内において4G以下であることがわかったが、この大きさはハーモニックコイルによる補正磁場より十分に小さいため何ら問題はない大きさである。またメインコイル磁場分布とトリムコイル磁場分布から計算される等時性磁場は、実際に電流を設定して得られた磁場分布を良く再現していることもわかった。講演では、AVFサイクロトロンの概要、得られた磁場分布の解析結果、そしてそれから予想されるビーム・ダイナミクスを発表する。

重イオン用薄膜ターゲットの調製

立川 敏樹*; 西原 進*; 竹腰 英子

JAERI-M 85-018, 18 Pages, 1985/03

JAERI-M-85-018.pdf:0.61MB

重イオンによる原子核反応研究では(20~200)g/cmの薄いターゲットが必要である。このような薄井ターゲットは、薄いバッキング膜上にターゲット材料を真空蒸着して調製する。バッキング材料としては、炭素、アルミニューム、ニッケル、金などを用いる。バッキング材料が原子核反応研究上好ましくない時には、バッキングなしのセルフサポーティングターゲットを調製しなければならない。この報告書は、真空蒸着および重イオンスパッタリング法により、実際に調製したいくつかのターゲットの処方籤を収録したものである。