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神田 聡太郎*; 池戸 豊*; 大石 裕*; 下村 浩一郎*; 髭本 亘; 伊藤 孝; 中沢 雄河*; 林 幹稀*; 足立 匡*
JPS Conference Proceedings (Internet), 45, p.011044_1 - 011044_9, 2026/06
Muons serve as a highly sensitive local magnetic probe in materials science. While traditional 
SR relies on 4 MeV surface muons, investigations of thin films and interfacial phenomena demand precisely controlled low-energy muon beams. At J-PARC MLF MUSE, the U1 beamline delivers ultra-slow muons (USM) via laser ionization of thermal muonium. In the U1A experimental area, a muon spin spectrometer has been installed for USM-SR measurements. The spectrometer is mounted on a high-voltage platform for implantation energy control from nearly zero to 30 keV. Comprehensive beam characterization has demonstrated a spatial beam profile of 4 mm FWHM and a temporal width of 2 ns at the spectrometer's sample position. Commissioning of the spectrometer has demonstrated stable beam alignment and high time resolution in positron detection. In this work, we report these commissioning results and discuss potential upgrades for expanding the instrument's capabilities for future user programs.
近藤 彩夏*; 飯嶋 徹*; 鷲見 一路*; 竹内 佑甫*; Cicek, E.*; 恵郷 博文*; 大谷 将士*; 中沢 雄河*; 二ツ川 健太*; 三部 勉*; et al.
Proceedings of 22nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.18 - 22, 2026/03
ミューオンの異常磁気能率および電気双極子能率は素粒子標準模型を超える新物理の寄与が期待される物理量である。J-PARCで計画しているこれらの精密測定実験では、ミューオンの冷却・加速によって生成する低エミッタンスビームを用いた新しい手法により、独立した検証を行う。ミューオン線形加速器は各速度域に適した4種類の高周波加速空洞で構成されており、その中でも光速の30%から70%の加速を担う中速度領域の加速器は設計・製作手法が未確立である。現在、中速度領域の加速器として、高い加速効率を持つディスクアンドワッシャ(DAW)型加速器に着目し開発を進めている。ミューオン加速用DAWは加速空洞であるタンクと、ビーム集束に用いる四重極電磁石の設置空間を確保しつつタンク間を電磁気的に結合するブリッジカップラから構成される。我々は先行研究で製作されたタンク試作機に加え、新たにブリッジカップラ試作機を設計・製作し、製作精度の評価と低電力試験を実施した。低電力試験では、共振周波数やQ値といった高周波特性の確認やビーズ測定による電磁場の測定を行い、Q値4500(計算値の50%)、電磁場平坦度10%の結果を得た。本講演では、電磁場解析コードによるブリッジカップラの設計と、試作機の製作精度・低電力試験について報告する。
高柳 智弘; 不破 康裕; 大谷 将士*; 下村 浩一郎*; 三部 勉*; 近藤 恭弘; 二ツ川 健太*; Cicek, E.*; 中沢 雄河*; 徳地 明*; et al.
Proceedings of 16th International Particle Accelerator Conference (IPAC25) (Internet), p.1884 - 1886, 2025/11
J-PARCでは、出力電圧75kV、出力電流40A、パルス幅50usの短パルス波形を25Hzの繰り返しで動作する高出力・高周波仕様の小型パルス電源を開発している。この電源は、高い安定性と信頼性が要求されるミュオンリニアック用クライストロンの駆動に使用する。ワイドバンドギャップ半導体デバイスの技術開発により実現した13kVの超高耐圧と低損失という優れた特性を持つ次世代パワー半導体SiC-MOSFETと、超高電圧パルスを発生するマルクス回路を組み合わせることで、従来よりも低損失でコンパクトなパルス電源を実現する。本発表では、マルクス電源の回路設計について報告する。
Liu, Y.*; 大谷 将士*; 宮尾 智章*; 中沢 雄河*; 柴田 崇統*; 南茂 今朝雄*; Fang, Z.*; 二ツ川 健太*; 福井 佑治*; 溝端 仁志*; et al.
Proceedings of 16th International Particle Accelerator Conference (IPAC25) (Internet), p.855 - 857, 2025/11
The Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) has achieved stable 1 MW operation on its neutron target and is advancing toward higher power levels of 1.5 MW to support high-power MR operations and a second target station. This progression presents challenges, including increased intra-beam stripping (IBSt) of negative hydrogen ions, chop leakage from higher beam currents and emittance, low-energy beam loss due to halo formation, frontend fluctuations affecting beam transmission, and RF phase and amplitude fluctuations. To address these issues, a redesigned lattice mitigates IBSt, a new MEBT1 improves chopping and collimation, and machine learning-based compensation schemes manage frontend and RF fluctuations. Additionally, longitudinal and transverse matching schemes enhance beam quality, validated through benchmarked longitudinal measurements. Results from studies at 50 mA and 60 mA beam currents demonstrate significant progress in overcoming these challenges.
北村 遼; 森下 卓俊; 岡部 晃大; 宮尾 智明*; 中沢 雄河*; 柴田 崇統*
Proceedings of 16th International Particle Accelerator Conference (IPAC25) (Internet), p.2811 - 2813, 2025/11
The Japan Proton Accelerator Complex (J-PARC) linac is operated with a peak current of 50 mA to deliver the 1-MW beam to the neutron target through the rapid cycling synchrotron (RCS). One of the source of the beam loss to limit the beam power is a leakage beam from a radio-frequency (RF) beam chopper at the frontend of the linac. The J-PARC beam chopper consists of the RF deflector cavity and the beam scraper to produce the pulse structure of a few hundreds nano seconds typically. Since the leakage beam is presented in the unintended RF bucket, it becomes the beam loss during the acceleration in the RCS. Recently, the bunch-shape monitor (BSM) dedicated for the low-energy beam has been developed to measure longitudinal profiles after a radio-frequency quadrupole linac (RFQ). It is useful to investigate the leakage beam because the BSM is located at just after the chopper. Asymmetric longitudinal profiles were observed with the BSM, which might cause the beam loss, but the sensitivity should be improved for the further investigation. Measuring the induced current from the target probe by using the BSM in the same way as the wire-scanner monitor, the horizontal profile is measured at the BSM. Since the RF deflector kicks the beam in the horizontal direction, the leakage beam from the chopper is observed by the horizontal profile measurement. Latest results are presented with discussing the classification of the leakage beam with respect to its time scale and source.
中沢 雄河*; Cicek, E.*; 石田 勝彦*; 二ツ川 健太*; 下村 浩一郎*; 大谷 将士*; 木村 眞人*; 上岡 修星*; 山崎 高幸*; 三部 勉*; et al.
Proceedings of 16th International Particle Accelerator Conference (IPAC25) (Internet), p.1163 - 1166, 2025/11
大強度陽子加速器施設(J-PARC)では、ミューオンの異常磁気モーメントと電気双極子モーメントを精密に測定する新しいアプローチとして、線形加速器(リニアック)を用いた低エミッタンスミューオンビームを提案している。低エミッタンスのミューオンビームは、構造物を透視する非破壊イメージング技術のための新しいプローブとしても採用できる。ミューオンリニアックの低速部では、高周波四重極リニアック(RFQ)と交差櫛形Hモードドリフトチューブリニアック(IH-DTL)を用いて、324MHzの加速周波数でそれぞれ
=v/c=0.08と0.28までミューオンを加速する。建設コストを削減するため、IH-DTLはRF電場から得られる横方向の集束力を利用する交番位相集束(APF)法を採用する。APF方式は、横方向と縦方向のアクセプタンスを同時に制限するため、ビームのミスマッチに由来するエミッタンスの増大を抑制するためには、慎重なビーム診断とコミッショニングが不可欠である。粒子シミュレーションの結果、適切なビームマッチングを行うことにより、ビームの質を示す指標である規格化rmsエミッタンス0.3
-mm-mrad、最下流の検出器までの透過率97%が得られることが分かった。本論文では、この粒子シミュレーションの結果と、低速部の診断ビームラインおよび輸送ビームラインの開発状況について述べる。
近藤 彩夏*; 飯嶋 徹*; 鷲見 一路*; 竹内 佑甫*; Cicek, E.*; 恵郷 博文*; 大谷 将士*; 中沢 雄河*; 二ツ川 健太*; 三部 勉*; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 3094(1), p.012025_1 - 012025_6, 2025/09
J-PARCでは、ミューオンの異常磁気モーメント(g-2)と電気双極子モーメント(EDM)を精密に測定するためのミューオン線形加速器を開発中である。ディスクアンドワッシャー(DAW)構造を採用し、加速周波数1296MHzでミューオンを光速の30%(運動エネルギー4MeV)から70%(40MeV)まで加速する。ミューオンDAWは、ミューオンを加速するタンクと、タンクを結合し内蔵される四重極ダブレット磁石を用いてビームを集束するブリッジカプラから構成される。ブリッジカプラのプロトタイプが製作され、低電力試験を行い、1295.4
0.3MHzという誤差の範囲内で要求を満たす共振周波数の測定値が得られた。本論文では、ブリッジカプラープロトタイプの設計と性能評価について述べる。
鷲見 一路*; 茨木 優花*; 飯嶋 徹*; 居波 賢二*; 須江 祐貴*; 四塚 麻衣*; 恵郷 博文*; 三部 勉*; 大谷 将士*; 齊藤 直人*; et al.
Proceedings of 14th International Particle Accelerator Conference (IPAC 23) (Internet), p.933 - 936, 2023/09
ミューオン異常磁気能率及び電気双極子能率精密測定のためのミューオンリニアックを開発中である。2592MHzの2/3モードで運転される円盤装荷型構造(DLS)は、ミューオンを40MeVから212MeV(高速の70%から94%)に加速する。準定勾配型ディスクーアイリス構造であり、加速勾配20MV/mである。加速にしたがい円盤間隔が増加していき、粒子の加速と同期するのがミューオンDLSの特徴である。したがって、両端のセル寸法が異なっている。2つの結合セルと9セルからなる基準管のプロトタイプを製作し、試験を行ない、設計の通りの共振周波数と位相進みを確認することができた。本論文ではこれらプロトタイプDLSの試験結果について述べる。
Cicek, E.*; 恵郷 博文*; 二ツ川 健太*; 三部 勉*; 大谷 将士*; 齊藤 直人*; 吉田 光宏*; 飯沼 裕美*; 中沢 雄河*; 岩田 佳之*; et al.
Proceedings of 14th International Particle Accelerator Conference (IPAC 23) (Internet), p.4194 - 4197, 2023/09
ミューオンg-2/EDM実験のためのユニークなミューオンリニアックを開発中である。低電力高周波系のデジタルフィードバックの設計は、集群化されたすべての粒子を加速するための加速空洞の安定性からの、高周波の振幅、位相に対する要求を満たすために決定的な役割をはたす。この目的のために、MicroTCA規格に準じたコンパクトで、研究所内で開発されるデジタルフィードバックシステムを開発中であり、VadaTech COTSシステムのRFチップを用いたメザニンボードを用いる。このデジタルフィードバックシステムは、コストダウンのために、UHFおよびLバンドのRF波形を直接サンプリングする。本論文では、このシステム開発の現状と、最初の試験結果について述べる。
茨木 優花*; 飯嶋 徹*; 居波 賢二*; 須江 祐貴*; 鷲見 一路*; 四塚 麻衣*; Cicek, E.*; 恵郷 博文*; 河村 成肇*; 三部 勉*; et al.
Proceedings of 14th International Particle Accelerator Conference (IPAC 23) (Internet), p.937 - 940, 2023/09
ミューオンg-2/EDM実験のためのミューオンリニアックを開発中である。加速中のミューオン崩壊を減らすため、交代加速位相法を用いた交差櫛形Hモードドリフトチューブリニアック(IH-DTL)が、高周波四重極リニアック(RFQ)に続く低速領域に用いられる。2025年にRFQ及びIH-DTLを用いたミューオン加速試験が予定されており、高速の8%から30%へ、加速周波数324MHzで加速する。IH-DTLの後段には、加速後のビームの質を測定するための、収束電磁石とバンチャーからなる診断ビームラインが設置される。本論文ではこの診断ビームラインの開発状況について述べる
Cicek, E.*; 二ツ川 健太*; Fang, Z.*; 福井 佑治*; 溝端 仁志*; 大谷 将士*; 近藤 恭弘; 森下 卓俊; 中沢 雄河*; 佐藤 福克*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1046, p.167700_1 - 167700_8, 2023/01
被引用回数：1 パーセンタイル：16.27(Instruments & Instrumentation)低レベルRF制御システムで用いられるデジタルフィードバック(DFB)系は、加速空洞内でのRF電場の安定化に決定的な役割をはたす。このための、多用途DFBの試作機を、J-PARCの様々なアプリケーションに用いるために開発した。低コストでコンパクトなことが要求仕様を満たすために重要である。本システムでは、FPGAによるデジタル信号処理を用いた。これにより、RFの位相ゆらぎや、振幅の変化を比例-積分フィードバックにより補正する。このシステムはミューオンリニアックの交差櫛形ドリフトチューブリニアック(IH-DTL)空洞の大電力試験で短パルスの試験を行った。また、J-PARCのバンチャー空洞2を用いて長バルスの試験を行った。IH-DTLの試験では、振幅ピーク間で0.25%、位相で0.36
の安定度が得られた。バンチャー2では、振幅ピーク間で0.18%、位相で0.13の安定度が得られた。本論文では、このシステムの設計と、大電力試験の詳細を述べる。
-2 and electric dipole moment experiment中沢 雄河*; Cicek, E.*; 二ツ川 健太*; 不破 康裕; 林崎 規託*; 飯嶋 徹*; 飯沼 裕美*; 岩田 佳之*; 近藤 恭弘; 三部 勉*; et al.
Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 25(11), p.110101_1 - 110101_9, 2022/11
被引用回数：5 パーセンタイル：42.65(Physics, Nuclear)J-PARCにおけるミューオン-2/EDM実験のための324MHz交差櫛形Hモードドリフトチューブリニアック(IH-DTL)試作機の大電力試験を行った。この試作機(short IH)は一体型ドリフトチューブ構造を持つ実機IH-DTLの製作方法を検証するために作られた。40時間のコンディショニング後、88kWの電力を安定に投入できることを確認した。これは設計加速電圧3.0MV/mの10%増しに相当する電力である。さらに、3次元シミュレーションモデルの妥当性を検証するために、熱特性と周波数応答を測定した。この論文では、このIH-DTL試作機の大電力試験の詳細について述べる。
中沢 雄河*; 飯沼 裕美*; 岩田 佳之*; Cicek, E.*; 恵郷 博文*; 二ツ川 健太*; 河村 成肇*; 三部 勉*; 溝端 仁志*; 大谷 将士*; et al.
Proceedings of 31st International Linear Accelerator Conference (LINAC 2022) (Internet), p.275 - 278, 2022/09
J-PARCにおけるミューオンg-2/EDM実験のための324MHz交差櫛形Hモードドリフトチューブリニアック(IH-DTL)試作機の大電力試験を行った。この試作機は一体型ドリフトチューブ構造を持つ実機IH-DTLの製作方法を検証するために作られた。40時間のコンディショニング後、88kWの電力を安定に投入できることを確認した。これは設計加速電圧3.0MV/mの10%増しに相当する電力である。さらに、3次元シミュレーションモデルの妥当性を検証するために、熱特性と周波数応答を測定した。この論文では、このIH-DTL試作機の大電力試験の詳細について述べる。
竹内 佑甫*; 東城 順治*; Yamanaka, T.*; 中沢 雄河*; 飯沼 裕美*; 近藤 恭弘; 北村 遼; 森下 卓俊; Cicek, E.*; 恵郷 博文*; et al.
Proceedings of 31st International Linear Accelerator Conference (LINAC 2022) (Internet), p.562 - 564, 2022/09
J-PARCにおけるミューオンg-2/EDM実験のためのミューオンリニアックを開発中である。ミューオンリニアックは核磁気共鳴型電磁石を用いた小型ストレージリングに212MeVのミューオンビームを供給する。メッシュと円筒電極で構成される初段加速の後、ミューオンは4種類の高周波加速構造で加速される。ミューオンリニアックの設計を総合的に評価するために、General Particle Trackerコードを用いた全体シミュレーションを行った。さらに、加速器部品の様々な誤差を考慮したエラースタディーも行った。この論文ではこの全体シミュレーションの結果を述べる。
近藤 恭弘; 北村 遼; 不破 康裕; 森下 卓俊; 守屋 克洋; 高柳 智弘; 大谷 将士*; Cicek, E.*; 恵郷 博文*; 深尾 祥紀*; et al.
Proceedings of 31st International Linear Accelerator Conference (LINAC 2022) (Internet), p.636 - 641, 2022/09
J-PARCにおいて、現代の素粒子物理学で最も重要な課題の一つである、ミューオン異常磁気モーメント、電気双極子モーメントを精密測定する実験のためのミューオンリニアック計画が進行中である。J-PARCミューオン施設からのミューオンはいったん室温まで冷却され、212MeVまで加速される。横エミッタンスは1.5mm mradであり、運動量分散は1%である。高速で規格化した粒子の速度で0.01から0.94におよぶ広い範囲で効率よく加速するため、4種類の加速構造が用いられる。計画は建設段階に移行しつつあり、初段の高周波四重極リニアックによるミューオン再加速はすでに2017年に実証済である。次段の交差櫛形Hモードドリフトチューブリニアックのプロトタイプによる大電力試験が完了し、ディスクアンドワッシャ型結合セルリニアックの第一モジュールの製作が進行中である。さらに円盤装荷型加速管の設計もほぼ終了した。本論文ではこれらミューオンリニアックの最近の進捗について述べる。
鷲見 一路*; 飯嶋 徹*; 居波 賢二*; 須江 祐貴*; 四塚 麻衣*; 恵郷 博文*; 大谷 将士*; 齊藤 直人*; 三部 勉*; 吉田 光宏*; et al.
Journal of Physics; Conference Series, p.012038_1 - 012038_6, 2022/07
ミューオンリニアック用円盤装荷型加速構造(DLS)がJ-PARCミューオンg-2/EDM実験のために開発中である。4つの加速勾配20MV/mのDLSにより、ミューオンが40MeVから212MeV(高速の70%から94%)に加速される。加速にしたがい円盤間隔が増加していく2592MHz準定勾配型TM01-2/3モードDLSを設計し、ミューオン速度と高周波の位相速度の位相スリップが2度以下となることを確認した。さらに、理想的な同期位相を同定し、全エミッタンス1.5mm mrad、運動量分散0.1%(RMS)という要求を満たすことをシミュレーションにより確認した。
竹内 佑甫*; 東城 順治*; 中沢 雄河*; 近藤 恭弘; 北村 遼; 森下 卓俊; Cicek, E.*; 恵郷 博文*; 二ツ川 健太*; 河村 成肇*; et al.
Proceedings of 13th International Particle Accelerator Conference (IPAC 22) (Internet), p.1534 - 1537, 2022/06
ミューオンg-2/EDM実験がJ-PARCで計画されており、そのための線形加速器を開発中である。ディスクアンドワッシャ型加速空洞が中エネルギー部に使用され、ミューオンが加速周波数1.296GHzで高速の0.3から0.7まで加速される。試験セルの加工、ロー付けによる接合を行った結果、ワッシャの位置ずれがあったので治具類の改良を行うこととした。また、低電力測定も行い、予想される電磁場分布が得られた。本論文ではこれらの結果について報告する。
須江 祐貴*; 四塚 麻衣*; 二ツ川 健太*; 長谷川 和男; 飯嶋 徹*; 飯沼 裕美*; 居波 賢二*; 石田 勝彦*; 河村 成肇*; 北村 遼; et al.
Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 23(2), p.022804_1 - 022804_7, 2020/02
被引用回数：2 パーセンタイル：17.53(Physics, Nuclear)低エネルギー、低インテンシティーミューオンビームのビーム進行方向のバンチ幅を測定するための破壊的モニターを開発した。このバンチ幅モニター(BWM)は、1つずつのミューオンを高い分解能で測定するためにマイクロチャンネルプレートを用いている。それに加え、タイミングウオークを抑制するために、コンスタントフラクションディスクリミネータ回路を用いている。時間分解能は精密パルスレーザーを用いて65psと測定された。この分解能は、J-PARC E34実験で要求される性能を満たしている。我々は、このBWMを用いて、高周波四重極リニアックによって加速された負ミューオニウムイオンのバンチ幅を測定した。バンチ幅5411nsと測定することに成功した。
大谷 将士*; 二ツ川 健太*; 三部 勉*; 内藤 富士雄*; 長谷川 和男; 伊藤 崇; 北村 遼; 近藤 恭弘; 森下 卓俊; 飯沼 裕美*; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 1350, p.012097_1 - 012097_7, 2019/12
被引用回数：3 パーセンタイル：76.36(Physics, Particles & Fields)ミューオン異常磁気モーメント測定および電気双極子モーメント探索実験用ミューオンリニアックの中エネルギー部用ディスクアンドワッシャ型(DAW)結合空洞リニアック(CCL)を開発している。このリニアックは、ミューオンを=0.3から0.7まで、加速周波数1.3Hzで加速する。本論文では、DAW CCLの空洞設計, ビーム力学設計、および空洞低電力モデルの測定結果について述べる。ビーム力学設計においては透過率100%で加速できる設計を行うことができ、問題となるようなエミッタンス増大もシミュレーションでは見られなかった。空洞設計においては、=0.3, 0.4, 0.5, 0.6用のセル設計を行った。コールドモデルの測定では、0.1%の精度で設計値の1.3GHzと一致していることが確認できた。
大谷 将士*; 深尾 祥紀*; 二ツ川 健太*; 河村 成肇*; 的場 史朗*; 三部 勉*; 三宅 康博*; 下村 浩一郎*; 山崎 高幸*; 長谷川 和男; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 1350, p.012067_1 - 012067_6, 2019/12
被引用回数：3 パーセンタイル：76.36(Physics, Particles & Fields)負ミューオニウムはそのユニークな性質から様々な科学の分野で応用される可能性がある。1980年代に真空中で初めて生成されて以来、仕事関数の低い物質を用いて負ミューオニウム生成効率を高めることが議論されてきた。アルミナセメントの構成物質であるC12A7は良く知られた絶縁体であるが、電子をドープすることで導体として振舞うことが近年発見された。このC12A7エレクトライドは2.9eVという比較的低い仕事関数を持ち、負イオン生成効率を示すと期待されている。本論文では、従来用いていたアルミニウム、C12A7エレクトライド、さらにステンレスターゲット用いた負ミューオニウムイオン生成効率の比較について述べる。測定された生成率は10
/sであり、現状セットアップではエレクトライドにおいても大きな生成率向上は確認されず、表面状態をより注意深く整える必要であることが推定される。また、生成された負ミューオニウムの平均エネルギーに材質依存はなく、0.20.1keVであった。
