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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。
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。
岡部 晃大; 柴田 崇統*; 守屋 克洋; 大越 清紀; 宮尾 智章*; 大谷 将士*; Liu, Y.*; 森下 卓俊
Proceedings of 16th International Particle Accelerator Conference (IPAC25) (Internet), p.1527 - 1529, 2025/11
Currently, in the J-PARC linac, beam commissioning between the ion source and RFQ mainly involves adjusting the extraction voltage of the ion source and the two solenoid magnets in the Low Energy Beam Transport Line (LEBT) installed between the ion source and the RFQ. These parameters are determined to maximize the measured beam current at the current monitor (SCT) downstream of the RFQ. Previously, the SCT used as a reference had measured the beam current by cutting out a part of the macro bunch. However, to further improve the beam quality, we adjusted LEBT parameters using the newly measured method, which is an integrated whole macro bunch signal. The optimum value obtained by the new method differed from the previous. Therefore, to investigate the cause, we saved all the beam current waveforms of the SCT for the reference and compared the new and previous parameters of the ion source and LEBT devices. As a result, it was found that the beam current that passed through the RFQ changed over time within the macro bunch for certain ion source and LEBT parameter settings.
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.
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。
大谷 将士*; 恵郷 博文*; 近藤 恭弘
Proceedings of 16th International Particle Accelerator Conference (IPAC25) (Internet), p.1534 - 1537, 2025/11
ミューオンリニアックはJ-PARCで開発され、ミューオンを熱エネルギー(25meV)から212MeVまで加速するために、静電引き出しと4つの異なるタイプの高周波空洞、すなわち静電加、RFQ、IH-DTL、DAW-CCL、ディスクロード構造を使用している。採用された技術のいくつかは比較的新しいものであったが、ほとんどの原理実証はプロトタイプ試験と実機製作によって成功裏に完了した。これらの経験に基づき、現在の設計から発展した、よりコンパクトで、コストエフェクティブな設計を提案することが可能となった。本ポスターでは、新しい概略設計を紹介する。
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。
安田 浩昌*; 大甕 舜一朗*; 佐古 貴行*; 佐藤 潔和*; 近藤 恭弘; 大谷 将士*
Proceedings of 15th International Particle Accelerator Conference (IPAC'24) (Internet), p.3536 - 3538, 2024/07
医療用放射性同位元素(RI)製造のための永久磁石四重極(PMQ)集束型IH-DTLの概念設計を行った。At-211の製造には、7.25MeV/u以上のヘリウムビームを加速する必要がある。IH-DTL内のPMQラティスは、PMQの勾配が小さくなるようにFFOODDOOとして設計された。セルパラメータもPMQ格子の周期構造と市販半導体高周波源の仕様から設計した。セルパラメータ設計後、空洞の2D/3D設計とビームトラッキングにより空間電荷効果を考慮したビームダイナミクスを評価した。3つのDTLタンクの2次元設計により、ヘリウムビームは7.25MeV/u以上、透過率90%以上で加速できることを確認した。第一タンクの空洞の3次元設計も行った。空洞の形状をリッジチューナーと空洞テーパーで最適化した後、第一タンクの3D空洞モデルを作成し、ビームシミュレーションで95%以上の透過率を得た。
原田 寛之; 坂上 和之*; 大谷 将士*; 想田 光*
加速器, 20(4), p.332 - 335, 2024/01
少子化の進む我が国において、次世代を担う若手人材の確保は各組織において重要な課題である。日本加速器学会は1000名近くの会員が所属し現在まで増加傾向であったが、将来に向けて今から対策を講じる必要がある。そこで、行事委員会と学会活性化特別委員会は合同で「第1回学生・企業/研究機関懇談会」を開催した。本懇談会は、学生と企業/研究機関を繋ぐ機会を増やし、就職支援による学生の将来への不安の解消の手助け、業界における即戦力となりうる人材確保の手助けなどに繋げることを目的としている。本稿では、持続可能な学会に向けた新たな取り組みである本懇談会と今後について報告する。
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。
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.*; 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。
稲川 康平*; 松村 大樹; 谷口 昌司*; 上垣 伸弥*; 中山 智仁*; 浦野 純乃介*; 青谷 拓朗*; 田中 裕久*
Journal of Physical Chemistry C, 127(24), p.11542 - 11549, 2023/06
被引用回数：10 パーセンタイル：47.78(Chemistry, Physical)Passive autocatalytic recombiner (PAR) represents a potential technology for ensuring process safety in the hydrogen society. PARs function through the catalytic oxidation of generated or leaked hydrogen, facilitating its conversion into water and effectively mitigating the risk of hydrogen explosions. CO is recognized as a catalyst poison that hampers surface catalytic reactions. To investigate the negative effects of CO on the local structure of platinum metal nanoparticle catalysts during water formation, in situ and time-resolved X-ray absorption spectroscopy analyses were conducted. The results revealed that the Pt-Fe/CZY catalyst exhibited notable hydrogen oxidation activity even in the presence of CO. The enhanced performance can be attributed to the combined effects of Pt-Fe alloy composition and CZY support materials.
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：15.49(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。
岡部 晃大; Liu, Y.*; 大谷 将士*; 守屋 克洋; 宮尾 智章*; 北村 遼; 平野 耕一郎; 小栗 英知; 金正 倫計
Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.885 - 888, 2023/01
J-PARC線形加速器では、RFQとDTLの間にビームライン(MEBT1)を設けている。MEBT1には後段の円形加速器(RCS)に整合するように縦方向のビーム形状を整形するためのRFビームチョッパーシステムなどが設置されている。既設MEBT1にはチョッパーシステムと下流DTLにビームの縦方向形状を整合させることを目的としてバンチャー空洞が2台設置されているが、原理的にはチョッパーシステムに1台、DTLとのビーム形状整合に2台と合計3台のバンチャーが必要となる。そのため、MEBT1にバンチャーを1台追加した新MEBT1の設計について長く議論がなされてきた。一方、MEBT1では空間電荷効果が非常に強く顕在化することに加えて、DTLセクション内でビームモニタ類の設置が難しいこともあり、数値シミュレーションを用いて現状の実験結果を明らかにすることが難しい状況にある。そこで、まずは系統的なビーム実験を行い、MEBT1にバンチャーを追加することで、どの程度ビームの質の向上が見込めるかを調査した。ビーム実験結果とMEBT1を作り変えることにより発生するリスクとの兼ね合いを検討した結果、J-PARC加速器における1MW強のビームパワーの達成を目標とする上で、新MEBT1設置のメリットは少なく、現行のMEBT1で十分対応可能であると判断した。本講演ではMEBT1に関するビーム実験結果と新MEBT1の検討過程について報告する。
-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：48.43(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。
田村 潤; 近藤 恭弘; 森下 卓俊; 内藤 富士雄*; 大谷 将士*
Proceedings of 31st International Linear Accelerator Conference (LINAC 2022) (Internet), p.177 - 179, 2022/09
ハドロンリニアックでは、ビーム粒子のエネルギー範囲に応じて、一般的に様々なタイプの空洞構造が使用されている。特に常伝導リニアックでは、同期粒子の速度によって空洞の加速効率が変化するため、このような構造になっている。低エネルギー陽子加速においては、アルバレ型ドリフトチューブリニアック(DTL)が最も普及しているが、最初の高周波四重極リニアック(RFQ)の直後には、Hモード構造とも呼ばれるTEモード加速構造も広く使用されている。現在、TEモードの代表的な構造として、インターデジタルHモード(IH)DTLとクロスバーHモード(CH)DTLがあり、それぞれTE11, TE21の電磁場モードを基本としている。本発表では、TE31やTE41といった高次のTEモードを含むTEモード構造の加速効率をアルバレ型DTLと比較検討した。本研究では、10MeV以下の陽子加速において、IH-DTLとCH-DTLはアルバレスDTLよりもシャントインピーダンスが大きく、さらにTEm1モードの構造では、角度指数mの増加とともに電場の回転対称性が改善することを示した。
