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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：0.00(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。
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。
