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永山 晶大; 原田 寛之; 下川 哲司*; 佐藤 篤*; 山田 逸平; 地村 幹; 小島 邦洸; 山本 風海; 金正 倫計
Proceedings of 20th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.526 - 530, 2023/11
本研究では、ビームの遅い取り出しのための非破壊型静電セプタムを開発している。従来型と異なり、この装置はビームと衝突しないようにビーム周辺に配置した多段電極で構成されており、発生させた電場によって非破壊でビームを分離する。本研究ではその電場分布を評価すべく、電子銃とビームモニタで構成された試験装置を開発した。その装置に試作電極を設置し、細い電子ビームで電場分布測定の実験を実施した。その測定結果は計算結果との良好な一致を示した。しかし、ビームの分離能力はまだ十分ではない。そこで、電場分布の改良に向けた電極形状や配置の最適化の検討を行った。本発表では、試験装置を用いた電場分布測定実験の結果や改良案を報告する。さらに、本開発の今後の展望についても述べる。
永山 晶大; 原田 寛之; 下川 哲司*; 山田 逸平; 地村 幹; 山本 風海; 金正 倫計
Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.503 - 507, 2023/01
リング型粒子加速器であるシンクロトロン加速器ではリング内にビームを溜め込み、周回させながら加速したビームを徐々に供給する「遅い取り出し」技術で最先端の物理実験や放射線がん治療を実現している。従来の手法では、周回ビームと取り出しビームの間に電場分布を切り分ける電極を挿入する必要がある。現在の手法では、取り出し時に発生するビーム衝突が原理的に解決できず、機器の故障や出力制限の原因となっている。そこで、ビーム軌道上に挿入される電極を廃した新たな手法に基づく非破壊型静電セプタムを考案し、現在開発を進めている。従来型の静電セプタムと同等に粒子を周回ビームから蹴り出す為には、境界面で不連続のギャップを持つ階段関数のような分布の力を発生させるのが理想である。本発表では階段関数に近い分布のローレンツ力を真空中に発生させるための電極・電流路配置の最適化の計算方法や、発生させるローレンツ力によるビーム軌道の計算結果について報告する。また、現在進行中である本手法の原理実証に向けて開発した小型原理実証機についても紹介し、今後の展望についても議論する。
下川 哲司*; 原田 寛之
Proceedings of 16th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1156 - 1158, 2019/07
粒子加速器で加速されたビームは、原子核・素粒子実験等の学術研究や放射線がん治療等の医療応用に利用されており、世界中で科学技術の基盤の一つとなっている。多周回にわたりシンクロトロンからビームを取り出す、遅い取り出しではビームは広げながら静電セプタムで削りつつ取り出されている。その静電セプタムは、周回ビームと取り出しビームを振り分けるために、電極とセプタム面で構成される。一般的に、ワイヤや電極板がそのセプタム面として用いられている。しかし、この場合では、ビームが衝突し放射化の要因ともなり、結果的に取り出し効率やビーム出力を制限してしまう。そこで、我々は非破壊型のセプタム電磁石を新たに提案する。多段電極によって電場を発生させ、非破壊にビームを分離する手法であり、ビーム軌道付近に物質がないため、有効な手法となりうる。本発表では、その非破壊型静電セプタムの概要などを報告する。
永山 晶大; 原田 寛之; 下川 哲司*; 佐藤 篤*; 山田 逸平; 地村 幹; 小島 邦洸; 山本 風海; 金正 倫計
no journal, ,
従来型の静電セプタムは、陰極とビーム軌道上に配置したセプタム電極により形成した電場でビームを分離する装置である。したがって、セプタム電極とビームとの直接衝突が原理的に発生する。我々は、ビームが通過する領域の外側に多段電極が配置された構造を持ち、この多段電極の印加電圧を最適化することでビームの分離が可能な電場を形成する非破壊型静電セプタムを開発中である。本装置はビーム軌道上に物質を含まないためビームロスが発生しないという点で、従来型の静電セプタムの課題を克服できる。本装置の機能を計算により検証するため、J-PARCでのビームの遅い取り出し手法における粒子軌道を再現できるモデルを、既存の粒子軌道シミュレーションソフトウェア(SAD)を用いて構築した。加えて、非破壊型静電セプタムの電場計算結果を多重極展開し、シミュレーションに新たに導入した。シミュレーションでは、本装置の導入によってJ-PARCにおける遅い取り出のビーム強度を約1.3倍に増強可能であるという結果が得られた。本発表では、上述のシミュレーションの詳細について報告する。
