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吉本 政弘; 仲野谷 孝充; 山崎 良雄; Saha, P. K.; 金正 倫計; 山本 春也*; 岡崎 宏之*; 田口 富嗣*; 山田 尚人*; 山縣 諒平*
Proceedings of 18th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.850 - 854, 2021/10
J-PARC 3GeVシンクロトロン加速器(RCS: Rapid Cycling Synchrotron)では、大強度陽子ビームを実現するために荷電変換フォイルを用いた荷電変換ビーム多重入射方式を採用している。この入射方式では、リニアックから入射される負水素ビームが荷電変換フォイルを通過する際に陽子に変換され、周回ビームに重ねることができる。そのため、ビームサイズを広げずに大強度ビームを蓄積することができる。一方で、ビーム入射期間中は、リニアックからの負水素ビームとRCSで周回する陽子ビームの双方がフォイルを通過するため、荷電変換フォイルのビーム照射に対する耐久性能の向上は大きな課題となっている。RCSでは、ホウ素を添加した炭素電極によるアーク放電法で製膜した薄膜(Hybrid type thick Boron-doped Carbon: HBC)を荷電変換フォイルとして用いている。HBCフォイルは、ホウ素を添加することで従来の純炭素薄膜と比較してビーム照射に対する寿命の向上に成功し、RCSにおいてもビーム強度700kWでの長期間利用運転及び1MWでの2日間連続運転試験で壊れることなく使用できることを示した。我々は、ホウ素添加によりビーム照射耐久性能が向上するメカニズムを明らかにし、さらなる長寿命化に向けたフォイルの実現を目的とし、量子科学技術研究開発機構(QST)高崎・イオン照射施設(TIARA: Takasaki Ion Accelerators for Advanced Radiation Application)のイオンビームを用いた照射試験を行ってきた。これまで、ホウ素の添加量やカソード・アノード電極に使用するホウ素添加炭素電極と純炭素電極の組み合わせにより、イオンビーム照射による寿命が異なることが分かってきた。本報告では、ビーム照射試験の結果からHBCフォイル内のホウ素の役割に関する考察について報告する。
竹内 末広; 金沢 修平
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 249, p.133 - 136, 1986/00
被引用回数：3 パーセンタイル：55.17(Instruments & Instrumentation)原研で開発に成功した長寿命炭素荷電変換膜は1982年からの原研タンデム加速器の運転開始と同時に使用が始まった。以後3年間の運転に消費された膜の枚数はわずか82枚であり、原研長寿命炭素荷電変換膜はタンデム加速器の安定な運転に貢献してきている。そこで、過去3年間の運転条件を調査し、82枚の膜の実用寿命を求め現象論的および理論的評価を行った。また、使用後の膜の状態について調べた結果、開発中に行った寿命テストの結果と実用結果の間に差が認められたことが述べられている。
竹内 末広; 金沢 修平
Nuclear Instruments and Methods, 206, p.331 - 333, 1983/00
最近重イオン衝撃に対し縮みの非常に小さい長寿命の重イオン用電子ストリッパー炭素膜の開発に成功した。新炭素膜は、かつて原研で開発した製法に基づくもので、炭素蒸着のために使用している炭素アーク電極を3mmから6mmに太くし、できるだけ電極の温度上昇を抑えるように改善して得られるようになった。新炭素膜はエネルギー2.0MeV、電流1
A/4mm
のAr
ビームに対し縮みが非常に緩漫で少なくとも2時間は照射部分はたるんでおり緊張状態になるまでの時間がこれまでの炭素膜よりも飛躍的に長くなった。平均寿命は4.7時間でこれまでの膜の2倍以上である。市販品と比較すると約50倍の寿命をもつ。新方式のアーク放電からの炭素放出には多量のイオンが含まれていることと膜の物性についての予備的実験結果を加えて報告されている。
竹内 末広; 金沢 修平
Nuclear Instruments and Methods, 197, p.267 - 272, 1982/00
原研20MVタンデム加速器の高電圧端子内で使用される荷電変換炭素薄膜を大量に生産するための炭素蒸着装置を開発した。この装置は、すでに原研で開発した長寿命炭素薄膜の製造方法をもとに、原研タンデムに十分供給できるように多くのガラス基板に炭素薄膜を蒸着できるように設計・製作された。設計・製作における要点および試作テスト結果、実際にイオン・ビームを用いて荷電変換膜として使用した結果について報告される。
