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栗山 靖敏*; 岩下 芳久*; 広田 克也*; 早野 仁司*; 不破 康裕
Proceedings of 16th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.32 - 35, 2019/10
超伝導高周波加速空胴の高加速電界化の研究開発が世界の加速器研究機関で行われているが、空洞内表面に発生する欠陥が高加速電界化を阻害する要因となることが先行研究より明らかとなっている。そのため、超伝導空胴内表面の状態を光学的に可視化する「超伝導加速空胴の内面検査システム」の開発が行われ成果を挙げている。本研究では、近年発展が著しい画像処理技術を内面検査システムに適用し、欠陥発見手法の高度化を行った。内面検査用カメラで焦点位置を変化させながら取得した複数の画像から、深さ情報の抽出と画像合成を行った。また処理後の画像にパターン認識処理を施すことで、欠陥の自動検出が可能となった。これらを空胴内面検査システムに取り入れることで、欠陥探索のスキャン時間の短縮や欠陥形状の取得が可能になる。
竹内 末広; 松田 誠; 峰原 英介; 杉本 昌義; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 西森 信行; 大内 伸夫; 草野 譲一; et al.
Proc. of 8th Workshop on RF Superconductivity, 1, p.233 - 236, 1998/00
原研には高周波超電導技術と加速器に応用してきた、あるいは応用し始めたグループが3つある。1つは原研タンデムブースターで、46台の超電導空洞からなる重イオンリニアツクを1994年に完成させ、その後故障なく高い性能を維持し、重イオン核物理等の実験に奉仕している。次は原研自由電子レーザーで、世界に数少ない超電導電子リニアックを用いた自由電子レーザーを1995年に稼動開始し、レーザー発光の実験を遂行している。3つ目は陽子加速器の開発グループである。原研では中性子科学研究用1.5GeV陽子リニアツクの高エネルギー部を超電導リニアックによることを決めた。このグループでは
(=ビーム速度/光速)=0.5の超電導空洞の開発に着手し、テストで高い性能を得た。以上3グループの活動状況と成果の概要を発表する。
竹内 末広; 松田 誠
Proc. of 8th Workshop on RF Superconductivity, 1, p.237 - 247, 1998/00
原研タンデム・ブースターは46個の1/4波長型超電導加速空洞からなる重イオンリニアックで1994年に完成し今日まで大きなトラブルもなく順調に稼動しており、週末の利用も運転員を必要としないほど長時間にわたって安定である。問題は「Q-disease」と呼ばれるQ値低下の現象で空洞の表面処理中に水素が空洞のNb表面に吸着し、空洞をゆっくり室温から液体ヘリウム温度に冷却する途中130~90Kで水素化物が表面に析出するためにQ値低下の症状が出るものである。これについては130~90K間を分割冷却(空洞を3グループに分けて順次冷却する方法)によって冷却速度を約3倍増し、off-lineテスト値の30~57%に落ち込んでいたQ値を64~79%まで回復することに成功している。この結果加速用空洞の加速電界の平均は5.4MV/m(1997年7月現在)となっており、現在も高い性能を維持している。
竹内 末広
Proc. of 22nd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.311 - 313, 1997/00
原研タンデムブースターは最適入射速度が0.1cの1/4波長型超電導加速空洞を40台用いた独立位相可変型リニアックで、入射速度の下限は0.05cである(c=光度)。0.05c付近の低速領域では空洞の中で加速のみならず減速をも受けるため、速度変化を考慮して通過時間因子=0付近(0.05c付近)でのエネルギー利得、速度増分を計算した結果、同期位相を変えることによって加速と減速が反転する入射速度が変化することがわかった。これを利用すると通過時間因子が負の低速領域なら通過時間因子=0の線を越えて通過時間因子が正の通常加速範囲まで加速が可能であることを示した。ただし、加速効率は極めて低い。加速効率は加速電界に比例するため、加速電界をできるだけ高く(5MV/m以上)する必要がある。計算では塩素イオン(Cl
)を用いた。
竹内 末広; 石井 哲朗; 松田 誠; Zhang, Y.*; 吉田 忠
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 382(1-2), p.153 - 160, 1996/00
被引用回数：30 パーセンタイル：90.29(Instruments & Instrumentation)原研東海研のタンデム加速器のブースターとして開発・建設してきた46個の超電導加速空洞から成る位相独立調整型リニアックが完成した。SiからAuまでの多数の元素のイオンを加速テストし良好な結果を得たので、総括的な報告として、ブースターの概要、ヘリウム冷却系の概要と性能、超電導加速空洞の性能、ビーム加速における空洞の位相調整方法等を説明した上で、加速テスト結果を述べている。ブースターを使って利用者の実験が開始されていることも強調した。
竹内 末広; 石井 哲朗; 松田 誠; Zhang, Y.*; 吉田 忠
JAERI-Conf 95-021, 0, p.194 - 196, 1995/10
原研東海研では、タンデム加速器のブースターとして開発・建設してきた46個の超電導空洞から成る位相独立調整型リニアックが完成した。SiからAuまでの多数の元素のイオンを加速し良好な結果を得たので、総括的な報告として、ブースターの概要、冷却系の構造と性能、超電導空洞の性能、ビーム加速における空洞の位相の調整方法等を説明した上で、加速テスト結果を述べている。
加速器管理室
JAERI-Tech 95-034, 163 Pages, 1995/06
原研のタンデム加速器は質量数が約70以上の重イオンに対して核反応を起こすのに必要なエネルギーに満たなくなる。そこで重イオンのエネルギーを2~4倍に増強するため超電導リニアックを用いたブースターを開発した。ブースターは超電導バンチャー、超電導リニアック(40台の超電導空洞)、超電導デバンチャーから成り、タンデムからの直流ビームを約60%パルス化し、加速後エネルギーを揃えて連続的なビームをターゲット室へ導く。1994年に設計性能を達成し、代表的な重イオンの加速に成功した。本報告書は開発の目的と経緯、本体の超電導空洞、クライオスタット、ヘリウム冷却系、ビームライン等の設計、製作および性能、建家とその設備、安全系の設計と設備、ビーム加速性能試験結果、そしてブースターを使った研究計画と実験装置について述べた。
竹内 末広
Proc. of the 5th Japan-China Joint Symp. on Accelerators for Nuclear Science and Their Applications, p.189 - 191, 1993/00
原研ではタンデム加速器の後段加速器(ブースター)として46台の超電導空洞からなるリニアックを開発してきた。46台の内40台が加速用の空洞として、他の6台はビーム・バンチング、デバンチング(加速前後のビーム整形)用として用いられている。加速用空洞はオフ・ラインのテストでは4Wの高周波入力で平均7MV/mの加速電界を得ている。ブースターはほぼ完成しこれまでヘリウム冷却装置の試験・調整、超電導空洞のオン・ラインの性能試験等を行ってきた。オフ・ラインの試験結果から心配された120K付近での緩慢な冷却速度によるQ値の低下がオンラインの試験で多くの空洞で発生した。論文ではブースターの構成(構造)とこれまでのオン・ライン、オフ・ラインの性能試験結果等について述べている。
竹内 末広; 柴田 理尋; 石井 哲朗; ブースター開発グループ
Proc. of the 9th Symp. on Accelerator Science and Technology, p.437 - 439, 1993/00
原研東海では46台の超電導空洞から成るタンデム加速器の後段ブースターを開発してきた。超電導空洞はニオブと銅でつくられた1/4波長型である。オフラインのテストでは7MV/m(平均)の加速電界を4Wの高周波入力で発生することができた。ブースターは2台のヘリウム冷凍機で全空洞を液体ヘリウム温度に冷却する。冷凍機で冷却した時の空洞性能は空洞によって多少の劣下があった。本講演及び論文では空洞を含むブースターの加速構造、空洞の製作技術、オフラインのテスト結果、Q値劣下の現象、ビーム診断方法、冷却系、オンラインのRF(高周波)テスト結果について論ずる。
竹内 末広
DESY-M-92-01 (Vol. 1), p.76 - 83, 1992/04
原研物理部における高周波超電導に関する研究開発活動には(1)超電導空洞を用いたタンデム後段ブースターの開発(2)超電導リニアックを利用した自由電子レーザーの開発(3)酸化物高温超電導体の高周波特性の研究と応用の3つがある。会議ではこれらの現状報告を行う。(1)については超電導空洞の製作状況と性能テストの結果及びクライオスタット、ヘリウム冷凍機の内容について概要を述べる。(2)については、リニアックの構成と製作状況、冷凍方式について概要を述べる。(3)については、表面抵抗の測定について簡単に述べる。
竹内 末広; 石井 哲朗; Min, B. J.*; 柴田 理尋
DESY-M-92-01 (Vol. l), p.395 - 405, 1992/04
原研物理部ではタンデム加速器の後段ブースターとして超電導リニアックを開発している。リニアックに使用される超電導空洞の製作が進み、これまでに12個の空洞の表面処理と性能テストを行った。これらの空洞に関するQ値と加速電界の測定結果とその成果、表面処理における改良点と問題点の報告を行う。また、外国で近年問題となっている冷却時間中に起るQ値の低下について原研の超電導空洞に対して行った実験結果もあわせて報告する。性能テスト結果は2~3の問題が起ったけれども高成績を得た。冷却時間中に起るQ値の低下の問題は原研の空洞でも起きたが、実用上問題となるQ値の低下は起らなかった。
竹内 末広
KEK-89-21, p.151 - 156, 1990/01
原研物理部では高周波超電導に関連した研究活動として(1)タンデム加速器後段加速器としての超電導ブースターの開発、(2)金属酸化物超電導体を用いた超電導空洞の研究、(3)超電導空洞を用いた自由電子レーザーの開発研究が進められている。この高周波超電導に関する国際ワークショップで上記3テーマについて計画と現状を報告する。要点を挙げると(1)はニオブ製1/4波長型超電導空洞の開発が成功し最大で7VW/mという高い加速電界を得た。そしてブースターの本格的な製作が始まった。(2)は実際にYBaCuOのバルク材を用いて空洞の試作に成功し高いQ値が得られた。(3)については超電導空洞について現在予備研究中であり、計画について述べる。
竹内 末広; 石井 哲朗; 池添 博; 冨田 芳明
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 287, p.257 - 262, 1990/00
被引用回数：12 パーセンタイル：75.6(Instruments & Instrumentation)原研ではタンデム加速器の後段ブースターとして30MV級の超電導リニアックを開発している。リニアックは40台の1/4波長型ニオブ製超電導空洞から成り、空洞の周波数は130MHz、最適イオン速度は0.1C(光速の10%)である。リニアックの前には260MHzと130MHzの超電導空洞からなるバンチャーが置かれタンデムからの(直流)のイオンビームの60%がパルス化される。リニアックの後にはデバンチャーを置きエネルギーを揃えてから分析マグネットを通して実験室にビームを導びく。これまでにバンチャーとデバンチャーを製作しており、超電導空洞は最高7MV/mという高い加速電界を達成した。冷凍機は液体窒素の補助を必要としない系でしかも80Kのクライオスタット熱シールド用ラインをもち2台の冷凍機に分ける。以上の開発計画の概要、進展状況、超電導空洞の性能等を述べる。
竹内 末広
Proc. of the 2nd Int. Symp. on Advanced Nuclear Energy Research; Evolution by Accelerators, p.357 - 361, 1990/00
原研物理部ではタンデム加速器からの重イオンビームのエネルギーを更に加速する超電導ブースターの開発を行っている。ブースターは40個のNb製1/4波長型超電導空洞からなるリニアックである。既に4個の超電導空洞をバンチャー、デバンチャー用に製作し、テストの結果どれも5~6MV/mという高い加速電界をわずか4ワットの高周波入力で得ることができた。この5MV/mは加速電圧として0.75MVに相当する。したがって30MV相当のリニアックを実現することができる。リニアックは既に製作が行われており1992年3月に完了する予定である。バンチャーは、130MHzと260MHzの超電導空洞から成りタンデムからのビームを約60%バンチする予定であり、リニアックで加速後デバンチャーでエネルギーを揃えて90゜偏向電磁石でエネルギー分析しCWビームを実験室へ導く予定である。建家・冷凍機等は1992年3月まで完成し、1993年初頭にはビームテストを行う予定である。
