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論文

Demonstration of high-flux photon generation from an ERL-based laser Compton photon source

永井 良治; 羽島 良一; 森 道昭; 静間 俊行; 赤木 智哉*; 荒木 栄*; 本田 洋介*; 小菅 淳*; 照沼 信浩*; 浦川 順治*

Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.1607 - 1609, 2015/06

コンパクトERL(cERL)においてエネルギー回収型リニアックを基盤とするレーザーコンプトン散乱(LCS)光源のために必要な加速器およびレーザーについての技術開発を行った。ERL-LCS光源のような高強度、エネルギー可変、単色光源は非破壊核種分析に必要な光源である。ERL-LCS光源による光子生成実証のために、cERL回収ループにレーザーエンハンスメント共振器を設置した。電子ビームエネルギー、レーザー波長、衝突角はそれぞれ、20MeV, 1064nm, 18deg.である。LCS光子の最大エネルギーは約7keVである。感度領域17mm$$^{2}$$のシリコンドリフト検出器を衝突点から16.6mの位置でのLCS光子の観測に用いた。その計測の結果、検出器での強度、中心エネルギー、エネルギー広がりはそれぞれ、1200/s, 6.91keV, 81eVであった。

論文

コンパクトERLでのレーザーコンプトン散乱光源実証実験用装置の建設

永井 良治; 羽島 良一; 森 道昭; 静間 俊行; 赤木 智哉*; 小菅 淳*; 本田 洋介*; 浦川 順治*

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1328 - 1331, 2014/10

エネルギー回収型リニアック(ERL)により生成された電子ビームを用いた高強度レーザーコンプトン散乱(LCS)$$gamma$$線源は非破壊核種分析システム実現のカギとなる技術である。LCS-$$gamma$$線源実現のために必要な加速器とレーザーを組み合わせた総合的な性能の実証のために、LCS光源とその周辺機器を、ERLを基盤とした光源のための試験加速器、コンパクトERL(cERL)に建設している。そのLCS光源はモードロックファイバレーザー、レーザーエンハンスメント共振器から構成され、ビームラインと実験ハッチについても建設中である。LSC光源のコミッショニングは2015年2月に開始され、3月にLCS光の発生を計画している。

論文

レーザーコンプトン散乱光源用ビームラインモニタの開発

永井 良治; 羽島 良一; 森 道昭; 静間 俊行; 赤木 智哉*; 小菅 淳*; 本田 洋介*; 浦川 順治*

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.839 - 842, 2014/10

レーザーコンプトン散乱(LCS)光源実現のために必要な加速器とレーザーを組み合わせた総合的な性能の実証のために、LCS光源とその周辺機器を、ERLを基盤とした光源のための試験加速器、cERLに建設している。LCS光源の調整用のフラックスモニタとして、LCSビームライン中に設置するモニタの検討を行った。薄いシンチレータ検出器とシリコンドリフト検出器の2種類の検出器を採用し、LCSビームラインの上流部に設置する計画である。フラックスモニタを設置する位置での電子ビームの制動放射によるバックグランドの計測を行い、バックグランドは許容できる範囲であり、フラックスモニタが十分に機能する範囲であることを確認した。

論文

エネルギー回収型リニアックにおける電子銃時間ジッタの影響の評価

永井 良治; 沢村 勝; 羽島 良一; 菊澤 信宏; 西森 信行; 西谷 智博; 峰原 英介

Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.376 - 378, 2005/07

原研FELグループでは次世代放射光源用加速器としてエネルギー回収型リニアックの基礎研究を行っている。この放射光源はフェムト秒時間分解能の光源であり時間ジッタは数10fs以下にする必要がある。そこで、エネルギー回収型リニアックにおける電子銃時間ジッタの影響の評価をPARMELAを用いて行った。その結果、電子ビーム圧縮過程で時間ジッタも圧縮されるので電子銃時間ジッタを1ps以下にすれば時間ジッタを36fs以下、電子ビーム輝度ジッタを0.5%以下にできることがわかった。

論文

エネルギー回収型リニアックに関する国際ワークショップ,ERL-2005

羽島 良一; 諏訪田 剛*

放射光, 18(3), p.200 - 201, 2005/05

エネルギー回収型リニアックに関する国際ワークショップ(ERL-2005)が、米国ジェファーソン研究所にて2005年3月18日から23日に開催された。本会議はERLに関する初めての国際ワークショップであり158名の参加者が集まり盛大に行われた。本稿では次世代放射光源に関する話題を中心に会議の内容を報告する。

論文

Status and development for the JAERI ERL-FEL for high-power and long-pulse operation

沢村 勝; 羽島 良一; 菊澤 信宏; 峰原 英介; 永井 良治; 西森 信行

Proceedings of 9th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2004) (CD-ROM), p.1723 - 1725, 2004/07

原研エネルギー回収型超伝導加速器はエネルギー回収成功後、大出力及び長パルス運転のための改造を行っている。エネルギー回収部分でない加速空洞のために連続波運転可能な新しい高周波源を取付け、長パルス運転の試験を行っている。この長パルス運転のときに必要となるクライオスタット内の圧力変化,振動による周波数変化,ピエゾチューナーの応答速度等の超伝導空洞の特性試験を行った。また新しい高周波制御系も更新し、高周波変動を振幅で0.1%、位相で0.1度以下にすることができた。

論文

JAERI ERL-FEL; Status and future plans

羽島 良一; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 西森 信行; 峰原 英介

第14回加速器科学研究発表会報告集, p.696 - 698, 2003/11

原研FELグループでは、高出力FELのためのエネルギー回収型リニアック(ERL)の開発を行っている。これまでにエネルギー回収装置を完成し、エネルギー回収動作及びFEL発振に成功している。現在は、5-10kW出力のFELを目指した装置の改造として、入射器増強作業,RF制御システム更新作業を進めている。また、FEL利用研究としては、超短パルスFELによる金属材料の非熱加工と表面改質の試験研究を進めており、また、自己変調パルスを用いたレーザー量子制御の可能性も検討している。さらに、将来の展望として、ERL技術に基づく光量子源(大強度テラヘルツ,高輝度X線,大強度$$gamma$$線など)を目指した研究に着手している。本報では、これらの研究開発の状況を概括する。

論文

An Analysis of the coherent synchrotron radiation effect in an energy-recovery linac by first-order transfer matrix

羽島 良一

第14回加速器科学研究発表会報告集, p.401 - 403, 2003/11

エネルギー回収型リニアックを用いた高輝度光量子源の実現において、輝度を制限する重要な物理現象の一つとして、コヒーレント放射光効果によるビームエミッタンスの増大がある。本報では、ビーム輸送行列を用いたコヒーレント放射光効果の解析手法を提案しその有効性を検証する。例として3GeV-ERLの周回軌道におけるエミッタンス増大とその補償を示す。

論文

原研ERLにおける10kW級FELの開発

羽島 良一; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 西森 信行; 峰原 英介

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.390 - 392, 2003/08

原研ERL-FELでは、10kW級FEL発振を目指した装置開発を行っている。本稿では、これら装置開発の内容を概括し、将来の展望を述べる。具体的には、ERLにおけるエネルギーアクセプタンスとFEL変換効率の見積もり,ビーム電流増大のための入射器増強の戦略と現状,超伝導加速器安定化のためのRF制御系の改良などである。

論文

First demonstration of energy-recovery operation in the JAERI superconducting linac for a high-power free-electron laser

羽島 良一; 静間 俊行; 沢村 勝; 永井 良治; 西森 信行; 菊澤 信宏; 峰原 英介

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 507(1-2), p.115 - 119, 2003/07

 被引用回数:18 パーセンタイル:23.04(Instruments & Instrumentation)

原研自由電子レーザーでは、高出力FELを目指したエネルギー回収型リニアック(ERL)の開発を行なっている。ERLの製作と据付作業を昨年末までに完了し、その後ビーム調整を進めてきたところ、2002年2月に最初のエネルギー回収動作を確認するに至った。原研ERLの現在のパラメータは、入射エネルギー2.5MeV,加速後エネルギー17MeV,平均電流 5mA,バンチ繰り返し10MHzなどである。今後は、10kW FELを目指した装置開発を行ない、平均電流を40mAまで増大させる計画である。

論文

Performance and upgrade of the JAERI ERL-FEL

沢村 勝; 羽島 良一; 菊澤 信宏; 峰原 英介; 永井 良治; 西森 信行

Proceedings of 2003 Particle Accelerator Conference (PAC 2003) (CD-ROM), p.3446 - 3448, 2003/00

原研超伝導リニアックFELにおいてエネルギー回収に成功した。エネルギー回収の有無により、高周波源から供給される高周波電力からほぼ100%のエネルギー回収に成功した。これにより高周波電力の増強なしに大電流の加速が可能で、大出力FELが期待できる。しかし、周回電子ビームが軌道中心からずれると横方向の高調波を励起し、周回ビームと高調波が同期してしまうと高調波が増幅され、電子ビームが横方向にキックされビームが不安定になる恐れがある。そこで、原研超伝導リニアックFELのHOM特性を調べるとともに、横方向HOMによるビーム不安定性を調べる数値解析コードを開発し、電流制限は数A以上と十分大きいことがわかった。さらに空洞内で励起されている各高調波の周波数,パワーを詳細に解析することにより、エネルギー回収時に強く励起されるモードを特定し、計算結果と比較することによりHOM不安定性を詳細に分析した。さらなる高出力化のための電子銃や高周波系などの現状と今後の計画についても述べる。

論文

Cost estimation of an energy recovery Linac light source

沢村 勝; 羽島 良一; 菊澤 信宏; 峰原 英介; 永井 良治; 西森 信行

Proceedings of 2003 Particle Accelerator Conference (PAC 2003) (CD-ROM), p.3449 - 3451, 2003/00

将来の放射光、FEL光源と期待されるエネルギー回収型リニアック(ERL)を建設費,運転費の両面から検討した。世界各地で進められている大型の超伝導加速器施設を参考に加速器本体,冷凍機システム,高周波系,磁石系及び建屋の各要素に関して6GeV, 100mAのERLを建設した場合の費用を積算した。建設費に占める割合が多いものに加速器本体,冷凍機システム,建屋がある。このうち建屋費用は加速条件(加速電界)が変わってもあまり大きくは変わらないが、加速器本体費用は加速電界が増えると減少し、反対に冷凍機システムは増加する。このため約20MV/m付近が建設費の最小となる。運転費用に関しては、冷凍機システム,高周波系とも加速電界が増えるにしたがって消費電力が大きくなるため、加速電界に関して運転費用は単調増加である。運転費用に建設費用を含めた場合、減価償却を10年とすると最適な加速電界はさらに下がり13MV/m付近となる。この値は現在進められている超伝導加速器の加速電界よりかなり小さな値になっており、ERLにはあまり高い電界は必要ないことがわかった。

論文

Linac optics optimization for energy recovery Linacs

永井 良治; 羽島 良一; 菊澤 信宏; 峰原 英介; 西森 信行; 沢村 勝

Proceedings of 2003 Particle Accelerator Conference (PAC 2003) (CD-ROM), p.3443 - 3445, 2003/00

自由電子レーザーや次世代の放射光源の駆動源として期待されているエネルギー回収型加速器(ERL)の高平均電流での運転のためにリニアックオプティクスの最適化を行った。この最適化では広範囲でのパラメータサーチを行うために遺伝的アルゴリズムを利用した。最適化したリニアックオプティクスにおけるBBU閾値電流を数値解析で見積もった。その結果、単純な形状のERLで十分に高い閾値電流が得られることがわかった。

論文

The 110-GHz electron cyclotron range of frequency system on JT-60U; Design and operation

池田 佳隆; 春日井 敦; 森山 伸一; 梶原 健*; 関 正美; 恒岡 まさき*; 高橋 幸司; 安納 勝人; 濱松 清隆; 平内 慎一; et al.

Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.435 - 451, 2002/09

 被引用回数:23 パーセンタイル:18.07(Nuclear Science & Technology)

JT-60Uにおける局所加熱と電流駆動を目的として、電子サイクロトロン周波数(ECRF)加熱装置を設計,開発し、運転を行った。周波数は、弱磁場側からの基本波Oモードを入射する110GHzを採用した。本システムは、単管出力1MWレベルのジャイロトロンを4本,その大電力を伝送する4本の伝送系,さらに2基のアンテナから構成される。エネルギー回収機構とダイヤモンド出力窓が、ジャイロトロンの特徴である。エネルギー回収機構を利用するとともに、その発振動作を考慮して高圧電源の改造を行うことにより、主電源が一定電圧制御の無いJT-60高周波加熱設備においてもジャイロトロンの発振を可能とした。またダイヤモンド出力窓の採用により、伝送系の伝搬モードに効率よく変換できる出力モードを実現し、低損失導波管の採用とあわせ、60mの長距離伝送においても約75%の高効率伝送を実現した。2基のアンテナは、高周波の入射方向をプラズマ放電中に制御可能であり、これにより局所的な加熱/電流分布制御を実現した。2000年には3系統によりプラズマ総入射パワー1.5~1.6MW,3秒までの運転を行い、電子温度15keVの達成や、MHD制御等の実験に用いられた。2001年には4系統のシステムが完成し、約3MWレベルの運転が実施された。

論文

ERL放射光源のためのfull-DC入射器の提案

羽島 良一; 峰原 英介

Proceedings of 27th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.169 - 171, 2002/08

エネルギー回収型リニアック(energy-recovery linac; ERL)を用いた放射光源は、サブピコ秒の高輝度X線を生成できることから、次世代放射光源として大きな期待が寄せられてる。ERL放射光源の入射器には、大電流をCWで生成・加速することが要求されているが、電子銃,入射加速器ともに開発課題が残されている。特に超伝導リニアックを入射器に用いる場合には、2Kの大出力カップラー(100kW級)の実現が大きな技術的な障壁である。われわれは、商業ベースで実用化されている大出力DC加速器(Dynamitron)を使ったERL入射器を提案し、性能の評価を行なった。ERL放射光源で要求される電子ビームが生成できることがわかり、また、buncher-boosterで部分的なエネルギー回収を行なうことでRFカップラーの負荷を10kW以下まで低減できることがわかった。

論文

原研FELにおけるエネルギー回収動作の実証と10kW upgrade計画

羽島 良一; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 西森 信行; 静間 俊行; 峰原 英介

Proceedings of 27th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.97 - 99, 2002/08

原研超伝導リニアックFELでは、FEL出力のさらなる増大を目指してエネルギー回収型リニアックの開発を行なっている。昨年度初めから開始したエネルギー回収系への改造作業はすでに完了し、現在は360度周回軌道のビームコミッショニングとFEL発振実験が進行中であり、これまでに、ほぼ100%のエネルギー回収が得られている。本報では原研FELグループにおけるエネルギー回収型リニアックの最新の実験結果を報告し、また、10kW出力FELを目指したupgradeの準備状況を述べる。

論文

エネルギー回収型FELのHOM特性

沢村 勝; 羽島 良一; 岩下 芳久*; 永井 良治; 西森 信行; 菊澤 信宏; 峰原 英介

Proceedings of 27th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.275 - 277, 2002/08

エネルギー回収型FELでは高周波電力の増強なしに大電流の加速が可能で、大出力FELが期待できる。しかし、周回電子ビームが軌道中心からずれると横方向の高調波を励起し、周回ビームと高調波が同期してしまうと高調波が増幅され、電子ビームが横方向にキックされビームが不安定になる恐れがある。そこで、原研超伝導リニアックFELのHOM特性を調べた。このパラメータを用いて横方向HOMによるビーム不安定性を調べる数値解析コードを開発し、電流制限は数A以上と十分大きいことがわかった。

論文

Simulated performance of the energy-recovery transport system for the JAERI-FEL

静間 俊行; 羽島 良一; 峰原 英介

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 475(1-3), p.569 - 573, 2001/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.41(Instruments & Instrumentation)

自由電子レーザー研究グループでは、超伝導リニアックを用いた高出力自由電子レーザーの開発を行ってきた。現在、波長領域20-30$$mu$$mにおいて、マクロ平均出力2kW以上の安定したレーザー発振に成功している。レーザー出力のさらなる向上のため、ビームエネルギー回収実験を計画している。本会議では、エネルギー回収輸送系の詳細な設計について報告するとともに、この輸送系での電子ビームの運動学のシミュレーション結果について報告する。

論文

新世代放射光源開発の最前線; XFELとERL

羽島 良一

放射光, 14(5), p.323 - 330, 2001/11

新世代(第四世代)放射光源として研究開発が進められている、XFEL(X線自由電子エネルギー)とERL(エネルギー回収リニアック)は、第三世代放射光源に比べてはるかに高い輝度を持ったサブピコ秒の放射光を発生することができる。XFEL,ERL,それぞれの構成と特徴,最近の研究動向,将来の展望をまとめる。

論文

原研超伝導FELにおけるエネルギー回収系の設計と製作

羽島 良一; 静間 俊行; 沢村 勝; 永井 良治; 西森 信行; 菊澤 信宏; 峰原 英介

Proceedings of 26th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.61 - 63, 2001/08

原研超伝導FELは、昨年までに当初の目標を大きく上回る平均出力2kW超の発振に成功した。今年度は、さらなるFEL出力向上を目指してエネルギー回収系の製作を行っている。エネルギー回収系を構築するために、入射器ビームラインのオフセット(二段シケイン)及びアイソクロナスな周回軌道の追加を行い、加速器のレイアウトに全面的な変更が施された。本報ではリサイクロトロン型エネルギー回収系の設計に現われる問題点を整理した後、われわれの設計例を紹介する。また、回収系製作とビーム試験の進捗状況について報告する。

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