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論文

原研AVFサイクロトロンにおける磁場高安定化

奥村 進; 倉島 俊; 宮脇 信正; 吉田 健一; 柏木 啓次; 福田 光宏; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 中村 義輝; et al.

Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.745 - 747, 2005/07

原研AVFサイクロトロンでは、マイクロビーム形成を目指して、フラットトップ加速システムを始めとする技術開発を行っている。これらの技術開発においては、サイクロトロン電磁石の磁場安定性が重要となっている。通常のマルチターン引出に対しては十分な磁場安定度を達成したが、シングルターン引出ではより高安定磁場が必要となっている。本発表では、鉄心温度定温化など、サイクロトロン電磁石の磁場高安定化についての現状と今後の課題について報告する。

論文

原研AVFサイクロトロンにおけるシングルターン取り出し技術の開発

倉島 俊; 宮脇 信正; 奥村 進; 石堀 郁夫; 吉田 健一; 柏木 啓次; 福田 光宏; 奈良 孝幸; 上松 敬; 中村 義輝

Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.717 - 719, 2005/07

原研サイクロトロンでは、バイスタンダー効果やアポトーシスなどイオンビームの生物影響や宇宙用半導体のシングルイベント効果の研究をより微細な領域で行うために、集束方式のマイクロビーム形成技術によりビームスポット径及び照準位置精度1ミクロンを目指して研究開発を行っている。サイクロトロンによって加速されたビームをスポット径1ミクロンに集束させるためには、四重極レンズでの色収差の影響を考慮すると、ビームのエネルギー幅を0.02%以下にする必要がある。しかし、サイクロトロンから引き出されるビームのエネルギー幅は、一般的に0.1%程度である。そこで、エネルギー幅を最小化するために、加速電圧波形を最適化してビームのエネルギー利得を均一化するフラットトップ加速技術の開発を行っている。フラットトップ加速を実現するためには、一つのビームバンチを一度に取り出すシングルターン取り出しが必要条件である。シングルターン取り出しを簡便に確認するために高分解能デフレクタプローブを開発し、ビーム開発を行った結果、従来に比べて短時間でシングルターン取り出しが可能になった。

論文

Development of the flat-top acceleration system for the JAERI AVF cyclotron

倉島 俊; 福田 光宏; 宮脇 信正; 奥村 進; 吉田 健一; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 荒川 和夫; 中村 義輝

Proceedings of 17th International Conference on Cyclotrons and Their Applications (CYCLOTRONS 2004), p.362 - 364, 2005/00

原研AVFサイクロトロンでは、集束方式によるマイクロビーム形成技術により1ミクロンのビーム径を達成することを目標とし、必要とされるビームのエネルギー幅dE/E=0.02%以下を達成するためにフラットトップ加速システムの開発を行っている。これまでに、第5高調波を発生するための共振器の設計・製作を行い、17.475MHzにおいて基本波と第5高調波の同時励振に成功している。フラットトップ加速システム開発のほかに、中心領域の改造,サイクロトロン磁場・加速電場の高安定化などさまざまな技術開発を行った。260MeVネオンビームについてフラットトップ加速実験を行い、大型のAVFサイクロトロンでは困難とされていたシングルターン引き出しに成功した。

論文

原研AVFサイクロトロンにおけるフラットトップ加速

倉島 俊; 福田 光宏; 宮脇 信正; 奥村 進; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 吉田 健一; 荒川 和夫; 中村 義輝

Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.266 - 268, 2004/08

原研AVFサイクロトロンでは、高エネルギーマイクロビーム形成に必要なビームエネルギー幅の最小化を目指して第5高調波を用いたフラットトップ加速システムの開発を行っている。さらに、フラットトップ加速により均一なエネルギー利得が得られるビーム位相幅$$pm$$8度RF以内に入射ビームを高効率で圧縮するための鋸歯状波型バンチャーの開発も行っている。本報告では、ビーム加速実験,バンチャー開発の現状について発表する。

論文

原研AVFサイクロトロンにおけるフラットトップ加速電圧の最適化

宮脇 信正; 福田 光宏; 倉島 俊; 奥村 進; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 吉田 健一; 柏木 啓次; 横田 渉; et al.

Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.411 - 413, 2004/08

原研AVFサイクロトロンではマイクロビーム形成に必要な2$$times$$10$$^{-4}$$のエネルギー幅を達成するため、基本周波数にその第5高調波を重ね合わせるフラットトップ加速システムの開発を行っている。原理的に均一なエネルギー利得が得られる高調波電圧は基本波の$$frac{1}{25}$$である。しかし実際には、加速電圧分布が半径位置に依存し、ディースパン角が90度ではないことから、エネルギー幅が最小となるフラットトップ加速のための電圧比は$$frac{1}{25}$$よりも大きく、周波数に依存することがわかった。また非等時性状態でも最外周のトリムコイルと入射ビーム位相を最適化することにより、2$$times$$10$$^{-4}$$のエネルギー幅を達成できることを示した。

論文

原研AVFサイクロトロンにおけるフラットトップ加速システムの開発

倉島 俊; 福田 光宏; 宮脇 信正; 奥村 進; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 吉田 健一; 中村 義輝; 荒川 和夫

第14回加速器科学研究発表会報告集, p.359 - 361, 2003/00

原研AVFサイクロトロンは、材料科学・バイオ技術専用のサイクロトロンとして世界で初めて建設され、イオン種・エネルギーを短時間で切り替えるカクテルビーム加速技術,大面積均一照射技術,パルスビーム生成技術,イオン源技術などを開発し、イオンビーム利用研究を先導する最先端の加速器技術を生み出してきた。バイオ技術分野においては、微細孔(マイクロアパーチャ)を用いたコリメート方式により世界に先駆けて開発したビームスポット径約10$$mu$$mの数百MeV級重イオンマイクロビーム形成技術とシングルイオンヒット技術が生物細胞への局部照射など生体機能解明研究に応用されているが、さらにビームスポット径の高分解能化と照準位置の高精度化を図り、最先端のバイオ・材料研究に資するサブミクロンビーム形成を実現するため、サイクロトロン加速器技術の高度化を進めている。従来のサイクロトロンより加速電場及び磁場の安定性とビームのエネルギー分解能を1桁以上も向上させ、4連四重極レンズを用いたビーム集束方式により数百MeV級重イオンでは世界初となるビームスポット径1$$mu$$m以下のサブミクロンビーム形成の実現を目指している。

論文

原研AVFサイクロトロンにおけるフラットトップ加速のための中心領域の設計

宮脇 信正; 福田 光宏; 倉島 俊; 奥村 進; 中村 義輝; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 吉田 健一; 荒川 和夫

第14回加速器科学研究発表会報告集, p.404 - 406, 2003/00

原研AVFサイクロトロンでは、バイオ研究に必要なビーム径1$$mu$$mのマイクロビームの形成を目標としている。マイクロビーム形成には集束レンズでの色収差の影響を抑えるため、ビームエネルギー幅|$$Delta$$E/E|$$leq$$2$$times$$10$$^{-4}$$を必要とすることから、フラットトップ加速でのビーム位相幅を高精度に制御できる中心領域電極の設計を行った。その結果、TOSCAコードによる3次元電場解析をもとに加速ハーモニックモードH=1, 2, 3のそれぞれについて軌道解析から電極形状及び配置の最適化を行い、いずれの加速ハーモニックモードに対してマイクロビーム形成に必要な|$$Delta$$$$phi$$|$$leq$$8$$^{circ}$$RFのビーム位相幅の達成を見いだした。

論文

Status report on the JAERI AVF cyclotron system

中村 義輝; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 田村 宏行; 倉島 俊; 横田 渉; 奥村 進; 福田 光宏; 赤岩 勝弘*; et al.

Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.193 - 195, 2001/00

原研高崎のAVFサイクロトロン装置は、1991年3月のファーストビーム以来、特に深刻な故障もなく、順調に運転されている。年間の運転時間は、最近8年間での平均で約3200時間である。この2年間では、われわれは以下に示すような開発や改良を実施した。専用冷却システムの追加によるサイクロトロンビームの安定化、第5高調波RFを用いたフラットトップ装置の検討と設計,放射線遮蔽のためのロータリーシャッターの改造及びマグネティックチャンネルとその電源の増強等である。さらに、冷却系のための循環ポンプの更新,電源盤内のシャント抵抗の交換及び基幹ビーム輸送ラインでのいくつかの電磁石の再アラインメント等も、実施された。

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