• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

クリスタルビームの実現に向けて--極低温高速イオンビームの基礎物性に関する総合的研究--

研究課題

研究課題/領域番号 14340078
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関広島大学

研究代表者

岡本 宏己  広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 助教授 (40211809)

研究分担者 小方 厚  広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (60023727)
伊藤 清一  広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 助手 (70335719)
野田 章  京都大学, 化学研究所, 教授 (20114605)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
14,400千円 (直接経費: 14,400千円)
2004年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2003年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
2002年度: 7,600千円 (直接経費: 7,600千円)
キーワードクリスタルビーム / 線形ポールトラップ / 非中性プラズマ / 空間電荷効果 / レーザー冷却 / 加速器 / イオンビーム
研究概要

理論的成果
1.連続的なクリスタルビームを構成する個々の荷電粒子が従う軌道運動方程式を導くことに成功した。
2.ビーム冷却過程における共鳴不安定性を回避するための必要条件を求めた。
3.高周波電場によって進行方向にバンチされたクリスタルビームに特有の新しい運動量分散効果を発見した。
4.極低温ビームの基礎物性を系統的に研究するため、分子動力学法に基づく多粒子シミュレーションコードを開発した。このコードは、蓄積リングのラティス構造やレーザーフォトンとイオンとの散逸的相互作用の効果等をきわめて正確に再現できる。
5.上述の分子動力学コードを使って、"共鳴結合法"の有効性を確認した。また、適切なラティス構造をもつ蓄積リングにレーザー冷却法を導入することにより、1次元または2次元結晶状態にあるクリスタルビームの実現が可能であることを証明した。
実験的成果
1.ビーム物性(とくに空間電荷効果)研究用の線形ポールトラップを設計し、プロトタイプを試作した。また、加速器のラティス構造を模倣する目的で、任意のパルス波形が出力可能な高周波電源を開発した。
2.残留ガスを電子ビームでイオン化し、単一種プラズマの閉じ込め実験を行った。MCPを使った計測により、多数のイオンを十分長時間にわたって所定の空間領域に維持し得ることを確認した。
3.小型の原子オーブンを複数製作し、カルシウムイオンプラズマの生成・捕獲実験を行った。四重極電極に定バイアス電圧を印加することによって、イオン種の選別実験を行い成功した。
4.単一種イオンプラズマの位相空間密度制御に必要なレーザー冷却システムを構築した。

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (33件) 文献書誌 (11件)

  • [雑誌論文] Generating ultralow-emittance ion beams in a storage ring2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Yuri
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 93

      ページ: 204801-204801

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Theoretical aspects of beam crystallization2004

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 雑誌名

      Nucl.Instrum.Meth. A532

      ページ: 32-39

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Heavy ion storage ring without linear dispersion2004

    • 著者名/発表者名
      M.Ikegami
    • 雑誌名

      Phys.Rev.ST Accel.Beams 7

      ページ: 120101-120101

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] One-dimensional ordering of ultra-low density ion beams in a storage ring2004

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 雑誌名

      Phys.Rev. E69

      ページ: 66504-66504

    • NAID

      120000879649

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ultra-low emittance beam generator using Coulomb crystals2004

    • 著者名/発表者名
      M.Kano
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 73

      ページ: 760-761

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] S-LSR : Test ring for beam crystal, its design and ordering simulation2004

    • 著者名/発表者名
      T.Shirai
    • 雑誌名

      Nucl.Instrum.Meth. A532

      ページ: 488-491

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Deflection element for S-LSR2004

    • 著者名/発表者名
      M.Ikegami
    • 雑誌名

      Proc.EPAC2004

      ページ: 1357-1359

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Lattice design and cooling simulation at S-LSR2004

    • 著者名/発表者名
      T.Shirai
    • 雑誌名

      Proc.EPAC2004

      ページ: 2119-2121

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Design and fabrication of a linear Paul trap for the study of space-charge-dominated beams2004

    • 著者名/発表者名
      R.Takai
    • 雑誌名

      Nucl.Instrum.Meth. A532

      ページ: 508-521

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Heavy ion storage ring without linear dispersion2004

    • 著者名/発表者名
      M.Ikegami
    • 雑誌名

      Phys.Rev.STAB 7

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] One-dimensional ordering of ultra-low density ion beams in a storage ring2004

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 雑誌名

      Phys.Rev.E 69

    • NAID

      120000879649

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Design and fabrication of a linear Paul trap for the study of space-charge-dominated beams2004

    • 著者名/発表者名
      R.Takai
    • 雑誌名

      Nucl.Instrum.Meth.A 532

      ページ: 508-521

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Theoretical aspects of beam crystallization2004

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 雑誌名

      Nucl.Instrum.Meth.A 532

      ページ: 32-39

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] S-LSR : Test ring for beam crystal, its design and ordering simulation2004

    • 著者名/発表者名
      T.Shirai
    • 雑誌名

      Nucl.Instrum.Meth. 532

      ページ: 488-491

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Parametric collective resonances and space-charge limit in high-intensity rings2003

    • 著者名/発表者名
      A.V.Fedotov
    • 雑誌名

      Phys.Rev.ST Accel.Beams 6

      ページ: 94201-94201

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Emittance limitation in cooled hadron beams2003

    • 著者名/発表者名
      K.Okabe
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 42

      ページ: 4584-4592

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Application of envelope instability to high-intensity rings2003

    • 著者名/発表者名
      A.Fedotov
    • 雑誌名

      Proc.PAC2003

      ページ: 2592-2594

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Oscillating Coulomb chain in a storage ring2003

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 雑誌名

      Phys.Rev. E67

      ページ: 46501-46501

    • NAID

      120000879639

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Parametric collective resonances and space-charge limit in high-intensity rings2003

    • 著者名/発表者名
      A.V.Fedotov
    • 雑誌名

      Phys.Rev.STAB 6

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Oscillating Coulomb chain in a storage ring2003

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 雑誌名

      Phys.Rev.E 67

    • NAID

      120000879639

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Single-particle orbit equation in crystalline beams2002

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 雑誌名

      Phys.Plasmas 9

      ページ: 322-329

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Radio-frequency quadrupole trap as a tool for experimental beam physics2002

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 雑誌名

      Nucl.Instrum.Meth. A485

      ページ: 244-254

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Parametric resonances in intense one-dimensional beams propagating through a periodic focusing channel2002

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 雑誌名

      Nucl.Instrum.Meth. A482

      ページ: 51-64

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Particle beam resonances driven by dispersion and space charge2002

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 雑誌名

      Nucl.Instrum.Meth. A482

      ページ: 65-78

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of a longitudinal radio-frequency field on crystalline beam2002

    • 著者名/発表者名
      Y.Yuri
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 71

      ページ: 1003-1004

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Radio-frequency quadrupole trap as a tool for experimental beam physics2002

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 雑誌名

      Nucl.Instrum.Meth.A 485

      ページ: 244-254

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Single-particle orbit equation in crystalline beams2002

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 雑誌名

      Phys.Plasmas Vol.9

      ページ: 322-329

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Parametric resonances in intense one-dimensional beams propagating through a periodic focusing channel2002

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 雑誌名

      Nucl.Instrum.Meth.A 482

      ページ: 51-64

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Particle beam resonances driven by dispersion and space charge2002

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 雑誌名

      Nucl.Instrum.Meth.A 482

      ページ: 65-78

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of a longitudinal radio-frequency field on crystalline beams2002

    • 著者名/発表者名
      Y.Yuri
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 71

      ページ: 1003-1004

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Space-charge simulations and experiments at Hiroshima University

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 雑誌名

      AIP Conf.Proc. (印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Space-charge simulations and experiments at Hiroshima University

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 雑誌名

      AIP Conf.Proc. (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Space-charge simulations and experiments at Hiroshima University

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 雑誌名

      AIP Conf.Proc. (in press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kano: "Ultra-low emittance beam generator using Coulomb crystals"Journal of Physical Society of Japan. (in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Fedotov: "Parametric collective resonances and space-charge limit in high-intensity rings"Physical Review. STAB6. 094201 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Okamoto: "Oscillating Coulomb chain in a storage ring"Physical Review. E67. 046501 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Okabe: "Emittance limitation in cooled hadron beams"Japanese Journal of Applied Phyics. 42. 4584-4592 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Fedotov: "Application of envelope instability to high-intensity rings"Proceedings of Particle Accelerator Conference. 2592-2594 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Okamoto: "Parametric resonances in intense one-dimensional beams propagating through a periodic focusing channel"Nuclear Instruments and Methods. A482. 51-64 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Okamoto: "Particle beam resonances driven by dispersion and space charge"Nuclear Instruments and Methods. A482. 65-78 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Okamoto: "Radio-frequency quadrupole trap as a tool for experimental beam physics"Nuclear Instruments and Methods. A485. 244-254 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Okamoto: "Some remarks on beam crystallization"Ion Beam Cooling : toward the crystalline beam (World Scientific Publishing Co.). 160-175 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Ogata: "Extremely low-emittance low-current RFQ with ion trap injector"Quantum Aspects of Beam Physics. 269-278 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Yuri: "Effect of a longitudinal radio-frequency field on crystalline beams"Journal of the Physical Society of Japan. 71. 1003-1004 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

URL: 

公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi