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Development and demonstration of a multi-objective optimization tool for high-current electron beam generation

Research Project

Project/Area Number 15K04740
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Quantum beam science
Research InstitutionNational Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology (2016-2018)
Japan Atomic Energy Agency (2015)

Principal Investigator

NAGAI Ryoji  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (40354906)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 宮島 司  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 准教授 (50391769)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsビーム輸送条件最適化 / 加速器要素技術開発
Outline of Final Research Achievements

Understanding of the behavior of an electron beam in an injector section is indispensable to achieve high-brightness electron beam acceleration. A lot of electron accelerator element parameter contributes to the injector section, and the understanding of behavior of an electron beam is difficult without optimizing all parameters of the injector section. So multi-objective optimization of the electron accelerator parameters was studied in this program.
As a result, the GUI tool which is a basic tool of electron accelerator parameter multi-objective optimization study was developed also showed that a three-dimensional model of acceleration cavity is useful in the injector section.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本課題で開発を進める最適化ツールは、加速器の研究開発、ビームダイナミクス研究において必要不可欠な数値計算ツールであり、新型の加速器開発、複雑な挙動を示す電子ビーム挙動の解明へ貢献できる。また、既存の加速器であってもバンチ電荷を大きく増加するなどの電子ビーム性能の向上を図る場合には、各加速器要素パラメータの最適化が必須であり、そのうえで、各加速器要素の必要な性能などを決定できる。
さらに、最適化ツールの実際の加速器への適用を計画しており、これが加速器開発初期段階から適用可能になれば、加速器の自動運転を可能する等、加速器の普及へ向けた大きなブレークスルーが期待できる。

Report

(5 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2018 2016 2015

All Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Presentation] cERLにおける空間電荷効果が支配的な電子ビームの光学関数とエミッタンス補償条件の改善2018

    • Author(s)
      宮島 司(高エ研),布袋 貴大(総研大),本田 洋介(高エ研),島田 美帆(高エ研),高井 良太(高エ研),帯名 崇(高エ研),加藤 龍好(高エ研),永井 良治(量研)
    • Organizer
      第15回加速器学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Optimization of Beam Transportation in Commissioning of the Compact ERL Injector at KEK2016

    • Author(s)
      Tsukasa Miyajima, Ryoji Nagai
    • Organizer
      The 28th Linear Accelerator Conference
    • Place of Presentation
      Conference Center in East Lansing (East Lansing, Michigan, USA)
    • Year and Date
      2016-09-26
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 加速器パラメータ最適化のためのGUIツール開発2016

    • Author(s)
      永井良治、宮島司
    • Organizer
      第13回日本加速器学会年会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ国際会議場2階(千葉県千葉市)
    • Year and Date
      2016-08-08
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] cERLコミッショニング運転における軌道調整とビーム光学 関数調整2016

    • Author(s)
      宮島司、島田美帆、本田洋介、高井良太、帯名崇、永井良治、路川徹也
    • Organizer
      第13回日本加速器学会年会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ国際会議場2階(千葉県千葉市)
    • Year and Date
      2016-08-08
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 電子線形加速器における低エミッタンスビーム輸送路光学系の最適化試験2015

    • Author(s)
      宮島司、永井良治、本田洋介、島田美帆、高井良太、帯名崇
    • Organizer
      日本加速器学会 第12回年会
    • Place of Presentation
      プラザ萬象 (福井県敦賀市)
    • Year and Date
      2015-08-05
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] STATUS OF HIGHER BUNCH CHARGE OPERATION IN COMPACT ERL2015

    • Author(s)
      T. Miyajima, Y. Honda, R. Takai, T. Obina, M. Shimada, K. Harada, M. Yamamoto, K. Umemori, H. Sakai, T. Miura, F. Qiu, N. Nakamura, S. Sakanaka,N. Nishimori, R. Nagai, R. Hajima, D. Lee
    • Organizer
      6th International Particle Accelerator Conference (IPAC15)
    • Place of Presentation
      Richmond (USA)
    • Year and Date
      2015-05-03
    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2020-03-30  

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