電子線形加速器の大電流化のためのマイクロ波パルス圧縮の新方式の実証

• Project/Area Number: 17740176
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 吉田 光宏 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, 助手 (60391710)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2005: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
• Keywords: 加速器 / エネルギー効率 / マルチバンチ / RFパルス圧縮 / 高次モード空洞

Research Abstract

これからの電子線形加速器では、マルチバンチ方式が大電流化に非常に有効である。マルチバンチの電子ビームを均一な電圧で加速するためには、電子ビームの加速によるマイクロ波の消費エネルギーを補うよう入力マイクロ波を台形にする必要がある。しかし、高電界を得るために従来の1空洞のマイクロ波圧縮器を用いると、出力波形を台形にするためには変調量が大きく、結果としてエネルギー損失が大きい。そこで本研究では、このような台形波出力により近い出力波形が得られる、群遅延とうねり波を用いたマイクロ波パルス圧縮の新方式の原理実証試験を行った。実証試験に必要な主なコンポーネントとしては群遅延のためのマイクロ波空洞列と、うねり波を作りさらに圧縮のための変調をするための高速RF制御回路が必要であり、本年度これらを組み合わせた低電力での実証試験を行った。
18年度は、17年度に開発したマイクロ波空洞列と高精度調整機構を用いて空洞列を11.424GHzにチューニングし、期待される電力増倍率が得られるかどうか低電力で試験を行った。この試験を行うためには、動的に位相制御のできる2つの周波数をずらしたマイクロ波源が必要であり、これらはDBM(Double Balanced Mixer)と、高速の任意波形生成器により実現した。これらの試験によりシミュレーションにより予測した電力増倍率と非常に近い圧縮出力波形が得られ、群遅延とうねり波を用いたマイクロ波パルス圧縮方式が新しいパルス圧縮方式として有効である事を実証することができた。これらの実験結果については2006 Linear Accelerator Conference(Aug21-25,2006 Knoxville, TN, USA)等において成果発表を行った。