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Experimental study on non-linear resonant instabilities in space-charge dominated beams with a linear Paul trap

Research Project

Project/Area Number 17K05120
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Quantum beam science
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

ITO Kiyokazu  広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (70335719)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords荷電粒子ビーム / 非中性プラズマ / 非線形共鳴 / 空間電荷効果 / 線形ポールトラップ / 量子ビーム / 多重極ポールトラップ
Outline of Final Research Achievements

A charged particle beam traveling in a quadrupole focusing channel is physically almost equivalent to an ion plasma confined in a linear Paul trap (LPT). Its means that we can conduct a systematic experimental study of beam stability with the LPT. Actual beam transport channels contain nonlinear fields generated by sextupole magnets and originated from mechanical errors other than the linear field generated by quadrupole magnets. These nonlinear fields are weak, but they sometimes damage beams seriously. Naturally, nonlinear fields caused by mechanical errors exist in the LPT. However, their strengths and structures are uncontrollable. To overcome this limitation, a new type of LPT have been developed in this study. It is also experimentally verified that the sextupole field and the octupole field can be excited by applying suitable voltages to electrodes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

荷電粒子を加速したいわゆるビームは基礎物理以外にも医療や産業応用などの幅広い分野で利用されており,現代の生活を支える重要な基盤ツールの一つとなっている.様々な分野における次世代技術の開発のためにはより高性能なビームが必須であり,ビームの高性能化のためには系統的な実験によりその挙動をより深く理解する必要がある.しかし,加速器は非常に高価であり,おいそれと実験することはできない.本課題で製作した実験装置を用いれば,加速器を使わずに安全・安価に加速器ビームの実験的研究が行える.

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Experimental observation of low-order collective oscillation modes in a strong-focusing lattice2019

    • Author(s)
      K Ito, T Kurauchi, H Higaki and H Okamoto
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 1350 Issue: 1 Pages: 012125-012125

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1350/1/012125

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 改良型イオントラップを用いた低次非線形共鳴の励起実験2020

    • Author(s)
      青木将晃,伊藤清一,檜垣浩之,岡本宏己
    • Organizer
      日本物理学会 第75回年次大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 線形コヒーレント振動モードの直接観測によるチューン効果率の決定2020

    • Author(s)
      倉内太道,青木将晃,伊藤清一,檜垣浩之,岡本宏己
    • Organizer
      日本物理学会 第75回年次大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Experimental observation of low-order collective oscillation modes in a strong-focusing lattice2019

    • Author(s)
      K Ito, T Kurauchi, H Higaki and H Okamoto
    • Organizer
      10th International Particle Accelerator Conference
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 強収束ラティスにおける低次コヒーレント振動モードの直接的チューン計測2019

    • Author(s)
      伊藤清一,倉内太道,檜垣浩之,岡本宏己
    • Organizer
      第16回日本加速器学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ビームダイナミクス研究用小型イオントラップによる非線形共鳴励起実験2019

    • Author(s)
      青木将晃,伊藤清一,岡本宏己,檜垣浩之
    • Organizer
      第16回日本加速器学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] バッファ冷却されたイオンプラズマの特性2019

    • Author(s)
      伊藤清一,檜垣浩之,岡本宏己
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 非線形多極イオントラップを用いた非線形共鳴の励起実験2019

    • Author(s)
      青木将晃,伊藤清一,岡本宏己,檜垣浩之,白井拓海
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 多極イオントラップにおける非中性プラズマ位置の最適化による非線形場の抑制2019

    • Author(s)
      白井拓海,青木将晃, 伊藤清一, 檜垣浩之, 岡本宏己,
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 非線形ビームダイナミクス研究を目的とした改良型ポールトラップ2018

    • Author(s)
      伊藤清一,青木将晃,檜垣浩之,岡本宏己
    • Organizer
      第15回日本加速器学会年会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] イオンプラズマの集団振動の測定2018

    • Author(s)
      伊藤清一,服部将哉,檜垣浩之,岡本宏己
    • Organizer
      第36回プラズマ・核融合学会年会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 非線形ビームダイナミクス研究用多極イオントラップ2018

    • Author(s)
      青木将晃,伊藤清一,岡本宏己,檜垣浩之
    • Organizer
      日本物理学会 第73回年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ビーム物理研究用多重極イオントラップの開発2017

    • Author(s)
      伊藤清一,川村現,岡本宏己
    • Organizer
      Plasma Conference 2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Remarks] ビーム物理研究室

    • URL

      https://home.hiroshima-u.ac.jp/beamphys/index.html

    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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