人工薄膜構造導入による次世代超伝導加速空洞開発の新展開
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19H04395
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 80040:Quantum beam science-related
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
片山 領 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, 助教 (60806959)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩下 芳久 京都大学, 複合原子力科学研究所, 特任准教授 (00144387)
不破 康裕 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究職 (00817356)
佐伯 学行 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 (70282506)
久保 毅幸 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, 助教 (30712666)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2019: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
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| Keywords | 薄膜 / 超伝導空洞 / 超伝導加速空洞 |
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| Outline of Research at the Start |
従来の Nb 製超伝導加速空洞の性能向上はもはや限界に来ている。これに代わる次世代超伝導加速空洞の開発は喫緊の課題である。近年の研究成果は、空洞内面に数10 - 数100 nm の薄膜構造を導入することで、超伝導加速空洞の最大加速勾配の増加と表面抵抗の減少を実現できる可能性を示唆している。そこで、本研究では、人工的に生成した超伝導薄膜構造の導入による空洞性能の大幅な向上を目指す。薄膜試料を用いた実測と理論との比較を通じて理論の予言能力の向上を図り、最終的に人工薄膜を用いて性能が向上する薄膜構造をピンポイントで生成できるようになることを目標とし、次世代超伝導加速空洞開発の基盤を構築する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）高エネルギー加速器研究機構（KEK）の超伝導加速器利用促進化推進棟において KEK で初となる 3 GHz 空洞の縦型電界性能評価試験を実施し、成功している。ついで、関連設備を KEK の超伝導リニアック試験施設にある放射線管理区域内へと移動させ、さらなる高電界での性能評価試験を行うことのできる新しい実験環境を構築している。
（２）KEK の超伝導加速器利用促進化推進棟にて、空洞内部へと超伝導薄膜を成膜した際に空洞の各面の超伝導薄膜の性能評価を行うための低温サンプル実験装置の構築を進め、2022 年度夏頃に液体ヘリウムの貯蔵実験が行われて実際に極低温までの冷却とヘリウムの回収が行えることを確認できている。年度の後半では、冷凍試験の段階で新たに判明した装置およびソフトウェアに存在していた問題点の改善が行われた。
（３）2020年度中頃まで継続されていたアルバックとの共同研究で開発した 3 GHz 空洞に対するニオブ薄膜の成膜装置を取得し、さらにはそのチャンバーと組み合わせて使用するための排気チャンバーの設計・製作を行っている。これにより、成膜装置において最も重要なチャンバー一式が揃うことになり、高エネルギー加速器研究機構で空洞内部への成膜試験が行える態勢を整えられることになった。（注：2021年の繰越予算が使われての成果である）
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(25 results)
