Development of an innovative bunch-lengthening technique for achieving ultra-low emittance beams in the next-generation synchrotron light sources
| Project/Area Number |
20H04459
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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 |
坂中 章悟 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, 教授 (20178560)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 尚人 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 (60377918)
内藤 大地 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 (30788237)
山口 孝明 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, 特別助教 (00981060)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
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| Keywords | 次世代放射光源 / 高周波加速 / バンチ伸長 / 高調波空洞 / 過渡的電圧変動 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、超高輝度の放射光を発生する次世代放射光源において、電子ビームの大きさ（正確にはエミッタンス）をより小さくできる新手法を開発する。次世代放射光源では、ビーム内での電子同士の散乱によりビームエミッタンスが増大するという問題点があるが、電子の集団（バンチ）を進行方向に伸ばすことで問題を緩和できる。本研究では、従来のバンチ伸長法の弱点である「過渡的ビーム負荷による高周波電圧の変動」を克服するため、新たな高調波空洞の設計研究を行い、加えて過渡的電圧変動を補償できる新手法の開発を行う。これらにより、次世代放射光源で理想的に電子バンチを伸長できる技術が実用化されると期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、1) 従来とは異なるTM020共振モードを用いた高調波空洞の設計研究、2) 過渡的電圧変動のアクティブ補償技術の開発、を行っている。令和5年度の研究実績は以下の通りである。
1) TM020モード高調波空洞の設計研究： 前年度までにTM020型高調波空洞の大電力実機の機械構造設計と熱構造解析を行った。令和5年度はこれらの研究成果を査読付論文で出版すると共に、国際会議（IPAC2023）でも発表した。また、高次モード減衰のための電波吸収材料として代替材料となり得る3種類のフェライト試料を作成した。
2) 過渡的電圧変動のアクティブ補償技術の開発：前年度に製作したバンチ同期位相モニターをKEKのPF 2.5GeVリングにおいて継続試験し、バンチギャップがある場合に発生するバンチ同期位相のずれを前年度より精密に測定した。続いて、前年度に科研費以外の予算で製作したアクティブ補償を可能とするローレベルRF制御系の実機をPFリングに組み込み、実際の運転で使用できるよう調整を行い、ビーム運転で使用する事に成功した。このローレベル系を用いて、PFリングにおいてアクティブ補償の試験を行った。これらの成果を国際ワークショップ（LLRF2023）で発表した。また、高調波空洞開発とアクティブ補償技術を含めた研究成果全般について、国際ワークショップ（HarmonLIP2024）で発表した。さらに、本開発研究に関連した静的ロビンソン不安定性に関する実験的研究を行い、その成果を査読付き論文で出版した。
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| Research Progress Status |
令和5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5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
(28 results)
