チェレンコフ回折放射を用いた超高速ビーム位置モニターの研究開発
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20K12486
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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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 |
宮原 房史 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 (20532691)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
周 翔宇 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, 研究機関講師 (30462865)
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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 |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | ビーム診断 / チェレンコフ放射 / チェレンコフ回折放射 / ビーム位置モニター / 非線形光学 / ビーム非破壊モニター / ビームの時間構造測定 / 加速器 / 電子ビーム |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は屈折率をもつ媒質近傍を荷電粒子ビームが通過した際に放出されるチェレンコフ放を用いた非破壊（ビームが物質を通過しない）で高速なビーム位置モニターの研究・開発である。ここで言う「高速」はビームの時間方向の分布に関して百ピコ秒以下の非常に短い区間の測定をさす。この様な測定は従来の電極に誘起される電流を読み出すタイプの位置モニターでは周波数の高い信号成分の減衰で信号が時間的に広がるなどの理由で非常に困難であるが、チェレンコフ放射とレーザー分野で開発された高速の光パルス切り出しの手法を用いれば可能となる。本研究ではチェレンコフ放射型ビーム位置モニターの開発と実証実験を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
誘電体近傍を高エネルギーの電子ビームが通過した際にチェレンコフ回折放射が発生し、この光（放射）はビームと同じ時間構造をもつ。本研究はこの構造の一部をレーザーを用いて切り出し、増幅して非破壊でビームの位置と時間構造を測定することを目的としている。最終年度にチェレンコフ回折放射用のモニターの製作を行い、KEK電子陽電子入射器のビームラインに設置し、エネルギー1.5 GeVのビームによるチェレンコフ放射の測定を試みた。レーザーで光の切り出し、増幅を行う光の波長帯 1034-1094 nmで測定を試みたが、十分な強度の信号を得ることが出来なかった。十分な強度のチェレンコフ回折放射を得るためには誘電体をビーム近傍に近づける必要があるが、ビームの広がりがこの距離よりも大きく、誘電体を直接通過するチェレンコフ光の強度が非常に大きいたいめ、チェレンコフ回折放射の信号が埋もれてしまうことが原因であった。この問題を解決するためにはビームから離れた位置でも大きな強度が得られるテラヘルツ領域の光を用いる必要があるが、その場合はレーザーを用いたパルスの切り出し、増幅が出来ないため、別の方法の検討を続けている。また、発生するチェレンコフ回折放射の光を効率的に集める光学系を設計する過程で、チェレンコフ光を用いて複数の荷電粒子が混在したビームから特定の荷電粒子のみを選別してビーム位置とエネルギーを同時に測定できる新しいビーム診断装置が開発可能であることが分かった。
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Report
(4 results)
Research Products
(1 results)
