| Project/Area Number |
23H00123
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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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, 教授 (60391710)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2028-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥45,890,000 (Direct Cost: ¥35,300,000、Indirect Cost: ¥10,590,000)
Fiscal Year 2025: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2024: ¥11,830,000 (Direct Cost: ¥9,100,000、Indirect Cost: ¥2,730,000)
Fiscal Year 2023: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
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| Keywords | 誘電体加速器 / フォトニック / 高温超伝導 / 超高周波 / 加速器 / 誘電体 / 高電界 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、現在の加速器技術で到達困難なエネルギーフロンティアの小型・高エネルギー線形加速器の実現を目指し、①超伝導加速空洞と代替可能な高いQ値と②常伝導加速空洞を超える超高電界の加速を可能にする超高周波誘電体フォトニックアシスト構造(DAA)を用いた加速空洞の原理実証を目的とする。本研究ではDAAの利点をさらに生かせる従来より高い周波数帯のDAA空洞の開発・及び新たな誘電体材料を用いた空洞や低温での動作等の組み合わせを行い超伝導・常伝導双方を凌駕する高電界加速器の実証試験を行う
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、現在の加速器技術で到達困難なエネルギーフロンティアの小型・高エネルギー線形加速器の実現を目指し、①超伝導加速空洞と代替可能な高いQ値と②常伝導加速空洞を超える超高電界の加速を可能にする超高周波誘電体フォトニックアシスト構造を用いた加速空洞の原理実証を目的とする。
我々は常伝導・超伝導両方を凌駕する加速器構造として、誘電体の低誘電損失特性と高い耐電圧特性に着目し、低損失誘電体を用いたフォトニック構造と常伝導空洞を組み合わせたフォトニックアシスト型加速管(DAA)の実証実験を行い、実用レベルまで開発を進めてきた。本研究ではDAAの利点をさらに生かせる従来より高い周波数帯のXバンド(12GHz)やKバンド(24GHz)帯の開発・サファイアを用いた空洞・低温での動作等の組み合わせを行い超伝導・常伝導双方を凌駕する100MV/m 級の加速器の実証試験を行っている
昨年度はサファイア誘電体の空洞の加工に関しては C-band(6GHz) 及び X-band (12GHz) における DAAの高電界試験を行い良好な結果を得た。
X-band については X-band の試験施設である Nextef の協力を得て、高電界試験を行う事ができた。また超高周波源の開発のために、電子源の開発や電源、及び波長変換媒質の試験などを行い 2024年度の開発に必要な要素技術の開発が完了した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
超高周波のDAAの実証試験の第一歩として、サファイア誘電体を用いて、従来から試験を行ってきたCバンド(6GHz)での高電界試験に加えて、Xバンド(12GHz)の試験も C-band(6GHz) 及び X-band (12GHz) における DAAの高電界試験を行い良好な結果を得た。
X-band については X-band の試験施設である Nextef の協力を得て、高電界試験が既に完了した。
現在は冷却状態での高試験の準備がほぼ完了している。
またさらに高い周波数の試験の準備として電子管に必要な陰極の開発が完了し、当初の研究計画異常に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、また K-bandの高周波源の開発を行う。このような超高周波になるとパルス幅が短くなり放電限界が高くなる事が想定される。K-band の電子管は既製品がないため、これまで開発した電子源などの電子管の要素技術を利用して製作を行う
また DAA空洞の低温での特性の改良については、２次電子放出係数については、既にDLCコーティングにより低い２次電子放出係数が得られているが、これの低温での高電界試験を行う。
さらに低温で壁面ロスを減らすため、壁面材質についても銅だけでなく、高温超伝導についての研究開発を行う
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