Development of a flat-top RF acceleration cavity for negative muon microbeam production
Publicly Offered Research
| Project Area | Toward new frontiers : Encounter and synergy of state-of-the-art astronomical detectors and exotic quantum beams |
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| Project/Area Number |
19H05194
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
山崎 高幸 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (40632360)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
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| Keywords | 加速器 / ミュオン / 量子ビーム |
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| Outline of Research at the Start |
ミュオン特性X線を利用した試料の元素分析や、次世代加速器であるミュオンコライダーなどにおいて、負ミュオンマイクロビームの生成が重要な課題となっている。超低速負ミュオンが実現されれば、フラットトップRF加速サイクロトロンによってエネルギー分散が極めて小さい負ミュオンビームが得られ、色収差なくマイクロビーム集光が可能となる。本研究では、フラットトップRF加速のために従来にない形状の同軸RF共振器を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ミュオンマイクロビーム生成の鍵となるフラットトップRF加速空洞を開発する。フラットトップRF電場によって加速することでエネルギー分散の増加を抑制することが可能であり、最終収束時に色収差の影響を抑えることが可能となる。フラットトップRF空洞の形状としては、小型サイクロトロン内で324MHzという高い周波数のRFを印加する必要があることから、公開特許（2002-43097）に基づく両端ショート型の半波長同軸共振器を採用し、本研究で初めて実機を製作し、その性能評価を行った。
2019年度にCST Microwave Studioを用いて詳細な3次元RF計算を行い、RFカプラや周波数チューナーなどの細部を含めた詳細設計を行ったが、これに基づき2020年度に実機の製作および静特性評価を行った。実機の共振周波数および周波数チューニング範囲はシミュレーションと一致していたが、空洞のQ値がRF計算の約50%程度と低い値であった。ミュオンマイクロビーム生成に必要な性能の範囲内であるが、Q値の低下に伴い、外部から導入した励振用RFと共振器空洞との結合が悪化したため、実測を基にRFカプラの再設計・製作を行うことでクリティカルカップリングを得た。
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| Research Progress Status |
令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Muon Cyclotron for Transmission Muon Microscope2019
Author(s)
T. Yamazaki, Y. Nagatani, Y. Miyake, T. Adachi, J. Ohnishi, A. Goto, Y. Kumata, S. Kusuoka, T. Onda, and H. Tsutsui
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Journal Title
Proceedings of the 22nd International Conference on Cyclotrons and their Applications
Volume: -
Pages: 209-212
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Open Access
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