2015 Fiscal Year Annual Research Report
高速・巨大クラスターイオン用誘導加速マイクロトロンの開発
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15H03589
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
高山 健 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, 研究員 (20163321)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安達 利一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, シニアフェロー (80141977)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 誘導加速 / マイクロトロン / 偏向磁石 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プロトタイプ偏向電磁石の製作： 初年度担当者の着任が遅れたたため留保していた誘導加速マイクロトロン用のプロトタイプ偏向電磁石の磁場計算、機械・電気設計を終え、製作を行った。
軌道理論の確立： 特に磁石の有限な大きさに起因する磁場分布の非一様性を減ずる目的で、磁極構造の最適化を磁場計算コードANSISを用いて実施した。コスト削減のため、励磁コイルと磁石コアは民間工場で別々に製作した。
誘導マイクロトロンの軌道設計の体系化： 偏向電磁石の有限な大きさに起因する、避け難い磁場分布の非一様性はClosed Orbit Distortionと呼ばれる円形加速器では非常に重大な軌道安定性に影響を与える大きな要素である事が判明したので、その線形理論の体系化を行い、対処法を見出した。
成果の発表： IPAC2016（韓国、21016年5月）にて成果がポスター発表で報告された。J-PARC Symposiumでの招待講演で発表され、翌年の論文発表（2015年）では最新の成果が纏められた。東北大ＲＩサイクロトロンセンターのセミナー（2016年4月）でそれまでのR&Dの成果が紹介された。HIF2016（カザフスタン、2016年7月）の招待講演で設計研究の成果とＲ＆Ｄ研究の内容が紹介された。量子技術科学研究機構・高崎研のクラスター研究会（2016年12月）で招待講演にて誘導加速マイクトロトロンの全貌と応用について発表された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
（１）当初予定の担当者の着任に伴い、漸くこの繰り越し分担部分が進捗した。
（２）誘導加速マイクロトロンの全体設計に伴って最も重要と考えられていた９０度偏向磁石の３Ｄ磁場分布を考慮した３Ｄの軌道計算プログラムが完成した。このプログラムによって得られる軌道計算結果と磁場計算結果の相互の詰めを繰り返し、妥当な偏向磁石の構造が得られた。
（３）誘導加速マイクロトロンからの取り出し手法（２重真空構造キッカーシステム）の検討に着手した。
（４）イオン源開発グループとの定期的な打ち合わせを継続した。
（５）準相対論的クラスターイオンの利用グループと継続的に情報を交換した。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度に磁場測定を実施し、実機の設計に反映させる。
磁場測定ベンチの整備：空調、純水冷却水環境の整った実験室に、励磁用電源、電磁石用架台を設け、光学アライメントを行って電磁石を接地する。冷却水配管、電源とのケーブル接続を行い、測定準備を完成させる。
磁場測定装置の開発：ホール素子を用いたｘ－Ｚ面の磁場分布マッピングを行うためのマニュアル、自動測定装置の2種類を開発する。
磁場測定結果の解析：得られた磁場分布と、ANSIS計算結果を比較し、計算結果の妥当性を評価する。
本番用電磁石へのフィードバック：計算結果と磁場測定の比較から得られた結果を本番電磁石の工作精度要求に反映させ、且つ補正電磁石の仕様（最大磁束密度、ランピング速度）を決定する。
研究成果の発表：研究に参加する大学院生による加速器学会での発表、Phys. Rev.誌での論文発表を行う。又、関連するSymposiumでの講演を計画している。
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