2017 Fiscal Year Annual Research Report
Feasibility study of compact high-voltage TEM using a superconducting RF cavity
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15H03596
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
古屋 貴章 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 (70156975)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 将博 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 (00377962)
金 秀光 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 (20594055)
道園 真一郎 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 (80249903)
榎本 收志 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, 特別教授 (90150010)
東 直 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, 博士研究員 (70793959)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 超高圧電子顕微鏡 / 光陰極電子銃 / 高周波加速 / 超伝導高周波空洞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題は超伝導加速空洞を用いて60kVの入射電子を300kVに加速して透過型電子顕微鏡の電子源とすることにより、コンパクトな超高圧電子顕微鏡の実現可能性を検証するものである。超伝導空洞は簡単に10MV/m以上の高い加速電場を実現するだけでなく、それを連続波で作ることができるため精度の高い帰還ループが可能になり、高い安定度の加速電圧を得ることができる。他方、高周波電圧では加速ビームのエネルギー分散を0.01%以下に抑えることは不可能である。しかし、光陰極による短パルスのビームバンチをつくり、それを同一の超伝導空洞内に加速モードとその2倍高調波を重ねることによってできる尖塔電圧がフラットな加速電場で加速すれば、高周波加速の弱点であるエネルギー分散を小さく押さえることができることになる。この原理を実証するために、既存の300kV電子顕微鏡の電子銃部を光陰極電子銃と超伝導加速空洞に換装し、その収束系を用いて検証するのが本課題である。最終年度では、最適化された正確に2倍の共振周波数を持つ加速空洞形状について、さらに加速電子の軌道シミュレーションを進めて２つのモードの最適電圧比と位相を求めた。また、デジタルとアナログの高周波系を構築し、周波数の調整方法や駆動性能の検証を終えるとともに、同種の高周波系を実用しているSuperKEKBおよびcERL加速器の制御性能を確認した。電子銃部についてはその構築とその動作試験を行い、ビーム試験のための放射線遮蔽対策まで達成している。一方、ニオブ空洞本体については、溶接ひずみにより共振周波数のずれが発生したため、その修正法の開発に手間取り、ようやく性能試験ができる段階に到達した。その超伝導空洞を収容するクライオスタットについては、設計に基づき部品の製作を進め、空洞の性能試験を待つ段階になった。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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