2016 Fiscal Year Research-status Report
大電荷電子ビーム生成のための多目的最適化ツールの開発と実証
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15K04740
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
永井 良治 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (40354906)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮島 司 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 (50391769)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ビーム輸送条件最適化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の加速器で得られるエミッタンスの非常に小さい大電荷電子ビームの挙動を解明するには、電子源で発生した低速の電子ビームが高周波空洞や電磁石などの加速器要素を通過し、光速の電子ビームとなるまでの、バンチング、加速の過程の理解が必須である。しかし、この過程には多数の加速器要素パラメータが寄与しており、加速器要素の全パラメータの最適化を行うことなく、電子ビームの挙動の客観的理解は難しく、限られた条件下での理解に留まっていた。そこで、本課題ではエミッタンスの非常に小さな電子ビームの挙動の研究のために必要な多目的最適化のための数値計算ツールを開発及び本課題で開発したツールの実証に関する研究を進めている。3ヶ年研究計画の2年目に当たる平成28年度は以下について実施した。
(1)加速器シミュレーションコード（PARMELA）に最適化アルゴリズム（遺伝的アルゴリズム、シミュレーテッドアニーリング）を適用するためのユーザーインターフェイスの開発を行い、平成28年度の日本加速器学会にて発表した。
(2)エネルギー回収型加速器試験加速器（コンパクトERL）を用いて、セクションごとにレンズに対するビームの応答を観測し、ビーム輸送条件を最適化するという手法を用いて10mA相当のバンチ電荷での入射器部分での最適化を行った。本成果については、線型加速器国際会議（LINAC2016）及び日本加速器学会にて報告を行った。本最適化に用いたツールは加速器制御システムと直接リンクしており、自動でビーム計測、レンズ調整を行うものである。
(3)加速器を用いての最適化ツールの実証試験だけでは、実際の加速器の運転時間の制約が大きく、本研究課題を進める上での障害となっていたので、計算機上での仮想的な加速を構築しこの問題を解決することとし、本年度、仮想加速器の製作に着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
加速器を用いての最適化ツールの実証試験だけでは、実際の加速器の運転時間の制約が大きく、本研究課題を進める上での障害となっており、研究課題の遂行にやや遅れを生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
実際の加速器の運転時間による制約を回避するために、計算機上での仮想的な加速を構築しこの問題を解決することとし、本年度、仮想加速器の製作に着手した。
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| Causes of Carryover |
加速器の運転時間が極端に短縮されたために、加速器を用いた実証試験に用いる予定だったビーム計測装置の製作を見送ったために次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
加速器の運転時間短縮の影響を回避する目的で開発に着手した仮想加速器に連動して動作する実システムなどの製作に使用する予定である。
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