2017 Fiscal Year Annual Research Report
高耐久GaAsカソードと位相空間回転による超扁平スピン偏極電子ビームの直接生成
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17H02898
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
栗木 雅夫 広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (80321537)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清宮 裕史 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 (20756720)
山本 尚人 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 (60377918)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | エミッタンス交換 / スピン偏極電子ビーム源 / リニアコライダー / 極低エミッタンス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
KEKのSTFにおける実証実験に向けて、シミュレーションによる検討を行った。最終的な計画ではビーム径を5㎜程度と大きくし、ビームを400MeV程度まで加速し、非線形空間電荷効果による影響を低減したうえで、エミッタンス交換を行い、ex=10 pi mm.mrad, ey=0.025 pi mm.mradを実現する予定である。シミュレーションの結果、現在STFの電子銃に実装されているソレノイド磁石を用いた場合、5㎜程度までビーム径を大きくすると非線形性が発生し、エミッタンス交換の精度が大幅に劣化することがわかった。そのため、ビーム径を1mm程度として、エミッタンス交換を行った場合の検討を行った。その結果、最終的にex=8.5 pi mm.mrad, ey=0.045 pi mm.mradが実現できることがしめされた。ただし、この場合、ビーム発生時のビーム径が絞られていることから、電荷量を増やした場合に非線形空間電荷効果による影響が予測される。この結果に基づき、必要な機材のうち、skew四重極磁石を制作し、必要な性能が得られていることを確認した。また、CsTeカソードからの電子発生用のレーザーの立ち上げをおこなっている。また、米国のアルゴンヌ国立研究所における予備実験（予算は米国側負担）について、検討をすすめ、本年6月に予備実験を予定している。また、高耐久スピン偏極電子ビーム源開発については、GaAsにCsK2Sb薄膜を表面に形声したカソードの試験を行い、電子ビームの発生を確認した。なお、エミッタンス交換による高性能ビーム生成、高性能電子ビームの応用研究、高耐久カソード開発等に関して、日本物理学会、ビーム物理研究会、国際研究会等において講演を行い、検討状況等について報告するとともに、課題について関連研究者と議論を行った。
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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
実験計画について、一年目はシミュレーションによる光学設計と必要な主コンポーネントの製作、高耐久カソード開発の方針の確立や実験の開始が課題であったが、それららについておおむね予定通りに進行している。米国でのビーム試験を当初は2018年3月に予定していたが、米国側のスケジュールの都合で6月に変更となったが、全体計画の変更は必要無い。
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| Strategy for Future Research Activity |
2018年度内にKEK-STFにおいてビーム試験（予備実験）を行う。エミッタンス交換実験はスケジュール的には可能であるが、施設の放射線変更申請などとの兼ね合いもあり、来年度に持ち越される可能性もある。放射線申請変更が年度内に難しい場合には、電子銃部のみによる試験を行い、角運動量など基本的なビーム特性の実験とシミュレーションの比較などを行う。
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