2019 Fiscal Year Annual Research Report
Experimental study on non-linear resonant instabilities in space-charge dominated beams with a linear Paul trap
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17K05120
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
伊藤 清一 広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (70335719)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 荷電粒子ビーム / 非中性プラズマ / 非線形共鳴 / 空間電荷効果 / 線形ポールトラップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現代において荷電粒子ビームは様々な科学技術を支える基盤ツールの一つとなっている．科学技術の更なる進歩を促すにはビームの高性能化が必須であり，そのためには広いパラメーター領域における系統的な実験研究が必要である．線形ポールトラップに捕捉したイオンプラズマを用いるとこれを安全かつ安価に行うことができる．さて，加速器のビーム輸送系は主に四極磁石が作る線形力により構成されるが，六極磁石や設置誤差による非線形場も存在する．これらの非線形場は非常に弱いが条件によってはビームを共鳴的に不安定化し深刻な影響を与える．しかし，これらの非線形場は通常の線形ポールトラップではうまく再現することが出来ない．
そこで，本課題では「1.非線形場を制御可能な改良型線形ポールトラップを製作」し，これを用いて「2. 空間電荷効果が非線形共鳴に及ぼす影響」と「3. 非線形場が線形集団共鳴に及ぼす影響」を系統的に調査することを目的としている．改良型線形ポールトラップの製作及びその基礎的な特性の評価と八極場励起の確認ついては昨年度までに終えており，良好な結果を得ている．本年度は新たに以下の結果を得た．
1) イオン数が 100,000個程度と比較的少ない状況で各電極に適切な交流電圧を印加した場合に，3次の非線形共鳴による粒子損失を観測した．これより六極場の励起を確認した．
2) 六極場励起時には同時に双極場も励起されてしまうが，印加する電圧を最適化することで双極場が最小化できることが数値計算から予想されていた．予想された条件において実際に双極場が最小となることを実験で確認した．
3) 空間電荷効果が非線形共鳴に及ぼす影響の一つに共鳴条件のズレがある．六極場と八極場に関しては一次元の理論と二次元の数値計算から予測されるズレと，実験で観測されたズレの量は概略で一致した．
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Research Products
(7 results)
