加速ビームのセラミックブレイク（誘電体）通過に伴うインピーダンス及び輻射の研究

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K05124
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 菖蒲田 義博 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 主任研究員 (90370410)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 外山 毅 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 (30207641)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 電波シールド

Outline of Annual Research Achievements

加速器のビームの大強度化は、物理実験で世界的な成果を得る上で必然的な流れである。これに伴い本来ビームを安定に回す上で不可欠な構成要素であるはずのセラミックブレイクが電磁波を発生するようになり、ビームを不安定にする懸念が出てきた。近年、研究代表者らは「セラミックブレイクに、僅か10nmの金属薄膜をコーティングするだけで電磁波は遮蔽され、ビームを安定化できる。」と理論的に予言した。本研究はこれを実験的に実証し、加速器の基盤技術を確立させる事を目的とするものである。
そこで、研究代表者らはセラミックブレイクを含む測定治具の設計製作をH30年度までに済ませた。そして、H30年度末には、JAXAの施設を利用してセラミックブレイクから放射される電磁波の観測試験を行なった。測定結果から金属薄膜には電波遮蔽の効果がありそうなことが分かったが、より詳細な検討が必要なことも明らかになった。
そこで、H31年度は所属研究所内の実験室で再現実験ができる環境を作ることにした。具体的には、セラミックブレイクの周りに電波遮蔽用のコンデンサーとコンデンサーを設置できるジグを新たに製作した。これにより、コンデンサーのつけ外しや設置するコンデンサーの量を変化させることで、セラミックブレイクから放射される電磁波のパワーをコントロールできるようにした。
このようにして、研究所内の実験室で、金属薄膜をコーティングした場合としない場合で、セラミックブレイクから放射される電磁波の測定試験をH31年度末に行った。研究所内の実験室での電磁波の測定試験は、JAXAでの測定結果をおよそ再現したが、互いの違いを比較検証できるまでには至らなかった。
一方で、セラミックブレイク部に誘起される電圧も測定できるようになった。これにより、金属薄膜自身がビーム形状を知るための良いモニターになっている可能性があることが実験的に明らかになってきた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

R1年度において、研究分担者が機関内役職の変更に伴い、多忙となり、当初計画どおりに本課題を実施する時間を確保することができなかったため、やや遅れていると判断する。

Strategy for Future Research Activity

測定結果の詳細な検討を行い、状況によっては新たな治具の追加製作や試験のやり直しを行う。金属薄膜には電波遮蔽効果以外にビームモニターにできる可能性が出てきたので、その応用の可能性も探るようにする。また、ビームで試験を行う場合には、遠隔操作ができるジグを製作できるようにする。但し、近年、測定に使う利用施設自身の予算の都合で、ビームを出せる時間に制約が出つつある。従って、施設側と時間の調整を行う必要がある。信頼のできる成果が得られたところで発表する機会を設けることにする。

Causes of Carryover

R1年度において、研究分担者が機関内役職の変更に伴い、多忙となり、当初計画どおりに本課題を実施する時間を確保することができなかったため、次年度使用額が生じた。次年度使用額は電磁場の測定及び測定結果の解析に係る費用として使用する。