2019 Fiscal Year Research-status Report
多種大強度重イオンビーム加速のための軌道制御型加速管の開発
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18K11937
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
柏木 啓次 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 放射線高度利用施設部, 主幹研究員(定常) (30391303)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | レーザーイオン源 / 重イオンビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、レーザーイオン源からのイオンビームを加速管で加速する際に、ビーム自身のクーロン反発力によるビーム発散やイオン種ごとの軌道の違いに起因したビーム損失を抑制するため、この反発力が顕著に現れる数10keVまでの領域において、ビーム軌道の制御によりビーム損失を抑制して加速する技術を開発する。
令和元年度はレーザーイオン源で発生するタンタルプラズマの価数ごとの強度・エネルギー分布の測定および引き出し電極設計のためのプラズマからのイオン引き出しシミュレーションを行った。
1）タンタルプラズマの価数分布測定：タンタルターゲットにNd:YAGレーザー(波長1064nm, パルス幅約5ns, エネルギー約37mJ)をレンズ(f=750mm)で集光して照射し、生成イオンの価数・エネルギー分布を測定した。
2)プラズマからのイオン引き出しシミュレーション：プラズマからのイオン引き出しをParticle-in-Cell法によるシミュレーションにて行い、イオン引き出し電極の設計を進めた。前年度の炭素プラズマの測定結果を基に、プラズマの速度分布や密度の時間変化を定義し、設定した50kVのイオン源側電極から0Vの引き出し電極でプラズマからイオンを引き出した結果、大きな軌道変化やビーム発散が無く引き出せることを確認した。また、計算結果の各粒子情報を基に引出イオンの横方向位相空間分布やrmsエミッタンスを表示・計算するプログラムを作成した。
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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
設計完了には至らなかったが、予定していたビーム引き出し・加速計算による引き出し電極系の設計を進められたため、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
イオンを引き出して加速する電極系の詳細設計を行う。そして、製作した電極系をイオン源下流のプラズマ輸送路に接続し、ビームの加速実験を行う。
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| Causes of Carryover |
理由：イオン引き出し電極系の製作を次年度に行うこととしたため
使用計画：ビーム引き出し加速装置に必要な物品等の購入や学会発表に用いる
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