2021 Fiscal Year Final Research Report

Injection scheme development using ceramics with integrated multi-pole kicker for fitting to next generation ultra low emittance ring

Research Project

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Project/Area Number	19K12649
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 80040:Quantum beam science-related
Research Institution	High Energy Accelerator Research Organization
Principal Investigator	Mitsuda Chikaori 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 (60425600)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	高井良太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 (20533780) 小林幸則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 (40225553) 原田健太郎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 (70353365) 高木宏之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 (80251487)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	セラミックス円筒銅コイル埋め込みロウ付け技術 / 円筒内面微細パターンコーティング技術 / パルス多極入射技術 / 次世代放射光源加速器 / セラミックスチェンバー一体型パルスマグネット / 渦電流抑制ビームインピーダンス低減コーティング
Outline of Final Research Achievements	We succeeded in the development of the world's first multi-pole kicker integrated with a ceramics chamber by embedding magnet coils in cylindrical ceramic as an injection kicker for the pulsed multipole injection scheme to realize top-up injection without oscillation of the stored beam, which is indispensable for the next-generation light source. And precise pattern coating technology was developed for the inner surface of ceramics chamber with a thick titanium film of comb-teeth shape to reduce the beam impedance, which suppresses the eddy current magnetic field and ensures the conductivity of the beam wall current. All developed technologies were integrated into the completed octupole-type ceramics chamber with integrated kicker, and the demonstration test of the beam injection technique started at the KEK-PF ring.
Free Research Field	ビーム物理、放射光源加速器技術、素粒子・原子核実験、宇宙線素粒子物理、超伝導電磁石
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	世界で初となるセラミックスチェンバー一体型多極キッカーによるKEK-PFリングでのビーム入射技術の実証試験は加速器技術の発展に加え、次世代放射光源加速器におけるトップアップ入射による光フラックスの安定だけでなく究極の光軸を安定させた放射光供給を実現させることで放射光実験の実験精度を向上させる学術的に意義のある成果である。開発が進められたキッカー製作技術はセラミックスと銅コイルの大きな熱膨張差から不可能とされてきた埋め込みロウ付けを実現させる世界的に初の試みとなる稀有な技術であり、上述の科学的な発展への寄与だけでなくセラミックス応用技術の大きな進歩へとつながる社会的に意義のある成果である。