Research toward high-power efficiency and high-gradient dielectric assist accelerating structure.

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K20609
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 80040:Quantum beam science-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Satoh Daisuke 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (40780086)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 電子加速 / 高周波加速管 / 誘電体

Outline of Final Research Achievements

In the project, we have developed a dielectric assist accelerating (DAA) structure to overcome the limitations of existing metal accelerating structures in terms of power efficiency and maximum accelerating gradient. By coating the surface of MgO ceramics with diamond-like carbon (DLC), the secondary electron emission coefficient was significantly reduced without excess dielectric loss. As a result, an accelerating gradient of more than 10 MV/m was successfully excited in a DAA structure using MgO cells with DLC coating while maintaining a high Q-value.

Free Research Field

加速器科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本加速管の性能は、常伝導加速管の4倍以上の加速効率を有しており、既存の常伝導加速管を本加速管に置き換えるだけで、必要電力を1/4に低減化することができる。また、誘電体の材料費が安価であることから、加速管の製造コストも常伝導加速管の1/3程度で済んでしまう。さらには、高周波電源の小型化が可能となり、加速器システム全体の小型化、省電力化、低価格化が期待され、従来は困難であった加速器の可搬型などが比較的簡単に実現できる可能性がある。その結果、高エネルギー電子ビームの利用範囲が大きく拡大することが期待され、学術面・産業面ともに大きな波及効果が期待される。