Development of inovative device with non-destructive type for the slow extraction

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K03993
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 下川 哲司 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, 助教 (30837399)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原田 寛之 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, 副主任研究員 (30601174)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 加速器 / シンクロトロン / 遅い取り出し / 静電セプタム / 非破壊

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、世界の粒子加速器における遅い取り出し手法を制限しているビーム取り出し境界面でのビームロスの低減を目指し、ビーム非破壊型静電セプタムの開発を行うことを目的としている。
令和３年度の当初の予定では、原理実証試験機を用いた計算モデルの高度化と装置電極によって生じる電場分布の最適化を目指すことであった。しかしながら、製作する予定だった試験機が完成できていなかったため、令和３年度の予定を昨年度未完であったビーム非破壊型静電セプタムの小型原理実証装置の製作の完了を第一目標とした。
本年度の第一目標とした試験機の製作は完了した。真空容器、電極、駆動系が揃い、組立てまでが完了している。今後、容器内の真空化や電極、ワイヤースキャナー移動用の駆動系の動作確認と試験を急ピッチですすめていく。
また、ビーム分離能力の向上にむけて、現行設計において課題となっている電場境界の急峻化、境界付近にあらわれる電場の多極成分の補正についての検討を電場、磁場計算により行った。電極脇にコイルを設置し、磁場を使って電場分布を補正することで上記課題が解決する可能性が示唆された。
今後、磁場による電場分布の補正の計算による検討をすすめると同時に、試験用コイルを製作し、電場と磁場のハイブリット化によるビーム分離能力の検証を行う必要がある。また、磁場のみを用いたビーム取り出し装置の課題である漏れ磁場の影響を検証していく必要がある。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

昨年度完成予定であった真空容器の完成が1年おくれはしたもののその間に計算による電極構成、磁場による電場分布の補正の検証をすすめることができた。

Strategy for Future Research Activity

試験機の製作が完了したため、真空容器内で電子銃から出射される電子ビームの起動を操作用電極で変化させながら始点、中点、終点で電子の軌道を算出し、電場分布の測定を行い、計算モデルの高度化を行う。高度化した計算モデルにより電場分布の最適化を行っていく。最終的には、最適化した電場分布を用いた遅い取出し時のビームシミュレーションを行っていく。さらに、実用化に向けた製作に関わる技術課題の明確化、電場磁場ハイブリッド型のビーム非破壊型セプタムの可能性の模索を行う。

Causes of Carryover

試験装置の製作が遅延したため、それに応じて研究計画の変更があったため。本年度に試験装置を使用した実験を行い当初の研究計画通りになるところまでにすすめる。具体的には、試験機に必要な計測系、真空系の整備に使用することとなる。