2014 Fiscal Year Annual Research Report
高温超電導電流センサーとＳＱＵＩＤを用いたビーム電流計の高感度化
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23600015
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
渡邉 環 独立行政法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 専任技師 (30342877)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2015-03-31
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| Keywords | ビーム電流計 / 高温超電導 / HTc SQUID / 加速器 / ビーム物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、重イオンビームのDC電流を、非破壊で高感度に測定するビーム電流計を開発することを目的として開発を進めてきた。脳磁や心磁の測定に利用される超電導量子干渉素子SQUID (Superconducting Quantum Interference Device)をビーム電流計に応用したSQUIDモニターの開発を行った。本研究では、臨界温度の高い高温超電導体を用い、冷凍機によって冷却を行っているため、装置はコンパクトになり、ランニングコストの大幅な低減が可能となる。既に完成したプロトタイプの電流分解能を、さらに高感度化することが本研究の主な目的である。
本研究における高感度化の検出装置は、１．高温超電導SQUID 、２．高温超電導電流センサー、３．高透磁率マグネティックコア、によって構成されるが、平成24年度にこれらの装置の開発と製作を完了した。さらに、環境磁気ノイズの遮蔽強化のため、４．ミューメタル材を用いたSQUID冷却フォルダーを開発し、５．ノイズキャンセラを導入した。特に、２．高温超電導電流センサーの開発は、最も重要な課題であり、科研費の大半をこの研究に充てた。実用機の製作に先立ち、高温超電導のサンプルを用いた臨界温度、臨界電流の測定、X線による結晶構造の解析等、基礎的な調査を行った。その後、電力中央研究所で開発されたMgO基盤表面へのサンドブラスト法の適用、高温超伝導材の塗布装置の製作等、製作ノウハウを確立できた事は、本研究にとって大きな意義があった。
既存のSQUIDモニタープロトタイプを解体し、上記の高感度化検出装置と交換し、再組立て作業を終了した。そして、昨年実用機として使用するため、加速器施設のビームラインにインストールを完了した。現在、サイクロトロンで加速されたウラン等、重イオンビームの電流測定と解析を鋭意行っている。
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