2013 Fiscal Year Annual Research Report
実験室加速器物理の創成～非中性プラズマ制御技術に基づく先進粒子加速器の設計研究
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24340053
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
岡本 宏己 広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (40211809)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
檜垣 浩之 広島大学, 先端物質科学研究科, 准教授 (10334046)
伊藤 清一 広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (70335719)
大見 和史 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 (10194292)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 加速器 / 荷電粒子ビーム / 非中性プラズマ / 空間電荷効果 / イオントラップ / ソレノイドトラップ |
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| Research Abstract |
加速器が生み出す荷電粒子ビームは基礎科学から産業・放射線医療まで多種多様な分野で活用されており，現代社会に不可欠な先進的道具となっている。このためビーム性能の更なる向上が各方面で強く求められている。本研究は，質の高い次世代ビームにおいて顕在化し，その安定性に深刻な影響を与える複雑な非線形多体現象（とりわけ、クーロン自己場に起因する“空間電荷効果”）の解明を目的とする。この目的のため，小型の非中性プラズマトラップを応用し，大規模かつ高価な加速器に依拠することなく，実験室レベルでビームダイナミクスの基礎研究を幅広く展開する。
昨年度構築した“ペニング・マルンバーグ型トラップ（PMT）”の動作試験を行い，純電子プラズマを安定に閉じ込めることに成功した。並行して，既存のPMTを用いた，ビームハロー形成過程に関する実験的研究を実施した。今年度後半はとくに，電子ビームの入射条件の差が，その後形成されるプラズマの安定性に及ぼす影響について多角度から検討を加えた。その結果，電子ビームの入射エネルギーや電子銃のグリッド電圧に依存する，プラズマ不安定性の成長が確認された。不安定化の基本的メカニズムは今のところ不明で，次年度の課題となっている。実験データに対する理解を深めるため，PICコードによる純電子プラズマ生成過程の多粒子シミュレーションにも着手した。
当初の予定通り，“線形ポールトラップ（LPT）”によるビーム不安定化現象の実験観測も行った。非スケール型固定磁場強集束加速器（FFAG）における共鳴横断現象の研究は順調に進捗しており，FFAGの動作点が単一あるいは複数の整数共鳴帯を横切った際に発生するビーム損失の割合について多くの知見を得た。また，“ダブレット・ラティス”に対する共鳴不安定領域を，チューンダイアグラム上でサーベイした。
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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
交付申請書に記載した研究実施計画をほぼ達成できている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今のところ、研究内容の詳細に大きな変更を加えることは考えていない。ほぼ当初の計画通りに本基盤研究を推進する予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
最終的な残金が少額となったため，次年度予算と合わせて，より有効に活用するのが得策と判断した。
本研究計画を円滑に進めていく上で有効な物品の購入に充てることになる。尚，残金は少額であるため，次年度の研究計画に有意な影響は与えない。
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