大強度陽子ビーム分岐偏向用湾曲シリコン結晶の開発

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26400302
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 澤田 真也 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (70311123)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 湾曲結晶 / ビームハンドリング / 国際情報交換

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、湾曲シリコン結晶のチャネリング現象を用いることによる陽子ビームの効率良い偏向方法の開発において、ビームロスの少ない湾曲シリコン結晶を実現することを目的とする。初年度である平成２６年度は、ロシア・高エネルギー物理学研究所（IHEP）の研究者との綿密な協力によって入手した二種類の湾曲シリコン結晶について、その形状の精密測定を行った。結晶は、ともに 2.9mm x 34mm の大きさで、厚さは 0.3mm であり、アルミ製のホルダーによって支持されている。うち一つの湾曲角度は 4.0 度、もう一つの湾曲角度は 5.2 度である。これらの湾曲シリコン結晶について、レーザー変位計を用いた形状の精密測定を行った。測定の結果、それぞれの結晶について、外形的には設計通りの湾曲角度を持っていることが確認出来た。また、湾曲も滑らかであり、ホルダーとの接触部での屈折など、チャネリングに適さない部分は見つからなかった。

外形的な健全性は確認出来たので、今後は結晶性の観察ができればよい。X線によって表面付近の結晶性の確認ができる可能性があるが、結晶がホルダーに取り付けられた形状であり、具体的な測定方法について、高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所の研究者等との検討を進めている。

並行して、ホルダーの位置がビームから出来るだけ遠い位置にある湾曲結晶の設計を進めた。これについては、適当な解がを見つけるまで、さらなるシミュレーションを要する見込みである。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

湾曲結晶の設計では、まず一種類の結晶については形状測定まで行ったが、さらにビーム損失の少ない形状の結晶の設計が難しく、完了していない。また、本研究では、ビームを用いた試験をJ-PARCハドロン実験施設にて行う予定であるが、同施設は2013年5月に発生した放射性物質漏えいのため運転を停止していた。当初その再開は平成２６年秋頃が予定されていたが、それが平成２７年４月に延期されたため、ビーム試験に向けた諸検討が併せてやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

入手した湾曲結晶の結晶性の確認を進めるとともに、さらにビーム損失の少ない、ホルダーの位置がビームから出来るだけ遠い位置にある湾曲結晶の設計を進める。この途上において、ロシア・IHEPの研究者との綿密な協力を続ける。

Causes of Carryover

平成２６年度に形状測定を行った結晶よりもさらにビーム損失の少ない湾曲結晶の設計に時間がかかり、製作ができなかった。また、スケジュール上の問題から、ロシア・IHEPを訪問しての先方の研究者との打合せができなかった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成２６年度に積み残したさらにビーム損失の少ない湾曲結晶の設計を進め、製作を行う。また、ロシア・IHEPを訪問し、研究打合せを行う。これらによって、平成２７年度中に、元来平成２６年度に予定していた計画項目をも達成する予定である。