Study on microbunching instability using a photoemission dc gun

• Project/Area Number: 23540353
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: NISHIMORI Nobuyuki 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (60354908)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): NAGAI Ryoji 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (40354906) ; HAJIMA Ryoichi 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究センター, 研究主席 (30218432)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2013: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2012: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2011: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 加速器 / ビーム物理 / マイクロバンチ不安定性 / 光陰極直流電子銃 / スミスパーセル放射 / 光陰極電子銃 / スミス・パーセル放射 / ERL / 光陰極DC電子銃 / 遠赤外光

Research Abstract

This work aims at elucidating mechanism of microbunching instability using high brightness electron beam generated from a photoemission dc electron gun. A train of microbunched electron beam spaced by 0.03 mm is provided from the gun to a Smith-Purcell radiation monitor where the microbunching instability is studied. Our development of the gun led to find an optimum configuration for a high voltage photoemission gun for operation at voltage higher than 500 kV. We generated 500 keV-beam with 1.8 mA for the first time. This gun was shipped to KEK for commissioning of the compact energy recovery linac. We decided to use a 250 kV photoemission electron gun at JAEA for the present study instead of the shipped 500 kV gun and started to prepare the Smith-Purcell radiation experiment.

Research Products

• [Journal Article] Experimental Investigation of an Optimum Configuration for a High-Voltage Photoemission Gun for operation at >= 500 kV (2014)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • Journal Title: Physical Review Special Topics - Accelerators and Beams Volume: 053401-1-17 Issue: 5 Pages: 17-17
  • DOI: 10.1103/physrevstab.17.053401
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Experimental Generation of a 500-keV Electron Beam from a High Voltage Photoemission Gun (2013)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 102 Issue: 13 Pages: 5844-5851
  • DOI: 10.1063/1.481158
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] フェムト秒X 線放射光源のための光陰極直流電子源の開発 (2013)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一
  • Journal Title: OplusE Volume: 35 Pages: 795-795
• [Journal Article] JAEA での500-kV 光陰極DC 電子銃開発 (2013)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 宮島司, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人, 奥見正治, 中西彊
  • Journal Title: 第9回加速器学会年会論文集 Pages: 255-259
  • URL: http://www.pasj.jp/web_publish/pasj9/proceedings/PDF/FRLR/FRLR07.pdf
• [Journal Article] Progress in a Photocathode dc gun at the compact ERL (2013)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • Journal Title: Proceedings of the 35th International Free-Electron Laser Conference FEL2013 Pages: 184-188
  • URL: http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/FEL2013/papers/tuocno03.pdf
• [Journal Article] Beam Generation from a 500 kV dc Photoemission Electron Gun (2013)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • Journal Title: Proceedings of the 4th International Particle Accelerator Conference IPAC2013 Pages: 321-323
  • URL: http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/IPAC2013/papers/mopfi019.pdf
• [Journal Article] Generation of a 500-keV electron beam from a high voltage photoemission gun (2013)
  • Author(s): Nobuyuki Nishimori, Ryoji Nagai, Shunya Matsuba, Ryoichi Hajima, Masahiro Yamamoto, Tsukasa Miyajima, Yosuke Honda, Hokuto Iijima, Masao Kuriki, and Makoto Kuwahara
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 102 Issue: 23 Pages: 234103-234103
  • DOI: 10.1063/1.4811158
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] フェムト秒X線放射光源用光陰極直流電子銃 (2013)
  • Author(s): 西森信行、永井良治、松葉俊哉、羽島良一
  • Journal Title: OplusE（アドコム・メディア） Volume: 7月号 Pages: 795-800
• [Journal Article] JAEAでの500-kV光陰極DC電子銃開発 (2013)
  • Author(s): 西森信行、永井良治、松葉俊哉、羽島良一、山本将博、宮島司、本田洋介、飯島北斗、栗木雅夫、桑原真人、奥見正治、中西彊
  • Journal Title: 第9回加速器学会年会論文集 Volume: １ Pages: 255-259
• [Journal Article] Progress in a photocathode dc gun at the comapct ERL (2013)
  • Author(s): N. Nishimori, R. Nagai, S. Matsuba, R. Hajima, M. Yamamoto, Y. Honda, T. Miyajima, H. Iijima, M. Kuriki, M. Kuwahara
  • Journal Title: Proceedings of FEL2013 Volume: 1 Pages: 184-188
• [Journal Article] Beam generation from a 500kV dc photoemission electron gun (2013)
  • Author(s): N. Nishimori, R. Nagai, S. Matsuba, R. Hajima, M. Yamamoto, Y. Honda, T. Miyajima, H. Iijima, M. Kuriki, M. Kuwahara
  • Journal Title: Proceedings of IPAC2013 Volume: 1 Pages: 321-323
• [Journal Article] Development of a photoemission dc gun at JAEA (2013)
  • Author(s): N. Nishimori, R. Nagai, S. Matsuba, R. Hajima, M. Yamamoto, Y. Honda, T. Miyajima, H. Iijima, M. Kuriki, M. Kuwahara
  • Journal Title: Proceedings of FEL2012 Volume: 1 Pages: 161-164
• [Journal Article] Development of a Photoemission dc Gun at JAEA (2012)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人, 奥見正治, 中西彊
  • Journal Title: Proceedings of the 34th International Free-Electron Laser Conference FEL2012 Pages: 161-164
  • URL: http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/FEL2012/papers/mopd53.pdf
• [Journal Article] 500- kV 光陰極DC 電子銃の開発 (2012)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 羽島良一, 山本将博, 宮島司, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人, 奥見正治, 中西彊
  • Journal Title: 第8回加速器学会年会論文集 Pages: 20-23
  • URL: http://www.pasj.jp/web_publish/pasj9/proceedings/PDF/FRLR/FRLR07.pdf
• [Journal Article] 500-kV 光陰極DC電子銃の開発 (2012)
  • Author(s): 西森信行、永井良治、羽島良一、山本将博、宮島司、本田洋介、飯島北斗、栗木雅夫、桑原真人、奥見正治、中西彊
  • Journal Title: 第8回加速器学会年会論文集 Volume: 1 Pages: 20-23
• [Presentation] Status of the 500 kV DC Photocathode gun at the compact ERL (2014)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 内山隆司, 栗木雅夫
  • Organizer: The International Workshop on Accelerator Science and Technology for Electron Ion collider (EIC14)
  • Place of Presentation: Jefferson Laboratory, Newport News, VA (USA)
  • Year and Date: 2014-03-19
• [Presentation] Status of the 500 kV DC Development of a high-brightness and high-current electron gun for highflux・-ray generation (2014)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 内山隆司, 栗木雅夫
  • Organizer: Nuclear Physics and Gamma-ray sources for Nuclear Security and Nonproliferation (NPNSNP)
  • Place of Presentation: 東海村
  • Year and Date: 2014-01-28
• [Presentation] Overview of the Equipment for a Demonstration of Laser Comptonscattered Photon Source at the cERL (2014)
  • Author(s): 永井良治, 羽島良一, 小菅淳, 森道昭, 静間俊行, 西森信行, 赤木智哉, 本田洋介, 浦川順治
  • Organizer: Nuclear Physics and Gamma-ray sources for Nuclear Security and Nonproliferation (NPNSNP)
  • Place of Presentation: 東海村
  • Year and Date: 2014-01-28
• [Presentation] 光陰極電子銃を用いたスミスパーセル放射光実験 (2014)
  • Author(s): 西森信行、永井良治、松葉俊哉、羽島良一
  • Organizer: 物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学湘南キャンパス
• [Presentation] Status of the 500kV DC photocathode gun at the compact ERL (2014)
  • Author(s): N. Nishimori, R. Nagai, S. Matsuba, R. Hajima, M. Yamamoto, Y. Honda, T. Miyajima, T. Uchiyama, M. Kuriki
  • Organizer: The International Workshop on Accelerator Science and Technology for Electron Ion Collider (EIC14)
  • Place of Presentation: Jefferson Laboratory, Newport News, USA
  • Invited
• [Presentation] Development of a high-brightness and high-current electron gun for high-flux γ-ray generation (2014)
  • Author(s): N. Nishimori, R. Nagai, S. Matsuba, R. Hajima, M. Yamamoto, Y. Honda, T. Miyajima, T. Uchiyama, M. Kuriki
  • Organizer: Nuclear Physics and Gamma-ray sources for Nuclear Security and Nonproliferation (NPNSNP)
  • Place of Presentation: Tokai-mura, Ibaraki, Japan
• [Presentation] Overview of the equipment for a demonstration of laser Compton-scattered photon source at the cERL (2014)
  • Author(s): R. Nagai, R. Hajima, A. Kosuge, M. Mori, T. Shizuma, N. Nishimori, T. Akagi, Y. Honda, J. Urakawa
  • Organizer: Nuclear Physics and Gamma-ray sources for Nuclear Security and Nonproliferation (NPNSNP)
  • Place of Presentation: Tokai-mura, Ibaraki, Japan
• [Presentation] Progress in a Photocathode dc gun at the compact ERL (2013)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • Organizer: The 35th International Free-Electron Laser Conference (FEL2013)
  • Place of Presentation: New York (USA)
  • Year and Date: 2013-09-27
• [Presentation] DC Photoemission Gun Development for the compact ERL (2013)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • Organizer: The 53th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on "Energy Recovery Linacs"(ERL2013)
  • Place of Presentation: Budker Institute, Novosibirsk(Russia)
  • Year and Date: 2013-09-12
• [Presentation] 光陰極直流電子銃から500keV-mA 電子ビームの生成 (2013)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 宮島司, 本田洋介, 内山隆司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • Organizer: 第10回加速器学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス(名古屋市)
  • Year and Date: 2013-08-05
• [Presentation] Beam Generation from a 500 kV DC Photoemission electron Gun (2013)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • Organizer: The 4th International Particle Accelerator Conference (IPAC2013)
  • Place of Presentation: Shanghai (China)
  • Year and Date: 2013-05-13
• [Presentation] 次世代ERL 光源のための500kV 光陰極電子銃ビーム生成 (2013)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人, 奥見正治, 中西彊
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学(東広島市)
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] DC Photoemission Gun Development for the compact ERL (2013)
  • Author(s): N. Nishimori, R. Nagai, S. Matsuba, R. Hajima, M. Yamamoto, T. Miyajima, Y. Honda, H. Iijima, M. Kuriki, M. Kuwahara
  • Organizer: The 53th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on "Energy Reciver Linacs" (ERL2013)
  • Place of Presentation: Budker Institute, Novosibirsk, Russia
• [Presentation] Progress in a photocathode dc gun at the comapct ERL (2013)
  • Author(s): N. Nishimori, R. Nagai, S. Matsuba, R. Hajima, M. Yamamoto, Y. Honda, T. Miyajima, H. Iijima, M. Kuriki, M. Kuwahara
  • Organizer: The 35th International Free-Electron Laser Conference (FEL2013)
  • Place of Presentation: New York, USA
• [Presentation] 光陰極直流電子銃から500keV-mA電子ビームの生成 (2013)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一 山本将博, 宮島司, 本田洋介,内山隆司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • Organizer: 第10回加速器学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス
• [Presentation] Beam generation from a 500kV dc photoemission electron gun (2013)
  • Author(s): N. Nishimori, R. Nagai, S. Matsuba, R. Hajima, M. Yamamoto, Y. Honda, T. Miyajima, H. Iijima, M. Kuriki, M. Kuwahara
  • Organizer: The 4th International Particle Accelerator Conference (IPAC2013)
  • Place of Presentation: Shanghai, China
• [Presentation] 次世代ERL光源のための500kV光陰極電子銃ビーム生成 (2013)
  • Author(s): 西森信行、永井良治、松葉俊哉、羽島良一、山本将博、宮島司、本田洋介、飯島北斗、栗木雅夫、桑原真人、奥見正治、中西彊
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県）
• [Presentation] Development of a Photoemission DC Gun at JAEA (2012)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人, 奥見正治, 中西彊
  • Organizer: The 34th International Free- Electron Laser Conference (FEL2012)
  • Place of Presentation: 奈良市
  • Year and Date: 2012-08-27
• [Presentation] JAEA での500-kV 光陰極DC 電子銃開発 (2012)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 宮島司, 本田洋介, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人, 奥見正治, 中西彊
  • Organizer: 第9回加速器学会年会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス(豊中市)
  • Year and Date: 2012-08-10
• [Presentation] マイクロバンチ不安定性研究のためのサブピコバンチスペクトル計測の提案 (2012)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 羽島良一
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学(西宮市)
  • Year and Date: 2012-03-26
• [Presentation] 次世代ERL 光源のための500kV光陰極電子銃開発 (2012)
  • Author(s): 西森信行
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 日本物理学会第67 回年次大会
  • Year and Date: 2012-03-26
• [Presentation] Status of Photoemission DC Gun at JAEA (2012)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人, 奥見正治, 中西
  • Organizer: ICFA Workshop on Future Light Sources (FLS2012)
  • Place of Presentation: Jefferson Laboratory, Newport News, VA (USA)
  • Year and Date: 2012-03-07
• [Presentation] JAEAでの500-kV光陰極DC電子銃開発 (2012)
  • Author(s): 西森信行、永井良治、松葉俊哉、羽島良一、山本将博、宮島司、本田洋介、飯島北斗、栗木雅夫、桑原真人、奥見正治、中西彊
  • Organizer: 第9回加速器学会年会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府）
• [Presentation] Development of a photoemission DC gun at JAEA (2012)
  • Author(s): N. Nishimori, R. Nagai, S. Matsuba, R. Hajima, M. Yamamoto, Y. Honda, T. Miyajima, H. Iijima, M. Kuriki, M. Kuwahara, S. Okumi, T. Nakanishi
  • Organizer: The 34th International Free Electron Laser Conference
  • Place of Presentation: Nara Prefectural New Public Hall, Nara, Japan
• [Presentation] 500-kV 光陰極DC 電子銃の開発 (2011)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 宮島司, 本田洋介, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人, 奥見正治, 中西彊
  • Organizer: 第8回加速器学会年会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場(つくば市)
  • Year and Date: 2011-08-01
• [Presentation] 光陰極電子銃を用いたスミスパーセル放射光実験 (2010)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一
  • Organizer: 物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学湘南キャンパス(平塚市)
  • Year and Date: 2010-03-27
• [Presentation] マイクロバンチ不安定性研究のためのサブピコバンチスペクトル計測の提案
  • Author(s): 西森信行、永井良治、羽島良一
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学(西宮市）
• [Presentation] 500-KV 光陰極DC電子銃の開発
  • Author(s): 西森信行、永井良治、羽島良一、山本将博、宮島司、本田洋介、飯島北斗、栗木雅夫、桑原真人、奥見正治、中西彊
  • Organizer: 日本加速器学会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（つくば市）
• [Presentation] 次世代ERL光源のための500kV光陰極電子銃開発
  • Author(s): 西森信行
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学（西宮市）
• [Presentation] Status of PhotoemissionDC Gun Development at JAEA
  • Author(s): N. Nishimori. R. Nagai, R. Hajima, M. Yamamoto, Y. Honda, T. Miyajima, H. Iijima, M. Kuriki, M. Kuwahara, S. Okumi, T. Nakanishi
  • Organizer: ICFA Workshop on Future Light Sources (FLS2012)
  • Place of Presentation: Jefferson Lab.(Newport News, USA)
• [Remarks] プレス発表平成25年3月14日「次世代光源用光陰極直流電子銃から500keV大電流ビーム生成に成功」(ホームページ等)
  • URL: http://www.jaea.go.jp/02/press2012/p13031401/index.html
• [Remarks] 日刊工業新聞平成25 年3月19日朝刊29 面(ホームページ等)
• [Remarks] 日経産業新聞平成25年4月4日朝刊11面(ホームページ等)
• [Remarks] プレス発表 「次世代光源用光陰極直流電子銃から500keV大電流ビーム生成に成功」
  • URL: http://www.jaea.go.jp/02/press2012/p13031401/index.html