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超高電圧デバイス実現のための超高真空真空ギャップ絶縁の基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K05385
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

山本 将博  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, 准教授 (00377962)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード真空放電 / 電子刺激脱離 / 電子源 / 超高真空 / 電子銃 / 脱離イオン / 高電圧 / 真空絶縁 / 極高真空 / イオン脱離 / 放電
研究成果の概要

真空放電現象の一つの要因として、陽極側で発生する電子刺激脱離による放出ガスが一定の割合でイオンとして放出される現象が深く関わっている可能性を提唱し、加速器用電子銃を用いた高電圧試験において実験的にそのモデルに矛盾がないことを示した。
電子刺激脱離で放出されるガスとイオンの比を定量的に測定するための装置を電界シミュレーションおよび荷電粒子トラッキングシミュレーションを用いて設計し、電子刺激脱離で発生する100eV以下相当のイオンを9割相当検出できる電極、検出器配置を決定した。また、電子刺激脱離をコーティングによって抑制する試みとして試験電極コーティング装置を製作し、次の放電抑制実験の準備を進めた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

真空ギャップの放電電圧について、放電が消弧する最低電圧が存在し、その電圧以下では放電が一切発生しないことを実験で明らかにした。これは、電子顕微鏡の電子源部分など実際の真空ギャップを用いる高電圧機器において、放電が起こる電圧を実験的に明確に知ることができることを示し、これまでの経験的で不明確であった放電発生電圧の閾値の存在を明らかにした。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Operational experience of a 500 kV photoemission gun2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Nishimori, Ryoji Nagai, Ryoichi Hajima, Masahiro Yamamoto, Yosuke Honda, Tsukasa Miyajima, and Takashi Uchiyama
    • 雑誌名

      Physical Review Accelerators and Beams

      巻: 22 号: 5 ページ: 053402-053402

    • DOI

      10.1103/physrevaccelbeams.22.053402

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] compact-ERL DC電子銃の500 kV長期安定運転2018

    • 著者名/発表者名
      山本将博、西森信行、宮島司、本田洋介、羽島良一
    • 雑誌名

      Proceedings of PASJ2018

      巻: - ページ: 189-193

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] High voltage threshold for stable operation in a dc electron gun2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Yamamoto and Nobuyuki Nishimori
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 109 号: 1

    • DOI

      10.1063/1.4955180

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 超高真空における電子刺激脱離と直流放電現象の関係2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Yamamoto, Nobuyuki Nishimori
    • 雑誌名

      第13回日本加速器学会年会プロシーディングス

      巻: 1 ページ: 47-51

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] compact-ERL DC電子銃の500 kV長期安定運転2018

    • 著者名/発表者名
      山本将博、西森信行、宮島司、本田洋介、羽島良一
    • 学会等名
      日本加速器学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 超高真空における直流高電圧放電と電子刺激脱離の関係性2017

    • 著者名/発表者名
      山本将博、西森信行
    • 学会等名
      2017年真空・表面科学合同講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Relation between electron stimulated desorption and dc high voltage discharge under ultra-high vacuum2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Yamamoto, Nobuyuki Nishimori
    • 学会等名
      International Vacuum Congress (IVC-20)
    • 発表場所
      BEXCO, Busan (Korea)
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超高真空における電子刺激脱離と直流放電現象の関係2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Yamamoto, Nobuyuki Nishimori
    • 学会等名
      第13回日本加速器学会年会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉県・千葉市)
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 超伝導加速器利用推進チーム publications

    • URL

      http://pfwww.kek.jp/ERLoffice/publications.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] コンパクトERL評価専門委員会:電子銃開発

    • URL

      http://pfwww.kek.jp/ERLoffice/hyouka_2017.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] コンパクトERL成果報告書

    • URL

      http://pfwww.kek.jp/ERLoffice/suishin/hyoka/cERL_report_ver2.pdf

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] ERL評価専門委員会報告

    • URL

      http://pfwww.kek.jp/ERLoffice/suishin/hyoka/hyouka_report_2017.pdf

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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