| 研究課題/領域番号 |
17H03002
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
プラズマ科学
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| 研究機関 | 核融合科学研究所 |
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研究代表者 |
永岡 賢一 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (20353443)
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| 研究分担者 |
高橋 和貴 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80451491)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2018年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2017年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
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| キーワード | 負イオンビーム / 負イオン源 / ビーム発散角 / 位相空間構造 / プラズマメニスカス / 負イオン / メニスカス / ペアイオンプラズマ / ビーム集束性 / 水素負イオンビーム / ビーム光学 / RF負イオン源 / ビーム位相空間構造 / ビーム引き出し界面 / ペアプラズマ / ビーム引出界面 / ペッパーポットエミッタンスメータ / ファラデーカップアレイ / 非ガウスビーム成分 / イオン性ペアプラズマ |
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| 研究成果の概要 |
負イオン源プラズマから負イオンビームを引き出す界面に起因する２種類のビーム集束性劣化メカニズムを実験的に見出した。１つは、ビームレットの時間変動である。負イオン源プラズマの変動に応答する負イオンビームレット発散角とビームレット軸の変動現象がビーム集束性を劣化させる可能性があることを指摘した。このメカニズムは、RF負イオン源で特に重要となる。２つ目は、負イオンビームレットは３成分のガウスビームから構成され、それぞれのビーム軸の集束性がビーム全体の発散角に大きく影響していることを見出した。この結果は、従来のビーム集束性の概念を修正するのもであり、従来の加速器設計では、不十分である可能性を指摘した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
負イオンビームの高性能化は、核融合プラズマ研究、大型加速器を用いた素粒子物理研究、原子核物理研究、医療用加速器開発研究、先進材料開発研究など様々な科学技術分野の研究を加速することができる重要な技術開発である。本研究計画は、負イオンビームの高性能化を妨げている要因を実験的に指摘することができた。これにより、従来の負イオンビームの集束性の概念を修正する必要性を指摘した。すでに、本研究成果を元に、負イオンビーム高性能化研究に応用する研究に着手しており、今後応用研究としての成果も期待できる。
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