| 研究課題/領域番号 |
20K12486
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分80040:量子ビーム科学関連
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| 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 |
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研究代表者 |
宮原 房史 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, 准教授 (20532691)
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| 研究分担者 |
周 翔宇 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, 研究機関講師 (30462865)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 加速器 / ビーム診断 / チェレンコフ光 / チェレンコフ放射 / チェレンコフ回折放射 / ビーム位置モニター / 非線形光学 / ビーム非破壊モニター / ビームの時間構造測定 / 電子ビーム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は屈折率をもつ媒質近傍を荷電粒子ビームが通過した際に放出されるチェレンコフ放を用いた非破壊（ビームが物質を通過しない）で高速なビーム位置モニターの研究・開発である。ここで言う「高速」はビームの時間方向の分布に関して百ピコ秒以下の非常に短い区間の測定をさす。この様な測定は従来の電極に誘起される電流を読み出すタイプの位置モニターでは周波数の高い信号成分の減衰で信号が時間的に広がるなどの理由で非常に困難であるが、チェレンコフ放射とレーザー分野で開発された高速の光パルス切り出しの手法を用いれば可能となる。本研究ではチェレンコフ放射型ビーム位置モニターの開発と実証実験を行う。
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| 研究成果の概要 |
高エネルギー電子ビームが誘電体を直接通過せず、近傍を通過するだけでもビームと同じ時間構造をもつチェレンコフ光が発生する。本研究はレーザー技術を用いてこの構造の一部を切り出しビーム位置と時間構造を測定することが目的である。モニターの製作を行い、KEK電子陽電子入射器のビームラインに設置し、エネルギー1.5GeVのビームによる測定を試みたが増幅を行う光の波長帯では十分な強度の信号を得ることが出来なかったため別の測定方法を検討している。研究の過程で複数の荷電粒子が混在したビームから特定の荷電粒子のみを選別してビーム位置とエネルギーを同時に測定できる新しいビーム診断装置が開発可能であることが分かった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は荷電粒子が物質を通過せず、その近傍を通過した際に発生するチェレンコフ光を利用して電子ビームに影響を与えることなくその位置と時間構造を測定することが目的であるが、紫外から可視光領域では十分な強度の光を得ることが難しいことが分かった。光の光学系を検討する過程でチェレンコフ光を利用した光速より遅い荷電粒子ビームに粒子識別が可能な位置モニターが実現可能であることが分かり、ミュオン加速器など現在、実現を目指している新しい加速器の開発に必要な装置の基礎技術の開発につながった。
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