| 研究課題/領域番号 |
21H03737
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分80040:量子ビーム科学関連
|
|---|
| 研究機関 | 広島大学 |
|---|
研究代表者 |
伊藤 清一 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 助教 (70335719)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
|
|---|
| キーワード | 荷電粒子ビーム / イオンプラズマ / 空間電荷効果 / バッファガス冷却 / ビーム物理 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
荷電粒子ビームは現代文明を支える重要な基盤ツールの一つである．近年では加速器技術の進歩に伴いビームの低温化・高密度化が進んでいるが，今後その傾向はより一層強まると考えられる．このような高品位ビームにおいてその安定性を阻害すると予想されるクーロン相互作用に起因する集団運動を調査するために，これと等価な系である高密度なイオンプラズマを生成する技術を確立することが本課題の目標である．具体的には，イオンプラズマを低温のヘリウムガスで冷却し，温度が室温以下の低温（高密度）イオンプラズマを実現する．このイオンプラズマの挙動を調べることで次世代の高性能加速器設計に関する重要な指針が得られる．
|
| 研究成果の概要 |
線形ポールトラップ (LPT) に捕捉されたイオンプラズマと加速器の四重極収束系を伝播するビームとは空間電荷効果まで含めても物理的に等価なシステムである．従って，LPTに捕捉したイオンプラズマを用いてビームの諸問題に関する系統的な実験を行うことができる．ただし，次世代加速器で実現が期待される空間電荷効果が支配的なビームの挙動を調べるには，イオンプラズマの位相空間密度を今よりも高くする必要があり，そのためにはイオンプラズマの冷却が必須である．本課題ではイオンプラズマ冷却用の低温ヘリウムガス導入装置付きのLPTシステムを開発し，実際にイオンプラズマが冷却されることを確かめた．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
荷電粒子を加速したいわゆるビームは基礎科学分野以外にも医療や産業応用などの幅広い分野で利用されており，現代の生活を支える重要な基盤ツールの一つとなっている．様々な分野における次世代技術の開発のためにはより高性能な（=高位相空間密度の）ビームが必要とされている．ビームの高性能化のためには系統的な実験によりその挙動をより深く理解する必要がある．しかし，加速器は非常に高価であり，おいそれと実験することはできない．本課題で製作した実験装置を用いて得られる空間電荷効果が支配的なビームの挙動に関する知見は，次世代・次々世代の高性能加速器設計に関する重要な指針を与える．
|
