| 研究課題/領域番号 |
24K15595
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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 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
神田 浩樹 大阪大学, 核物理研究センター, 講師 (40321971)
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| 研究分担者 |
依田 哲彦 大阪大学, 核物理研究センター, 講師 (30372147)
福田 光宏 大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (60370467)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 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)
2026年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2025年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 高周波空洞 / 加速原理 / 加速器 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
サイクロトロン共鳴加速器は電力効率が高く大電流の加速が可能な新しい形式の加速器で、陽子を加速して利用する中性子源やRI製造などへの応用が期待される。この研究ではサイクロトロン共鳴加速器用の回転電場を生成するためのチューナブルな共鳴空洞を設計・製作して性能の検証を行う。サイクロトロン共鳴加速器の実用化に向けた重要な研究開発である。
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| 研究実績の概要 |
直径方向に電場が生じるTE111モード型共振空洞による粒子運動の解析および電磁場形成用のチューナブルな共振空洞の検討に加えて、周方向に電場が生じるTE011モード共振器の検討を実施した。TE011モードの電磁場では磁場中での荷電粒子の回転運動の方向に加速電場が生じることから、サイクロトロン共鳴条件を満足するための電磁波の共振周波数に対する要請が緩和されることが期待される。さらにTE011モードによる加速では電磁波の重畳に依存せずに電場の方向を決定できることから、複数の電磁波の共振周波数や位相、方向といった複雑な調整が不要になることも重要な利点である。
TE011モードの円筒形共振器のサイズと共振周波数、粒子を円運動に束縛するためのソレノイド磁場の強さをパラメータ化し、共振空洞内部で発生する電場と荷電粒子の運動の解析を行った。その結果、TE011モードの共振器内に荷電粒子がとどまる期間に受ける力積を有意な値とするために、共振器の軸方向長さと荷電粒子の入射時の速度、入射時の電磁場の位相との関係が重要であることが分かった。荷電粒子が電場より獲得するエネルギー絶対値を最大とする位相においては、粒子が入射時とは逆方向に加速されることも判明し、粒子運動の興味深いふるまいが示唆された。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
4: 遅れている
理由
TE111モード電磁波の２波の重畳により回転電磁場を形成するためにそれぞれの電磁波の独立な調整が望まれるが、一方の調整による他方への影響を抑える構造を見出すことが困難であった。方針の転換のための検討を行っており、文献調査や既存の空洞の調査をおこなっているところである。
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| 今後の研究の推進方策 |
今回は1台のTE011モードの電磁場による加速の検討を行ったが、高いエネルギーに到達させるため、１台の長い空洞でのTE01nモードの利用や複数の空洞による加速、ミラー磁場中での荷電粒子の往復運動を利用した加速などへの発展が期待され、粒子運動解析を引き続いて実施する。
また、TE111モード共振器の調整機構については、文献調査を続行するほか、２波同時に影響を与える空洞の軸方向の長さの調節と、２波の個々に独立な調整の組み合わせによって必要な調整幅を確保するなどの、より多くの調節パラメーターを設けることによる調節法を見出すなどの検討を行う。
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