超高電界加速管の開発

• 研究課題/領域番号: 59840004
• 研究種目: 試験研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 核・宇宙線・素粒子
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 吉岡 正和 東大, 原子核研究所, 助手 (50107463)
• 研究分担者: 竹田 誠之 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (40029898) ; 新竹 積 高エネルギー物理学研究所, 助手 (90162792) ; 水野 元 高エネルギー物理学研究所, 助手 (80044775) ; 設楽 哲夫 高エネルギー物理学研究所, 助手 (50132684) ; 松本 浩 高エネルギー物理学研究所, 助手 (90132688)
• 研究期間 (年度): 1984 – 1986
• 研究課題ステータス: 完了 (1986年度)
• 配分額: 19,400千円 (直接経費: 19,400千円); 1986年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円); 1985年度: 9,600千円 (直接経費: 9,600千円); 1984年度: 6,900千円 (直接経費: 6,900千円)
• キーワード: 超高電界 / 加速 / ライナック

研究概要

本課題においては、日本における高エネルギー加速器「リニアユライダー
の開発研究の一環として100MV/m以上の超高加速電界強度の電子リニアツクを開発することを目標とし,主に加速管およびマイクロ波源について研究を進めてきた。加速管に対する要求としては、電界強度が高いことの他に、大電流短バンチを効率よく加速できるようウエークフィールドの影響などについてもよく調べておく必要がある。我々は、このためにまず計算機によるビームダイナミクスのシミュレーションコードを開発し、数値解析を行うとともに、DISK-LOADED、JUNGLE GYM、およびDISKAND WASHER型の加速管のモデルを製作し、低パワーでの特性の測定を行った。この結果、大電流を加速するために最適化したDISKLOADED型の加速管が最もよいということが分かり、大電力を供給して実際に高い電界強度を発生させるためのテスト加速管を製作した。この加速管はマイクロ波周波数2856MHZで、5つの空洞より構成され、実効長は約18cmである。これをKEKの放射光入射器グループにより開発されたレゾナントリングに挿入し、試験を行った結果、加速電界強度104.5MV/mを、安定に発生させることに成功した。これは実際の使用条件に近い進行波型加速管としては、世界最高記録である。このことにより、100MV/mの加速電界強度を持った電子リニアックの実用化の見通しが開けたと言えよう。
加速管の開発と並行に新しいタイプのパルスマイクロ波源「レーザートロン
の開発も行った。これはカソードとしてはGaAsをNEA活性化した光電面を使用し、バンチしたビームを作るために強度変調したレーザービームを照射するというものであるが、プロトタイプを製作し、実際にマイクロ波電力を取り出すことに成功した。