2018 年度研究成果報告書

キッカー電磁石励磁に伴う粒子検出器へのサージノイズの完全除去

研究課題

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研究課題/領域番号	15K04746
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	量子ビーム科学
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
研究代表者	入江吉郎大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, 名誉教授 (00124173)
研究分担者	藤森寛大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 先任技師 (60391786) 小嶋健児大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (60302759) 反保元伸大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 研究員 (50630399)
研究期間 (年度)	2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード	粒子検出器へのノイズ / キッカーパルス電源 / サージ電流の抑止 / 可飽和インダクタ / ローパスフィルタ / コモンモード電流との相関
研究成果の概要	当初、可飽和インダクタを用いてキッカー電磁石励磁に伴う突入電流を阻止することを目指したが、インダクタ素材に関するメーカー資料による特性が大電流磁場（1.6テスラ）下では実現されず、突入電流の阻止は達成出来なかった。これに代わり空芯インダクタとキャパシタによるパイ型ローパスフィルタを用いることで突入電流の電源外部への流出はかなり抑止できた。しかしノイズの完全除去には至らなかった。一方、キッカー電源システムに発生するコモンモード電流と粒子検出器ノイズに相関があることを実験的に見出した。現在、コモンモード電流の低減が粒子検出器ノイズの除去に重要であろうと考えている
自由記述の分野	加速器科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	連続するパルスビームの中から一個を蹴出して行う素粒子実験では高速の立上り時間を持つ大電流キッカーパルス電源が使用される。小規模実験施設ではこのパルス電源は粒子検出器から近距離に置かれるため、観測すべき粒子はパルス電源の励磁に同期して検出器に入射するが、同時にパルス電源由来のノイズも粒子信号に重畳する。このノイズの除去は素粒子実験にとって喫緊の課題である。パルス電源が発生するサージ電流を抑止する立場からこの課題に取り組んだが改善には至らなかった。しかし、大電流パルス電源に発生するコモンモード電流とノイズに相関があることを実験的に検証した。この観点からの研究が今後重要になると考えられる。