| 研究課題/領域番号 |
17K05483
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| 研究機関 | 公益財団法人佐賀県地域産業支援センター九州シンクロトロン光研究センター |
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研究代表者 |
高林 雄一 公益財団法人佐賀県地域産業支援センター九州シンクロトロン光研究センター, 加速器グループ, 副主任研究員 (50450953)
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| 研究分担者 |
隅谷 和嗣 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 研究員 (10416381)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | チャネリング / 結晶 / ビーム操作 |
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| 研究実績の概要 |
湾曲結晶チャネリングによるビーム偏向法は1976年に予言されて以来，ビームスプリッターなどへの応用を念頭に，世界各地の高エネルギー加速器で，主にイオンビームを用いて研究が進められてきた．最近では，LHCにおいて，世界最高エネルギーとなる6.5 TeV陽子のチャネリング実験が行われた．一方，2014年にドイツのMAMIで855 MeV，2015年にはアメリカのSLACで3.35-20.35 GeVの電子ビームを用いて実験が行われるようになってきた．電子ビームのエネルギーが低くなると，結晶内における多重散乱の影響が大きくなることが予想されるが，そのような低エネルギー領域における電子ビーム偏向の検証が本研究の目的である.
実験は，SAGA-LSリニアックからの255 MeV電子ビームを利用して行った．標的として，厚さ40ミクロン，(111)面の湾曲半径約10 mm，湾曲角度1.4 mradのSi結晶を用いた．結晶は2軸回転可能なゴニオメーターに取り付けた．結晶透過後のビームの角度分布は結晶から5.12 m下流に設置されたスクリーンモニタを用いて測定した．実験の結果，入射ビームの約10%が1.4 mrad偏向されていることが確認された．実験結果は，シミュレーションにより再現された．ただし，予想された通り，多重散乱の影響により，チャネリングによって偏向された成分は，チャネリングしなかった成分と大きく重なっていた．より詳細な解析を行うには両成分を分離させる必要があるが，そのためには，結晶の湾曲角度をより大きく，つまり，湾曲半径をより小さくする必要がある．ただし，結晶の湾曲半径を小さくしようとすると，結晶が割れやすくなることに注意しなければならない．今までに様々なタイプの湾曲装置を試作し，その結果を基に実機の設計を行った．今後，その湾曲装置を使って，実験を行う予定である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
(1)【湾曲結晶チャネリングによるビーム偏向実験】前年度から引き続き，SAGA-LSリニアックからの255 MeV電子ビームを利用して実験を行っており，すでにチャネリングによるビーム偏向に成功している．
(2)【チャネリングのシミュレーション】ロシアのトムスク工科大学の理論グループとの共同研究でチャネリングに関するシミュレーションを進めており，実験結果とほぼ一致した結果が得られている．
(3)【X線回折による湾曲結晶の評価】SAGA-LSの放射光ビームラインBL15に設置されているディフラクトメーターを利用してロッキングカーブを取得することにより，湾曲Si結晶の湾曲角度の評価を行うことに成功している．
(4)【湾曲結晶の開発】厚さ40ミクロン，湾曲半径約10 mmの湾曲Si結晶の開発に成功した．次に，より湾曲半径の小さい結晶の開発を目指して，様々なタイプの湾曲装置を試作し，その結果を基に，実機の設計を行った．ただし，当該年度内に，実機の製作までには至らなかった．
(1)，(2)，(3)に関しては，順調に進展していると言える．(4)に関しては，やや遅れている．総合的に判断して，おおむね順調に進展していると言える．
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| 今後の研究の推進方策 |
(1)【湾曲結晶チャネリングによるビーム偏向実験】すでに，実験装置，実験手法とも確立しており，引き続き，チャネリングによるビーム偏向実験を行う．
(2)【チャネリングのシミュレーション】新たな実験結果が得られ次第，同条件でシミュレーションを行い，実験結果との比較を行う．
(3)【X線回折による湾曲結晶の評価】開発した湾曲結晶について，SAGA-LSの放射光ビームラインBL15において，X線回折実験を行い，結晶の湾曲角度の評価を行う．
(4)【湾曲結晶の開発】今までに得られた知見や海外グループの湾曲装置などを参考にし，より湾曲角度の大きい（より湾曲半径の小さい）結晶の開発を行う．すでに，湾曲装置の実機の設計はほぼ完了しており，その製作に着手している．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究では，結晶を湾曲させる装置の開発がキーポイントとなる．得られた研究結果から，より湾曲角度の大きい（より湾曲半径の小さい）結晶の開発が必要となった．今までに，様々なタイプの湾曲装置の試作を行ったが，より湾曲半径を小さくしようとすると結晶が割れてしまい，当初の予定よりも試作段階で時間を要した．そのため，湾曲装置の試作結果を基に，湾曲装置の実機を製作する予定であったが，実機の製作までには至らず，次年度使用額が生じた．引き続き，湾曲装置の開発を進めるが，そのための費用として予算を使用する予定である．
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