| 研究課題/領域番号 |
18K11943
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| 研究機関 | 公益財団法人高輝度光科学研究センター |
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研究代表者 |
青柳 秀樹 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 光源基盤部門, 主幹研究員 (20416374)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 量子ビーム / 放射光 / 加速器 / ビーム位置モニタ / 挿入光源 |
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| 研究実績の概要 |
大型放射光施設SPring-8の挿入光源ビームラインにおいて、今まで不可能であった大強度放射光ビームのパルス毎の位置計測を実現するために、ダイヤモンド・ヒートシンクを用いたブレード型検出素子により大強度放射光ビームに対する耐熱性能と、マイクロ・ストリップライン伝送路を用いてインピーダンスを整合させることにより高い高周波特性の獲得を目指して、「高分解能パルス・モード計測型光ビーム位置モニタ」の設計と製作を進めた。
ブレード型検出素子であるダイヤモンド・ヒートシンクについては、受光部となる先端部を曲線に加工することにより局所的な温度上昇を回避する工夫を施した。本形状のブレード型検出素子（タングステン）を従来型の光位置モニタに試験的に装着し、挿入光源ビームラインにおいて、問題なく安定して機能を果たしていることを確認した。ビーム軸に対してブレード型検出素子を斜めに配置させることで、有効断面積が広くなるだけでなく、単位断面積当たりの実効的な量子効率も高くなること、及び、放出する光電子の発生量を収集電極の印加電圧により制御しやすくできることを実証した。
ダイヤモンドの伝熱特性は良好であるが、それを保持する素子ホルダーについては除熱効率を考慮した適切な設計が不可欠である。また、加圧して取り付けることによる歪みで素子を損傷させない工夫が必要である。試作を繰り返すことで実用的な構造を見出した。くさび型の押え金具を精度良く成形して、これを板バネにより適度に圧縮させることにより、ダイヤモンド・ヒートシンクを保護するとともに、その両面での熱伝達が可能となり、より高い耐熱特性を獲得できると考えた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
実施2年目にあたる当該年度において、装置の仕様策定・詳細設計は比較的に順調に進んだ。検出素子の母材となるダイヤモンド・ヒートシンクの形状、受光部の電極の形状、冷却機構を有する素子ホルダーの構造についても実用化が十分期待できると考える。但し、ヒートシンクの母材となるダイヤモンド基板が海外での製作になることや、装置の各部品の設計・試作・本製作は順を追って進めていく必要があることから、最終的に部品が揃うのが遅くなっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は、高分解能パルス・モード計測型光ビーム位置モニタのプロトタイプを実際のビームラインにて評価試験を実施する。年度前半までに、評価試験に必要なすべての部品を揃え、オフラインでの調整を行った後に放射光ビームラインの基幹チャンネル部に設置する。そして、年度後半には、実際の放射光ビームを用いて評価試験を実施する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当該年度においては、素子ホルダーの試作を通じて、装置の仕様策定・詳細設計を進めることが出来た。しかし、その一方で、最終形となるダイヤモンド・ヒートシンク、素子ホルダー等の物品の手配に遅れが生じていた。現在は、これらの手配の準備が整っているので、他の部品を含めて順次製作を進める予定である。
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