エネルギー回収リニアック(ERL)を用いた次世代放射光源のビーム力学の研究

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19540318
• 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: 坂中 章悟 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 (20178560)
• 研究分担者: 小林 幸則 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 (40225553) ; 宮島 司 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, 助教 (50391769) ; 梅森 健成 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, 助教 (60353364) ; 原田 健太郎 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, 助教 (70353365) ; 島田 美帆 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, 博士研究員 (10442526)
• キーワード: 次世代放射光源 / エネルギー回収リニアック / ERL / コヒーレント放射

研究概要

エネルギー回収リニアック(ERL)を用いた次世代放射光源を実現するためには、高輝度電子銃で発生する超低エミッタンスの電子ビームの品質を損なわずにビームを加速し、放射光を利用する周回部に導くことが極めて重要である。本研究チームでは、そのためのビーム力学上の課題について、平成19年度に行った研究を発展させた。
平成20年度の研究成果として特に次の項目が挙げられる:(1)試験加速器「コンパクトERL」においてビーム周回時のエミッタンスを特に重視した運転モードとバンチ長を100フェムト秒程度まで圧縮する場合に分けてそれぞれビーム光学系の最適設計を行い、その際に重要となるビーム物理過程を明らかにしたこと。(2)横方向の抵抗壁ウェーク関数として通常用いられている式は長時間後には良い近似ではない事を明らかにし、より正確な解析的な式を求めた。これを元に、長い時間後の抵抗壁ウェークに由来するビーム不安定性(RW-BBU)の予測を行ったこと。(3)遺伝的アルゴリズムを用いたERL入射器の最適化設計を行い、極小エミッタンスのビームを生成できる条件を求めた。さらに、RF振幅や位相、空洞位置等に誤差があった場合の許容度を求め、ERL入射器を建設する上で重要となる事柄を明らかにしたこと。
これらの成果により、ERL放射光源を建設するために有用なビーム力学上の豊富な知見が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Transverse Resistive-Wall Wake of a Round Pipe With Finite Thickness and Its Effect on the ERL Multi-bunch Beam (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Nakamura
  • 雑誌名: Proceedings of the 11th European Particle Accelerator Conference (EPAC'08), Genoa, Italy, June 23-27, 2008 ページ: 202-204
• [雑誌論文] Progress in R&D Efforts on the Energy Recovery Linac in Japan (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Sakanaka, et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the 11th European Particle Accelerator Conference (EPAC'08), Genoa, Italy, June 23-27, 2008 ページ: 205-207
• [雑誌論文] Calculation of Coherent Synchrotron Radiation in General Particle Tracer (2008)
  • 著者名/発表者名: I. V. Bazarov, T. Miyajima
  • 雑誌名: Proceedings of the 11th European Particle Accelerator Conference (EPAC'08), Genoa, Italy, June 23-27, 2008 ページ: 118-120
• [学会発表] コンパクトERL電子ビーム光学系の設計研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 白神剛志, 他
  • 学会等名: 第22回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス
  • 年月日: 2009-01-12
• [学会発表] コンパクトERL光源入射器でのビームダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮島司, 他
  • 学会等名: 第22回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス
  • 年月日: 2009-01-12
• [学会発表] ERL放射光源に向けたR&Dの現状 (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂中章悟, 他
  • 学会等名: 第5回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 東広島市中央公民館
  • 年月日: 2008-08-06
• [学会発表] コンパクトERL電子ビーム光学系の設計研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 白神剛志, 他
  • 学会等名: 第5回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 東広島市中央公民館
  • 年月日: 2008-08-06
• [備考]
  • URL: http://pfwww.kek.jp/ERLoffice/detabase/publications.html