高輝度短パルス中性子ビーム生成に向けた、高速パルスECRイオン源の開発研究

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K20111
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分80040:量子ビーム科学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 池田 翔太 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 特別研究員 (10845746)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 短パルス陽子ビーム / 小型加速器中性子源 / ECRイオン源

研究成果の概要

本研究では、短パルス中性子ビーム生成に向けた、高速スイッチパルス高圧電源を使ったパルスビーム引き出し法により、ECRプラズマからマイクロ秒オーダーの短パルス陽子ビームの生成試験をおこなった。高速スイッチパルス高圧電源として、高速スイッチング電源と直流高圧電、パルスジェネレータによる電源システムを構築し、既存のECRイオン源と組み合わせて、パルス電圧のイオン源への印加試験や、パルスイオンビーム生成試験を実施した。また、生成したイオンビームの立ち上がり時間やイオン種比率等の測定・評価をおこなった。

自由記述の分野

加速器工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は陽子線形加速器分野においてビームチョッパー等を用いないで数十 mA・1~10 マイクロ秒の陽子ビームを生成する唯一の方法となり、学術的に大きな意義がある。中性子回折や中性子散乱等では、熱・冷中性子を用いたTime of flight計測をおこなうが、陽子線形加速器駆動小型中性子源では中性子の飛行距離が3～5 m程度と短いため波長分解能の不足が課題となっている。そのため、短パルス陽子ビームを中性子発生に利用することで、中性子ビームの短パルス化が実現し、波長分解能が向上することが期待される。