永久磁石を用いた大強度ビーム輸送用複合多重極磁気デバイスの開発

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K17996
• 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: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 不破 康裕 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究職 (00817356)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: ビーム物理学 / 荷電粒子ビーム / 大強度ビーム / 永久磁石 / 加速器

研究成果の概要

荷電粒子ビームの大強度化における空間電荷効果によるビーム品質低下を抑制するためのビーム輸送用デバイスとして永久磁石を用いた機能結合型集束磁石を開発した。この集束磁石では主たる集束磁場となる4極成分に加えて、空間電荷効果の影響を補正するための高次成分となる8極成分を重畳して発生させることができる。本研究では、機能結合型集束磁石の磁気回路設計を確立し、プロトタイプを製作してその性能を評価した。

自由記述の分野

量子ビーム科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

大強度荷電粒子ビームは現代科学技術を支える基盤技術であり、物理学などの基礎科学のみならず生命科学や産業応用などに広く利用されている。ビーム強度が大きくなることは実験時間の短縮などにより、多くのユーザーにビーム利用機会を提供できるメリットにつながるが、ビーム内部の空間電荷効果によるビーム品質の低下が問題となる。本研究で開発したビーム集束磁石はビーム品質の低下を抑制する機構を有しており、大強度かつ高品質のビームの提供を可能とする。