2023 年度研究成果報告書

次世代光源で極低エミッタンス実現に必須なバンチ伸長時の過渡的ビーム負荷補償の実現

研究課題

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研究課題/領域番号	21K17997
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	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	内藤大地大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 助教 (30788237)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	極低エミッタンス光源 / 過渡的電圧変動 / 広帯域空洞
研究成果の概要	次世代光源での極低エミッタンス実現に必須なバンチ伸長時の過渡的ビーム負荷補償には、RF空洞に発生する過渡的電圧を補償可能な広帯域空洞が必須となる。そこで申請者は電磁場シミュレーションを用いて空洞形状の最適化を行い、世界で初めて空洞の具体的なデザインを提唱した。そしてこの補償空洞の性能実証のため、低電力モデルの設計と製作を行ない、その性能評価を行なった。RF特性の性能評価ではデザインした空洞が過渡的電圧変動を補償するのに十分な応答速度を持つ事を実証した。また空洞に発生する高次の寄生モードが十分に小さい事を実測し、申請者が設計した補償空洞が実際に次世代光源で使用可能である事を実証した。
自由記述の分野	加速器、加速空洞、LLRF、電源
研究成果の学術的意義や社会的意義	過渡的電圧補償が重要である事は世界の共通認識であったが、実際に次世代光源の建設計画がある施設では建設に追われており、我々の研究グループ以外に具体的な検討を進めているグループはあまり無かった。現在は次世代光源の建設が終わり、過渡的電圧補償の具体的検討を始めた施設が出てきている。このような状況で申請者が過渡的電圧補償が可能なハードウェアを提唱した意義は非常に大きく、これらの施設で申請者が考案した補償空洞が採用される可能性がある。また申請者は具体的なデザイン決定のプロセスを国際学会で発表しており、この成果はこれから各施設が検討を進める上で大きな助けとなる。