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ミューオン加速技術は、宇宙線ミューオンで行われているイメージングを凌駕するミューオンビームによる透過イメージングや高エネルギーミューオン衝突型加速器など、様々な将来計画の基盤技術となるものである。本研究課題では、近年実現したミューオンの高周波技術をもとに、サイクロトロン共鳴加速原理の検証を行う。
サイクロトロン共鳴加速は一様磁場中でのサイクロトロン運動と横方向電場を持つTEモードなどの高周波電場を同期させることで粒子を加速する方式である。既に電子加速で高効率加速の実績があるが、電子の場合は相対論的効果によって到達エネルギーに限界があり、電子より重たい粒子では実証されていない。原理の検証には、実際の加速空洞の製作実証と、実際の運転まで確認する必要がある。本原理によるミューオン加速の検証のために、ビームダイナミクスシミュレーションを用いた検討、ダイナミクスシミュレーションに基づく324MHzのTE11加速空洞の設計、試作空洞の製作と基礎特性試験を行った。空洞材料である無酸素銅と空洞加工に伴う人件費の高騰により当初想定していた大電力試験まで実施することはできなかったが、周波数特性など空洞の基本特性を実証し、サイクロトロン共鳴加速の実証に向けて空洞製作技術を確立することができた。
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