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本研究ではビームリサイクル技術の核となるアクティブ内部標的（Internal active target: IAT）の開発を行った。アクティブ標的とは検出器の役割も兼ねる標的であり、内部標的は加速器内部に挿入する標的を指す。また、ビームリサイクルとは重イオン蓄積リングとIATを用いることで核反応を起こすまで粒子を蓄積・衝突させ続ける方法であり、従来の一万倍以上の実験効率向上が期待される。ビームリサイクルで粒子を蓄積するためにはIAT通過によって生じた角度分散とエネルギー分散を的確に補正する必要があり、本研究ではIATを含むフィードバックシステムの研究開発を行った。
IATでは粒子が通過した位置とタイミングを検出し、その電気信号を利用して角度分散とエネルギー分散を補正する。最終年度はビームリサイクルの理論的なモデルを開発し、IATに要求される性能をより精査した。その結果、特に位置検出においてはデカルト直交座標系においてどの象限を蓄積粒子が通過したかを検出できれば良いことが示された。また、フォードバック用の電気信号は300 ns 以内に波形成形・輸送・増幅を行う必要があるが、信号の遅延時間等も細かく調整する必要があるため、FPGA回路のシステム導入を進めた。
本研究ではビームリサイクルを実現するためのフィードバックシステムの研究開発を行い、ビームリサイクルの理論的なモデルの構築から要求仕様や設計指標を明らかにした。また実際にプロトタイプを使用した研究開発を行い、フィードバック用の電気信号の処理時間に関する要求仕様を満たすシステムを開発した。今後はこれらの研究開発で得られた知見を元に加速器に実装するIATの開発を進めていく。
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