サブピコバンチ計測を用いたマイクロバンチ不安定性の研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23540353
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 西森 信行 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (60354908)
• 連携研究者: 永井 良治 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (40354906) ; 羽島 良一 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究センター, 研究主席 (30218432)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 加速器 / ビーム物理 / マイクロバンチ不安定性 / 光陰極直流電子銃 / スミスパーセル放射

研究概要

本研究は光陰極直流電子銃から高輝度電子バンチを生成し、マイクロバンチ不安定性のメカニズム解明を目的とする。500kV光陰極直流電子銃をビーム源とし、スミスパーセル放射光のスペクトル計測により、電子銃ビームのマイクロバンチ不安定性を測定する。まず前提となる電子銃開発に取り組んだ。安定な電圧印加可に必要な高電圧真空容器の最適条件を見出し、500kVで1.8mAの大電流ビーム生成という世界初の成果を挙げた。この成功により電子銃はKEKで開発中の次世代放射光源用試験加速器に移設され、本研究の継続が困難となった。そこで、原子力機構で別途所有の250kV電子銃を再立ち上げしており、本研究を継続する。

研究成果

• [雑誌論文] Experimental Investigation of an Optimum Configuration for a High-Voltage Photoemission Gun for operation at >= 500 kV (2014)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • 雑誌名: Physical Review Special Topics - Accelerators and Beams 巻: 053401-1-17 ページ: 17
  • DOI: 10.1103/PhysRevSTAB.17.053401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental Generation of a 500-keV Electron Beam from a High Voltage Photoemission Gun (2013)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 102 ページ: 234103-1-4
  • DOI: 10.1063/1.481158
  • 査読あり
• [雑誌論文] フェムト秒X 線放射光源のための光陰極直流電子源の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一
  • 雑誌名: OplusE 巻: 35 ページ: 795
• [雑誌論文] JAEA での500-kV 光陰極DC 電子銃開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 宮島司, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人, 奥見正治, 中西彊
  • 雑誌名: 第9回加速器学会年会論文集 ページ: 255-259
  • URL: http://www.pasj.jp/web_publish/pasj9/proceedings/PDF/FRLR/FRLR07.pdf
• [雑誌論文] Progress in a Photocathode dc gun at the compact ERL (2013)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • 雑誌名: Proceedings of the 35th International Free-Electron Laser Conference FEL2013 ページ: 184-188
  • URL: http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/FEL2013/papers/tuocno03.pdf
• [雑誌論文] Beam Generation from a 500 kV dc Photoemission Electron Gun (2013)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • 雑誌名: Proceedings of the 4th International Particle Accelerator Conference IPAC2013 ページ: 321-323
  • URL: http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/IPAC2013/papers/mopfi019.pdf
• [雑誌論文] Development of a Photoemission dc Gun at JAEA (2012)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人, 奥見正治, 中西彊
  • 雑誌名: Proceedings of the 34th International Free-Electron Laser Conference FEL2012 ページ: 161-164
  • URL: http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/FEL2012/papers/mopd53.pdf
• [雑誌論文] 500- kV 光陰極DC 電子銃の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 羽島良一, 山本将博, 宮島司, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人, 奥見正治, 中西彊
  • 雑誌名: 第8回加速器学会年会論文集 ページ: 20-23
  • URL: http://www.pasj.jp/web_publish/pasj9/proceedings/PDF/FRLR/FRLR07.pdf
• [学会発表] Status of the 500 kV DC Photocathode gun at the compact ERL (2014)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 内山隆司, 栗木雅夫
  • 学会等名: The International Workshop on Accelerator Science and Technology for Electron Ion collider (EIC14)
  • 発表場所: Jefferson Laboratory, Newport News, VA (USA)
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] Status of the 500 kV DC Development of a high-brightness and high-current electron gun for highflux・-ray generation (2014)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 内山隆司, 栗木雅夫
  • 学会等名: Nuclear Physics and Gamma-ray sources for Nuclear Security and Nonproliferation (NPNSNP)
  • 発表場所: 東海村
  • 年月日: 2014-01-28
• [学会発表] Overview of the Equipment for a Demonstration of Laser Comptonscattered Photon Source at the cERL (2014)
  • 著者名/発表者名: 永井良治, 羽島良一, 小菅淳, 森道昭, 静間俊行, 西森信行, 赤木智哉, 本田洋介, 浦川順治
  • 学会等名: Nuclear Physics and Gamma-ray sources for Nuclear Security and Nonproliferation (NPNSNP)
  • 発表場所: 東海村
  • 年月日: 2014-01-28
• [学会発表] Progress in a Photocathode dc gun at the compact ERL (2013)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • 学会等名: The 35th International Free-Electron Laser Conference (FEL2013)
  • 発表場所: New York (USA)
  • 年月日: 2013-09-27
• [学会発表] DC Photoemission Gun Development for the compact ERL (2013)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • 学会等名: The 53th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on "Energy Recovery Linacs"(ERL2013)
  • 発表場所: Budker Institute, Novosibirsk(Russia)
  • 年月日: 2013-09-12
• [学会発表] 光陰極直流電子銃から500keV-mA 電子ビームの生成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 宮島司, 本田洋介, 内山隆司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • 学会等名: 第10回加速器学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス(名古屋市)
  • 年月日: 2013-08-05
• [学会発表] Beam Generation from a 500 kV DC Photoemission electron Gun (2013)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • 学会等名: The 4th International Particle Accelerator Conference (IPAC2013)
  • 発表場所: Shanghai (China)
  • 年月日: 2013-05-13
• [学会発表] 次世代ERL 光源のための500kV 光陰極電子銃ビーム生成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人, 奥見正治, 中西彊
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学(東広島市)
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] Development of a Photoemission DC Gun at JAEA (2012)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人, 奥見正治, 中西彊
  • 学会等名: The 34th International Free- Electron Laser Conference (FEL2012)
  • 発表場所: 奈良市
  • 年月日: 2012-08-27
• [学会発表] JAEA での500-kV 光陰極DC 電子銃開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 宮島司, 本田洋介, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人, 奥見正治, 中西彊
  • 学会等名: 第9回加速器学会年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(豊中市)
  • 年月日: 2012-08-10
• [学会発表] マイクロバンチ不安定性研究のためのサブピコバンチスペクトル計測の提案 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 羽島良一
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(西宮市)
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 次世代ERL 光源のための500kV光陰極電子銃開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西森信行
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 日本物理学会第67 回年次大会
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] Status of Photoemission DC Gun at JAEA (2012)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人, 奥見正治, 中西
  • 学会等名: ICFA Workshop on Future Light Sources (FLS2012)
  • 発表場所: Jefferson Laboratory, Newport News, VA (USA)
  • 年月日: 2012-03-07
• [学会発表] 500-kV 光陰極DC 電子銃の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 宮島司, 本田洋介, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人, 奥見正治, 中西彊
  • 学会等名: 第8回加速器学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場(つくば市)
  • 年月日: 2011-08-01
• [学会発表] 光陰極電子銃を用いたスミスパーセル放射光実験 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一
  • 学会等名: 物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス(平塚市)
  • 年月日: 2010-03-27
• [備考] プレス発表平成25年3月14日「次世代光源用光陰極直流電子銃から500keV大電流ビーム生成に成功」(ホームページ等)
  • URL: http://www.jaea.go.jp/02/press2012/p13031401/index.html
• [備考] 日刊工業新聞平成25 年3月19日朝刊29 面(ホームページ等)
• [備考] 日経産業新聞平成25年4月4日朝刊11面(ホームページ等)