| 研究課題/領域番号 |
25390126
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
栗木 雅夫 広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (80321537)
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| 研究分担者 |
早野 仁司 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, 教授 (00173055)
柏木 茂 東北大学, 電子光理学研究センター, 准教授 (60329133)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 電子加速器 / マイクロバンチ / 位相空間回転 / 自由電子レーザー / 光加速器 |
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| 研究概要 |
位相空間回転によるマイクロバンチ構造の生成について、数値シミュレーションを実施した。15MeV、1nC、横方向エミッタンス1mm.mrad, バンチ長10psの電子ビームをマスクのためのスリットを通過させ、ドッグレッグおよび結合空洞からなるビームラインを通過させることにより、x-z(横方向と進行方向）間における完全回転、すなわちビームライン通過後の粒子のz位相空間分布は通過前のx位相空間分布にのみ依存する、という状態が可能であることをしめした。また、ビームラインの設計により位相区間を回転するさいのスケール因子、すなわち通過前後でのxおよびz位相空間分布のスケールに自由度があることが分かった。以上から、x方向の空間的構造（例えば櫛状のパターン）を適当なビームラインを構築することで、z方向のパターンへと移し、時間空間におけるフーリエ分解したさいにTHz領域の高い周波数成分をもたせることが可能であることがわかった。研究結果は、日本物理学会、加速器学会、各種研究会で発表し、性能改善、研究の方向性、あらたな応用可能性について、議論を深めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
H25年度は、原理的なシミュレーション、STF加速器を利用したビームラインでの実験を開始する計画であった。シミュレーション研究においては、すでに述べたように、原理的な部分はほぼ確認されており、当初の予定どおり研究計画が進んでいる。一方、STFにおける実験準備はほぼ完了しているが、放射線施設検査がまだ未了であり、実際のビーム実験には着手できていない。しかし、H26年度に行う予定である光加速器やその他の応用についての検討について、本研究の成果に興味をしめした研究者の提言により、THz領域でのFELへの応用可能性についての検討を開始している。以上のように、シミュレーション研究では大きな進展があり、実験的研究には多少の遅れがあり、また、応用可能性の検討については前倒しで進んでおり、全体としてはほぼ計画どおりに進行しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度では、本方式によるマイクロバンチ構造の生成が可能であるかのケーススタディとして、数値シミュレーションを実施し、肯定的な結果を得た。今後の課題の一つは、ビーム電荷量、エネルギー、ビームラインの設計により、どの程度のピーク電流、マイクロバンチ構造、が可能であるのかを定量的に理解することである。また、遅れているSTF加速器での実験について、放射線検査による使用許可がおりしだい、ビーム試験を行う予定である。また、今年度は高次モードRF空洞について、設計を行い、コールドモデルの試作を行う。また、昨年度より開始したFELへの応用可能性の検討をすすめるとともに、光加速器への利用についても検討を開始する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
購入を予定した真空部品のうち、フランジなどの一部について、既存品を使用したため、購入の必要がなかったため。
今年度は複数回の国際学会での発表を予定している。また、利用研究の打ち合わせを頻繁に行う可能性がある。そのため、国内および海外旅費として支出する。また、高次モード空洞の試作機の製作費用、加速器実験で必要となる小額物品の購入などを予定している。
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