| 研究課題/領域番号 |
26610076
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| 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 |
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研究代表者 |
吉田 光宏 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, 准教授 (60391710)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 加速器 / 超伝導 |
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| 研究実績の概要 |
超伝導加速空洞の適用範囲は、近年急速に広がっており、国外では大型のXFEL用の放射光リニアック等で既に運用されている状況である。しかし高電界の Nb超伝導加速器では 1.5K冷却という大きな問題がある。
本研究では、従来1.5Kでしか運用できなかったNb超伝導加速空洞を 4Kで運用、つまり液体Heまたは4K機械式冷凍機で直接運用可能にするための研究開発を行う。これによりNb超伝導加速空洞の最大の問題であった液体Heの蒸発冷却という冷凍機の負荷を大幅に緩和する事ができる。
しかし今までNbより転移温度の高い物質を高電界の超伝導加速空洞に使用する試みは成膜の品質が上がらず難航している。そこで実績のあるNb表面は保持しつつ、超伝導の物性を良く理解し、近接効果、NIS冷却、異常表皮効果の抑制などの薄膜超伝導の最先端技術を導入し、全く新しい複合Nb超伝導加速空洞を創生する事が目的である。
平成２８年度は、転移温度の向上に成功しているNbNの成膜条件を利用して、近接効果により表面のTcやQ値を向上させるための様々なサンプルウェハーを製造し評価を行った。TcやQ値の測定にはTE01の空洞の端板のみを交換し評価を行った。またCPWを用いた共振器タイプのウェハー上の超伝導空洞のQ値の評価についても、共同利用の新たなプロセス装置を利用し、多数の共振器が品質良くパターニングできるようになった。さらに他機関との協力によりNbNやMgB2薄膜の転移温度の改善を行っており、これらの評価を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究では4Kで動作する超伝導高電界加速器を目指して、高い転移温度の物質や薄膜の特性を利用した開発を行っている。
今までの研究機関で、従来の成膜装置によりNbN等で転移温度の向上に成功したが、世界的な最高値と比べると転移温度が低い。
そこで他機関での高品質成膜による成膜を利用するための協力依頼を行った。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究で製作した評価システムを用いて、複合超伝導膜による超伝導膜の高度化の評価を行いつつ、他機関での NbN, MgB2 等の転移温度の高い成膜を用いて、超伝導薄膜の改善を行う。さらに、これらを用いて TM01 モードによる加速最大電界等の高電界試験を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究では4Kで動作する超伝導高電界加速器を目指して、高い転移温度の物質や薄膜の特性を利用した開発を行っている。今までの研究機関で、従来の成膜装置によりNbN等で転移温度の向上に成功したが、世界的な最高値と比べると転移温度が低かったため、他機関での高品質成膜による成膜を利用するための協力依頼を行い、高品質な超伝導膜を利用して、本研究の成果を出すため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成２９年度に NdN, MgB2 共に他機関での成膜を行い、これを用いて、本研究で製作した評価システムを用いて、複合超伝導膜による超伝導膜の高度化の評価を行いつつ、他機関での NbN, MgB2 等の転移温度の高い成膜を用いて、超伝導薄膜の改善を行う。さらに、これらを用いて TM01 モードによる加速最大電界等の高電界試験を行う。これらの成膜装置使用料、成膜の作業費等に使用する。
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