2015 Fiscal Year Annual Research Report

ソレノイド型蓄積磁石への3次元らせん軌道によるビーム入射の実証試験

Research Project

Project/Area Number	26287055
Research Institution	High Energy Accelerator Research Organization
Principal Investigator	飯沼裕美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, 助教 (60446515)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	大澤哲大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器科学支援センター, 特別教授 (00150011) 中山久義大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究員 (20011728) 佐々木憲一大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 准教授 (70322831) 深尾祥紀大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教 (80443018) 三部勉大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (80536938)
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2018-03-31
Keywords	3次元らせん軌道
Outline of Annual Research Achievements	2014年度に引き続き、電子銃ビームラインの試運転を行った。2015年度前半はビームラインすべての構成要素の設置、アライメントを行った。後半は、蓄積用のソレノイド磁石内にビームを誘導することを目標とし、その道のりとして、１）ビームライン直線区間での窒素気体中での電子ビームによる電離発光を好感度カメラで取得、２）蓄積チェンバー内で、3次元らせん軌跡が発光する様子を高感度カメラで取得する、という2段階で進めた。（１）の電離発光を取得するまでに、電子銃ビームの強度、窒素濃度の調整を繰り返し行った。非常に微弱は発光のため、周囲を暗幕で多い、カメラ画像の積分時間300秒に設定し、ビームによる窒素の電離発光を確認できた。（２）は入射チェンバー入口で、ビームがパイプにぶつかってしまい、蓄積槽内部までビームを誘導するには至らなかった。原因は、ビームパイプが細すぎて、計算値と実際の環境による軌道のズレをカバーできなかったことである。これを受けて、2015年度後半は、ビームパイプの改造および、蓄積槽内の複数の蛍光板を取り付けるなど、ビームモニターの準備を行った。また、ビーム制御のための、ステアリングコイルも複数とりつけ、ビーム制御の自由度を上げた。今後は、改良したビームパイプを取り付け、蓄積槽への入射を行い、ソレノイド磁石に付属する、弱収束磁場の強度を調整し、ビームを蓄積すること、および、その様子を高感度カメラに取得することを目標に引き続き研究を進める。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 蓄積槽の直前の入射用ビームパイプ径が細く、ビームがパイプ壁にぶつかり、蓄積槽の手前で止まってしまった。ステアリングコイルを付加するなど、ビーム制御で努力したが、改善できなかった。計算軌道と実際のビームラインでの軌道のズレが起こり得ることは想定できたが、見積もりが甘かった。一方で、ステアリングコイルを多数準備したため、ビーム制御の自由度は増えた。これにより、電子銃の安定度が多少悪くても、ビームをに蓄積槽直前までは、誘導できるようになった。
Strategy for Future Research Activity	2015年度の終わりに設計しなおした、ビームパイプに交換して蓄積槽内部への入射を第一の目標にする。高感度カメラによる軌跡の取得を行う。さらに、カラー高感度カメラでの取得も目指し、電離発光の色と窒素濃度の関係も調べる。安定した蓄積のために、以下の2点を行う。１）入射直前のベンド磁石と、ソレノイド磁石の電流調整２）ソレノイド磁石に付属する弱収束磁石を調整し、ビーム蓄積の時間を長くする。さらに、蓄積ビームの軌道制御も行うため、垂直キッカー装置を組み込むことも目指す。
Causes of Carryover	蓄積槽へのビーム入射がうまくいっていないため、その次のステップである、キッカー装置の準備を延期した。
Expenditure Plan for Carryover Budget	蓄積槽への入射ビームパイプの改造と、必要に応じて、ステアリング磁石の付加を行う。弱収束コイルの調整を行い、キッカー装置なしで、ある程度のビーム蓄積を実現させる。そのうえで、キッカー装置の最低限の仕様を決めて設計作業をやり直し、2016年度中にキッカー装置の発注を行いたい。