多重極磁場を用いた裾無し小径イオンビーム形成の研究

横田渉; 百合庸介; 渡邊伸一; 渡邊伸一; 大城幸光; 大城幸光; 久保野茂; 久保野茂

文献

J-GLOBAL ID：201602262365659517 整理番号：16A0399525

多重極磁場を用いた裾無し小径イオンビーム形成の研究

Study on Small-sized Tailless Beam Formation using Multipole Magnetic Field

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資料名：
号： 2016-005 ページ： WEB ONLY 発行年： 2016年03月
JST資料番号： U0305A 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：日本 (JPN) 言語：日本語 (JA)

東京大学原子核科学研究センター(CNS)では,理化学研究所のAVFサイクロトロンに設置された低エネルギー不安定核ビーム分離器(CNS Radio-Isotope Beam Separator:CRIB)を用いて原子核物理学研究を実施している。一方,日本原子力研究開発機構高崎量子応用研究所(高崎研究所)は同様規模のAVFサイクロトロンを有し,材料科学・バイオ技術の研究開発にビームを利用している。両者はビーム利用者からの要請により,サイクロトロンで加速したビームのターゲットにおける強度を高め,実験の効率を向上させるという共通の課題を持っている。これを解決するための技術開発を,CRIBを対象として2008から2013年度にかけて共同研究の下に実施した。特に,CRIBにおける大強度の重イオンビームによる不安定核2次ビーム生成では,金属膜などが破損するため,同生成ガスターゲットを窓無し型にする必要がある。しかし,通常,サイクロトロンから得られる重イオンビームは,進行方向に垂直な面内のビーム強度分布に大きな裾を持つため,窓無しガスターゲットのオリフィス(直径6mm)を損失無く通過することができない。一方,高崎研究所では,一様な強度分布を持つ面積100cm²程度のビームを形成する技術を開発している。この技術では,裾を八極磁場で内側に折畳むため,裾の殆ど無いビームを生成することに成功しており,上記窓無しガスターゲットを使う場合の重イオンビーム形成に有望な技術と考えられる。本共同研究ではサイクロトロンからの通常ビームを,特にCRIBのターゲット位置で,裾無しで,しかも小径のビームに形成する技術検討を行った。その結果,裾を折畳むためには八極磁場が有効であること,現在のビームラインに八極電磁石を入れてガスターゲット位置で約10mm径のビームが形成できることが分った。しかし,現在のビームラインの制限の中で目標の6mm径に近づけるためには,更に電磁石を導入するとともにサイクロトロンからのビームのエミッタンスを小さくする必要があることが明らかになった。また,ターゲットまでのビームパスレングスとレンズ系の組合せが自由に選べれば目標を達成できる可能性があることも分った。本報告書は,上記ビーム光学系研究課題の各検討段階の結果と最終結論を纏めたものである。(著者抄録)

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円形加速器

引用文献 (11件)：

Y. Yanagisawa, S. Kubono, T. Teranishib, K. Ue, S. Michimasa, M. Notani, J.J. He, Y. Ohshiro, S. Shimoura, S. Watanabe, N. Yamazaki, H. Iwasaki, S. Kato, T. Kishida, T. Morikawa, Y. Mizoia, ”Lowenergy radioisotope beamseparator CRIB”, Nucl. Instrum. Meth. A 539 (2005) 74.
S. Kurashima, S. Miyawaki, S. Okumura, I. Ishibori, T. Nara, T. Agematsu, K. Yoshida, W. Yokota, Y. Nakamura, K. Arakawa, M. Fukuda, “Single-turn extraction from a K110 AVF cyclotron by flat-top acceleration”, Rev. Sci. Instrum. 80 (2009) 033302.
N. Miyawaki, M. Fukuda, S. Kurashima, S. Okumura, H. Kashiwagi, T. Nara, I. Ishibori, K. Yoshida, W. Yokota, Y. Nakamura, K. Arakawa, T. Kamiya, “Realization of a phase bunching effect for minimization of beam phase width in a central region of an AVF cyclotron”, Nucl. Instrum. Meth. A 636 (2011) 410.
Y. Yuri, N. Miyawaki, T. Kamiya, W. Yokota, K. Arakawa and M. Fukuda, “Uniformization of the transverse beam profile by means of nonlinear focusing method”, Phys. Rev. ST Accel. Beams 10 (2007) 104001.
Y. Yuri, T. Yuyama, T. Ishizaka, I. Ishibori, and S. Okumura, “Transformation of the Beam Intensity Distribution and Formation of a Uniform Ion Beam by Means of Nonlinear Focusing”, Plasma and Fusion Research, 9 (2014) 4406106.

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