高効率・高電界加速可能な誘電体アシスト型加速管の研究開発

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本研究は、既存の金属加速管における加速管性能の限界を超える電子加速技術として、高誘電率誘電体の高い電磁場蓄積能力とダイヤモンドライクカーボン(DLC)等の低二次電子放出係数保護膜技術を用いた誘電体アシスト型加速管（Dielectric Assist Accelerating structure, DAA管）を新たに提案し、既存の常伝導加速空洞の10倍以上高い電力効率を実現しつつ、高加速電界が励振可能であることを実証することを目的とする。本年度は、高い電力効率と高電界加速を両立するDAA管の実現に向け、特に高誘電率セラミックスの開発に重点的に取り組んできた。DAA管において、比誘電率が高く、誘電損失が小さいセラミックスを用いることで高いシャントインピーダンス（Zsh）が実現できる。今年度は、最も高Zsh化が期待できるBa-Mg-Ta酸化物セラミックスの焼結体製作に取り組んできた。本研究では、含有元素比や添加物質、前処理などを変えたBa-Mg-Ta酸化物セラミックスをセラミックス製造会社等と連携して製作した。その結果、当該物質において誘電損失の増大に寄与する化合物相の発生を抑制しながら目的の化合物の粉体を製作することに成功した。また、小さいサンプルではあるが、焼結密度99%程度で焼結することにも成功した。長尺DAA加速管構造の高周波設計を実施した。特に、低エネルギーの電子加速においても本加速器技術が適用できるのかを調査するため、電子の入射エネルギーが50 keVを想定した低β多セルDAA管の設計を実施し、僅か50 kWの高周波電力で800 keV以上の電子加速が可能な加速管の設計に成功した。本成果により、非常に小型・省電力の高エネルギーX線源への応用の可能性が示された。