誘電体加速による超高Ｑ・超高電界加速器の実証と超高輝度ビームとの融合の研究

介电加速超高Q/超高电场加速器演示及超高亮度光束聚变研究

• 批准号: 13J08681
• 负责人: 佐藤 大輔
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J08681/
• 关键词: 誘電体アシスト型加速空洞; フォトニック; 高Q加速管; 誘電体加速; フォトニック構造; 誘電体誘起波加速; チェレンコフ放射; ウィスパーリングギラリーモード

本研究は、誘電体の持つ低誘電損失特性を利用した、常伝導加速空洞と比較して大幅に高いQ値をもつフォトニック加速空洞の開発とその原理実証を行うことが目的である。最終度は、フォトニック加速空洞の原理実証機として多セル（5セル）空洞の開発に着手した。まず、2次元有限要素法並びに3次元有限積分法による電磁場シミュレーションで原理実証機空洞の性能を最適化した。その結果、実在する低誘電損失セラミックスを用いて、既存の常伝導加速空洞の無負荷Q値より1桁高く、シャントインピーダンスも数倍高い性能を持つ高電力効率のフォトニック加速空洞の設計に成功した。次に原理実証機空洞に関する高周波設計をもとに、実際に①セラミックセル構造の製作や②入力カプラー、モードコンバーターといった原理実証機空洞に付随する高周波デバイスの設計・製作を経て、最終的には多セルタイプのフォトニック加速空洞の原理実証機を完成させた。そして、この原理実証機に対してベクトルネットワークアナライザーを用いた低電力試験を実施した。その結果、本原理実証機は電磁場シミュレーションによる設計値とほぼ同じく、既存の常伝導加速空洞の10倍以上に相当する高い無負荷Q値を持つということを実験的に証明した。また、ビードプル摂動法を用いて、空洞内に励振される軸上電場分布とシャントインピーダンスを測定した結果、電磁場シミュレーションで求められた値とほぼ同じ測定結果が得られた。最終的には、大電力高周波源としてクライストロンを用いた高電界試験を実施し、加速空洞内部にMV/mオーダーの軸上加速電界を励振させることにも成功した。

In this study, the principle of accelerating cavity development is demonstrated by using the characteristics of low induced loss of dielectric constant and high Q value. Finally, the principle of accelerating cavity is proved and the development of cavity is started. Therefore, the performance of the principle realization machine cavity is optimized by the electromagnetic field theory based on the 2-dimensional finite element method and the 3-dimensional finite integral method. As a result, the design of the cavity with low inductive loss and high power efficiency has been successfully implemented. Second, the principle of the implementation of the cavity related to the high frequency design and production, in practice, a first class structure of the production of force, a second class of the principle of the implementation of the cavity related to the high frequency design and production, the final stage of the implementation of the principle of the multi-stage acceleration cavity. The principle of low power test is applied to the test equipment. The results show that the design value of electromagnetic field is the same as that of the existing constant conduction acceleration cavity, which is more than 10 times higher than that of the existing constant conduction acceleration cavity, and the design value of electromagnetic field is higher than that of the existing constant conduction acceleration cavity. The results of the measurement of the axial electric field in the cavity were obtained. Finally, the high-frequency wave source of high power is successfully excited by the high-frequency field test inside the acceleration cavity.

项目成果

SuperKEKB 電子入射器における誘電体誘起波加速を用いたエネルギー分散補償法の検討

SuperKEKB 电子注入器介质感应波加速能量色散补偿方法研究

• 发表时间: 2015
• 作者: 佐藤大輔*;吉田光宏;林崎規託
• 通讯作者: 林崎規託

Development of Better Quantum Efficiency and Long Lifetime Iridium Cerium Photocathode for High Charge electron RF Gun

开发用于高电荷电子射频枪的更高量子效率和长寿命铱铈光电阴极

• 发表时间: 2013
• 作者: 佐藤大輔;他
• 通讯作者: 他

加速空洞及び加速器

加速腔和加速器

• 发表时间: 2015