Developments for muon acceleration with cyclotron resonance

回旋共振 μ 子加速的进展

• 批准号: 21K18630
• 负责人: 大谷 将士
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18630/
• 关键词: ミューオン; 自動サイクロトロン共鳴; サイクロトロン共鳴; イメージング; 加速

ミューオン加速技術は、宇宙線ミューオンで行われているイメージングを凌駕するミューオンビームによる透過イメージングや高エネルギーミューオン衝突型加速器など、様々な将来計画の基盤技術となるものである。本研究課題では、近年実現したミューオンの高周波技術をもとに、サイクロトロン共鳴加速原理の検証を行うものである。サイクロトロン共鳴加速は一様磁場中でのサイクロトロン運動と横方向電場を持つTEモードなどの高周波電場を同期させることで粒子を加速する方式である。既に電子加速で高効率加速の実績があるが、電子の場合は相対論的効果によって到達エネルギーに限界がある。陽子加速も検討されてきたが、質量が重たい分大口径の強磁場ソレノイド磁石がボトルネックとなる。以上の経緯を考慮すると、電子と陽子の中間質量をもつミューオンはサイクロトロン共鳴加速に適した粒子であり、高周波加速が実現した今こそ、この手法によるミューオン加速の検証の時が来たといえる。本原理の検証のために、原理実証器の設計・製作・試験を行う。電磁場解析ソフトならびに粒子軌道シミュレーションに基づいて、324MHzのTE11加速空洞の設計を行った。本加速空洞を用いてミューオンを10数cm程度の領域で10MeV以上まで加速することが可能である。現在、空洞制作の最終段階にあり、制作後はミューオン加速に必要なMW級の大電力試験を実施し、本加速原理の検証を行う。

Mision acceleration technology can be used as a base technology for future plans, such as high-energy Mision conflict accelerators, through the use of information technology to override the information technology used in cosmic rays. This research topic has been developed in recent years, including the development of high-frequency technology and the demonstration of resonance acceleration principle. The resonance acceleration of particles in a magnetic field results in the acceleration of particles in a horizontal electric field. Both the electron acceleration and the high efficiency acceleration have the same effect. Anode acceleration is very difficult, and the mass is very heavy. The magnetic field of large diameter is very strong. The intermediate mass of the electron and positron is considered to be the most important factor in the resonance acceleration of the electron and positron. Design, manufacture and test of the principle verification device. Electromagnetic field analysis software and particle orbit design for 324MHz TE11 acceleration cavity The acceleration cavity is used in the field of 10MeV or more. At present, the final stage of cavity production, after production, the necessary MW level of high power test is carried out, and the principle of this acceleration is verified.

项目成果

Tomography and Radiographic Imaging using Accelerated Muon Beam

使用加速 μ 子束进行断层扫描和放射线成像

• 发表时间: 2021
• 作者: Oka Kenta;Tateno Shigehiko;Kuwayama Yasuhiro;Hirose Kei;Nakajima Yoichi;Umemoto Koihiro;Tsujino Noriyoshi;Kawaguchi Saori I.;M. Otani
• 通讯作者: M. Otani

小型ミューオン加速器による革新的イメージング技術の実現

使用小型μ子加速器实现创新成像技术

• 发表时间: 2022
• 作者: Bin Wu;Tomohiro Ishikawa;Shoki Iwaguchi;Izumi Watanabe;Yuki Kawasaki;Ryuma Shimizu;Yuta Michimura ;Shuichiro Yokoyama;Seiji Kawamura;Otani Masashi;Otani Masashi;大谷将士;大谷将士
• 通讯作者: 大谷将士

加速器の仕組みとその利用～素粒子現象から巨大構造物まで透視するミューオン加速技術～

加速器的工作原理及其用途 - Muon加速技术使我们能够看清从基本粒子现象到巨大结构的一切 -

• 发表时间: 2022
• 作者: Bin Wu;Tomohiro Ishikawa;Shoki Iwaguchi;Izumi Watanabe;Yuki Kawasaki;Ryuma Shimizu;Yuta Michimura ;Shuichiro Yokoyama;Seiji Kawamura;Otani Masashi;Otani Masashi;大谷将士;大谷将士;大谷将士;大谷将士;大谷将士;大谷将士
• 通讯作者: 大谷将士

素粒子現象から巨大構造物まで透視するミューオン加速技術

μ子加速技术使我们能够看清从基本粒子现象到巨型结构的一切

• 发表时间: 2021
• 作者: 林秀弥;松島法明;大谷 将士
• 通讯作者: 大谷 将士

社会実装を見据えたミューオン加速技術の高度化

完善μ子加速技术并着眼于社会实施

• 发表时间: 2022
• 作者: Bin Wu;Tomohiro Ishikawa;Shoki Iwaguchi;Izumi Watanabe;Yuki Kawasaki;Ryuma Shimizu;Yuta Michimura ;Shuichiro Yokoyama;Seiji Kawamura;Otani Masashi;Otani Masashi;大谷将士;大谷将士;大谷将士;大谷将士;大谷将士;大谷将士;大谷将士;大谷将士
• 通讯作者: 大谷将士