自動サイクロトロン共鳴を利用したメガワット級小型加速器の開発

点击翻译按钮获取中文摘要

本年度は、本研究にて開発を行う小型加速器のテストベンチの構築を実施した。テストベンチは主に、加速器の本体であり電磁波の共振器である真空チェンバー、電子の発生装置である電子銃、加速された電子を周回運動をさせるために必要なソレノイドコイルの3つで構成されておりそれぞれの開発・製作を行った。真空チェンバーにおいては、有限要素法を用いたシミュレーションコードであるHFSSを用いて設計を行い、2.45 GHzのTE111モードの電磁波が励振することを確認した。さらに、ソレノイドコイルに取り付ける機構と、加速された電子の軌道を確認するための蛍光窓を取り付ける機構、電子銃を取り付けるためのダクトを加えたものを製作した。また、マイクロ波源から真空チェンバーへマイクロ波を入力する機構の開発と回転する電場を励振させるための回路と同調を確認するための機構の開発を行った。電子銃においては、ビーム直径が1ミリメートルの連続した電子ビームを数マイクロアンペア入射するものを製作した。電子の加速に必要な平坦なソレノイド磁場をネオジム永久磁石と鉄製の円盤で生成するようOPERA3D-TOSCAを用いて磁場の計算を行った。計算結果をもとに永久磁石と鉄製の円盤の配置を行い、磁場の測定をしたところ、計算値とずれが生じていることが分かった。永久磁石の位置の微調整をして再度磁場を測定し、磁場の測定値を使って軌道計算を行い電子の加速ができることを確認した。