大強度冷却RI源の実現を目指した高周波四重極線形減速装置の開発

开发高频四极线性减速装置，实现高强度冷却RI源

• 批准号: 20K12481
• 负责人: 小高 康照
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K12481/
• 关键词: 高周波四重極線形減速装置; 電気双極子能率測定; イオンビーム輸送; ペッパーポット型エミッタンス測定器; AVFサイクロトロン; ビーム軌道計算

世界最高感度の電気双極子能率測定に必要な酸素イオンビームと金との核融合反応で生成したフランシウム(Fr)の収量増強が目的である。大強度イオンビーム用ペッパーポット型エミッタンス測定器(PEM)開発は①180MeVのマグネシウムイオンビーム測定結果をビームプロファイルモニタ測定結果と比較し、必要な角度精度は0.3mrad以下と見積る。②角度精度改良のためPEMマスク穴径縮小法の検証を計画した。入手可能なマスクの最小穴径は0.1mm、厚さが0.1mmなのでビームが停止する運動エネルギーに対応する東京大学タンデム加速器施設に試験設備構築を進めている。③PEMカメラの放射線損傷低減のため、カメラをビームラインから離すカメラ光学系の遠隔距離拡大と撮影視野拡大とビーム像の位置精度を追求した。撮影用ビューポート口径を40から48mmとした結果、遠隔距離を1.9から2.2m、撮影視野を約1.5倍に拡大し、位置精度0.15mmを維持した。④有用情報を得るため過去の低強度ビームエミッタンス測定結果を分析した。誤差無しビームエミッタンスを推定し、比較して得られたビーム角度精度は想定以上の1mradとなり、誤差原因もほぼ特定した。RFQDは①イオン減速機構はないが、原理はRFQDと類似し、高周波電場を用いて質量分離するRF質量分析器を試験した。Frイオンビーム中に数千倍の不純物を確認し、Fr純度向上が重要と認識した。イオンビーム強度測定に影響する二次電子の除去機構と崩壊α粒子によるFr強度測定精度向上も必要と分かる。これらはRFQDにも共通課題である。②Fr専用RFQD設計のためビーム運動計算を継続している。RFQD中のイオンは交流四極電場を受けつつ、Heガスとの衝突で減速・冷却される。ビーム運動計算結果を先行研究と比較するとガス無しの場合は一致したが、ガス有りの場合は一致せず原因を追及中である。

其目的是提高氧离子束和金之间的核聚变反应产生钫 (Fr) 的产量，这是世界上最灵敏的电偶极子效率测量所必需的。为了开发高强度离子束的胡椒罐发射度测量装置（PEM），1）将180 MeV镁离子束测量结果与束流轮廓监视器测量结果进行比较，并估计所需的角度精度为0.3 mrad或更小。 ② 我们计划验证PEM掩模孔径减小方法以提高角度精度。由于可用掩模的最小孔径和厚度为 0.1 毫米和 0.1 毫米，因此我们正在东京大学的串联加速器设施中建造一个测试设施，可以处理导致光束停止的动能。 ③为了减少辐射对PEM相机的损伤，我们寻求扩大相机光学系统的遥控距离，将相机移离光束线，扩大成像视场，提高光束图像的位置精度。通过将拍摄视口光圈从40毫米增加到48毫米，我们能够将遥控距离从1.9米增加到2.2米，将拍摄视野扩大约1.5倍，并保持0.15毫米的位置精度。 ④ 对过去的低强度光束发射度测量结果进行分析，以获得有用的信息。对无误差的光束发射度进行了估算和比较，得到的光束角度精度为1 mrad，高于预期，误差原因基本查明。 RFQD没有离子减速机制，但原理与RFQD类似，我们测试了一种利用高频电场来分离质量的RF质谱仪。我们确认 Fr 离子束中存在数千倍的杂质，并认识到提高 Fr 纯度的重要性。显然，有必要利用消除影响离子束强度测量和衰变α粒子的二次电子的机制来提高Fr强度测量的精度。这些也是 RFQD 的常见问题。 ② 继续针对 Fr 特定 RFQD 设计进行梁运动计算。 RFQD 中的离子在受到交流四极电场作用时，通过与氦气碰撞而减速并冷却。将梁运动计算结果与之前的研究进行比较，在没有气体的情况下相符，但在有气体的情况下不相符，目前正在调查原因。

项目成果

Development of emittance monitor for the accelerated ion beam by AVF Cyclotron

AVF回旋加速离子束发射度监测仪的研制

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Kotaka; K. Kamakura; H. Yamaguchi; N. Imai; Y. Sakemi; J. Ohnishia; A. Gotoa; M. Kasea; K. Hatanakab; S. Shimoura
• 通讯作者: S. Shimoura

Development of emittance monitor for the accelerated ion beam by AVF Cyclotron

AVF回旋加速离子束发射度监测仪的研制

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Kotaka; K. Kamakura; H. Yamaguchi; N. Imai; Y. Sakemi; J. Ohnishia; A. Gotoa; M. Kasea; K. Hatanakab; S. Shimoura
• 通讯作者: S. Shimoura

理研AVFサイクロトロンで加速されたイオンビームの4Dエミッタンス測定器開発の現状

RIKEN AVF回旋加速器加速离子束4D发射度测量仪的开发现状

• 发表时间: 2021
• 作者: 小高康照

Revaluation of beam orbit calculation method for the injection line of AVF cyclotron after tuning pepper-pot emittance monitor

AVF回旋加速器注入线调谐胡椒罐发射度监测器后束流轨道计算方法的重新评估

• 发表时间: 2020
• 作者: Y. Kotaka; Y. Ohshiro; H. Yamaguchi; N. Imai; Y. Sakemi; S. Shimoura; T. Nagatomo; J. Ohnishi; T. Nakagawa; M. Kase; A. Goto; K. Hatanaka; H. Muto
• 通讯作者: H. Muto

理研AVFサイクロトロンで加速されたイオンビームの4Dエミッタンス測定器開発の現状

RIKEN AVF回旋加速器加速离子束4D发射度测量仪的开发现状

• 发表时间: 2021
• 作者: 小高康照