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放射線生物実験用卓上誘電体イオン加速システムの基礎研究

Fiber Laser Driven Dielectric Acceleration System for Radiation Application Studies


従来荷電粒子の加速にマイクロ波が使用されていましたが、代わりにレーザーを使って荷電粒子を加速させます。これにより、小型の加速器・マイクロビームの発生が可能となります。

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X-Band LINAC中性子源の開発
Development of Neutron Source Driven by X-band LINAC



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小型電子線ライナックの核医学利用
Nuclear Medicine with a Compact Electron Linac



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先進医療用小型加速器開発


 本研究室では、Xバンド線形加速器とQスイッチNd:YAGレーザーを用いたコンプトン散乱X線源の開発を進め、医療用小型単色X線源としての装置の発展・普及を目指しています。加速器への入射系には、Xバンド3.5セル熱陰極高周波電子銃とアルファマグネットを採用しています。2008年度、新しい電子銃を設計・設置し、ビーム輸送の向上を図ってきました。現在までに安定したMeV級電子ビーム発生とビームダンプまでの輸送を達成しており、加速器完成への目処がたっています。今年度は新たにベンディングマグネットの改良に取り組み、X線発生を目標にシステムの高性能化を行っていきます。

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フォトカソードRF電子銃


 光陰極型高周波電子銃(フォトカソードRFガン)は、ここ数年で実用化されてきている新しいタイプの電子銃で、次世代リニアコライダー、X線自由電子 レーザーおよびフェムト秒ライナック、レーザープラズマ加速電子源など様々な革新的加速器の入射器として注目を集めています。

カートリッジ式高量子効率フォトカソードRF電子銃


 フォトカソードRF電子銃で実績のある中で最も量子効率(QE)が高いCs2Teを使用できるカートリッジ式のフォトカソードRF電子銃システムの構築 を行っています。この高QEカソードが使用できるシステムの導入により、パルスラジオリシス実験で必要とされる大電荷量電子ビームを安定的に供給すること が可能となります。また、カートリッジ式という特色を活かしてRF電子銃で使用できる新たなカソードの研究開発も行っていく予定です。

極短電子パルス計測


 東大原施ライナックでは、超高速反応の解明を目的とした極短電子パルス生成に関する研究が行われています。それら超短電子パルスはその計測にも特別な技 術を必要とします。ここでは、ストリークカメラ、コヒーレント、インコヒーレント放射を利用した計測の研究が行われています。

レーザー駆動イオン加速



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レーザースキャン超音波探傷を用いた高度保全技術の開発


 原子炉構造材料では、原子炉の安全健全性を保持するために原子炉停止時に行う定期検査および原子炉運転時に行う状態監視活動において構造材料中に発生する欠陥や劣化の有無を検査することが重要です。しかしながら原子炉は巨大システムであるため、限られた期間内に必要な検査を行うためには人的リソースをが限られる場合もあり、より高効率に検査を行う技術の開発が望まれています。
 以上の背景から、我々はレーザーを用いた超音波探傷の技術開発に取り組んでいます。これは従来の超音波探傷に比べて非接触で検査が行え、またそのことによりレーザースキャン方式が可能となることから、高速な検査を高効率に行うことが可能となります。

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プラズマカソードの開発


 レーザープラズマ加速の一つであるレーザープラズマカソード(自己入射型レーザ航跡場加速)の研究を行っています。レーザープラズマカソードとは、従来の RF線形加速器とは異なる次世代の電子加速の手法です。  パルス幅フェムト秒、出力テラワット以上の高強度超短レーザーパルスをプラズマ中に集光すると、レーザーパルスのもつ動重力 (ponderomotive force)によってプラズマ中の電子が振動し、レーザーパルス後方に航跡場と呼ばれる大振幅のプラズマ波が励起されます。レーザープラズマカソードではこの航跡場によって電子を相対論領域まで加速します。この加速方式では、航跡場が高電場(~100GV/m)・高周波数(~100THz)であるため、加速器の小型化やフェムト秒の極短電子バンチの生成などが可能になると期待されており、特に医療用卓上型加速器への展開やフェムト秒の時間分解能をもつ時間分解測定(パルスラジオリシス法など)の実現に有用であると期待されています。
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Copyright (c) 2013 Uesaka Laboratory
The University of Tokyo