ビームを加速する―高周波加速空胴の紹介と磁性体コアの測定

概要

　このコースでは陽子ビームにエネルギーを与える高周波加速空胴について学びます。J-PARC MRシンクロトロン加速器は、2.3×10¹⁴個の陽子を加速器内を13万回回すことによりそのエネルギーを3GeVから30GeVに上げます。陽子ビームは毎回高周波空胴を通過するたびに450kVの交流電圧を受け、そのエネルギーが増加し、またそれにより毎回速度が速くなるので、交流電圧の繰り返し（周波数）もそのたびに速くなります。J-PARC MRの高周波空胴の周波数は加速中に1.67MHzから1.72MHzまで変化します。

　この高周波空胴にはJ-PARCが初めて加速器に導入したファインメットと呼ばれる金属磁性体コアが使用されています。この金属磁性体のおかげで、加速中に高い電圧を保ちながら周波数を変えることが可能になりました。現在金属磁性体を使った空洞はヨーロッパの巨大加速器施設であるCERNや医療加速器など、世界各地でいろいろな加速器に導入されています。

　今回の実習ではまず高周波制御装置などの見学と簡単な高周波加速及び空胴の原理を説明した後、実際にファインメットコア（直径約1m）の特性をネットワークアナライザーで測定します。実際に加速器運転に用いられている空胴に触れるとてもよい機会です。高周波加速って何だろう？空胴って何？という疑問・興味をお持ちの方はぜひ気軽にご参加ください。