装 置 紹 介

強力極超短時間パルス放射線発生装置

(Lバンド電子ライナック)

強力極超短時間パルス発生装置は、通常の電子ライナックと同等の特徴はもとより、電荷量が91ナノクーロン(約5.7X1011個の電子)、パルス幅が約20ピコ秒の単バンチ高エネルギー電子線の発生が可能な加速器で、ナノ秒からピコ秒の時間領域(後述する磁気パルス圧縮を行うことでフェムト秒まで可能)における各種反応素過程の解明や通常の照射効果の研究に利用されている。
 この装置は、加速系とビームトランスポート系から構成されている。電子の加速にはクライストロンによって増幅された強力なマイクロ波(周波数1.3GHz、ピーク電力30MW)が用いられる。電子銃から入射された電子は、加速管内を通過する時マイクロ波の加速電界の作用を受けて、エネルギーが増大する。運転モードには3種類有り、用途に合わせた実験が行えるようになっている。

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単バンチビームを発生させる時は、108MHzと216MHzの周波数で励振されてる3台のサブハーモニックプリバンチャー(SHPB)を動作させる。
電子銃から入射されたパルス幅5ナノ秒の電子ビームはここで速度変調を受け、電子の数を減らすことなくパルス幅500ピコ秒以下に圧縮されてプリバンチャー(PB)の入り口に到着する。このビームがプリバンチャー、バンチャー(B)を通過すると、約20ピコ秒にパルス幅が圧縮され、加速管(ACC)で所定のエネルギーに加速されて高エネルギーのピコ秒単バンチビームが得られる。さらに、短パルスが必要な場合は磁気パルス圧縮と呼ばれる方法を用いることにより、1 ps以下(最短125 fs)の単バンチビームを発生させることが可能である。
この装置で発生する単バンチビームの電荷量は、設置当初は7ナノクーロンであったが、電子銃やマイクロ波系の改良により、現在では世界最高の91ナノクーロンが得られている。
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40MeV S‐バンドレーザーフォトカソードRF電子銃ライナック

レーザーフォトカソードRF電子銃ライナックは、最先端の低エミッタンス、フェムト秒(10-15秒)という超短パルス電子線発生装置である。本装置では、電子ビームの発生には、1.6セルの加速空洞で構成された最先端S-バンドフォトカソードRF電子銃(加速RF周波数:2856MHz、電場強度:100MV/m以上)を採用され、電子発生用の光カソードの材質は無酸素銅を用いられている。
光カソードの光源としては、全固体Nd:YLFピコ秒パルスレーザーを用いて行われている。RF電子銃から発生した電子線パルスは、進行波型線形加速器を用いて最大40MeVまで加速され、磁気パルス圧縮法によってフェムト秒電子線パルスを発生させる。 本ライナックは、2003年に建設され、2004年に最短98フェムト秒の電子線パルスの発生に成功した。
レーザーフォトカソードRF電子銃ライナックから発生した超短パルス電子ビームを用いて、分析光は電子線パルスと時間同期されたフェムト秒レーザー光パルスを利用し、パルスラジオリシスにより、フェムト秒時間領域における量子ビーム誘起超高速現象の解明やナノ空間内での反応制御に関する研究を行い、フェムト秒サイエンスとナノテクノロジーへの展開が期待されている。

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S-バンド電子ライナック

150MeV S-バンド電子ライナックは、低速陽電子、シンクロトロン放射光、自由電子レーザー、複合照射効果などの研究用に設置されたもので、大電力クライストロンで増幅された強力なマイクロ波を短い加速管に供給して高勾配の加速電場を発生させ、電子を高エネルギーに加速するコンパクトなライナックである。
この装置は、電子銃、プリバンチャー、バンチャー、加速管(長さ2.8m1本、1.9m2本)、周波数2.8GHz、出力35MWのクライストロン(3本)、および小型化されたパルス変調器で構成されている。
これまでは低速陽電子ビームの生成に殆ど利用されてきたが、平成14年度には新たにフォトカソードを持つRF電子銃、及び20MeV程度まで加速可能なSバンド電子ライナックが設置され、平成15年度から実験が行われる予定である。

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コバルト60照射施設

コバルト60照射設備は、各種物質に対する線照射効果の研究に用いられる。
この施設には高レベル線量照射のための重コンクリートに囲まれた6㎡と10㎡の照射エリアを持つ2基のホットケーブがある。
各ホットケーブには前面に厚さ1mの鉛ガラスおよびコバルト線源遠隔操作用のぺリスコープとマニピュレーターが装備されている。
また、水深4.5mのプールがあり、水中照射が可能である。 現在は204.3 TBq(平成27年4月1日予測)のRabbit_11を初め、Millenium-10000、Dog82と、3種類の60Co線源が利用可能となっている。

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