概要

概要

電子光理学研究センター

 先端量子ビーム科学研究センター電子光理学研究部門は、1966年に理学研究科附属原子核理学研究施設 (核理研) として発足し、原子核理学に関する学理とその応用の研究、および研究者の育成を目的とし、学内共同利用的施設として運用されてきました。  1967年に完成した3億電子ボルト(300 MeV)電子線形加速器(ライナック)からのパルス電子ビームは、原子核物理学のみならず、物性物理学、放射化学、工学、生物学などの分野に広く利用されてきました。  1995、96年度には12億電子ボルト(1.2 GeV)ストレッチャー・ブースタリング (STB リング) が建設されました。STB リングはライナックから入射されたパルス電子ビームを連続ビームに変換するストレッチャー機能、最大12億電子ボルトまで加速するブースター機能をもった 円形加速器です。東日本大震災後の2013年にはビームエネルギーを13億電子ボルト(1.3 GeV)まで増強し、またストレッチャーモードを廃止するとともにビーム輸送ラインの整備を行い、現在は1.3GeVのブースター・ストレージリング(BSTリング)となりました。BSTリング中を周回する電子ビームの制動放射により生成した標識化光子ビームを使った原子核・ハドロン実験が行われるとともに、ガンマ線からの対生成で得られる電子や陽電子ビームを利用可能なテストビームラインも整備されています。  2009年12月1日に理学研究科を離れ、東北大学附置の電子光理学研究センターとなり、 加速器ビーム物理研究部、核物理研究部、光量子反応研究部の3つの研究部で研究を推進してきました。そして2024年4月1日からはサイクロトロン・ラジオアイソトープセンターと合併して、新たに先端量子ビーム科学研究センター電子光理学研究部門として改組するとともに、三神峯キャンパスにおいて引き続き共同利用・共同研究拠点(電子光理学研究拠点)として更なる研究の充実を期しています。

構成員

2024年4月現在
※電子メールはうしろに @raris.tohoku.ac.jp 、電話番号は前に 022-743 がつきます。

研究者

氏名 Name 職名 所属研究部 電子メール 電話  
大西 宏明 Hiroaki OHNISHI 教授、センター長 クォーク核物理 ohnishi 3423 東北大研究者紹介
須田 利美 Toshimi SUDA 教授 同位体科学(電子散乱 suda 3420 東北大研究者紹介
岩村 康弘 Yasuhiro IWAMURA 特任教授 凝縮系核反応 iwamura 3462 東北大研究者紹介
柏木 茂 Shigeru KASHIWAGI 准教授 加速器・ビーム物理 kashiwagi 3434 東北大研究者紹介
菊永 英寿 Hidetoshi KIKUNAGA 准教授 同位体科学(RI科学) kikunaga 3425 東北大研究者紹介
日出 富士雄 Fujio HINODE 准教授 加速器・ビーム物理 hinode 3424 東北大研究者紹介
村松 憲仁 Norihito MURAMATSU 特任教授 クォーク核物理 mura 3416 東北大研究者紹介
伊藤 岳彦 Takehiko ITOH 客員准教授 凝縮系核反応 itoh@lns.tohoku.ac.jp 3426  
前田 幸重 Yukie Maeda 准教授(クロスアポイントメント) 同位体科学(電子散乱     東北大研究者紹介
宮部 学 Manabu MIYABE 助教 クォーク核物理 miyabe 3435 東北大研究者紹介
武藤 俊哉 Toshiya MUTO 助教 加速器・ビーム物理 muto 3429 東北大研究者紹介
時安 敦史 Atsushi TOKIYASU 助教 クォーク核物理 tokiyasu 3433 東北大研究者紹介
本多 佑記 Yuki HONDA 助教 同位体科学(電子散乱 honda 3417 東北大研究者紹介
松村 裕二 Yuji MATSUMURA 助教 クォーク核物理 matumura 3435 東北大研究者紹介
横北 卓也 Takuya YOKOKITA 助教 同位体科学(RI科学) yokokita 3436  
大西 裕季 Yuki OHNISHI 助教 同位体科学(RI科学)   3436  
笠木 治郎太 Jirohta KASAGI 研究教授 凝縮系核反応 kasagi 3414 東北大研究者紹介
清水 肇 Hajime SHIMIZU 研究教授 クォーク核物理 hshimizu 3414 東北大研究者紹介
濱 広幸 Hiroyuki HAMA 研究教授 加速器・ビーム物理 hama 3432 東北大研究者紹介
鈴木 敏男 Toshio SUZUKI 客員研究者 同位体科学(電子散乱   3417 東北大研究者紹介

兼務教員

氏名 Name 所属・職名 専門分野  
田村 裕和 Hirokazu TAMURA 理学研究科物理学専攻 教授 原子核物理研究室 東北大研究者紹介
三輪 浩司 Koji MIWA 理学研究科物理学専攻 教授 原子核物理研究室 東北大研究者紹介
金田 雅司 Masashi KANETA 理学研究科物理学専攻 助教 原子核物理研究室 東北大研究者紹介
佐々木 勝一 Shoichi Sasaki 理学研究科物理学専攻 准教授 原子核理論研究室 東北大研究者紹介
木野 康志 Yasushi KINO 理学研究科化学専攻 教授 放射化学研究室 東北大研究者紹介
魚住 信之 Nobuyuki UOZUMI 工学研究科 教授 応用生物物理化学分野 東北大研究者紹介

技術職員

氏名 Name 職名 電子メール 電話
南部 健一 Ken'ichi NANBU 教育研究系技術職員 nanbu 3431
長澤 育郎 Ikuro NAGASAWA 教育研究系技術職員 nagasawa 3431
高橋 健 Ken TAKAHASHI 教育研究系技術職員 Ken_takahashi 3431
柴田 晃太朗 Koutaro Shibata 教育研究系技術職員 shibata 3431

学生

氏名 Name 学年 所属研究部 電子メール 電話
岡部 雅大 Masahiro OKABE 博士課程3年 クォーク核物理 okabe  
山田 悠樹 Hiroki YAMADA 博士課程3年 加速器・ビーム物理 yamada  
鶴田 雅人 Masato TSURUTA 博士課程3年 クォーク核物理 tsuruta  
郷家 大雅 Taiga Gouke 博士課程3年 同位体科学(電子散乱 gouke  
LEGRIS CLEMENT VICTOR   博士課程3年 同位体科学(電子散乱 legris  
東方 海露   博士課程2年 クォーク核物理 toho  
Anjali Bhagwan Kavar   博士課程2年 加速器・ビーム物理    
檀上 梨花   博士課程1年 同位体科学(電子散乱 danjo  
小島 銀河   博士課程1年 クォーク核物理 kojima  
石崎 一志 Kazushi Ishizaki 修士課程2年 同位体科学(電子散乱 ishizaki  
工藤 滉大   修士課程2年 加速器・ビーム物理 kudo  
堀田 健悟   修士課程2年 同位体科学(電子散乱 hotta  
木村 佑斗   修士課程2年 クォーク核物理 y_kimura  
佐々木 舜世   修士課程1年   s_sasaki  
山内 豊大   修士課程1年   yamauchi  
吉本 昂生   修士課程1年   yoshimoto  
安彦 颯人   修士課程1年      
遠藤 心汰朗   学部4年生      
吉岡 倫大   学部4年生      

事務

氏名 電子メール 電話
事務室 kakurike @ grp.tohoku.ac.jp 3400、3412
放射線管理室 kanri @ lns.tohoku.ac.jp 3411

研究施設概要 (加速器・ビーム性能) @三神峯事業所

研究施設概要

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NKS2

NKS2

 

 

FOREST

FOREST

 

 

RTAGX

RTAGX

 

 

t-ACTS

tACTS

 

 

 

 

 

 

加速器・ビーム性能

先端量子ビーム科学研究センター三神峯事業所では3つのビームラインでビームを提供しています(2024年現在)。

大強度電子線形加速器

大強度電子線形加速器
 70MeVの電子線形加速器(リナック)です。1967年に300MeV電子線形加速器の低エネルギー部として建設され、震災後は第1実験室に大強度電子 ビームを供給する専用加速器として改修されました。8本の1m長Sバンド加速管および90度ビーム偏向部を含むトランスポートラインで構成されています。 第1実験室まで輸送された電子ビームはチタン窓より取り出され、コンバータでガンマ線に変換し、ラジオアイソトープ(RI)製造や放射化学などの実験に用 いられています。この電子加速器の特長は、平均電流が最大150マイクロアンペア、平均ビームパワーが10kWを超える大強度電子ビームを作り出せることです。これまでに、電子ビームエネルギー10~60MeVの範囲で運転実績があります。代表的なビーム性能を以下に示します。
Linac Energy Modulator Repetition Macropulse Peak Current Macropulse Duration Average Current
50 MeV 300 Hz 〜130 mA 3.0 µs 120 µA
30 MeV 300 Hz 〜100 mA 3.0 µs 90 µA

シンクロトロン入射用電子線形加速器(入射器)

シンクロトロン入射用電子線形加速器
シンクロトロン入射用電子線形加速器
(上流部から撮影)
 1.3GeVブースター・ストレージリング(BSTリング)にビームを入射するための最大ビームエネルギー100MeVの電子線形加速器です。2012年に建設され、第1実験室にビームを供給する大強度電子線形加速器とは独立に運転することが可能です。2本の3m長Sバンド加速管と分散部で構成されています。本電子線形加速器はBSTリングへのトランスポートラインの他に、ビーム診断用のストレートビームラインと偏向ビームラインの2つのビームラインが付属しています。

電子円形加速器 1.3 GeVブースター・ストレージリング (BST リング)

機能複合型4極電磁石
2013年にBSTリングに導入された機能複合型4極電磁石。通常の4極電磁石のような構造をしているが、磁極面が4極と6極成分を合わせて発生できる形状をしており、これにより色収差の補正が可能になっている。
BSTリング全体
BSTリング全体。周長は約50mあり、青色の偏向電磁石でビーム軌道を曲げてリング内を周回させる。手前の偏向電磁石中央部分に見えているのがBM5と呼ばれるガンマ線取り出し用のビームライン。

 BSTリングはシンクロトロンと呼ばれる種類の電子円形加速器であり、線形加速器から入射された約90 MeVの電子ビームを最大1.3 GeVまで加速してリング中に貯蔵します。ビームの加速や貯蔵に必要なエネルギーは、共振周波数500 MHzの高周波加速空洞により供給されています。リングを周回している電子ビームの軌道上に非常に細い炭素ファイバーを挿入することで、制動放射により高エネルギーのガンマ線を発生させることができ、このようなビームラインが2か所に設置されています。代表的な運転パターンでは、2秒ほどで入射ビームを加速し、10秒程度の時間をかけて 10 ~30 mA の電子から少しずつガンマ線を発生させ、その後5秒程度で再び次のビームが入射されています。これまでに、ストレージビームエネルギー0.8~1.3GeVでの運転実績があります。代表的なビーム性能を以下に示します。

Injection Beam Energy Injection Repetition Ring Top Energy Storage Beam Current
90 MeV ~0.05 Hz (typ.) 0.8~1.3 GeV ~30 mA

標識化ガンマ線ビームライン

 BSTリングには、標識化光子ビームを提供する2つのビームラインがあります。以下にその代表的な標識化ガンマ線ビームの性質を示します。
Beam line Energy Range
(Rint Energy: 1.3 GeV)
# of Bins Intensity Duty
BST-Tagger-I 0.8 ~ 1.26 GeV 160 TBC ~60% (NKS2)
BST-Tagger-II 0.9 ~ 1.25 GeV 116 TBC ~50% (FOREST)

光子ビームライン I での標識化光子ビーム

周回電子でエネルギーのおよそ62~98 %のエネルギー領域を160分割し標識化します。光子ビームの性質は現在調査中です。
詳細は 金田 (kaneta@lambda.phys.tohoku.ac.jp) までお問い合わせください。

光子ビームライン II での標識化光子ビーム

通常、17秒サイクル、フラットトップ10秒で運転を行っています。周回エネルギーのおよそ62〜96%のエネルギーを116分割し標識化します。光子ビームの性質は現在調査中です。
詳細は 時安 (tokiyasu-at-lns.tohoku.ac.jp -at-は@に置き換えてください) までお問い合わせください。

検出器テスト用ビームライン(電子・陽電子ビーム)

 GeVガンマ実験室内の荷電粒子除去用双極電磁石 RTAGX を使用し、検出器テスト用の陽電子ビーム(-30 度、-23 度ビームライン)および電子ビーム(+30 度ビームライン)を提供することが可能です。ビーム強度はエネルギーによって変化しますが20 mφ程度のスポットで kHz 程度です。陽電子ビームの-30 度ラインについては、三連四極電磁石でビーム集束することも可能です。また、偏向電磁石と三連四極電磁石の極性は変更可能です。以下に代表的なビームの性能を示します。
Beam Beam line Maximum beam energy
Positron / Electron ± 30 deg ~840 MeV
Positron -23 deg ~1000 MeV
詳細は 時安 (tokiyasu-at-lns.tohoku.ac.jp -at-は@に置き換えてください)にお問い合わせください。

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