粒子加速器

粒子加速器ソリューション

粒子加速器用テスト機器

粒子加速器の開発をサポート

粒子加速器は、基礎科学研究から材料科学や医学などの応用分野に至るまで、最先端研究分野の多くできわめて重要な役割を果たしています。このような加速器の技術的要素は、最高の標準を満たす必要があり、特に重要なのは、信号発生、信号増幅、電子計測器です。

ローデ・シュワルツは、80年以上の経験を、高エネルギーRF信号発生、信号増幅、最先端の電子計測ソリューションの分野で培ってきました。弊社は、世界中の研究コミュニティー内で長期にわたる関係を構築しながら、世界中のラボや機関に対して専門知識と市場をリードするソリューションを提供しています。ビームテストから安全な粒子貯蔵まで、弊社は、粒子加速器テストの非常に高度な要件にお客様が対応するための支援を行うバックグランドを備えています。

ビームテストおよびビームモニタリング

加速器物理学実験は、サイクロトロンや自由電子レーザー(FEL)ラボなどで行われ、非常に正確なパルスパラメータの測定が求められます。例えば、加速器のクライストロンや双極子磁石の損傷を防ぐために、RFパルスのパルス形状を継続的にモニタリングする必要があります。このデータは高速な更新速度で連続的に保存およびダウンロードする必要がありますが、これは困難な作業です。特に最新世代のFELではパルスレートが100 Hzになるため、きわめて困難です。

粒子の注入および偏向

シンクロトロン光源の連続的なトップアップ運転には、完全に自動化された粒子注入プロセスが必要になります。それに加えて、高いビームエネルギーと高い光度が常に必要となるため、安全性がますます重要になります。加速器の一部にわずかなビーム損失が発生しただけでも、真空破裂や双極子磁石の損傷などの問題が発生します。これらの要件により、主要な制御システムが推進され、信頼性のきわめて高い安全インターロックシステムが必要になります。その基盤になるのは、高周波をモニタリングできるオシロスコープです。

効率的な粒子注入(線形から円形)には、位相雑音がきわめて低いマイクロ波/RF信号源が必要になります。このためには、位相雑音を測定およびモニタリングするための高感度位相雑音アナライザが必要です。このような測定器は、低損失加速器、一定のエネルギービーム生成、特定のビーム時間構造(シングルバンチ、少数バンチ、マルチバンチなど)の実装など、他のアプリケーションにも非常に有用です。

ビーム同期タイミング
ビーム同期タイミング - 超低位相雑音マイクロ波および無線周波数(RF)信号源は、あらゆる粒子加速器を効率的かつ効果的に動作させるために不可欠な要素です。低損失の加速、持続的なエネルギービーム生成、効率的な入射(線形および円形)、特定のビームタイム構造(シングル、少量、マルチバンチなど)の埋め込みなどの各種アプリケーションに対して、R&S®FSWP 位相雑音アナライザは非常に高い感度による位相雑音測定および監視が可能です。
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安全なインターロックシステム
安全なインターロックシステム - 高いビームエネルギーや高輝度を求める絶え間ないニーズに伴い、安全要件はますます重要かつ困難になっています。加速器の一部にわずかなビーム損失が発生しただけでも、真空装置の破裂や1つまたは多くのダイポール電磁石の破損などの損傷が起こり、コストのかかる修理と数週間のダウンタイムにつながります。さらに、シンクロトロン光源の連続的なトップアップ運転には、完全に自動化された入射プロセスが求められます。これらの要件は、制御システムに大きな変化をもたらし、信頼性のきわめて高い安全インターロックシステムが必要になります。R&S®RTOは、安全要件に対処するシステムソリューションの中核になります。
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中央ビームモニタリング
中央ビームモニタリング - 加速器物理学における実験では、パルスパラメータや、2つの信号間のジッタを正確に測定する必要があります。たとえば、加速器のクライストロンまたは双極子磁石のいずれかの損傷を防ぐために、RFパルスのパルス形状が連続的に監視されます。これを行うためには、単一パルスをすべて捕捉し、データを連続的に記録する必要があります。最新世代の自由電子レーザー(FEL)ではパルスレートが100 Hzまで上昇していることを考えると、これは困難な作業です。R&S®RTOでは、最大100 Hzの速度で波形を収集してPCにダウンロードできるので、単一パルスが欠落することはありません。
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RF信号伝送と増幅における精度と効率
RF信号伝送と増幅における精度と効率 - 10 kHz~50 GHzの周波数範囲と、10 kW~2 MWの電力範囲をカバーする高出力RF信号源は、真空管(テトロド、クライストロンなど)、高出力VHF/UHFトランスミッター、および増幅器を直列接続することで得られます。ローデ・シュワルツの高効率トランスミッターや広帯域アンプは、このような課題に対応し、最高の振幅/位相安定度、最小の位相雑音、最高のエネルギー効率、小さな設置面積、モジュール設計など、お客様の要求に幅広くお応えします。
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粒子加速器テストの課題の解決

粒子加速器の構築と運転には多くの複雑な課題が伴い、これを解決するためには、物理学者、エンジニア、技術者の協力が必要です。

粒子加速器の主な課題:

  • 効率的かつ効果的な加速器運転
  • 低損失加速器
  • 一定のエネルギービーム生成
  • 効率的な粒子注入(線形から円形)
  • 特定のビーム時間構造の実装
  • パルスパラメータや2つの信号間のジッタの正確な測定
  • 高いビーム品質の維持

粒子加速器ソリューションの探求

ローデ・シュワルツは実証済みのソリューションを提供して粒子加速器テストの複雑な課題に対応しています。開発から運転までのすべての段階で、テストサイクル全体に対するサポートを提供します。

弊社のポートフォリオは、以下に対応する機器をカバーしています:

  • 高エネルギー粒子加速器(例:LINAC、増幅器、貯蔵リング)
  • 高周波での連続的なビーム品質モニタリング(100 Hz)
  • ビーム安定化
  • 位相雑音測定
  • システムの最適化および調整
  • 加速器固有のコンポーネントの開発および検証

製品

R&S®FSWP 位相雑音アナライザ/VCOテスタ

ハイエンドのシグナル・スペクトラム・アナライザと位相雑音テスタを1台に統合

商品情報

R&S®RTO6 オシロスコープ

豊富な測定ツールセットに使いやすいユーザーインタフェースを統合

商品情報

R&S広帯域アンプ

優れたRF性能を備えた、革新的でコンパクトな半導体ソリューション

商品情報

R&S®NRX パワーメータ

低レベル(最小70 dBm)で優れた確度と測定速度を実現

商品情報

R&S®MXO 5 オシロスコープ

新世代オシロスコープ:新たな挑戦に向けた進化。

商品情報

ローデ・シュワルツの粒子加速ソリューションの利点

ローデ・シュワルツには、長期にわたる電子計測ソリューションの優れた実績があります。弊社は世界中の研究パートナーと協力して、粒子加速器用の最高のソリューションの開発に取り組んでいます。世界中のサービス/サポートネットワークも、各地域で専門知識やオンサイトサポートを提供する際に決定的なメリットになります。

ローデ・シュワルツのソリューションの特長:

  • 効率的な高速測定
  • 優れたエネルギー効率
  • 高いビーム品質と安定性
  • 容易な設定/操作
  • 継続的なサポートとスペア部品を提供する世界的なサービスネットワーク

ご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。

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フライヤー:粒子加速器用のソリューション

このフライヤーでは、特に粒子加速器の要件を扱うために最適なローデ・シュワルツの測定器、デバイス、ソリューションの概要を簡単に紹介します。

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