2021年 大学院理工学研究科 シラバス - 量子理工学専攻
設置情報
| 科目名 | 加速器科学Ⅱ | ||
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| 設置学科 | 量子理工学専攻 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 境 武志 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 金曜4 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | O54A |
| クラス | |||
概要
| 学修到達目標 | 荷電ビーム物理としての荷電粒子に働く力と運動、荷電粒子とその集団運動、集団荷電粒子の輸送、マイクロ波回路の基礎について学習する。特にマイクロ波回路の基礎に関して基礎問題を中心に学習する。これらより、加速器中、特に偏向電磁石・集束電磁石等により構成されるビーム輸送システム中の荷電粒子の軌道決定方法を理解し、ビーム輸送システム及び円形加速器（シンクロトロン）の基本設計が可能な知識を習得する。 |
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| 授業形態及び 授業方法 |
1回目～3回目はZoomを用いて行う。アドレスはCSTポータルII掲示板にて情報を載せますので、各自確認してください。 その他の回は「対面授業」形式で行う。 ただし、変更等が有る場合は、CSTポータルII掲示板にて情報を載せますので、各自確認して下さい。 受講人数が少ない場合には使用するテキスト（論文、文献のコピー等）で各自学習した内容を解説し議論するゼミナール形式、一部マイクロ波シミュレーションコードを用いた実習形式をとる場合もある。 |
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準備学習（予習・ 復習等）の内容・ 受講のための 予備知識 |
受講に当たり、大学3年レベルのマイクロ波を含む電磁気学、特殊相対論の初歩、教養レベルの質点の運動に関する力学、行列代数学、および教養レベルの微分積分と微分方程式解法に関する知識が望ましい。 |
授業計画
| 第1回 | 粒子加速器における荷電粒子に働く力と荷電粒子の運動の表現に関する基本を習得する。 事前学習：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと（60分） 事後学習：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること（180分） |
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| 第2回 | 荷電粒子の集団運動とビームエミッタンスの意味を理解する。 事前学習：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと（60分） 事後学習：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること（180分） |
| 第3回 | ビーム軌道計算の基礎として、ビーム軌道方程式の導出方法の基本を習得する。 事前学習：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと（60分） 事後学習：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること（180分） |
| 第4回 | ビーム軌道方程式の近軸軌道近似による表現を習得し、６×６ビーム転送行列の基本表現を理解する。 事前学習：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと（60分） 事後学習：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること（180分） |
| 第5回 | 偏向電磁石（双極電磁石）間隙を通過する荷電粒子の軌道計算に用いる一次転送行列の導出方法を習得する。 事前学習：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと（60分） 事後学習：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること（180分） |
| 第6回 | 集束電磁石（四極電磁石）中心付近を通過する荷電粒子の軌道計算に用いる一次転送行列の導出方法を習得する。 事前学習：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと（60分） 事後学習：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること（180分） |
| 第7回 | 偏向電磁石と集束電磁石を組み合わせた無分散ビーム輸送システムにおける軌道の振舞いとビーム輸送系の設計を習得する。 事前学習：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと（60分） 事後学習：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること（180分） |
| 第8回 | 偏向電磁石と集束電磁石を組み合わせたシンクロトロンにおける、ラティス設計を習得しビームの振舞いを理解する。 事前学習：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと（60分） 事後学習：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること（180分） |
| 第9回 | 荷電粒子のRF加速における高周波伝播の基本と、加速粒子の集群について理解する。 事前学習：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと（60分） 事後学習：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること（180分） |
| 第10回 | RF線形加速器における様々な加速構造について、それらの基本動作原理を理解する。 事前学習：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと（60分） 事後学習：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること（180分） |
| 第11回 | RF線形加速器の加速構造全体の基本構成、大電力RF源および伝送系の構成とその必要性を理解する。 事前学習：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと（60分） 事後学習：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること（180分） |
| 第12回 | 様々な加速構造とそれによる発生電磁場の伝送モード、特に加速モードについて理解する。 事前学習：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと（60分） 事後学習：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること（180分） |
| 第13回 | シンクロトロン加速の原理について理解する。 事前学習：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと（60分） 事後学習：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること（180分） |
| 第14回 | シンクロトロンにおけるビームダイナミクスについて、加速の安定性との関係において理解する。 事前学習：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと（60分） 事後学習：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること（180分） |
| 第15回 | 荷電粒子スペクトロメータの基本的光学を習得する。 事前学習：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと（60分） 事後学習：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること（180分） |
その他
| 教科書 |
亀井亨, 木原元央 『加速器科学』 丸善 1993年 第1版
倉石源三郎 『詳解例題・演習 マイクロ波回路』 東京電機大学出版局 1993年 第1版
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| 参考資料コメント 及び 資料（技術論文等） |
予習のため必要な論文等のコピーを随時配布する。
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| 成績評価の方法 及び基準 |
講義形式の場合、期末にレポートの提出を求めるので、解答結果を評価する。ゼミナール形式の場合には、個々の発表内容・表現・理解について対話による確認と評価を行い、期末に総合評価を行う。レポートはメールもしくは次回講義時に提出し、レポート及び授業内発表状況等により成績を評価する。配分はそれぞれ50％とする。 |
| 質問への対応 | 船橋校舎電子線利用研究施設２階にいますので、電話、電子メールあるいは直接お越し下さい。 |
| 研究室又は 連絡先 |
Ｅメール、電話： 境：sakai@lebra.nihon-u.ac.jp 船橋校舎 6059 または 5489 |
| オフィスアワー |
月曜 船橋 13:00 ～ 18:00 物理実験B棟2階研究室
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| 学生への メッセージ |