2025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 | 月曜4 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | O14A |
| 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修する。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修する。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 |
基本的に「対面授業」形式で行う。 ただし、変更等が有る場合は、canvas、Classroomもしくはメールにて情報を載せ送りますので、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）で各自学修した内容を解説し議論するゼミナール形式、3次元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 |
受講にあたり、大学3年生レベルのマクスウェル方程式導出までの電磁気学の基礎、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歴史的背景や発展の歴史に関する基本を習得する。 | 事前学修：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと 事後学修：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること | 事前学修：1時間 事後学修：3時間 |
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| 第2回 | 加速器の基礎としてエネルギー、各基本となる機器の機能を理解する。 | 事前学修：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと 事後学修：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること | 事前学修：1時間 事後学修：3時間 |
| 第3回 | ビーム軌道計算の基礎として、サイクロトロンの基本を習得する。 | 事前学修：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと 事後学修：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること | 事前学修：1時間 事後学修：3時間 |
| 第4回 | ビーム軌道計算の基礎として、ビームの集束方法に関して基本表現を理解する。 | 事前学修：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと 事後学修：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること | 事前学修：1時間 事後学修：3時間 |
| 第5回 | ベータトロン加速の基本動作、原理を理解する。 | 事前学修：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと 事後学修：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること | 事前学修：1時間 事後学修：3時間 |
| 第6回 | 電磁場中の荷電粒子の運動からベータトロン振動の安定性に関して理解する。 | 事前学修：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと 事後学修：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること | 事前学修：1時間 事後学修：3時間 |
| 第7回 | シンクロトロンの基本動作及び位相安定性の原理に関しての基礎を習得する。 | 事前学修：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと 事後学修：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること | 事前学修：1時間 事後学修：3時間 |
| 第8回 | シンクロトロンにおける電磁石、高周波空洞に関して理解する。 | 事前学修：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと 事後学修：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること | 事前学修：1時間 事後学修：3時間 |
| 第9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ついて理解する。 | 事前学修：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと 事後学修：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること | 事前学修：1時間 事後学修：3時間 |
| 第10回 | 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。 | 事前学修：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと 事後学修：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること | 事前学修：1時間 事後学修：3時間 |
| 第11回 | 線形加速器の加速構造全体の基本構成を理解する。 | 事前学修：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと 事後学修：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること | 事前学修：1時間 事後学修：3時間 |
| 第12回 | 線形加速器で用いられる大電力RF源および伝送系の構成とその必要性を理解する。 | 事前学修：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと 事後学修：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること | 事前学修：1時間 事後学修：3時間 |
| 第13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。 | 事前学修：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと 事後学修：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること | 事前学修：1時間 事後学修：3時間 |
| 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理解する。 | 事前学修：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと 事後学修：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること | 事前学修：1時間 事後学修：3時間 |
| 第15回 | シンクロトロン放射について理解する。 | 事前学修：教科書及び参考書の該当項目を予習しておくこと 事後学修：終了時に与える演習課題を次週までに提出すること | 事前学修：1時間 事後学修：3時間 |
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
教科書は入手が難しい場合もあるため、入手困難な場合は必要な部分のコピーを配布する
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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階研究室にいますので、原則としてオフィスアワーの時間帯に対応します。事前に電子メールで連絡すること。 |
| 研究室又は 連絡先 |
研究室：電子線利用研究施設（船橋校舎） 連絡先：sakai.takeshi@nihon-u.ac.jp 船橋校舎 5489 |
| オフィスアワー |
水曜 船橋 13:00 ～ 18:00 電子線利用研究施設2階研究室
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| 学生への メッセージ |