加速器科学

Accelerator Science

専門教育科目

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工学部

3年

HETBK3MCA1

2単位

講義 (Lecture)

2025年度後期

橋本 智

高度産業科学技術研究所

日本語

該当なし

講義終了後、教室にて。
随時：ニュースバル放射光施設、またはメールにて。

hashi@lasti.u-hyogo.ac.jp

1◎／2〇

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【講義目的】
　放射光発生には巨大な電子ビーム加速器が不可欠であり、加速器科学は「巨大装置の科学」である。また放射光以外でも工業・医療など色々な分野で量子ビームを利用するため様々な種類の加速器が使用されている。本講義では相対論的ビーム加速器の基本機能・構成・加速原理について基礎を理解し、様々な分野における加速器の応用について学習する。
【到達目標】
　本講義の到達目標は、(1)荷電粒子加速器、特に放射光科学を支える電子ビーム加速器の基本的な知識を説明できること、(2)将来ニュースバルやSPring-8等における放射光利用研究や加速器研究、および荷電粒子ビームを活用した応用研究を遂行できることである。

サブタイトル：意外と身近にあり、使用されている加速器・荷電粒子ビームについて学習する。
キーワード：相対論的ビーム、巨大装置の科学、放射光、素粒子物理、医学応用、産業利用、サイクロトロン、シンクロトロン、蓄積リング、線型加速器

【講義内容】
　本講義では最初に加速器を理解する上で必要な相対性理論と電磁気学を簡潔に解説し、各種加速器の原理・基本構成、放射光利用・素粒子物理等の加速器の利用について講述する。
【授業計画】
(1)本講義の目標と概要／荷電粒子加速器とは／加速器の利用
(2)相対性理論（ローレンツ因子、時空間・質量の変化）
(3)電磁気学I（静電場、静磁場）
(4)電磁気学II（Maxwell方程式）
(5)加速器の原理（静電型加速器／ サイクロトロン）
(6)加速器の原理（ベータトロン／シンクロトロン／蓄積リング／線型加速器）
(7)ビームの品質を表す指標（エネルギー、強度、エミッタンㇲ、位相空間）
(8)加速器の基本要素1　〜電磁石〜（偏向、収束、色補正、軌道補正、ビーム入射）
(9)加速器の基本要素2　〜真空〜（基礎、超高真空、真空ポンプ、ガス分子放出源）
(10)加速器の基本要素3　〜高周波〜（高周波加速空洞、加速管、クライストロン、導波管）
(11)加速器の基本要素4　〜ビームモニター〜（電流、位置、サイズ、エネルギー）
(12)加速器の基本要素5　〜制御〜（巨大装置の制御技術）
(13)シンクロトロン放射光／挿入光源／自由電子レーザー／レーザーコンプトン散乱ガンマ線
(14)加速器の応用（原子核素粒子物理、医学、放射光、産業利用）
(15)加速器の将来（ニュースバルでの加速器研究、国内外の大型施設計画）
定期試験

ユニバーサルパスポートにより資料配布

講義の中で随時紹介

【予習】授業に際して事前配布する講義スライド資料を事前読み込み（20ｈ）
【復習】レポート作成（2~3回、10ｈ）、講義内容の理解を深め定着させるために講義スライド教材を読み直し（30ｈ）

採用しない

【成績評価の基準】
各種加速器の加速原理や特性、基本的な加速器構成要素技術について説明できる者に単位を授与する。講義目的・到達目標に記載する能力の到達度に応じてSからCまで成績を与える。
【成績評価の方法】
レポート・小テスト（30％）、定期試験（70％）を基準として、受講態度を含めて総合的に評価する。

レポートは原則、次の講義内で解説する。
定期試験は、授業評価アンケートの教員コメント欄に試験結果に関するコメントもあわせて記載する。

本講義は姫路工学キャンパスにて対面形式で開講する。

該当しない

ニュースバル放射光施設
http://www.lasti.u-hyogo.ac.jp/NS
ビーム物理学研究グループ
https://www.lasti.u-hyogo.ac.jp/beam_physics/index.html