Charged Particle Beam Accelerators

Course Title

Course Title in English

Charged Particle Beam Accelerators

Course Type

Major Courses

−

Eligible Students

School of Engineering

Target Grade

1Year

Course Numbering Code

HETBA1MCA1

Credits

2.00Credits

The course numbering code represents the faculty managing the subject, the department of the target students, and the education category (liberal arts / specialized course). For detailed information, please download the separate manual from the upper right 'question mark'.

Type of Class

講義 (Lecture)

Eligible Year/Semester

Spring semester 2026

Instructor

Satoshi Hashimoto

Affiliation

高度産業科学技術研究所／工学研究科・工学専攻・放射光工学分野

Language of Instruction

Japanese

Related SDGs

9

Office Hours and Location

随時、ニュースバル放射光施設居室にて。またはメールにて。

Contact

hashi@lasti.u-hyogo.ac.jp

Corresponding Diploma Policy

A double circle indicates the most relevant DP number and a circle indicates the associated DP.

Corresponding Undergraduate School DP

1◎／2〇

Corresponding Graduate School DP

ー

Corresponding University-Wide DP

N/a

Academic Goals of Teacher Training Course

ー

Course Objectives and Learning Outcome

【講義目的】
シンクロトロン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やイオンなどの荷電粒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)荷電粒子ビーム加速器、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。

Subtitle and Keywords of the Class

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

Course Overview and Schedule

【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（光速で規格化した粒子速度、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)中間試験
(9)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）
(10)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）
(11)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）
(12)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）
(13)加速器の基本要素5 〜制御〜（巨大装置の制御技術）
(14)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
(15)加速器の応用（原子核素粒子物理、医学、放射光、産業利用）と加速器の将来（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

In-person/Remote Classification

In-person

Implementation Method and Remote Credit Limit Application

本講義は対面で実施する。

Uses of Generative AI

Fully permitted

Precautions for using Generative AI

● 生成ＡＩの利用にあたっては『本学の教育における生成ＡＩの取扱いについて（学生向け）』の記載内容について留意すること。
● この授業においては、授業内、予習復習、レポート等を含む成果物作成等において生成ＡＩの利用を全面的に許可しており、生成ＡＩの利用について制限を設けないが、生成ＡＩによる出力結果をそのまま課題・レポートとして提出してはならない。
● 生成ＡＩの出力した内容について、事実関係の確認や出典・参考文献を確認・追記することが重要である。
● 使用した場合にその旨をレポート等に記載するかどうか等については、担当教員の指示に従うこと。

Textbook

講義資料はユニバーサルパスポートにより配布

References

講義の中で随時紹介する

Contents and Estimated Time for Pre- and Post- Learning (Preparation and Review)

【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）

Contents of Active Learning

採用しない

Grading Criteria and Methods

【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（20％）、中間試験（30%）、定期試験（50％）を基準として、総合的に評価する。

How to Disclose Assignments and Exam Results

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。

Precautions and Requirements for Course Registration

特になし

Practical Education

該当しない。

Remarks

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

In cases where any differences arise between the English version and the original Japanese version, the Japanese version shall prevail as the official authoritative version.

Syllabus data