荷電粒子ビーム加速器【バイオマイクロシステム工学】

授業科目名

(英語名)

Charged Particle Beam Accelerators

科目区分

専門教育科目

−

対象学生

工学部

学年

カリキュラムにより異なります。

ﾅﾝﾊﾞﾘﾝｸﾞｺｰﾄﾞ

HETBA1MCA1

単位数

2単位

ナンバリングコードは授業科目を管理する部局、学科、教養専門の別を表します。詳細は右上の？から別途マニュアルをダウンロードしてご確認ください。

授業の形態

講義 (Lecture)

開講時期

2026年度前期

担当教員

橋本智

所属

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

授業での使用言語

日本語

関連するＳＤＧｓ目標

目標9

ｵﾌｨｽｱﾜｰ・場所

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。

連絡先

hashi@lasti.u-hyogo.ac.jp

対応するディプロマ・ポリシー(DP)・教職課程の学修目標

二重丸は最も関連するDP番号を、丸は関連するDPを示します。

学部DP

1◎／2〇

研究科DP

ー

全学DP

ー

教職課程の学修目標

ー

講義目的・到達目標

【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。

授業のサブタイトル・キーワード

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・授業計画

【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

対面・遠隔の別

対面

実施方法及び遠隔上限適用対象の別

本講義は対面で実施する。

生成ＡＩの利用

全面的に許可

生成ＡＩ注意点

● 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。

教科書

講義資料はユニバーサルパスポートにより配布

参考文献

講義の中で随時紹介する

事前・事後学習（予習・復習）の内容・時間の目安

【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）

アクティブ・ラーニングの内容

採用しない

成績評価の基準・方法

【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。

課題・試験結果の開示方法

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。

履修上の注意・履修要件

特になし

実践的教育

該当しない。

備考

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

英語版と日本語版との間に内容の相違が生じた場合は、日本語版を優先するものとします。

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