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BLM (Fiber/CsI)
CT

Position, ProﬁleLoss
Charge

32
10
4

DCCT
Movable FC

Current
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͛Δͱ͍ͬͨ޻෉΋ඞཁʹͳΔɻ͜ͷΑ͏ʹɺFC ͸Δɻ͜ΕΒͷଞɺ਍அϥΠϯͷ຤୺ʹ͋ΔೖࣹϏʔՄಈࣜͷϏʔϜετούʔͱ΋‫͑ݴ‬ΔͨΊɺϋΠύϜμϯϓͱओۭಎԼྲྀͷϝΠϯμϯϓ΋ͦΕͧΕμϫʔͷϏʔϜʹ࢖༻͢Δʹ͸ྫྷ٫΍์ࣹઢःณͷ໘ΫτΛઈԑ͢Δ͜ͱͰ FC ͱͯ͠ͷ‫ػ‬ೳΛ࣋ͨͤͯͰϏʔϜμϯϓͱಉ༷ͷઃ‫ٻ͕ܭ‬ΊΒΕΔɻ‫ݴʹٯ‬͋Γɺ‫ ܭ‬5ϲॴͰϏʔϜ‫౓ڧ‬ΛଌఆՄೳͱͳ͍ͬͯ

͑͹ɺϏʔϜμϯϓͷμΫτΛ‫ͱؙ͝‬ઈԑͯ͠ೖࣹ

Δɻਤ 9 ʹిࢠॐ௚‫͍ͯ͠༻࢖Ͱޙ‬ΔՄಈ FC ͷࣸͨ͠ిྲྀΛऔΓग़ͤΔΑ͏ʹ͢Ε͹ɺͦͷ··ϋΠਅΛࣔ͢ɻಔ੡ͷΧοϓঢ়ి‫Ͱۃ‬ɺμΫτͱ͸ηϥύϫʔ࢓༷ͷ FC ͱͯ͠ར༻͢Δ͜ͱ͕ՄೳͰ͋Δɻ

ϛοΫͷεϖʔαʔʹΑΓઈԑ͞Ε͍ͯΔɻSCM㸷㸫 Table 2: cERL ༻ BPM ͷ಺༁
ઃஔ৔ॴ

μΫτ

ి‫ۃ‬

୆਺

ग़ྗৼ෯
[mVpp /pC]ϩεϑΝΫλʔ[mV/pC]߹ྲྀ෦ɾ௚ઢ෦

φ50
φ63

Stripline (Short)
Stripline (Long)

27
4

103.5
88.6

59.1
48.3

ΞʔΫ෦

φ85
8 ֯‫ܗ‬

Stripline (Long)
Stripline (Short)

2
10

60.2
172.7

21.3
82.0

LCS িಥ఺

φ50

Button

2

75.1

26.1

ೖࣹ෦ɾ਍அ෦
μϯϓϥΠϯ

༻ͷγϯνϨʔλͱಉ͡‫ۦ‬ಈ‫ߏػ‬Λར༻ͯ͠ग़͠ೖ

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ΔͨΊͷϞχλʔؔ࿈‫͋Ͱثػ‬Δ [11]ɻ
ҎԼͰ͸ɺ͜ΕΒͷத͔Βಛʹ։ൃཁૉͷߴ͍ BPM
ͱ SCMɼBLM ΛऔΓ্͛ɺͦͷಈ࡞‫ݪ‬ཧ΍γεςϜ
ߏ੒ɺ۩ମతͳ࢖༻ྫ౳Λड़΂Δɻ·ͨɺࠓ‫ޙ‬ͷ՝୊ʹ͍ͭͯ΋࠷‫ͱ·ʹޙ‬Ίͯ঺հ͢Δɻ

3.

ϏʔϜҐஔϞχλʔʢBPMʣՃ଎‫ث‬Λߏ੒͍ͯ͠ΔਅۭμΫτ͸ɺͦ͜Λ௨Δ
ϏʔϜͷαΠζ΍‫ي‬ಓΛߟྀͯ͠ͳΔ΂͘ϏʔϜϩε͕গͳ͘ͳΔΑ͏ͳେ͖͞ɾ‫ܗ‬ঢ়Ͱ࡞ΒΕ͍ͯΔɻલষͰड़΂ͨͱ͓ΓɺBPM ͸μΫτͷ಺ଆʹి‫ۃ‬Λ഑ஔͯ͠นిྲྀͷ෼෍ΛϐοΫΞοϓ͢Δ΋ͷͰ͋Δ͔
ΒɺμΫτ͕ҟͳΕ͹ BPM ͷσβΠϯ΋มΘͬͯ͘ΔɻcERL ʹઃஔ͞Ε͍ͯΔશ 45 ୆ͷ BPM ΋ɺμΫτͷ‫ܗ‬ঢ়΍ి‫ۃ‬ͷλΠϓʹΑͬͯද 2 ʹ‫ ͨ͛ܝ‬5 छྨʹେผͰ͖ΔɻຊষͰ͸ɺ͜ΕΒͷத͔Β࠷΋੡࡞ɹ୆਺ͷଟ͍௚ઢ෦༻ BPM ʹ஫໨͠ɺͦͷৄࡉΛղઆ

Fig. 10: ௚ઢ෦༻ BPM μΫτͷ໛ࣜਤͱి‫ۃ‬෦ͷ
ࣸਅ

͢Δɻ

3.1.

BPM μΫτͷઃ‫ܭ‬

3.1.1.

ετϦοϓϥΠϯి‫ۃ‬ͷಛੑͱ࠷దԽ

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ϥΠϯి‫͔ۃ‬ΒͲͷΑ͏ͳ৴߸͕ग़ྗ͞ΕΔ͔Λߟ͑ͯΈΔɻԁ౵μΫτͷ൒‫ܘ‬Λ rɺμΫτத৺͔Βి

ਤ 10 ʹ௚ઢ෦༻ BPM μΫτͷ໛ࣜਤͱి‫ۃ‬෦ͷ‫ۃ‬ද໘·Ͱͷ‫཭ڑ‬Λ aɺμΫτத৺͔Βి‫ۃ‬Λ‫ࠐݟ‬ΉࣸਅΛࣔ͢ɻμΫτ͸ԁ౵‫ܗ‬ঢ়Ͱɺ಺‫ܘ‬͸ 50 mm Ͱ֯౓Λ αɺి‫ۃ‬ͷ௕͞Λ l ͱ͢Δɻి‫ۃ‬ͷ྆୺͸ͦ͋ΔɻϏʔϜʹΑͬͯ༠‫͞ى‬ΕΔนిྲྀ͸ɺ಺นͷ্ΕͧΕϑΟʔυεϧʔʹ઀ଓ͞Ε͓ͯΓɺಉ࣠έʔԼࠨӈʹ഑ஔͨ͠ 4 ຕͷ൘ঢ়ి‫֎Ͱۃ‬෦΁औΓग़͢ɻϒϧ౳Λհͯ͠ 50 Ω Ͱऴ୺͞Ε͍ͯΔ΋ͷͱ͢Δ㸷㸫 ʢR1 = R2 = 50 Ωʣɻ͜ͷΑ͏ͳετϦοϓϥΠϯిͷϙʔτ 2 ͔Β͸Կ΋৴߸͕ग़ͯ͜ͳ͍ʢ࣮ࡍʹ͸ి‫͕ۃ‬μΫτͷ಺นͱ‫ܗ‬੒͢Δ఻ૹઢ࿏ͷಛੑΠϯϐʔ‫ۃ‬ͷ‫ػ‬ցతɾి‫ؾ‬తෆ‫׬‬શੑʹΑΓϙʔτ 1 ͷ 1/10ʙ

μϯε Zstrip ͸ɺϓϦϯτ‫ج‬൘ʹ͓͚ΔϚΠΫϩετ

1/30 ఔ౓ͷৼ෯Λ࣋ͬͨ৴߸͕ग़ྗ͞ΕΔʣɻ֤ϙʔϦοϓϥΠϯͱಉ༷ʹ r ͱ a ͱ α ʹΑܾͬͯ·Γɺ௨ৗτͷग़ྗ͸ϏʔϜͷਐߦํ޲͕‫ٯ‬స͢Δͱͦͬ͘Γೖ͸྆୺ͷϙʔτͰ৴߸ͷ൓ࣹ͕‫͜ى‬Βͳ͍Α͏ɺ50 ΩΕସΘΔͷͰɺͲͪΒͷϙʔτ͔Β৴߸͕ग़ྗ͞ΕΔ

ʹͳΔΑ͏ௐ੔͞ΕΔʢR1 = R2 = Zstrip = 50 Ωʣɻ͔ʹΑΓϏʔϜͷਐߦํ޲Λ‫ݟ‬෼͚Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δɻ

ྫͱͯ͠ి‫ۃ‬ͷ௕͞ΑΓ΋े෼୹͍ϏʔϜ͕ޫ଎Ͱ௨

͜ͷετϦοϓϥΠϯి‫ ܕۃ‬BPM ͷํ޲ੑ͸ଞͷ‫ܗ‬ա͢Δ৔߹Λߟ͑Δͱɺ֤ϙʔτ͔Βग़ྗ͞ΕΔ৴߸

ࣜͷ BPM ʹ͸ͳ͍ಛ௃Ͱ͋Γɺಉ͡μΫτΛ 2 ͭͷ͸࣍ͷΑ͏ʹઆ໌Ͱ͖Δʢਤ 12 ࢀরʣɻϏʔϜ͕‫ʹ޲ํٯ‬௨ա͢Δিಥ‫ܕ‬Ճ଎‫Ͱث‬͸ಛʹେ͖ͳϝϦοτͱͳΔɻɹɹɹ

Fig. 11: ετϦοϓϥΠϯి‫ۃ‬ͷϞσϧɹ• t = 0ɿϏʔϜ͕ి‫ۃ‬ͷ্ྲྀ୺ʹ౸ୡɻ͜ͷͱ͖ి‫ʹ্ۃ‬༠‫͞ى‬Εͨนిྲྀ͸ɺZstrip = R1 = 50 ΩͰ͋ΔͷͰͪΐ͏Ͳಉ͡େ͖͞ͷ 2 ͭʹ෼ׂ͞

Fig. 12: ετϦοϓϥΠϯి‫্ۃ‬Λ఻ൖ͢Δ৴߸ͷ༷ࢠΕɺยํ͸ϙʔτ 1 ΁ɺ΋͏ยํ͸ి‫ۃ‬Λ఻Θͬਤ 12 ͷաఔΛఆྔతʹߟ͑Δͱɺϙʔτ 1 ͔Βग़ྗͯԼྲྀ΁ͱ޲͔͏ɻ

• 0 < t < l/cɿ্ྲྀ୺Ͱ 2 ෼͞ΕͨนిྲྀͷยํͱϏʔϜ͕ޫ଎ c Ͱฒ૸͢Δɻ

• t = l/cɿϏʔϜ͕ి‫ۃ‬ͷԼྲྀ୺ʹ౸ୡɻϏʔϜ͕͞ΕΔిѹ৴߸ V1 (t) ͸࣍ͷΑ͏ʹද͢͜ͱ͕Ͱ͖Δɻ


2l
1 α
V1 (t) = ·· R1 Ibeam (t) − Ibeam t −
2 2π
c
(3-1)

ి‫ۃ‬Λ཭ΕΔࡍɺԼྲྀ୺ʹ͸্ྲྀ୺Ͱ༠‫͞ى‬Εͨ

Ibeam (t) ͸ϏʔϜిྲྀͰ͋ΔɻϏʔϜͷ࣌ؒߏ଄͕Ψนిྲྀͱେ͖͞͸ಉ͕ͩ͡ූ߸͕ҟͳΔนిྲྀ͕΢ε෼෍Ͱද͞ΕΔ৔߹ɺ͢ͳΘͪ Ibeam (t) = I0 ·ੜ͡Δɻ͜ͷిྲྀ΋΍͸Γ Zstrip = R2 = 50 Ωexp(−t2 /2σ 2 ) ͷͱ͖ɺࣜ 3-1 ͸(t−2l/c)2
Zstrip α − t22e 2σ − e− 2σ2· I0 (3-2)
V1 (t) =·2
2π

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ͯ͠ਤࣔ͢Δͱਤ 13 ͷΑ͏ʹͳΔɻ·ͨɺࣜ 3-2 Λ• t = 2l/cɿԼྲྀ୺Ͱ༠‫͞ى‬Εͨนిྲ্ྀ͕ྲྀ୺ʹϑʔϦΤม‫ͯ͠׵‬प೾਺ྖҬͰද‫͢ݱ‬Δͱ

౸ୡ͠ɺϙʔτ 1 ͔Βग़ྗ͞ΕΔɻ

V1 (ω) = Zstrip ·͢ͳΘͪɺ্ྲྀଆͷϙʔτ 1 ͔Β͸ 2l/c ͷִ࣌ؒؒͰ྆‫ۃ‬ੑͷύϧε৴߸͕‫؍‬ଌ͞ΕΔͷʹର͠ɺԼྲྀଆ

㸷㸫 

ω2 σ2
α
· e− 2 · sin
4π≡ Zt (ω) · I0

ωl
c

π

ωl

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(3-3)

ɹ

ɹ

ɹ

ɹ

Fig. 13: ετϦοϓϥΠϯి‫ۃ‬ͷ্ྲྀϙʔτ͔Βग़ྗ͞ΕΔిѹ৴߸ʢl = 300 mmʣ

300 mm, α = 20◦ ʣ

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௃෇͚Δؔ਺ͰɺΦʔϜͷ๏ଇΛద༻͢ΔͱΠϯϐʔ͸Ճ଎લ‫ޙ‬ͷϏʔϜ͕ަ‫ʹޓ‬௨ա͢ΔͨΊɺ‫܁‬Γฦ͠μϯεʹରԠ͢Δ͜ͱ͔Βʠ సૹΠϯϐʔμϯε ʡͱ͸࠷େ 2.6 GHz ͱͳΔɻΑͬͯɺి‫ۃ‬ͷ௕͞͸ࣜ 3-5‫ݺ‬͹ΕΔɻਤ 14 ͸ |Zt (ω)| Λप೾਺ͷؔ਺ͱͯ͠ਤ

ΑΓ 28.8 mm ʹબΜͩɻ͜ͷ௕͞Ͱ͋Ε͹ 1.3 GHzࣔͨ͠΋ͷͰ͋Δɻ͜ͷਤ͔Β΋෼͔ΔΑ͏ʹɺετͷ৴߸ʹ΋ରԠͰ͖Δ͕ɺ‫ݕ‬ग़‫౓ײ‬͸ 2.6 GHz ʹൺϦοϓϥΠϯి‫ۃ‬͸΂ͯ 3 ׂఔ౓௿Լ͢ΔͨΊʢ-1.5 dBʣɺࠓ‫ޙ‬ͷ֦ுΛ

fmax =

c(2n − 1)4l

for n = 1, 2, · · ·(3-4)

Fig. 14: ετϦοϓϥΠϯి‫ۃ‬ͷप೾਺ಛੑʢl =ߟ͑ͯ΋ 1.3 GHz ͷप೾਺Ͱ͔͠ϏʔϜ͕௨ա͠ͳ
͍ೖࣹ෦΍μϯϓϥΠϯʹ͍ͭͯ͸ɺ1.3 GHz Ͱ࠷େͷप೾਺ʹରͯ͠‫࠷͕౓ײ‬େͱͳΔɻి‫ۃ‬ͷ௕͞ʹର‫ͳͱ౓ײ‬Δ௕͞ʢ57.6 mmʣʹઃఆͨ͠ɻετϦοϓ

ͯ͠όϯν௕͕௕͘ͳͬͯ͘Δͱɺ্ྲྀ୺Ͱੜͨ͡৴

ϥΠϯి‫ۃ‬Λ࢖༻͢Δར఺ͷҰͭ͸ɺి‫ۃ‬ͷ෯ɺ͢ͳ߸ͱԼྲྀ୺Ͱੜͨ͡‫߸ූٯ‬ͷ৴߸ͷॏͳΓ͕૿Ճ͢ΔΘͪϏʔϜ͔Βͷ‫ࠐݟ‬Έ֯ α Λେ͖͘͢Ε͹ɺͦΕʹͨΊɺप೾਺͕ߴ͘ͳΔʹͭΕͯ‫͕౓ײ‬௿Լ͢Δɻ·ൺྫͯ͠େ͖ͳ৴߸ΛಘΒΕΔ͜ͱͰ͋Δʢࣜ 3-1 ࢀͨɺϑΟʔυεϧʔʹ઀ଓ͞ΕΔಉ࣠έʔϒϧ͸දൽরʣɻ͕ͨͬͯ͠ɺඇৗʹ௿‫౓ڧ‬ͷϏʔϜͰ։࢝͞ΕޮՌͷӨ‫Ͱڹ‬ϩʔύεϑΟϧλʔͷಛੑΛ͍࣋ͬͯΔ

ΔՃ଎‫ث‬ͷௐ੔ӡసॳ‫͔ظ‬Β BPM Λ࢖༻͢ΔͨΊʹͨΊɺߴप೾਺ྖҬͰͷ‫౓ײ‬͸͞Βʹ௿Լ͢Δ͜ͱʹ͸ɺα Λେ͖͘ઃఆ͢Δ͜ͱ͕๬·͍͠ɻ͔͠͠ͳ͕

ͳΔɻ͕ͨͬͯ͠ɺ࠷΋‫͍ߴ͕౓ײ‬ͷ͸ n = 1 ͷ৔߹Βɺి‫ۃ‬ͷಛੑΠϯϐʔμϯε Zstrip ͸୯Ґ௕͞౰ͨͰ͋Γɺ͜ͷͱ͖ͷి‫ۃ‬௕͸ࣜ 3-4 ΑΓΓͷ੩ి༰ྔ C ʹ൓ൺྫ͢ΔͨΊɺZstrip = 50 Ω Λc
λlopt ==
4f
4࣮‫͠ݱ‬Α͏ͱ͢Δͱେ͖ͳి‫ۃ‬ఔμΫτͱͷؒͷ‫཭ڑ‬(3-5)

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Λେ͖͘͢Δඞཁ͕͋ΓɺμΫτࣗମͷαΠζ͕େ͖͘ͳͬͯ͠·͏ɻ·ͨɺಉ࣠ߏ଄ͷϑΟʔυεϧʔͱి‫ۃ‬ͷ઀ଓ෦ʹ͓͚ΔΠϯϐʔμϯεෆ੔߹΍ྡΓ߹͏ి‫ۃ‬ಉ࢜ͷి‫ؾ‬తͳ݁߹͕େ͖͘ͳΓɺग़ྗ৴߸ͷ‫ܗ‬ঢ়΍ BPM ͱͯ͠ͷੑೳʹѱӨ‫͕ڹ‬ੜ͡ΔɻcERLͰ͸͜ͷ఺΋ߟྀ͠ɺͲͷηΫγϣϯͷ BPM ʹ͍ͭͯ΋ α = 20◦ ͱͳΔΑ͏ి‫ۃ‬ͷ෯Λܾఆͨ͠ɻ಺‫ܘ‬

50 mm ͷ௚ઢ෦༻ BPM ͷ৔߹͸ 8.8 mm ͱͳΔɻి‫ۃ‬ͷްΈ͸‫ػ‬ցత‫౓ڧ‬Λߟ͑ͯ 1 mm ͱͨ͠ɻʹΑͬͯ࠷దԽ͞ΕΔ͜ͱ͕෼͔ͬͨɻcERL ͷ‫܁‬Γ㸷㸫 ֤ి‫ۃ‬͸μΫτͷ಺นʹઃ͚ͨस‫ܗ‬ͷߔʹ r = a ͱͳΔΑ͏഑ஔͨ͠ʢਤ 10 ࢀরʣɻ͜ͷΑ͏ʹి‫ۃ‬Λ͕ಘΒΕ͍ͯΔɻ

μΫτͷ಺นͱ໘ҰͰ഑ஔͨ͠ํ͕ɺμΫτ಺ʹಥ͖ग़͢‫Ͱܗ‬഑ஔ͢ΔΑΓ΋ϏʔϜʹର͢Δ෺ཧత‫ܘޱ‬Λେ͖֬͘อͰ͖Δଞɺ‫ޙ‬ड़͢Δʠ ΢ΣΠΫ৔ ʡ΋ൺֱతখ͘͞཈͑Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δɻి‫ͱۃ‬μΫτؒͷ‫཭ڑ‬ʢಈ‫޲ํܘ‬ɾํҐ֯ํ޲ʣ͸ɺ্ड़ͨ͠Α͏ʹి‫ۃ‬ͷಛੑΠϯϐʔμϯε Zstrip ͕ 50 Ω ʹͳΔΑ͏ܾΊͨɻ͜ͷ৔߹ͷಛੑΠϯϐʔμϯε͸ɺߴप೾৴߸Λ఻ൖͤͨ͞ͱ͖ʹμΫτͱి‫ʹؒۃ‬ੜ͡ΔిҐࠩͱి‫ۃ‬ΛྲྀΕΔిྲྀͷൺʢ͋Δ͍͸ి৔ͱ࣓৔ͷൺʣͰఆٛ͞
ΕΔɻฏߦฏ൘΍ಉ࣠ͱ͍ͬͨ୯७ͳߏ଄Ͱ͋Ε͹ཧ࿦తʹਫ਼౓ྑ͘‫͖Ͱࢉܭ‬Δ͕ɺ͜ͷΑ͏ͳෳࡶͳߏ଄
ͷ৔߹͸ 3 ࣍‫ݩ‬ͷి࣓৔ղੳίʔυΛར༻ͯ͠ධՁ
͢Δ͜ͱ͕ଟ͍ɻ͜͜Ͱ͸ࢢൢͷιϑτ΢ΣΞͰ͋Δ
ʠ HFSS[12] ʡΛ࢖༻ͨ͠ɻ
ਤ 12 Ͱߟ࡯ͨ͠ͱ͓ΓɺετϦοϓϥΠϯి‫ۃ‬͸ํ޲ੑΛ͓࣋ͬͯΓɺϏʔϜͷԼྲྀଆϙʔτ͔Β͸ʢཧ૝తʹ͸ʣ৴߸͕ग़ྗ͞Εͳ͍ɻ͜Ε͸ԼྲྀଆϙʔτΛ୹བྷͯ͠΋্ྲྀଆͷ৴߸ʹ͸Ө‫ͱ͍͜ͳ͕ڹ‬Λҙຯ͢Δɻ͕ͨͬͯ͠ɺcERL ͷ BPM Ͱ΋ి‫ۃ‬ͷԼྲྀଆ͸௚઀μΫτʹ༹઀ͯ͠୹བྷ͍ͤͯ͞ΔɻҰํɺ্ྲྀଆͷి‫୺ۃ‬͸μΫτʹ༹઀͞Εͨಉ࣠ߏ଄ͷϑΟʔυεϧʔʹ઀ଓ͞Ε͓ͯΓɺి‫ʹ্ۃ‬༠‫͞ى‬Εͨนిྲྀɹ͸͜ΕΛհͯ͠֎෦΁औΓग़͞ΕΔɻ͜ͷϑΟʔυεϧʔ͸ɺ࠷େ 2.6 GHzʢ384 ps प‫ظ‬ʣͰ௨ա͢ΔϏʔϜ͔Βͷ৴߸Λ‫ݸ‬ʑʹ੾Γ෼͚ͯ‫؍‬ଌ͢ΔͨΊʹ։ൃɹ

Fig. 15: GdﬁdL Ͱ‫ͨ͠ࢉܭ‬௚ઢ෦༻ BPM ͷ࣌ؒԠ౴ͱप೾਺ಛੑ

͞Εͨ΋ͷͰɺத৺ಋମͷ‫ݻ‬ఆͱਅۭ෧ࢭΛ୲͏ઈԑମʹ௨ৗͷΞϧϛφηϥϛοΫεʢεr ≈ 10ʣͰ͸ͳ͘ΑΓ༠ి཰ͷ௿͍ΨϥεʢBHAɼεr = 5ʣΛ࢖༻ͯ͠

3.1.2.

͍Δ [13]ɻҰൠʹΨϥεૉࡐ͸ηϥϛοΫεΑΓ΋‫ػ‬ցత‫౓ڧ‬ͷ໘ͰྼΔ͕ɺࠓճ࢖༻ͨ͠Ψϥε͸฼ࡐͷίόʔϧͱ΄΅ಉ͡೤๲ு܎਺Λ͓࣋ͬͯΓɺద੾ͳ༹઀୅ͱ։ઌΛઃ͚Δ͜ͱͰ૊ཱ࣌΍ϕʔΩϯά࣌ʹഁଛͨ͠ྫ͸ͳ͍ɻਤ 15 ͸ࢢൢͷ 3 ࣍‫ݩ‬ϏʔϜγϛϡϨʔλʠ GdﬁdL[14] ʡͰ‫ͨ͠ࢉܭ‬௚ઢ෦༻ BPM ͷग़ྗ೾‫ͦͱܗ‬ͷεϖΫτϧͰ͋ΔɻςετϏʔϜͷόϯν௕͸ 1 mmʢ3.3 psʣɺόϯνిՙ͸ 1 pC ͱͨ͠ɻग़
ྗ೾‫ʹܗ‬͸ϑΟʔυεϧʔपลͷΠϯϐʔμϯεෆ੔߹఺Ͱੜͨ͡ଟॏ൓ࣹͷӨ‫ݟ͕ڹ‬ΒΕΔ͕ɺέʔϒϧ΍‫ݕ‬೾ճ࿏ͰͷଛࣦΛߟྀͯ͠΋े෼‫ݕ‬ग़Ͱ͖Δ͚ͩ
ͷৼ෯͕ಘΒΕ͓ͯΓɺ࣌ؒతʹ΋ 384 psʢ2.6 GHzʣͷप‫Ͱظ‬࿈ͳΔϏʔϜ৴߸Λे෼۠ผ͠ಘΔԠ౴଎౓

TDR ʹΑΔి‫ۃ‬ͷ݈શੑνΣοΫ࣮ࡍʹ੡࡞ͨ͠ετϦοϓϥΠϯి‫ۃ‬ͷ݈શੑ͸ɺ

TDRʢTime Domain Reﬂectometryɿ࣌ؒྖҬ൓ࣹ཰ଌఆʣʹΑΓνΣοΫͰ͖Δɻి‫ۃ‬ͷऔΓ෇͚‫ࠩޡ‬౳Ͱ৴߸‫ܦ‬࿏ͷ్தʹಛੑΠϯϐʔμϯε͕ 50 Ω ͱҟͳΔ఺͕͋Δͱɺͦ͜Λ௨ա͢Δ৴߸ͷҰ෦͕൓ࣹ
͞ΕΔɻTDR ͱ͸ɺ৴߸‫ܦ‬࿏ʹ্ཱ͕ͪΓͷ଎͍εςοϓ৴߸Λೖྗ͠ɺͦͷ൓ࣹ͞Ε͖ͯͨ৴߸ͱೖྗ
৴߸ͷ߹੒೾‫ܗ‬Λ‫؍‬ଌ͢Δ͜ͱͰ‫ܦ‬࿏ʹԊͬͨಛੑΠϯϐʔμϯεͷมԽΛ‫ܭ‬ଌ͢Δख๏Ͱ͋Δɻྫ͑͹ɺ‫ܦ‬࿏ͷઌ͕ 50 Ω Ͱऴ୺͞Ε͍ͯΔͱ͢Δͱೖྗͨ͠
શΤωϧΪʔ͕ͦ͜Ͱ‫ٵ‬ऩ͞ΕΔͨΊ൓ࣹ͸‫͖ͣى‬ɺ߹੒೾‫ܗ‬ͷৼ෯ʹมԽ͸ͳ͍ʢਤ 16(a)ʣɻҰํɺ୹བྷ͞Ε͍ͯΔ৔߹͸ͦ͜ͰͷిѹΛଧͪফ͢Α͏ʹ㸷㸫 ූ߸͕൓సͨ͠৴߸͕൓ࣹ͞ΕΔͨΊɺ߹੒೾‫ܗ‬ͷৼ෯͸θϩʹͳΔʢਤ 16(b)ʣɻ‫ʹٯ‬։์͞Ε͍ͯΔ৔
߹͸ΤωϧΪʔ͕Ұ੾‫ٵ‬ऩ͞Εͣʹಉ͡Ґ૬Ͱશ൓ࣹ
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3.1.3.

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(3-6)

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(3-7)

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3.2.

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3.2.1.

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Fig. 19: ϩάΞϯϓճ࿏ͷϒϩοΫਤ

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3.2.2.

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3.3.

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ɹΒϏʔϜʹΑͬͯ༠‫͞ى‬Εͨ 1.3 GHz ੒෼Λ‫ݕ‬೾͠σFig. 21: ௚ઢ෦༻ BPM ͔Βͷग़ྗ೾‫( ܗ‬a) ‫ݕ‬೾લ(b) ‫ݕ‬೾‫ޙ‬δλΠζͨ͠‫ޙ‬ͷ‫ݕ‬ग़৴߸Λਤ 21 ʹࣔ͢ɻϏʔϜͷॏ৺Ґஔ x, y ͸ɺਤ 21(b) ʹࣔͨ͠ 4 ͭͷ৴߸ͷϑϥοττοϓ෦෼ͷΈΛൈ͖ग़ͯ͠ฏ‫ۉ‬Խ͠ɺಘΒΕத͍ͯ͠ΔͷͰɺϏʔϜ͕೚ҙͷ৔ॴΛ௨աͨ͠ͱ͖

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PARTICLE STUDIO[20] ʡΛ༻͍ͨɻϏʔϜͷ௨աy = ky (log Vt − log Vb )= ky log≡ ky · V‫ܭ‬ͷաఔͰར༻ͨ͠ 3 ࣍‫ݩ‬ϏʔϜγϛϡϨʔλʠ CST
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Vb͍ͬͨͱ͖ʹɺ֤ి‫ۃ‬ͷग़ྗ͔Β‫ ͨ͠ࢉܭ‬U Λϓϩο(3-10)

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Vl + Vr + Vb ) ʹ͸ґଘ͠ͳ͍ɻkx , ky ͸ଌఆ͞Ε͍ͨͯ‫ͨ͠ࢉܭ‬ϏʔϜҐஔͱ࣮ࡍͷϏʔϜҐஔΛ 2 ࣍‫ݩ‬ిѹͷࠩͱ࣮ࡍͷϏʔϜҐஔΛ݁Ϳൺྫ܎਺Ͱɺ
ʠ‫ײ‬తʹϓϩοτͨ͠ͷ͕ਤ 22(b) Ͱ͋ΔɻBPM ͷߍਖ਼౓܎਺ ʡͱ‫ݺ‬͹ΕΔɻ‫਺܎౓ײ‬͸ϏʔϜͷมҐʹґଘ͢Δؔ਺ͰɺμΫτͷத৺෇ۙʢ x2 + y 2  rʣͰσʔλͱͳΔ͜ͷΑ͏ͳਤΛ‫ٻ‬ΊΔ͜ͱΛʠ Ϛοϐϯά ʡͱ‫Ϳݺ‬ɻਤ 22(b) Λ‫ݟ‬Δͱɺ x2 + y 2 ͕େ͖͘͸΄΅ఆ਺ͰۙࣅͰ͖Δ͕ɺมҐ͕େ͖͍৔ॴͰ͸ඇ

ͳΔʹͭΕ࣮ͯࡍͷϏʔϜҐஔͱ‫݁ࢉܭ‬Ռʹ͕ࠩੜ͡ઢ‫ʹܗ‬มԽ͢Δɻ૬ର࿦తͳ଎౓Ͱӡಈ͢ΔϏʔϜͷ͍ͯΔͷ͕෼͔Δɻ͜Ε͸ kx = ky = const. ͱԾఆ͠ి৔͸ϩʔϨϯπऩॖʹΑΓ΄΅ಈ‫޲ํܘ‬ͷ໘಺ʹू㸷㸫 ͨͨΊͰɺ࣮ࡍͷϏʔϜҐஔ‫Ͱࢉܭ‬͸Ϛοϐϯάͷ݁‫ܘ‬Λେ͖͘อͭͨΊஅ໘͕ 8 ֯‫ܗ‬ͷμΫτΛ࢖༻͠Ռʹ U ͱ V ͷଟ߲ࣜΛϑΟοτ͢Δ͜ͱͰಘΒΕΔ

͓ͯΓɺి‫ۃ‬͸ͦͷࣼ໘ʹ 1 ͭͣͭ഑ஔ͞Ε͍ͯΔɻ

‫ۂ౓ײ‬ઢ͕༻͍ΒΕΔɻ·ͨɺ࣮ࡍʹ͸ಉ͡ BPM Ͱ͜ͷΑ͏ʹμΫτͷॎԣൺ͕ 1 Ͱͳ͍৔߹ͷ BPM Ͱ΋ి‫ۃ‬ͷՃ޻΍૊Έཱͯ࣌ͷ‫ʹࠩޡ‬Αͬͯ‫ۂ౓ײ‬ઢ͕͸ɺϏʔϜ͕ൃ͢Δి‫ྗؾ‬ઢͷಧ͖ํ͕ి‫ʹۃ‬Αͬͯ

1 ୆ͣͭඍົʹҟͳΔͨΊɺςετϕϯνʹ͓͍ͯ 2มΘͬͯ͘ΔͨΊ kx = ky ͱͳΓɺඞཁͱ͞ΕΔ‫౓ײ‬࣍‫ݩ‬తʹҐஔΛ૸ࠪͰ͖Δࡉ͍ϫΠϠʔΛ BPM ʹ௨ʹԠͯ͡ి‫ۃ‬ͷҐஔ΍਺Λௐ੔͠ͳ͚Ε͹ͳΒͳ͍ɻ͠ɺͦΕʹϏʔϜΛ໛ٖ͢ΔύϧεిѹΛҹՃ࣮ͯ͠ϏʔϜҐஔͷ‫ࣜࢉܭ‬͸ଌʹΑΓϚοϐϯά͢Δ͜ͱ͕ଟ͍ɻ

x = kx {log Vtr + log Vbr − (log Vtl + log Vbl )}= kx log

Vtr · VbrVtl · Vbl

≡ kx · U(3-11)

y = ky {log Vtr + log Vtl − (log Vbr + log Vbl )}= ky log

Vtr · Vtl
Vbr · Vbl

≡ ky · V(3-12)

ͱͳΔɻࢀߟͷͨΊɺΞʔΫ෦༻ BPM ͷϚοϐϯά
݁ՌΛਤ 23 ʹࣔ͢ɻి‫ۃ‬Λ্Լࠨӈʹ഑ஔ͢Δ৔߹
ͱൺֱ͢Δͱɺ͜ͷ৔߹ͷํ͕‫਺܎౓ײ‬ͷઢ‫ܗ‬ൣғ͸‫·ڱ‬Δ܏޲͕͋ΔɻͦΕͰ΋ͳ͓ଞͷઢ‫ܗ‬Ξϯϓͷग़ྗ͔ΒϏʔϜҐஔΛ‫ٻ‬ΊΔํࣜʢΔ/Σ ํࣜʣʹൺ΂Ε͹޿ΊͰ͋Γɺ͜ͷ௚ઢੑͷྑ͞͸ϩάϨγΦํ͕ࣜ࣋ͭϝϦοτͷҰͭͰ͋Δɻ

3.4.

ϏʔϜΛ࢖ͬͨߍਖ਼

3.4.1.

Ґஔ෼ղೳ

ਤ 24 ʹ্ྲྀͷิਖ਼ి࣓ੴͷྭ࣓ిྲྀΛ֊ஈঢ়ʹมԽͤͨ͞ͱ͖ͷϏʔϜҐஔଌఆ݁ՌΛࣔ͢ɻ੨͕ BPM
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Fig. 22: ௚ઢ෦༻ BPM ͷϚοϐϯά݁Ռ (a) ਫฏ্࣠ (b) ԣํ޲໘಺

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ਫฏํ޲ͷి‫͕ޫࣹ์ʹۃ‬௚ܸ͢ΔͷΛආ͚ΔͨΊํϏʔϜͷҐஔδολʔ΋‫ؚ‬Μͩ஋Ͱ͋Δɻ·ͨɺόϯ◦Ґ֯ํ޲ʹ 45 ճసͤͨ͞Ґஔʹ഑ஔ͞ΕΔɻ·ͨɺν౰ͨΓ 10 fC ఔ౓ͱ͍͏ඍগిՙͰ 1 μs ͷ࣌ؒ෯அ໘͕ϨʔετϥοΫ‫ܕ‬ͷμΫτ΍ૠೖޫ‫ͳ͔ʹ༻ݯ‬ͷύϧεϏʔϜʹର͢Δ஋Ͱ͋Γɺόϯν౰ͨΓͷిΓፏฏͳμΫτ͕࢖༻͞ΕΔ͜ͱ΋ଟ͘ɺͦͷ৔߹ʹՙΛ૿΍͢ɺ͋Δ͍͸ύϧεΛ৳͹ͯ͠‫ݕ‬ग़৴߸Λฏ͸্໘ͱԼ໘ͷରশͳҐஔʹฒ΂ͯ഑ஔ͢ΔɻcERL‫͢ۉ‬Δ࣌ؒΛ૿΍ͤ͹ 10 μm Φʔμʔͷલ൒·Ͱ͸ʹ͓͍ͯ΋ɺ2 ͭͷΞʔΫ෦Ͱ͸ਫฏํ޲ͷ෺ཧత‫ޱ‬վળͰ͖Δͱߟ͍͑ͯΔɻ

㸷㸫 

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BPM ͝ͱʹҟͳΔͨΊɺ‫ݸ‬ʑʹௐ΂্ͯड़ͨ͠ϏʔϜҐஔͷ‫ิʹࣜࢉܭ‬ਖ਼߲ͱͯ͠Ճ͑Δඞཁ͕͋Δɻ͜ͷΑ͏ͳิਖ਼ํ๏Λʠ Beam Based Alignment ʡͱ͍͏ɻ
ɹ

ɹ

3.5.

cERL ௐ੔ӡసͰͷ࢖༻ྫ

3.5.1.

BPM ͷ੍‫ޚ‬ύωϧ

Fig. 23: ΞʔΫ෦༻ BPM ͷϚοϐϯά݁Ռ (a) ਫฏɾԖ௚্࣠ (b) ԣํ޲໘಺

ਤ 25(a) ͸ cERL ͷௐ੔ӡసͰ࢖༻͍ͯ͠Δ BPM

3.4.2.

Φϑηοτͷ‫ݸ‬ผදࣔύωϧͰ͋Δɻ্ஈʹ‫ݕ‬೾‫ޙ‬ͷ 4 ి‫ۃ‬৴߸ɺՃ଎‫ث‬ͷ‫ي‬ಓௐ੔Ͱ͸ɺϏʔϜ͕࢛ॏ‫࣓ిۃ‬ੴͷ࣓৔த৺Λ௨ΔΑ͏ௐ੔͞ΕΔɻ͕ͨͬͯ͠ɺBPM ͸ͦͷΑ͏ʹܾͯ͠ΊΒΕͨ‫ج‬४‫ي‬ಓ͔ΒͷมҐΛଌఆ͢΂͖Ͱ͋Δ͕ɺ࣮ࡍʹ͸࢛ॏ‫࣓ిۃ‬ੴͷ‫ػ‬ցతத৺Λ‫ج‬४ʹઃஔ͞ΕΔ্ɺBPM ࣗମͷ‫ػ‬ցతத৺ͱ
ి‫ؾ‬తத৺͕Ұக͍ͯ͠Δͱ΋‫ݶ‬Βͳ͍ͨΊɺϏʔϜҐஔͷଌఆ஋ʹ͸ඞͣΦϑηοτ͕‫·ؚ‬ΕΔ͜ͱʹͳΔɻ͜ͷΦϑηοτͷ஋͸ɺྡ઀͢Δ࢛ॏ‫࣓ిۃ‬ੴͷ‫ʹ͞ڧ‬ର͢ΔϏʔϜͷԠ౴͔Β‫ٻ‬ΊΔ͜ͱ͕Ͱ͖Δɻ͢ͳΘͪɺϏʔϜ͕࢛‫࣓ۃ‬৔ͷத৺Λ௨͍ͬͯΔ৔߹͸ͦͷి࣓ੴͷ‫͞ڧ‬Λม͑ͯ΋ϏʔϜαΠζ͕มΘΔ
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Α͏ʹͳ͓ͬͯΓɺৄࡉͳ‫ي‬ಓௐ੔ͷࡍʹར༻͞ΕΔɻਤ 25(b) ͸શ BPM ͷग़ྗΛ্ྲྀ͔Βॱʹฒ΂ͯදࣔͨ͠΋ͷͰɺ্ஈ͕ਫฏํ޲ͷ‫ي‬ಓɺதஈ͕Ԗ௚ํ޲
ͷ‫ي‬ಓɺԼஈ͕ϏʔϜిՙʢ4 ి‫ۃ‬ͷ࿨৴߸ʣʹରԠ
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͍ͯͳ͍৔߹͸αΠζͱͱ΋ʹॏ৺Ґஔ΋มԽ͢Δɻ
Αͬͯɺྡ઀͢Δ࢛ॏ‫࣓ిۃ‬ੴͷ‫͞ڧ‬Λม͑ͯ΋Ϗʔ㸷㸫 ͨɻྫ͑͹ɺΞϝϦΧͷ Jeﬀerson LaboratoryʢJLabʣͰՔಇதͷ ERL Ͱ͸ɺத৺ʹ݀ͷ։͍ͨεΫϦʔϯΛ࢖༻͠ɺपճલͷϏʔϜ͸ͦͷ݀Λ௨աͤ͞ɺपճ‫ޙ‬ͷϏʔϜ͸গ͠‫ي‬ಓΛͣΒ͢͜ͱͰ݀ͷपลʹ౰ͯͯ‫؍‬ଌ͢Δͱ͍͏ख๏Λ࠾༻͍ͯͨ͠ɻcERL ʹ͓͍ͯ΋ɺ౰ॳ͸͜ͷ݀։͖εΫϦʔϯ΍ 2 ͭͷ BPM ৴߸Λ࣌ؒతʹ੾Γ෼͚Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δߴ଎ήʔτεΠονͷ࠾༻Λ‫ݕ‬౼͍͕ͯͨ͠ɺ࠷ऴతʹ͸पճલͷϏʔϜͱपճ‫ޙ‬ͷϏʔϜͰ͸ಉ͡ BPM Λ௨ա͢ΔλΠϛϯάʹҰఆͷ͕ࠩ͋Δ͜ͱʹ஫໨͠ɺBPM Λར༻ͯ͜͠ΕΒͷҐஔΛ‫ݸ‬ผʹ‫ܭ‬ଌ͢Δํ๏ΛߟҊͨ͠ɻਤ 26(a) ʹ͜ͷํ๏ͷ໛ࣜਤΛࣔ͢ɻௐ੔ӡసͰ࢖༻͢ΔόʔετϞʔυͷ৔߹ɺपճ‫ޙ‬ͷϏʔϜ৴߸͸पճલͷϏʔϜ৴߸ʹରͯ͠पճ࣌ؒ෼͚ͩ஗Ԇ
ͯ͠ॏͳΔɻ͕ͨͬͯ͠ɺ͜ͷॏͳͬͨ৴߸ͷઌ಄ʹ͸पճલͷϏʔϜɺ‫ޙ‬ඌʹ͸पճ‫ޙ‬ͷϏʔϜ͔Βͷ৴߸ͷΈ͕‫ݱ‬ΕΔɻ͜ΕΒͷύʔτʹ‫·ڬ‬Εͨ෦෼ͷ৴߸͸ɺཧ૝తʹ͸‫ݕ‬ग़͞Εͳ͍ɻͳͥͳΒɺपճ‫ޙ‬ͷϏʔϜ͸ΤωϧΪʔճऩͷͨΊҐ૬͕ 180◦ ͣΒ͞Ε͍ͯΔͨΊɺपճલͷϏʔϜ৴߸ͱॏͳΔ͜ͱͰੜ͡
Δ 2.6 GHz ͷ৴߸͸ɺ‫ݕ‬೾ճ࿏಺ͷ BPFʢத৺प೾
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Fig. 25: BPM ੍‫ޚ‬ύωϧͷҰྫ (a) ‫ݸ‬ผදࣔύωϧ (b) पճ‫ي‬ಓදࣔύωϧ
3.5.2.

2 ΧϥʔϏʔϜͷಉ࣌ଌఆετϦοϓϥΠϯి‫ۃ‬ͷ߲Ͱ΋গ͠৮ΕͨΑ͏ʹɺ

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पճલͷϏʔϜ͕ͦ͜ͰࣦΘΕͯ͠·͍ɺ౰વपճ‫ޙ‬ͷϏʔϜ΋ଘࡏ͠ͳ͘ͳΔɻ͢ͳΘͪɺ͜ͷ۠ؒͰ͸पճ‫ޙ‬ͷϏʔϜΛ‫؍‬ଌ͢Δͷʹ SCM ͷΑ͏ͳഁյ‫ܕ‬ͷϞχλʔ͸࢖༻Ͱ͖ͳ͍ͷͰ͋Δɻपճ‫ޙ‬ͷϏʔϜ‫ي‬ಓ͸ɺERL ͷ࠷ॏཁաఔͰ͋ΔΤωϧΪʔճऩ΍ϝΠϯμϯϓ΁ಋͦ͘ͷ‫ޙ‬ͷ‫ي‬ಓௐ੔ʹෆՄܽͰ͋Δ͜

ɹ

Fig. 26: BPM Λར༻ͨ͠ 2 ΧϥʔϏʔϜͷଌఆྫ(a) ଌఆͷ‫ݪ‬ཧ (b) ଌఆ݁Ռͱ͔Βɺ֤‫ࢪڀݚ‬ઃͰ͸ͦͷ‫؍‬ଌ๏ʹ಄Λ೰·͖ͤͯ㸷㸫 Table 3: cERL ༻ SCM ͷ಺༁
ઃஔ৔ॴ

μΫτ

‫ۦ‬ಈํࣜ

εΫϦʔϯ

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୆਺

߹ྲྀ෦ɾ௚ઢ෦

φ50
φ63

Pneumatic
Pneumatic

YAG & OTR
YAG

φ28
φ26

16
5

ΞʔΫ෦

φ100
8 ֯‫ܗ‬

Pneumatic
Pneumatic

YAG & OTR
YAG & OTR

φ50
20 × 402
6ೖࣹγέΠϯ

ፏฏप௕ิਖ਼γέΠϯ

ፏฏ
φ41.5

Pneumatic
Stepping motor
Pneumatic

YAG / OTR
YAG / OTR
Desmarquest

26 × 76
26 × 66
10 × 101
11ೖࣹ෦ɾ਍அ෦
μϯϓϥΠϯ

LCS িಥ఺

ਤ 26(b) ʹ 2 ΧϥʔϏʔϜͷଌఆྫΛࣔ͢ɻ4 ి‫ۃ‬Ϧʔϯϗϧμʔ͸ 2 ஈࣜͱͳ͓ͬͯΓɺϏʔϜͷ‫౓ڧ‬͔Βͷ৴߸͕ͦΕͧΕ֊ஈঢ়ʹͳ͓ͬͯΓɺपճલͷ΍ΤωϧΪʔʹԠͯ͡ 2 छྨͷεΫϦʔϯΛ࢖͍෼͚ϏʔϜͱपճ‫ޙ‬ͷϏʔϜΛ͸͖ͬΓ۠ผͯ͠‫؍‬ଌͰ͖ΒΕΔߏ଄ʹͳ͍ͬͯΔɻ

͍ͯΔɻ֤ύʔτͷ෯͸ϏʔϜͷपճ࣌ؒͰܾ·ΓɺcERL ͷ৔߹͸͓Αͦ 300 ns Ͱ͋Δɻάϥϑͷ্ཱ͕ͪΓ࣌ؒͷҧ͍͸ɺ࢖༻ͨ͠‫ݕ‬೾ճ࿏ͷಛੑͷࠩʹ‫ى‬Ҽ͍ͯ͠Δɻ͜ΕΒͷύʔτؒͷ৴߸͕θϩͰͳ͍ͷ͸ɺ2 ͭͷϏʔϜͷΤωϧΪʔ͕େ͖͘ҟͳΔͨΊʹɺͦΕΒͷ৴߸ͷҐ૬͕ࠩओۭಎ͔Βͷ‫ʹ཭ڑ‬ൺྫͯ͠

180◦ ͔ΒͣΕΔͨΊͰ͋Δɻ‫͑ݴʹٯ‬͹ɺ͜ͷ෦෼ͷ৴߸͸ϏʔϜͷҐ૬Ϟχλʔͱͯ͠ར༻Ͱ͖Δɻ͜
ͷγϯϓϧͰ࣮֬ͳํ๏͸ɺपճ‫ޙ‬ͷϏʔϜͷ‫ي‬ಓௐ੔ʹେ͍ʹ໾ཱͬͨɻͳ͓ɺ͜ͷํ๏͸ϏʔϜͷ్தʹແࢹͰ͖Δ࣌ؒ෯ͷγϟʔϓͳ੾ΕࠐΈ͑͞ઃ͚Ε͹ɺCW ϏʔϜʹରͯ͠΋ద༻Ͱ͖Δɻ

4.

εΫϦʔϯϞχλʔʢSCMʣ

ਤ 1 ʹࣔͨ͠ͱ͓ΓɺcERL ʹ͸ϏʔϜ‫ي‬ಓʹԊͬͯશ 32 ୆ͷ SCM ͕ઃஔ͞Ε͍ͯΔɻBPM ͱಉ༷ʹɺSCM ͷ಺෦ߏ଄΋μΫτ‫ܗ‬ঢ়΍εΫϦʔϯͷछྨʹΑͬͯҟͳ͓ͬͯΓɺද 3 ʹ‫ ͨ͛ڍ‬7 छྨʹ෼ྨ
Ͱ͖ΔɻຊষͰ͸ɺ͜ΕΒͷத͔Β࠷΋੡࡞୆਺ͷଟ͍௚ઢ෦༻ SCM ΛऔΓ্͛ɺͦͷߏ଄΍εΫϦʔϯ‫؍‬ଌ༻ͷޫֶ‫ܥ‬ɺௐ੔ӡసʹ͓͚Δ࢖༻ྫ౳ʹ͍ͭͯ
ड़΂Δɻ

4.1.

SCM μΫτͷઃ‫ܭ‬

4.1.1.

2 छྨͷεΫϦʔϯɹɹ

Fig. 27: ௚ઢ෦༻ SCM μΫτͷ໛ࣜਤͱεΫϦʔ
ਤ 27 ʹ௚ઢ෦༻ SCM μΫτͷ໛ࣜਤͱεΫϦʔϯϗϧμʔͷࣸਅϯϗϧμʔͷࣸਅΛࣔ͢ɻεΫϦʔϯΛ‫ݻ‬ఆ͢ΔεΫ㸷㸫 Ұͭ໨ͷεΫϦʔϯ͸ɺް͞ 100 μm ͷ Ce:YAGͷඃࣸքਂ౓ʹ‫ى‬Ҽ͢ΔϐϯτͷͣΕ͕ͳ͍͜ͱɺಁ

γϯνϨʔλͰ͋ΔɻCe:YAG ͸ɺ‫ݻ‬ମϨʔβʔͷ໌ͳ݁থ಺ͷൃޫҬΛࣼΊ͔Βಁࢹ͢Δ͜ͱʹΑΔ෼

ൃৼഔ࣭ͱͯ͠޿͘༻͍ΒΕ͍ͯΔ YAGʢYttriumղೳͷ௿Լ͕ͳ͍͜ͱɺಋిੑίʔςΟϯάʹΑΔ‫ܬ‬

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͸ɺεΫϦʔϯͷഎ‫ ʹޙ‬45◦ ͷ֯౓ͰऔΓ෇͚ͨް‫ޫܬ‬ͷ‫ݮ‬ਰ࣌ؒ͸ 70 ns ఔ౓ͱ୹͘࢒ޫ͕গͳ͍ͨΊɺ

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ೖࣹ͢Δࡍʹͦͷ‫ڥ‬ք໘͔ΒൃͤΒΕΔ᫔ࣹͰɺਤ 28΋༏Ε͓ͯΓɺͦͷ୅දతͳ෺ཧಛੑΛද 4 ʹ·ͱΊʹࣔͨ͠Α͏ʹλʔήοτͷલํͱ‫ͦํޙ‬ΕͧΕʹ์ͨɻೖࣹϏʔϜͷ‫ྔޫൃͱ౓ڧ‬ͷઢ‫ܗ‬ੑ΋ྑ͍͕ɺ݁

ग़͞ΕΔɻOTR ͸ಛघ૬ର࿦͔Β༧‫͞ݴ‬ΕΔ‫ݹ‬యతথ಺Ͱྭ‫͞ى‬ΕΔిࢠͷ਺ʹ͸‫ݶ‬Γ͕͋ΔͨΊɺ‫ޫܬ‬ͳ᫔ࣹͰ͋Γɺͦͷൃޫྔ͸ೖࣹϏʔϜͷ‫ʹ౓ڧ‬ର͠ͷ‫ݮ‬ਰ࣌ؒ಺ʹೖࣹ͢Δిՙີ౓͕ߴ͘ͳΓ͗͢Δͱͯʢλʔήοτ͕ഁଛ͠ͳ͍‫ݶ‬Γʣਖ਼֬ͳઢ‫ܗ‬ੑΛࣔൃޫྔ͕๞࿨͠ɺઢ‫ܗ‬ੑ͕ࣦΘΕΔɻ͜ͷ๞࿨͕࢝·͢ɻͨͩ͠ɺγϯνϨʔλޫʹൺ΂ͯࢦ޲ੑ౳ʹେ͖

Δిՙີ౓ͷᮢ஋͸݁থͷ૊੒΍ϏʔϜΤωϧΪʔʹͳಛ௃Λ࣋ͭͷͰɺҎԼͰগ͠ৄ͘͠ղઆ͓ͯ͘͠ɻ

ґଘ͢ΔͷͰҰ֓ʹ͸‫͕͍ͳ͑ݴ‬ɺΦʔμʔͱͯ͠͸ɹ

0.1 pC/μm2 ͕໨҆ͱͳΔɻ
Table 4: Ce:YAG ͷ෺ཧಛੑ
ີ౓

4.57

g/cm3

์ࣹ௕

3.6
1.82

cm

360
602
11.7

MPa
J/kg·K
W/m·K

1970
525

◦

70
18000

ns
ph/MeV۶ં཰‫౓ڧ͛ۂ‬
ൺ೤೤఻ಋ཰༥఺࠷େൃޫ೾௕
ൃޫ‫ݮ‬ਰ࣌ؒ
ޫऩ཰ɹ

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Cnm·ͣɺిՙ e Λཻ࣋ͬͨࢠ͕༠ి཰  ͷഔ࣭͔Βਨ௚ʹਅۭ΁ೖࣹ͢Δ৔߹Λߟ͑Δʢਤ 28(a) ࢀরʣɻ͜
ͷΑ͏ͳ৔߹ʹਅۭத΁์ग़͞ΕΔʠ લํ OTR ʡͷ‫ ౓ڧ‬dWf ͸ɺཱମ֯ dΩɺ֯ৼಈ਺ dω ౰ͨΓϏʔϜͷిՙ͕ઈԑମͰ͋ΔεΫϦʔϯද໘ʹଯੵ͠ʢνϟʔδΞοϓʣɺͦͷ‫ʹి์ͳܹٸ‬ΑͬͯεΫϦʔϯࣗମ͕ഁଛ͢ΔͷΛ๷͙ͨΊɺϏʔϜ͕ೖࣹ͢Δ໘ʹ͸ް͞ 30 Åʢ3 nmʣͷΞϧϛίʔςΟϯάΛࢪ͍ͯ͠ΔɻϏʔϜ࣠ʹରͯ͠ਨ௚ͳํ޲͔Β‫؍‬ଌ͢Δ৔߹ɺεΫϦʔϯʹର͢ΔϏʔϜͷೖࣹ֯Λ 0◦ ʹ

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3dωdΩ
16π 0 c (1 − β 2 cos2 θ)2
2




( − 1)(1 − β 2 − β  − sin2 θ)




×

 ( cos θ +  − sin2 θ)(1 − β  − sin2 θ) 
(4-1)

͢Δ഑ஔͱ 45◦ ʹ͢Δ഑ஔ͕ߟ͑ΒΕΔ͕ɺಉ͡େ͖

ͱͳΔ͜ͱ͕஌ΒΕ͍ͯΔ [21, 22]ɻβ ͸ཻࢠͷ଎౓͞ͷεΫϦʔϯͰ΋༗ޮ‫ܘ‬Λେ͖͘औΕΔ͜ͱɺ༗‫ݶ‬ͱޫ଎ c ͷൺͰɺ0 ͸ਅۭͷ༠ి཰ɺθ ͸ཻࢠͷਐߦ㸷㸫 ํ޲Λ‫ج‬४ʹͨ͠ OTR ͷ์ग़֯౓Ͱ͋Δɻཻࢠͷӡখ͍͞௿ΤωϧΪʔͷϏʔϜ΍ཅࢠϏʔϜ౳ͷ৔߹͸ಈ͕૬ର࿦తͰ͋Δͱ͠ʢβ ≈ 1ʣɺഔ࣭ͱͯۚ͠ଐ

์ࣹ֯౓͕޿͘ͳΓɺͦͷҰ෦͔͠ར༻Ͱ͖ͳ͘ͳΔ

Λ૝ఆ͢Δͱʢ||ͨΊɺ৔߹ʹΑͬͯ͸։‫ޱ‬ͷେ͖ͳಛघޫֶ‫ܥ‬΍ MCP

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ʢMicro Channel PlateʣΛඋ͑ͨϋΠήΠϯΧϝϥ౳d2 W fe2
sin2 θ
=dωdΩ
16π 3 0 c (1 − β cos θ)2
e2
θ2
(4-2)

4π 3 0 c (θ2 + γ −2 )2͜͜Ͱɺγ = 1/ 1 − β 2 ͸ϩʔϨϯπϑΝΫλʔͰ͕͋ඞཁʹͳΔ [23]ɻ

ΔɻҰํɺਅۭ͔Βഔ࣭΁ਨ௚ʹೖࣹ͢Δ৔߹ʹਅۭதʹ์ग़͞ΕΔʠ ‫ ํޙ‬OTR ʡͷ‫ ౓ڧ‬dWb ͸ɺࣜ 4-1
ͷ β Λ −β ʹม͑Δ͜ͱͰಘΒΕΔɻલํ OTR ͷ৔߹ͱಉ༷ʹ β ≈ 1ɺ||

1 ͱ͍͏ۙࣅΛద༻͢Δͱɺ√  − 1 2
d 2 Wb
e2
θ2


√

dωdΩ
4π 3 0 c (θ2 + γ −2 )2   + 1 

(4-3)

ɹ

ɹ

Fig. 29: OTR ์ࣹ‫౓ڧ‬ͷ֯౓෼෍

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4.3.1.

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4.3.

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4.3.2.

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(4-21)

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k(4-32)

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(4-33)

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(4-36)

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5.

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5.1.

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5.2.

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5.3.

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