秋田工業高等専門学校 電気情報工学科

坂本研究室(量子ビーム工学研究室)

Research


 主な研究対象は,荷電粒子を電磁場の作用を用いて人工的に高エネルギーに加速させる「加速器」です。これまで,企業や大学と共同で医療・産業応用を目指したテーブルトップ型のコンパクトな電子加速器の開発に携わってきました。「加速器」は電磁気学や電気・電子工学,半導体工学など様々な学問が融合した技術から成り立っています。加速器は工学のみならず,科学として非常に興味深く面白い分野です。多くの学生達と加速器研究の意義と面白さを知ってもらえるよう,研究活動を積極的に推進していこうと考えています。
 秋田高専では,上記の共同研究に加え,以下のような研究を学生達と実施しています。

自由電子レーザー光の光導波路を用いた高効率輸送の研究

 高エネルギー(ほぼ光の速さ)に加速された電子に加速度が作用すると,電磁波(光)が放射されます。この電磁波をシンクロトロン放射光と呼び,その光の波長は入射された電子の運動エネルギーに依存します。アンジュレーターと呼ばれる周期磁石中に電子を入射させると,磁場によるローレンツ力によって電子は蛇行します。この蛇行する際に電子には加速度が連続的に作用することになるので,シンクロトロン放射も連続的に発生することになります。この連続的に発生したシンクロトロン放射光は徐々に位相を揃え,レーザー光となります。これが自由電子レーザーの簡単(かなり大雑把!)な物理となります。
 坂本研究室では,発生した自由電子レーザー光を高効率で輸送するための光導波路の検討を,高エネルギー加速器研究機構(KEK),量子科学技術研究開発機構,東京理科大学,京都大学と共同体制のもと研究を進めています。

全く新しい電磁波伝送線路を用いた卓上イオンビーム源用加速管の開発研究

 生命医学の分野においては,新薬や新治療法確立のためにDNAの損傷から復元に至るプロセスの解明研究が積極的に行われています。現在の先端研究では,DNAを損傷させるためにレーザー光または大掛かりな大型イオン加速器を用いて実験を行なっています。大型イオン加速器のテーブルトップスケールまでの小型化が実現できれば,生命医学への貢献は計り知れません。
 坂本研究室では,東京大学,高エネルギー加速器研究機構(KEK),東北大学と共同で,卓上スケールのイオンビーム源の開発を進めています。特に坂本研究室では,イオンを加速するための加速管を飛躍的に小型化にするために必須となる全く新しい発想の電磁波伝送線路を用いた加速管の開発を担当しています。

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