【研究領域課題番号】18H01233 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

逆コンプトン散乱 / 高輝度X線 / 高輝度レーザー / 高品質電子ビーム / クラブ衝突 / タイミングスタビリティ / X線 / Thin-disk レーザー / 加速器ーレーザー同期 / レーザーコンプトン産卵 / 傾き角制御 / 電子ビーム傾き制御 / ルミノシティ補償 / RF電子銃 / 大出力レーザー

【研究成果の概要】

本研究は電子ビームとレーザーパルスの相互作用によりX線を生成するレーザーコンプトン散乱において電子ビームに傾き角を付与し、正面衝突時に近いルミノシティを実現するクラブ衝突レーザーコンプトン散乱に関する研究である。現時点で，薄ディスクYb:YAGを用いたリング型再生増幅器を構築することで衝突ーザーシステムとしてミリジュールピコ秒の高品質レーザーパルス生成に成功している．なお，電子ーレーザーの衝突タイミング制御が十分でない状況にあり，今後，RF信号発生器をマスターオシレータとして2台のサーボシステムを用いるか，レーザー発振器を一つにし、パルスを分けることでジッターフリーにすることが考えられる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)

【研究分野】素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理

【研究領域課題番号】19340064 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

加速器 / 逆コンプトン散乱 / X線 / 軟X線 / 高品質ビーム / X線像 / 高輝度レーザー / 顕微鏡

【研究成果の概要】

レーザーフォトカソードRFガンから得られる電子ビームの大出力化のための、レーザーのマルチパルス増幅を実施した。具体的にはNd:YLFレーザーの基本波である1047nmの119MHzのIR光を特別に設計したモジュレータにより自在に切り出す事に成功した。これにより、今回、100パルスの大強度IRレーザーを後置の増幅器により生成し、その後非線形結晶により2倍高調波及び4倍高調波であるUV光へ変換することに成功した。また、衝突用のレーザー光を増幅するためにパルスレーザー蓄積装置を実現し、マルチパルスX線の発生に成功した。本研究において予備的ではあるが、生体のX線像を取得した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究分野】原子力学

【研究領域課題番号】12480142 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

高品質電子ビーム / 時間同期 / 空間同期 / 高輝度レーザー / 逆コンプトン過程 / 高輝度軟X線 / ピコ秒 / 水の窓 / 逆コンプトン散乱 / 軟X線 / 電子ビーム / レーザー / 高周波電子銃 / X線顕微鏡 / X線

【研究成果の概要】

成果の概要
電子・レーザー間での逆コンプトン散乱を現実のものとするために、電子ビームの徹底した高品質化を目ざし、超低エミッタンス電子ビームを発生できる、レーザーフォトカソードRFガンシステムによる電子ビーム発生を行い、ピコ秒単パルス電子ビーム発生に成功した。また衝突用のレーザーシステムの安定化を実施し、基準信号に対する時間ジッターを0.26ピコ秒以下と、逆コンプトン過程を高度化するために必要な基礎開発に成功した。さらに、得られた電子ビームのエネルギー、エミッタンス等の重要な物理データを取得し、従来の電子ビーム装置より格段に高品質なビーム(具体的には、規格化エミッタンスで数mm・mradという、従来の熱電子銃で得られる値より一桁以上良好な値。)が得られることを確認した。また電子ビームのパルス長計測についても、ビームスペクトラム法という非破壊方式で、しかもオンタイムに計測が可能なシステムの開発も行った。その結果、5ピコ秒以上の電子ビームに対しては、高精度にパルス長を計測できるシステム開発に成功した。さらに、逆コンプトン散乱過程のシミュレーションを実施し、逆コンプトン過程による、X線発生の最適化を行った。これらデータを用いて、時間及び空間の同期を高精度に行うことのできる新しい発想の衝突用チェンバー(真空容器)を設計・製作し、実際のビームラインに設置した。また、この後、衝突用のレーザーのパワー増幅を含めた、全体システムの高度化を実施した。その結果、平成15年1月に真空中での軟X線(エネルギー300eV(エネルギー可変)、パルスあたりの高指数6000個、エネルギー幅1%)発生に生成に成功した。
ここで得られた軟X線は将来、生体観測用の軟X線顕微鏡への応用が可能であり、波及効果は極めて大きい。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2000 - 2002

【配分額】15,900千円 (直接経費: 15,900千円)