新型レーザー光蓄積空洞による高速偏極スイッチング高効率ガンマ線源の実現

• 研究課題/領域番号: 21340070
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 大森 恒彦 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 講師 (80185389)
• 研究分担者: 本田 洋介 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 助教 (40509783)
• 連携研究者: 浦川 順治 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (00160333) ; 高橋 徹 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 准教授 (50253050) ; 鷲尾 方一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70158608)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2012年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2011年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2010年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2009年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
• キーワード: 加速器 / 国際リニアコライダー / コンプトン散乱 / 量子ビーム / ILC / レーザー・電子衝突 / 偏極ビーム / International Linear Collider

研究概要

4枚のミラーを立体的に配置する全く新しい着想の「3D・4枚ミラー・リング型レーザー光蓄積空洞」を設計、製作し、その性能を確認した。このレーザー光蓄積空洞はレーザー・コンプトン散乱にもとづいた高強度・高エネルギー光子源に用いるためのものである。開発されたレーザー光蓄積空洞ではフィネス約4000、蓄積パワー2.6 kW, レーザー光・電子衝突点での垂直スポットサイズ13±1 ミクロン(RMS)が実現された。このレーザー光蓄積空洞を使ってビーム衝突一回あたり124±1 個の光子の生成が確認された。これは毎秒2.7x108 個の光子生成に相当する。生成された光子の平均エネルギーは24 MeV である。

研究成果

• [雑誌論文] Development of a three dimensional four mirror optical cavity for laser-Compton scattering (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Akagi, S. Araki, Y. Funahashi, Y. Honda, H. Kataoka, T. Kon, S. Miyoshi, T. Okugi, T. Omori, K. Sakaue, H. Shimizu, T. Takahashi, R. Tanaka, N. Terunuma, J. Urakawa, M. Washio, H. Yoshitama
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 巻: Volume 724 ページ: 63-71
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of gamma rays by pulsed laser beam Compton scattering off GeV-electrons using a non-planar four-mirror optical cavity (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Akagi, S. Araki, J. Bonis, I. Chaikovska, R. Chiche, R. Cizeron, M. Cohen, E. Cormier, P. Cornebise, N. Delerue, R. Flaminio, S. Funahashi, D. Jehanno, Y. Honda, F. Labaye, M. Lacroix, R. Marie, C. Michel, S. Miyoshi, S. Nagata, T. Omori, Y. Peina
  • 雑誌名: Journal of instrumentation 巻: Vol 7 No 1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of gamma rays by pulsed laser beam Compton scattering off GeV-electrons using a non-planar four-mirror optical cavity” (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Akagi
  • 雑誌名: Journal of instrumentation 巻: 7 号: 01 ページ: P01021-P01021
  • DOI: 10.1088/1748-0221/7/01/p01021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi Bunch Gamma Ray Generation Experiment at ATF
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi
  • 雑誌名: Proceeding of the 6th Annual Workshop POLARIZED POSITRON (Posipol) 2011
• [雑誌論文] Compton e+ Source Overview
  • 著者名/発表者名: J. Urakawa
  • 雑誌名: Proceeding of the 6^<th> Annual Workshop POLARIZED POSITRON (Posipol) 2011
• [学会発表] レーザーCompton散乱による光子ビーム生成実験へのデジタル制御システムの組み込み (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉玉仁,赤木智哉,荒木栄,浦川順治,大森恒彦,奥木敏行,栗木雅夫,坂上和之,清水洋孝,高橋徹,田中龍太,照沼信浩,舟橋義聖,本田洋介,鷲尾方一
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] 偏極陽電子源の為のレーザーコンプトン散乱によるガンマ線生成実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中龍太,赤木智哉,荒木栄,浦川順治,大森恒彦,奥木敏行,栗木雅夫,坂上和之,清水洋孝,高橋徹,照沼信浩,舟橋義聖,本田洋介,吉玉仁,鷲尾方一
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] 偏極陽電子源の為のレーザーコンプトン散乱によるガンマ線生成実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中龍太
  • 学会等名: 日本物理学会 第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学 東広島キャンパス
• [学会発表] レーザーCompton散乱による光子ビーム生成実験へのデジタル制御システムの組み込み (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉玉仁
  • 学会等名: 日本物理学会 第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学 東広島キャンパス
• [学会発表] 次世代小型高輝度光子ビーム源の為のデジタルフィードバックシステムの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉玉仁,赤木智哉,荒木栄,浦川順治,大森恒彦,奥木敏行,片岡裕美,栗木雅夫,坂上和之,清水洋孝,高橋徹,田中龍太,照沼信浩,舟橋義聖,本田洋介,鷲尾方一
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] ILC偏極陽電子源の為のレーザー蓄積共振器の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中龍太,赤木智哉,荒木栄,浦川順治,大森恒彦,奥木敏行,栗木雅夫,坂上和之,清水洋孝,高橋徹,照沼信浩,舟橋義聖,本田洋介,吉玉仁,鷲尾方一
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] ILC偏極陽電子源の為の4枚鏡共振器の開発 ～マルチバンチガンマ線検出～ (2012)
  • 著者名/発表者名: 片岡裕美,赤木智哉,荒木栄,浦川順治,大森恒彦,奥木敏行,栗木雅夫,近匡,坂上和之,清水洋孝,高橋徹,田中龍太,照沼信浩,舟橋義聖,本田洋介,吉玉仁,鷲尾方一
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] ILC偏極陽電子源の為の4枚鏡共振器の開発～共振器の共鳴維持制御技術～ (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中龍太,赤木智哉,荒木栄,浦川順治,大森恒彦,奥木敏行,片岡裕美,栗木雅夫,近匡,坂上和之,清水洋孝,高橋徹,照沼信浩,舟橋義聖,本田洋介,吉玉仁,鷲尾方一
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] ILC偏極陽電子源の為の4枚鏡共振器の開発共振器の共鳴維持制御技術 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中龍太, 大森恒彦, 他
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(兵庫県)
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] ILC偏極陽電子源の為の4枚鏡共振器の開発～マルチパンチガンマ線検出～ (2012)
  • 著者名/発表者名: 片岡裕美, 大森恒彦, 他
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(兵庫県)
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] Experiment of the 4-Mirror Compton cavity at KEK-ATF (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi (Hiroshima U.)
  • 学会等名: PosiPol_2012
  • 発表場所: DESY Zeuthen, Germany
• [学会発表] Recent progress for 4-Mirror Compton cavity at KEK (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Urakawa (KEK)
  • 学会等名: PosiPol_2012
  • 発表場所: DESY Zeuthen, Germany
• [学会発表] 次世代小型高輝度光子ビーム源の為のデジタルフィードバックシステムの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉玉仁、赤木智哉、栗木雅夫、高橋徹、田中龍太(以上、広島大)、荒木栄、浦川順治、大森恒彦、奥木敏行、清水洋孝、照沼信浩、舟橋義聖、本田洋介(以上、高エネ研)、坂上和之、鷲尾方一(以上、早大)
  • 学会等名: 第9回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] 3次元4枚鏡レーザー蓄積共振器を用いたガンマ線生成実験-マルチバンチガンマ線生成- (2012)
  • 著者名/発表者名: 赤木智哉,栗木雅夫,高橋徹,田中龍太,吉玉仁(以上、広島大),荒木栄,浦川順治,大森恒彦,奥木敏行,清水洋孝,照沼信浩,舟橋義聖,本田洋介(以上、高エネ研),坂上和之,鷲尾方一(以上、早大)
  • 学会等名: 第9回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] ILC偏極陽電子源の為のレーザー蓄積共振器の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中龍太
  • 学会等名: 日本物理学会 2012年秋季大会
  • 発表場所: 京都産業大学
• [学会発表] 次世代小型高輝度光子ビーム源の為のデジタルフィードバックシステムの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉玉仁
  • 学会等名: 日本物理学会 2012年秋季大会
  • 発表場所: 京都産業大学
• [学会発表] ILC偏極陽電子源の為の3次元4枚鏡共振器を用いたガンマ線生成実験 (2011)
  • 著者名/発表者名: 赤木智哉、大森恒彦, 他
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 弘前大学(青森県)
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] 3次元4枚鏡共振器における円偏光蓄積特性を用いたフィードバックの実現 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中龍太, 大森恒彦, 他
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 弘前大学(青森県)
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] Development of the 4-Mirror Compton cavity (2011)
  • 著者名/発表者名: AKAGI, Tomoya
  • 学会等名: POSIPOL 2011
  • 発表場所: IHEP, Beijing, China
  • 年月日: 2011-08-28
• [学会発表] レーザーコンプトン散乱を用いた高輝度偏極光源の為の4枚鏡光蓄積共振器の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 赤木智哉、大森恒彦, 他
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学(新潟県)
  • 年月日: 2011-03-28
• [学会発表] Compton e+ source overview (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Urakawa(KEK)
  • 学会等名: PosiPol_2011
  • 発表場所: IHEP, Beijing, China
• [学会発表] 高輝度偏極光源の為の4枚鏡光蓄積共振器の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 赤木智哉, 大森恒彦, 他
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 九州工業大学(福岡県)
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] 3D 4-M cavities for intense photon generation (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Akagi
  • 学会等名: Posipol 2010
  • 発表場所: KEK Tsukuba(茨城県)
  • 年月日: 2010-06-01
• [学会発表] Compton Programs in KEK (2010)
  • 著者名/発表者名: J. Urakawa(KEK)
  • 学会等名: PosiPol_2010
  • 発表場所: KEK, Japan
• [学会発表] 4-miror Compton project in Japan (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi (Hiroshima U.)
  • 学会等名: PosiPol_2009
  • 発表場所: University Lyon, France
  • 年月日: 2009-06-24