実験室的規模ハイブッドヘリカルマイクロウィグラーFELの研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650057
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Osaka Sangyo University
• Principal Investigator: 綱脇 恵章 大阪産業大学, 工学部, 教授 (90030056)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大東 延久 関西大学, 工学部, 講師 (20067549) ; 草場 光博 大阪産業大学, 工学部, 講師 (70268283)
• Keywords: wiggler / undulator / free electron laser

Research Abstract

自由電子レーザー(FEL)は光速に近い電子ビームを使用することから、大型の加速器を有する大規模研究機関でのみしか実験できず、FELの普及を妨げる大きな原因の一つとなっている。そこで本研究ではFELのコンパクト化に向けて先ず、ハイブリッドヘリカルマイクロウィグラーの開発に着手した。
あらかたのウィグラー設計は既に計算機シミュレーションによって終了していたが、シミュレーションの正しを確認するために、3周期ウィグラーを手作りで試作し、ホール素子を用いてその磁場分布を測定し、シミュレーションとの比較をした結果、約4%の範囲内で一致することを見出した。
ハイブリッドヘリカルマイクロウィグラーを試作するにあたり、製作・組立方法、磁場調整機構などを考慮せねばならず、外周が円でなく正方形で、永久磁石とパーメンダを共に、中心を除いて5角形状にし、それを想隠櫛波状ホルダーに交互に取り付けたものを4組合体するタイプのものを考案した。周期長1cm、ギャップ径5mmの条件で再度シミュレーションし3.6kGの磁場が得られるであろうことが分かった。そしてショートサンプルウィグラー(10周期)を製作した。これより組立て、磁場測定して検討を進めていく予定である。尚、ハイブリッドヘリカルマイクロウィグラー独自の実用的磁場調整機構としては、パーメンダー磁極を機械的に移動できるものとした。ウィグラーの製作が予定より遅れたため、断熱遷移部の設計はこれからシミュレーションと合わせて行う予定である。
従来より平面ウィグラーに対するFEL利得解析コードについてはFUELUNDESコードとして完成しそれを使用してきた。同様の考え方のもとでハイブリッドヘリカルマイクロウィグラーに適用できる円形導波管を用いた3次元FEL利得解析コードを開発すべく理論式の展開を行って導出し、そのクロスチェックも終了した。来年度それをもとにソフト化する予定である。

Research Products

• [Publications] Y.Tsunawaki: "Magnetic Field Analysis of a Hybrid Helical Microwiggler" Nucl.Inst.Meth. A393. 389-392 (1997)
• [Publications] Y.Tsunawaki: "Hybrid Planar Wiggler with a Period of 2cm Higher Harmomic FEL Lasing" Lnt.Infrared Millimeter Waves. 19・2. (1998)