レーザー光標的を用いたビーム・プロファイル・モニターの開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10440074
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 笹尾 登 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10115850)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 延与 秀人 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (30213606) ; 坂本 宏 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (80178574) ; 谷口 敬 京都大学, 高エネルギー加速器研究機構・素核研, 助手 (60163630) ; 東 保男 京都大学, 高エネルギー加速器研究機構・工作, 助手 (70208742) ; 浦川 順治 京都大学, 高エネルギー加速器研究機構・加速器, 助教授 (00160333)
• Keywords: 極低エシタンスビーム / レーザー光標的 / コンプトン散乱 / ビーム・プロファイル・モニター

Research Abstract

本研究の目的はビーム・クーリングの際必要なビーム・プロファイル・モニターの実機レベルでの開発である。具体的目標として高エネルギー加速器研究機構で開発されているATF(Accelerator Test Faci1ity)ダンピング・リングのビームを診断する事を念頭に置いている。本モニター装置は通常使用されるワイヤー(タングステン等)の代わりにレーザービームを使用する。レーザー光標的と電子ビームのコンプトン散乱により高エネルギーの光子(〉10MeV)がほぼもとの電子ビーム方向に放出される。この散乱光を光検出器で捕らえ、検出数を電子ビームとレーザー光の相対位置の関数として測定することにより1次元のビームサイズを測定する。
第一年度の具体的研究開発目標は、レーザー光標的(共振器)のプロトタイプを製作する事であった。これに関しては以下に述べる成果をえた。(He-Neレーザー5mW使用)
(1) ビームウエスト15ミクロンのガウスビームを作る事に成功した。最終目標は10ミクロンである。
(2) 同じ共振器で光増幅率174倍を到達した。最終目標は100倍であったので超過達成した事になる。
(3) 長時間(1時間以上)に渡って安定にビームを保持する事ができた。
(4) 光検出器の試作機をATFモニター設置場所付近に仮置きし、バックグランド等の性質を調べた。この結果
シールドさえ強化すれば信号雑音比は特に問題ない事が判明した。
これらの成果は、共振器を一体型の構造にして機械振動を大幅に減少させたこと、透過光の情報を使いフィードバックに実現した事等、当初の方針が正しく生かされている事を示しでいる。来年度は10ミクロンを達成し実機製作に向けて開発を継続する。