1998 Fiscal Year Annual Research Report
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10440075
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
磯山 悟朗 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80125989)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 龍好 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (20273708)
奥田 修一 大阪大学, 産業科学研究所, 講師 (00142175)
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| Keywords | SASE / FEL / 遠赤外 / ライナック |
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| Research Abstract |
自由電子レーザーの一種であるSASE(Self-Amplified Spontaneous Emission)は反射鏡を使わない自由電子レーザー(FEL)であるので真空紫外から軟X線やX線に至る短波長領域のレーザー光発生の有力な手法と期待されている。本研究ではピーク電流が3kAを超える単バンチ電子ビームを加速することができる阪大産研のLバンドライナックを用いて遠赤外領域でSASE-FELの基礎研究を行う。
本年度は研究の初年度であるので、SASE-FELの基礎となる電子ビームの特性測定から開始した。単バンチビームのバンチ長は、電子ビームがステンレス板を通過する時に放射される可視領域遷移放射をストリークカメラで測定することにより求めた。バンチの全電荷量が36.5nCの時、バンチ長は25.4psであった。電子ビームのエネルギースペクトルを20から30MeVの範囲で測定した。エネルギーの半値幅は1.1〜1.6%であり、スペクトル形状も電子エネルギーによらずほぼ一定であった。電子ビームのエミッタンスは電子エネルギーが29MeVの時、水平方向で1〜1.5π mm mrad、鉛直方向で2〜3π mm mradであった。電子ビームのエネルギーに依らない規格化エミッタンスは100π mm mrad前後の値である。
次に1次元モデルと実験で測定した電子ビームのパラメータを用いて、期待されるSASEの特性値を評価した。電子エネルギーを16から32MeVまで、ウイグラーのK値を0.7から1.47変えることによりSASE波長は10から100μmの範囲で変化させることができる。レーザー光がe倍に増幅されるゲイン長は最小7cmと他の実験での値より一桁小さい。そこでの増幅率は10^<12>倍に達する。この1次元モデルが成立するためには、電子ビームのエネルギー幅、ゲイン長と電子ビームのエミッタンスに対する要求が満足されなければならないが、測定した電子ビームの特性はほぼこれらの要求を満足している。
これらの測定と計算に基づき、SASE発生の実験を開始した。遠赤外FELの光共振器の上流側の反射鏡を取り外し、下流側の反射鏡を、ウイグラー出口の像が上流側反射鏡が有った位置になる曲率半径を持つものに交換した。これにより既存の光輸送路と光学系をそのまま使うことができる。実験を開始したばかりであるがSASEと思われる光を検出している。
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[Publications] R.Kato: "Oscillation at wavelengths from 21 to 126 μm on the ISIR FEL at Osaka University" Nucl.Instr.Meth.A407. 157-160 (1998)
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[Publications] R.Kato: "Far-Infrared Free Electron Laser Based on the L-Band Linac at Osaka University" Proc.of 1^<st> Asia Particle Accelerator Conf.KEK,Tsukuba,Japan. 716-718 (1998)
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[Publications] G.Isoyama: "Development of a Free Electron Laser Using an Intense Electron Beam from the L-Band Linac at Osaka University" Proc.of Int.Symp.on Environmental-Conscious Innovative Materials Processing with Advanced Energy Sources(ECOMAP-98),Kyoto,Japan. 509-514 (1998)
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[Publications] S.Kondo: "Remodeling of the ISIR-FEL and Oscillation Experiments" Proc.of the 23rd Linear Accelerator Meeting in Japan,Tsukuba,Japan. 87-89 (1998)
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[Publications] 近藤 聡: "阪大産研FEL装置の改造と赤外線領域での発振実験" 第8回FELとHigh Power Radiationに関するTopical Meeting OHP集. 23-30 (1998)
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[Publications] 加藤龍好: "阪大産研における赤外領域でのSASE研究" 第8回FELとHigh Power Radiationに関するTopical Meeting OHP集. 31-42 (1998)
