高周波電子銃とレーザーによる超小型放射光源

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11354002
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 小早川 久 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50022611)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松本 浩 高エネルギー加速器研究機構, 助教授 (90132688) ; 吉岡 正和 高エネルギー加速器研究機構, 教授 (50107463) ; 中西 彊 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (40022735) ; 高嶋 圭史 岡崎国立共同研究機構, 助手 (40303664) ; 竹田 義和 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20111932)
• Keywords: 高周波電子銃 / フォトカソード / レーザーコンプトン光

Research Abstract

本研究は短パルス大電力のレーザー光とフォトカソード高周波電子銃によって作られる高密度の電子ビームと衝突させることで、超小型の放射光源を開発する計画の一貫である。フォトカソードとして種々の材料が考えられるが、本研究では量子効率の高いCe2TeとGaAs系超格子の2種類の半導体材料を選び、カソードとしての性能について検討を行った。前者は紫外線領域で、後者は可視光領域で高い量子効率を示す。
(1)Cs2Teのカソード面は、蒸着チェンバーの中でモリブデンロッドの先端部にテルルとセシウムを蒸着するという方法で作製した。このカソード面に対する光子の入射方向と偏光方向によって、量子効率がどのように変化するかを調べた。その結果、60度入射でp偏光において20%という非常に高い量子効率が得られた。1週間の連続運転にも変化は見られずカソードとしての寿命は十分長いと考えられる。これらは高周波電子銃の最適化設計にとって貴重なデーターである。
(2)GaAs系カソードとしてはGaAs/GaAsPの半導体超格子(各層3nm厚、16層)をMOCVD法により作製したものを用いた。所定の超格子を作製するにあたって、最適条件を探すのに長時間の試行錯誤を行った。このカソードは偏極電子源として有力なものであるが試作した超格子を用いて測定したところ、量子効率は約1%、電子の偏極率は約90%と非常に良好な値が得られた。
(3)高周波電子銃は電子に高電界を印加できるので電流密度をあげることができるものであるが、同時に暗電流の増加が考えられる。この問題はカソードの劣化など電子銃としての基本的な性能にかかわり重要である。本研究では高電界中において清浄な銅表面について、素材、表面の加工精度と処理方法などによって暗電流の発生がどのように関わるかを系統的に調査し、電子銃加速空洞部の設計の知見を得ることができた。

Research Products

• [Publications] C. Suzuki 他: "Reduction of Field Emission Dark Current from Clean Copper Surface"The 24th Linear Accelerator Meeting in Japan. July. 122-124 (1999)
• [Publications] F. Furuta 他: "Feasibility Study on Polarized RF-gun―Test of Cesium Telluride Photo cathode"The 24th Linear Accelerator Meeting in Japan. July. 173-175 (1999)
• [Publications] F. Furuta 他: "RF-gun 用Cs_2Te半導体フォトカソードの開発"Workshop on Bean Physics 1999. No v. 395-408 (1999)