2001 Fiscal Year Annual Research Report
高輝度X線発生のための逆コンプトン散乱プロセスの高度化に関する研究
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12480142
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
鷲尾 方一 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 教授 (70158608)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柏木 茂 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 講師 (60329133)
濱 義昌 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 教授 (40063680)
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| Keywords | 逆コンプトン散乱 / 軟X線 / 電子ビーム / レーザー / 高周波電子銃 / X線顕微鏡 |
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| Research Abstract |
本研究では、相対論的エネルギーまで加速された高品質電子ビームとハイパワーレーザーパルスとの逆コンプトン散乱プロセスを高精度に制御し、高度化することを目的としている。近年、高輝度の短パルスX線生成方法として逆コンプトン散乱は注目されており、世界中の研究所や企業などで研究が進められている。そうした中で、本研究では生態観測などに応用可能な軟X線を生成し、将来的には逆コンプトン散乱を用いた軟X線源をX線顕微鏡へ応用する事を検討している。
平成13年度は、理工総研喜久井町キャンパス内実験室において、昨年中に製作を完了したフォトカソード高周波電子銃による高品質電子ビーム生成を行った。生成された電子ビームのパラメータは、エネルギー:約4.2[MeV]、エミッタンス:9x10^<-6>[radm]であった。このエミッタンス値は従来の熱電子銃により生成される電子ビームよりも2桁良い値であり、逆コンプトン散乱において非常に小さな電子ビームスポットを作り出せると期待できる(衝突のルミノシティーを上げる事が可能)。また、衝突チェンバーを製作しビームラインにインストールを行った。これまでに、電子ビームとレーザー光の衝突タイミングの調整などを行った。今後、電子ビーム及びレーザー光を衝突点で100ミクロン程度まで集束させ、両者の衝突軌道を高精度に調整し高輝度のX線発生を目指す。生成X線は電子管を用いて観測する予定である。
実験の衝突システムを構築と平行して、シミュレーションなどを用いた理論的考察も行ってきた。電子ビームのエネルギーが4〜5MeVとそれほど高くないため生成X線の散乱角が大きいことが分かった。これを利用し、ある散乱角のX線のみを検出することにより極めて単色なX線を抜き出すことが可能である。実際の測定では、直径14mmの検出面積有する電子管を、衝突点より60cmの位置に設置する。このとき検出器で検出されるX線のエネルギー幅は約1%と単色性に優れている。
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[Publications] S.Kashiwagi et al.: "High quality electron beam science at Waseda University"The International Journal Applied Electromagnetic and Mechanics. (accepted).
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[Publications] R.Kuroda et al.: "Measurement of Beam Characteristics for Photo-Electron Beam at Waseda"Proceedings of 2001 Particle Accelerator Conference. Vol.455. 2275-2277 (2001)
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[Publications] M.Washio et al.: "Present Status of RE Gun Project at Waseda University"Proceedings of 2001 Particle Accelerator Conference. 2290-2292 (2001)
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[Publications] T.Oshima et al.: "All-Solid-State Picosecond Laser System for Photo Cathode RF-Gun and X-Ray Generation at Waseda University"Proceedings of 2001 Particle Accelerator Conference. 2400-2402 (2001)
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[Publications] R.Kuroda et al.: "DEVELOPMENT OF PULSED SOFT X-RAY SOURCE AT WASEDA UNIVERSITY"Proceedings of Second Asia Particle Accelerator Conference. 920-922 (2001)
