2018 Fiscal Year Annual Research Report
Generation of high brightness electron beam and suppression of micro-bunching instability for XFEL operating at MHz-class repetition rate
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15H03594
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
西森 信行 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所, 上席研究員(定常) (60354908)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 道昭 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 上席研究員(定常) (10323271)
本田 洋介 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 助教 (40509783)
宮島 司 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 准教授 (50391769)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 自由電子レーザー / 高輝度電子源 / マイクロバンチ不安定性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
X線自由電子レーザー（FEL）開発過程で発見されたマイクロバンチ不安定性を研究する。次世代FEL用高輝度電子バンチを生成し、反転チャープ型バンチ圧縮器を用いた不安定性抑制方法の有効性を実証するのが目的である。平成30年度は次世代FEL用高輝度電子バンチ生成のため、①高電圧光陰極電子銃の500kV大電流安定運転とエミッタンス測定、②時間幅2ps、300pC以上の電子バンチ生成用レーザーシステム開発を実施した。
①高電圧光陰極電子銃は原子力機構で開発し、2012年に世界初の500kV電子ビーム生成を実証後、KEKのコンパクトERL（cERL）に移設したものである。移設後にセラミック管の不具合により500kV運転が困難となったが、改良により500kV高電圧印加での無放電安定運転を、連続10数時間以上、延べ数百時間以上に渡って実現した。その後、cERLで0.8mAのビームを2時間以上安定に供給することに成功した。電子銃、ソレノイド磁石、スクリーンを用いて簡易的にエミッタンスの電荷量依存性を測定した。電荷量が10pCを越えるとビーム形状が矩形になり、エミッタンスが劣化する。ビームライン上の磁性体の影響の可能性が指摘されており、引き続き調査中である。
②次世代FEL用300pCの電子バンチを量子効率1%の光陰極から生成するには、波長515nmのレーザーが0.07uJ程度必要である。レーザー波形整形でロスする分を考慮すると1uJ/パルス程度が必要となる。平成29年度までに、8uJ/パルスを波長1030nmで達成し、レーザーパルス圧縮にも成功した。文献値で変換効率10%以上ある結晶を新たに用いて515 nmへの波長変換を行ったが、期待通りの変換効率が得られていない。原因を調査中である。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(4 results)
