2015 Fiscal Year Research-status Report
Development of a dense source of highly-charged ions for X-ray quantum optics
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15K04707
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
HARRIES JAMES 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 副主任研究員 (30416383)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 量子光学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、自由電子レーザー等のコヒーレントX線を利用した量子光学手法開発のための試料づくりである。可視光における量子光学では気体状態の原子（例えばルビジウム、セシウム等）が一般的に用いられるが、より短い波長が対象になるとa)窓がつかえないとb)適切な励起状態がない、という二つの問題を克服する必要がある。
多価のイオンの利用によって、短波長でも適切な順位系が用意できるので、本研究では密度の高い、多価イオンのサンプルの生成法の開発を目指しています。本年度は以下の進歩を報告する。
１）小型、永久磁石を利用した電子ビームイオントラップの電子銃の開発。本研究の目的はイオントラップの軸上にＦＥＬ，または放射光のビームを通すことなので、電子ビームを曲げることによって最大限の光ビームとイオンビームの断面積が得られる。２）レーザーを利用する多価イオンガスセルの開発。電子ビームのほかに、光のビーム（放放射光、レーザー、ＦＥＬ）で直接イオンをつくる方法も使うため、高密度の中性ガスターゲットの生成のため、ガスセルを開発した。３）多価イオンの順位系と自由電子レーザー光の励起過程の数値計算。超高強度、超高速のＦＥＬ光と原子の非線形過程を理解するために、アト秒スケールの伝搬の数値計算が必要。ＦＥＬ実験のため、波長数十ナノメートルの光とヘリウムイオン、リチウムイオンの励起過程のシミュレーションを行い、超蛍光等の効果が実現できる実験条件について見積もりを出せた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
手法開発および装置開発の面では順調に進展しているが、自由電子レーザーを利用した実験は遅れている。応募当時では2015年度中にSACLAの新BL1が利用できる見込みだったが、実際に使用可能になるのは2016年度の後半になった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の進展方策は概ねに以下のように予定しています。
2016年4月～10月。
i)ヘリウムイオンのためのガスセルの製作及び動作テスト。ii)SACLABL1のマシンタイム申請。iii)電子ビームイオンとラップのための電子銃部品の製作
2016年10月～2017年4月。
i)SACLABL1を利用した実験 ii)リチウムイオンのガスセルの開発
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| Causes of Carryover |
自由電子レーザーの利用が遅れたため、予定していた装置開発のための部品購入もやや遅れになったのでH28年度の使用を予定しています。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H28年度中に、ガス供給のためのバルブコントローラーの購入（70万円）、ガス供給のためのパルスバルブの購入（15万円）、物理学会参加のための国内旅費（10万円）を予定しています。
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Research Products
(7 results)
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[Journal Article] Simultaneous Measurements of Superradiance at Multiple Wavelength from Helium Excited States: II. Analysis.2016
Author(s)
Ohae, C., Harries, J.R., Iwayama, H., Kawaguchi, K., Kuma, S., Miyamoto, Y., Nagasono, M., Nakajima, K., Nakano, I., Shigemasa, E., Sasao, N., Uetake, S., Wakabayashi, T., Yoshimi, A., Yoshimura, K., Yoshimura, M
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Journal Title
J. Phys. Soc. Jpn.
Volume: 85
Pages: 034301
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] A streak camera study of superfluorescence at multiple wavelengths from helium atoms excited using free electron laser pulses2015
Author(s)
Harries, J.R., Iwayama, H., Nagasono, M., Togashi, T., Yabashi, M., Kuma, S., Nakajima, K., Miyamoto, Y., Ohae, C., Sasao, N., Shigemasa, E
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Journal Title
Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics
Volume: 48
Pages: 105002
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] A compact 0.74 T room-temperature electron beam ion trap2016
Author(s)
Peter Micke, Sven Bernitt, James Harries, Robert Wolf, Sven Sturm, Alexander Egl, Lisa F. Buchauer, Steffen Kuhn, Thore M. Bucking, Sandro Kraemer, Ioanna Arapoglou, Thomas Stohlker, Klaus Blaum, Thomas Pfeifer, Piet O. Schmidt, and Jose R. Crespo Lopez-Urrutia
Organizer
DPG-Fruhjahrstagung
Place of Presentation
ハノーバ市 （ドイツ）
Year and Date
2016-02-29 – 2016-03-04
Int'l Joint Research
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[Presentation] Multiple-wavelength superfluorescence in helium following FEL excitation: ultrafast experiments and simulations2015
Author(s)
J R Harries, C Ohae, H Iwayama, K Kawaguchi, S Kuma, Y Miyamoto , M Nagasono , K Nakajima , I Nakano , E Shigemasa , N Sasao , T Togashi , S Uetake , T Wakabayashi, A Yoshimi, K Yoshimura, M Yoshimura
Organizer
原子衝突学会第40回年会
Place of Presentation
首都大学東京 （東京都八王子市）
Year and Date
2015-09-28 – 2015-09-30
Invited
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[Presentation] A compact 0.74 T room temperature EBIT2015
Author(s)
P. Micke , S. Bernitt , J. Harries , L. F. Buchauer , T. M. Bucking , S. Kuhn, P. O. Schmidt, and J. R. Crespo Lopez-Urrutia
Organizer
47th Conference of the European Group on Atomic Systems
Place of Presentation
リガ市 （ラトビア）
Year and Date
2015-07-14 – 2015-07-17
Int'l Joint Research
