2015 Fiscal Year Research-status Report
表面プラズモン共鳴を介した極短電子バンチ長の非破壊・即時計測技術の開発
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15K13415
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| Research Institution | Japan Synchrotron Radiation Research Institute |
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Principal Investigator |
岡安 雄一 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 加速器部門, 研究員 (90509910)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | フェムト秒 / 電子バンチ / 表面プラズモン / メタマテリアル / EO サンプリング / 線型加速器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フェムト秒単一電子バンチについて、加速器真空系の外で測定系の放射線損傷を気にすることなく、非破壊・リアルタイムでバンチ長測定を実現する系の開発を行う。
具体的には、真空ダクトに設けたメタマテリアル媒質と電子バンチ起因のクーロン場で表面プラズモン共鳴 (SPR) を真空ダクト外に励起させ、この SPR を EO サンプリング (EOS) 等で計測する測定系を開発する。目標とする電子バンチ長は 30 fs (FWHM) 程度である。
SPR 基板は、合成石英と金薄膜から成り、二者の接着層には Ni ストライクを採用する。平成 27 年度は、実施計画に則り、SPR を効率的に励起する基板構造 (接着層・金薄膜の厚さ、金薄膜に施すパターン等) の数値計算による最適化を行った。またこの最適化されたパラメータをもとに、2015 年 12 月より、京都大学ナノテクノロジーハブ拠点にて、SPR 基板の製作を行った。平行して、SPR 基板を交換して試験可能な真空チェンバーの設計を行い、製作した。SPR 基板の実証実験を行うために必要な、製作物・調達品は全て揃った。
電子ビーム線型加速器を用いた SPR 基板の実証実験に関しては、加速器増強工事が平行して実施されたため、未実施である。この増強工事は平成 27 年度一杯で完工し、平成 28 年度 6 月までに運転に必要なパラメータ調整を行い、7 月より稼働する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実績の概要でも記述した通り、SPR 基板の実証試験を行う、SPring-8 RF 電子銃試験加速器の加速管増強工事を平成 27 年度に行った。工事自体は昨年度内に終了したが、加速器を運転する上で必要なパラメータ調整は間に合わず、昨年度内に加速器を運転できなかった。
従って昨年度予定していた、SPR 基板の実証試験は実施できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
2016 年 6 月までには、計算・実験による加速器運転パラメータの最適化を計り、7 月から加速器の運転を開始する。その後、電子バンチとプローブレーザーのタイミング調整、プローブレーザー光学系の最適化を順次行い、SPR 基板の実証試験を実施する。試験を通して得られた問題点・反省点を克服・反映し、必要に応じて SPR 基板構造の最適化、製作、実証試験を行い、最終総括を行う。
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| Causes of Carryover |
SPR 基板の製作にあたり、金薄膜と合成石英の間に設ける接着層の材質に Ni を採用した。これは SPR をより効率的に励起するための数値計算の結果によるものである。しかしながら接着層は通常 Cr であり、Ni は一般的ではないため、条件出しに必要な試作の材料代を予め余分に設けたが、京都大学ナノテクノロジーハブ拠点の優秀なスタッフの助力により、試作の数を抑えることが出来た。結果として 2 万円程度の次年度使用額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額の発生により、SPR 基板を 2 台ほど多く製作する。これが意味することは、より多くのパラメータで実験を行うことが出来るということで、より有意義なデータ取得が可能となった。
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