2017 Fiscal Year Annual Research Report
Demonstration of laser-driven ultrafast and intense electron source with solid-plasma hybrid cathode
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16K17845
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
井上 峻介 京都大学, 化学研究所, 助教 (40724711)
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2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 高強度レーザー / 短パルス電子源 / 高強度電子源 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
物質が超高速に変化する様子を直接観測することが可能となれば、基礎物理や物質科学をはじめとする広範な分野の基礎研究に発展をもたらす。短パルス電子源はこれを可能にする魅力的な放射線源の一つとして、近年精力的に研究されている。パルス幅が短く、１パルスあたりの電子数の多い高強度短パルス電子源を開発できるか否かが、超高速現象研究の発展の鍵を握っている。しかしながら、フォトカソードRF電子銃やフォトカソードDC電子銃に代表される従来型の電子源は、空間電荷効果のために電子の短パルス化と高強度化の両立が本質的に困難であるという問題を抱えている。さらに、フォトカソード表面の光学損傷のため、１パルスあたりの電子数を飛躍的に増大させることが難しい。
これに対し、高強度フェムト秒レーザーにより直接加速される電子パルスは、空間電荷効果や光学損傷の問題がなく、新たな高強度短パルス電子源としての可能性を秘めいている。我々はこれまでに、高強度フェムト秒レーザーと固体薄膜の相互作用による電子加速の際、固体にあらかじめプラズマを付加した物質を電子源のためのカソードとして用いることで、電子の数が1pCを超える超高強度電子源の実証に成功している。本研究では、この固体-プラズマハイブリッドカソードを用いることで、パルス幅が100fs以下であり、1パルスあたりの電子数が1pCを超える、世界最高の超高強度短パルス電子源の実証を目指した。
前年度までに開発した固体-プラズマハイブリッドカソードを用いた短パルス電子装置を用い、本年度は、固体－プラズマハイブリッドカソードより発生する電子パルスを時間的に圧縮し、そのパルス幅を測定した。パルス幅測定は電子パルスを駆動するレーザーより分岐された高強度レーザーと、電子パルスとの相互相関の観測により行われ、およそ100fsまで圧縮された電子パルスの発生に成功した。
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