2017 Fiscal Year Annual Research Report
Variable-bandwidth monochromators for next-generation gamma-ray sources
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17H02818
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
羽島 良一 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (30218432)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松葉 俊哉 広島大学, 放射光科学研究センター, 助教 (00635477)
宮本 修治 兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 教授 (90135757)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | レーザー・コンプトン散乱 / ガンマ線 / 結晶分光器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レーザー・コンプトン散乱に基づく次世代高輝度ガンマ線源の性能を最大限に引き出し、利用範囲を拡大するためには、次世代ガンマ線源に適応したガンマ線光学素子が必要である。本研究では、次世代ガンマ線源のビーム発散角に適合した大きなアクセプタンスを持った1-2 MeV 領域の回折素子として、モザイク結晶と櫛歯型結晶を提案し、これらを用いた二結晶分光器の設計・製作・評価を行うことを目的としている。モザイク結晶は厚みを変えることでアクセプタンス（入射ガンマ線の発散角度と分光帯域）を変えられる。櫛歯型結晶は、振動を印加することでアクセプタンスを可変できる特徴を持つ新たなガンマ線光学素子である。
本年度は、櫛歯型結晶の最適形状を求めるため、シリコン結晶を模擬するアルミ製のモックアップを製作し、ピエゾ振動源により励起される櫛歯の振動を測定した。具体的な成果を下記に記す。
アルミ製の櫛歯結晶の設計では、有限要素法による振動解析を参考にした。振動解析では結晶の固有振動周波数、櫛歯ごとの振動の振幅と位相を求め、分光帯域の拡大に寄与する振動モードが存在することを確認した。また、振動解析の結果から、振動の励起に必要なピエゾ素子の仕様を決定した。引き続き、設計に基づいて試作したアルミ製の櫛歯結晶について、ピエゾ素子による振動を印加し、レーザードップラー振動計を用いて10枚の歯の振動をそれぞれ独立して測定した。測定の結果から、帯域可変を実現する条件が整っていることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究で提案している櫛歯型結晶を用いた帯域可変ガンマ線分光器が技術的に成立するためには、それぞれの櫛歯が異なる振幅と位相で振動する必要がある。研究の初年度となる今年度は、有限要素法解析、レーザードップラー振動計による測定の両者によって、櫛歯の振動の様相を解明した。数値解析、実験測定の両者から、帯域可変分光器の実現に必要な振動が得られることを確認したことから、本研究が「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
すでに行ったアルミ製モックアップの実験結果を参考にして、シリコン製の櫛歯結晶の製作を行い、レーザードップラー振動計による振動測定を行う。兵庫県立大のニュースバル放射光施設にて、レーザー・コンプトンガンマ線を使った回折実験、分光実験を行う。実験は、モザイク結晶、櫛歯結晶、それぞれについて実施し、帯域可変特性が得られることを確認する。
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