2019 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 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 光源基盤部門, 研究員 (00635477)
宮本 修治 兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 特任教授 (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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レーザー・コンプトン散乱（LCS）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、これらを用いたガンマ線の分光実験を行った。本年度は、シリコン製櫛歯型結晶による回折分光実験を行った。また、LCSガンマ線の角度、エネルギー分布を回折データから再構成することを試みた。具体的な成果を以下に記す。
実験は、兵庫県立大学ニュースバル放射光施設のビームライン、BL01にて行った。1GeV電子とC02レーザー（波長10.6μm）によるレーザー・コンプトン散乱ガンマ線を直径2mmの鉛コリメータで切り出し、エネルギー1.7 MeVの準単色ガンマ線を得た後、これをシリコン製櫛歯型結晶に入射し、結晶の角度を変えながら回折ガンマ線の強度を測定した。
櫛歯型結晶による回折では、ピエゾ素子で振動を印加することで結晶のアクセプタンスが変わることを予想したが、実験では、アクセプタンスと振動に相関がみられなかった。振動を与えない条件で、同じ厚みのモザイク結晶と同程度のアクセプタンスが得られたことから、各櫛歯が振動なしの状態ですでに微小な変位を持っていたと考えられる。
結晶を回転させながら測定した一連の回折分光のデータから、ガンマ線の角度、エネルギー分布（2次元空間）の再構成を行った。得られたガンマ線の分布は、レーザー・コンプトン散乱ガンマ線の角度、エネルギー相関を考慮したモンテカルロシミュレーションの計算結果とよく一致し、水平、垂直方向に異なる角度分布を持つことが確認できた。
レーザー・コンプトン散乱ガンマ線の回折分光、角度、エネルギー分布の再構成ともに、世界初の成果である。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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