2019 Fiscal Year Annual Research Report
小型高輝度X線源のためのレーザーコンプトン散乱クラブ衝突化の実現
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18H01233
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
鷲尾 方一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70158608)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
東口 武史 宇都宮大学, 工学部, 教授 (80336289)
坂上 和之 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 主幹研究員 (80546333)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 逆コンプトン散乱 / クラブ衝突 / Thin-disk レーザー / 加速器ーレーザー同期 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レーザー光と電子ビームを衝突させ、より高エネルギーのX線光子を発生するレーザーコンプトン散乱において、衝突角に開きがあるような状況下においても理想的な正面衝突に近づけるために電子ビームに傾きを付与した状態で衝突を行う。このような衝突方法をクラブ衝突と呼んでおりルミノシティの増大が期待できる。昨年度、衝突用レーザーシステムの一旦の完成を遂げたものの、メインアンプであるThin-disk再生増幅器のモードプロファイルの安定性に課題を残す結果となっていた。今年度においては共振器構造を見直し、光が往復するリニア型から光が周回するリング型への開発を行った。リング型にすることで増幅光のモードプロファイル改善だけでなく、戻り光が発生しなくなるというメリットもある。リニア型の開発では戻り光によってシード系の損傷を経験し、修復が必要になるという手戻りを幾度か経験した。リング型ではミラー枚数が増えたが最大11mJの出力を確認することに成功した。ビーム品質を表すM2は水平垂直の両方向においておよそ1.5という測定結果を得ることに成功し、Thin-diskの利点である高いビーム品質とミリジュール級の増幅を両立することに成功した。ルミノシティ及びクラブ衝突による増大率の双方を高めるために衝突点においてレーザーをできる限り集光することが求められるため、ビーム品質は極めて重要である。これらを70cm×130cmの小型で移動可能な光学台に構築できた。回折格子対によるパルス圧縮では、折り返しミラーを平面ミラーからコの字型のミラーに置き換えることで往復の光路長を同一にした。オートコリレータによるパルス幅計測で1.5ピコ秒まで圧縮することに成功した。加速器との同期においては基準信号を119MHzから714MHzにし、チラーを別室配置することで外乱を低減した。結果、数ピコ秒の同期精度を得ることに成功した。
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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
電子ビームの高品質化、レーザーの大出力化に成功している。特にレーザーの安定性確保が実現できたので、最終年度に大きな成果が見込める。
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| Strategy for Future Research Activity |
加速器とレーザーの同期について、可能な限りジッターを最小化するための方策を予備的に試験実施しており、2020年度にはこのシステムを用いて原理実証を達成できると考えている。
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