2019 Fiscal Year Annual Research Report
High power terahertz vector beam by diffraction radiation
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18H03473
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
本田 洋介 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 助教 (40509783)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | テラヘルツ / 電子ビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
KEKのコンパクトERL試験加速器では、低エミッタンス、短バンチ、高繰り返し大電流、の電子ビームが実現できる。穴あき金属板に電子ビームを通過させることで、コヒーレント回折放射によってテラヘルツ光が発生する。これは、ラジアル偏光の特徴をもっており、いわゆるベクトルビームと呼ばれるものの一種である。大強度テラヘルツベクトルビーム光源を確立することが、本研究の最初の目標である。
加速器で発生させたテラヘルツ光を、放射線シールドの外まで輸送する必要がある。テラヘルツ光は大気中の水分によって吸収されてしまうので、4つの箱型の真空チェンバとそれらを接続するダクトで構成される真空輸送ラインを整備した。真空システムは封じ切った状態で1ヶ月以上その状態を維持できることが確認でき、ビーム期間中はメンテナンスの必要なく使用することができる。この真空輸送ラインの途中には凹面鏡による収束光学系が組み込まれ、テラヘルツ光を収束しながら輸送できる。
高強度のテラヘルツ光の発生には、電子ビームの短バンチ化、低エミッタンス化、高電荷化、が重要である。これらを同時に達成できるようにビーム調整を進めた。テラヘルツ光発生点には、ビームプロファイルを確認できるスクリーンモニタと入れ替えて挿入できる穴あきミラーを設置した。発生点におけるビームサイズの調整法が確立した。ビームを非破壊にテラヘルツ光を発生することができる。
加速器シールドの外でテラヘルツ光のプロファイルを確認した。ラジアル偏光特有のドーナツ形状プロファイルが輸送できている。また、輸送ライン上流部のレンズの遠隔位置調整によって、輸送ライン途中の光軸を調整する手順を確立した。
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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
本年度予定していた、テラヘルツビームラインの製作が完了し、実際に電子ビームで発生させたコヒーレント回折放射を加速器シールドの外に輸送し、そのプロファイルを確認することができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
コンパクトERLでは、高電荷のビーム運転が確立しつつある。高強度のテラヘルツ光の発生には、電子ビームの短バンチ化、低エミッタンス化、高電荷化、が重要である。高電荷と短バンチ化が両立すれば、いっそうの高強度のテラヘルツ光の発生が可能になる。テラヘルツ光輸送ラインの動作は確認されたが、アライメントと回折損失にまだ問題が残っている。上流部の光学系を最適化することで輸送途中のスポットサイズを最小化し、損失無しに輸送する改良を行う。
加速器シールドの外でテラヘルツ光を観測できる状態が確立したので、そのベクトルビームとしての特徴を確認する実験を行う。コンパクトERLの限られたビーム運転時間のなかで、専有できる時間が限られるが、効率よく実験を行うことで、課題に取り組む。
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Research Products
(9 results)
