2019 Fiscal Year Research-status Report
X線ピンホールカメラによる高輝度放射光X線ビームプロファイルの可視化
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19K12654
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| Research Institution | Japan Synchrotron Radiation Research Institute |
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Principal Investigator |
工藤 統吾 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 情報処理推進室, 主幹研究員 (40372148)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 直 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 光源基盤部門, 主幹研究員 (60426525)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 放射光 / ビームモニター / エネルギー分解 / CVDダイヤモンド / CCDカメラ / アンジュレータ / フロントエンド / ピンホールカメラ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画に示した方法による高輝度放射光X線ビームのエネルギー分解可視化を実証するために、試験用真空チャンバーによる実ビーム試験を行った。チャンバーはSPring-8の分光器上流でビーム強度を破壊型計測するために用いられている金箔モニターのものを用いた。本チャンバーに水冷式のCVDダイヤモンド薄膜（t=30um）を取り付け、φ50 um(t=500 um)のタングステンピンホールおよび直接検出型のCCDカメラを用いてピンホールカメラを構成した。放射光X線ビームを導入し、光軸に対して直角に水平方向からピンホールカメラ画像を得た。放射光X線ビームが水平直線偏光であるため、観測方向での散乱強度は少ないものの、ビームスポットの画像を取得することに成功した。散乱強度はシミュレーションから期待されるものと概ね一致した。次に、散乱強度をかせぐために、光軸に直角で水平面から60度上から観測できるように、真空チャンバーを、光軸を中心として回転させた。この配置により、エネルギー分解解析が十分可能となる散乱強度を得た。400枚の画像の、光子スポットをエネルギー分別して積算したところ、対応するエネルギー範囲に応じてビームスポットの形状が変化することを確認した。用いた挿入光源の1次光ピークを強調するようにエネルギー弁別を行うことで、ビームスポットはより光軸中心にまとまって観測されることがわかった。本成果は、Review of Scientific Instrumentsに掲載された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究計画で提唱した方法による放射光X線ビームの可視化が成功した。既存の真空チャンバーを用いた試験で、基礎的なビーム可視化は成功し、さらに散乱強度を上げるための配置の有効性も同チャンバーで確認した。十分な散乱強度を得たことで、目標としてエネルギー分解可視化にも成功した。ここまでの成果が滞りなく得られたので、年度内に国際誌への掲載まで進むことができた。さらに、エネルギー分解で得たスペクトルが、実際のアンジュレータ光源のスペクトルと完全には一致しないことがわかり、研究計画における次のステップにつなげた。3年で仕上げていく研究計画で、今年度は原理検証を中心と考えていたが、中間的な成果を論文掲載まで進めることができ、大きく進展したと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでで明らかになった、本ビームモニターの課題の一つは、弾性散乱と非弾性散乱の混在である。非弾性散乱のエネルギーは低い側にシフトするために、アンジュレータの一次光ピークをエネルギー弁別で取り出す場合、適切なエネルギー帯を設定することが難しくなる。これは光軸の情報を正確に捉えるうえでの障害となる。この問題解決の戦略として、前方散乱に近い方向からの観測を検討していく。そのための専用の真空チャンバーの作成を行い、ビームラインに設置したうえで動作試験を行う。前方散乱を採用すると、弾性・非弾性散乱のエネルギーシフトは微小となり、一次光ピークを一つのエネルギー帯で観測できる可能性がある。
さらに、本システムに用いる2次元検出器として、現状の直接検出型CCDカメラよりも格段に高速な読み出しが可能なCMOS検出器の採用を検討する。これにより実用的なビームモニタリングシステムの構築に近づけてゆく。
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| Causes of Carryover |
研究計画にもとづき、ほぼ予定の金額を執行したが、少額の端数が出たので次年度使用額とする。使用計画としては、少額であるので、変更なく計画にもとづいてすすめる。
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Research Products
(3 results)
