Development of an innovative bunch-lengthening technique for achieving ultra-low emittance beams in the next-generation synchrotron light sources

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H04459
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 80040:Quantum beam science-related
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: Sakanaka Shogo 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, 教授 (20178560)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 尚人 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, 准教授 (60377918) ; 内藤 大地 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 (30788237) ; 山口 孝明 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, 特別助教 (00981060)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 次世代放射光源 / 極低エミッタンス / バンチ伸長 / 高調波空洞 / 高周波加速 / 減衰空洞 / 過渡的電圧変動 / 加速器

Outline of Final Research Achievements

In next-generation synchrotron light sources that can investigate the structures and functions of materials on nanoscale, brilliant synchrotron radiation (X-rays or ultraviolet) is produced using an extremely-focused electron beams. One of the essential limitations to produce extremely-focused beams is a collision of electrons within an electron beam. In this research project, we have developed a new technique to suppress the scattering of electrons by stretching a bunch of electrons along the beam direction. For this purpose, we have developed a novel harmonic cavity and a compensation system used to stabilize the transient variation of harmonic voltages. These results are useful for realizing high-performance beams in the next-generation light sources.

Free Research Field

加速器科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

物質の構造や機能をナノスケールで解明できる次世代の放射光源加速器では、電子のビームを極限まで細く絞ることが必要である。本研究課題では、電子のビームを極限まで絞るために役立つ技術の開発、および関連したビーム物理の研究を行った。本研究により、光源加速器を周回する電子の集団を進行方向に伸ばすために必要な技術が開発され、電子のビームを極限まで絞る目処がたった。この技術は、次世代の放射光源加速器におけるビームの性能を格段に向上させる為に役立つ。