2022 Fiscal Year Annual Research Report
Pulsewidth measurement of ultra-short-banch electron beam by using frequecy domain interferometetry
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20K03897
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
小瀧 秀行 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 上席研究員 (60354974)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 超短パルス電子ビーム / 電子ビームパルス幅計測 / 周波数干渉計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
チャープパルス増幅によるレーザー科学の進展により、高強度超短パルスレーザーが実用化された。この高強度レーザーを用いて、レーザー電子加速によるフェムト秒オーダーの超短パルス電子ビームの生成が可能になった。その電子ビームのパルス幅の計測は、電子ビーム応用のための重要な測定の１つである。周波数干渉計を用いることで、電子ビームへの影響を及ぼさない、超短パルス電子ビームのパルス幅測定法を確立するため、また、周波数干渉計を用いたシングルショットでの電子ビーム計測を行うため、本研究を進めた。
ガスジェットに高強度レーザーを集光しプラズマを生成、そのプラズマ中の電子がプラズマ波でできる航跡場で加速されて電子ビームとなる（レーザー電子加速）。このプラズマ波および電子ビームの測定を、周波数干渉計を用いて行なった。周波数干渉計測では、周波数領域での干渉縞（フリンジ）の位相シフトから、電子密度の変化を求める。同一条件下で、プラズマ波および電子ビームの位相シフトを比較するため、電子発生の起こる境界のプラズマ密度で周波数干渉計測を行った。この計測により、電子ビームなしでの位相シフトおよび電子ビームありでの位相シフトを観測した。電子ビームありでの位相シフトにおいては、プラズマによる位相シフトの上に、さらなる位相シフトを観測した。これは、生成電子ビームによる位相シフトであると考えられる。プラズマ波のみの位相シフトと比較し、電子ビームのみのデーターを得ることに成功した。電子ビームには、時間的に広がった低エネルギー成分と超短パルスの高エネルギー成分が観測できた。高エネルギー成分の電子ビームの電荷量は12.6 pC、パルス幅は1.7 fsであり、別の方法での測定とほぼ同じパラメーターであることを確認できた。これにより、本計測の有用性を示すことができた。
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