サブピコバンチ計測を用いたマイクロバンチ不安定性の研究

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23540353
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 西森 信行 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (60354908)
• Keywords: マイクロバンチ不安定性 / 光陰極電子銃 / スミス・パーセル放射 / ERL

Research Abstract

本研究は光陰極電子銃から高輝度電子バンチを生成し、マイクロバンチ不安定性の由来とメカニズムを解明することが目的である。500kV光陰極電子銃をビーム源とし、スミスパーセル放射光のスペクトル計測により、電子銃生成ビームのマイクロバンチ不安定性を測定する計画である。
光陰極電子銃からの高輝度電子バンチ生成に関しては、従来の350kVを越える500kVで1.8mAの大電流ビーム生成という世界初の成果を挙げた。次世代エネルギー回収リニアック(ERL)放射光源用の電子源として開発しているが、高繰り返しX線自由電子レーザー、偏極電子ビームコライダーなど、次世代加速器用電子源としても注目を集めている。
本電子銃はKEKで開発中のcERL試験加速器電子銃に採用され、2012年10月から利用に供されている。cERLにスミスパーセル放射光計測システムを導入して本研究を続けるのは容易でない。そこで、東日本大震災に伴う実験室建屋改修工事(2012年度末まで）のため運転を停止していたJAEA250kV光陰極電子銃の再立ち上げを行った。今年度は1e-9Paの真空の達成、レーザー波形整形用結晶を準備しマイクロバンチ不安定性研究のためのビーム生成の目処をたてた。引き続き、250kVビームを用いて本研究を継続する。
マイクロバンチ不安定性の研究については、SPring-8のSCSS試験加速器で行われた実験にも参加した。この実験で、熱陰極電子銃であっても、強い電子バンチ圧縮を行うとマイクロバンチ不安定性が起きることが明らかとなった。
光陰極電子銃を用いたスミスパーセル自由電子レーザー放射光源の研究に着手し、回折格子を準備した。250kV電子銃を用いて研究を継続する。

Research Products

• [Journal Article] Generation of a 500-keV electron beam from a high voltage photoemission gun (2013)
  • Author(s): Nobuyuki Nishimori, Ryoji Nagai, Shunya Matsuba, Ryoichi Hajima, Masahiro Yamamoto, Tsukasa Miyajima, Yosuke Honda, Hokuto Iijima, Masao Kuriki, and Makoto Kuwahara
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 102 Pages: 234103-1-4
  • DOI: 10.1063/1.4811158
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] フェムト秒X線放射光源用光陰極直流電子銃 (2013)
  • Author(s): 西森信行、永井良治、松葉俊哉、羽島良一
  • Journal Title: OplusE（アドコム・メディア） Volume: 7月号 Pages: 795-800
• [Journal Article] JAEAでの500-kV光陰極DC電子銃開発 (2013)
  • Author(s): 西森信行、永井良治、松葉俊哉、羽島良一、山本将博、宮島司、本田洋介、飯島北斗、栗木雅夫、桑原真人、奥見正治、中西彊
  • Journal Title: 第9回加速器学会年会論文集 Volume: １ Pages: 255-259
• [Journal Article] Progress in a photocathode dc gun at the comapct ERL (2013)
  • Author(s): N. Nishimori, R. Nagai, S. Matsuba, R. Hajima, M. Yamamoto, Y. Honda, T. Miyajima, H. Iijima, M. Kuriki, M. Kuwahara
  • Journal Title: Proceedings of FEL2013 Volume: 1 Pages: 184-188
• [Journal Article] Beam generation from a 500kV dc photoemission electron gun (2013)
  • Author(s): N. Nishimori, R. Nagai, S. Matsuba, R. Hajima, M. Yamamoto, Y. Honda, T. Miyajima, H. Iijima, M. Kuriki, M. Kuwahara
  • Journal Title: Proceedings of IPAC2013 Volume: 1 Pages: 321-323
• [Journal Article] Development of a photoemission dc gun at JAEA (2013)
  • Author(s): N. Nishimori, R. Nagai, S. Matsuba, R. Hajima, M. Yamamoto, Y. Honda, T. Miyajima, H. Iijima, M. Kuriki, M. Kuwahara
  • Journal Title: Proceedings of FEL2012 Volume: 1 Pages: 161-164
• [Presentation] 光陰極電子銃を用いたスミスパーセル放射光実験 (2014)
  • Author(s): 西森信行、永井良治、松葉俊哉、羽島良一
  • Organizer: 物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学湘南キャンパス
  • Year and Date: 20140327-20140330
• [Presentation] Status of the 500kV DC photocathode gun at the compact ERL (2014)
  • Author(s): N. Nishimori, R. Nagai, S. Matsuba, R. Hajima, M. Yamamoto, Y. Honda, T. Miyajima, T. Uchiyama, M. Kuriki
  • Organizer: The International Workshop on Accelerator Science and Technology for Electron Ion Collider (EIC14)
  • Place of Presentation: Jefferson Laboratory, Newport News, USA
  • Year and Date: 20140317-20140321
  • Invited
• [Presentation] Development of a high-brightness and high-current electron gun for high-flux γ-ray generation (2014)
  • Author(s): N. Nishimori, R. Nagai, S. Matsuba, R. Hajima, M. Yamamoto, Y. Honda, T. Miyajima, T. Uchiyama, M. Kuriki
  • Organizer: Nuclear Physics and Gamma-ray sources for Nuclear Security and Nonproliferation (NPNSNP)
  • Place of Presentation: Tokai-mura, Ibaraki, Japan
  • Year and Date: 20140128-20140130
• [Presentation] Overview of the equipment for a demonstration of laser Compton-scattered photon source at the cERL (2014)
  • Author(s): R. Nagai, R. Hajima, A. Kosuge, M. Mori, T. Shizuma, N. Nishimori, T. Akagi, Y. Honda, J. Urakawa
  • Organizer: Nuclear Physics and Gamma-ray sources for Nuclear Security and Nonproliferation (NPNSNP)
  • Place of Presentation: Tokai-mura, Ibaraki, Japan
  • Year and Date: 20140128-20140130
• [Presentation] DC Photoemission Gun Development for the compact ERL (2013)
  • Author(s): N. Nishimori, R. Nagai, S. Matsuba, R. Hajima, M. Yamamoto, T. Miyajima, Y. Honda, H. Iijima, M. Kuriki, M. Kuwahara
  • Organizer: The 53th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on "Energy Reciver Linacs" (ERL2013)
  • Place of Presentation: Budker Institute, Novosibirsk, Russia
  • Year and Date: 20130909-20130913
• [Presentation] Progress in a photocathode dc gun at the comapct ERL (2013)
  • Author(s): N. Nishimori, R. Nagai, S. Matsuba, R. Hajima, M. Yamamoto, Y. Honda, T. Miyajima, H. Iijima, M. Kuriki, M. Kuwahara
  • Organizer: The 35th International Free-Electron Laser Conference (FEL2013)
  • Place of Presentation: New York, USA
  • Year and Date: 20130825-20130830
• [Presentation] 光陰極直流電子銃から500keV-mA電子ビームの生成 (2013)
  • Author(s): 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一 山本将博, 宮島司, 本田洋介,内山隆司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • Organizer: 第10回加速器学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス
  • Year and Date: 20130803-20130805
• [Presentation] Beam generation from a 500kV dc photoemission electron gun (2013)
  • Author(s): N. Nishimori, R. Nagai, S. Matsuba, R. Hajima, M. Yamamoto, Y. Honda, T. Miyajima, H. Iijima, M. Kuriki, M. Kuwahara
  • Organizer: The 4th International Particle Accelerator Conference (IPAC2013)
  • Place of Presentation: Shanghai, China
  • Year and Date: 20130512-20130517