自由電子レーザーの開発とコヒーレントX線の発生技術と評価技術の開発と利用研究

• 研究課題/領域番号: 07044101
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 高エネルギー物理学研究所
• 研究代表者: 安藤 正海 高エネルギー物理学研究所, 放射光実験施設, 教授 (30013501)
• 研究分担者: KULIPANOV Ge BINP, Novosibirsk, 副所長 ; STEPHENSON B IBM Research Lab, 主任研究員 ; KRINSKY Samu NSLS, BNL, 主任研究員 ; PELLEGRINI C UCLA, 教授 ; 小早川 久 高エネルギー物理学研究所, 放射光実験施設, 教授 (50022611) ; 吉岡 正和 高エネルギー物理学研究所, 加速器研究部, 教授 (50107463) ; 高田 耕治 高エネルギー物理学研究所, 加速器研究部, 教授 (10044760) ; 鎌田 進 高エネルギー物理学研究所, 放射光実験施設, 教授 (70100815) ; HERMAN Winic SSRL Stanford Univ., 副所長 ; 北村 英男 高エネルギー物理学研究所, 放射光実験施設, 教授 (40107446) ; 宮原 恒あき 高エネルギー物理学研究所, 放射光実験施設, 教授 (00106600) ; 並河 一道 東京学芸大学, 教育学部, 教授 (10090515) ; 菊田 惺志 東京大学, 工学部, 教授 (00010934)
• 研究期間 (年度): 1995
• 研究課題ステータス: 完了 (1995年度)
• 配分額: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 1995年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
• キーワード: コヒーレンス / 輝度 / 放射光 / X線 / 蓄積リング / ライナック / 光学系 / ホログラフィ

研究概要

この20年に放射光科学は急速に発展した。高エネルギー物理学に寄生した第一世代から専用の光源をもつようになった1980年代、さらに加速器の進展を促し、いわゆる第3世代光源の出現を作り出した1990年まで大きく分けて3世代の歴史がある。我々の関心のあるX線領域の光を出す2.5GeV蓄積リングと6.5GeV入射・蓄積リングにおける輝度の増加を見ると1983年から現在に至るまでおよそ3年毎に2ケタの伸びが見られる。この輝度のデイメンジョンの中には光源の大きさが含まれているので、定義するところの第1次コヒーレンスが自動的に入っている。すなわち空間コヒーレンスである。さらには輝度の中には波長分解能が入っているが自動的に輝度の増加と時間コヒーレンスの増加とは関係がつかない。さて第4世代光源はかまびしく喧伝されてきたが、実態は第3世代のほんの少しの改良になっている。そこで2次のコヒーレンス度を上げる本当の意味での第4世代光源=コヒーレント光源の開発が必要になる。この開発の技術面から見た方法は2つあって1つはストレジリングもう1つはライナックである。さらには念のためプラズマX線も考えておく必要がある。さらに技術的難易度とは別にどの波長領域を最も狙うべきか考えるべきである。このような状況下で3つのことを進めた。まずロシアはこの方面の物理的考察と実験方面に特に優れているので調査の対象とした。さらに主に米国内のDuke大学、ブルックヘブン国立研究所、UCLA、SLAC、アルゴンヌ国立研究所および独国DESYから合わせて12名の開発の第1線級の研究者をKEKに招待した。これらの研究者との討論を通していろいろの件が明瞭になってきた。例えばコヒーレンス度の定義については日本側の議論が最も進んでいる。マシンの開発は日本がかなり遅れている。高性能電子銃などがそれである。そこで次のステップとして国際協力のレベルでどことどのテーマを進めるか、別々の役割分担でよいか、役割分担をしながら全体もあわせて進めるか検討中である。海外から招いた人の最も都合のついた機会にこれらのことを議論する2日間の国際ワークショップを開催した。規模50-60名を想定したところ3時宣にかなっていたとみえて出席者数は100名を超え、非常に盛況であった。
本年度の活動をまとめると以下のようであった。
(1)1次コヒーレンスの定義
(2)応用科学の洗い出し
(3)2次コヒーレンスの定義
(4)応用科学の洗い出し
(5)プラズマ発生型コヒーレント光源開発の可能性に関する検討
(6)ストレジリング型コヒーレント光源開発の可能性に関する検討
(7)ライナック型コヒーレント光源開発の可能性に関する検討