| 研究課題/領域番号 |
15360195
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子デバイス・電子機器
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| 研究機関 | 大阪産業大学 |
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研究代表者 |
綱脇 恵章 (綱脇 惠章) 大阪産業大学, 工学部, 教授 (90030056)
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| 研究分担者 |
草場 光博 大阪産業大学, 工学部, 助教授 (70268283)
山本 幸男 大阪産業大学, 工学部, 教授 (80093475)
浅川 誠 関西大学, 工学部, 助教授 (30280704)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2006
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| 研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
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| 配分額 *注記 |
13,500千円 (直接経費: 13,500千円)
2006年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2005年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2004年度: 9,900千円 (直接経費: 9,900千円)
2003年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
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| キーワード | free electron laser / Cherenkov / electron beam / micro-emitter / carbon nanotube / far-infrared / tera-hertz radiation / far-infared / electrom beam |
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| 研究概要 |
大型化するFELの中にあって、通常の実験室でも利用できるFELの開発研究は極めて少ない。しかし最近の急速なTHzブームにのって大型FELの研究者にも、電波と光の境界領域の遠赤外FELをも考慮に入れた研究がなされ出した。このことからも、デスクトップ型遠赤外FELの開発は重要となる。
小型FELの実現には、マイクロウィグラーを用いるFELが考えられるが、この方式でも他のTHz光源のサイズにまで小型化することは困難である。汎用性あるデスクトップに近い大きさのFELとするには、ウィグラーを用いない種類のFELを考えなければならない。ここに本研究では、電界放出型の超小型低エネルギー電子ビームを用いたチェレンコフFELの開発研究に取り組んだ。
小型チェレンコフFELを実現するには(1)微小電子ビーム源の開発、(2)電子ビーム収束系および伝搬系の開発、(3)各種誘電体の分光測定による複素屈折率の評価、(4)その導波路の開発を並行して進めなければならない。我々はそれらの研究を推進すると同時に、チェレンコフFELの理論的取り扱いとそのシミュレーションコードの開発、新しい陰極材料候補としてのカーボンナノチューブ(CNT)の生成の研究も行った。
開発したシミュレーションコードでチェレンコフFELの利得解析をした結果、エネルギー50keV、電流lmAの電子ビームと、誘電体として厚さ650μm、長さ10cmのSi結晶を用いた場合、46.4GHzのチェレンコフ光に対し約10%の小信号利得が得られることが分った。そして共振器を構成して約300往復で飽和に達することが分った。また電子ビームを磁束密度5Tの磁場中を伝搬させると、約12μmの直径で伝搬することが求められた。これらの結果を下に、長さ11cmで2層のSi結晶から成る共振器をステンレス製円筒ユニット内に納め、電界放出スピント陰極と共に縦型超伝導磁石内に装填した。それらのアライメントは上方外部からの調整機構で行った。チェレンコフ光は上方の45°鏡で取り出される。以上のようにして面積0.7×0.7m^2、高さ2mの小型チェレンコフFEL装置を組み上げることができた。近日中に放射光が得られる予定である。また電界レンズのみで縦磁場を用いない装置も開発中である。
電界放出陰極用CNTとしてエキシマレーザーアブレーション法でCNTを生成した。他の方法と異なり純度の高い単層CNTが生成され、レーザー波長が短くなるほどCNT直径が大きくなることが見出された。このCMを陰極として用いたが、安定した電流を得るまでには至っていない。
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