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テラヘルツ帯高強度コヒーレントエッジ放射の利用による自由電子レーザー制御の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H03912
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 量子ビーム科学
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

清 紀弘  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (20357312)

研究分担者 境 武志  日本大学, 理工学部, 助教 (20409147)
田中 俊成  日本大学, 理工学部, 教授 (30155147)
小川 博嗣  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (60356699)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2016年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
キーワード量子ビーム計測 / コヒーレントエッジ放射 / 自由電子レーザー / テラヘルツ / 量子ビーム / 光源技術 / 量子ビーム計測手法
研究成果の概要

日本大学量子科学研究所の電子線利用研究施設LEBRAにて、自由電子レーザー用の直線部に高出力コヒーレントエッジ放射源及び観測システムを開発した。コヒーレントエッジ放射のスペクトルを用いて、自由電子レーザー発振中の電子ビームミクロパルスのバンチ長を評価できることを示し、コヒーレントエッジ放射観測が電子ビームモニタとして自由電子レーザー制御に役立つことを実証した。さらに近赤外線自由電子レーザーと同時に利用可能なテラヘルツ帯コヒーレントエッジ放射ビームラインの建設や新奇コヒーレント放射源の実証などの成果を挙げた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は、自由電子レーザー発振を行った電子バンチが発生するコヒーレントエッジ放射を自由電子レーザーを損なうことなく利用し、電子バンチ構造の解析を通じて自由電子レーザー相互作用を解明するという、学術的にインパクトのある意義を有する。また、我々が開発した電子バンチ長評価法は、社会的要請の高いX線自由電子レーザー装置を含む多くの電子加速器に対して低コストで導入が可能である。さらに、他の加速器光源と同時に利用可能な高出力テラヘルツ光源の供給により、複合光源による新しい計測法の開拓を期待でき、社会への貢献も果たせるであろう。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 10件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] 中国科学技術大学(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Measurement of bunch length evolution in electron beam macropulse of S-band linac using coherent edge radiation2019

    • 著者名/発表者名
      Sei Norihiro、Zen Heishun、Ohgaki Hideaki
    • 雑誌名

      Physics Letters A

      巻: 383 号: 5 ページ: 389-395

    • DOI

      10.1016/j.physleta.2018.11.010

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Switching of the harmonic order in free-electron lasers by controlling the density modulation of an electron bunch2018

    • 著者名/発表者名
      Sei Norihiro、Ogawa Hiroshi、Jia QiKa
    • 雑誌名

      Journal of Synchrotron Radiation

      巻: 25 号: 5 ページ: 1317-1322

    • DOI

      10.1107/s1600577518008937

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Project of an Intense Terahertz-Wave Source based on Coherent Cherenkov Radiation Matched to Circle Plane Wave2018

    • 著者名/発表者名
      Sei N.、Sakai T.、Tanaka T.、Hayakawa Y.、Sumitomo Y.、Takahashi Y.、Hayakawa K.、Nogami K.
    • 雑誌名

      Proceedings of 43rd International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz)

      巻: 1 ページ: 1-2

    • DOI

      10.1109/irmmw-thz.2018.8510207

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High Power Coherent Terahertz Wave Sources at LEBRA Linac in Nihon University2018

    • 著者名/発表者名
      Sakai T.、Sei N.、Tanaka T、Havakawa Y.、Sumitomo Y.、Havakawa K.、Nogami K.、Ogawa H.
    • 雑誌名

      Proceedings of 43rd International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz)

      巻: 1 ページ: 1-2

    • DOI

      10.1109/irmmw-thz.2018.8509923

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coherent Edge Radiation Sources in Linac-Based Infrared Free-Electron Laser Facilities2018

    • 著者名/発表者名
      Norihiro Sei, Ken Hayakawa, Yasushi Hayakawa, Kyoko Nogami, Hiroshi Ogawa, Hideaki Ohgaki, Takeshi Sakai, Yoske Sumitomo, Toshinari Tanaka, Heishun Zen
    • 雑誌名

      Proceedings of 29th Linear Accelerator Conf.(LINAC'18)

      巻: 1 ページ: 154-156

    • DOI

      10.18429/JACOW-LINAC2018-MOPO073

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of High Power Coherent Terahertz Wave Sources at Lebra 125 MeV Linac in Nihon University2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sakai, Ken Hayakawa, Yasushi Hayakawa, Kyoko Nogami, Hiroshi Ogawa, Norihiro Sei, Yoske Sumitomo, Yumiko Takahashi, Toshinari Tanaka
    • 雑誌名

      Proceedings of 29th Linear Accelerator Conf.(LINAC'18)

      巻: 1 ページ: 78-80

    • DOI

      10.18429/JACOW-LINAC2018-MOPO024

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] First demonstration of coherent Cherenkov radiation matched to circular plane wave2017

    • 著者名/発表者名
      Norihiro Sei and Toshiharu Takahashi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 17440-17440

    • DOI

      10.1038/s41598-017-17822-z

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electron-bunch lengthening on higher-harmonic oscillations in storage-ring free-electron lasers2017

    • 著者名/発表者名
      Norihiro Sei, Hiroshi Ogawa, Shuichi Okuda
    • 雑誌名

      Journal of Synchrotron Radiation

      巻: 24 号: 5 ページ: 912-918

    • DOI

      10.1107/s160057751700916x

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of the High Power Terahertz Light Sources at LEBRA Linac in Nihon University2017

    • 著者名/発表者名
      T. Sakai, K. Hayakawa, Y. Hayakawa, K. Nogami, T. Tanaka, H. Ogawa, N. Sei
    • 雑誌名

      Proceedings of the 8th International Particle Accelerator Conference

      巻: 1 ページ: 1437-1439

    • DOI

      10.18429/JACoW-IPAC2017-TUPAB049

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Measurement of Electron-Bunch Length Using Coherent Radiation in Infrared Free-Electron Laser Facilities2017

    • 著者名/発表者名
      N. Sei, H. Ogawa, K. Hayakawa, Y. Hayakawa, K. Nogami, T. Sakai, T. Tanaka, H. Ohgaki, H. Zen
    • 雑誌名

      Proceedings of the 8th International Particle Accelerator Conference

      巻: 1 ページ: 288-291

    • DOI

      10.18429/JACoW-IPAC2017-MOPAB073

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Demonstration of Narrowband X-ray Beam by Inverse Compton Scattering with Stored Spontaneous Emission2017

    • 著者名/発表者名
      Norihiro Sei, Hiroshi Ogawa, Shuichi Okuda
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 121 号: 2 ページ: 023103-023103

    • DOI

      10.1063/1.4973794

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Millijoule terahertz coherent transition radiation at LEBRA2017

    • 著者名/発表者名
      Norihiro Sei, Hiroshi Ogawa, Takeshi Sakai, Ken Hayakawa, Toshinari Tanaka, Yasushi Hayakawa, Kyoko Nogami
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 号: 3 ページ: 032401-032401

    • DOI

      10.7567/jjap.56.032401

    • NAID

      210000147466

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of intense terahertz coherent synchrotron radiation at KU-FEL2016

    • 著者名/発表者名
      Norihiro Sei, Heishun Zen, Hideaki Ohgaki
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A

      巻: 832 ページ: 208-213

    • DOI

      10.1016/j.nima.2016.06.123

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Project of the superposing beamline for parametric X-ray radiation and coherent transition radiation in THz region at LEBRA2016

    • 著者名/発表者名
      Y Hayakawa, K Hayakawa, M Inagaki, T Kaneda, K Nakao, K Nogami, T Sakae, T Sakai, N Sei, Y Takahashi, T Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 732 ページ: 012013-012013

    • DOI

      10.1088/1742-6596/732/1/012013

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 赤外自由電子レーザー施設におけるテラヘルツ帯コヒーレントエッジ放射源の開発2019

    • 著者名/発表者名
      清 紀弘、小川 博嗣、全 炳俊、大垣 英明、田中 俊成、早川 恭史、境 武志、住友 洋介、高橋 由美子、早川 建、野上 杏子
    • 学会等名
      第32回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 平面波コヒーレントチェレンコフ放射における円錐管頂角依存性についての研究2019

    • 著者名/発表者名
      清 紀弘、高橋 俊晴
    • 学会等名
      第32回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 日本大学における高強度コヒーレントテラヘルツ光源の開発2019

    • 著者名/発表者名
      境 武志、清 紀弘、田中 俊成、早川 恭史、住友 洋介、早川 建、高橋 由美子、野上 杏子、小川 博嗣
    • 学会等名
      第32回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Project of an intense terahertz-wave source based on coherent Cherenkov radiation matched to circle plane wave2018

    • 著者名/発表者名
      清 紀弘、小川 博嗣、田中 俊成、早川 恭史、境 武志、住友 洋介、高橋 由美子、早川 建、野上 杏子、全 炳俊、大垣 英明
    • 学会等名
      43rd International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of High Power Coherent Terahertz Wave Sources at Lebra 125 MeV Linac in Nihon University2018

    • 著者名/発表者名
      境 武志、清 紀弘、田中 俊成、早川 恭史、住友 洋介、早川 建、高橋 由美子、野上 杏子
    • 学会等名
      43rd International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Coherent Edge Radiation Sources in Linac-Based Infrared Free-Electron Laser Facilities2018

    • 著者名/発表者名
      清 紀弘、小川 博嗣、田中 俊成、早川 恭史、境 武志、住友 洋介、高橋 由美子、早川 建、野上 杏子、全 炳俊、大垣 英明
    • 学会等名
      29th Linear Accelerator Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of High Power Coherent Terahertz Wave Sources at Lebra 125 MeV Linac in Nihon University2018

    • 著者名/発表者名
      境 武志、田中 俊成、早川 恭史、住友 洋介、高橋 由美子、野上 杏子、清 紀弘、小川 博嗣
    • 学会等名
      29th Linear Accelerator Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 日本大学電子線利用研究施設における高強度コヒーレントテラヘルツ波光源開発2018

    • 著者名/発表者名
      境 武志、清 紀弘、田中 俊成、早川 恭史、住友 洋介、野上 杏子、高橋 由美子、早川 建、小川 博嗣
    • 学会等名
      第15回日本加速器学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 日大LEBRAの電子線形加速器の運転の現状とTHz光源の開発2018

    • 著者名/発表者名
      野上 杏子、早川 建、田中 俊成、早川 恭史、佐藤 勇、境 武志、住友 洋介、高橋 由美子、清 紀弘、小川 博嗣、榎本 收志、大澤 哲、福田 茂樹、設楽 哲夫、古川 和朗、道園 真一郎、土屋 公央、吉田 光宏、山本 樹、新富 孝和
    • 学会等名
      第15回日本加速器学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 赤外自由電子レーザー施設におけるコヒーレント放射を用いた電子ミクロパルスのバンチ長の観測2018

    • 著者名/発表者名
      清 紀弘、小川 博嗣、全 炳俊、大垣 英明、田中 俊成、早川 恭史、境 武志、住友 洋介、高橋 由美子、早川 建、野上 杏子
    • 学会等名
      第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電子バンチ長計測のためのコヒーレントエッジ放射の研究2018

    • 著者名/発表者名
      清 紀弘、小川 博嗣、田中 俊成、早川 恭史、境 武志、住友 洋介、高橋 由美子、早川 建、野上 杏子、全 炳俊、大垣 英明
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 赤外自由電子レーザー施設におけるコヒーレント放射を用いた電子バンチ長評価の研究2017

    • 著者名/発表者名
      清 紀弘、小川 博嗣、田中 俊成、早川 恭史、境 武志、早川 建、野上 杏子、全 炳俊、大垣 英明
    • 学会等名
      第30回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 発表場所
      神戸芸術センター(神戸市)
    • 年月日
      2017-01-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 平面波コヒーレントチェレンコフ放射の提案2017

    • 著者名/発表者名
      清 紀弘、高橋 俊晴
    • 学会等名
      第30回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 発表場所
      神戸芸術センター(神戸市)
    • 年月日
      2017-01-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 日大LEBRA電子線形加速器と光源の現状2017

    • 著者名/発表者名
      野上 杏子、早川 建、田中 俊成、早川 恭史、境 武志、住友 洋介、佐藤 勇、清 紀弘、小川 博嗣、榎本 收志、大澤 哲、福田 茂樹、設楽 哲夫、古川 和朗、道園 真一郎、土屋 公央、吉田 光宏、新富 孝和、山本 樹
    • 学会等名
      第14回日本加速器学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Two-band measurement of coherent radiation for evolution of electron-bunch length during a macropulse2017

    • 著者名/発表者名
      N. Sei, H. Zen, H. Ohgaki
    • 学会等名
      The 8th International Symposium of Advanced Energy Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of the High Power Terahertz Light Sources at LEBRA Linac in Nihon University2017

    • 著者名/発表者名
      T. Sakai, K. Hayakawa, Y. Hayakawa, K. Nogami, T. Tanaka, H. Ogawa, N. Sei
    • 学会等名
      The 8th International Particle Accelerator Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of Electron-Bunch Length Using Coherent Radiation in Infrared Free-Electron Laser Facilities2017

    • 著者名/発表者名
      N. Sei, H. Ogawa, K. Hayakawa, Y. Hayakawa, K. Nogami, T. Sakai, T. Tanaka, H. Ohgaki, H. Zen
    • 学会等名
      The 8th International Particle Accelerator Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] テラヘルツ帯コヒーレント放射を利用した電子ビーム制御の基礎的研究2016

    • 著者名/発表者名
      清 紀弘、小川 博嗣、田中 俊成、早川 恭史、境 武志、早川 建、野上 杏子、全 炳俊、大垣 英明
    • 学会等名
      日本赤外線学会第26回研究発表会
    • 発表場所
      国立天文台(東京都三鷹市)
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Observation of the bunch-length evolution in a macropulse of the electron beam2016

    • 著者名/発表者名
      Norihiro Sei, Heishun Zen, Hideaki Ohgaki
    • 学会等名
      The 7th International Symposium of Advanced Energy Science
    • 発表場所
      Kyoto University Clock Tower Centennial Hall (Kyoto, Japan)
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 日大LEBRA-PXRビームラインにおけるTHz波-X線ビーム重畳システムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      早川 恭史、早川 建、中尾 圭佐、野上 杏子、清 紀弘、田中 俊成
    • 学会等名
      第13回日本加速器学会年会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉市)
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 日大LEBRA電子線形加速器とTHz光源開発の現状2016

    • 著者名/発表者名
      野上 杏子、早川 建、田中 俊成、早川 恭史、境 武志、佐藤 勇、清 紀弘、小川 博嗣、榎本 收志、大澤 哲、福田 茂樹、設楽 哲夫、古川 和朗、道園 真一郎、土屋 公央、吉田 光宏、山本 樹
    • 学会等名
      第13回日本加速器学会年会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉市)
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 化学工業 第68巻第3号2017

    • 著者名/発表者名
      全 炳俊、清 紀弘、入澤 明典、加藤 政博
    • 総ページ数
      72
    • 出版者
      化学工業社
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 分析計測標準研究部門 放射線イメージング計測研究グループ

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/rima/rad-imag/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 産業技術総合研究所 分析計測標準研究部門 放射線イメージング計測研究グループ

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/rima/rad-imag/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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