| 研究課題/領域番号 |
17360035
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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 |
応用物理学一般
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
濱 広幸 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70198795)
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| 研究分担者 |
河合 正之 東北大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (60374899)
日出 富士雄 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (60292207)
武藤 俊哉 東北大学, 大学院・理学研究科, 教育研究支援者 (10431496)
宮本 篤 広島大学, 放射光科学研究センター, 助手 (90403617)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2007
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| 研究課題ステータス |
完了 (2007年度)
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| 配分額 *注記 |
15,030千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 930千円)
2007年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2006年度: 6,200千円 (直接経費: 6,200千円)
2005年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
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| キーワード | FDTD法 / 高輝度電子ビーム / 自由電子レーザー / 数値シミュレーション / 高周波電子銃 / テラヘルツ光 / スミス=パーセル放射 / フェムト秒電子ビーム / 時間領域差分(FDTD)法 / コヒーレント放射 / 空間電荷効果 / バンチ圧縮 / 熱陰極 / 速度集群効果 |
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| 研究概要 |
本研究において、独自に開発していた時間領域差分(FDTD)法を用いた時間発展マックスウェル方程式の数値解計算コードを発展させ、高輝度電子ビーム生成およびそれによる自由電子レーザーの発振の可能性を探った。初年度の研究対象として、熱陰極高周波電子銃におけるビーム引き出しについてFDTDコードによるシミュレーション計算を行ない、電子ビームの特性を詳細に調べ、その結果に基づいて電子銃の基本設計を改良した。製作された電子銃は工作上の不具合が発生し、若干の研究の遅れを引き起こしたが、2年目はバンチ圧縮器のビーム光学を、これもFDTDコードを中心にして研究を進め、約70フェムト秒を超短パルス電子ビームが生成できる可能性を見いだした。またコヒーレントなテラヘルツ光の性質を理論的に探り、光源加速器の基本レイアウトをデザインした。その後更なるシミュレーション計算を進展させ、バンチ圧縮器内における電子ビームの動力学を空間電荷効果を取り入れた精密な計算を行なった。これにより100フェムト秒以下の電子バンチ長が得られる可能性を明らかにし、新しいコヒーレント放射光源の研究開発の方向性を提示することができた。このほか、低エネルギーの直流型電子銃を用いたスミス=パーセル後進波共振型自由電子レーザーの発振の時間発展をFDTDコードで計算することに成功した。50keV以下の運動エネルギーで規格化エミッタンスが1μradという超低エミッタンスビームを必要とするが、従来にない全く新しいサブテラヘルツ領域の強力な狭帯域光源として極めて有望で興味深い結果を得た。
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