| 研究課題/領域番号 |
09650057
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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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 |
応用光学・量子光工学
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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 大阪産業大学, 工学部, 教授 (90030056)
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| 研究分担者 |
大東 延久 関西大学, 工学部, 教授 (20067549)
草場 光博 大阪産業大学, 工学部, 講師 (70268283)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1999
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| キーワード | free electron laser / wiggler / undulator / field emission / nanotube |
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| 研究概要 |
自由電子レーザー(FEL)は高速に近い電子とビームを使用することから、大型の加速器を有する放射線遮断蔽された建屋を持つ大規模研究機関でのみしか実験できず、FELの普及を妨げている。本研究では通常の分光研究に用いれる程度の、大出力を要しない遠赤外領域FELを念頭におき、FELを構成するそれぞれの要素のコンパクト化、即ちハイブリッドヘリカルマイクロウィグラーおよび微小電界放出型電子ビーム源の開発研究を行うと同時にFEL利得解析シミュレーションコードの開発も行った。
ウィグラーについては、駆使したシミュレーション結果をもとに永久磁石とパーメンダーを櫛歯状ホルダーに交互に取り付けたものを4組互いに直角に合体する、1周期4極からなるハイブリッドヘリカルウィグラーを考案し試作した(周期長1cm、ギャップ径 5mm)。達成した磁場は3.8kGと十分に大きく、調製機構によって隣接する磁極に影響を与えることなく200Gまで変動が可能であり、永久磁石をソーティングして一様磁場が達成されることが分かった。ウィグラー外枠は最大75mmと非常に小さく世界最小の部類となった。さらに他の研究者達により極短波長SASEFEL、Υ-Υコライダーにも利用できることが指摘され、非常に注目されるウィグラーが実現できた。
電界放出型の電子ビーム源開発については、従来のタングステン陰極を用いると、陰極電圧に応じた最適な収束電極電圧は非常に狭い範囲に限られることが、実験とシミュレーションにより明らかとなった。4本までの陰極のアレイ化が行えた。さらにナノチューブを束にして用いることにより、タングステン陰極に比し約100倍大きい2.2mAの、ナノチューブとしては恐らくは世界最高値を達成した。またその揺動電流も4%以下と極めて優れたものが実現できた。チェレンコフFELやスミスパーセルFELに必要な電流値を得ることができたと言えよう。
以上、着実に研究は進み特にウィグラーに関し新しい分野への波及効果があり研究領域が広がったことは喜ばしい。しかし当初予定した電子ビーム伝搬実験を十分に行うまでには至らず、今後続けていく予定である。
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