レーザーコンプトン散乱による短パルス軟X線顕微鏡の実現

2006 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 16340079
• 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: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 鷲尾 方一 早稲田大学, 理工学術院総合研究所, 教授 (70158608)
• 研究分担者: 広瀬 立成 早稲田大学, 理工学術院総合研究所, 教授 (70087162) ; 濱 義昌 早稲田大学, 理工学術院総合研究所, 教授 (40063680) ; 柏木 茂 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (60329133) ; 黒田 隆之助 (独)産業技術総合研究所, 研究員 (70350428)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• キーワード: 軟X線 / 高品質電子ビーム / 逆コンプトン散乱 / 高輝度レーザー / 時間安定化 / 空間安定度

研究概要

平成18年度は特に、全固体Nd : YLFレーザーの一層の高輝度化研究と軟X線発生システムの高度化による輝度増強とノイズ除去について集中的に研究を進めてきた。
具体的には以下のような研究の発展を見た。
我々はNd : YLFレーザーからのIR光を取り出した後更にマルチパスアンプを組み、レーザーパワーの増強を目指した。昨年度のIRレーザーのパワーは最大でも20mJ程度であったがなお一層の高輝度化を目指して、後置のNd : YLFレーザーロッドとフラッシュランプを用いた増幅器を複数回通すことで輝度増強を行った。結果、3パスアンプシステムを構築し、30mJを超えるIRパルスを安定的に得ることに成功した。
一方軟X線発生システムの高度化のために、今年度は新たに次のコンセプトを実現するための新しい衝突チェンバーを導入した。すなわち、昨年度までは電子線を衝突点で収束することに伴い、衝突後にビームが発散し、ビームダクト等との相互作用により大きな制動X線によるノイズの影響を大きく受けていた、また衝突用レーザー光もチェンバー内での散乱によりX線計測システムに大きなバックグランドを与えていた、そこで今年度は、電子ビームおよびレーザー光の通過する空間を自由空間とし、電子ビームのハロー等に伴うX線発生を極限まで低減化し、またレーザーについても散乱による計測システムに対するノイズを非常に小さくすることに成功した。また更に、衝突角の自由度、衝突点のスキャンなど、軟X線顕微鏡開発の基礎データを極めて精度よく取得することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Polarized Positorn Generation Based on Laser Compton Scheme and its Polarization Measurements (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Sakaue et al.
  • 雑誌名: International Journal of Modern Physics B 21 ページ: 519-526
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Compton Backward Scattering Between Relativistic Electron Beam and Sase Light (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Kashiwagi et al.
  • 雑誌名: International Journal of Modern Physics B 21 ページ: 481-487
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Polarized Positorn Generation Based on Laser Compton Scheme and its Polarization Measurements (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Sakaue, T.Sito, I.Yamazaki, R.Kuroda, M.Washio, T.Hirose
  • 雑誌名: International Journal of Modern Physics B Vol.21 ページ: 519-526
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Compton Backward Scattering Between Relativistic Electron Beam and Sase Light (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Kashiwagi, R.Kuroda
  • 雑誌名: International Journal of Modern Physics B Vol.21 ページ: 481-487
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Beam diagnostics for high quality electron beam emitted from photocathode rf-gun (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Sakaue et al.
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 31 ページ: 229-230
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Efficient Propagation of Polarization from Laser Photons to Positrons through Compton Scattering and Electron-Positron Pair Creation (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Omori et al.
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW LETTERS 96 ページ: 114801 1-4
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Laser Photo-Cathode RF Gun (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Washio
  • 雑誌名: The Review of Laser Engineering 34 ページ: 148-153
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] diagnostics for high quality electron beam emitted from photocathode rf-gun" (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Sakaue, N.Kudo, R.Moriyama, M.Washio
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series, "Beam Vol.31 ページ: 229-230
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Efficient Propagation of Polarization from Laser Photons to Positrons through Compton Scattering and Electron-Positron Pair Creation (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Omori, M.Fukuda, T.Hirose, Y.Kurihara, R.Kuroda, M.Nomura, A.Ohashi, T.Okugi, K.Sakaue, T.Saito, J.Urakawa, M.Washio, I.Yamazaki
  • 雑誌名: Physical Review Letters, Vol.96, 114801 ページ: 1-4
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Laser Photo-Cathode RF Gun (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Wahsio
  • 雑誌名: The Review of Laser Engineering Vol.34 ページ: 148-153
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Compact soft x-ray source using Thomson scattering (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Kashiwagi et al.
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 98 ページ: 123302 1-6
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Compact soft x-ray source using Thomson scattering (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Kashiwagi, R.Kuroda, T.Oshima, F.Nagasawa, T.Kobuki, D.Ueyama, Y.Hama, M.Washio
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics, Vol.98, 123302 ページ: 1-6
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より