テラヘルツ波のパルス蓄積による高強度化に関する研究

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K17539
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 境 武志 日本大学, 理工学部, 助教 (20409147)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 高強度テラヘルツ波光源 / コヒーレント遷移放射 / コヒーレントエッジ放射 / コヒーレントシンクロトロン放射 / 電子線形加速器 / コヒーレントX線 / 自由電子レーザー

研究実績の概要

日本大学電子線利用研究施設LEBRAの電子線形加速器を用いたパラメトリックX線放射（PXR）ビームラインにおいて、1 ps程度まで短バンチ化した 100MeV電子ビームを金属ターゲットに当てて発生させたテラヘルツ波帯（THz）のコヒーレント遷移放射（CTR）、ビームライン上偏向電磁石から発生するコヒーレントエッジ放射（CER）、コヒーレントシンクロトロン放射（CSR）を用いて基礎測定を行った。測定では、常時立入り可能実験室への輸送機構設置にともない、PXR取出しポート部を利用し行なった。スペクトル測定は、Michelson干渉計に変更し周波数領域の確認、パワー測定はTHz領域校正の検出器を用いた。また測定時に問題となっていた輸送ラインのビューポートを結晶石英窓に交換し、さらに大気中水分吸収の影響を抑えるため、簡易的に製作したアクリル箱で測定系を覆い、既設の窒素ガスを使い、測定系全体の窒素置換対策を行った。
ビームライン系の機器、部品交換、CTR用ターゲット交換、輸送機構ミラー交換、ガス置換用ボックス設置、干渉計改良と再構築などを行い、ビームを用いた状況確認を前半に行った。後半には施設側の自由電子レーザーラインのTHz波輸送ライン改良工事が入り、設置トラブル、機器確認作業等で、2ヶ月程度ビーム試験ができず、ビーム利用実験時間確保に若干影響があった。窒素置換測定系での基礎測定では、実験室の制限から窒素流量に限界があり、湿度は8%程度までしか低下せず、多少改善はみられたが、大気中水分の吸収影響が測定波形にはまだ残っていることが確認された。そのため出力パワーは、CTRに関しては変わらず、CERでは0.2 mJ/マクロパルス程度であった。しかし詳細な測定のためには、ドライエアー装置による超乾燥空気置換、もしくは光学系全体的の見直しで真空中における測定系構築の必要性がわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Millijoule terahertz coherent transition radiation at LEBRA (2017)
  • 著者名/発表者名: Norihiro Sei, Hiroshi Ogawa, Takeshi Sakai, Ken Hayakawa, Toshinari Tanaka, Yasushi Hayakawa and Kyoko Nogami
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 56 ページ: 32401
  • DOI: 10.7567/JJAP.56.032401
  • 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 University (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sakai, T. Tanaka, Y. Hayakawa, K. Hayakawa, K. Nogami, N. Sei, H. Ogawa
  • 雑誌名: International Particle Accelerator Conference (8th) 巻: - ページ: 1437-1439
  • DOI: 10.18429/JACoW-IPAC2017-TUPAB049
  • 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 Facilities (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Sei, H. Ogawa, T. Tanaka, Y. Hayakawa, T. Sakai, K. Hayakawa, K. Nogami, H. Ohgaki, H. Zen
  • 雑誌名: International Particle Accelerator Conference (8th) 巻: - ページ: 288-291
  • DOI: 10.18429/JACoW-IPAC2017-MOPAB073
  • オープンアクセス
• [学会発表] Project of an intense terahertz-wave source based on coherent Cherenkov radiation matched to circle plane wave (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Sei, T. Sakai, T. Tanaka, Y. Hayakawa, Y. Sumitomo, Y. Takahashi, K. Hayakawa, K. Nogami
  • 学会等名: 43rd International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW THz-2018)
  • 国際学会
• [学会発表] High Power Coherent Terahertz Wave Sources at LEBRA Linac in Nihon University (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Sakai, N. Sei, T Tanaka, Y. Hayakawa, Y. Sumitomo, K. Hayakawa, K. Nogami and H. Ogawa
  • 学会等名: 43rd International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW THz-2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Development and Application of Terahertz Sources at LEBRA Linac in Nihon University (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Sakai, N. Sei, T. Tanaka, Y. Hayakawa, Y. Sumitomo, K. Nogami, K. Hayakawa and H. Ogawa
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] Study of coherent edge radiation for the measurement of the bunch length in an electron bunch (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Sei, H. Ogawa, T. Tanaka, Y. Hayakawa, T. Sakai, Y. Sumitomo, Y. Takahashi, K, Hayakawa, K. Nogami, H. Zen, H. Ohgaki
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] 日本大学電子線利用研究施設における高強度テラヘルツ光源開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 境武志、田中俊成、早川恭史、住友洋介、早川建、髙橋由美子、野上杏子、清紀弘、小川博嗣
  • 学会等名: 第31回放射光学会、放射光科学合同シンポジウム
• [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、髙橋由美子、早川建、野上杏子
  • 学会等名: 第31回放射光学会、放射光科学合同シンポジウム
• [学会発表] Measurement of Electron-bunch Length Using Coherent Radiation in Infrared Free-electron Laser Facilities (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Sei, H. Ogawa, T. Tanaka, Y. Hayakawa, T. Sakai, K. Hayakawa, K. Nogami, H. Ohgaki, H. Zen
  • 学会等名: 8th International Particle Accelerator Conference（IPAC2017）
  • 国際学会
• [学会発表] Development of the High Power Terahertz Light Sources at LEBRA Linac in Nihon University (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sakai, T. Tanaka, Y. Hayakawa, K. Hayakawa, K. Nogami, N. Sei, H. Ogawa
  • 学会等名: 8th International Particle Accelerator Conference（IPAC2017）
  • 国際学会
• [学会発表] Research and development of the high power THz light sources at LEBRA in Nihon University (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sakai, Toshinari Tanaka, Yasushi Hayakawa, Yoske Sumitomo, Ken Hayakawa, Kyoko Nogami, Norihiro Sei, Hiroshi Ogawa
  • 学会等名: 第14回日本加速器学会年会
• [学会発表] Status of electron linac and light source at LEBRA in Nihon University (2017)
  • 著者名/発表者名: Kyoko Nogami, Ken Hayakawa, Toshinari Tanaka, Yasushi Hayakawa, Takeshi Sakai, Yoske Sumitomo, Isamu Sato, Norihiro Sei, Hiroshi Ogawa, Atsushi Enomoto, Satoshi Ohsawa, Shigeki Fukuda, Tetsuo Shidara, Kazuro Furukawa, Shinichiro Michizono, Kimichika Tsuchiya, Mitsuhiro Yoshida, Takakazu Shintomi, Shigeru Yamamoto
  • 学会等名: 第14回日本加速器学会年会
• [学会発表] Research and Development of Terahertz Sources at LEBRA in Nihon University (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sakai, N. Sei, T. Tanaka, Y. Hayakawa, Y. Sumitomo, K. Nogami, K. Hayakawa and H. Ogawa
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
• [学会発表] 日本大学LEBRA電子線形加速器を用いたテラヘルツ波光源の研究開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 境 武志、田中 俊成、早川 恭史、早川 建、野上 杏子、清 紀弘、小川 博嗣
  • 学会等名: 第30回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
• [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
  • 学会等名: 第30回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム