熱流束計測に基づくＸ線自由電子レーザのパルスエネルギー絶対測定

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K18422
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 量子ビーム科学; 応用物理学一般
• 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: 田中 隆宏 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 (30509667)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 放射計 / 自由電子レーザー / 校正 / カロリーメータ / 放射光

研究成果の概要

本研究では、X線自由電子レーザー(XFEL: X-ray Free Electron Laser)のパルスエネルギーの絶対測定のため、熱流束測定に基づいた超高速応答のパルス放射計の設計、開発ならびに動作検証実験を行った。
パルス放射計は、XFELを全吸収する受光部、ヒートシンクならびに熱流束センサーで構成され、熱流束センサーを受光部とヒートシンクとの間に配置し、XFELを全吸収した際に生じる受光部からヒートシンクへの熱流束の変化を電圧信号として検出する。動作の実証実験をSACLAで実施し、XFELパルスに起因した信号の検出には成功したが、時間分解能が不十分であり、改良を進めている。

自由記述の分野

計測器開発

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果の学術的意義は、従来の放射計の課題であった応答速度の飛躍的に向上させるため、従来の温度変化の測定から脱却し、熱流束の変化の測定に基づいた計測器を開発し、実証したことである。
既存の放射計の極低温放射計や常温放射計などは、温度測定に基づいて行われてきたため、出力が安定な光源(放射光やCWレーザー)に対しては有用であるが、パルス毎の強度変動が不可避であるXFELに対しては、この時定数の遅さは克服すべき課題となっていた。本研究で提案した熱流束測定に基づくパルス放射計は、既存の放射計の時定数の問題を克服する可能性の高い、世界的にも新しい試みである。