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2015 年度 実績報告書

超放射による超小型短パルス・コヒーレントテラヘルツ光源

研究課題

研究課題/領域番号 23226020
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

浦川 順治  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 研究支援戦略推進部, URA (00160333)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2016-03-31
キーワード高周波電子銃 / フェムト秒レーザー / フォトカソード / 高電界加速 / 自由電子レーザー
研究実績の概要

フェムト秒パルスレーザー3倍高調波出力の高強度化(1.0mJから2.7mJへ)及び高安定化(pointing and energy stability <1.0%)を進め、光カソードからの90フェムト秒電子単バンチビーム生成・加速(8MeV)および遷移放射又はスミスパーセル放射によるブロードバンド又は準単色THz(0.3~10THz)特性測定を行った。現状、光高周波電子銃空洞の最大加速電界が80MV/mで120MV/mに達していない為、空間電荷効果を無視できるマイクロバンチ電荷量が1pCから2pC程度であり、スミスパーセル放射で放射電磁波エネルギーは1uJ程度であった。2から4ミクロバンチ生成によるTHz超放射確認実験は、30cm-5周期小型ウィグラー磁石を使って行った。ウィグラー磁石Gap調整によりFEL共鳴放射条件を満足させた結果、Sub-THz超放射測定に成功した。英国、ロシア、インドのTHz利用研究者達が予備実験を開始した。ロシアの研究者の測定実験において、マイクロバンチ電子ビームは安定で規格化エミッタンスは4から5x10E(-6)mであった。
Single micro-bunch測定で得られた電磁波エネルギーは約200nJ、時間幅測定160fsからPeak Power 約2MWが確認できた。4 micro-bunch運転での干渉効果によって、8MWのPeak Power生成を300GHz電磁波で測定した。ウィグラー磁石や遷移放射及びスミスパーセル放射のスペクトル測定により、6THzまでの高調波電磁波測定に成功しているので、Pre-bunched FELの実証実験は行えた。放射Peak Powerを数THz領域で10MW以上にするには、電子銃空洞内の最大加速電界を100MV/m以上にすれば可能であることもSimulationにより明らかになっている。3ヶ月程度の空洞高電界運転調整後、100MV/m加速を達成できるので、非線形現象研究を含めた高輝度THzビームの国際共同利用実験を展開する。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (41件)

すべて 2016 2015 2011 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 20件、 招待講演 1件) 備考 (4件) 産業財産権 (4件) (うち外国 3件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Tomsk Polytechnic University/MEPhI/Saint Petersburg State University(ロシア連邦)

    • 国名
      ロシア連邦
    • 外国機関名
      Tomsk Polytechnic University/MEPhI/Saint Petersburg State University
  • [国際共同研究] John Adams Institute/University of Oxford/University of Strathclyde(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      John Adams Institute/University of Oxford/University of Strathclyde
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] IUAC/SAMEER(インド)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      IUAC/SAMEER
  • [国際共同研究] 上海交通大学/精華大学/華中科技大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      上海交通大学/精華大学/華中科技大学
  • [雑誌論文] CST simulation of THz radiation from a channel with periodically variable radius2015

    • 著者名/発表者名
      A.A. Ponomarenko , K.V. Lekomtsev , A.A. Tishchenko , M.N. Strikhanov , J. Urakawa
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B

      巻: 355 ページ: 160-163

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2015.03.004

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] CST simulations of THz Smith Purcell radiation from a lamellar grating with vacuum gaps2015

    • 著者名/発表者名
      K. Lekomtsev , P. Karataev , A.A. Tishchenko , J. Urakawa
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B

      巻: 355 ページ: 164-169

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2015.02.056

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Coherent radiation spectrum measurements at KEK LUCX facility2015

    • 著者名/発表者名
      M. Shevelev, A.Aryshev, S.Araki, M.Fukuda, P.Karataev, N.Terunuma, J. Urakawa
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A

      巻: 771 ページ: 126-133

    • DOI

      10.1016/j.nima.2014.10.038

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Very high resolution optical transition radiation imaging system: Comparison between simulation and experiment2015

    • 著者名/発表者名
      B. Bolzon, A. Aryshev, T. Aumeyr, S. Boogert, P. Karataev, K. O. Kruchinin, T. Lefevre, S. Mazzoni, L. Nevay, M. Shevelev, N. Terunuma, J. Urakawa, and C. P. Welsch
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - ACCELERATORS AND BEAMS

      巻: 18 ページ: 082803-1, -8

    • DOI

      10.1103/PhysRevSTAB.18.082803

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] FEL Enhancement with a Microbunch Structure by a Phase-Space Rotation Technique2016

    • 著者名/発表者名
      Masao Kuriki, Ryukou Kato, Kazuhiro Ohmi, Yuji Seimiya, Junji Urakawa, Shugeru Kashiwagi
    • 学会等名
      28th Linear Accelerator Conference
    • 発表場所
      Kellogg Hotel and Conference Centre in East Lansing, Michigan USA
    • 年月日
      2016-09-25 – 2016-09-30
    • 国際学会
  • [学会発表] FIRST STEPS TOWARDS A SINGLE-SHOT LONGITUDINAL PROFILE MONITOR: STUDY OF THE PROPERTIES OF COHERENT SMITH-PURCELL RADIATION USING THE SURFACE CURRENT MODEL2016

    • 著者名/発表者名
      H. Harrison, A. J. Lancaster, G. Doucas, I. V. Konoplev, A. AryshevK. Lekomtsev, M. Shevelev, N.Terunuma, J. Urakawa
    • 学会等名
      7th International Particle Accelerator Conference
    • 発表場所
      BEXCO Busan, Korea
    • 年月日
      2016-05-08 – 2016-05-13
    • 国際学会
  • [学会発表] STATUS OF DESIGN AND DEVELOPMENT OF DELHI LIGHT SOURCE AT IUAC, DELHI2016

    • 著者名/発表者名
      S.Ghosh, J.Urakawa, N.Terunuma, S.Fukuda, M.Fukuda, A.Aryshev, B.K.Sahu, P.Patra, S.R.Abhilash, J.Karmakar, B.Karmakar, D.Kabiraj, N.Kumar, A.Sharma, V.Joshi, G.K.Chaudhari, , A.Deshpande, T.Rao, V.Naik, A.Roy, R.K.Bhandari and D.Kanjilal
    • 学会等名
      7th International Particle Accelerator Conference
    • 発表場所
      BEXCO Busan, Korea
    • 年月日
      2016-05-08 – 2016-05-13
    • 国際学会
  • [学会発表] PRE-BUNCHED ELECTRON BEAM EMITTANCE SIMULATION AND MEASUREMENT2016

    • 著者名/発表者名
      Yu.D. Kliuchevskaia, S.M. Polozov, A. Aryshev, M. Shevelev, N. Terunuma, J. Urakawa
    • 学会等名
      7th International Particle Accelerator Conference
    • 発表場所
      BEXCO Busan, Korea
    • 年月日
      2016-05-08 – 2016-05-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Six-dimensional Phase-space Rotation and its Applications2016

    • 著者名/発表者名
      M. Kuriki, K. Negishi, H. Hayano, R. Kato, K. Ohmi, M. Satoh, Y.Seimiya, J. Urakawa,S. Kashiwagi
    • 学会等名
      7th International Particle Accelerator Conference
    • 発表場所
      BEXCO Busan, Korea
    • 年月日
      2016-05-08 – 2016-05-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental investigation of THz Smith-Purcell radiation from composite corrugated capillary2016

    • 著者名/発表者名
      K. Lekomtsev, A. Aryshev, N. Terunuma, J. Urakawa, A. A. Ponomarenko, A. A. Tishchenko
    • 学会等名
      7th International Particle Accelerator Conference
    • 発表場所
      BEXCO Busan, Korea
    • 年月日
      2016-05-08 – 2016-05-13
    • 国際学会
  • [学会発表] DEVELOPMENT AND UPGRADE PLAN OF AN X-RAY SOURCE BASED ON LASER COMPTON SCATTERING IN LASER UNDULATOR COMPACT X-RAY SOURCE(LUCX)2016

    • 著者名/発表者名
      M. Fukuda, S. Araki, Y. Honda, N. Terunuma, J. Urakawa, K. Sakaue, M. Washio, A. Momose, M. Olbinado, Y. Wu, M. Kageyama, M. Kuribayashi
    • 学会等名
      7th International Particle Accelerator Conference
    • 発表場所
      BEXCO Busan, Korea
    • 年月日
      2016-05-08 – 2016-05-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Cs2Te PHOTOCATHODE RESPONSE TIME MEASUREMENTS AND FEMTOSECOND COMB ELECTRON BEAM GENERATION AS A MILESTONE TOWARDS PRE-BUNCHED THZ FEL REALIZATION2016

    • 著者名/発表者名
      A. Aryshev, Y. Honda, K. Lekomtsev, M. Shevelev, N. Terunuma, and J. Urakawa
    • 学会等名
      7th International Particle Accelerator Conference
    • 発表場所
      BEXCO Busan, Korea
    • 年月日
      2016-05-08 – 2016-05-13
    • 国際学会
  • [学会発表] 位相空間回転によるマイクロバンチ構造の生成とその応用2016

    • 著者名/発表者名
      栗木雅夫, 根岸健太郎, 清宮裕史, 加藤龍好, 大見和史, 浦川順治, 柏木茂
    • 学会等名
      第71回日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      東北学院泉キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] THz production at LUCX2016

    • 著者名/発表者名
      浦川順治
    • 学会等名
      7th Asian Forum for Accelerators and Detectors "AFAD 2016"
    • 発表場所
      Uji Campus, Kyoto University(京都府宇治市)
    • 年月日
      2016-02-01 – 2016-02-03
    • 国際学会
  • [学会発表] LUCX X-ray Source and Imaging2016

    • 著者名/発表者名
      浦川順治
    • 学会等名
      7th Asian Forum for Accelerators and Detectors "AFAD 2016"
    • 発表場所
      Uji Campus, Kyoto University(京都府宇治市)
    • 年月日
      2016-02-01 – 2016-02-03
    • 国際学会
  • [学会発表] cERL X-ray Source and Imaging2016

    • 著者名/発表者名
      浦川順治
    • 学会等名
      7th Asian Forum for Accelerators and Detectors "AFAD 2016"
    • 発表場所
      Uji Campus, Kyoto University(京都府宇治市)
    • 年月日
      2016-02-01 – 2016-02-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation of THz Smith-Purcell radiation on femtosecond electron beam2015

    • 著者名/発表者名
      Konstantin Lekomtsev, Alexander Aryshev, Mikhail Shevelev, Nobuhiro Terunuma, Junji Urakawa
    • 学会等名
      The XI International Symposium &laquo;Radiation from Relativistic Electrons in Periodic Structures&raquo;
    • 発表場所
      Saint Petersburg, Russian Federation
    • 年月日
      2015-09-06 – 2015-09-12
    • 国際学会
  • [学会発表] Electron Bunch Length Diagnostics for the LUCX Facility based on the Coherent Off-axis Undulator Radiation2015

    • 著者名/発表者名
      Dmitry Shkitov, Junji Urakawa, Alexander Potylitsyn
    • 学会等名
      The XI International Symposium &laquo;Radiation from Relativistic Electrons in Periodic Structures&raquo;
    • 発表場所
      Saint Petersburg, Russian Federation
    • 年月日
      2015-09-06 – 2015-09-12
    • 国際学会
  • [学会発表] Coherent Radiation Measurements Stations at KEK LUCX Facility2015

    • 著者名/発表者名
      Mikhail Shevelev, Alexander Aryshev, Junji Urakawa, Nobuhiro Terunuma, Yosuke Honda
    • 学会等名
      The XI International Symposium &laquo;Radiation from Relativistic Electrons in Periodic Structures&raquo;
    • 発表場所
      Saint Petersburg, Russian Federation
    • 年月日
      2015-09-06 – 2015-09-12
    • 国際学会
  • [学会発表] Corrugated capillary as THz Cherenkov Smith-Purcell radiator2015

    • 著者名/発表者名
      Konstantin Lekomtsev, Nobuhiro Terunuma, Alexey Tishchenko, Alexander Aryshev, Junji Urakawa, Alexsandr Ponomarenko, M.N. Strikhanov , Vasily Sukharev
    • 学会等名
      The XI International Symposium &laquo;Radiation from Relativistic Electrons in Periodic Structures&raquo;
    • 発表場所
      Saint Petersburg, Russian Federation
    • 年月日
      2015-09-06 – 2015-09-12
    • 国際学会
  • [学会発表] Progress Towards Compact Pre-bunched FEL Realization2015

    • 著者名/発表者名
      Alexander Aryshev, Mikhail Shevelev, Masafumi Fukuda, Yosuke Honda, Nobuhiro Terunuma, Junji Urakawa
    • 学会等名
      The XI International Symposium &laquo;Radiation from Relativistic Electrons in Periodic Structures&raquo;
    • 発表場所
      Saint Petersburg, Russian Federation
    • 年月日
      2015-09-06 – 2015-09-12
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Progress towards table-top pre-bunched THz FEL and its application to soft X-ray generation via inverse Compton scattering2015

    • 著者名/発表者名
      Alexander Aryshev, Mikhail Shevelev, Konstantin Lekomtsev, Masafumi Fukuda, Yosuke Honda, Nobuhiro Terunuma, Junji Urakawa
    • 学会等名
      第12回日本加速器学会年会
    • 発表場所
      プラザ萬象・あいあいプラザ(福井県敦賀市)
    • 年月日
      2015-08-05 – 2015-08-07
  • [学会発表] 傾き制御電子バンチによるコヒーレントテラヘルツ光発生2015

    • 著者名/発表者名
      坂上 和之,西田 万里子,水柿 将貴,鷲尾 方一,浦川 順治,平 義隆,黒田 隆之助
    • 学会等名
      第12回日本加速器学会年会
    • 発表場所
      プラザ萬象・あいあいプラザ(福井県敦賀市)
    • 年月日
      2015-08-05 – 2015-08-07
  • [学会発表] フォトカソードRF電子銃を用いたMeV電子顕微鏡の開発2015

    • 著者名/発表者名
      楊 金峰,谷村 克己,吉田 陽一,浦川 順治
    • 学会等名
      第12回日本加速器学会年会
    • 発表場所
      プラザ萬象・あいあいプラザ(福井県敦賀市)
    • 年月日
      2015-08-05 – 2015-08-07
  • [学会発表] Compact X-ray Source based on advanced accelerator and laser technologies2015

    • 著者名/発表者名
      浦川順治
    • 学会等名
      15th International Congress of Radiation Research
    • 発表場所
      京都国際会議場(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-05-25 – 2015-05-29
    • 国際学会
  • [学会発表] FEL Enhancement by Microbuch Structure Made with Phase-Space Rotation2015

    • 著者名/発表者名
      M. Kuriki, Y. Seimiya, S. Chen, K. Ohmi, J. Urakawa, S. Kashiwagi, R. Kato
    • 学会等名
      6th International Particle Accelerator Conference
    • 発表場所
      Richmond Virginia (USA)
    • 年月日
      2015-05-03 – 2015-05-08
    • 国際学会
  • [学会発表] CST Simulations of THz Cherenkov Smith-purcell Radiation from Corrugated Capillary2015

    • 著者名/発表者名
      K. Lekomtsev, N. Terunuma, J. Urakawa, P. Karataev, A. Ponomarenko, A. .A. Tishchenko
    • 学会等名
      6th International Particle Accelerator Conference
    • 発表場所
      Richmond Virginia (USA)
    • 年月日
      2015-05-03 – 2015-05-08
    • 国際学会
  • [学会発表] RF Gun Based Ultrafast Electron Microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      J. Yang, K. Tanimura, Y. Yoshida, J. Urakawa
    • 学会等名
      6th International Particle Accelerator Conference
    • 発表場所
      Richmond Virginia (USA)
    • 年月日
      2015-05-03 – 2015-05-08
    • 国際学会
  • [備考] 超放射による超小型短パルス・コヒーレントテラヘルツ光源開発

    • URL

      http://www-atf.kek.jp/thz/index.html

  • [備考] LUCX Group Homepage

    • URL

      http://atfweb-lo.kek.jp/lucx/test.html

  • [備考] 小型加速器による小型高輝度X 線源とイメージング基盤技術開発

    • URL

      http://nkocbeam.kek.jp/

  • [備考] 小型高輝度光子ビーム発生装置

    • URL

      http://kocbeam.kek.jp/

  • [産業財産権] レーザーコンプトン散乱を利用した光源用レーザー2015

    • 発明者名
      浦川順治
    • 権利者名
      高エネルギー加速器研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      CA2807.113
    • 出願年月日
      2015-04-10
    • 外国
  • [産業財産権] 光共振器を用いるバーストレーザー生成装置2015

    • 発明者名
      浦川順治
    • 権利者名
      高エネルギー加速器研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      CA2807.113
    • 出願年月日
      2015-04-28
    • 外国
  • [産業財産権] Photocathode High-Frequency Electron-Gun Cavity Apparatus2011

    • 発明者名
      浦川順治、照沼信浩、高富俊和
    • 権利者名
      高エネルギー加速器研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      US9,224,571 B2
    • 出願年月日
      2011-09-26
    • 取得年月日
      2015-12-29
    • 外国
  • [産業財産権] 光陰極高周波電子銃空洞装置2011

    • 発明者名
      浦川順治、照沼信浩、高富俊和
    • 権利者名
      高エネルギー加速器研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特許第5828429号
    • 出願年月日
      2011-09-26
    • 取得年月日
      2015-10-30
  • [学会・シンポジウム開催] VII Mini-workshop for Advanced Generation of THz and Compton X-ray beams "AGTaX" using compact electron accelerator2016

    • 発表場所
      KEK 2号館、101室
    • 年月日
      2016-03-03 – 2016-03-03

URL: 

公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-02-16  

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