| 研究課題/領域番号 |
24310069
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
磯山 悟朗 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80125989)
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| 研究分担者 |
加藤 龍好 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (20273708)
入澤 明典 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (90362756)
川瀬 啓悟 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (60455277)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 放射光 / FEL |
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| 研究概要 |
大阪大学産業科学研究所(阪大産研)附属量子ビーム科学研究施設のLバンド電子ライナックを用いた遠赤外・テラヘルツ自由電子レーザー(FEL)の高度化とFEL物理の実験的研究を通じてFELの新しい動作領域を開拓することを目的として本研究を進めている。FELでは、光共振器に貯蔵したTHzパルスを高エネルギー電子電子ビームのバンチがウイグラー内で繰返し増幅することでパワー飽和に達する発振が得られる。FELに使用する電日ビームのバンチ間隔は9.2ナノ秒であるが、増幅に使用する光共振器を光パルスが往復する時間は36.8ナノ秒のため光共振器には4個の独立な光パルスが増幅・発振する。通常使用するガリウム添加ゲルマニウム検出器では9.2ナノ間隔の光パルスを分解して測定することが出来ない。そこでドイツ航空宇宙センター・惑星科学研究所との共同研究として、ナノ秒以下の時間分解能を持ち検出感度が高い超伝導ボロメータの窒化ネオジウム(NbN)検出器とYBCOと呼ばれる高温超電導体を用いた検出器の2種類の検出器を用いて阪大産研FELの特性を測定する実験を行い、4個の独立な光パルスの振舞いを測定することに成功した。パルス動作をするFELでは、電子が放射する自発放射を種として後続の電子バンチが繰返し光を増幅することによりFEL発振に至る。この光パルスのエネルギー発展を、F肌増幅回数を変えることにより自発放射のノイズ成分からパワー飽和に至る8桁以上に亘り測定することに初めて成功した。FELのマクロパルスエネルギーの発展から求まる増幅率は、FELの特性や性能を表す重要な指標である。増幅率は、電子バンチに含まれる電荷量と共に増大する。電子銃の電流を制御する新しいグリッドパルサーを用いてバンチ間隔を4倍に拡大して平均電流を変えずにバンチの電荷量を増やす研究を行っている。試験的な実験ではFELのピークパワーだけでなく平均パワーも増大することを観測した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
FELの動作状態の測定や高ゲイン動作の研究が計画通りに進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成24年度に得られた結果を基にして、高ゲイン動作での増幅率を測定する。発振パワーや、波長スペクトル、パワーの光共振器長依存性など基本的なFEL特性を通常のFEL動作と高ゲイン動作で計測して、高ゲインモードの動作の特性を解明する。更に、高いFELゲインを利用して波長領域を長波長側に拡大する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
当初の計画では、高速THz検出器としてホットエレクトロンボロメータを購入する予定であったが、ドイツとの共同研究で試験実験を行った結果、速度的には十分であるがダイナミックレンジとせんせいせいが十分でないため、別種の検出器の試験をして購入予定である。
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