| 研究課題/領域番号 |
24310069
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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)
川瀬 啓悟 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (60455277)
入澤 明典 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (90362756)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 量子ビーム / FEL / テラヘルツ / 放射光 |
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| 研究実績の概要 |
昨年度に引続き日本で唯一稼働しているTHz-FELの高度化とその性能評価の研究を行ない以下の結果を得た。①THz単一パルスの切り出し：27MHzモードと名付けたFELの高出力運転ではミクロパルスが37ns間隔で約100個並びマクロパルスを構成する。時間分解THz分光では単一パルスが必要なため、THz波が透過するGaAs板にFELミクロパルスと同期したチタンサファイアレーザーの単一パルスを入射してプラズマミラーを短時間生成し、20ps程度以下の長さを持つTHz-FELミクロパルス1個を切り出すことに成功した。②FELパルスエネルギーの安定化：基礎研究や利用実験に要求されるFELパルスの安定性は、電子ビームの発生源である電子ライナックの安定性に強く依存する。ライナックに高周波パワーを供給するクライストロン用電源に使用するサイラトロンを半導体スイッチに交換した結果、FELパルス変動が格段に減少した。③マイケルソン干渉計と高速ダイオード検出器を用いた時間分解干渉波形測定：従来はFELミクロパルスの干渉波形をエネルギーセンサーで計測したため、マクロパルスに存在する全ミクロパルスの平均干渉波形が得られた。時間分解能が高いダイオード検出器を用いてミクロパルスを区別した干渉波形を得ることができた。④変調分光法によるFEL増幅率の高精度測定：レーザーの発振からパワー飽和に至る広いパワー発展領域でFELの増幅率を求めるためにFELの増幅回数を変えてシリコンボロメーターでマクロパルスエネルギーを計測する。増幅回数の関数として測定したFELマクロパルスエネルギーの２回差分により増幅率が求まるが、パルス毎の中・長期的なエネルギー変動が精度の高い値を得る妨げになる。周期的に増幅回数を2段階に変えて変動の効果を打消す手法を開発した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
研究は進展しているが課題が広範であるため当初の計画である3年間では完了せず、1年延長して研究を継続する。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究では、FELの特性評価などの基礎研究を行ない、その結果に基づくFELの高度化と新しい利用研究の開拓を目指している。①FELの高強度化に関しては、電子バンチの数を4分の1に間引いてピーク電流を4倍高める従来の手法を発展させて、電子バンチ数を更に半分に間引き、ピーク電流を2倍に増やす。光共振器を往復するFELパルスが2往復に1度しか増幅されないが、FELの飽和パワーはピーク電流と共に増大するため、実効的な増幅率は低下しても飽和パワーが増大することが期待できる。②FELミクロパルスの長さは、電子バンチの長さ20 ps程度であると言われているが、この時間構造を直接測定できる高速THz検出器は無い。そこでFELのミクロパルスと同期したチタンサファイアレーザーとZnTe結晶板を用いたTHz波の電場測定でFELミクロパルスの長さと時間構造を測定する。③これらの光源開発と評価に加えて、高強度THz波の利用研究を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究期間が当初の計画である3年間では不足し1年延長することにしたため、平成27年度の研究経費に充てる。
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| 次年度使用額の使用計画 |
FEL実験に必要な計測器や光学部品など物件費に2,576,063円、国際会議や国内学会等で研究成果を発表するための旅費に1,000,000円、FEL実験を行うためのLバンド電子ライナック使用料などその他の経費に500,000円、合計4,076,063円に使用する。
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