| 研究課題/領域番号 |
26246046
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| 研究機関 | 公益財団法人高輝度光科学研究センター |
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研究代表者 |
冨澤 宏光 公益財団法人高輝度光科学研究センター, XFEL利用研究推進室, 副主幹研究員 (40344395)
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| 研究分担者 |
南出 泰亜 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, チームリーダー (10322687)
谷内 努 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 加速器部門, 副主幹研究員 (60360822)
黒田 隆之助 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計測フロンティア部門, 研究員 (70350428)
岡安 雄一 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 加速器部門, 研究員 (90509910)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | EOサンプリング / 有機EO結晶 / ３次元バンチ形状モニター / フェムト秒バンチ計測 / XFEL / EOサンプリングの空間多重化 / 電荷モーメント / EOサンプリングの波長多重化 |
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| 研究実績の概要 |
平成２７年度は、3D-EOサンプリング 計測要素技術の開発と試験加速器分散部での極短バンチ生成、超高速応答 EO 素子の開発を進めた。フェムト秒時間分解能を実現する有機 EO 結晶の DAST（特許第 1716929 号）を分担者の南出がチームリーダをしている仙台理研テラヘルツ光源研究チームで、結晶成長後にアニール処理し光学研磨を施した、超高速バンチ計測に適した高品質EO 素子の製造工程に道筋をつけた。昨年度に開発した 6D-EOサンプリング・プローブ光源の試験機を用いて計測実験を開始した。ここでタイミング合わせに困難があることが判明し、大幅な変更が必要であることが判明した。EOプローブ光は円環ラジアル偏光ビームにするための、超高速計測に必須な広帯域用のラジアル偏光素子の開発を行い、システム素子の開発に成功した。研究代表者が特許（特願 2010-243071）を共願している㈱ナノフォトンの小林実氏（研究協力者）と共同開発し、８分割のパターン・ポラライザー（透過帯域：700-1000 nm）でプローブ光学系全体としての消光比を３～４桁に、EOサンプリングの検出限界を１～２桁ほどにそれぞれ改善することに成功した。また、電子ビーム入射時の放射線による結晶劣化の調査を、２段階の EOサンプリングによる評価試験と並行して行った。有機結晶の EO 機能障害メカニズムはまだ明らかではないが、結晶端部の結晶性の悪さが原因ではないかということになり、先に述べたアニール処理し光学研磨を施すことで解決する可能性を見出した。この結果はEO 素子作成を担当している南出チームにフィードバックして素子の改善を継続的に進めているところである。産総研テラヘルツ光源加速器では、連携研究者の平（黒田チーム）が中心となり、テラヘルツ回折放射計測で電子バンチの横方向のプロファイル計測を実証した。
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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
本年度は、本技術で一番重要な要素技術である、超高速計測に必須な広帯域用のラジアル偏光素子の開発を行い、システム素子の開発に成功しており、これで３次元バンチ形状モニターの実現が可能になった。さらに、産総研テラヘルツ光源加速器では、世界初のテラヘルツ回折放射計測方法による電子バンチの横方向のプロファイル計測の実証試験に成功した。また、電子ビーム入射時の放射線による結晶劣化の問題は解決していないが、フェムト秒応答のある高品質有機EO 素子の製造工程に道筋をつけるところまで来ており、当初の計画が順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、3D-EOサンプリング 計測の実施と試験加速器分散部での極短バンチ生成、ロバストな超高速応答 EO 素子の開発を進める。フェムト秒時間分解能を実現する有機 EO 結晶 DASTの結晶成長後にアニール処理し光学研磨を施したものを、SPring-8 のフェムト秒バンチ試験加速器（30 fs）で実証試験して、放射線による結晶劣化の問題に対する知見を深める。本年度に開発した広帯域用のラジアル偏光素子を用いて３次元電子バンチ形状モニタリングの実証試験を行う。同時に、3D-EOサンプリング計測要素であるEO結晶８個を装着した結晶ホルダーを縦長比の異なる3種類用意し、計測要素の空間分解能(数μm)のキャリブレーションを実施する。また、本年度に明らかになったタイミング系の問題を解決するために大幅なシステムの変更を行う予定である。最終年度に向けて、SPring-8のシステム（計測要素３個からなるトリプレット構造体）を、一体型構造にコンパクト化（結晶の放射線防護を考慮）する準備・検討を行う。
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