高強度コヒーレント放射の遠赤外分光および加速器開発への利用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680589
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 奥田 修一 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (00142175)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 俊晴 京都大学, 原子炉実験所, 助手 (00273532) ; 加藤 龍好 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (20273708)
• Keywords: コヒーレント放射 / 遠赤外光源 / 吸収分光 / イメージシグ / ウェーク場加速 / 電子線形加速器

Research Abstract

高エネルギー電子バンチからのコヒーレント放射は、サブミリからミリ波の領域で連続スペクトルを持ち極めて高強度である。産研では、世界で最も高い強度のコヒーレント放射を観測し、特徴あるパルス光源を確立した。他のテラヘルツ波光源と比較して、より長波長域にスペクトルが広がり、ピーク出力では5桁以上高強度である。
本研究では、電子ライナックのエネルギー約30MeVの電子ビームで、コヒーレント放射の強度が最大となるように電子ビームの条件を最適化した。コヒーレント遷移放射が発生する金属板を改良し、この上にビームを集束することによって、分光の測定精度を±1%程度に向上させた。放射を加速器室外に導き、回折格子および液体ヘリウム冷却シリコンボロメータ光検出器でスペクトルを測定した。測定波長は0.3-2mm、分光における波長分解能は約1%である。
無水石英やPETフィルムなどの吸収分光を行い、光学特性を調べた。これらを光ビームのスプリッター、試料ホルダーとして用いて水の吸収分光を行い、吸収係数および屈折率を求めた。また21-85℃の温度範囲でこれらの変化を調べた。このような高精度、高波長分解でのデータが得られたのは初めてである。
透過光によるイメージシグの系を確立し、基礎特性を求めた。葉や肉試料では成分の差に対応する像が得られた。時間分解イメージングの実現可能性がある。
半導体等固体試料表面における光の反射を測定する系をテストし、高強度のウェーク場で電子を加速する研究の基礎実験の方法について検討した。