エネルギー回収型リニアックによる次世代放射光源のための高輝度電子発生技術

High-brightness electron sources for a next generation light source by an energy recovery linac

飯島 北斗; 永井 良治; 西森 信行; 羽島 良一

Iijima, Hokuto; Nagai, Ryoji; Nishimori, Nobuyuki; Hajima, Ryoichi

極低エミッタンス,大電流の高輝度電子源は、エネルギー回収型リニアックを利用した次世代放射光源の最も重要な要素である。こうした高輝度電子源は、時間・空間の両方において整形されたレーザーに駆動されるDCフォトカソード電子銃によって実現される。波形整形されたレーザーによって電子バンチ形状の制御を行うためにはカソードの高速の時間応答性が要求される。そこでわれわれは量子カスケードレーザー(QCL)の原理に基づく新しいフォトカソードを提案する。QCLに見られる超格子構造では、それぞれの井戸層の準位が一致しているため、電子は障壁層を共鳴トンネル効果によって抜けてくる。これにより光電子放出の時間応答性が高速になりレーザーの波形整形による電子バンチ形状の制御を可能にする。

A high-brightness electron source of ultra-small emittance and high-average current is one of the most important components for next-generation light sources based on an energy-recovery linac (ERL). Such a high-brightness electron source can be realized by a DC photo-cathode gun driven by laser pulses tailored in temporal and spatial dimensions. We propose a novel photocathode based on a quantum cascade laser (QCL). Since ultrafast response of photo-electron emission from the QCL is compatible with tailored laser pulses, it is a candidate for the electron source for ERLs.