次世代光源用光陰極直流電子銃

Photocathode dc electron gun for next-generation light-sources

永井 良治; 羽島 良一; 西森 信行

Nagai, Ryoji; Hajima, Ryoichi; Nishimori, Nobuyuki

次世代光源とはこれまでの電子線加速器を基盤とした光源では成し得なかった超短パルス,高コヒーレンスを有する光源のことである。その1つが、エネルギー回収型リニアック(Energy-Recovery Linac: ERL)と呼ばれる電子線加速器を基盤とした光源である。ERLでの電子線の輝度と電流は電子銃の性能で決まるので、高輝度かつ高平均電流の電子線を発生するための電子銃はERLの性能を十分に発揮するために最も重要かつ必要不可欠な要素である。高輝度の電子線を発生する際に最も問題となるのが電子どうしの反発力であり、ERLの要求性能を満たすには電子銃の加速電圧を500kV以上として電子どうしの反発力を十分に小さくする必要がある。本稿では負の電子親和力の表面を持つ半導体光陰極を備えた光陰極直流電子銃の特徴とわれわれの500kV, 10mA光陰極直流電子銃において採用した高電圧を安定に印加するための手法と高電圧印加試験について述べる。

An energy-recovery linac (ERL) is a new class of electron accelerator to generate a small-emittance and high average current electron beam at high-repetition rate. Now, ERL is considered as a promising device for next-generation light sources which have ultra-short pulse and high-coherency. An electron gun to produce a small-emittance electron beam with high-average current is the most important component for an ERL to exploit its full potential because the emittance and current of the ERL beam are determined by performance of its electron gun. A dc electron gun is able to generate a high-current electron beam of ultrasmall initial emittance, when it is equipped with a semiconductor photocathode having a negative electron affinity (NEA) surface. To suppress emittance growth by space charge effect, the gun voltage must be 500 kV or higher. In this paper, we present details of the electron gun design and results of a high-voltage testing.