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飯島 北斗; 永井 良治; 西森 信行; 羽島 良一; 峰原 英介
no journal, ,
エネルギー回収型リニアックを用いた次世代放射光源は、物質科学や生命科学など幅広い分野に利用されるX線放射光である。われわれのグループは、この光源における重要な開発要素である電子銃の研究を進めている。この電子銃は、これまでにない大電流と低エミッタンスを実現するためにAl混晶型のNEA表面のGaAsをカソードとして用いている。高圧部は6段対称型コッククロフト・ウォルトン回路を用いており、これにより電子ビームを250keVまで加速する。本体の主要部はガス放出の少ないTi製のチェンバーを用いており現在真空度は
Paを達成している。カソードの表面作成に関する一連のプロセスを行う際に、真空を保持したまま行えるようロードロック方式を採用した。最近、カソード表面作成試験において量子効率1.5%を達成した。現在、量子効率の高効率化を目指してカソード表面作成過程の研究を引き続き行っている。
Chen, L. M.
no journal, ,
Intense Ar K-shell KeV X-ray with very little continuum background has been generated using a dense Ar nano-plasma irradiated with an intense fs laser, with the measured flux of 1.2
10
photons/mrad
/pulse. This compact quasi-monochromatic X-ray source, with a source size of only 12 
m, has been applied to X-ray radiographic imaging of a biological specimen, resulting in high-resolution, high-quality phase-contrast images. Correlation between this intense K-shell KeV emission with the laser channeling in the Ar gas is discussed.
神門 正城; 福田 祐仁; Pirozhkov, A. S.; Ma, J.-L.; Chen, L. M.; Esirkepov, T. Z.; 小倉 浩一; 本間 隆之; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; et al.
no journal, ,
高出力レーザーによって励起されるプラズマ航跡場の中では、パラボラ形状をした密な構造を持つ電子密度変調が生成され、ほぼ光速で伝播する。これをフライングミラーと呼んでいる。このフライングミラーに反対からレーザーパルスを入射させると、光を反射するだけでなく、反射されるレーザー光は、時間的に圧縮され、さらにドップラー効果により周波数が上昇する。実験では、2つのレーザー光をプラズマ中で衝突するように、集光位置、時間差を精密に計測し、調整を行った。その結果、2つのパルスが衝突したときに周波数が50
100倍に向上した信号を観測した。この信号強度は、トムソン散乱で予測される強度よりも高い。さらに、このときには高速電子が観測され、プラズマ波の励起の証拠であるラマン散乱スペクトルなどが観測された。これらの結果、われわれはフライングミラーによるレーザー光の反射と周波数上昇を実証したと結論できる。
亀島 敬; 小瀧 秀行; 神門 正城; 大東 出; 川瀬 啓悟; 福田 祐仁; Chen, L. M.; 本間 隆之; 近藤 修司; Bulanov, S. V.; et al.
no journal, ,
近年、レーザープラズマ電子加速が抱える問題点の一つであるレーザーの集光距離による加速距離の制限を解決するためにキャピラリ放電管を用いたプラズマ生成が注目されている。プラズマは密度が高いほど屈折率が低くなるため放電管の中でプラズマ密度を中心で薄く、その外周を高く分布させれば光ファイバーと同じ原理でレーザーは放電管内のプラズマ中を集光伝搬しながら相互作用する。2006年にKEK, JAEA及び中国工程物理研究院とで共同実験を行い、キャピラリ放電管を用いて560MeVの電子ビームの生成に成功した。その実験結果を報告する。
小瀧 秀行; 大東 出; 林 由紀雄; Ma, J.-L.; Chen, L. M.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; 福田 祐仁; 本間 隆之; Pirozhkov, A. S.; et al.
no journal, ,
高強度レーザーで励起されるプラズマウェーク場によって小型の高品質電子ビーム源をつくることが可能となる。しかし、1パルスの場合、電子のトラップと加速を同一のレーザーパルスで行うため、安定領域が非常に狭く、電子の発生が不安定になってしまう。そこで、2パルス衝突型の高品質電子ビーム発生を行った。3TW, 70fsのチタンサファイアレーザーを用いて、衝突角45
での2パルスクロスでの高品質電子ビーム発生実験を行った。この実験により、ピークエネルギー14MeV,エネルギー分散11%,電荷量22pC,規格化エミッタンス1.6
mm mrad,単色電子の発生率50%で高品質電子ビーム発生に成功した。2パルスの使用により、ウェーク場への電子トラップと加速とが分離でき、レーザーやプラズマ密度等のパラメーターを最適化することにより安定な高品質電子ビーム発生が可能であることを示した。
線源による放射性廃棄物中の核種検出羽島 良一; 菊澤 信宏; 峰原 英介; 早川 岳人
no journal, ,
エネルギー回収型リニアック(ERL)技術に基づく大強度線源の提案と、これを用いた放射性同位体の非破壊検出について述べる。ERL型線源のフラックスは、既存の線源を6-8桁上回るものであり、原子力分野における線の産業利用をはじめて可能にする。大強度線源のためのERL設計,核共鳴散乱(NRF)を用いた核種検出のシミュレーションなどを紹介する。
佐々 敏信
no journal, ,
超伝導陽子加速器の環境への応用として、超伝導加速器を用いた加速器駆動システムによる長寿命放射性廃棄物の核変換技術を紹介する。核種分離・核変換の効果を示すとともに、核変換に最適な加速器駆動システムの主要コンポーネントとして大強度超伝導加速器が期待されていることを解説する。
田島 俊樹
no journal, ,
高い強度でなおかつ大フルエンスのレーザーの技術が近年飛躍的に高まる中、この技術の加速器への応用を含む産業・原子力・.医療利用が注目を集め始めている。理論的には籐にわかっていたことではあるが、レーザー航跡場加速は、一般にレーザーのパルス長が短ければ短いほど質の良い電子ビームが、それも数cmでGeVエネルギーが世界中の実験室で出るようになりつつある。レーザーのフルエンスが大であり、適切な実験条件が整えば10GeV, 100GeV, TeVは自然と出るであろう。また、フルエンスがあれば医療用の陽子ビームもできると考えられる。さらに、フェムト秒のパルス整形を行うことで、多量の化学物質(例えば原子力の核廃棄物)の制御・分別などにも使えると考えられる。レーザーと加速器(またはもう一つのレーザービーム)を掛け合わせることが、加速器のみで乃至はレーザーのみでは達成できない新しい物理領域を開拓できる。光核物理が新しい展開を見せ、さらにはそれによる核などの検認が非接触でも可能になる。われわれが「相対論工学」と呼んでいるような手法で、超高強度場への接近も可能となっていくであろう。