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西谷 智博; 羽島 良一; 飯島 北斗; 永井 良治; 沢村 勝; 菊澤 信宏; 西森 信行; 峰原 英介; 田渕 雅夫*; 則竹 陽介*; et al.
Proceedings of 28th International Free Electron Laser Conference (FEL 2006) (CD-ROM), p.319 - 322, 2006/08
ERL放射光源には、大電流,極小エミッタンスの電子ビームが要求される。この要求性能を満たす電子銃の実現のために、われわれは光陰極直流型電子銃及び新型光陰極デバイスの開発に着手した。この電子銃は、極高真空のNEA表面作成チャンバーと250keV加速チャンバーから構成される。NEA表面を保持するために極高真空は不可欠であるため、この電子銃の各チャンバー間の光陰極結晶搬送には、ロードロックシステムを採用している。これまでに250keV加速チャンバーと250kV高圧印加タンクを作成し、高圧印加試験に成功している。さらにわれわれは、光陰極そのものの開発として、新型超格子光陰極の提案もまた行ってきた。この新型光陰極の開発は、これまでにMBE結晶作成装置を用いてサンプル作成を行った。このサンプルを用いた性能評価試験において、従来技術を二倍越える高い量子効率とNEA表面寿命性能の大幅な向上を達成した。
西谷 智博; 田渕 雅夫*; 則竹 陽介*; 林谷 春彦*; 羽島 良一; 飯島 北斗; 永井 良治; 沢村 勝; 菊澤 信宏; 西森 信行; et al.
Proceedings of 3rd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 31st Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.45 - 47, 2006/00
電子源の高輝度性能化は、次世代放射光源であるERL放射光源の実現のみならず、生体分子の観察や3次元構造解析可能な電子顕微鏡の実現の鍵となる不可欠な技術要素である。特にERL放射光源を実現するにあたって、電子源には、エネルギー幅が極めて小さく、大電流の高輝度性能が要求されている。このような電子源として、バルク状GaAsフォトカソードが、負電子親和力の表面を持つ利点から要求性能を満たす電子源として期待されている。しかし、従来技術であるバルク状GaAsフォトカソードは、量子効率が5%程度と小さく、大電流引き出しの際に励起レーザーの高出力問題を抱えている。そこでわれわれは、従来のバルク状GaAsフォトカソードを遥かに越える量子効率で、室温レベルの極小のエネルギー幅の電子ビームを実現する新型GaAsフォトカソードの開発に着手した。
西谷 智博; 羽島 良一; 田渕 雅夫*; 則竹 陽介*; 林谷 春彦*
no journal, ,
ERL放射光源を実現するにあたって、現在世界で問題になっているのは、熱運動による揺らぎが極めて小さい大電流の電子ビームが得られる超高輝度性能の電子源開発である。従来の電子源で最も優れているのは、負電子親和力の表面を持つバルク状GaAs光陰極の電子源である。しかし、バルク状GaAs光陰極は、入射光子数に対する放出電子数率(量子効率)が小さいために、大電流引き出しの際に励起レーザーの高出力問題を抱えている。この問題を根本的に解決するために、従来のバルク状の光陰極の代わりに、結晶に量子閉じ込め効果を適用した超格子光陰極を用いることを独自に発想した。超格子構造の場合、量子閉じ込め効果により、バンドギャップエネルギー付近で電子の状態密度が、階段状に立ち上がる。さらに、その立ち上がりのエネルギー幅は、極めて小さい。これは超格子結晶が、熱運動の小さいまま量子効率がバルク状結晶よりも遥かに高くなる利点を持つことを示唆している。そこでわれわれは、超格子光陰極の開発を開始し、クローニヒ・ペニーモデルの理論計算による結晶設計,超格子結晶の作成と量子効率と電子ビーム熱運動性能の評価測定を組合せた超高輝度性能を持つ最適な超格子構造の追及に着手した。
羽島 良一; 西谷 智博; 飯島 北斗; 永井 良治; 西森 信行; 田渕 雅夫*; 則竹 陽介*; 林谷 春彦*; 竹田 美和*
no journal, ,
ERL型次世代X線放射光源のための高輝度大電流電子源開発の現状を報告する。光陰極の開発では、GaAsにアルミを混晶した試料(AlGaAs)を設計製作し性能評価を行ったところ、従来型(GaAs)に比べて2倍の量子効率,10倍以上の寿命を確認した。われわれが提案している光陰極の設計指針の妥当性が示された。また、DC電子銃の組み立てが進んでおり、250kVの高電圧印加まで完了している。
西谷 智博; 羽島 良一; 竹田 美和*; 田渕 雅夫*; 則竹 陽介*; 林谷 春彦*
no journal, ,
電子源の高輝度性能化は、次世代放射光源であるERL放射光源の実現のみならず、生体分子の観察や3次元構造解析可能な電子顕微鏡の実現の鍵となる不可欠な技術要素である。特にERL放射光源実現には、エネルギー幅が極めて小さく、大電流の高輝度電子源が要求されている。バルク状GaAsフォトカソードは、負電子親和力の表面を持つ利点から、この要求性能を満たす電子源として期待されている。しかし、従来技術であるバルク状GaAsは、量子効率が小さく、大電流引出の際に励起レーザーの高出力問題を抱えている。そこでわれわれは、従来技術を遥かに越える量子効率で、0.1eV以下のエネルギー幅を実現する新型GaAsフォトカソードの開発に着手し、電子親和力,電子エネルギー状態密度の特性に高性能化の利点を見いだしたバルク状AlGaAsフォトカソードの開発を行った。テストサンプルを名古屋大学VBLの結晶成長装置により作成し、量子効率と寿命性能の評価測定を行った。これまでに従来技術の二倍の量子効率性能と寿命性能の飛躍的な向上を達成した。