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2013年9月 2日 (月)

電子ビームをオーダーメードで加速

2013年8月16日
独立行政法人理化学研究所
公益財団法人高輝度光科学研究センター
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 理研が保有するX線自由電子レーザー
(XFEL)施設「SACLA」が発するレーザー光
は、既存の放射光に比べ100億倍以上明るく、
原子や分子の瞬間的な動きが観察できます。
 
 2012年3月から供用を開始し、物理学、
化学、生物学などさまざまな分野の実験に
使われ始めています。
 
 今まで不可能と考えられていた実験が
行えるようになるので、今後、SACLAを
使った実験が増えることが予想されて
います。
 
 そのため、増加する利用実験に対応して
ビームライン増設を計画しています。
 
 ただ、それぞれのビームラインごとに
行われる実験は独立していて、使用する
レーザー光の波長に対して電子ビームの
エネルギーをどのように変化させるかが
難しく、増設に向けて大きなハードルに
なっていました。
 
 研究グループはこの問題を、電子ビーム
を加速する「線形加速器」の
加速管ユニットの動作周波数を変えること
で解決しようと試みました。
 
 複数のビームラインへ供給する
電子ビームのエネルギーを電子バンチ
(電子のかたまり)ごとに制御し、
すべてのビームラインに最適な条件で
レーザーを発振させる方法です。
 
 SACLAで実証実験を行ったところ、
電子ビームの安定性や品質を損なうこと
なく、10Hz(ヘルツ)の電子バンチを
異なる2つの目標エネルギーまでに加速し、
レーザー光発生装置である
アンジュレーターに通して、異なる
エネルギーでレーザーを発振させることに
成功しました。
 
 今回の実験成功により、多数の
ビームラインに最適なエネルギーをもった
電子ビームを供給でき、全ての
ビームラインで強度の強いレーザー光の
利用が可能になります。
 
 複数のビームラインを同じ建屋内に
並べて配置することが可能となること
から、今後、計画されているXFEL施設の
設計にも大きなインパクトを与えるものと
予想できます。
 
 また、この方法は、隣接するX線放射光
施設「SPring-8」の放射光を100倍明るく
する次期計画において、SACLAから
SPring-8蓄積リングへの
「トップアップ運転(電子を継ぎ足し入射
し蓄積電流を通常運転時の上限いっぱい
までに維持する運転)」のための
ビーム入射にも欠かせない技術と
なります。
 
 
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 素晴らしいですね。
 オーダーメード電子ビーム加速
 
>今まで不可能と考えられていた実験が
>行えるようになる
 
 素晴らしいことです。
 新しい発見に期待します。

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