リニアコライダー用スピン偏極電子源の開発

直线对撞机自旋极化电子源的研制

基本信息

批准号：
17043005
负责人：
中西彊
金额：
$ 1.86万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

リニアコライダー用偏極電子源の実用化に向けて200keV電子銃システム開発を推進し、つぎに列挙する実験結果が得られた結果、リニアコライダーの要求する高密度・低エミッタンス偏極電子ビームの生成が充分射程圏内に近づいたことを実証することができた。(1)ILCパラメーターによるビームエミッタンスのシミュレーションリニアコライダー(ILC)が要求するビーム性能(バンチ幅<2ns,バンチ電荷量>3.2nC(4x10^<10>e^-))が、我々が開発した200keV電子銃により実現できることを確認するためにビームシミュレーションを行った。その結果、バンチャーシステムに優利な短パルス(〜0.7ns)ビーム生成条件においても、規格化エミッタンスも15π.mm.mrad以下に抑えられ、電子銃より0.5m下流において電荷量5nC/バンチまでビームロスが無視できる状態で移送可能であることが示された。現在は実際の偏極電子ビームでこのエミッタンスが実現できることを確認する作業を進めている。(2)GaAs/GaAsP超格子フォトカソードからの高密度シングルバンチ生成リニアコライダー実験が要求する偏極電子ビーム生成試験として、GaAs/GaAsP歪み超格子フォトカソードよりシングルバンチ生成試験を行った。パルス幅約20nsのレーザー光をQスイッチYAGレーザ-励起によるTi ; Sapphireレーザーにより生成し、高速ポッケルスセルにより約1ns幅パルスを切出し、光ファイバーを用いて電子銃へ移送した。この結果、レーザーエネルギー3.6μJで超格子フォトカソードからバンチ当り電荷量2.6nC(1.6x10^<10>e^-)の電子ビームが生成できたが、空間電荷制限およびNEA表面電荷制限現象は観測されなかった。このデータは、現在実施中のレーザーシステムの改良およびフォトカソードの高量子効率化により、リニアコライダー電子源が要求する6.4nC/bunchのマルチバンチ生成は充分に可能であることを示唆している。(3)200keV電子銃用スピン偏極度測定装置の開発200keV電子銃で生成したビーム軸方向のスピンの向きをWien-Filterにより散乱平面に対して垂直に立てる方式を採用し、電子銃より引出したビームの直線軌道を変えることなくMott散乱を用いた偏極度測定を可能にした。膜厚を変えた複数の金箔ターゲットを用いて偏極度の自己校正を行った後に、GaAs/GaAsP超格子結晶より引出された電子ビームの偏極度を測定した結果、予想通りに系統誤差5%の範囲内で85%の高いスピン偏極度を得ることができた。

将200 KEV电子枪系统的开发促进了对线性煤矿的极化电子源的实际使用，并获得了以下实验结果，因此，可以证明，线性相距所需的高密度，低增强偏光电子束的产生已接近足够的范围。（1）使用ILC参数对光束发射的模拟我们进行了光束模拟，以确认线性碰撞器（ILC）（束宽度<2ns，束宽度> 3.2nc（4x10^<10> e^ - ））所需的光束性能可以通过200 kev Elector枪来实现我们开发的。结果，表明即使在短脉冲（〜0.7 ns）的生成条件下，这对于束机系统有利，标准化的发射率也保持在15π.mm.m.mrad以下，并且可以以5NC/BUNCH 0.5M的电荷下游电动机枪的损失传递。当前，我们正在努力确认可以使用实际的极化电子束实现这种发射。（2）从GAAS/GAASP超级晶格光电电极作为极化电子束生成测试中的高密度单束生成，使用GAAS/GAASP畸变超级晶格光电电极进行了单束生成测试。脉冲宽度约为20 ns的激光由带有Q开关的YAG激光激发的蓝宝石激光器产生，并通过高速pock孔单元将大约1 ns的脉冲切开，并使用光纤转移到电子枪中。结果，每束的电荷量为2.6 nc（1.6x10^<10> e^ - ）的电子束是从激光能量为3.6μj的超晶格光电电极产生的，但未观察到空间电荷极限或NEA表面电荷极限现象。该数据表明，由于当前实现的激光系统的改进和光电阴极的较高量子效率，线性撞机电子源要求的6.4 NC/BUNCH多发出生产非常可能。（3）采用了200 keV电子枪的自旋极化测量设备一种方法，在该方法中，通过使用WIEN滤波器，使用MOTT散射旋转的偏光量，而无需从电子枪支绘制的线性轨迹进行极化测量，从而，由200 keV电子枪产生的旋转方向垂直于散射平面垂直于散射平面。在使用具有不同膜厚度的多个金箔靶标进行极化度后，测量了从GAAS/GAASP超级晶格晶体中提取的电子束的极化度，如预期的是，在系统误差为5％的系统误差范围内获得了85％的自旋极化度。