Cバンド電子線形加速器を用いたコンパクトな大強度X線自由電子レーザーの開発

使用C波段电子直线加速器开发紧凑型高强度X射线自由电子激光器

• 批准号: 06J06811
• 负责人: 前坂 比呂和
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J06811/
• 关键词: X線自由電子レーザー; 線形加速器; ビーム位置検出器; フェムト秒時間精度; 光コム

今年度は試験機による真空紫外線自由電子レーザーの発生とX線自由電子レーザー実機建設のための技術開発を主におこなった。まず,試験機では6月に真空紫外線レーザー増幅が確認された。このビーム調整のなかで高精度のビーム位置検出器,ビームバンチ長検出器などを担当し,シミュレーションどおりのビーム性能を引き出すことに成功した。ビーム位置検出器では検出精度が5μm以下であることを確かめ,試験機の要求を満たすことができた。ビームバンチ長検出器では,バンチ長を最適にするための加速電圧・高周波位相を決定し,バンチが計算どおり数ピコ秒に圧縮されていることを確認した。これらの結果はいずれも7月の日本加速器学会にて報告された。位置検出器に関してはAPAC2007でも報告された。次に,実機建設のための技術開発について述べる。ビーム位置検出器は精度をサブミクロンまで上げるため,検出回路の改良をおこなっている。本年はバラックで組んだ回路で原理を確かめることができた。来年度きちんとした回路を製作する予定である。ほかにも,光ファイバーを使ったタイミング・基準高周波の伝送システムを開発中である。実機ではタイミングや基準高周波を1kmの長距離にわたって伝送する必要があるのに加え,フェムト秒領域の時間精度が要求されるためである。現在,光に高周波の変調をかける方法として光コム発生器を使うのがもっとも精度が得られると判断し,その製作をおこなっている。また,光路長が1ミクロン変わると3フェムト秒の変化に相当するため,1ミクロン精度で光路長をフィードバック制御で安定化させる方法も開発中である。今年度は光路長の変化をマイケルソン干渉計を使ってサブミクロン以下の精度で監視できることを確かめた。現在光路長にフィードバックをかける方法・機器を開発中である。

今年，我们主要致力于开发利用试验机产生真空紫外自由电子激光器的技术，并构建实际的X射线自由电子激光器。首先，6月份在试验机上确认了真空紫外激光放大。在这次光束调整过程中，我们负责了高精度光束位置检测器、光束束长度检测器等，并成功地模拟出了光束性能。经证实，光束位置检测器的检测精度小于5μm，满足试验机的要求。对于束团长度检测器，我们确定了加速电压和高频相位以优化束团长度，并确认束团按照计算结果被压缩到几皮秒。这些结果均于 7 月份在日本加速器协会上报告。位置检测器也在 APAC2007 上得到了报道。接下来，我们将讨论实际施工的技术发展。改进了光束位置检测器的检测电路，将精度提高到亚微米级别。今年，我们通过营房内搭建的电路证实了这一原理。我们计划明年生产出合适的电路。此外，我们目前正在开发一种使用光纤的定时和参考高频传输系统。这是因为，实际系统除了需要在1公里长距离传输授时和参考高频信号外，还需要飞秒范围内的时间精度。目前，我们已经确定使用光梳发生器是对光进行高频调制的最准确的方法，并且目前正在生产它。此外，由于光路长度的1微米变化对应于3飞秒的变化，因此我们目前正在开发一种使用反馈控制以1微米精度稳定光路长度的方法。今年，我们确认可以使用迈克尔逊干涉仪以亚微米精度监测光路长度的变化。我们目前正在开发提供光路长度反馈的方法和设备。