コヒーレント放射の周波数干渉を用いた極短電子バンチ長モニタリング技術の開発

利用相干辐射频率干涉的超短电子束长度监测技术的发展

• 批准号: 22K12665
• 负责人: 中新 信彦
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: National Institutes for Quantum Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12665/
• 关键词: レーザー加速; バンチ長; コヒーレント遷移放射; 周波数干渉; 電子バンチ; レーザー加速; バンチ長; コヒーレント遷移放射; 周波数干渉; 電子バンチ

レーザープラズマ加速はフェムト秒という短いバンチ長で10 kAを超える大電流の高エネルギー電子バンチが発生可能な技術で小型加速器をはじめ超高速診断等への応用が期待されている。電子のバンチ長は加速器として重要なパラメータであり、短バンチ性を利用したプローブとしての利用では時間分解能に直結する。しかし、レーザー加速におけるフェムト秒のバンチ長を正確に評価する手法が確立されていない。本研究ではコヒーレントな放射、特に電子バンチが金属薄膜に入射した際にその境界面で発生するコヒーレント光遷移放射(COTR)のスペクトルと各周波数における位相分布を、超短パルスレーザーとの周波数干渉から取得する技術を開発し、フェムト秒オーダーの電子バンチ長の評価を行う。上記のバンチ長計測では電子ビームの安定性やその方向の制御は非常に重要になる。今年度はまずレーザー加速電子ビームの安定化・方向制御技術の開発を行った。レーザー加速では、高強度レーザーを放物面鏡でガス中に集光して電子ビームを発生させる。この集光前のレーザーの光路にアパーチャーを設置してビーム径を制限することで数100MeVの電子ビームの安定性が劇的に改善し、また、アパーチャーを移動するだけで電子ビームの方向が簡単に制御できることを見出した。このようなシンプルな手法はレーザー加速器を実用化する上で重要な技術になると期待される。この安定した電子ビームを金属薄板に通してCOTRを発生させ、近赤外域から可視域の放射が計測に十分な強度で発生していることを確認し、さらに、プローブとなる超短レーザーパルスを時差をつけて入射することによって、本研究において重要な目標である超短パルスレーザーとCOTRとの周波数干渉縞を得ることに成功した。

激光等离子体加速度是一项技术，可以使高能电子束产生，其长度短的飞秒长度和大于10 ka的大电流，预计将应用于超高速度诊断，例如小加速器。电子的束长度是作为加速器的重要参数，当使用短束属性用作探针时，它与时间分辨率直接链接。但是，没有建立的方法可以准确评估激光加速度的螺旋秒长度。在这项研究中，我们开发了一项技术，以在每个相干辐射的每个频率上获得光谱和相分布，尤其是当电子束入射在金属薄膜上时，在界面生成的连贯的光学过渡辐射（COTR），从频率干扰超短脉冲激光器的频率干扰，并评估Electronic Bunch of Femtosecosecondss of Femtososecondss order-Electronic Bunch的长度。在上述长度测量中，电子束的稳定性及其方向的控制非常重要。今年，我们首先开发了用于稳定和控制激光加速电子束的技术。在激光加速度中，使用抛物线镜将高强度激光集中在气体中以产生电子束。通过在光收集之前将光圈放在激光器的光路路径中并限制梁直径，几百个MEV的电子束的稳定性得到了显着改善，并且还发现，仅通过移动孔就可以轻松控制孔径。这种简单的技术有望成为激光加速器实际应用的重要技术。 This stable electron beam was passed through a thin metal plate to generate COTR, ​​confirming that radiation from the near-infrared to visible range was generated with sufficient intensity for measurement, and by incident ultra-short laser pulses that serve as probes with time differences, we succeeded in obtaining frequency interference fringes between the ultra-short pulse laser and COTR, ​​which are important targets in this study.