静電加速器を用いた自由電子レーザのための光電効果型高輝度電子銃の開発

静电加速器自由电子激光光电效应高亮度电子枪的研制

• 批准号: 08780460
• 负责人: 水野 貴秀
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Institute of Space and Astronautical Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08780460/
• 关键词: 光電効果; 自由電子レーザ; 静電加速器; スミス・パーセル効果

本研究では、自由電子レーザのための、静電加速器にエキシマレーザを使用した光電効果型電子銃の最適化を理論的・実験的に行った。電子ビーム軌道シミュレーションコードE-GUN2oを使用して、加速管内における電子ビームの挙動を明らかにした。この結果、初段加速電圧を10kVから20kVに増加させることによって、加速最終段で得られる電子ビームの半径が小さく抑えられ、約5πmm・mradが得られることが明らかになった。カソード材料はAl,Mg,CuについてKrFエキシマレーザを使用して実験を行った。仕事関数が低いAl,MgはCuよりも量子効率は高いが、損傷を受けやすく劣化が早いためCuよりも寿命が短いことがわかった。これは、電子顕微鏡による表面の観察から、電子銃の真空度が10^<-6>Tott程度と低いためにイオンボンバートメントが発生して劣化したと考えられる。加速電圧600[kV]、初段加速電圧20[kV]、に対してエキシマレーザ照射径5[mm]、繰り返し1[Hz]のとき、ビーム電流0.56[A]が得られ電流密度は67[mA/mm^2]であった。電流密度が小さい原因は、加速装置の電位勾配をコロナ放電によっているため、電位勾配の一様性がくずれて電子軌道が乱れ、集束できなかったためと考えられる。この電子ビームを周期2.5mmの回折格子近傍を通過させることによって、スミスパーセル型自由電子レーザ(51GHz)の発振出力350[μW]を得ることに成功した。

This study で は, free electrons レ ー ザ の た め の, electrostatic accelerator に エ キ シ マ レ ー ザ を use し た photoelectric unseen fruit type electronic spear, the theory of optimal の を be 験 に line っ た. Electronic ビ ー ム orbit シ ミ ュ レ ー シ ョ ン コ ー ド E - GUN2o を use し て, accelerating tube に お け る electronic ビ ー ム の 挙 dynamic を Ming ら か に し た. こ の results, otherwise accelerating electric 圧 を 10 kv か ら 20 kv に raised plus さ せ る こ と に よ っ て, accelerate the final paragraph で ら れ る electronic ビ ー ム が の radius small さ く え suppression ら れ, about 5 PI mm mrad が must ら れ る こ と が Ming ら か に な っ た. カ ソ ー ド material は Al, Mg, Cu に つ い て KrF エ キ シ マ レ ー ザ を use し て be 験 を line っ た. (low number of masato が い Al, Mg は Cu よ り も quantum high rate of unseen は い が, damage を け や す く degradation が early い た め Cu よ り も が short life い こ と が わ か っ た. こ れ は, electronic 顕 micromirror に よ る surface の 観 examine か ら, electronic spear の vacuum が 10 ^ 6 < - > low degree of Tott と い た め に イ オ ン ボ ン バ ー ト メ ン ト が 発 raw し て degradation し た と exam え ら れ る. Acceleration electric 圧 600 (kV), otherwise electric 圧 20 (kV), に し seaborne て エ キ シ マ レ ー ザ irradiation size 5 (mm), Qiao り return し 1 (Hz) の と き, ビ ー ム current 0.56 [A] が must ら れ current density は 67 mA/mm ^ 2 で あ っ た. Small current density が さ は い reasons, accelerating device の potential hook with を コ ロ ナ discharge に よ っ て い る た め, potential hook with の a others が く ず れ て electron orbital が れ disorderly, cluster で き な か っ た た め と exam え ら れ る. こ の electronic ビ ー ム を cycle 2.5 mm の inflexion grid for passing alongside を さ せ る こ と に よ っ て, ス ミ ス パ ー セ ル type free electrons レ ー ザ (51 GHZ) の 発 vibration output 350 [mu W] を る こ と に successful し た.

项目成果

T.Mizuno: "Single-mode operations of a circular free-electron laser" Physical Review Letters. 77・13. 2686 (1996)

T. Mizuno：“圆形自由电子激光器的单模操作”《物理评论快报》77・13（1996）。