逆コンプトン散乱を用いたコヒーレントX線発生の研究

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光速近くにまで加速された相対論的電子ビームに近赤外レーザー光を衝突させると、逆コンプトン散乱過程(広義の意味、トムソン散乱含む。)によってX線光が得られる。本研究は、このX線のコヒーレンスを上げる目的で成された。その一方法として、衝突される加速電子にその位相が揃う様な密度変調を与え散乱X線光のコヒーレンスを改善するというアイデアを得た。この考えは、音響波回折格子(AOM)のアナロジーとして得られた。音響波の場合、音速で移動する固体媒質の密度変調が回折格子として働く。これを光速近くで移動する電子密度変調に置き換えれば、加速電子も回折格子としても働くであろう。この検証のため実験システムを構築した。先ず、現有のエネルギー15MeVの光陰極電子線形加速器(LEENA)を用い、これによって生成される電子ビームに密度変調を与える事を行った。電子の通過するアンジュレーターの両端に全反射ミラーを置き放射光による約60ミクロン周期の密度変調を得た。次に発生X線量を増大するため入射レーザーの増幅システムを開発した。LEENAの光陰極励起に用いるピコ秒モードロックNd:YLFレーザーの一部を切り出しガラススラブレーザーで増幅するシステムである。最終出力はマクロパルスエネルギーで10J(ミクロパルス当り〜10mJ)のパルス列。これによって電子ビームと空間的・時間的に一致した増幅光子ビームがタイムジッターなく得られ、効率のよい衝突が可能となる。この時生成されるレーザーコンプトンX線は波長0.3nm、〜10^7photons/sと計算された。平成12年度にこれらを用いた逆コンプトン散乱実験を行い、X線のコヒーレンスを実際に計測しその特性を明らかにする予定である。