短波長・高輝度放射光用プラズママイクロアンジュレーターの原理検証実験

短波长高亮度同步辐射等离子体微波发生器原理验证实验

• 批准号: 07808051
• 负责人: 真瀬 寛
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07808051/
• 关键词: プラズマ; アンジュレーター; 放射光; 自由電子レーザー; 沿面放電; レーザー; 相対論的電子ビーム; 干渉縞

プラズマアンジュレーターは周期的な密度分布(密度リップル)を有するプラズマに相対論的電子ビームを入射し、誘起されるイオン空間電荷の交番電場で電子を蛇行させるもので、磁場型アンジュレーターに比べ、格段にコンパクトで短波長の光源を実現できる可能性がある。本研究の主目的は、周期長2mm、20周期のプラズマアンジュレーターを試作して共同利用施設の18MeV電子ビームに適用し、プラズマアンジュレーターの原理を検証することであった。そのために2つの研究を平行して進めた。1.沿面放電を利用した密度リップルの形成法パルス沿面放電を応用して周期長4mm、10チャンネルの電場型アンジュレーターを試作した。有機絶縁体に長さ80mm、幅、深さ6mmの溝を掘り、10kVのインパルスをトリガとして20kAのパルス沿面放電を発生する。J×B力でプラズマは加速され幅80mmのスラブ状プラズマ流として前方に射出される。このプラズマをピッチ4mm、開口幅2mmのスリット板に通し密度リップルを作る。実験からプラズマ流の半値幅が射出速度と熱膨張速度の比で決まり、低温で高速のプラズマ流が適していることがわかった。1チャンネルえ半値幅4.8mm(5mm下流で)のプラズマ流を得た。これを10チャンネルに外挿すると、リップル率δn/n=20%を期待できる。2.レーザー干渉、共鳴イオン化法によるプラズマ密度リップルの形成法放電を用いずに数十μmの周期長の密度リップルを形成する方法を考案した。まず、単一波長レーザーの平行光を2つに分け一定の角度で交差すると干渉縞が現れる。この領域に原子流を導入し、フォトンのエネルギーを原子の電離エネルギーにあわせておくと干渉縞の明暗に応じて規則的な密度リップルが形成される。この方法は、無電流でありMHD的に安定であること、レーザーのコヒーレンスを反映して、規則性に特に優れていること、周期長の制御が容易であることなど利点が多い。また必要とされるレーザーエネルギーも現在の技術で十分達成できるので実験による検討が待たれる。3.電子ビームに適用してプラズママイクロアンジュレーターの原理を検証する試みは、施設の改修によりビームが利用できなくなり、実現しなかった。

プ ラ ズ マ ア ン ジ ュ レ ー タ ー は cycle な density (density リ ッ プ ル) を have す る プ ラ ズ マ に phase theory of seaborne electronic ビ ー ム を incident し, induced さ れ る イ オ ン space charge の で electronic pay's electric field を sinusoidal さ せ る も の で type, magnetic field ア ン ジ ュ レ ー タ ー に than べ, lattice period に コ ン パ ク ト で shorter-wavelength の light を be presently で き る possible Sex がある. の main purpose this study は, cycle 2 mm long, 20 cycles の プ ラ ズ マ ア ン ジ ュ レ ー タ ー を attempt し て common use facilities の 18 mev electron ビ ー ム に し, プ ラ ズ マ ア ン ジ ュ レ ー タ ー の principle を 検 card す る こ と で あ っ た. Youdaoplaceholder0 そ ために2 ために めた study を parallel て into めた. 1. The creeping discharge を using し た density リ ッ プ ル の formation method パ ル ス creeping discharge を 応 with し て cycle 4 mm long, 10 チ ャ ン ネ ル の type electric field ア ン ジ ュ レ ー タ ー を attempt し た. Organic never try に さ 80 mm long, painting, deep さ 6 mm の ditch を dug り, 10 kv の イ ン パ ル ス を ト リ ガ と し て 20 ka の パ ル ス creeping discharge を 発 raw す る. A force of J×B でプラズ and でプラズ accelerates され an 80mm <s:1> スラブ shaped プラズ され flow と と て て ahead に and shoots out される. The <s:1> プラズ and プラズ をピッチ are 4mm thick with an opening width of 2mm. The <s:1> スリット plate に has a density through which リップ and を are used for る. Be 験 か ら プ ラ ズ マ の half numerical picture が injection velocity と の thermal expansion speed than で definitely ま り, low-temperature で high-speed の プ ラ ズ マ flow が optimum し て い る こ と が わ か っ た. 1チャ ネ ネ え え half amplitude 4.8mm(5mm downstream で) プラズ プラズ を た. こ れ を 10 チ ャ ン ネ ル に outside scions す る と, リ ッ プ ル delta n/n = 20% を expect で き る. 2. レ ー ザ ー dry involved, resonance イ オ ン polarization method に よ る プ ラ ズ マ density リ ッ プ ル の を forming method of discharge with い ず に tens of microns long の period の density リ ッ プ ル を form す る method し を test case た. ま ず, a wavelength 単 レ ー ザ ー の parallel light を 2 つ に points け の Angle で job す る と dry involved stripe が now れ る. こ の に atomic flow を import し, フ ォ ト ン の エ ネ ル ギ ー を atomic ionization の エ ネ ル ギ ー に あ わ せ て お く と dry involved stripe の tone に 応 じ て rules な density リ ッ プ ル が form さ れ る. こ の way は, no current で あ り に stability of MHD で あ る こ と, レ ー ザ ー の コ ヒ ー レ ン ス を reflect し て, regularity に に optimal れ て い る こ と, long cycle の suppression が easy で あ る こ と な ど tartness が い more. ま た necessary と さ れ る レ ー ザ ー エ ネ ル ギ ー も で の technology is now a で き る の で be 験 に よ る が 検 please stay た れ る. 3. Electronic ビ ー ム に applicable し て プ ラ ズ マ マ イ ク ロ ア ン ジ ュ レ ー タ ー の principle を 検 card す る try み は, facilities の a switch to に よ り ビ ー ム が using で き な く な り, be presently し な か っ た.

项目成果

池畑隆: "レーザー干渉・共鳴イオン化法を用いたプラズママイクロアンジュレーターの形成" JAERI-Research. 95-028. 1-20 (1995)

Takashi Ikebata：“利用激光干涉和共振电离形成等离子体微波器”JAERI-Research 95-028 (1995)。

T.Ikehata: "A novel technique for constructing a plasma micro-undulator and a compact soft x-ray source" 10th Sympo. Accelerator Science & Technology. 378-380 (1995)

T.Ikehata：“构建等离子体微波荡器和紧凑型软 X 射线源的新技术”第 10 届 Sympo。

鈴木康夫: "卓上X線FELへの挑戦" JAERI-Research. 95-035. 1-15 (1995)

Yasuo Suzuki：“桌面 X 射线 FEL 的挑战”JAERI-Research 95-035 (1995)。