短波長コヒーレント放射光発生のためのRF電子銃・アルファ電磁石最適化コード開発

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短波長コヒーレント放射光を得るために必要な短い電子バンチを発生する方法の研究を計算機シミュレーションを用いて行なった。電子銃、RF加速空洞、アルファ電磁石及びスリット配置を最適化するのためのシミュレーションコードならびにコヒーレント放射光のスペクトルを計算するコードを開発した。このコードを用いた電子ビームのバンチング・シミュレーションおよび阪大産研のLバンドライナックを用いた実験により、短バンチ化の過程で、電子ビーム自身のウェーク場が電子ビームのエネルギースペクトルに影響を与えるという知見を得た。この問題点を解決するために、RF電子銃とアルファ電磁石の組合わせの替わりに、通常の熱陰極型電子銃とRFチョッパー・アルファ電磁石の組合わせたシステムを用いるという手法を考えた。この方法を用いることにより、ウェーク場と加速電場の勾配が打ち消しあうように、バンチの形状を制御することが可能であることを示した。また、このシステムを多段に用いることにより、段階的にバンチ圧縮と加速を行うことができることを示した。その結果、従来の加速器よりも短いバンチ長で、なおかつエネルギー広がりも1桁以上小さい良質のビームが得られることわかった。また、コヒーレント放射光のスペクトルを計算するコードは、長波側で問題となる受光角の補正や金属ダクト等の導体境界による抑止効果も計算できるようになっており、従来よりもより実際の実験条件に近いコヒーレント放射光のスペクトルが計算可能になった。