硬Ｘ線自由電子レーザー用結晶素子の超精密無歪み加工

用于硬 X 射线自由电子激光器的晶体元件的超精密无畸变加工

• 批准号: 13J00898
• 负责人: 大坂 泰斗
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J00898/
• 关键词: 完全結晶素子; X線自由電子レーザー; 分割・遅延光学系; 時間分解研究; プラズマ加工; 結晶光学素子; 超高速科学; 大気圧プラズマ; ピームスプリッタ; チャネルカット結晶

昨年度SPring-8においてテスト実験を行った分割・遅延光学系（SDO）を，X線自由電子レーザー施設SACLAへと適用し，分割したパルスX線強度の独立測定の実現可能性，並びに生成した遅延時間の精度を評価した．分割パス内で測定したパルス強度とSDO下流の共有パス上で測定した強度との相関を，片方の分割パルスのみを供給し評価した結果，標準偏差約6%の相関が得られた．従って，両分割パルス供給時においても不確かさ10%の精度によるパルス強度独立測定が可能である事を示した．また，SDO下流にX線ストリークカメラを配置し，パルス間の遅延時間を測定した．初期遅延時間には目標値から約5 psの誤差が確認されたものの，遅延時間を変化させた際の近似直線からの誤差は+/- 100 fs以下であり，ストリークカメラを用いる事で100 fsの時間精度が達成される事を実証した．SACLAに常設されている1 μm集光ミラーを用いて，分割ビームの集光特性を評価した．ビームスプリッタである薄い結晶透過側の分割ビームに関しては理想集光が達成されたものの，反射側の分割ビームにおいて集光径の増大が確認された．これは薄い結晶に残留した格子面の傾斜誤差によって波面が乱れた為であり，薄い結晶作製プロセスの更なる高精度化が必要である事が示唆された．新たなビーム分割手法として，厚い結晶のエッジ部において反射光と非接触透過光とに空間的に分割する波面分割を検討した．本手法では厚い結晶を用いるため，薄い分割結晶利用時に問題となった格子面の歪みの影響が抑制される．非集光ビームプロファイルには，エッジ部からの散乱により縞状のスペックルが確認されたものの，1 μm集光光学系利用時，両分割ビームとも集光径約1.5 μmと，ほぼ理想的な集光を実現した．また，空間的にビームを分割する事から，分割ビームの強度比も波長に依らず1:1へと制御可能であり，世界で初めて実用に足る分割・遅延光学系の開発に成功した．

Last year, the SPring-8 operating system split the extended Optics Department (SDO), the X-ray Free Electronics system installed the SACLA equipment, split the X-ray strength measurement to independently determine the possibility of realization, and generated a delay time accuracy sensitivity. The split internal measurement system is used to determine the strength of the SDO. There is a correlation between the upper and lower levels. The standard deviation is about 6%. The accuracy is 10%, the accuracy is 10%, and the strength is independently determined. The results show that the standard deviation is about 6%. The standard deviation is about 6%, and the standard deviation is about 6%. The standard deviation is about 6%. The standard deviation is about 6%, and the standard deviation is about 6%. The accuracy is 10%, and the strength is independently determined. The initial delay time limit is about 5 ps, the delay time limit is about 5 fs, the delay time delay is less than + /-100 fs, and the time accuracy of 100 fs is reduced to the minimum of 1 μ m collector in SACLA. The optical properties of the optical collection are very sensitive. The optical properties of the optical properties are very thin. The optical properties of the ideal set of light is measured by the optical transmission, the reflection spectrum is divided, the optical path of the optical set is very large, and the optical path is very large. The thin crystal shows that the residual lattice surface is skewed and the wavefront is distorted. The thin structure is used as a tool to improve the accuracy and accuracy of the necessary information. The new method is used for segmentation, and the thick test is used for the non-contact transmission of reflected light in the optical space. This technique is used to analyze the thickness of the device. The thin beam segmentation method uses the time problem to suppress the distortion of the lattice face. the non-concentrated light source is in the shape of the light source, and the part of the light collector is scattered to make sure that it is true. When it is used by the 1 μ m light-collecting optics system, the light-collecting path of the split-beam optical system is about 1.5 μ m, and the ideal light-collecting beam is visible. The temperature in the space is divided into two parts, the strength of the wave length is longer than that at 1:1, and the department of extension Optics is successfully divided by the world at the beginning of the year.

项目成果

Demonstration of Feasibility of X-ray Pump-X-ray Probe Experiments Using Hard X-ray Split-and-Delay Optics Combined with Focusing Mirrors

使用硬 X 射线分裂和延迟光学器件与聚焦镜相结合的 X 射线泵浦 - X 射线探针实验的可行性论证

• 发表时间: 2015
• 作者: Taito Osaka;Takashi Hirano;Yuichi Inubushi;Yasuhisa Sano;Satoshi Matsuyama;Kensuke Tono;Tetsuya Ishikawa;Kazuto Yamauchi;and Makina Yabashi
• 通讯作者: and Makina Yabashi

結晶光学素子に基づくX線分割・遅延光学系の開発；集光光学系併用時の空間的重複の実現

开发基于晶体光学元件的X射线分束/延迟光学系统；与聚焦光学系统结合使用时实现空间重叠；

• 发表时间: 2015
• 作者: Kouki Kato;Jun Watanabe;Kazuyuki Kanosue;Kazuya Masuda;大坂泰斗，平野嵩，犬伏雄一，矢橋牧名，佐野泰久，松山智至，登野健介，佐藤尭洋，小川奏，石川哲也，山内和人
• 通讯作者: 大坂泰斗，平野嵩，犬伏雄一，矢橋牧名，佐野泰久，松山智至，登野健介，佐藤尭洋，小川奏，石川哲也，山内和人

DESY(Germany)

德西（德国）

Current status of x-ray split-and-delay optics using Si(220) crystals at SACLA

SACLA 使用 Si(220) 晶体的 X 射线分离和延迟光学器件的现状

• 发表时间: 2016
• 作者: Kazuya Masuda;Barry Ripley;Riko Nishimura;Takashi Mino;Osamu Takeuchi;Go Shioi;Hiroshi Kiyonari;and Tadamitsu Kishimoto;Taito Osaka
• 通讯作者: Taito Osaka

XFEL用分割・遅延光学系の開発 -SACLAにおける性能評価-

XFEL分光/延迟光学系统的开发 -SACLA的性能评估-

• 发表时间: 2016
• 作者: Kato Kato;Watanabe Jun;Muraoka Tetsuro;Kanosue Kazuyuki;大坂泰斗，平野嵩，犬伏雄一，佐野泰久，松山智至，登野健介，石川哲也，山内和人，矢橋牧名
• 通讯作者: 大坂泰斗，平野嵩，犬伏雄一，佐野泰久，松山智至，登野健介，石川哲也，山内和人，矢橋牧名