超高速現象観測のための超高輝度フェムト秒電子源の開発

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本研究の目的は、数10fsのパルス幅, 数1000fCの電子数を持ち合わせた、世界最高の超高の超高輝度短パルス電子源を開発することである。これを達成するため、①パルス圧縮により得られる電子パルス幅の超短パルス化、及び②レーザー照射ターゲットの最適化による電子パルスの高強度化に関する研究を行った。①これまでの研究結果により、高強度短パルスレーザー生成電子パルスをパルス圧縮することにより超短パルス化するためには、高強度短パルスレーザーに付随するプリパルスにより生成されるプリパルスを制御することが必要であると考えられる。プリパルスの抑制をめざし、超低反射ARコートを施した特注ブラズマミラーを新たに用いることで、高強度短パルスレーザーの1ピコ秒前に存在するプリパルスの強度を4桁減じることに成功した。これは世界最高級の性能である。これにより、数十フェムト秒の短パルス電子源を開発できると期待される。②高強度短パルスレーザーを固体ターゲットに照射した際に発生する高エネルギー電子パルスの放射角度分布は、ターゲット形状や材質により大きく異なることが報告されている。超高輝度短パルス電子源を実現するためには、ターゲット形状や材質と電子パルスの放射角度分布の関係を理解し、ターゲットの最適化を行う必要がある。電子パルスは高強度短パルスレーザー照射により生成された非常に強い電磁場の影響を受けて放出されることが、前年度までの研究で示唆されてきた。ターゲットの形状や材質により、高強度短パルスレーザーにより生成される電磁場がどのように変化するかを、我々の研究室で開発したフェムト秒電子偏向法を用いて測定した。ターゲットとして導体と絶縁体、もしくは導体と絶縁体を組み合わせたハイブリッドターゲットを用いた場合で、高強度短パルスレーザーを照射することにより形成される電磁場の特徴が全く異なることが明らかとなった。