Pioneering development of multi-layer mirrors for a new GeV light source via soft X-ray Compton scattering

通过软 X 射线康普顿散射开创性地开发用于新型 GeV 光源的多层反射镜

• 批准号: 22K18707
• 负责人: 村松 憲仁
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18707/
• 关键词: 光子ビーム; コンプトン散乱; 軟X線; 多層膜ミラー; アンジュレータ

2022年度は、アンジュレータから放射される92eVの軟X線を180度方向へ反転反射する多層膜ミラーを開発し、その性能試験を進めた。熱負荷による多層膜の損傷および反射面の歪みを抑えるため、ミラー基板をシリコン製で16mm厚のものとし、以前の低膨張ガラス製5mm厚の基板より水冷ホルダーへの熱伝導性と歪み耐性を改良した。反射面に流体研磨を施すことによって、原子間力顕微鏡で測定された面粗さを80×80平方ミクロン当り0.2nmにまで改良し、反射する軟X線の波長13.5nmに比して十分な精度を達成した。研磨した反射面には50層のMo/Si多層膜を形成し、本研究を進めているニュースバルにおいて実際に92eV付近の軟X線を照射した結果、最大で65.8%の反射率が得られた。これは理想条件における計算値に近く、散乱・拡散成分も十分に抑えられていることが確認できた。その後、開発した多層膜ミラーをコンプトン散乱の実証実験が進められているビームラインチェンバー内に設置し、アンジュレータ放射光の反射試験を行った。放射および反射X線のビームプロファイルと相対強度を既設のワイヤースキャナー式検出器で測定し、反射光をほぼ計画通りの強度で確認することに成功した。水冷ホルダーへの多層膜ミラーの設置においては、隙間にインジウムシートを挿入する工夫を行い、ミラー温度のモニターで大きな上昇が見られなかった他、3日間の長時間照射で反射率の低下も起きず、多層膜の損傷が見られなかった。開発を進めてきた改良型の多層膜ミラーが良好な性能を発揮していることが分かった。

In 2022, the multi-layer film was developed and its performance was tested for 92eV soft X-ray reflection in 180 ° direction. The thermal load of multilayer film damage and reflection surface distortion suppression, single layer substrate, 16mm thick film, the previous low expansion film, 5mm thick substrate, water cooling, thermal conductivity and distortion resistance improved. Reflective surface fluid polishing, atomic force microscopy, surface roughness measurement, 80×80 square meters, 0.2 nm improvement, reflection of soft X-ray wavelength of 13.5 nm, 10 minutes accuracy achieved. Mo/Si multilayer film with 50 layers on polished reflective surface was formed. In this study, the maximum reflectivity of 65.8% was obtained under soft X-ray irradiation at 92eV. The ideal condition is to calculate the distance between the two components. After the development of the multilayer film, the reflection test of the emitted light is carried out. The intensity of radiation and reflected X-rays was successfully determined by a detector. The multilayer film of water-cooled film is set up in the middle of the gap, and the time of entry, the temperature of the film is increased greatly, and the reflectivity of the multilayer film is decreased during the long time of irradiation. The improved multilayer film has good performance.

项目成果

Development of an improved multi-layer mirror for the new γ-beam source via X-ray Compton scattering

通过 X 射线康普顿散射开发用于新型 γ 束源的改进多层镜

• 发表时间: 2022
• 期刊: LASTI Annual Report
• 作者: N. Muramatsu;T. Harada;S. Date;K. Kanda ;M. Miyabe;S. Miyamoto; H. Ohkuma;M. Okabe;H. Shimizu;S. Suzuki;A. Tokiyasu;T. Watanabe
• 通讯作者: T. Watanabe

高エネルギー光子ビーム実現に向けた軟X線コンプトン散乱開発プロジェクト

实现高能光子束的软X射线康普顿散射开发项目

Improvement of a Mo/Si multi-layer mirror for the high-energy γ beam production by X-ray Compton scattering

用于 X 射线康普顿散射产生高能 γ 束的 Mo/Si 多层镜的改进

• 发表时间: 2022
• 期刊: ELPH Annual Report
• 作者: N. Muramatsu;S. Date;T. Harada;K. Kanda;M. Miyabe;S. Miyamoto;H. Ohkuma;M. Okabe;H. Shimizu;S. Suzuki;A. Tokiyasu;and T. Watanabe
• 通讯作者: and T. Watanabe

High-energy gamma beam generation using Compton scattering of X-rays

利用 X 射线康普顿散射产生高能伽马束

• 发表时间: 2023
• 作者: N. Muramatsu;T. Harada;S. Date;K. Kanda ;M. Miyabe;S. Miyamoto; H. Ohkuma;M. Okabe;H. Shimizu;S. Suzuki;A. Tokiyasu;T. Watanabe;Koji Ishidoshiro;Masahiro Okabe
• 通讯作者: Masahiro Okabe