エネルギー分解を伴う高輝度放射光X線ビーム観測手法の開発

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単結晶ダイヤモンド薄膜を用い、CMOS2次元検出器を用いたピンホール型カメラにより、SPring-8のシンクロトロンアンジュレータ放射光のエネルギー分解可視化に成功した。これまでに多結晶のダイヤモンド薄膜を用いた同じ構成のビームモニターでのエネルギー分解可視化を試みてきたが、ピンホールカメラ画像に含まれる回折スポットが多量にみられるために正確なビームプロファイルの観測に成功していなかった。今回単結晶を用いると、回折スポットの数が特定の点にまとまることで少なくなった。ピンホールを抜けてくる強力な回折スポットが2次元検出器を損傷することも懸念されたが、事前の計算からその確率は極めて少ないと見積もられた。これにより回折スポットが含まれないクリアなビームプロファイル画像を得ることに成功した。得られた画像につき、Droplet解析を含むエネルギーフォトン計測と積算を行うことで、アンジュレータのビームをエネルギー分解処理することに成功した。本手法は全エネルギーを含む画像をすべて取得したうえで解析することができるので、得たデータのアンジュレータ光中心部のデータからアンジュレータのスペクトルを再現することができた。それによると、2次元検出器のエネルギー分解能の限界により、スペクトルはブロードにはなるが、アンジュレータ光のエネルギー分布を反映する情報が得られた。この情報から、一部のエネルギーを切り出したエネルギー弁別の閾値を設定して計算処理した画像を得たところ、アンジュレータ放射のシミュレーションプログラムSPACTRAで予想された形状と一致するビームプロファイルのエネルギー分解画像を得た。本方法でのビームの可視化は従来行われたことがなく、世界初の測定となった。この成果につき論文発表を行った。