(57)【要約】【課題】過渡的に形成した光導波路にパルスレーザ光を確実に導波させる。【解決手段】まず、内部空間Ｚ内がプラズマ状態となるように放電回路３０により放電管１０にパルス電流を流す。プラズマ状態の内部空間Ｚ内へトリガーレーザ光Ｌ１をレーザ光照射部２０から照射させることにより、内部空間Ｚ内に多価電離チャネルを形成すると共に、当該多価電離チャネルを逆ピンチ効果で膨張させる。ここで、トリガーレーザ光Ｌ１の照射前から、放電回路３０により主放電パルス電流を流して放電管１０に流れているパルス電流の電流値を増大させる。【選択図】図１
2018107092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多価電離可能なガスが封入された内部空間を有するガス封入容器と、パルスレーザ光を前記内部空間内へ照射するレーザ光照射部と、前記ガス封入容器にパルス電流を流す放電回路と、を用いて、光導波路を形成する光導波路形成方法であって、
前記内部空間内がプラズマ状態となるように、前記放電回路により前記ガス封入容器に前記パルス電流を流す第１ステップと、
前記プラズマ状態の前記内部空間内へ前記パルスレーザ光をトリガーレーザ光として前記レーザ光照射部から照射させることにより、前記内部空間内に多価電離チャネルを形成すると共に、当該多価電離チャネルを逆ピンチ効果で膨張させる第２ステップと、
前記ガス封入容器に流れている前記パルス電流の電流値を前記トリガーレーザ光の照射前ないし照射時から増大させる第３ステップと、を含む、光導波路形成方法。
【請求項２】
前記第３ステップでは、膨張させた前記多価電離チャネルをピンチ効果で収縮させ、前記トリガーレーザ光の照射後の所定タイミングにおいて前記光導波路を過渡的に前記内部空間内に形成する、請求項１に記載の光導波路形成方法。
【請求項３】
前記光導波路を過渡的に前記内部空間内に形成した際に前記ガス封入容器に印加されている電圧波形における上昇のピークタイミングに基づいて、前記所定タイミングを決定する、請求項２に記載の光導波路形成方法。
【請求項４】
前記内部空間に封入された前記ガスの種類及び密度、並びに、前記ガス封入容器に流す前記パルス電流の電流値に基づいて、前記所定タイミングを決定する、請求項２に記載の光導波路形成方法。
【請求項５】
多価電離可能なガスが封入された内部空間を有するガス封入容器と、
パルスレーザ光を前記内部空間内へ照射するレーザ光照射部と、
前記ガス封入容器にパルス電流を流す放電回路と、
前記レーザ光照射部から照射される前記パルスレーザ光及び前記放電回路により前記ガス封入容器に流れる前記パルス電流を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記内部空間内がプラズマ状態となるように、前記放電回路により前記ガス封入容器に前記パルス電流を流す第１パルス電流制御部と、
前記プラズマ状態の前記内部空間内へ前記パルスレーザ光をトリガーレーザ光として前記レーザ光照射部から照射させることにより、前記内部空間内に多価電離チャネルを形成すると共に、当該多価電離チャネルを逆ピンチ効果で膨張させる第１照射制御部と、
前記ガス封入容器に流れている前記パルス電流の電流値を前記トリガーレーザ光の照射前ないし照射時から増大させる第２パルス電流制御部と、を有する、光導波路形成装置。
【請求項６】
前記第２パルス電流制御部は、膨張させた前記多価電離チャネルをピンチ効果で収縮させ、前記トリガーレーザ光の照射後の所定タイミングにおいて光導波路を過渡的に前記内部空間内に形成する、請求項５に記載の光導波路形成装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の光導波路形成装置を備えた電子加速器であって、
前記コントローラは、
前記トリガーレーザ光の照射後に前記内部空間内へ前記パルスレーザ光を主レーザ光として前記レーザ光照射部から照射させることにより、過渡的に前記内部空間内に形成した光導波路にて当該主レーザ光を導波させ、電子ビームを加速するレーザ航跡場を前記内部空間内に発生させる第２照射制御部を有する、電子加速器。
【請求項８】
請求項５又は６に記載の光導波路形成装置を備えたＸ線レーザ照射装置であって、
前記コントローラは、
前記トリガーレーザ光の照射後に前記内部空間内へ前記パルスレーザ光を主レーザ光として前記レーザ光照射部から照射させることにより、過渡的に前記内部空間内に形成した光導波路にて当該主レーザ光を導波させ、Ｘ線レーザを発振する反転分布状態を前記内部空間内に形成させる第３照射制御部と、を有する、Ｘ線レーザ照射装置。
【請求項９】
請求項５又は６に記載の光導波路形成装置を備えた散乱Ｘ線発生装置であって、
電子ビームを前記レーザ光照射部からの前記パルスレーザ光と衝突するように前記内部空間内へ照射する電子ビーム源を備え、
前記コントローラは、
前記トリガーレーザ光の照射後に、前記内部空間内へ前記パルスレーザ光を主レーザ光として前記レーザ光照射部から照射させると共に前記電子ビームを前記電子ビーム源から照射させることにより、過渡的に前記内部空間内に形成した光導波路内においてコンプトン散乱により散乱Ｘ線を発生させる第４照射制御部を有する、散乱Ｘ線発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路形成方法、光導波路形成装置、電子加速器、Ｘ線レーザ照射装置、及び散乱Ｘ線発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光導波路形成方法として、例えば下記非特許文献１には、高速Ｚピンチ法を利用して光導波路を形成する方法が記載されている。下記非特許文献１に記載された光導波路形成方法では、ヘリウムガスが封入されたキャビラリー等の放電管に対して高速放電回路によりパルス電流を流すことにより、放電管内に発生したプラズマを径方向にピンチ効果で収縮させ、当該プラズマがスタグネートする直前に放電管内に光導波路を過渡的に形成する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Tomonao Hosokai  外７名、「Optical  guidance  of  terawatt  laser  pulses  by  the  implosion  phase  of  a  fast  Z-pinch  discharge  in  a  gas-filled  capillary」、OPTICS LETTERS、Vol 25, No.1、p.10-12、1 January 2000
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような光導波路形成方法において、放電管内に光導波路を過渡的に形成するタイミングは、高速放電回路の放電開始タイミングに基づく一方、この光導波路が放電管内で維持される維持時間は、高速放電回路の放電のスイッチジッタよりも小さい。そのため、過渡的に形成した光導波路にパルスレーザ光を導波させる場合、光導波路とパルスレーザ光とを正確に同期させることは容易ではなく、光導波路にパルスレーザ光を確実に導波させることが困難になる可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、過渡的に形成した光導波路にパルスレーザ光を確実に導波させることが可能な光導波路形成方法、光導波路形成装置、電子加速器、Ｘ線レーザ照射装置、及び散乱Ｘ線発生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光導波路形成方法は、多価電離可能なガスが封入された内部空間を有するガス封入容器と、パルスレーザ光を内部空間内へ照射するレーザ光照射部と、ガス封入容器にパルス電流を流す放電回路と、を用いて、光導波路を形成する光導波路形成方法であって、内部空間内がプラズマ状態となるように、放電回路によりガス封入容器にパルス電流を流す第１ステップと、プラズマ状態の内部空間内へパルスレーザ光をトリガーレーザ光としてレーザ光照射部から照射させることにより、内部空間内に多価電離チャネルを形成すると共に、当該多価電離チャネルを逆ピンチ効果で膨張させる第２ステップと、ガス封入容器に流れているパルス電流の電流値をトリガーレーザ光の照射前ないし照射時から増大させる第３ステップと、を含む。
【０００７】
この光導波路形成方法では、多価電離チャネルのピンチ効果による収縮が、トリガーレーザ光を照射して逆ピンチ効果で多価電離チャネルを膨張させた後に開始される。すなわち、多価電離チャネルの収縮により光導波路が過渡的に形成されるタイミングは、放電回路の放電開始のタイミングによらず、放電のスイッチジッタに対して独立したものになり、トリガーレーザ光の照射に応じたタイミングとなる。その結果、過渡的に形成した光導波路にパルスレーザ光を導波させる場合、光導波路とパルスレーザ光とを容易且つ正確に同期させることができ、光導波路にパルスレーザ光を確実に導波させることが可能となる。
【０００８】
本発明に係る光導波路形成方法において、第３ステップでは、膨張させた多価電離チャネルをピンチ効果で収縮させ、トリガーレーザ光の照射後の所定タイミングにおいて光導波路を過渡的に内部空間内に形成してもよい。
【０００９】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、ガス封入容器に印加される電圧波形は、光導波路を過渡的に形成した際に上昇のピークタイミングを有することを見出した。そこで、本発明に係る光導波路形成方法では、光導波路を過渡的に内部空間内に形成した際にガス封入容器に印加されている電圧波形における上昇のピークタイミングに基づいて、所定タイミングを決定してもよい。これにより、光導波路が過渡的に形成される所定タイミングを精度よく定めることできる。その結果、過渡的に形成した光導波路にパルスレーザ光を導波させる場合、光導波路とパルスレーザ光とを一層容易且つ正確に同期させることができ、光導波路にパルスレーザ光を一層確実に導波させることが可能となる。
【００１０】
本発明に係る光導波路形成方法において、内部空間に封入されたガスの種類及び密度、並びに、ガス封入容器に流すパルス電流の電流値に基づいて、所定タイミングを決定してもよい。ガスの種類及び密度、並びに、ガス封入容器に流すパルス電流の電流値といったパラメータにより、逆ピンチ効果及びピンチ効果の影響を把握できることから、これらのパラメータに基づくことで、光導波路が過渡的に形成される所定タイミングを精度よく定めることができる。その結果、過渡的に形成した光導波路にパルスレーザ光を導波させる場合、光導波路とパルスレーザ光とを一層容易且つ正確に同期させることができ、光導波路にパルスレーザ光を一層確実に導波させることが可能となる。
【００１１】
本発明に係る光導波路形成装置は、多価電離可能なガスが封入された内部空間を有するガス封入容器と、パルスレーザ光を内部空間内へ照射するレーザ光照射部と、ガス封入容器にパルス電流を流す放電回路と、レーザ光照射部から照射されるパルスレーザ光及び放電回路によりガス封入容器に流れるパルス電流を制御するコントローラと、を備え、コントローラは、内部空間内がプラズマ状態となるように、放電回路によりガス封入容器にパルス電流を流す第１パルス電流制御部と、プラズマ状態の内部空間内へパルスレーザ光をトリガーレーザ光としてレーザ光照射部から照射させることにより、内部空間内に多価電離チャネルを形成すると共に、当該多価電離チャネルを逆ピンチ効果で膨張させる第１照射制御部と、ガス封入容器に流れているパルス電流の電流値をトリガーレーザ光の照射前ないし照射時から増大させる第２パルス電流制御部と、を有する。
【００１２】
この光導波路形成装置においても、上記光導波路形成方法と同様に、多価電離チャネルの収縮により光導波路が過渡的に形成されるタイミングは、放電回路の放電開始のタイミングによらず、放電のスイッチジッタに対して独立したものになり、トリガーレーザ光の照射に応じたタイミングとなる。よって、過渡的に形成した光導波路にパルスレーザ光を導波させる場合、光導波路とパルスレーザ光とを容易且つ正確に同期させることができ、光導波路にパルスレーザ光を確実に導波させることが可能となる。
【００１３】
本発明に係る光導波路形成装置は、第２パルス電流制御部は、膨張させた多価電離チャネルをピンチ効果で収縮させ、トリガーレーザ光の照射後の所定タイミングにおいて光導波路を過渡的に内部空間内に形成してもよい。
【００１４】
本発明に係る電子加速器は、上記光導波路形成装置を備えた電子加速器であって、コントローラは、トリガーレーザ光の照射後に内部空間内へパルスレーザ光を主レーザ光としてレーザ光照射部から照射させることにより、過渡的に内部空間内に形成した光導波路にて当該主レーザ光を導波させ、電子ビームを加速するレーザ航跡場を内部空間内に発生させる第２照射制御部を有する。
【００１５】
この電子加速器は、上記光導波路形成装置を備えることから、レーザ航跡場を発生させる主レーザ光を、過渡的に形成した光導波路にて確実に導波することができる。また、電子加速器では、トリガーレーザ光と主レーザ光とが同光路を伝播するため、光導波路に対する主レーザ光のアライメントを不要にできる。
【００１６】
本発明に係るＸ線レーザ照射装置は、上記光導波路形成装置を備えたＸ線レーザ照射装置であって、コントローラは、トリガーレーザ光の照射後に内部空間内へパルスレーザ光を主レーザ光としてレーザ光照射部から照射させることにより、過渡的に内部空間内に形成した光導波路にて当該主レーザ光を導波させ、Ｘ線レーザを発振する反転分布状態を内部空間内に形成させる第３照射制御部と、を有する。
【００１７】
このＸ線レーザ照射装置は、上記光導波路形成装置を備えることから、反転分布状態を形成させる主レーザ光を、過渡的に形成した光導波路にて確実に導波することができる。また、Ｘ線レーザ照射装置では、トリガーレーザ光と主レーザ光とが同光路を伝播するため、光導波路に対する主レーザ光のアライメントを不要にできる。
【００１８】
本発明に係る散乱Ｘ線発生装置は、上記光導波路形成装置を備えた散乱Ｘ線発生装置であって、電子ビームをレーザ光照射部からのパルスレーザ光と衝突するように内部空間内へ照射する電子ビーム源を備え、コントローラは、トリガーレーザ光の照射後に、内部空間内へパルスレーザ光を主レーザ光としてレーザ光照射部から照射させると共に電子ビームを電子ビーム源から照射させることにより、過渡的に内部空間内に形成した光導波路内においてコンプトン散乱により散乱Ｘ線を発生させる第４照射制御部を有する。
【００１９】
この散乱Ｘ線発生装置は、上記光導波路形成装置を備えることから、コンプトン散乱により散乱Ｘ線を発生させる主レーザ光及び電子ビームを、過渡的に形成した光導波路にて確実に導波することができる。また、散乱Ｘ線発生装置では、トリガーレーザ光と主レーザ光とが同光路を伝播するため、光導波路に対する主レーザ光のアライメントを不要にできる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、過渡的に形成した光導波路にパルスレーザ光を確実に導波させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る電子加速器を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は、予備放電パルス電流及び主放電パルス電流を示すグラフである。（ｂ）は、光導波路が形成される時点での放電管の内部空間における電子密度分布を示すグラフである。
【図３】第１実施形態に係る光導波路形成方法を含む電子加速方法を示すフローチャートである。
【図４】パルス電流と放電管に印可されている電圧と多価電離チャネルの径との時間変化を示すグラフである。
【図５】第２実施形態に係る軟Ｘ線レーザ照射装置を示す概略構成図である。
【図６】第３実施形態に係る散乱Ｘ線発生装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２３】
［第１実施形態］
図１は、光導波路形成装置１を備えた電子加速器１００を示す概略構成図である。図１に示される電子加速器１００は、高強度に集光されたパルスレーザ光でプラズマ中に超高強度のレーザ航跡場（電場）を励起し、このレーザ航跡場により電子ビームをギガ電子ボルトの超高エネルギまで加速するレーザ駆動プラズマ電子加速器である。電子加速器１００は、レーザパルス光を集光したまま長距離（例えば１０ｃｍ）伝搬可能な光導波路を形成する光導波路形成装置１を備える。電子加速器１００は、放電管１０と、レーザ光照射部２０と、放電回路３０と、コントローラ４０と、電圧波形測定器５０と、を含んで構成されている。
【００２４】
放電管１０は、例えばガラス又はセラミック等で形成された円管である。放電管１０は、多価電離可能なガスが封入された内部空間Ｚを有する。放電管１０は、ガス封入容器を構成する。放電管１０の内径は、特に限定されないが、例えば１ｍｍよりも大きくてもよい。ガスとしては、アルゴンガス又はヘリウムガス等が挙げられる。放電管１０の両端には、貫通孔を有する陰電極１０ａ及び陽電極１０ｂがそれぞれ同軸で設けられている。陰電極１０ａ及び陽電極１０ｂは、放電回路３０に電気的に接続されている。放電管１０は、真空容器６０の内部に配置されている。
【００２５】
レーザ光照射部２０は、パルスレーザ光をトリガーレーザ光Ｌ１として内部空間Ｚへ集光して照射する。また、レーザ光照射部２０は、パルスレーザ光を主レーザ光Ｌ２として内部空間Ｚへ集光して照射する。例えばパルスレーザ光は、近赤外レーザ光である。レーザ光照射部２０は、レーザ光源２１、集光レンズ２２及びミラー２３を有する。レーザ光照射部２０では、レーザ光源２１から出射したパルスレーザ光は、集光レンズ２２で集光され、ミラー２３で反射された後、放電管１０の軸方向に沿って進み、放電管１０の陰電極１０ａ側から内部空間Ｚに入射する。ここでのレーザ光照射部２０は、内部空間Ｚにおける放電管１０の軸中心の位置に、当該軸方向に沿ってパルスレーザ光を照射する。
【００２６】
放電回路３０は、放電管１０にパルス電流を流す回路であり、電源ボックス７０内に収容されている。放電回路３０は、予備放電パルス電流を放電管１０に流す予備放電回路３１と、当該予備放電パルス電流に加えて主放電パルス電流を放電管１０に流す主放電回路３２と、を備える。
【００２７】
図２（ａ）は、予備放電パルス電流Ｉ１及び主放電パルス電流Ｉ２を例示するグラフである。予備放電パルス電流Ｉ１の電流値は、例えば数アンペア〜１０アンペアであり、ここでは１０アンペアである。主放電パルス電流Ｉ２の電流値は、例えば数ｋアンペア以下の電流値であり、ここでは、５ｋアンペアである。図２（ａ）に示されるように、予備放電パルス電流Ｉ１は、主放電パルス電流Ｉ２と比較して、緩やかな立上がり及び立下がり並びに長時間に亘って維持される低いピークを有する。主放電パルス電流Ｉ２は、予備放電パルス電流Ｉ１と比較して、急峻な立上がり及び立下がり並びに高いピークを有する。
【００２８】
図１及び図２（ａ）に示されるように、予備放電回路３１は、予備放電パルストランス３１ａを有する。図示するように、予備放電回路３１の１次側には、可変直流電源３１ｂと抵抗３１ｃとコンデンサ３１ｄとＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）３１ｅとが含まれている。予備放電回路３１の２次側には、抵抗３１ｆとコンデンサ３１ｇとが含まれている。予備放電回路３１の２次側は、正極端子３３、スパーク放電正極端子３４及び第１負極端子３５に接続されている。正極端子３３は、放電管１０の陽電極１０ｂに接続されている。スパーク放電正極端子３４は、放電管１０の陰電極１０ａの近傍に配置された針電極１０ｃに接続されている。第１負極端子３５は、放電管１０の陰電極１０ａに接続されていると共に接地されている。
【００２９】
このような予備放電回路３１は、コントローラ４０からの指令に基づいて、放電管１０の内部空間Ｚ内がプラズマ状態となるように予備放電パルス電流Ｉ１を放電管１０に流す。具体的には、予備放電回路３１は、コントローラ４０からＩＧＢＴ３１ｅへ放電開始トリガが入力された場合、当該入力に応じて陽電極１０ｂ及び針電極１０ｃにパルス電流を流してスパーク放電させた後、陰電極１０ａ及び陽電極１０ｂに予備放電パルス電流Ｉ１を流して予備放電を開始し、放電管１０の内部空間Ｚ内のガスを予備電離させる（プラズマ状態とする）。なお、放電開始トリガの入力と予備放電パルス電流Ｉ１の立上がりとの間には、例えば１０ｎｓ以下のスイッチジッタが存在している（図２（ａ）参照）。また、スパーク放電により、紫外光等の放射線を発生させて放電管１０の内部空間Ｚ内のガスに照射し、放電管１０に予備放電パルス電流Ｉ１を流れやすくすることができる。
【００３０】
主放電回路３２は、主放電パルストランス３２ａを有する。図示するように、主放電回路３２の１次側には、可変直流電源３２ｂと抵抗３２ｃとコンデンサ３２ｄとサイリスタ３２ｅとが含まれている。予備放電回路３１の２次側には、ダイオード３２ｆが含まれている。主放電回路３２の２次側は、正極端子３３及び第２負極端子３６に接続されている。第２負極端子３６は、放電管１０の陰電極１０ａに接続されていると共に接地されている。
【００３１】
このような主放電回路３２は、コントローラ４０からの指令に基づいて、レーザ光照射部２０によるトリガーレーザ光Ｌ１の照射前に、予備放電パルス電流に加えて主放電パルス電流を放電管１０に流し、放電管１０に流れているパルス電流の電流値をトリガーレーザ光Ｌ１の照射前から増大させる。具体的には、主放電回路３２は、トリガーレーザ光Ｌ１の照射前にコントローラ４０からサイリスタ３２ｅへ主放電開始トリガが入力された場合、当該入力に応じて、陰電極１０ａ及び陽電極１０ｂに主放電パルス電流を加えて主放電を開始する。
【００３２】
コントローラ４０は、例えば一以上のコンピュータ装置により構成されている。コントローラ４０は、プロセッサであるＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記録媒体であるＲＡＭ（Random  Access  Memory）又はＲＯＭ（Read  Only  Memory）等を含んで構成される。コントローラ４０は、ＣＰＵ及びＲＡＭ等のハードウェア上にプログラム等を読み込ませることにより、各種の制御を実行する。コントローラ４０には、マウス又はキーボード等の入力部とディスプレイ等の表示部とが接続されていてもよい。
【００３３】
コントローラ４０は、レーザ光照射部２０から照射されるパルスレーザ光、及び、放電回路３０により放電管１０に流れるパルス電流を制御する。コントローラ４０は、その機能的構成として、予備放電制御部（第１パルス電流制御部）４１、トリガーレーザ光照射制御部（第１照射制御部）４２、主放電制御部（第２パルス電流制御部）４３、及び主レーザ光照射制御部（第２照射制御部）４４を有する。
【００３４】
予備放電制御部４１は、予備放電回路３１のＩＧＢＴ３１ｅへ放電開始トリガを出力する。これにより、放電管１０の内部空間Ｚ内がプラズマ状態となるように予備放電回路３１によって放電管１０に予備放電パルス電流Ｉ１を流す。
【００３５】
トリガーレーザ光照射制御部４２は、レーザ光源２１を制御し、プラズマ状態の内部空間Ｚ内へ放電管１０の中心軸に沿ってトリガーレーザ光Ｌ１を照射させる。これにより、当該中心軸を軸方向とする円柱状の多価電離チャネルを内部空間Ｚ内に形成すると共に、当該多価電離チャネルを逆ピンチ効果で径方向に膨張させる。トリガーレーザ光Ｌ１の照射条件は、内部空間Ｚ内において１価電離したプラズマを多価電離させ得る条件である。トリガーレーザ光Ｌ１の照射条件は、内部空間Ｚに封入されたガスの種類及び密度に基づき定めることができる。
【００３６】
多価電離チャネルの形成及び逆ピンチ効果について、具体的に説明する。プラズマ状態の内部空間Ｚにおいて、放電管１０の中心軸に沿ってトリガーレーザ光Ｌ１を照射することにより、当該中心軸の温度を上昇させ、当該中心軸の電気伝導率が高い状態（抵抗が低い状態）とすることができる。これにより、当該中心軸上にフィラメント状の完全電離プラズマ、すなわち、多価電離チャネル（逆ピンチ効果における中心導体）を瞬間的に形成できる。その結果、放電管１０を流れるパルス電流が瞬間的に中心軸に集中することになり、逆ピンチ効果（インバースピンチとも称される）が開始される。逆ピンチ効果のフェーズでは、パルス電流の当該集中によって多価電離チャネルがさらに加熱され、多価電離チャネルが径方向に膨張する。
【００３７】
主放電制御部４３は、放電開始トリガの出力後で且つトリガーレーザ光Ｌ１をレーザ光照射部２０から照射する前の規定タイミングにて、主放電回路３２のサイリスタ３２ｅへ主放電開始トリガを出力する。これにより、放電管１０に流れているパルス電流の電流値を、予備放電パルス電流Ｉ１から増大させ、予備放電パルス電流Ｉ１に主放電パルス電流Ｉ２を組み合わせた電流値とする。パルス電流を増大させることにより、膨張させた多価電離チャネルをピンチ効果で収縮させ、トリガーレーザ光Ｌ１の照射後の所定タイミングである光導波路形成時間において光導波路を過渡的に内部空間Ｚ内に形成する。
【００３８】
ピンチ効果及び光導波路の形成について、具体的に説明する。パルス電流を増大させることにより、放電管１０の内部空間Ｚ内で予備電離されたプラズマをさらに加熱させ、パルス電流で形成されるθ磁場の磁気圧（内部空間Ｚ内で径方向内側に作用する圧力）を増加させる。膨張する多価電離チャネルの圧力と当該磁気圧とが釣り合う時点で、他価電離チャネルの膨張が停止する。パルス電流を引き続き増大させることにより、膨張させた多価電離チャネルをピンチ効果で収縮（インプロージョン）させる。そして、高速で収縮する多価電離チャネルの前面に衝撃波を駆動させ、当該収縮がスタグネートする直前であってトリガーレーザ光Ｌ１の照射後の所定タイミングである光導波路形成時間（図４参照）にて、多価電離チャネルと衝撃波との相互作用により光導波路を過渡的に内部空間Ｚ内に形成する。光導波路形成時間は、例えば１ｎｓ以下である。
【００３９】
図２（ｂ）は、光導波路が形成される時点での内部空間Ｚにおける電子密度分布を示すグラフである。図２（ｂ）に示されるグラフでは、放電管１０の軸方向と直交する面での電子密度分布を示している。内部空間Ｚにおいて過渡的に形成される光導波路は、光ファイバと同様の機能を有する。光導波路では、径方向の電子密度分布が放物凹型の分布を有し、軸方向において当該分布が一様に保たれている状態である。放物凹型の電子密度分布は、光ファイバと同様の凸型の屈折率分布を生成する。
【００４０】
図１に戻り、主レーザ光照射制御部４４は、レーザ光源２１を制御し、トリガーレーザ光Ｌ１の照射後の光導波路形成時間内に内部空間Ｚ内へ主レーザ光Ｌ２をレーザ光源２１から照射させる。これにより、過渡的に内部空間Ｚ内に形成した光導波路にて当該主レーザ光Ｌ２を導波させ、主レーザ光Ｌ２のポンデロモーティブ力により、電子ビームを加速するレーザ航跡場を内部空間Ｚ内に発生させる。
【００４１】
コントローラ４０は、電子ビーム源８０を制御し、電子ビーム源８０から放電管１０の軸方向に沿って電子ビームＥを出射させる。電子ビーム源８０から出射した電子ビームＥは、放電管１０の軸方向に沿って進み、ミラー２３に形成された孔を介して当該ミラー２３を通過した後、レーザ光照射部２０のパルスレーザ光と同軸に放電管１０の陰電極１０ａ側から内部空間Ｚに入射する。
【００４２】
電圧波形測定器５０は、放電管１０に印加されている電圧波形をモニターする。電圧波形測定器５０は、正極端子３３と第２負極端子３６との間に接続されている。電圧波形測定器５０としては、例えばオシロスコープを用いることができる。電圧波形測定器５０によれば、多価電離チャネルの出現時のインピーダンス上昇により現れる当該電圧波形の上昇のピークタイミングをモニターすることができる。コントローラ４０は、当該電圧波形の上昇のピークタイミングに基づくことで、多価電離チャネルが出現する上記光導波路形成時間を決定することが可能となる。
【００４３】
次に、電子加速器１００を用いて光導波路を形成して電子ビームを加速する方法について、図３及び図４を参照しつつ説明する。
【００４４】
図３は、光導波路形成方法を含む電子加速方法を示すフローチャートである。図４は、主放電パルス電流Ｉ２と放電管１０に印可されている電圧Ｉと多価電離チャネルの径Ｒとの時間変化を示すグラフである。まず、放電管１０の内部空間Ｚ内にガスを封入する（ステップＳ１）。放電回路３０の予備放電回路３１により予備放電を開始する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、コントローラ４０の予備放電制御部４１によりＩＧＢＴ３１ｅに放電開始トリガを入力し、予備放電回路３１により放電管１０に予備放電パルス電流Ｉ１を流す。これにより、内部空間Ｚ内を一様な１価電離したプラズマ状態とする（予備電離する）。
【００４５】
放電回路３０の主放電回路３２により主放電を開始する（ステップＳ３）。ステップＳ３では、コントローラ４０の主放電制御部４３によりサイリスタ３２ｅに主放電開始トリガを入力し、予備放電パルス電流Ｉ１に加えて主放電パルス電流Ｉ２を放電管１０に流す。これにより、放電管１０に流れているパルス電流の電流値Ｉａｌｌを、時間経過とともに増大させる。
【００４６】
コントローラ４０のトリガーレーザ光照射制御部４２により、放電管１０に流れているパルス電流の電流値が第１値αとなる時刻ｔ１にて、レーザ光源２１からトリガーレーザ光Ｌ１を出射させ、トリガーレーザ光Ｌ１を内部空間Ｚ内へその中心軸に沿って照射する（ステップＳ４）。トリガーレーザ光Ｌ１の照射に伴い、内部空間Ｚ内に多価電離チャネルを形成する（ステップＳ５）。当該多価電離チャネルを逆ピンチ効果で径方向に膨張させる（ステップＳ６）。
【００４７】
時間経過とともに増大するパルス電流の電流値Ｉａｌｌが第２値βとなる時刻ｔ２にて、パルス電流で形成されるθ磁場の磁気圧を多価電離チャネルの圧力と釣り合わせ、その後、多価電離チャネルを収縮させる（ステップＳ７）。
【００４８】
多価電離チャネルの収縮がスタグネートする時刻ｔ６の直前であってトリガーレーザ光Ｌ１の照射後の時刻ｔ３から時刻ｔ５に亘る光導波路形成時間にて、光導波路を過渡的に内部空間Ｚ内に形成する。これと共に、この光導波路形成時間内の時刻ｔ４にて、ＴＷ（テラワット）超級の高強度な主レーザ光Ｌ２をレーザ光源２１から出射させ、当該主レーザ光Ｌ２を内部空間Ｚ内へその中心軸に沿って照射する（ステップＳ８）。光導波路に当該主レーザ光Ｌ２を導波させ、レーザ航跡場を内部空間Ｚ内に発生させる（ステップＳ９）。
【００４９】
コントローラ４０の主レーザ光照射制御部４４により、光導波路形成時間内に内部空間Ｚ内へ電子ビームＥを電子ビーム源８０から出射させ、内部空間Ｚ内に発生させたレーザ航跡場に電子ビームＥを入射させる（ステップＳ１０）。当該電子ビームＥは、レーザ航跡場により加速され、放電管１０の陽電極１０ｂ側から出射される（ステップＳ１１）。
【００５０】
以上、本実施形態によれば、多価電離チャネルのピンチ効果による収縮が、トリガーレーザ光Ｌ１を照射して逆ピンチ効果で多価電離チャネルを膨張させた後に開始される。すなわち、多価電離チャネルの収縮により光導波路が過渡的に形成されるタイミングについては、放電回路３０の放電開始のタイミングによらず、放電のスイッチジッタに対して独立したものになり、トリガーレーザ光Ｌ１の照射に応じた（トリガーレーザ光Ｌ１の照射後の）光導波路形成時間となる。したがって、レーザ航跡場を発生させる主レーザ光Ｌ２を、トリガーレーザ光Ｌ１の照射タイミングを起点にした所定タイミングである光導波路形成時間内に内部空間Ｚ内へ照射させることで、主レーザ光Ｌ２と光導波路とを容易且つ正確に同期させることができ、光導波路に主レーザ光Ｌ２を確実に導波させることが可能となる。
【００５１】
本実施形態によれば、トリガーレーザ光Ｌ１と主レーザ光Ｌ２とが同光路を伝播する。そのため、さらに正確に主レーザ光Ｌ２と光導波路とを同期させることが可能となる。光導波路に対する主レーザ光Ｌ２のアライメントを不要にできる。
【００５２】
本実施形態では、電圧波形測定器５０により、放電管１０に印加されている電圧波形をモニターしている。多価電離チャネル出現時のインピーダンス上昇に起因して、放電管１０に印加されている電圧波形に上昇のピークタイミングが現れることが見出されるため、当該電圧波形をモニターすることで、多価電離チャネルが出現する光導波路形成時間（所定タイミング）を、カメラ等を用いずに精度よく決定することができる。したがって、電圧波形の上昇ピークタイミングから光導波路形成時間を予め決定し、当該光導波路形成時間に主レーザ光Ｌ２を照射することで、主レーザ光Ｌ２と光導波路とを一層容易且つ正確に同期させ、光導波路に主レーザ光Ｌ２を一層確実に導波させることが可能となる。
【００５３】
本実施形態によれば、次の作用効果も奏される。内径が大きい放電管１０を使用可能であり、放電管１０にパルスレーザ光が当たって放電管１０が損傷してしまうおそれが少ない。高速放電回路（低インダクタンスのパルス電源）が必要なく、構造を単純化することができる。光導波路は、高強度のレーザパルス光である主レーザ光Ｌ２を、従来に対して１／１００〜１／１０００の規模で長距離伝播させることができる。勾配の大きな屈折率構造の光導波路を形成することができる。予備放電を実施することから、放電管１０に電流を均一に流すことができる。
【００５４】
なお、本実施形態において、電子加速器１００におけるコントローラ４０の主レーザ光照射制御部４４以外の構成が、光導波路形成装置１を構成する（図１参照）。上記ステップＳ２が、第１ステップを構成する。上記ステップＳ４〜Ｓ６が、第２ステップを構成する。上記ステップＳ３，Ｓ７，Ｓ８が、第３ステップを構成する。
【００５５】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る軟Ｘ線レーザ照射装置（Ｘ線レーザ照射装置）を説明する。本実施形態の説明では、第１実施形態と異なる点を説明し、重複する説明は省略する。
【００５６】
図５は、光導波路形成装置１を備えた軟Ｘ線レーザ照射装置２００を示す概略構成図である。軟Ｘ線レーザ照射装置２００は、レーザ駆動により軟Ｘ線レーザを照射する装置である。軟Ｘ線レーザ照射装置２００において、レーザ光源２１が出射するパルスレーザ光は、例えば赤外レーザ光である。軟Ｘ線レーザ照射装置２００は、コントローラ４０（図１参照）に代えて、主レーザ光照射制御部（第３照射制御部）２４４を機能的構成として有するコントローラ２４０を備える。
【００５７】
主レーザ光照射制御部２４４は、トリガーレーザ光Ｌ１の照射後の光導波路形成時間内に、内部空間Ｚ内へ主レーザ光Ｌ２をレーザ光源２１から照射させる。これにより、第１実施形態と同様に過渡的に内部空間Ｚ内に形成した光導波路において主レーザ光Ｌ２を導波させ、軟Ｘ線レーザを発振する反転分布状態を内部空間Ｚ内に形成できる。その結果、自然放出により発生した光が増幅し、軟Ｘ線レーザが放電管１０の陽電極１０ｂ側から出射される。
【００５８】
以上、本実施形態では、反転分布状態を形成させる主レーザ光Ｌ２を、過渡的に形成した光導波路にて確実に導波することができる。なお、本実施形態では、放電管１０の内部空間Ｚ内に種光を入射させることにより軟Ｘ線レーザを放電管１０から出射してもよい。
【００５９】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る散乱Ｘ線発生装置を説明する。本実施形態の説明では、第１実施形態と異なる点を説明し、重複する説明は省略する。
【００６０】
図６は、光導波路形成装置１を備えた散乱Ｘ線発生装置３００を示す概略構成図である。散乱Ｘ線発生装置３００は、コンプトン散乱を利用して散乱Ｘ線を発生させる装置である。散乱Ｘ線発生装置３００において、レーザ光源２１が出射するパルスレーザ光は、例えば可視レーザ光である。散乱Ｘ線発生装置３００は、電子ビームＥを主レーザ光Ｌ２と衝突するように放電管１０の内部空間Ｚ内へ照射する電子ビーム源３８０をさらに備える。電子ビーム源３８０は、放電管１０の陽電極１０ｂ側から、電子ビームＥを内部空間Ｚ内へ入射する。散乱Ｘ線発生装置３００は、コントローラ４０（図１参照）に代えて、散乱Ｘ線用照射制御部（第４照射制御部）３４４を機能的構成として有するコントローラ３４０を備える。
【００６１】
散乱Ｘ線用照射制御部３４４は、トリガーレーザ光Ｌ１の照射後の光導波路形成時間内に、内部空間Ｚ内へ主レーザ光Ｌ２をレーザ光源２１から照射させると共に電子ビームＥを電子ビーム源３８０から照射させる。これにより、第１実施形態と同様に過渡的に内部空間Ｚ内に形成した光導波路において、主レーザ光Ｌ２と電子ビームＥとを導波させて衝突させ、コンプトン散乱により散乱Ｘ線を発生させる。
【００６２】
以上、本実施形態では、コンプトン散乱により散乱Ｘ線を発生させる主レーザ光Ｌ２及び電子ビームＥを、過渡的に形成した光導波路にて確実に導波することができる。
【００６３】
［変形例］
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記の各数値には、設計上、計測上又は製造上等の誤差が含まれていてもよい。
【００６４】
上記実施形態では、ガスを封入するガス封入容器として放電管１０を用いたが、ガス封入容器としては放電管１０に特に限定されず、種々の容器を用いることができる。上記実施形態では、トリガーレーザ光Ｌ１の照射前に主放電パルス電流を放電管１０に流してパルス電流を増大させたが、膨張させた多価電離チャネルをピンチ効果で収縮できれば、トリガーレーザ光Ｌ１の照射時からパルス電流を増大させてもよい。
【００６５】
上記実施形態では、内部空間Ｚに封入されたガスの種類及び密度、並びに、放電管１０に流すパルス電流の電流値に基づいて、光導波路形成時間（所定タイミング）を決定（制御）してもよい。ガスの種類及び密度、並びに、ガス封入容器に流すパルス電流の電流値といったパラメータにより、逆ピンチ効果及びピンチ効果の影響を把握できる。よって、これらのパラメータに基づくことで、光導波路形成時間を精度よく定めることができる。決定した光導波路形成時間に主レーザ光Ｌ２を照射することで、主レーザ光Ｌ２と光導波路とを一層容易且つ正確に同期させ、光導波路に主レーザ光Ｌ２を一層確実に導波させることが可能となる。
【００６６】
本発明の光導波路形成装置が適用される装置は、上記に限定されるものではない。本発明の光導波路形成装置は、光導波路を利用する種々の装置に適用してもよく、例えば動的電子顕微鏡に適用してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１…光導波路形成装置、１０…放電管（ガス封入容器）、２０…レーザ光照射部、３０…放電回路、４０…コントローラ、４１…予備放電制御部（第１パルス電流制御部）、４２…トリガーレーザ光照射制御部（第１照射制御部）、４３…主放電制御部（第２パルス電流制御部）、４４…主レーザ光照射制御部（第２照射制御部）、１００…電子加速器、２００…軟Ｘ線レーザ照射装置（Ｘ線レーザ照射装置）、２４４…主レーザ光照射制御部（第３照射制御部）、３００…散乱Ｘ線発生装置、３４４…散乱Ｘ線用照射制御部（第４照射制御部）、３８０…電子ビーム源、Ｌ１…トリガーレーザ光、Ｌ２…主レーザ光、Ｚ…内部空間。
【図１】
2018107092.tif 000003
【図２】
2018107092.tif 000004
【図３】
2018107092.tif 000005
【図４】
2018107092.tif 000006
【図５】
2018107092.tif 000007
【図６】
2018107092.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月31日(2017.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多価電離可能なガスが封入された内部空間を有するガス封入容器と、パルスレーザ光を前記内部空間内へ照射するレーザ光照射部と、前記ガス封入容器にパルス電流を流す放電回路と、を用いて、光導波路を形成する光導波路形成方法であって、
前記内部空間内がプラズマ状態となるように、前記放電回路により前記ガス封入容器に前記パルス電流を流す第１ステップと、
前記プラズマ状態の前記内部空間内へ前記パルスレーザ光をトリガーレーザ光として前記レーザ光照射部から照射させることにより、前記内部空間内に多価電離チャネルを形成すると共に、当該多価電離チャネルを逆ピンチ効果で膨張させる第２ステップと、
前記ガス封入容器に流れている前記パルス電流の電流値を前記トリガーレーザ光の照射前ないし照射時から増大させる第３ステップと、を含む、光導波路形成方法。
【請求項２】
前記第３ステップでは、前記トリガーレーザ光の照射後に前記光導波路を過渡的に前記内部空間内に形成する、請求項１に記載の光導波路形成方法。
【請求項３】
前記第２ステップでは、前記トリガーレーザ光の照射により、フィラメント状の完全電離プラズマである前記多価電離チャネルを形成する、請求項１又は２に記載の光導波路形成方法。
【請求項４】
前記第３ステップでは、膨張させた前記多価電離チャネルをピンチ効果で収縮させ、前記トリガーレーザ光の照射後の所定タイミングにおいて前記光導波路を過渡的に前記内部空間内に形成する、請求項１〜３の何れか一項に記載の光導波路形成方法。
【請求項５】
前記光導波路を過渡的に前記内部空間内に形成した際に前記ガス封入容器に印加されている電圧波形における上昇のピークタイミングに基づいて、前記所定タイミングを決定する、請求項４に記載の光導波路形成方法。
【請求項６】
前記内部空間に封入された前記ガスの種類及び密度、並びに、前記ガス封入容器に流す前記パルス電流の電流値に基づいて、前記所定タイミングを決定する、請求項４に記載の光導波路形成方法。
【請求項７】
多価電離可能なガスが封入された内部空間を有するガス封入容器と、
パルスレーザ光を前記内部空間内へ照射するレーザ光照射部と、
前記ガス封入容器にパルス電流を流す放電回路と、
前記レーザ光照射部から照射される前記パルスレーザ光及び前記放電回路により前記ガス封入容器に流れる前記パルス電流を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記内部空間内がプラズマ状態となるように、前記放電回路により前記ガス封入容器に前記パルス電流を流す第１パルス電流制御部と、
前記プラズマ状態の前記内部空間内へ前記パルスレーザ光をトリガーレーザ光として前記レーザ光照射部から照射させることにより、前記内部空間内に多価電離チャネルを形成すると共に、当該多価電離チャネルを逆ピンチ効果で膨張させる第１照射制御部と、
前記ガス封入容器に流れている前記パルス電流の電流値を前記トリガーレーザ光の照射前ないし照射時から増大させる第２パルス電流制御部と、を有する、光導波路形成装置。
【請求項８】
前記第２パルス電流制御部は、前記トリガーレーザ光の照射後に前記光導波路を過渡的に前記内部空間内に形成する、請求項７に記載の光導波路形成装置。
【請求項９】
前記第１照射制御部は、前記トリガーレーザ光の照射により、フィラメント状の完全電離プラズマである前記多価電離チャネルを形成する、請求項７又は８に記載の光導波路形成装置。
【請求項１０】
前記第２パルス電流制御部は、膨張させた前記多価電離チャネルをピンチ効果で収縮させ、前記トリガーレーザ光の照射後の所定タイミングにおいて光導波路を過渡的に前記内部空間内に形成する、請求項７〜９の何れか一項に記載の光導波路形成装置。
【請求項１１】
請求項７〜１０の何れか一項に記載の光導波路形成装置を備えた電子加速器であって、
前記コントローラは、
前記トリガーレーザ光の照射後に前記内部空間内へ前記パルスレーザ光を主レーザ光として前記レーザ光照射部から照射させることにより、過渡的に前記内部空間内に形成した光導波路にて当該主レーザ光を導波させ、電子ビームを加速するレーザ航跡場を前記内部空間内に発生させる第２照射制御部を有する、電子加速器。
【請求項１２】
請求項７〜１０の何れか一項に記載の光導波路形成装置を備えたＸ線レーザ照射装置であって、
前記コントローラは、
前記トリガーレーザ光の照射後に前記内部空間内へ前記パルスレーザ光を主レーザ光として前記レーザ光照射部から照射させることにより、過渡的に前記内部空間内に形成した光導波路にて当該主レーザ光を導波させ、Ｘ線レーザを発振する反転分布状態を前記内部空間内に形成させる第３照射制御部と、を有する、Ｘ線レーザ照射装置。
【請求項１３】
請求項７〜１０の何れか一項に記載の光導波路形成装置を備えた散乱Ｘ線発生装置であって、
電子ビームを前記レーザ光照射部からの前記パルスレーザ光と衝突するように前記内部空間内へ照射する電子ビーム源を備え、
前記コントローラは、
前記トリガーレーザ光の照射後に、前記内部空間内へ前記パルスレーザ光を主レーザ光として前記レーザ光照射部から照射させると共に前記電子ビームを前記電子ビーム源から照射させることにより、過渡的に前記内部空間内に形成した光導波路内においてコンプトン散乱により散乱Ｘ線を発生させる第４照射制御部を有する、散乱Ｘ線発生装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
ピンチ効果及び光導波路の形成について、具体的に説明する。パルス電流を増大させることにより、放電管１０の内部空間Ｚ内で予備電離されたプラズマをさらに加熱させ、パルス電流で形成されるθ磁場の磁気圧（内部空間Ｚ内で径方向内側に作用する圧力）を増加させる。膨張する多価電離チャネルの圧力と当該磁気圧とが釣り合う時点で、多価電離チャネルの膨張が停止する。パルス電流を引き続き増大させることにより、膨張させた多価電離チャネルをピンチ効果で収縮（インプロージョン）させる。そして、高速で収縮する多価電離チャネルの前面に衝撃波を駆動させ、当該収縮がスタグネートする直前であってトリガーレーザ光Ｌ１の照射後の所定タイミングである光導波路形成時間（図４参照）にて、多価電離チャネルと衝撃波との相互作用により光導波路を過渡的に内部空間Ｚ内に形成する。光導波路形成時間は、例えば１ｎｓ以下である。
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月11日(2017.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多価電離可能なガスが封入された内部空間を有するガス封入容器と、パルスレーザ光を前記内部空間内へ照射するレーザ光照射部と、前記ガス封入容器にパルス電流を流す放電回路と、を用いて、光導波路を形成する光導波路形成方法であって、
前記内部空間内がプラズマ状態となるように、前記放電回路により前記ガス封入容器に前記パルス電流を流す第１ステップと、
前記プラズマ状態の前記内部空間内へ前記パルスレーザ光をトリガーレーザ光として前記レーザ光照射部から照射させることにより、前記内部空間内に多価電離チャネルを形成すると共に、当該多価電離チャネルを逆ピンチ効果で膨張させる第２ステップと、
前記ガス封入容器に流れている前記パルス電流の電流値を前記トリガーレーザ光の照射前ないし照射時から増大させる第３ステップと、を含む、光導波路形成方法。
【請求項２】
前記第３ステップでは、前記トリガーレーザ光の照射後に前記光導波路を過渡的に前記内部空間内に形成する、請求項１に記載の光導波路形成方法。
【請求項３】
前記第２ステップでは、前記トリガーレーザ光の照射により、フィラメント状の完全電離プラズマである前記多価電離チャネルを形成する、請求項１又は２に記載の光導波路形成方法。
【請求項４】
前記第３ステップでは、前記第２ステップの前記逆ピンチ効果で膨張させた前記多価電離チャネルを、前記ガス封入容器に流れている前記パルス電流の電流値を前記トリガーレーザ光の照射前ないし照射時から増大させることで前記トリガーレーザ光の照射後にピンチ効果で収縮させ、前記トリガーレーザ光の照射後の所定タイミングにおいて前記光導波路を過渡的に前記内部空間内に形成する、請求項１〜３の何れか一項に記載の光導波路形成方法。
【請求項５】
前記光導波路を過渡的に前記内部空間内に形成した際に前記ガス封入容器に印加されている電圧波形をモニターする、請求項４に記載の光導波路形成方法。
【請求項６】
前記内部空間に封入された前記ガスの種類及び密度、並びに、前記ガス封入容器に流す前記パルス電流の電流値に基づいて、前記所定タイミングを決定する、請求項４に記載の光導波路形成方法。
【請求項７】
多価電離可能なガスが封入された内部空間を有するガス封入容器と、
パルスレーザ光を前記内部空間内へ照射するレーザ光照射部と、
前記ガス封入容器にパルス電流を流す放電回路と、
前記レーザ光照射部から照射される前記パルスレーザ光及び前記放電回路により前記ガス封入容器に流れる前記パルス電流を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記内部空間内がプラズマ状態となるように、前記放電回路により前記ガス封入容器に前記パルス電流を流す第１パルス電流制御部と、
前記プラズマ状態の前記内部空間内へ前記パルスレーザ光をトリガーレーザ光として前記レーザ光照射部から照射させることにより、前記内部空間内に多価電離チャネルを形成すると共に、当該多価電離チャネルを逆ピンチ効果で膨張させる第１照射制御部と、
前記ガス封入容器に流れている前記パルス電流の電流値を前記トリガーレーザ光の照射前ないし照射時から増大させる第２パルス電流制御部と、を有する、光導波路形成装置。
【請求項８】
前記第２パルス電流制御部は、前記トリガーレーザ光の照射後に前記光導波路を過渡的に前記内部空間内に形成する、請求項７に記載の光導波路形成装置。
【請求項９】
前記第１照射制御部は、前記トリガーレーザ光の照射により、フィラメント状の完全電離プラズマである前記多価電離チャネルを形成する、請求項７又は８に記載の光導波路形成装置。
【請求項１０】
前記第２パルス電流制御部は、膨張させた前記多価電離チャネルをピンチ効果で収縮させ、前記トリガーレーザ光の照射後の所定タイミングにおいて光導波路を過渡的に前記内部空間内に形成する、請求項７〜９の何れか一項に記載の光導波路形成装置。
【請求項１１】
請求項７〜１０の何れか一項に記載の光導波路形成装置を備えた電子加速器であって、
前記コントローラは、
前記トリガーレーザ光の照射後に前記内部空間内へ前記パルスレーザ光を主レーザ光として前記レーザ光照射部から照射させることにより、過渡的に前記内部空間内に形成した光導波路にて当該主レーザ光を導波させ、電子ビームを加速するレーザ航跡場を前記内部空間内に発生させる第２照射制御部を有する、電子加速器。
【請求項１２】
請求項７〜１０の何れか一項に記載の光導波路形成装置を備えたＸ線レーザ照射装置であって、
前記コントローラは、
前記トリガーレーザ光の照射後に前記内部空間内へ前記パルスレーザ光を主レーザ光として前記レーザ光照射部から照射させることにより、過渡的に前記内部空間内に形成した光導波路にて当該主レーザ光を導波させ、Ｘ線レーザを発振する反転分布状態を前記内部空間内に形成させる第３照射制御部と、を有する、Ｘ線レーザ照射装置。
【請求項１３】
請求項７〜１０の何れか一項に記載の光導波路形成装置を備えた散乱Ｘ線発生装置であって、
電子ビームを前記レーザ光照射部からの前記パルスレーザ光と衝突するように前記内部空間内へ照射する電子ビーム源を備え、
前記コントローラは、
前記トリガーレーザ光の照射後に、前記内部空間内へ前記パルスレーザ光を主レーザ光として前記レーザ光照射部から照射させると共に前記電子ビームを前記電子ビーム源から照射させることにより、過渡的に前記内部空間内に形成した光導波路内においてコンプトン散乱により散乱Ｘ線を発生させる第４照射制御部を有する、散乱Ｘ線発生装置。