November. 2011

高輝度光子ビーム源開発室
ニュース
Quantum Beam Technology Program supported by MEXT

7Vol.

（ほっけ）の背骨の屈折コントラストイメージ。実験と X 線像の詳細は本ニュース記事を参照して下さい。

高輝度光子ビーム源開発室ニュース

高輝度光子ビーム源開発室ニュース Vol.7 をおしました。また、私が「いよいよ始まる「超伝導送り致します。ニュース Vol.7 の記事として、早加速器による次世代小型高輝度光子ビーム源の開稲田大学理工学研究所、坂上和之発」の大電流ビームによる性能実証実験」の近況

氏と高エネルギー加速器研究機構・加速器研究施報告を致します。ニュース Vol.8 は開発レーザー設、福田将史氏に「LUCX におけるレーザーコン装置の実用化と本光子ビーム源を使った応用実験プトン散乱 X 線イメージング」の記事をお願いに関する報告を行う予定です。ご期待下さい。

理工学術院■ LUCX におけるレーザーコンプトン散乱 X 線イメージング
坂上和之早稲田大学

福田将史

高エネルギー加速器研究機構

理工学術院

理工学研究所
加速器研究施設

序文
来年度早々より計画されている超伝導加速器を用いた高輝度 X 線発生に先駆けて、以前より常伝導の加速器を用いたレーザーコンプトン散乱（LaserCompton Scattering : LCS）装置を開発してきた。
本加速器は LUCX（Laser Undulator Compact X-raysource）と呼ばれており、LCS に限らず小型の X 線発生を目的としている。すでに 2009 年に光共振器を用いた初めての X 線観測 [1] に成功しており、改良を進めていた。改良点としては、2009 年時に問題となっていたビームラインのレイアウト変更や新型 RF 電子銃の導入、高周波増幅器の追加等であり、その結果を確認するために再度 LCS 試

図 1 ： 屈折コントラストイメージ験を行った。非常にバックグラウンドを削減できたこと、レーザー装置側の改良も順調であったたの後 LCS X 線によるイメージング及び屈折コント

め、X 線イメージを取得する目処が立った。これラストイメージングに関して報告する。

により LCS X 線によるイメージング試験を行った。
LCS X 線の品質を確認するために屈折コントラス

LCS のための電子ビーム・レーザー共振器のアットイメージの取得も試験し、実際に確認した（図 1）。

プグレード

この事実は LCS X 線が非常に高品質であることを◦電子ビーム示している。LUCX における電子ビーム側改良と図２に変更後のビームラインのレイアウト図をその成果、レーザー側改良点を簡潔にまとめ、そ示す。まず最上流の電子生成部である RF 電子銃

電子ビーム
図２ ： 改造後 LUCX 加速器ビームライン

2高輝度光子ビーム源開発室ニュース
10000-10-10-10

Intensity [mV]

-20-30-40-20-30-50-50-60-60-70
400

500

600

X-ray+BG
BG(Dark+Beam)
BG(Dark)-40-20-30
X-ray+BG-40
BG(Dark+Beam)
BG(Dark)-50Intensity [mV]0

Intensity [mV]10-10
Intensity [mV]1010

Time [ns]-30-40-50-60-70
700
400 800
500 900
600 1000
700 1100
800 1200
900-20

X-ray+BG
BG(Dark+Beam)
BG(Dark)-60-70800 1200
900
1000 1100-70
1000 1100
800 1200
900 1300
1000 1400
1100 1500
1200 1300 1400 1500
Time [ns]Time [ns]X-ray+BG
BG(Dark+Beam)
BG(Dark)

Time [ns]ᅗ㸱㸸MCPᅗ㸱㸸MCP࡟ࡼࡿἼᙧ(ᨵ㐀๓)  (ᨵ㐀๓)
 ᅗ㸲㸸MCP  ࡟ࡼࡿἼᙧᅗ㸲㸸MCP
࡟ࡼࡿἼᙧ(ᨵ㐀ᚋ)
図 3 ： MCP ࡟ࡼࡿἼᙧによる波形 （改造前）
図 4 ： MCP による波形（改造後） (ᨵ㐀ᚋ)を新規に作製することによってダークカレントの[2]光強度を示しており、バースト時のピークに電子削減を行った 。これに加え Chicane を導入するビームが入射するようにタイミングを調整していことによってダークカレントをさらに切り分けるる。

ことができるようなレイアウトになっている。さまた、トータルのシステムとしてモードロックらにビームダンプを検出器から遠ざけ、レーザーレーザー発振器をマスタークロックとしたタイミとの衝突点後のビームロスを減らすためのレイアングシステムを導入し、レーザー共振器の安定運ウト変更が行われた。LCS 実験では非常に精密な転を達成している。ここでは詳細は割愛するが、電子ビーム調整が要求される。ビーム調整の自レーザー共振器は共振器内で 1000 回以上光を同由度を上げるため、RF 電子銃・加速管に印加する高周波系を分離し、それぞれ調整可能にした。
図３と図４に X 線の検出器である MCP（MicroChannel Plate）によって取得した波形を示す。図３はビームライン改造前、図４は改造後の波形である。図示している通り、緑線がダークカレントによるバックグラウンド、赤線がダークカレント＋電子ビームロスによるバックグラウンド、青線がバックグラウンドに LCS X 線の足されたものとなっている。明らかに見て取れるのがダークカレント起因のバックグラウンドで、改造後はほぼなくすことに成功している。また、電子ビーム起因

図 5 ： LD 励起レーザーバースト増幅モジュールのバックグラウンドも減らせており、改造による成果が見て取れる。X 線の強度揺れが改造後に多いように見えるが、統計数による違いである。
◦レーザー共振器
レーザー光共振器もアップグレードを行った。
これまでのランプ励起の増幅モジュールにて行っていたバースト増幅を LD 励起の増幅方式を採用することによって、バースト幅・バーストゲインを調整できるようになった。LD 励起バースト増幅器周りの写真を図５に、バースト運転時の共振器からの波形を図６に示す。紫線が光共振器内の図 6 ： 光共振器バースト運転時の波形

3高輝度光子ビーム源開発室ニュース

じ位相で重ね合わせるため、制御精度としてナノメートル以下が要求される [3]。これとともにクロックに同期させるフィードバックシステムを導入
すると動作が不安定であった。本レーザーマスターシステムによって光共振器動作は飛躍的に向上するとともに、電子ビームもこれまで通りの品質を保てることを確認した。
LCS X 線によるイメージング
LUCX は現時点でアップグレード計画の途中で、X 線数は 2 桁程度向上する見込みであるが、これ

図 7 ： X 線イメージ検出器の外観写真

までの試験において生成した LCS X 線によって X線イメージの取得を行い、一定の成果を得たので本節で報告する。
図７、図８に X 線イメージング用の検出器の外観の写真及び概念図を示す。LCS X 線は一度厚さ 300µm の Be の真空窓を通して空気中に取り出され、その後再度 Be 窓を通して X 線検出器用真空容器内に導かれる。イメージング用のサンプ
ルは空気中に設置することが可能である。X 線検出器は早稲田大学が担当して構成したセットを用いた。この検出器は線量が少ない状態でもバックグラウンドと切り分けて計測できるように設計したもので、以下のような特徴がある。
１．これまでの試験で高エネルギーのバックグラウンドとの切り分けが最も優秀だった MCP を使用
２．MCP で X 線を電子に変換し、増幅するため

図 8 ： X 線イメージ検出器の概念図

微小な光でも観測可能
３．電子を蛍光面に当て、蛍光をミラーで反射すImage Intesifier を用いることによって空間分ることで、CCD カメラが直接ビームラインを解能は劣化し、別途計測したところ 100µm 程度見ることのないように設置可能であった。しかしながら、これまでの経験を踏ま４．Image Intensifier に Gate をかけて用いるこえた初めての LCS X 線イメージ検出に特化した構とで、高速の Gate が可能となり、時間的にバ成であるため、十分な性能と言える。こちらの検ックグラウンドを切り分ける出器を用いて最適化後に KEK で開発している高表１：LCS 実験時の電子ビーム・レーザーパラメータ
電子ビーム4レーザーエネルギー

電荷量

バンチ数

波長

パルスエネルギー

30/40MeV

400pC

100bunch/train

1064nm

400µJ/pulseビームサイズ (H)ビームサイズ (V)バンチ長ウェストサイズ

パルス幅

衝突角200µm (1σ)

53µm (1σ)

4.3ps (rms)

30µm (1σ)

3ps (rms)

20deg

高輝度光子ビーム源開発室ニュース
3000

800

800

2500

2500

600

600

400

400

200

20000184

184
186

186
188

188
190

190
192

192
194

194

MCP Signal [Count]

3000

MCP Signal [Count]

1000

MCP Signal (ON-OFF) [Count]

MCP Signal (ON-OFF) [Count]

1000

2000

2000

1500

1500

1000

1000

500

0500
500 0 1000
5001500
1000
2000
1500
2500
2000
3000
2500
3500
3000 3500

Phase [deg@357MHz]
Phase [deg@357MHz]

Laser Power
Laser[Count]
Power [Count]    
図 9:⾪✺ࢱ࢖࣑ࣥࢢ࡜9 ： 衝突タイミングと X X線強度の関係
図 10 ： レーザー強度と線強度の関係
ᅗ 9:⾪✺ࢱ࢖࣑ࣥࢢ࡜ᅗ⥺ᙉᗘࡢ㛵ಀX ⥺ᙉᗘࡢ㛵ಀ ᅗ 10:࣮ࣞࢨ࣮ᙉᗘ࡜
 ᅗ 10:࣮ࣞࢨ࣮ᙉᗘ࡜
X ⥺ᙉᗘࡢ㛵ಀXX ⥺ᙉᗘࡢ㛵ಀ

空間分解能の SOI などを用いることで非常に鮮明ことがわかる。また、図 10 のレーザー強度に対[4]する X 線強度が比例していることより、実際に次に LCS X 線生成時のビームパラメータを以下LCS X 線を検出していることが確認できる。X 線の表に示す。1064nm のレーザー光と 30/40MeVの強度は 2.1 × 105/sec 程度であり、MCP の検出の電子ビームが 20 度で衝突することによってそ効率である 5％から算出している。その際のエネ

れぞれ最大エネルギー 15keV/26keV の LCS X 線ルギー幅は計算上 15％程度である。まだ応用研が得られる。電子ビームのバンチ数は 100Bunch/究に供するには不十分であるが、X 線イメージン

train で 2.8ns の間隔で連なりトレインを構成しグの試験を行うには十分であると判断し、X 線イている。この周期はちょうどレーザー共振器のメージング試験を行った。

なイメージを取得できるものと期待している。

周回時間に一致しており、400µJ のパルスが 100以上のような LCS X 線を用いて X 線イメージ回衝突点で繰り返し衝突し、LCS X 線を生成すングを行った。その際に撮影されたイメージを以る。衝突点におけるサイズはレーザー側が 30µm下の図 11・12 に示す。図 11 は魚（と小さく、これが X 線の線源サイズとなり、約の背骨を、図 12 は落花生を撮影したものである。

12mrad の広がり角のコーンビームとして X 線がそれぞれを見てわかるように魚の骨はレントゲン生成される。

写真のように撮影できていることがわかり、落花・ほっけ）

まずは LCS X 線の強度信号を以下の図９・10

生は通常では観察できない内部の種子部が透視でに示す。図９は電子ビームとレーザー光の衝突タきていることがわかる。LCS X 線の強度が不十分イミングに対する X 線強度を示している。このであるため、現状では像は粗く、撮影にも 30 分

衝突時間幅から X 線のパルス幅は約 6.3ps である

ほどを要しているが、予定している 100 倍の増

図 11 ： LCS X 線によって撮影された（右図は左図の反転イメージ）（ほっけ） の骨の X 線像

図 12 ： LCS X 線によって撮影された
落花生の X 線透視像

5

高輝度光子ビーム源開発室ニュース(A) 吸収像(B) 屈折コントラスト像
図 13 ： 吸収コントラストと屈折コントラストの概念図

強を行えば 18 秒で同等の X 線写真が撮影可能となる。

魚の背骨に対して X 線像の取得を行った。
図 15 に 2 種類の X 線像を示す。それぞれ検出

次に LCS X 線の品質を確かめるために屈折コン器までの距離 370mm（左）、670mm（右）で取得

トラスト像の撮影を行った。通常の X 線写真でした像となっている。画像を比較しただけでも明は吸収コントラスト（X 線の吸収の差によって像らかに左像よりも右像の方がくっきりコントラスを取得する）を用いている。しかしながら、特にトのついた像になっていることがわかる。より屈生体を構成する元素などの軽元素では吸収差が小折コントラストをわかりやすく観測するためにいさく、コントラストが付きにくいことが知られてくつかのラインプロファイルを図 16 に示す。そいる。図 13 は屈折コントラストの概念図を示しれぞれの図中にラインプロファイルを取得した位ている。屈折コントラストでは吸収差ではなく、置を示している。3 か所（A、B、C）すべてのラ境界での屈折率差を用いてコントラストを増強

インプロファイルにおいてコントラストの増強がし、図の右のようにエッジを強調することができ確認できる。また、矢印にて図示している位置にる。この屈折コントラスト像を取得するためにはおいて特に屈折コントラスト特有のエッジが強調

光源点が小さく、空間的にコヒーレントな X 線されている形状が確認できることがわかる。これが要求される。つまり、LCS X 線を用いて屈折コらは屈折コントラストによるコントラスト増強がントラストを確認すれば、品質の高い X 線が生できていることを示すとともに、前述の通り今回成できていることの証拠となため、この屈折コントラストイメージの取得を試みた。図 14 にそのセットアップの様子を示す。X 線は Be 窓から大気中に取り出され、300mm 空気中を輸送され、コリメータと Be 窓を通して X 線検出器真空容器に入射される。図 12 に示したような通常のイメージ取得の際には②コリメータの直前（検出器までの距離 370mm）に試料を設置していたが、この距離を伸ばすことでコントラストを増強できることが確認できれば、屈折コントラストを確認できたことになる。試料から検出器までの距離を最大に取るため、①ビームライン側 Be 窓直下（検出器までの距離 670mm）に試料を設置し、同じ

6

図 14 ： 屈折コントラストイメージングセットアップ

高輝度光子ビーム源開発室ニュース

図 15 ： 試料－検出器の距離を変えて取得した魚の背骨の X 線イメージ
左 ： 距離 370mm ②位置 右 ： 距離 670mm ①位置

(A)

(B)

(C)

図 16 ： ラインプロファイル

生成している LCS X 線の線源サイズが小さく、非今後 LUCX における LCS X 線は来年度早々に予定常に高品質であることの証拠である。

されている STF における超伝導加速器を用いた

先にも述べたように今後レーザーの増強や電子ビームのバンチ数増強等によって 2 ケタ程度の XLCS 実験の前段階試験スタンドとして大きな役割を果たす予定である。

線強度の向上を近い将来見込んでいる。これによって格段品質の高い X 線像が取得できるように

REFERENCE

なるとともに SOI や X 線 CCD といった高空間分[1] K. Sakaue et al., Rev. Sci. Instrum., 80(12)解能を持つ検出器による試験が可能であると考えている。以後も継続して高輝度化を行い、最終的には 1 マクロパルス（Train）での像の取得及び動画の取得を達成することによって像のブレの一切ない X 線イメージング用線源を構築していく予定である。
また、本 Quantum Beam Program においては、(2009)123304 1-7.
[2] A. Deshpande et al., Phys. Rev. STAB,
14(2011)063501.
[3] K. Sakaue et al., Nucl. Instrum. Meth.,
A637(2011)S107-S111.
[4] T. Miyoshi, 高輝度光子ビーム源開発室ニュース Vol. 6.

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高輝度光子ビーム源開発室ニュース■いよいよ始まる「超伝導加速器による次世代小型高輝度光子ビーム源の開発」の大電流ビームによる性能実証実験
浦川順治
高エネルギー加速器研究機構

加速器研究施設

まず、図 1 の装置の建設実験体制について報告

準備状況と計画概要
3 月の東日本大震災によって半年程度の遅れにする。STF 棟では KEK の将来計画である ILC（国なったが、次年度 4 月ごろから大電流ビーム加速際リニアコライダー）および ERL（エネルギー回実験が開始できる状況に成ったので、その加速器収型リニアック）の基盤技術開発を国際協力で強の建設および準備状況を報告すると共に性能実証力に推進している。量子ビームの超伝導高周波加実験の目標について報告する。

速技術はこの将来計画の基盤技術を大電流電子ビ2008 年秋から本プロジェクトを開始した。大ーム加速に利用して、逆コンプトン散乱の先端技電流電子ビーム生成・加速に必要な基盤技術開発

術を駆使することによって高輝度 X 線発生が実として光高周波電子源、超伝導高周波加速器、高際に行えることを示すのが量子ビーム基盤技術開

周波源および先端制御技術が着実に開発されてい発プロジェクトの目的である。そこで超伝導高周る。また、レーザー逆コンプトン散乱によって高波グループが超伝導加速器開発を担当して、図 1

輝度 X 線生成を行うのに必要な基盤技術開発との建設全体の調整およびビーム運転は STF 責任者

して、大強度レーザー発生装置、数十ミクロン以である早野仁司（加速器研究施設・教授）が指導下の安定なレーザーパルス・電子バンチ衝突制御している。高輝度 X 線生成実験は私が担当責任

技術および X 線検出技術を小型常伝導加速器設者としてレーザー装置および X 線検出器開発を備（LUCX）で開発している。これらの技術の利用指導している。責任と若手研究者指導体制を明確設備として、現在図１に示す量子ビーム実験装置にする為、図２の建設・実験体制を作り、2012を STF（超伝導リニアック試験）棟に建設してい年秋までに実験成果が得られるように関係者が頑る。新しい設備の安全検査後、2012 年 2 月ごろ張っている状況である。

から電子ビーム生成試験および超伝導高周波加速量 子 ビ ー ム 実 験 後 に 計 画 さ れ て い る STF試験を行い、放射線発生装置に関する放射線検査

Phase2 実験と本実験でのビームパラメーターをを春に受ける予定である。

表 1 に示す。加速するパルス当りの電荷量は ILC

LUCX 装置での先端技術開発状況は本ニュースの記事になっているので、その説明は省略する。

© Rey. Hori

電子ビーム

図 1 ： Beam Dump 側から見た装置配置図

8

高輝度光子ビーム源開発室ニュース

建設・実験体制
加速器運転指揮：早野 仁司

加速器建設指揮：早野 仁司

フォトン生成実験指揮：浦川 順治

・加速器機器 製作、設置、運転 担当
STF各グループ
空洞グループクライオスタットグループ
冷凍機グループ
RFソースグループ
LLRF制御グループ

・ビームライン設計、ビーム調整・運転 担当
福田 将史
A Aryshev、奥木 敏行、照沼 信浩、大学院生等

インターフェース：早野・ビーム生成、マグネット、モニター、制御担当
早野 仁司
渡邊 謙

・RFガン用 量子ビームレーザー 担当
坂上 和之
A Aryshev、栗木 雅夫、渡邊 謙、大学院生等

・コンプトン・チェンバー（レーザー込） 担当
浦川 順治
清水 洋孝、本田 洋介、坂上 和之、高橋 徹、
Arpit Rawankar 、Yan You、大学院生等

・ビーム光学設計 担当奥木 敏行
久保 浄・放管申請 担当
早野 仁司

・フォトン検出 担当
三好 敏喜
坂上 和之、新井 康夫、大森 恒彦、幅 淳二、鷲尾 方一、大学院生等※ 赤字は担当責任者

図 2 ： 量子ビーム装置の建設 ・ 実験体制

計画で設定されている値より高く、ビーム品質

この高輝度 X 線測定を行う最先端 X 線検出器もが 10 倍程度良いことを量子ビームプロジェクト

現在着実に開発が進んでいる。電子ビームパルスは要求しているので、大電流ビーム生成・加速実一発で超高分解能 X 線イメージが取れれば最も験には最先端の電子ビーム生成・加速制御技術が分かり易い成果として成果報告書に色々なイメー必要である。この電子ビーム生成・加速を短期間ジング結果を載せたいと願っている。

で実現することの難しさはマルチバンチ電子ビーム運転を経験した関係者は十分に理解している。

要素技術開発現在、慎重に準備した電子ビーム光学設計に従っ◦ L-band 光高周波電子源

た図３の電磁石等の設置アライメントを進めてい本装置の開発ではフェルミ研究所、阪大産業科る。レーザーパルスとの衝突点で 10µm まで電学研究所磯山研究室および広島大学栗木研究室の子ビームを安定に絞ることができれば、非常に利協力を得て順調に２台の光電子銃がほぼ完成して用応用価値のある高輝度 X 線発生が実現できる。

いる。先行のフェルミ研究所の製作した L-band

表 1 ： 9 連超伝導空洞 2 台後のビームパラメータ

量子ビーム運転時

STF Phase2 運転時

Pulse length

1ms

0.9ms

Repetition rate

5Hz

5Hz

Bunch Spacing

6.15ns (162.5MHz)

369.27ns (2.708MHz)

Number of bunch/pulse

1625002437

Bunch charge

62pC

3.2nC

Total charge/pulse

10,000nC

7,798nC

Beam current

10mA

8.7mA

Bunch length

12ps (Laser, FWHM)

10ps (Laser, FWHM)

Max. beam energy

50MeV

21.5MeV

Beam power

2.5kW (50MeV beam)
Usually 2.0kW (40MeV)

0.8kW (21.5MeV beam)

9

高輝度光子ビーム源開発室ニュース

電子ビーム
図 3 ： 量子ビーム実験用運転オプティクスと電磁石等配置

光高周波電子源を使い RF Aging 試験を行った結光共振器製作を同時に進めながら、図 4 に示す

果、高周波パルス 1ms、加速電界 40MV/m で、STF トンネル内の石定盤上に４枚ミラー平面光共ダーク電流約 200µA 以下までの電子源運転が可

振器を設置すると同時に、近くの光学台にレーザ能になった。機構施設放射線安全検査後に 45W,ー装置を設置することで、装置開発期間を短縮す

162.5MHz mode-lock laser を含むパルスレーザーることになった。２月までに設置と性能試験を完装置を使って、電子ビーム生成・加速実験を行了しなければならない。この光共振器の２枚の球う。一方、阪大産研と協力して製作した改良型の面ミラー中心が電子ビームとの衝突点であり、電L-band 光高周波電子源の性能試験を進める為に、子ビームと正面衝突することになる。電子ビーム導波管繋ぎ換えによる試験設備を次年度早々に立進行方向に生成 X 線が放出されるので球面ミラち上げる予定である。

ーの厚さは 1mm 以下にしなければならない。高超伝導高周波加速空洞開発、大電力高周波源、反射率の誘電多層膜球面ミラーの厚みを 1mm 以

冷凍設備およびクライオモジュール開発等は既に下にすることは可能であるが、ミラー製作に半年

平成 22 年度成果報告書に述べられているように以上の期間が必要な為、50% 程度の X 線強度減順調に進んでいる。装置の設置、導波管繋ぎ込み、衰を覚悟して製作期間が２ヶ月程度の厚さ 3mm

配管接続、真空封止、アライメント、配線接続等の高反射率ミラーを使用することになった。真空を 12 月末までに完了する予定である。

中でのミラー位置制御をビーム方向にナノメータ、横方向にミクロンメータ精度でそれぞれのミ◦衝突用レーザー装置開発

ラーを独立制御できる装置を開発している。現状、

Yb doped Photonic Crystal Fiber 増幅、LD バー

図 5 に示すように真空中でミラーを遠隔独立制御

スト増幅および４枚ミラー平面光共振器を使ったする技術はほぼ確立している。12 月の４枚ミラ

30mJ/pulse、162.5MHz 衝突レーザー開発が遅れー平面光共振器納品後に遠隔制御システムを構築ている。現在、ファイバー増幅による 1030nm,する。その後、レーザーパルスの蓄積エネルギー

mode-lock 発 振 器 の 製 作、Yb doped Photonicを徐々に上げ、ミラーの誘電多層膜破壊限界まで

Crystal Fiber 増幅装置製作および４枚ミラー平面レーザーパルス蓄積実験を行う。電子ビームバン

10高輝度光子ビーム源開発室ニュース© Rey. Hori

図 4 ： 石定盤上の４枚ミラー平面光共振器およびレーザー入射系

図 5 ： ミラーの位置制御試験結果

チとの衝突技術は既に 2ps 以内の精度で達成し発項目は残っているが、既に実証実験の予定はほているので、正面衝突条件での時間制御に難しいぼ確定し、表 2 に示す X 線発生目標フラックス問題は無い。

を実現できる技術実証を実験により示すことになる。実際の X 線生成実験では電子銃用レーザー◦ X 線検出器および加速器の安定性によって、10% 程度のビ

本ニュースの X 線イメージングの記事に報告

ーム強度ジッターや位相ジッターが生じる。まされているように二種類以上の X 線検出器を準た、衝突用蓄積レーザーパルスの安定性や強度に備している。吸収コントラスト、屈折コントラス変動が生まれ、ミラーを透過する発生 X 線強度

トおよび位相コントラストの X 線イメージングと方向が変動する。これらの変動を小さくして、写真を撮る予定である。

X 線検出器で一秒間当り 1.3x1010 photons/sec・1%bandwidth を確認することを本実験の目標に

X 線検出器で検出する目標値している。

まだ、克服して確認しなければならない技術開11表 2 ： 電子 ・ レーザー両ビームパラメータ、 衝突条件、 期待される X 線フラックス

電子ビーム

レーザーパルス

衝突条件

10% bandwidth
X-ray rate [Hz] （計算値）

40MeV, 162500bunches/pulse, 5Hz operation,bunchcharge=0.062nC,
6.15nsec bunch
spacing, σez=8.7psc

30.0mJ/pulse,
162.5MHz burst
mode operation incavity, σ1z=4.3psec

Head-onσex/σey=10/10µm,
σ1x/σ1y=20/20µm

1.4 × 1011

200 倍のフラックスが期待できる。現実には電子ビSTF での実験終了後開発した装置の有効利用を検討している。衝突ーム強度やレーザーバースト増幅を連続化する必要

用レーザー装置と電磁石および X 線検出器等は、があるので、期待できる X 線フラックスは 1.0×1012

2012 年度末から試験運転を開始する Compact ERL

から 1013 photons/sec・10%bandwidth 程度であで利用できる。量子ビームではビームパルス幅がろう。図 6 に KEK 東カウンターホールに設置さ1ms であったが、ERL では電子ビームは連続的にれる予定の Compact ERL 装置の概念図を示す。

供給される。1ms, 5Hz 運転と比較して、単純に

図 6 ： 小型 ERL での高輝度 X 線発生装置概念図

Acknowledgments

This News is supported by Quantum Beam Technology Program of the Ministry of Education,
Science, Sports, Culture and Technology of Japan (MEXT).

量子ビーム基盤技術開発プログラム（2008-2012 年度）

Quantum Beam Technology Program supported by MEXT［http://www.quantumbeam.net/］
次世代ビーム技術開発課題「超伝導加速による次世代小型高輝度光子ビーム源の開発」（拠点責任者：浦川順治）

Development for Next Generation Compact High Brightness X-ray Source using Super Conducting RF Acceleration Technique
大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構 (KEK)High Energy Accelerator Research Organization〒 305-0801 茨城県つくば市大穂 1-1

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小型高輝度光子ビーム源開発室 ［http://kocbeam.kek.jp/］