目次RF電子銃及びレーザー光源（1）（2）
１はじめに … …………………………………………………………………………………………………… ５－１

２RF電子銃の原理 ……………………………………………………………………………………………… ５－２
２．１ 物質から電子の放出… ………………………………………………………………………………… ５－２
２．１．１ 熱電子放出 … …………………………………………………………………………… ５－２
２．１．２ 電界電子放出（Field Emission）………………………………………………………… ５－４
２．１．３ 光電子放出 … …………………………………………………………………………… ５－５
２．１．４ ２次電子放出 … ………………………………………………………………………… ５－６２．２ カソード… ……………………………………………………………………………………………… ５－６２．２．１ 熱陰極 … ………………………………………………………………………………… ５－６２．２．２ 光陰極 … ………………………………………………………………………………… ５－６
２．３ 電子の運動… …………………………………………………………………………………………… ５－７２．３．１ 電荷制限 … ……………………………………………………………………………… ５－７
２．３．２ 空間電荷効果とユニバーサル関数 … ………………………………………………… ５－９２．３．３ 空間電荷効果によるエミッタンス増大 … …………………………………………… ５－11２．４ RF加速空洞……………………………………………………………………………………………… ５－11２．４．１ Brookhaven National Laboratory（BNL）… ………………………………………… ５－12２．４．２ 縦方向のダイナミクス … ……………………………………………………………… ５－12２．４．３ 横方向のダイナミクス … ……………………………………………………………… ５－13３ SuperKEKB用RF電子銃の開発 … ………………………………………………………………………… ５－16
３．１ Disk And Washer（DAW）……………………………………………………………………………… ５－17
３．１．１ DAW型RF電子銃の空洞設計 … ……………………………………………………… ５－17
３．１．２ DAW型RF電子銃のビームスタディー………………………………………………… ５－19
３．２ 疑似進行波型サイドカップル空洞（QTWSC）… …………………………………………………… ５－21
３．２．１ QTWSC型RF電子銃の空洞設計 ……………………………………………………… ５－21
３．２．２ QTWSC型RF電子銃のビームスタディー… ………………………………………… ５－25
３．３ Cut disk structure空洞（CDS）………………………………………………………………………… ５－25
４ SuperKEKB向けてRF電子銃用フォトカソードの開発…………………………………………………… ５－27
４．１ フォトカソード材料 …………………………………………………………………………………… ５－27
４．２ イリジウム-セリウム（Iridium Cerium：IrCe）化合物 ……………………………………………… ５－28
４．２．１ IrCe化合物の加工 … …………………………………………………………………… ５－28
４．２．２ Ir5Ce化合物の量子効率… ……………………………………………………………… ５－28
４．２．３ IrCe化合物の空間一様性 … …………………………………………………………… ５－29
４．２．４ IrCe化合物の酸化・炭化… ……………………………………………………………… ５－30
４．２．５ IrCe化合物の寿命… …………………………………………………………………… ５－30
４．３ 加熱システム …………………………………………………………………………………………… ５－31
４．３．１ 高温加熱プラグ … ……………………………………………………………………… ５－31
４．３．２ パルスレーザー照射…………………………………………………………………… ５－32
４．４ SuperKEKB向けて電子銃用カソード… …………………………………………………………… ５－32

４．５

新カソード材料の開発… ……………………………………………………………………………… ５－32
４．５．１ 新IrCe材料を製作 … …………………………………………………………………… ５－32
４．５．２ 粉末X線回折法による結晶構造解析…………………………………………………… ５－33
４．５．３ 量子効率測定 … ………………………………………………………………………… ５－34
４．５．４ 今後の予定 …………………………………………………………………………… ５－34

５ レーザー光源 … ……………………………………………………………………………………………… ５－35
５．１ レーザー原理 …………………………………………………………………………………………… ５－36
５．１．１ 光の放出 … ……………………………………………………………………………… ５－36
５．１．２ 超短パルス発生の必要条件…………………………………………………………… ５－36
５．１．３ 分散とチャープ（chirp）………………………………………………………………… ５－37
５．１．４ 発振器及びモード同期 ……………………………………………………………… ５－38
５．１．５ チャープパルス増幅法 … ……………………………………………………………… ５－39
５．１．６ 熱レンズ効果…………………………………………………………………………… ５－39
５．１．７ 分散の生成 … …………………………………………………………………………… ５－40
５．１．８ StretcherとCompressor… ……………………………………………………………… ５－41
５．１．９ 超短パルスレーザーの増幅 … ………………………………………………………… ５－42
５．１．10 再生増幅法… …………………………………………………………………………… ５－42
５．１．11 マルチパス増幅法 … …………………………………………………………………… ５－43
５．１．12 第二高調波発生… ……………………………………………………………………… ５－44
５．１．13 Optical Parametric Amplification（OPA）増幅法… ………………………………… ５－45
５．２ 超短パルスレーザー光源の紹介 ……………………………………………………………………… ５－49
５．２．１ Ti:Sapphireレーザー …………………………………………………………………… ５－49
５．２．２ 半導体励起固体レーザー（Diode Pumped State : DPSS）…………………………… ５－49
５．２．３ 半導体励起光源の進化 … ……………………………………………………………… ５－51
５．２．４ ロッドレーザー ……………………………………………………………………… ５－52
５．２．５ Thin-diskレーザー ……………………………………………………………………… ５－52
５．２．６ ファイバーレーザー…………………………………………………………………… ５－52
５．３ レーザー光源の整形 …………………………………………………………………………………… ５－54
５．３．１ レーザー特性と電子ビームエミッタンス … ………………………………………… ５－54
５．３．２ 空間プロファイルの整形 …………………………………………………………… ５－54
５．３．３ 時間プロファイルの整形 … …………………………………………………………… ５－55
６ RF電子銃用レーザー光源の開発 …………………………………………………………………………… ５－55
６．１ SuperKEKBに要求されたレーザー光源の開発 … ………………………………………………… ５－55
６．２ レーザー媒質の選択 …………………………………………………………………………………… ５－56
６．３ レーザー装置の開発 …………………………………………………………………………………… ５－57
６．３．１ ファイバー発振器……………………………………………………………………… ５－57
６．３．２ 1030/1064nmビームの仕切 … ………………………………………………………… ５－58
６．３．３ ファイバー増幅システム … …………………………………………………………… ５－58
６．３．４ Yb:YAG結晶を用いてThin-disk固体増幅システム…………………………………… ５－59
６．３．５ Nd:YAG結晶を用いて固体増幅システム … ………………………………………… ５－60
６．３．６ パルスピッカー装置 … ………………………………………………………………… ５－60
６．４ Phase-Iに向けてファイバー及びYb:YAGレーザーシステム … ………………………………… ５－61
６．５ Phase-IIとPhase-IIIに向けてファイバー及びNd:YAGレーザーシステム ……………………… ５－61
７ Linacに電子入射装置の設置 ………………………………………………………………………………… ５－63
７．１ 全体構造 ………………………………………………………………………………………………… ５－63
７．２ 電子銃設置 ……………………………………………………………………………………………… ５－64
７．３ レーザー光源のトランスポートライン ……………………………………………………………… ５－64
７．４ バンチ圧縮 ……………………………………………………………………………………………… ５－65
７．５ ビームの転送 …………………………………………………………………………………………… ５－66
参考文献 … ………………………………………………………………………………………………………… ５－67