放射光第 3 巻第 2 号 (1990年)

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く1 研究会報告じ>「自由電子レーザー東京国際シンポジウム '90 J 報告
“ Tokyo InternationalSymposium'90onFreeElectronLasers"
山崎鉄夫

電子技術総合研究所

30 日の両日，標記シンポジウム

照射量が極端に多くなると UV による高反射率ミが虎ノ門パストラルで開催された。 1987年に原子ラーの損傷が回復する現象を Deacon が観測した

力委員会が改訂した「原子力開発利用長期計画」

が， LURE では否定的な結果が出ており (Petroff ，を受けて「原子力基盤技術研究J が開始された。

LURE) ，重要な問題なので今後詳細な実験が望中でも各研究機関のポテンシャルの結集が必要なまれる。

1990年 1 月 29 ，研究が「総合的研究」として選ばれ，

1 推進委員

欧州では， LURE での成功に刺激されてかFEL会」のもとに「原子力用新レーザーの開発(自由計画の数が非常に多い (Petroff)o LURE では電子レーザー )J が一課題として進められておSuper-ACOで、 600MeV の陽電子ビームと光クラり，その中に「原子力用レーザー交流委員会」がイストロンを用いて実験を続けている。一方ある。シンポジウムはこれら 2 委員会の主催と科LURE-CEA の共同でリニアックからの 30 ，..._， 70

学技術庁の後援により開催され，圏外からの 9 件

MeV のビームを用いて数十 μm で、の発振を目指を含めて 29件の講演が行われた。以下にシンポジ

す CLIO計画， CEA を中心とする大出力 FEL を目ウムの内容を簡単に紹介するが，以前に本誌の解標とする ELSA 計画もある。ドイツでは Duke 大説 1) で述べた部分は重複を避ける。国内の計画のの計画に似た長直線部付蓄積リングで短波長領域

多くは文献 2 )にも紹介されている。敬称は略さでの FEL 計画 DELTA ，および Darmstadt のせて頂く。

Inst.f Kernphysik において核物理研究用に設計された 150MeV超伝導ニリアックを用いる近1.総合的な講演

赤外での FEL 計画がある。イタリアでは，Fraｭ

冒頭に，自由電子レーザー (FEL) の発明者でscatiで 20 Iv~eV マイクロトロンを用いる ENEA計ある Duke 大の Madey が「自由電子レーザーの誕

画と， 25MeV の超伝導リニアックを用いる LISA

生と将来」と題して FEL の原理，特徴，技術の計画があり，現状と展望，応用等について総括的講演を行っる。また，フォトカソードと超伝導リニアックをた。 1μm より長波長領域では FEL はすでに実用組み合わせて発生する 10MeV 以下の大電流ビーの域に達しているが，短波長側では加速器や光共ムを用いた FEL をプラズ、マ物理や加速器に応用振器の損傷等による制約が大きい。

する ELFA計画等もある。オランダでは， 45MeVリサーキュレーションも考えてい米国における最近のトピックス( Benson ,Duke程度のリニアックと英国で実験に用いられたアン大)として，高調波発振の出力の実験値は理論値

ジュレータを用いる FELIX計画等，英国では Ox­とよく一致するがスペクトル幅については一致がford で 10MeV程度の van deGraaf型加速器を用悪いこと，光共振器長を完全に tuneするとミクいる FEL計画がある。

ロパルスが nOlsy になること等が挙げられる。

イスラエルでは Smith-Purcell 型 FEL ，タン‑75‑(C) 1990 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research

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デ、L. v
andeGraaf 型加速器を用いる UCSB 型のり，また FEL 用小型蓄積リングの設計も行ってFEL 等特殊で野心的な研究が多い (Ruschin ，いる(服部)。この領域は応用面でも重要でかっ

TelAviv大)。

比較的速く達成されると恩われる。

国内のアンジュレータは FEL 用以外のものを含めて十数台にのぼる(北村，高エ研)。実際に4. 長波長領域 FEL

FEL 実験に入ってる研究所はそう多くないが，この領域での国内の計画は非常に多い。阪大計画は非常に多く(三間，阪大)，近い将来に飛レーザー研では，最近は誘導リニアックから躍的な発展が予測される。の 3.3MeV ， 500A のビームで SASE 実験を行い，1.4mm で l パス当り 30dB 程度のゲインを確認して2. 短波長領域 FELいる(今崎〉。今後 CO 2 レーザーを導入して増幅Super-ACOでは 633nm で、の発振成功の後，増実験を行う予定である。高調波発生のシミュレー

幅が進むとパルスの時間構造が複雑になるカオスションも行っている(車)。理研では良質な 500状態の研究行い，またコヒーレント高調波の発生

keV の電子ビームを用いて導波管モード FEL 実

では蓄積ビームの分散関数が O の場合よりも l の験を行ったが，時に好成績が得られている (Petroff) 。圏内で可観測された(河村〉。これは自己モードロックに視光領域での研究を行っているのは分子研と電総よるのではなし 1 かと考えられている。高エ研では研である(三間〉。電総研では，最近ゲインの測誘導リニアックからの 750KeV ， 2kA の電子ビー定に成功し発振の準備実験も行っている(山ムで増幅実験を行い，しばしば規則正しい短パルス列が5kW から 50kW の増幅を確x認した(尾崎)。電子ビーム収束のためのイオン10-~ 程度，光共振器損失は最初の状態で 8 X10‑5.チャンネル・ガイデ、ィングが効果的であった。

程度であり，ミラーの損傷を考えるとさらに大きこの FEL はリニア・コライダー計画の RF 源としなゲインが望まれる。その他計画としては，高エて多段にすることが考えられている(平松)。宇研でエネルギ一回収方式のリニアックを用いる 2宙研では 500Ke V , 150A ・ cm- 2 の長パルス (μs段階 FEL (佐藤〉と TRISTAN の高エネルギ一程度〉電子ビームを得て，円形 FEL の実験を開実験終了後に行う極短波長 FEL が提案されてい始しているが，円形ウィグラによって変調されたる(北村)。

ビーム・パターンが観測された(斎藤)。原研で田)。ゲインはパンチ当り1. 6mA の電流で、 1はトカマク加熱のために 1MeV ， 3kA の誘導リニ
3.

アックを完成してこれから FEL 実験に入るが，中波長領域 FEL

三菱電機社は 20MeV リニアックで 40μm の l

FEL を計画して，現在は計算機シミュレーションを行っている(岸シミュレーションと準備実験本)。東北大学では Smith-Purcell 型のミリ波領を行っている。(中田)東大原施では 15MeV リニ域の FEL を分光実験に用いると同時に逆 Smith­

アックを改造して試験中であり，遠赤外での発振

Purcell効果を高勾配の加速器に応用する研究をを計画している(大橋〉。原研では FEL 専用超伝行っている(水野)。

導リニアックを建設中で，入射器が完成しつつある(河原崎)。日大では 35MeV の double-sided

5'コヒーレントなシンクロ卜ロン放射の発生マイクロトロンを完成してビーム試験中である

東北大学核理研では，リニアックからの 180(鳥塚)。東工大ではアンジュレータを設計・製

Mev ，パンチ長1. 7mm の電子ビームを電磁石で曲げ作して阪大産研のリニアックで試験を行っておてシンクロトロン放射を観測して，パンチ長付近‑76‑

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放射光第 3 巻第 2 号 (1990年)の波長でコヒーレン卜になることを確認した(中設する予定があるとの噂を聞いた。

里)。これは前出の CLIO でも将来の課題のひとっとして挙げられている (Petroff) 。住友重機でこのシンポジウムは，予算執行時期の都合等に最近稼働開始した小型蓄積リング AURORA のより告知期間が非常に短かったにも拘らず，予定電子軌道の周囲に同心円上にミラーを配置してシしたほとんどの講演者から快諾が得られた。参加

ンクロトロン放射を多数回反射させて光を蓄積す

者数も当初の予想を大幅に上回って 200 名を越る，またコヒーレントな放射を発生するという新え，特にその 1/3 を企業からの参加者が占めたこ方式が提案されている(山田)。ミラーの精度等とは， FELt こ対する最近の急速な関心の高まりとに工夫が必要で，また高品質ビームが必要であ質の変化を示唆するものとして興味深かった。報る。

告書は 5 月頃刊行の予定である。

29 日の講演終了後，レセプションが開かれたが，和やかな雰囲気の中にも所々で本音ベースの6. 高輝度電子ビーム
最近の RF リニアックの進歩はめざましい。特真剣な論議が聞かれた。 Madey は，次回は必ずに RF 電子銃とフォトカソードによる入射系に奥さんを同伴するつもりだと繰り返し言っていよって高輝度ビームが得られるようになってきた。シンポジウム終了後，国外研究者達は大雪にた。フォトカソードについては LANL で精力的も拘らずあちこちの研究所等を精力的に訪問しに実験が行われているが， Cs 3 Sb カソードは量子見学，講演，会合に忙しかったようである。「…の効率が高い代りに寿命が短く， 2X 10‑1oTorr と加速器はすごくきれいだったよりなどとお互いいう高真空を必要とするのchriber) 。大電流に情報交換しているのを洩れ聞いたりした。我々ビームを質を落さずに加速する加速管にも BBUの方も彼等の意見を直接聴くことができて，忙し(beamblowup) や空間電荷の問題等改善の余地いながらも有意義なシンポジウムであった。

が多い (Jameson) 。最近は FEL の方から加速器

1)山崎鉄夫:放射光，への要求が多く，加速器屋はそれを楽しんでいる

2) T.Yamazaki:Proc.SPIE , 1133 , 62 (1 989).

様子が見られる。

7. FEL の応用
FEL の進歩につれてその応用が盛んになるのは当然である。加速器への応用について既に述べた。 Vanderbilt大学では商品として赤外領域のFEL を購入して，固体物理の研究や医学のユーザーに開放しようとしている (Brau) 。短波長領域でも，化学，材料科学，微細加工への応用等夢は尽きない。現状では FEL はまだ高価であり，特殊目的か研究用に限られているが，米国での医学への利用は特別なようで， S
traight(Utah 大〉等はStanford大学Markill での実験で好成績を納めて，近い将来の Duke大学等で、の実験を待望しているほか，8 箇所の医療用 FEL センターを建-77 ー2.

第 3 号，

19(1989).