Proceedings o f the 22nd Linear Accelerator Meeting in JapanIM ICurrent Status (‘97) of Subpicosecond Linacat NERL of Univ. of Tokyo
Mitsuru Uesaka, Toru Ueda，Koji Yoshi，Hideki Harano,Takahiro Watanabe，Kenichi Kinoshita
Nuclear Engineering Research Laboratory, University of Tokyo
2-22 Shirakata-Shirane，Tokai，Naka，Ibaraki, Japan
Abstract
The new laboratory of Beam-Material Interaction started this April to promote generation andapplication of ultrashort quantum beams. 8 research themes have been accepted and performed thisyear. Coherent transition radiation interferometry is applied to picosecond electron bunch measurement.
The results agree with the results obtained by the femtosecond streak camera. The experiment of thelaser wakefield acceleration is under way under the collaboration with KEK and JAERI-Kansai. The
18L linac of the twin linacs is modified for femtosecond electron beam injection for laser wakefield
acceleration. The laser photocathode RF gun and the chicane-type magentic pulse compressor have been
installed. The low power X-band RF test for the X-band femtosecond linac and design study of the linacwith the laser photocathode RF gun is carried out.

東 大 工 原 施 サ ブ ピ コ 秒 ラ イ ナ ッ ク の 現 状 （ ‘ 9 7)
1 、はじめに
今年 4 月より東大工原施に新部門“ ビーム物質2 、コヒーレント遷移放射光干渉法によるビーム長計測相関研究部門” が発足した。本研究部門では、 ライ

コヒーレント遷移放射光干渉法によるビーム長計

ナック、レーザーを使用して様々な極短量子ビーム測は、 ピコ秒、サブピコ秒の電子ビーム長計測に現を発生、放射線化学*物理に利用する研究が推進さ在世界で盛んに適用されている。 しかしその精度にれる。今年度はライナック共同利用として8 テ ー マ関してはまだ議論があり、他の手法との精度比較がが採択され、実施されている。それらを下記に挙げ求められているところである。そこで、今回東北大る。

学科学計測研究所池沢研グループと共同で、コヒー(1) 水溶液の放射線効果の研究

レン卜遷移放射光干渉法によるビーム長計測を行い、(2)高分子材料の放射線効果の研究

フエムト秒ス卜リークカメラによる計測結果との比(3)超高速反応測定技術の開発と利用較を行った。計測は 2 8 L ラインの磁気パルス圧縮(4) フ エ ムト秒パルス電子線モ ニ タ ー の 開発

器の後段で行い、加速管中でのビームが乗る位相を(5)プラズマ加速調節し、ビーム長を可変とし10，3 ， 1.5 p s となる(6)機能性材料の電子線照射効果ように選んだ。Wire-Grid型ビームスプリッ夕を用(7)サブピコ秒領域における高濃度Tb3+含有ガ

いた Martin—Puppet型干渉計により、可動ミラーラス中でのTb3+間共鳴エネルギー移動についの変位に対する干渉光強度の変化を測定し、それよての研究

り逆フーリエ変換によって放射光スぺクトルとバン•(8)フェムト秒ライナツクのためのマシンスタ

チ形状関数を求め、後者より Kramers-Kronig関係

ディを使って進行方向ビーム形状を計算した。算出され以下に研究トピックスをまとめる。

たパルス幅（FWHM) をフエムト秒ストリークカメラによる結果と比較したところ、上 記 3 ケースで20 %の精度で一致した。1 .5 p s ケースのコヒーレン
ト遷移放射光干渉法によるビーム波形を図1 に、フaェムト秒ス卜リークカメラより得られたス卜リ一クイメージとビーム波形を図2 にそれぞれ示す。現在さらに200 f s 以下の短ビーム長計測に適したマイラ型ビームスプリッ夕を用いたマイケルソン干渉計を製作中である。

3 、 レーザー航跡場加速
高エネ研、原研関西研との共同プロジェク卜として運営、実施されている研究である。 昨 秋 に 100
図1

コヒーレン卜遷移放射光干渉法によるM e V を超える加速に成功した。また、 レーザーと1.5 p s ビ ー ム の 波 形電子とのトムソン散乱によるX 線発生にも成功した。今年度は1 8 L ラインを、2 0 0 f s のビームが発生し、プラズマチャンバに入射できるようにするた
め、改造中である。入射器として90 k eV 熱電子銃と SHB、 2 台のプリバンチャーの代わりに、 レーザーフォトカソードR F 電子銃を導入し、さらにシケイン型磁気パルス圧縮器を導入することによって、 200 fs、 1 n C 程度の短パルスを生成できるよ通眷IsIく"かi

PARMELA を用いて行い、200fs(FW H M )、 1 nC

1る。R F 電子銃後のビームパラメ一夕は、.パルス幅10 ps (FWHM)、電 荷 量 1 nC、エミッタンスは1冗mm • mrad(normarized rm s)を仮定している。改あ500

めの エ ネ ル ギ ー 変調を同時に行う。数値計算はのビームのビームパラメ一夕の結果は得られてい

大Vv

1000

ここでは電子銃からの加速と磁気パルス圧縮のたっい'
しノ.

1500

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2500

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3000

うにする。 1 8 L には加速管が一本しかないため、

造 1 8 L ライナックの機器構成を図3 に示す。
20304050-5 0 0Time( ps )発生された2 0 0 f s のビームはレーザー航跡場の加速位相めがけて入射し、加速効率の向上を目指す。
また、この電子ビームとレーザーを180° 衝突させ

図2

フェムト秒ストリークカメラによる1.5 ps

ることによってレーザーシンクロトロン放射のよビームのストリークイメージと波形るX 線発生の実験も実施する予定である。

図3

レーザー航跡場加速用1 8 L ライナックの改造

エネルギー分析器

sバンド加速管フオ卜力ソード ノ
高周波型電子銃ノ四重極電磁石I

プラズマチャンバ

4 、サブピコ秒X 線の発生と利用

5 、X バンドフェムト秒ライナックの検討

2 8 L ラインからのサブピコ秒電子ビームを厚さ

今回はX バンドR F 系のクライストロンへの入力

30 fxmの銅箔に照射し、サブピコ秒X 線を発生させ、用 T W T アンプまでの低パワー部を組み立て、それそれをN aC l単結晶に照射し、 Bragg X 線回折バタの調整を実施した。また、ライナックの入射器を.レーンの取得に成功した（
図 4 ) ^次のステップとし一ザ一フォト力ソードR F 電子銃を導入した場合て、ライナックからのコヒーレント赤外放射光をイのケーススタディも実施した。

オン単結晶に照射し、コヒーレン卜格子振動を誘起させ、パルススナップシヨットX 線回折によって格イメージング
プレー卜子振動を動画像化するための実験を実施する。

ブラッグ班

鉛ブロック

銅フォイル

ビーム ダンプ( カーボン、鉛）
図4

サブピコ秒X 線発生とN aC l単結晶のBragg回折パターンの取得