March. 2011

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

6Vol.

%JKR%QPVTQN5KIPCN

44mm

KEK 測定器開発室＊の「Silicon-On-Insulator (SOI) 技術を用いたピクセルセンサー開発」プロジェク
トで開発された積分型 SOI イメージセンサーによる煮干しの X 線像（右下、画像３枚を横に並べた合成）、X 線照射実験の配置写真（上）。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。
＊

KEK 測定器開発室ウェブサイト http://rd.kek.jp/index.html

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.6 をお雅夫氏に 2011 年 1 月に行われました「第八回高送り致します。ニュース Vol.6 の記事として、高輝度・高周波電子銃研究会」の報告をお願いしまエネルギー加速器研究機構・素粒子原子核研究所、した。ニュース Vol.7 は開発レーザー装置の実用

三好敏喜氏に「SOI 技術を用いた新しいピクセル化と本光子ビーム源を使った応用実験に関する報センサー開発の最近の進展」の記事をお願いしま告を行う予定です。ご期待下さい。

した。また、広島大学先端物質科学研究科、栗木■ SOI 技術を用いた新しいピクセルセンサー開発の最近の進展
三好敏喜

高エネルギー加速器研究機構

素粒子原子核研究所術を用いたピクセルセンサー開発」プロジェクト

はじめに
量子ビーム技術プログラムでは、軟 X 線からが進行中です。量子ビームプログラムによる小型

硬 X 線領域の小型高輝度 X 線源の開発を進めてX 線源にも対応できる次世代ピクセルセンサーのいますが、発生する X 線の品質が向上したとし候補の一つと考えられますので、開発計画の開始ても、X 線を検出する装置、例えば X 線ピクセル当初から一部補助を受けてピクセルセンサー開発センサーの性能が今までと変わらないままだと、が進められてきました。今回は最新の研究成果に強い X 線を受けきれない、X 線像がぼやけて見えついて報告します。

る等、せっかくのビーム性能向上の恩恵を十分に受けられなくなる可能性があります。従って、XSOI ピクセルセンサー開発

線源の性能向上にともない、X 線ピクセルセンサ

SOI 技術とは、2 つのシリコンウエハーを、絶ーの性能向上も必要不可欠であり、今までにない縁膜を介して貼り合わせる技術です。使用する 2ような新しい次世代 X 線ピクセルセンサーの開つのシリコンウエハーの性質は異なっていても構発が必要です。

いません。一般に、シリコン半導体センサーの製

KEK の測定器開発室では、赤外・可視光領域か作には、低電圧でも空乏層を厚くできるように高ら高エネルギービーム領域まで幅広いビーム応用抵抗率のシリコンウエハーが使われています。一分野で、レーザー及び放射線発生装置の発展に負方、LSI 回路用途には低い抵抗率のシリコンウエけないように最先端の検出器の開発を進めていまハーが使われています。従って、互いに抵抗率のす。その中でも、「Silicon-On-Insulator（SOI）技異なるシリコンウエハーから SOI 基板を製作し、図 1． SOI ピクセルセンサーの模式図2高輝度光子ビーム源開発室ニュース

高抵抗率シリコンに pn 接合を形成し、もう一方センサーが近すぎるためにクロストークの問題がのシリコン上に形成された回路とタングステン配生じやすく、またセンサーに高電圧を与えること線等で接続すれば、回路とセンサーが一体化しで、回路側のポテンシャルが変動し、回路動作にた “モノリシック” 半導体センサーを作ることが影響を与える問題がありました。

できます。これが、SOI-CMOS イメージセンサー

2005 年の測定器開発室発足時より、SOI イメ開発の基本構想となります。図 1 に SOI ピクセ

ージセンサー開発は R&D 課題の一つとしてスタルセンサーの模式図を示します。市販されているートしました。センサー製作は、OKI セミコンダ

CMOS ピクセルセンサーの多くは、上述のようにクタ宮城の 0.2 µm 全空乏化（FD）SOI プロセスをセンサーと回路は互いに抵抗率の異なるウエハー用いて行っています。プロセスマスク代は一般的が望ましいため、それぞれ別々に製作し、後ほどに高いため、国内外の大学や研究所から参加者をワイヤー接続やバンプと呼ばれる球状の導電体を募り、１セットのマスクに複数のデザインを搭載用いて回路接続を行います。工程が多いためコスし、コストをシェアして効率化を図るという、マト高になり、また余分な物質により寄生容量が増

ルチ・プロジェクト・ウエハー（MPW）ランとしえることが SN 比の向上を妨げ、また空間分解能て行ってきました。複数回に渡る試作によりセを上げるためには極小バンプを形成しなければなンサー開発用にプロセス改良が加えられ、課題らないなど高度な技術を要します。一方、SOI ピを少しずつクリアしてきました。当初は 10 V 以

クセルセンサー製作はすべて LSI プロセスで行い

上センサー電圧をかけると回路動作に影響が起こますので、ピクセルセンサー接続部分の面積を小りはじめましたが、プロセス改良により、現在さくでき、寄生容量が小さくなることで SN 比のでは 200-300 V までセンサー電圧をかけても回路向上に繋がります。また空間分解能に関しても、が動作するようになりました。2009 年度からは、

LSI プロセスの最小配線幅は µm 以下のオーダー年 2 回の MPW ランを行い、開発スピードが増しになっているので、高分解能化を比較的容易に達ています。図 2 に、例として 2009 年度１回目の成できます。しかし課題もいくつかあり、回路とMPW ランのマスクレイアウトを示します。この

図 2． MPW ラン ・ マスクレイアウトの例

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高輝度光子ビーム源開発室ニュース

ランでは KEK、理研 XFEL、京都大学、ハワイ大学、IFJ（Krakow）、Fermi Lab. が参加していました。
20.8 mm 角のマスク内に複数のデザインが分割配置されています。
積分型ピクセルセンサーの最近の試験結果
イメージセンサーにはいくつか種類があります
が、開発開始当初から、一定時間内の発生電荷を積分して信号の大きさを測定する「積分型」と呼ばれるイメージセンサーを SOI 技術を用いて開発しています。当初は有効面積が数 mm 角のイメージセンサーを用いて性能評価を行っていま
図 4． INTPIX4 写真

したが、2009 年度に、有効面積 14 mm x 8 mmの比較的大きい面積の積分型イメージセンサー（INTPIX4）を試作しました。図 3 に INTPIX4 のピ

表 1. INTPIX4 の仕様

クセル回路図を示します。この回路は、標準的なチップ面積
ピクセルサイズ
ピクセル数
有効面積
アナログ出力数

アクティブピクセルセンサー回路に、蓄積コンデンサーとノイズ低減のための相関 2 重サンプリング（correlated double sampling）回路を搭載しています。トランジスタ数が少ないので、ピクセル

15.5 mm x 10.3 mm
17 x 17 µm
832 x 512（約 43 万画素）
14.1 mm x 8.7 mm
1 または 13サイズを小さくできます。今回は、ピクセルレイアウトの工夫により 17 µm 角までピクセルサイ成したチップ写真を図 4 に、INTPIX4 の仕様を表ズを縮小することができました。ピクセルエリア

1 に示します。の周辺には、ピクセル選択を制御する回路、バイ2010 年中に基本動作試験を行ってきましたが、アス電圧回路、アナログバッファ回路、入出力パ正しい回路動作を確認し、読み出しシステムをッドが配置されています。センサー部には数百 V構築した後に、封入管型 X 線発生装置を使って Xの高電圧が印加されますが、なるべく高い電圧ま線像撮影試験を行いました。使用した X 線管球で絶縁破壊が起こらないように、バイアスリングはモリブデン（Mo）で、17.5 keV と 19.6 keV のやガードリングを設けています。以上の構成で完特性 X 線と、連続 X 線が発生します。実験セッ
トアップの写真を図 5 に示します。INTPIX4 は専用のボード上に設置されています。読み出しボード上には 2 個の FPGA が搭載されていて、一つは INTPIX4 の読み出しをコントロールするためのもの、もう一つは、取得したデータをイーサネッ
ト経由で PC に送るためのものです。生体試料として煮干しを採用し、INTPIX4 チップから X 線ビーム方向に数 mm 前方に配置しました。X 線管からのビームはある角度を持ってコーンビーム上に出射されますが、この配置の場合はあまり拡大されずにほぼ 1 対 1 の画像が得られます。撮影した X 線像を図 6 に示します。選択した煮干しの体長が 40-50 mm なので、3 ブロックに分けて撮影を行い、画像をつなぎ合わせました。X 線信図 3． INTPIX4 ピクセル回路図

4号の、1 画像当たりの積分時間は 250 µs、フレー高輝度光子ビーム源開発室ニュース

図 5． X 線照射実験の配置写真 : 全体写真 （左） と試料近傍の写真 （右）図 6． 積分型ピクセルセンサーで得られた煮干しの X 線像 （画像３枚を横に並べて合成）

ムレートは約 3 fps で、今回は 500 枚の画像を積20 lp/mm スリットがはっきりと分かれて見えて算平均しているので、正味の撮像時間は 125 msいることが確認できます。このことからも、このに相当します。X 線管の管電圧は 20 kV、管電流積分型イメージセンサーの空間分解能が非常に高は 5 mA に設定しました。この管電圧では、Moいことが言えます。これら一連の実験結果により、の特性 X 線はほとんど発生せず、20 keV までのSOI-X 線ピクセルセンサーは高解像度 X 線イメー連続 X 線のみ出力されます。それでも、煮干しジング研究に応用できる可能性がある、というこの骨や 2 個の眼球まで鮮明に描写できています。とがわかりました。次のステップとしては、様

このことは、特性 X 線を使わなくても、幅広い X々なタイプの X 線発生装置との組み合わせ試験、線エネルギー領域の連続 X 線を使うことで、煮特に放射光 X 線を用いて応用試験を行い、実用干しの厚い部分と薄い部分のコントラストがきれ化の道を探ります。

いに得られていることを意味しています。特筆すべき箇所は、高い空間分解能です。40-50 µm 程

積分型 SOI イメージセンサーの将来展望

度の細い骨の部分が識別できています。高解像

積分型 SOI イメージセンサー開発における今後度特性を示す例として、同じ X 線管で撮影した、の方針について説明します。まず、小型 X 線源

X 線テストチャートの X 線像を図 7 に示します。との組み合わせ試験が考えられます。新しい発生200 枚の平均画像を解析しました。ここで、ライ装置を製作するわけですから、発生 X 線の評価

ン ペ ア 数 20 lp/mm と い う の は、1mm に 20 組試験が大変重要な課題です。今回紹介したイメーのライン＆スペースが含まれていることを意味しジセンサーの利点の一つは、積分時間を非常に短ています。すなわち、25 µm 毎にラインとスペい時間領域まで自由に変えられることです。最小ースが交互に繰り返されています。画像からは、で数百 ns のオーダーまで短くできます。現在の5

高輝度光子ビーム源開発室ニュース

ところ、積分時間を長くするとノイズが大きくなさいので、有効面積をいかに大きくするかが重要るという課題が残っていますが、プロセスの改な課題となっています。現在、有効面積はマスク

良と、ペルチェ素子による電子冷却機構を設けサイズ（20.8 mm 角）で制約されています。マスることで対処できるものと考えています。また、クサイズはプロセスにより定まっているので変更

FPGA による読み出しプログラムを変更することは難しいのですが、将来は特別なプロセスによりで、見たい画像領域を自由に変えることができま

１枚の 8 インチウエハー内で、できるだけ大きなす。ピクセル当たりの読み出し時間は現在は 500

面積でセンサーを切り出すことで大面積化を図る

ns 程度ですので、ピクセル数を絞れば現状でも計画も進められています。また、市販されている高速読み出しが可能となります。また、今回の測CMOS イメージセンサーのいくつかは、複数のセ定ではシングルアナログ出力を用いてデータ読みンサーを碁盤目状に並べて、ギャップをなるべく出しを行っているため、フレームレートが遅かっ狭くして面積を大きくする、とう手法を取っていたのですが、INTPIX4 の出力は 13 個のピクセルます。これらと同様の方法で、複数枚を並べて大ブロックに分かれていて、それぞれ独立にアナロきくするための研究開発も現在進行中です。

グ出力を行える機能が搭載されています。現在、16 個の ADC を搭載した新しい読み出しボードをおわりに開発中で、それが完成すると、もちろんパソコン

2005 年から 5 年に渡り、測定器開発室では検のデータ受信速度の限界も関係していますが、原

出器 R&D の一つとして、SOI ピクセルセンサー

理的には現在と比べ 13 倍速いデータ転送が実現の開発が進められてきました。開発は困難を極めでき、すなわちＴＶレートかそれ以上の速度で画ましたが、ようやく生体試料の X 線像を鮮明に像読み出しができるようになりますので、静止画得ることができるようになり、着実に進展していだけでなく動画撮影も可能となります。また、プることが目に見えて分かるようになりました。世

ログラムによりトリガー同期も可能ですので、加界中で、赤外・可視・放射線と様々なビーム発生速器からのトリガー信号との同期時間を変化させ装置の高度化が進められていますが、これら発生て、発生 X 線強度の時間変化を追うことも可能

装置の発展に負けないように、新しいピクセルセです。

ンサーの開発を進め、品質を上げていき、ゆくゆ

今回製作した積分型イメージセンサーの有効面

くは研究業界だけでなく産業界でも広く使われる積は比較的大面積ではありますが、それでも他のような新世代のピクセルセンサーを製作できるよ

市販されている X 線ピクセルセンサーよりも小うに、今後も精進していきたいと考えています。

図 7． X 線テストチャートの X 線像

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高輝度光子ビーム源開発室ニュース■第八回高輝度・高周波電子銃研究会報告
栗木雅夫

広島大学先端物質科学研究科

2011 年の年明けまもない広島県賀茂地方では、SPring-8 において、2005 年の 11 月には第三回研

中国山地から冬の季節風に運ばれた雪がちらつく究会が大阪大学産業科学研究所で行われている。

日々が続いていた。そのような冬の厳しい冷え込

今回の研究会は第八回目であり、昨年度の 2009

みのなか、1 月 11 日と 12 日に第八回高輝度・RF

年 11 月の東北大学原子核理学研究施設（現電子電子銃研究会が広島大学の東広島キャンパスで開光理学研究センター）に続く開催である。

催された。会場となった広島大学中央図書館のラ

今まで本研究会の前後にシミュレーション研

イブラリーホールには 25 名あまりの参加者がそ究会が行われてきたが、今回初めての試みとしろい、最新の研究結果について熱心に議論がかわて、本研究会の最初のセッションをシミュレーシされた。

ョンセッションとして行った。今回の本セッショ

RF 電子銃は 1980 年代に FEL のための理想的なンでの講演者は三人で、それぞれカソード近傍に電子銃として提案されたが、1990 年代に入っておける空間電荷効果および鏡像効果のエミッタン

高輝度・短パルス電子ビーム生成のための研究用スへの影響について、PARMELA や独自コードにの電子銃として使われ始め、21 世紀に入って各おけるベンチマークテストの結果について報告が地の研究所で精力的に研究開発が行われるようにあった。世話人の一人である京都大学の増田氏かなってきた。そのような背景のもと、RF 電子銃らは、いままでの歴史的経緯も含めての現状が報の技術的、学術的情報の共有と研究のさらなる発告され、そしてシミュレーションによる物理の理展を目指して 2004 年の 1 月に第一回目の本研究解の重要性が指摘された。もう一人の世話人で会がつくばの高エネルギー加速器研究機構で開催ある SPring-8 の水野氏の講演では、トラッキンされた。同年の 11 月には第二回研究会が播磨のグコードである PARMELA が、条件によっては他

写真１ ： 会議の出席者

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高輝度光子ビーム源開発室ニュースの計算コードと有意に異なる結果を出す場合があ指摘し、その解明と長寿命の実証を目的とした陰ることが指摘された。続く大阪大学の管氏からは

極テスト装置の開発について報告した。東京大学

PARMELA による鏡像効果の影響を中心に報告がの伊藤氏からは、ERL を想定した 100mA クラスあり、条件の設定によって結果が影響されることの大電流発生のため、GaAs カソードドライブ用が指摘された。PARMELA は最も広く使われていのレーザー開発について報告があった（図８、９）。

るコードのひとつであり、テスト結果の差の原因

Yb ファイバーレーザーをベースとしたシステムを明らかにし、シミュレーションの信頼性の向上を開発し、アンプ出力で 31W を達成している、をはたすことが期待される。とのことであった。単純な出力だけからみれば既

午後の前半のセッションでは DC 電子銃の研究に ERL の要求性能を満たしており、その進展の開発について、四つの講演があった。広島大学の速さに驚かされる。OPA による波長変換など取久保氏は高輝度 DC 電子銃で GaAs カソードを使り組む課題も多いが、大きな成果をあげているこ

用するさいに寿命問題が最大の課題であることをとは間違いない。

図 8． Yb ファイバーレーザー増幅器の概略図

Yb イオンが添加されたフォトニック結晶ファイバーにポンプ光を後方から入射して、前方から入射したシード光を増幅する。自己位相変調などの非線形光学効果の影響の少ないパルス光の増幅が期待できる。

図 9． 第二高調波発生のセットアップ
写真 2 ： 東京大学 伊藤氏の発表

8Yb フ ァ イ バ ー レ ー ザ ー 増 幅 器 で 増 幅 し た 基 本 光（ 波 長：1030nm） を LBO 結 晶 に 入 射 す る。 第 二 高 調 波（ 波 長：515nm）の変換効率は 49% まで達した。

高輝度光子ビーム源開発室ニュース-500kV 高電圧端子

500kV 光陰極DC電子銃
分割型セラミック管
光陰極準備装置

直径1 m

3.8 m

光陰極電子ビームレーザー

図 10． 500 kV 光陰極 DC 電子銃の構成 （左） と全体写真 （右）続いて JAEA の西森氏からは、ERL 用の電子源チの生成に成功したとこのことであった。エネル

として開発中の 500 kV 電子銃について報告があ

ギーの均一化にも成功しており、今後は全体的なった（図 10）。すでに世界記録となる 500 kV の安定性の向上など、より実用を意識した研究開発

安定印加という大きな成果をあげているが、現在に重点を移していくようである。続いて高エネル

はビーム引き出し試験に向けて精力的に取り組んギー加速器研究機構の浦川氏より、S-band の RFでいるとのことであった。放射線量の上昇が見ら電子銃とレーザーパルス蓄積空洞による小型 Xれるとのことで、その原因究明が待たれるところ線源の開発について講演があった。マルチバンチである。セッション前半の最後は JAEA の永井氏

電子ビームと空洞内に蓄積されたレーザーパルスによる GaAs カソードからのビームのエミッタンで逆コンプトン散乱を行うことで大量の X 線をス計測についての報告であった。JAEA の 250 kV発生させ、最終的には 1.2E+11Hz（10%BW）とい電子銃に磁場打ち消しのためのバッキングコイル

う桁違いに大きな X 線フラックスを得ることをを使用してエミッタンスを計測し、等価温度でKEK の STF（Superconducting Test Facility）で 実

kT=42meV という値を得た、とのことであった。

証する、とのことであった。本研究は量子ビーム

この値は ERL で仮定されている 0.1mm.mrad とプラットフォームのプロジェクトとして採用されいう極小エミッタンスが sub mm クラスのスポており、その実現は「国民との約束」であり、必ット径で実現できることを実験的に示したものでず実現させなくてはならない、と強調していたのある。

が印象的であった。

午後の後半のセッションでは RF 電子銃をもち一日目のセッション終了後、山陽本線の西条駅

いたマルチバンチ生成について二つの講演があっ前にある泉ホールを会場にして懇親会が行われた。最初は早稲田大学の坂上氏による講演であった。西条駅周辺は有数の酒どころであり、駅周辺た。早稲田大学では放射線化学実験、レーザー逆だけで八の醸造元が酒の生産を行っている。会場

コンプトン散乱による X 線生成、がん治療の研となった泉ホールはそのような醸造元のひとつで究などを目的として S-band の RF 電子銃からマある賀茂泉酒蔵が経営するイベント会場である。

ルチバンチ生成実験をおこない、今回 100 バン

当初は賀茂泉酒蔵の敷地内にある酒泉舘という会

9高輝度光子ビーム源開発室ニュース場で懇親会を行うことを意図していたが、酒の仕ムの理解と克服が実用化の鍵であろう。続く京都込みの繁忙期ということで、残念ながら酒蔵での大学の Bakr 氏からは、熱陰極 RF 電子銃における開催はあきらめざるを得なかった。それでも懇親バックボンバードメントについてのシミュレーシ会では地元の酒が汲み交わされ、研究内容や日頃ョン研究の講演があった。W-dispenser カソードの苦労などについて話は尽きなかった。と LaB6 カソード についてバックボンバードメン

二日目の朝も会場の中央図書館前の広場は雪でトの影響の多寡を評価し、LaB6 カソードが影響薄く覆われていた。午前のセッションの最初は広の軽減という観点からは有利、との結果であった。

島大学の増元氏による NEA 表面ポテンシャルに続いて京都大学の高崎氏から、三極管構造の熱陰ついての研究である。氏によると NEA GaAs の活極 RF 電子銃の設計研究について講演があった。

性化および劣化時において、量子効率の変化は従

カソード部を三極構造とすることでバックボンバ

来から言われている EA（Electron Affinity, 電子親ードメントの大幅な軽減が可能であり、現在はコ和性）の増減ではなく、障壁ポテンシャルの変化ールドモデルの製作とその特性の理解をすすめてが原因であることが強く示唆される、とのことでいるとのことであった。前の Bakr 氏との講演とある。従来の説とは異なる見解であり、今後の研合わせて、熱陰極 RF 電子銃の性能向上に系統的究の進展が待ち望まれる。続く SPring-8 の富澤に取り組んでいる姿が印象的であった。

氏からは、Z 偏光レーザーによる GaAs カソード

午後のセッションは RF 電子銃を使用した研からのビーム生成について講演があった。氏によ究についての講演が続いた。まず最初は大阪大

ると、カソード表面で進行方向に電場成分を有学の菅氏による RF 電子銃のビームによる CCRする Z 偏光状態を人為的につくり出してやるこ（Coherent Cerenkov Radiation）発生についてのとで、実効的な仕事関数を下げることが可能で、講演であった。導体で囲まれた誘電体のパイプ中NEA という表面修飾に頼らずに GaAs カソードかを短パルスの電子ビームが通過するとコヒーレらの電子発生が可能である、とのことであった。

ントな THz 光が発生し、それが CCR である。加実現すれば RF 電子銃から偏極ビーム発生が可能

速器の人間にはビームが誘起する加速管中のウエとなる夢のある話題である。午前中前半のセッシーク場、と説明したほうがわかりやすいかもしれョンの最後は広島大学の飯島氏の NEA GaAs カソない。氏によると、RF 電子銃からのビームによードの寿命についての発表であった。NEA GaAs

り CCR の発生が確認され、構造の TM モードとの寿命劣化を生じているプロセスのうち、ガス周波数が一致した、とのことであった。今後はパ吸着を分析するために TPD（Thermal Programed

ルス長測定への応用などを視野に特性の理解を進Desorption）測定をおこない、NEA 活性化を行めていきたい、とのことであった。続いて高エネった場合のみ H2 などの TPD ピークが観測されルギー加速器研究機構の福田氏から小型 X 線源るとのことで、これらの分子は NEA 表面（Cs-O）の開発の現状について報告があった。いままでににのみ吸着しているという注目すべき結果であっ1.3E+5 Hz（10%BW）程度の X 線の発生に成功した。ているが、多くの問題点も明らかになっている。

午前後半のセッションは RF 電子銃における基そのうち、マルチバンチ発生のさいのバンチ間隔礎的な研究として三つの講演があった。まず最初の均一化、光蓄積空洞内のミラーのダメージ軽減

は NaKSb というマルチアルカリ陰極の RF 電子銃のための光学設計の変更などに取りくみ、その一への実装についての東京大学の中園氏の講演であ部は成果をあげつつある、とのことであり、今後る。これは従来光電子増倍管に使われてきた物質の高強度 X 線生成の実証が待たれるところであであるが、高い量子効率をその特長としており、る。次に東北大学の日出氏から、t-ACTS 計画の電子銃で使用できればその性能を大幅に向上できための熱陰極 RF 電子銃開発について講演があっる。RF 電子銃に NaKSb 陰極を実装して実験おこた。東北大学の電子光理学研究センターは歴史あない、
2300 h 後で 266 nm の UV 光を用いて 0.02%る旧核理研の改組によって誕生した新しい組織での量子効率を得た、とのことであった。ここでもあり、その次期計画として iso-chronous ring に量子効率は時間的に減少しており、そのメカニズRF 電子銃からの短パルスビームを打ち込み、リ10高輝度光子ビーム源開発室ニュース

そのモデルケースとなりつつあるように思う。

ング中でコヒーレント THz 光の発生を目指している。α マグネットと加速管での速度変調を援用

最後に、研究会が今回も例年通り盛会であった

して、100fs の短バンチビーム生成がみこまれる。

ことを全員で確認し、主催者から全ての講演者、そのための電子源として二つの空洞を独立して制参加者への感謝の念が述べられた。また、次回の御できるユニークなタイプの熱陰極 RF 電子銃の研究会がつくばの高エネルギー加速器研究機構で開発に取り組んでおり、現在は熱陰極の RF 特性開催されることが報告された。高エネルギー加速への影響などの評価を進めている、とのことであ器研究機構は今まで RF 電子銃の研究についてもった。本研究会最後の講演として、大阪大学の楊国内において先導的役割を果たしてきたが、高氏より、阪大産研におけるフォトカソード RF 電エネルギー物理学の次期計画として採択された子銃の利用研究について報告していただいた（図Super B factory 計画において、従来の熱電子銃に11、12）。阪大産研は早くから RF 電子銃の研究、かえて RF 電子銃を採用することが真剣に検討さそして利用研究に取りくみ、現在は複数の RF 電れている。これが実現すれば国内の大型加速器施子銃システムを用いて短パルスビーム生成、パル設で RF 電子銃が実用化される初めてのケースとスラジオリシス、超高速電子回折、そして時間分なり、長年 RF 電子銃開発に関わってきたものと解顕微観測、等にとりくんでおり、一部ではおおしては感慨を感じざるを得ない。冒頭でも述べたきな成果をあげている。RF 電子銃の研究がすすように本研究会は 2004 年に KEK で始まり、今回めば自ずとデバイス自体の研究から利用研究、応の広島開催でほぼ一巡した感がある。次回から二用研究へと幅を広げていくべきであるが、阪大は巡目となるが、そのタイミングで RF 電子銃の本

aperture-1

50µm spot

10µm spot

Imagescreen

50-fs laser
pulse
PhotocathodeRF gunSolenoid

CL-1

CL-2
Specimen

Objecve
lensIntermediate Projectorlens
lens࿑㪈㪈㪅㩷䊐䉤䊃䉦䉸䊷䊄㪩㪝㔚ሶ㌂䉕↪䈇䈢ᰴ਎ઍ䈱ᤨ㑆ಽ⸃䊶㪤㪼㪭㔚ሶ㗼ᓸ㏜
阪大産研で開発中であるフォトカソードRF電子銃を用いた時間分解MeV電子顕微鏡の構成図を示す。

440422331311220200111࿑㪈㪉㪅㩷䊐䉤䊃䉦䉸䊷䊄㪩㪝㔚ሶ㌂䉕↪䈇䈢䊐䉢䊛䊃⑽ᤨ㑆ಽ⸃䊶㪤㪼㪭㔚ሶ✢࿁᛬ⵝ⟎
フェムト秒時間分解・MeV電子線回折装置の写真を示す（左）。フォトカソードRF電子銃は大阪大学とKEKとの共同研究で開発したものである。本装置で得られたアルミ箔の回折像と、通常の300keV透過型電子顕微鏡から測定した結果の比較を示す（右）。
回折像の明瞭さは、RF電子銃の単色性・低エミッタンスを示している。

11

高輝度光子ビーム源開発室ニュース

格的な実用化が現実のものとなってきたことは、研究会ではいままで以上に有意義な議論が行われ研究会として一定の役割を果たしてきたことの証ることはもちろん、Super B factory の大いなる進左であるとも言えるのではないだろうか。来年の展を期待して、本稿の筆を置く。

写真 3 ： 2011 年 1 月 12 日朝 広島大学中央図書館広場にて

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

TEL 029(879)6248

小型高輝度光子ビーム源開発室 ［http://kocbeam.kek.jp/］12