JP2000162398A - Ｘ線発生装置 - Google Patents
Ｘ線発生装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 共振器内に閉じ込めた自由電子レーザと電子
ビームを相互作用させて効率よくＸ線を得るＸ線発生装
置を提供する。 【解決手段】 電子ビーム導入開口３を備えた１対の共
振器ミラー２をダンプマグネット４を両端に備えたアン
ジュレータ１の両端部に近接して設けて光共振器を形成
し、アンジュレータ１の周期磁場中に電子ビームを導入
して得た自由電子レーザに後続の電子ビームを注入して
相互作用させＸ線領域の光を発生させる。
ビームを相互作用させて効率よくＸ線を得るＸ線発生装
置を提供する。 【解決手段】 電子ビーム導入開口３を備えた１対の共
振器ミラー２をダンプマグネット４を両端に備えたアン
ジュレータ１の両端部に近接して設けて光共振器を形成
し、アンジュレータ１の周期磁場中に電子ビームを導入
して得た自由電子レーザに後続の電子ビームを注入して
相互作用させＸ線領域の光を発生させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子蓄積リングも
しくは直線型加速装置を用いてＸ線を発生する装置に関
し、特に自由電子レーザの共振器によりＸ線を発生する
装置に関する。
しくは直線型加速装置を用いてＸ線を発生する装置に関
し、特に自由電子レーザの共振器によりＸ線を発生する
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】波長可変の単色光に近い高輝度のＸ線は
リトグラフや医療用途などに利用が期待され、高輝度の
Ｘ線発生装置としてアンジュレータ光を発生する自由電
子レーザ装置の開発が待たれている。
リトグラフや医療用途などに利用が期待され、高輝度の
Ｘ線発生装置としてアンジュレータ光を発生する自由電
子レーザ装置の開発が待たれている。
【０００３】アンジュレータ光の波長λRは磁場周期λ0
に比例し、入射電子のエネルギーをγ、アンジュレータ
パラメータをＫ、アンジュレータ中心軸における磁場強
度をＢ0とすると、 λR＝λ0（１＋Ｋ2／２）／（２γ2） （１） Ｋ＝９３．４Ｂ0λ0 （２） で表される。
に比例し、入射電子のエネルギーをγ、アンジュレータ
パラメータをＫ、アンジュレータ中心軸における磁場強
度をＢ0とすると、 λR＝λ0（１＋Ｋ2／２）／（２γ2） （１） Ｋ＝９３．４Ｂ0λ0 （２） で表される。
【０００４】従ってアンジュレータ（ウィグラー）によ
りＸ線やγ線などの高エネルギ光子を得るためにはピッ
チの短い周期磁場が必要であるが、磁石の配列により小
さなピッチの磁場を形成することは機械的な制約から限
度があり、現状では１０ｍｍ程度のピッチまでが限度で
ある。このため、Ｘ線領域やγ線領域の短波長レーザを
得ることは容易でない。
りＸ線やγ線などの高エネルギ光子を得るためにはピッ
チの短い周期磁場が必要であるが、磁石の配列により小
さなピッチの磁場を形成することは機械的な制約から限
度があり、現状では１０ｍｍ程度のピッチまでが限度で
ある。このため、Ｘ線領域やγ線領域の短波長レーザを
得ることは容易でない。
【０００５】これに対して、マイクロ波を周期磁場とし
て利用するマイクロ波アンジュレータでレーザ光とのコ
ンプトン散乱を利用してより高いエネルギーを有する光
ビームを発生させる方法がある。コンプトン散乱による
方法では、レーザビームの周期磁場強度がアンジュレー
タのものより弱いためスーパーキャビティを用いて極め
て強いレーザ光を使用した方法が提案されている。
て利用するマイクロ波アンジュレータでレーザ光とのコ
ンプトン散乱を利用してより高いエネルギーを有する光
ビームを発生させる方法がある。コンプトン散乱による
方法では、レーザビームの周期磁場強度がアンジュレー
タのものより弱いためスーパーキャビティを用いて極め
て強いレーザ光を使用した方法が提案されている。
【０００６】図５は、スーパーキャビティを用いたＸ線
発生試験装置の構成図である。ＹＡＧレーザがアイソレ
ータとモードマッチングレンズを介してスーパーキャビ
ティに導入される。スーパーキャビティは反射率の高い
反射鏡をスペーサを挟んで平衡に設置したフィネスの大
きいファブリペロー干渉計で、レーザ光を１万回以上反
射させてそのエネルギーを閉じ込めることができる。
発生試験装置の構成図である。ＹＡＧレーザがアイソレ
ータとモードマッチングレンズを介してスーパーキャビ
ティに導入される。スーパーキャビティは反射率の高い
反射鏡をスペーサを挟んで平衡に設置したフィネスの大
きいファブリペロー干渉計で、レーザ光を１万回以上反
射させてそのエネルギーを閉じ込めることができる。
【０００７】スーパーキャビティからの透過光はフォト
ダイオードとＣＣＤカメラで観察される。一方炭酸ガス
レーザ照射により電子を発生する電子銃で生成された電
子ビームがソレノイドコイルで集束されてレーザ光と相
互作用する。レーザ光と電子ビームの衝突角度は１５０
度に設定されている。相互作用した後の電子ビームはダ
ンパに廃棄される。コンプトン散乱により発生した光子
は干渉フィルタを付けた映像増倍管により観察する。
ダイオードとＣＣＤカメラで観察される。一方炭酸ガス
レーザ照射により電子を発生する電子銃で生成された電
子ビームがソレノイドコイルで集束されてレーザ光と相
互作用する。レーザ光と電子ビームの衝突角度は１５０
度に設定されている。相互作用した後の電子ビームはダ
ンパに廃棄される。コンプトン散乱により発生した光子
は干渉フィルタを付けた映像増倍管により観察する。
【０００８】このようなＸ線発生装置で理論通り３６４
ｎｍ波長の光子を得ている。しかし、この方法ではレー
ザ光と電子ビームは角度をもって交差するので両者が相
互作用できる交絡領域が小さく、Ｘ線発生効率が低い。
また、高出力レーザ発生装置と電子ビーム源は独立して
おり、電子ビームの集群（バンチ）とレーザ光のパルス
幅が同じでないため効率が悪く、高輝度のＸ線を発生さ
せることは難しかった。
ｎｍ波長の光子を得ている。しかし、この方法ではレー
ザ光と電子ビームは角度をもって交差するので両者が相
互作用できる交絡領域が小さく、Ｘ線発生効率が低い。
また、高出力レーザ発生装置と電子ビーム源は独立して
おり、電子ビームの集群（バンチ）とレーザ光のパルス
幅が同じでないため効率が悪く、高輝度のＸ線を発生さ
せることは難しかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、共振器内に閉じ込めた自由電子レ
ーザと電子ビームを相互作用させてＸ線を得る装置にお
いて、レーザ光と電子ビームの同調が容易で相互作用長
が十分長く効率の高いＸ線発生装置を提供することであ
る。
しようとする課題は、共振器内に閉じ込めた自由電子レ
ーザと電子ビームを相互作用させてＸ線を得る装置にお
いて、レーザ光と電子ビームの同調が容易で相互作用長
が十分長く効率の高いＸ線発生装置を提供することであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のＸ線発生装置は、電子ビーム導入開口を備
えた１対の反射鏡をアンジュレータの両端部に近接して
設けて光共振器を形成し、アンジュレータの周期磁場中
に電子ビームを導入し、発生する放射光を光共振器内に
閉じ込め蓄積して自由電子レーザを得、光共振器内に後
続の電子ビームを注入して自由電子レーザと相互作用さ
せＸ線領域の光を発生させることを特徴とする。
め、本発明のＸ線発生装置は、電子ビーム導入開口を備
えた１対の反射鏡をアンジュレータの両端部に近接して
設けて光共振器を形成し、アンジュレータの周期磁場中
に電子ビームを導入し、発生する放射光を光共振器内に
閉じ込め蓄積して自由電子レーザを得、光共振器内に後
続の電子ビームを注入して自由電子レーザと相互作用さ
せＸ線領域の光を発生させることを特徴とする。
【００１１】電子発生装置から電子ビームがアンジュレ
ータの周期磁場中に導入されると放射光が発生し光共振
器内で往復する。光共振器長を電子ビームのバンチ間隔
の整数倍になるように調整すると、光共振器内を往復す
る放射光が順次注入される電子群と同期して相互作用を
してエネルギー蓄積し高出力の自由電子レーザが生成す
る。光共振器中のレーザ光は周期磁場を形成するので後
続の電子ビームを導入すると、電子ビームのバンチが周
期磁場の位置に同期して相互作用しコンプトン散乱によ
り極めて短波長の電磁波、すなわちＸ線あるいはγ線が
発生する。
ータの周期磁場中に導入されると放射光が発生し光共振
器内で往復する。光共振器長を電子ビームのバンチ間隔
の整数倍になるように調整すると、光共振器内を往復す
る放射光が順次注入される電子群と同期して相互作用を
してエネルギー蓄積し高出力の自由電子レーザが生成す
る。光共振器中のレーザ光は周期磁場を形成するので後
続の電子ビームを導入すると、電子ビームのバンチが周
期磁場の位置に同期して相互作用しコンプトン散乱によ
り極めて短波長の電磁波、すなわちＸ線あるいはγ線が
発生する。
【００１２】このとき初めに発生させる放射光は、容易
に大出力を得ることができる赤外線波長域の光が適して
いる。たとえば、２０ｃｍ間隔の永久磁石列からなるア
ンジュレータに１２０ＭｅＶの電子ビームを注入して波
長１０から２０μｍの赤外光ＦＥＬを光共振器中に生成
し、赤外光の周期磁場中に電子ビームを注入して上記
（１）式に従がうＸ線を得ることができる。共振器長
は、導入される電子ビームのバンチが重なるようにする
ため、電子蓄積リングにおける電子バンチ間隔の整数倍
にする必要がある。このため、共振器ミラーには位置と
姿勢を調整する調整機構が設けられていることが好まし
い。
に大出力を得ることができる赤外線波長域の光が適して
いる。たとえば、２０ｃｍ間隔の永久磁石列からなるア
ンジュレータに１２０ＭｅＶの電子ビームを注入して波
長１０から２０μｍの赤外光ＦＥＬを光共振器中に生成
し、赤外光の周期磁場中に電子ビームを注入して上記
（１）式に従がうＸ線を得ることができる。共振器長
は、導入される電子ビームのバンチが重なるようにする
ため、電子蓄積リングにおける電子バンチ間隔の整数倍
にする必要がある。このため、共振器ミラーには位置と
姿勢を調整する調整機構が設けられていることが好まし
い。
【００１３】また、回折によるビームの広がりθは、λ
を自由電子レーザの波長、ｄを共振器の中心におけるレ
ーザ光のビーム径とすると、 θ＝λ／ｄ（ｒａｄ） （３） 程度になるので、赤外線領域の光は回折によるビームの
広がり角が大きく、アンジュレータギャップの制約から
共振器長を短くすることが好ましい。なお、従来のアン
ジュレータでは電子ビームを導入するための偏向磁石を
共振器ミラーとアンジュレータの間に設置する必要があ
り、短い共振器長を実現することが困難であったが、本
発明のＸ線発生装置ではアンジュレータと偏向磁石の間
に共振器ミラーを設置するので、共振器長の短い光共振
器にすることが可能で、アンジュレータギャップが小さ
くても大出力の赤外線光を生成することができる。
を自由電子レーザの波長、ｄを共振器の中心におけるレ
ーザ光のビーム径とすると、 θ＝λ／ｄ（ｒａｄ） （３） 程度になるので、赤外線領域の光は回折によるビームの
広がり角が大きく、アンジュレータギャップの制約から
共振器長を短くすることが好ましい。なお、従来のアン
ジュレータでは電子ビームを導入するための偏向磁石を
共振器ミラーとアンジュレータの間に設置する必要があ
り、短い共振器長を実現することが困難であったが、本
発明のＸ線発生装置ではアンジュレータと偏向磁石の間
に共振器ミラーを設置するので、共振器長の短い光共振
器にすることが可能で、アンジュレータギャップが小さ
くても大出力の赤外線光を生成することができる。
【００１４】なお、アンジュレータ端部に正逆１対の磁
石から成るバンプマグネットを設けると、自由電子レー
ザ光軸すなわちＸ線の取り出し軸が電子ビームの導入排
出方向と偏倚するため、自由電子レーザエネルギーの蓄
積が容易になりまたＸ線の取り扱いが容易になる。バン
プマグネットで電子ビーム導入排出方向とＸ線取り出し
軸をずらすようにした装置では、電子ビームを導入する
反射鏡開口をバンプマグネットにより電子ビームがバン
プする方向に設けたスリットとして、共振器ミラーを挿
入して光共振器を形成するときに電子軌道を乱さないよ
うにすれば、レーザ光軸と電子ビーム入射軸の距離が大
きくなくても使用できるようになる。このとき光学軸に
はレーザ光のエネルギー分布の最強の部分が存在するた
め、共振器ミラーの光学中心までスリットが達しないよ
うにすることが好ましい。
石から成るバンプマグネットを設けると、自由電子レー
ザ光軸すなわちＸ線の取り出し軸が電子ビームの導入排
出方向と偏倚するため、自由電子レーザエネルギーの蓄
積が容易になりまたＸ線の取り扱いが容易になる。バン
プマグネットで電子ビーム導入排出方向とＸ線取り出し
軸をずらすようにした装置では、電子ビームを導入する
反射鏡開口をバンプマグネットにより電子ビームがバン
プする方向に設けたスリットとして、共振器ミラーを挿
入して光共振器を形成するときに電子軌道を乱さないよ
うにすれば、レーザ光軸と電子ビーム入射軸の距離が大
きくなくても使用できるようになる。このとき光学軸に
はレーザ光のエネルギー分布の最強の部分が存在するた
め、共振器ミラーの光学中心までスリットが達しないよ
うにすることが好ましい。
【００１５】また、反射ミラーが電子ビームの軸と重な
らない位置まで退避できるようにしておくことにより、
立ち上げ時にまず電子軌道を安定させてから光共振器を
挿入することができ、初期調整が容易になる。さらに、
共振器ミラーの位置と姿勢を調整するミラー駆動機構を
備えて、光共振器の形成を容易にすることが出来る。な
お、本発明のＸ線発生装置は、電子蓄積リングの直線部
に設けることもでき、また直線型加速装置の下流に設け
ることもできる。
らない位置まで退避できるようにしておくことにより、
立ち上げ時にまず電子軌道を安定させてから光共振器を
挿入することができ、初期調整が容易になる。さらに、
共振器ミラーの位置と姿勢を調整するミラー駆動機構を
備えて、光共振器の形成を容易にすることが出来る。な
お、本発明のＸ線発生装置は、電子蓄積リングの直線部
に設けることもでき、また直線型加速装置の下流に設け
ることもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明について実施例に基
づき図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明のＸ
線発生装置の１実施例における要部を表す構成図、図２
は本実施例の要部の平面図、図３は本実施例に用いる共
振器ミラーの正面図、図４は本実施例のＸ線発生装置を
電子蓄積リングに挿入した全体構成を示すブロック図で
ある。
づき図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明のＸ
線発生装置の１実施例における要部を表す構成図、図２
は本実施例の要部の平面図、図３は本実施例に用いる共
振器ミラーの正面図、図４は本実施例のＸ線発生装置を
電子蓄積リングに挿入した全体構成を示すブロック図で
ある。
【００１７】
【実施例１】本発明のＸ線発生装置は、電子蓄積リング
やリニアックなどから供給される電子ビームをアンジュ
レータ（ウィグラー）に導入して自由電子レーザを発生
し、これと電子ビームを相互作用させてＸ線やγ線を発
生する装置である。図１および２により本発明第１実施
例のＸ線発生装置の要部を説明する。本実施例のＸ線発
生装置は、アンジュレータ１とこれを挟んで対向する１
対の共振器ミラー２からなる。共振器ミラー２の距離は
電子発生装置から供給される電子ビームのバンチ間隔の
整数倍になっている。
やリニアックなどから供給される電子ビームをアンジュ
レータ（ウィグラー）に導入して自由電子レーザを発生
し、これと電子ビームを相互作用させてＸ線やγ線を発
生する装置である。図１および２により本発明第１実施
例のＸ線発生装置の要部を説明する。本実施例のＸ線発
生装置は、アンジュレータ１とこれを挟んで対向する１
対の共振器ミラー２からなる。共振器ミラー２の距離は
電子発生装置から供給される電子ビームのバンチ間隔の
整数倍になっている。
【００１８】従来の挿入光源では電子ビームをアンジュ
レータに導くための偏向磁石の外側に共振器ミラーが設
けられていたが、本実施例のＸ線発生装置におけるアン
ジュレータ１と共振器ミラー２は近接していて間に偏向
磁石が設置されていない。このような配置が可能になっ
たのは、図３に示すように共振器ミラー２の一部に開口
３を設け、その開口３を通して電子ビームをアンジュレ
ータに導入するようにしたからである。アンジュレータ
で発生する放射光の強度は光軸を中とするガウス分布を
していて、光軸付近にエネルギーの大部分が集中してい
るので、共振器ミラー２の一部に細いスリット（開口）
３が存在してもエネルギーの集積が可能で、大出力レー
ザ光を生成することができる。
レータに導くための偏向磁石の外側に共振器ミラーが設
けられていたが、本実施例のＸ線発生装置におけるアン
ジュレータ１と共振器ミラー２は近接していて間に偏向
磁石が設置されていない。このような配置が可能になっ
たのは、図３に示すように共振器ミラー２の一部に開口
３を設け、その開口３を通して電子ビームをアンジュレ
ータに導入するようにしたからである。アンジュレータ
で発生する放射光の強度は光軸を中とするガウス分布を
していて、光軸付近にエネルギーの大部分が集中してい
るので、共振器ミラー２の一部に細いスリット（開口）
３が存在してもエネルギーの集積が可能で、大出力レー
ザ光を生成することができる。
【００１９】さらに、アンジュレータ１の両端にバンプ
マグネット４を設けて、電子ビームの入射軸とアンジュ
レータ内の電子ビーム軌跡の中心軸の間にたとえば５ｍ
ｍの偏倚を与えるようにし、スリット３がミラーの中心
部に例えば３ｍｍ程度の反射面を残したときには、大出
力レーザ光を容易に生成することができる。バンプマグ
ネット４は、方向が互いに逆向きで強さが同じ磁場を発
生する正逆１対の磁石から構成され、入射する電子ビー
ムを始めの磁場で所定量偏向させ続く逆向き磁場で逆向
きに同じ量偏向させるので、結局入射する電子ビームを
所定の距離だけ平行移動する機能を持っている。
マグネット４を設けて、電子ビームの入射軸とアンジュ
レータ内の電子ビーム軌跡の中心軸の間にたとえば５ｍ
ｍの偏倚を与えるようにし、スリット３がミラーの中心
部に例えば３ｍｍ程度の反射面を残したときには、大出
力レーザ光を容易に生成することができる。バンプマグ
ネット４は、方向が互いに逆向きで強さが同じ磁場を発
生する正逆１対の磁石から構成され、入射する電子ビー
ムを始めの磁場で所定量偏向させ続く逆向き磁場で逆向
きに同じ量偏向させるので、結局入射する電子ビームを
所定の距離だけ平行移動する機能を持っている。
【００２０】上記構成のＸ線発生装置では、アンジュレ
ータ１に導入された電子ビームから発生される放射光が
共振器ミラー２で反射し光共振器内を往復する間に、次
々に入射してくる電子集群（バンチ）と相互作用して増
強され、大出力自由電子レーザ光に成長する。共振器ミ
ラー２の距離はバンチ間隔の整数倍になっているためミ
ラー間を往復する光子群と入射する電子ビームは容易に
同期を取ることができ、高いエネルギー変換効率が得ら
れる。
ータ１に導入された電子ビームから発生される放射光が
共振器ミラー２で反射し光共振器内を往復する間に、次
々に入射してくる電子集群（バンチ）と相互作用して増
強され、大出力自由電子レーザ光に成長する。共振器ミ
ラー２の距離はバンチ間隔の整数倍になっているためミ
ラー間を往復する光子群と入射する電子ビームは容易に
同期を取ることができ、高いエネルギー変換効率が得ら
れる。
【００２１】アンジュレータ１の磁石列における磁石周
期や入射する電子ビームのエネルギーを適当に選ぶこと
により自由電子レーザの波長を設定することができる。
波長の長い赤外線であればより容易に大出力化すること
が可能であるため、本実施例のＸ線発生装置においては
例えば波長１３．５μｍの赤外線レーザが選択される。
ただし、長波長光では回折広がりが大きくなるのでアン
ジュレータギャップに制約されないためには、共振器長
をできるだけ短くすることが要請される。本実施例では
共振器ミラー２をアンジュレータ１に近接して設けるこ
とで、大出力の赤外線レーザを生成するような共振器長
を選ぶことができる。
期や入射する電子ビームのエネルギーを適当に選ぶこと
により自由電子レーザの波長を設定することができる。
波長の長い赤外線であればより容易に大出力化すること
が可能であるため、本実施例のＸ線発生装置においては
例えば波長１３．５μｍの赤外線レーザが選択される。
ただし、長波長光では回折広がりが大きくなるのでアン
ジュレータギャップに制約されないためには、共振器長
をできるだけ短くすることが要請される。本実施例では
共振器ミラー２をアンジュレータ１に近接して設けるこ
とで、大出力の赤外線レーザを生成するような共振器長
を選ぶことができる。
【００２２】十分大きな出力まで成長した赤外線レーザ
により、アンジュレータ１内には赤外線波長を周期とす
る周期磁場が発生する。後続の電子ビームをアンジュレ
ータ１に導入すると、電子ビームのバンチが光子群に同
期し赤外線レーザが形成した周期磁場内で相互作用をし
コンプトン散乱して短波長光線を発生する。Ｘ線領域の
電磁波は、共振器ミラー２を透過して装置の外部に放射
されるので、Ｘ線リトグラフやＸ線撮影などに利用する
ことができる。
により、アンジュレータ１内には赤外線波長を周期とす
る周期磁場が発生する。後続の電子ビームをアンジュレ
ータ１に導入すると、電子ビームのバンチが光子群に同
期し赤外線レーザが形成した周期磁場内で相互作用をし
コンプトン散乱して短波長光線を発生する。Ｘ線領域の
電磁波は、共振器ミラー２を透過して装置の外部に放射
されるので、Ｘ線リトグラフやＸ線撮影などに利用する
ことができる。
【００２３】図４は、本実施例のＸ線発生装置を電子蓄
積リングの直線部に挿入してＸ線を発生させるようにし
た設備全体の概念図である。図では収束磁石等、電子ビ
ーム軌道を形成する上で副次的な役割しか果たさない部
材を省略してある。図４を参照すると、リニアックから
供給される電子ビーム１１は２個の偏向磁石１２で方向
を調整してセプタムマグネット１３を介して電子蓄積リ
ングに投入される。
積リングの直線部に挿入してＸ線を発生させるようにし
た設備全体の概念図である。図では収束磁石等、電子ビ
ーム軌道を形成する上で副次的な役割しか果たさない部
材を省略してある。図４を参照すると、リニアックから
供給される電子ビーム１１は２個の偏向磁石１２で方向
を調整してセプタムマグネット１３を介して電子蓄積リ
ングに投入される。
【００２４】電子蓄積リングは、幾つかの偏向電磁石１
４，１５により閉軌道１６を形成し、周長は電子ビーム
のバンチ間隔の整数倍になっていて、注入されるバンチ
同士が重なりながら周回する間にエネルギーを蓄積す
る。電子蓄積リングの一部に２個の偏向電磁石１５に挟
まれた直線部が形成されていて、この直線部にアンジュ
レータ１と光共振器２からなる本実施例のＸ線発生装置
が挿入されている。従来の設備では共振器ミラー２は偏
向電磁石１５の外側に設置されていたので共振器長が長
かったが、本実施例のＸ線発生装置では偏向電磁石１５
とアンジュレータ１の間に設置することができるので共
振器長が短くなった。上記のＸ線発生設備を運転するこ
とにより、Ｘ線発生装置の端部からＸ線を放射させて各
種目的に利用することができる。
４，１５により閉軌道１６を形成し、周長は電子ビーム
のバンチ間隔の整数倍になっていて、注入されるバンチ
同士が重なりながら周回する間にエネルギーを蓄積す
る。電子蓄積リングの一部に２個の偏向電磁石１５に挟
まれた直線部が形成されていて、この直線部にアンジュ
レータ１と光共振器２からなる本実施例のＸ線発生装置
が挿入されている。従来の設備では共振器ミラー２は偏
向電磁石１５の外側に設置されていたので共振器長が長
かったが、本実施例のＸ線発生装置では偏向電磁石１５
とアンジュレータ１の間に設置することができるので共
振器長が短くなった。上記のＸ線発生設備を運転するこ
とにより、Ｘ線発生装置の端部からＸ線を放射させて各
種目的に利用することができる。
【００２５】上記のＸ線発生設備を立ち上げるときに
は、初めに電子ビームが所定の位置に収まるように調整
し、その後に共振器ミラー２を定位置に挿入して自由電
子レーザを発生させる。電子蓄積リングの運転開始から
自由電子レーザを発生するために使用できるエネルギー
を持った径０．５ｍｍ程度の十分細い電子ビームになる
まで、通常１０分程度の立ち上がり時間が必要である。
この間は、共振器ミラー２を電子ビーム軌道から退避し
ておくことが好ましい。
は、初めに電子ビームが所定の位置に収まるように調整
し、その後に共振器ミラー２を定位置に挿入して自由電
子レーザを発生させる。電子蓄積リングの運転開始から
自由電子レーザを発生するために使用できるエネルギー
を持った径０．５ｍｍ程度の十分細い電子ビームになる
まで、通常１０分程度の立ち上がり時間が必要である。
この間は、共振器ミラー２を電子ビーム軌道から退避し
ておくことが好ましい。
【００２６】アンジュレータ１中に安定した電子ビーム
が常在するようになってから、アンジュレータ１の両端
部分に共振器ミラー２を挿入する。強い自由電子レーザ
を発生させるためには、共振器長が電子ビームのバンチ
周期の整数倍になるように調整しなければならない。ま
た、アンジュレータ１中の電子ビーム軸と共振器ミラー
２の光学軸の位置と方向ができるだけ近いことが好まし
い。
が常在するようになってから、アンジュレータ１の両端
部分に共振器ミラー２を挿入する。強い自由電子レーザ
を発生させるためには、共振器長が電子ビームのバンチ
周期の整数倍になるように調整しなければならない。ま
た、アンジュレータ１中の電子ビーム軸と共振器ミラー
２の光学軸の位置と方向ができるだけ近いことが好まし
い。
【００２７】このため、共振器ミラー２には、ミラー相
互間の距離を調整するｚ軸方向、アンジュレータの開口
方向すなわち電子ビームのバンプする方向であるｘ軸方
向、ｘ軸とｚ軸に対して垂直なｙ軸方向の３次元方向に
並進する機構と、共振器ミラーの面をｘ軸周りとｙ軸周
りに回転させて調整する２軸回転機構を有するミラー駆
動機構を備えている。なお、ｘ軸方向の並進機構は共振
器ミラー２を電子ビーム軌道から完全に退避させる程度
の長いストロークを持っている。
互間の距離を調整するｚ軸方向、アンジュレータの開口
方向すなわち電子ビームのバンプする方向であるｘ軸方
向、ｘ軸とｚ軸に対して垂直なｙ軸方向の３次元方向に
並進する機構と、共振器ミラーの面をｘ軸周りとｙ軸周
りに回転させて調整する２軸回転機構を有するミラー駆
動機構を備えている。なお、ｘ軸方向の並進機構は共振
器ミラー２を電子ビーム軌道から完全に退避させる程度
の長いストロークを持っている。
【００２８】従来技術ではコンプトン散乱を生じさせる
ための電子ビームとレーザ光はそれぞれ異なる発生源か
ら供給されるため、両者の特性を合わせることには大き
な困難があった。しかし、本発明のＸ線発生装置では、
電子ビームとレーザ光は同じ電子発生装置から供給され
る電子ビームに基づいて生成されるものであることか
ら、容易に同期を取ることができ効率よく相互作用をさ
せることができる。
ための電子ビームとレーザ光はそれぞれ異なる発生源か
ら供給されるため、両者の特性を合わせることには大き
な困難があった。しかし、本発明のＸ線発生装置では、
電子ビームとレーザ光は同じ電子発生装置から供給され
る電子ビームに基づいて生成されるものであることか
ら、容易に同期を取ることができ効率よく相互作用をさ
せることができる。
【００２９】すなわち、共振器２中に定在する光子群は
電子蓄積リング中の電子ビーム１６のバンチと同期して
おり、この光子群と相互作用させるべき電子群は電子蓄
積リング中を周回する同じ電子ビームのバンチである。
したがって、共振器２の調整さえ的確に行われていれば
自動的に両者は同期することになる。なお、本実施例の
Ｘ線発生装置は電子蓄積リングに代えて直線型電子発生
装置と共に使用することもできることは言うまでもな
い。
電子蓄積リング中の電子ビーム１６のバンチと同期して
おり、この光子群と相互作用させるべき電子群は電子蓄
積リング中を周回する同じ電子ビームのバンチである。
したがって、共振器２の調整さえ的確に行われていれば
自動的に両者は同期することになる。なお、本実施例の
Ｘ線発生装置は電子蓄積リングに代えて直線型電子発生
装置と共に使用することもできることは言うまでもな
い。
【００３０】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明のＸ線発生装
置は、Ｘ線やγ線などの短波長レーザ光を効率よく発生
することができ、Ｘ線リトグラフやＸ線写真などに利用
することができる。
置は、Ｘ線やγ線などの短波長レーザ光を効率よく発生
することができ、Ｘ線リトグラフやＸ線写真などに利用
することができる。
【図１】本発明のＸ線発生装置の１実施例における要部
を表す構成図である。
を表す構成図である。
【図２】本実施例の要部の平面図である。
【図３】本実施例に用いる共振器ミラーの正面図であ
る。
る。
【図４】本実施例の全体構成を示すブロック図である。
【図５】従来のＸ線発生装置例を表すブロック図であ
る。
る。
１ アンジュレータ ２ 共振器ミラー ３ スリット ４ バンプマグネット １１ 電子ビーム １２ 偏向磁石 １３ セプタムマグネット １４，１５ 偏向電磁石 １６ 電子蓄積リング電子軌道
フロントページの続き (72)発明者 河合 正之 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内 (72)発明者 小田 史彦 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内 (72)発明者 大垣 英明 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 通商産 業省工業技術院 電子技術総合研究所内 Ｆターム(参考） 2G085 AA13 BC11 BE05 DA03 DA08 DA10 DB02 DB08 EA04 5F072 AC10 JJ20 KK06 RR07 YY01
Claims (7)
- 【請求項１】 電子ビームをアンジュレータに導入する
開口を備えた１対の反射鏡をアンジュレータ端部に近接
して設けて光共振器を形成し、該アンジュレータの周期
磁場中に電子ビームを導入したときに発生する放射光を
前記光共振器内に閉じ込め蓄積して自由電子レーザを
得、前記光共振器内に後続の電子ビームを注入して前記
自由電子レーザと相互作用させＸ線領域の光を発生させ
ることを特徴とするＸ線発生装置。 - 【請求項２】 前記アンジュレータの両端部に正逆１対
の磁石から成るバンプマグネットを設けることを特徴と
する請求項１記載のＸ線発生装置。 - 【請求項３】 前記反射鏡の開口が前記バンプマグネッ
トにより電子ビームがバンプする方向に設けられたスリ
ットであることを特徴とする請求項２記載のＸ線発生装
置。 - 【請求項４】 前記反射鏡が前記電子ビームの軸と重な
らない位置まで退避できることを特徴とする請求項１か
ら３のいずれかに記載のＸ線発生装置。 - 【請求項５】 前記反射鏡の位置と姿勢を調整するミラ
ー駆動機構をさらに備えることを特徴とする請求項１か
ら４のいずれかに記載のＸ線発生装置。 - 【請求項６】 前記アンジュレータが電子蓄積リングの
直線部に設けられていることを特徴とする請求項１から
５のいずれかに記載のＸ線発生装置。 - 【請求項７】 前記アンジュレータが直線型加速装置の
下流に設けられていることを特徴とする請求項１から５
のいずれかに記載のＸ線発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33623898A JP4182151B2 (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | Ｘ線発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33623898A JP4182151B2 (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | Ｘ線発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000162398A true JP2000162398A (ja) | 2000-06-16 |
| JP4182151B2 JP4182151B2 (ja) | 2008-11-19 |
Family
ID=18297075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33623898A Expired - Lifetime JP4182151B2 (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | Ｘ線発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4182151B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008546152A (ja) * | 2005-06-02 | 2008-12-18 | マデイ，ジョン・エム・ジェイ | 光アンジュレータを使用する高効率単色ｘ線源 |
| CN109449071A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-03-08 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种脉冲功率驱动的高亮度x射线源 |
-
1998
- 1998-11-26 JP JP33623898A patent/JP4182151B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008546152A (ja) * | 2005-06-02 | 2008-12-18 | マデイ，ジョン・エム・ジェイ | 光アンジュレータを使用する高効率単色ｘ線源 |
| CN109449071A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-03-08 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种脉冲功率驱动的高亮度x射线源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4182151B2 (ja) | 2008-11-19 |
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