JP2001118696A - プラズママイクロアンジュレータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】干渉縞の周期長を安定させることができ、それ
により安定した波長の放射光を得ることができるプラズ
ママイクロアンジュレータ装置を提供する。 【解決手段】真空容器１中に配置された蒸気源３と、こ
の蒸気源から発生する蒸気流５の原子を共鳴励起する波
長をもつレーザ光７を発振するレーザ装置６と、このレ
ーザ装置６で発振したレーザ光７を分光するとともに、
その分光したレーザ光を干渉縞の周期長が一定範囲とな
るように干渉させつつ蒸気流に照射する干渉光学系８
と、レーザ光によりイオン化した蒸気流の原子に電子ビ
ームを照射する電子ビーム源９とを備える。干渉光学系
８としてプリズム８ａを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ、プラズ
マ、および加速器の応用技術に属し、特に電子ビームを
利用した放射光源として適用されるプラズママイクロア
ンジュレータ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、レーザ干渉・共鳴イオン化法に
よるプラズママイクロアンジュレータの形成において
は、１本のレーザ光を２本に分光し、この２本のレーザ
光を干渉させる構成が採られている。このような構成に
基づくプラズママイクロアンジュレータ装置の従来例に
ついて、図９（ａ），（ｂ）を参照して説明する。

【０００３】図９（ａ）は、プラズママイクロアンジュ
レータ装置の全体構成を示している。このプラズママイ
クロアンジュレータ装置は、光透過窓１ａを有する真空
容器１を備え、この真空容器１は真空排気系２によって
内部を所定の真空度に設定できるようになっている。真
空容器１内には蒸気源３が配置され、図示しないビーム
等の加熱手段によって加熱される。蒸気源３の上方には
所定径の蒸気孔４ａを有するアパーチャ板４が設けら
れ、蒸気源３から発生した蒸気流５が、蒸気孔４を通し
て上方にスポット的に噴出するようになっている。

【０００４】真空容器１の外部にはレーザ装置６が設け
られ、蒸気源３から発生する蒸気原子を共鳴励起する波
長をもつレーザ光７を発振する。レーザ光７は、干渉光
学系８によって２つに分光されて真空容器１内に導か
れ、真空容器１内で後述する干渉縞の周期長が一定範囲
となるようにかつ、蒸気流５に照射される構成としてあ
る。また、レーザ装置６とともに電子ビーム源９が備え
られ、発射される電子ビーム１０が真空容器１内の蒸気
流５に照射されるようになっている。

【０００５】このようなプラズママイクロアンジュレー
タ装置において、従来では上述した干渉光学系８が、ハ
ーフミラー１１ａおよびミラー１１ｂによって構成され
ている。そして、まず蒸気源３の加熱により蒸気流５が
発生し、アパーチャ板４により蒸気流５がコリメートさ
れる。次に、蒸気流５の原子を共鳴励起する波長をもつ
共鳴イオン化用レーザ装置６からのレーザ光７が、ハー
フミラー１１ａによって２本のレーザ光７に分光され、
この２本のレーザ光７による干渉縞の周期長が１０〜１
００μｍ程度になるように干渉しながら、蒸気流５に照
射される。

【０００６】このとき、干渉領域内の蒸気原子は２本の
レーザ光が強め合う部分でイオン化され、図９（ｂ）に
示すように、干渉縞の明暗に対応した周期をもつプラズ
マ密度リップル１２が生じる。規則的な周期長１３をも
つプラズマ密度リップル１２に、電子ビーム源９から発
生される相対論的電子ビーム１０が斜めに入射される
と、プラズマ電子よりも質量が大きい相対論的電子ビー
ム１０はビームの軌道からプラズマ電子を排除するの
で、軌道上にはイオンリップル１５が残る。このイオン
リップル１５を斜めに通過する相対論的電子ビーム１０
は、交番静電力１６を受けて放射光１７を発生する。

【０００７】このとき発生する放射光１７の波長はプラ
ズマリップル１２の周期長１３によって定まり、例えば
周期長１３が約２０μｍのプラズマ密度リップル１２で
あると、エネルギー２ＭｅＶおよび５０ＭｅＶ程度の相
対論的電子ビーム１０を入射することにより、可視光お
よび約１ｎｍの軟Ｘ線として放出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のプラズ
ママイクロアンジュレータにおいては、干渉光学系８
が、ハーフミラー１１ａおよびミラー１１ｂによって構
成されていることから、１０〜１００μｍである干渉縞
の微細な周期長１３が振動等の影響で変化し易く、この
ため、放射光１７の波長が不安定になるという問題があ
った。

【０００９】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、干渉縞の周期長を安定させることができ、
それにより安定した波長の放射光を得ることができるプ
ラズママイクロアンジュレータ装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、真空容器中に配置された
蒸気源と、この蒸気源から発生する蒸気流の原子を共鳴
励起する波長をもつレーザ光を発振するレーザ装置と、
このレーザ装置で発振したレーザ光を分光するととも
に、その分光したレーザ光を干渉縞の周期長が一定範囲
となるように干渉させつつ前記蒸気流に照射する干渉光
学系と、前記レーザ光によりイオン化した前記蒸気流の
原子に電子ビームを照射する電子ビーム源とを備えたプ
ラズママイクロアンジュレータ装置において、前記干渉
光学系としてプリズムを有することを特徴とするプラズ
ママイクロアンジュレータ装置を提供する。

【００１１】上記構成のプラズママイクロアンジュレー
タ装置においては、振動等の影響による干渉縞周期長の
変化が軽減する。すなわち、本発明では１つの光学素子
であり、かつ角度が常に一定であるプリズムを適用する
ので、従来の干渉光学系としてハーフミラーおよびミラ
ーの２つの光学素子を用いた場合と異なり、干渉縞周期
長を一定値に安定させることができる。したがって、干
渉縞周期長が安定したプラズマ密度リップルを形成する
ことができ、波長が安定した放射光を得ることができ
る。

【００１２】請求項２記載の発明では、レーザ装置から
プリズムへのレーザ光の入射経路に、レーザ光の広がり
角度を変化させる広がり角制御機構を有することを特徴
とする請求項１記載のプラズママイクロアンジュレータ
装置を提供する。

【００１３】上記構成のプラズママイクロアンジュレー
タ装置においては、プリズムに入射するレーザ光の広が
り角を制御することで干渉縞周期長を制御できる。すな
わち、本発明によれば、レーザ光広がり角制御機構によ
り、共鳴イオン化用レーザ装置からのレーザ光の広がり
角を変化させた後に、レーザ光をプリズムに入射するこ
とができる。干渉縞周期長はレーザ光の広がり角とプリ
ズム角度とで決まる長さに変化するので、レーザ光広が
り角制御機構にてレーザ光の広がり角を変化させること
で干渉縞周期長を種々設定することができる。したがっ
て、波長可変で、かつ安定した放射光を得ることができ
る。

【００１４】請求項３記載の発明では、レーザ装置から
プリズムへのレーザ光の入射経路に、レーザ光を矩形に
成形するレーザ光矩形成形機構を有することを特徴とす
る請求項１または２記載のプラズママイクロアンジュレ
ータ装置を提供する。

【００１５】上記構成のプラズママイクロアンジュレー
タ装置においては、干渉に寄与しないレーザ光成分が減
少し、干渉縞の幅をそろえることができる。すなわち、
レーザ光矩形成形機構によりレーザ光を矩形成形するこ
とで、プリズム通過後の干渉領域以外のレーザ光をなく
することができ、干渉縞の幅がそろうので、形状のそろ
ったプラズマ密度リップルが得られる。したがって、相
対論的電子ビームが相互作用するプラズマ密度リップル
の周期数がそろい、空間強度分布の良い放射光を得るこ
とができる。

【００１６】請求項４記載の発明では、プリズムは、蒸
気源から発生する蒸気流の方向と平行に干渉縞を形成す
る配置としたことを特徴とする請求項１から３までのい
ずれかに記載のプラズママイクロアンジュレータ装置を
提供する。

【００１７】上記構成のプラズママイクロアンジュレー
タ装置においては、蒸気原子の移動に伴うプラズマ密度
リップルの相対論的電子ビームに対する移動が減少し、
プラズマ密度リップルの持続時間が長くなるので、効率
よく放射光を得ることができる。

【００１８】請求項５記載の発明では、真空容器中に蒸
気流と異なる種類のガスを流入するガス供給系を有する
ことを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載
のプラズママイクロアンジュレータ装置を提供する。

【００１９】上記構成のプラズママイクロアンジュレー
タ装置においては、封入した気体はレーザ光によりイオ
ン化せず、蒸気流の移動速度が減少し、プラズマ密度リ
ップルの持続時間が長くなるので、効率よく放射光を得
ることができる。

【００２０】請求項６記載の発明では、蒸気流の原子の
レーザ共鳴励起下準位密度が高くなる蒸気発生後の時間
に、レーザ光を照射するタイミング制御装置を有するこ
とを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の
プラズママイクロアンジュレータ装置を提供する。

【００２１】上記構成のプラズママイクロアンジュレー
タ装置においては、蒸気流中のレーザ共鳴励起下準位密
度が高くなる蒸気発生後の時間にレーザ光を照射するこ
とで高密度のプラズマ密度リップルが形成され、放射光
の輝度はプラズマ密度に依存するので、高輝度の放射光
を得ることができる。

【００２２】請求項７記載の発明では、蒸気流の原子の
レーザ共鳴励起下準位密度が高くなる蒸気発生後の空間
に、レーザ光照射するレーザ光軸制御機構を有すること
を特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載のプ
ラズママイクロアンジュレータ装置を提供する。

【００２３】上記構成のプラズママイクロアンジュレー
タ装置においては、蒸気流中のレーザ共鳴励起下準位密
度が高くなる蒸気発生後の空間にレーザ光を照射するこ
とで高密度のプラズマ密度リップルが形成され、放射光
の輝度はプラズマ密度に依存するので、高輝度の放射光
を得ることができる。

【００２４】請求項８記載の発明では、蒸気流の通過部
位に、磁界印加機構を有することを特徴とする請求項１
から７までのいずれかに記載のプラズママイクロアンジ
ュレータ装置を提供する。

【００２５】上記構成のプラズママイクロアンジュレー
タ装置においては、蒸気流中に含まれる荷電粒子が原因
となるプラズマ密度リップル間の荷電粒子を磁界により
排除することができるので、相対論的電子ビームがイオ
ンリップルから大きな交番静電力を受け、高輝度の放射
光を得ることができる。

【００２６】請求項９記載の発明では、蒸気流の通過部
位に、電界印加機構を有することを特徴とする請求項１
から８までのいずれかに記載のプラズママイクロアンジ
ュレータ装置を提供する。

【００２７】上記構成のプラズママイクロアンジュレー
タ装置においては、蒸気流中に含まれる荷電粒子が原因
となるプラズマ密度リップル間の荷電粒子を電界により
排除することができるので、相対論的電子ビームがイオ
ンリップルから大きな交番静電力を受け、高輝度の放射
光を得ることができる。

【００２８】請求項１０記載の発明では、蒸気源に加熱
用のビームを照射するビーム照射手段と、前記蒸気源の
表面に配置され前記ビームを受けるターゲットと、この
ターゲットを移動できる移動移動機構とを有することを
特徴とする請求項１から９までのいずれかに記載のプラ
ズママイクロアンジュレータ装置を提供する。

【００２９】上記構成のプラズママイクロアンジュレー
タ装置においては、ターゲット移動機構によりターゲッ
トの新しい表面にビームを照射することで、発生量や速
度成分など同じ性質をもった蒸気流を再現性よく得るこ
とができるので、輝度の安定した放射光を再現性よく得
ることができる。

【００３０】

【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態について図
面を参照して説明する。なお、説明を容易にするため、
従来例で示したものと同様の構成部分については、図９
に示した符号と同一の符号を使用する。

【００３１】第１実施形態（請求項１対応；図１） 図１（ａ）は、本発明の第１実施形態によるプラズママ
イクロアンジュレータ装置の全体構成を示す図であり、
同図（ｂ），（ｃ），（ｄ）は詳細説明図である。

【００３２】図１（ａ）に示すように、本実施形態にお
いても、プラズママイクロアンジュレータ装置は、光透
過窓１ａを有する真空容器１を備え、この真空容器１は
真空排気系２によって内部を所定の真空度に設定できる
ようになっている。真空容器１内には蒸気源３が配置さ
れ、図示しない加熱源によって加熱されるようになって
いる。蒸気源３の上方には所定径の蒸気孔４ａを有する
アパーチャ板４が設けられ、蒸気源３から発生した蒸気
流５が、蒸気孔４を通して上方にスポット的に噴出する
ようになっている。

【００３３】真空容器１の外部にはレーザ装置６が設け
られ、蒸気源３から発生する蒸気原子を共鳴励起する波
長をもつレーザ光７を発振するようになっている。レー
ザ光７は、干渉光学系８によって２つに分光されて真空
容器１内に導かれ、真空容器１内で後述する干渉縞の周
期長が一定範囲となるように干渉して蒸気流５に照射さ
れる構成としてある。また、電子ビーム源９が備えら
れ、発射される電子ビーム１０が真空容器１内の蒸気流
５に照射されるようになっている。

【００３４】このような構成において、本実施形態で
は、干渉光学系８が、ミラー１１ｂの後の最終段にプリ
ズム８ａを備えた構成とされている。

【００３５】そして本実施形態においては、まず蒸気源
３が蒸気流５を発生し、アパーチャ板４でコリメートす
る。次に、蒸気原子を共鳴励起する波長をもつ共鳴イオ
ン化用レーザ装置６からのレーザ光７をプリズム８ａで
２本のレーザ光７に分けると同時に、この２本のレーザ
光を干渉縞の周期長が１０〜１００μｍ程度になるよう
に干渉させながら蒸気流５に照射する。

【００３６】プリズム８ａは図１（ｂ）に示すように、
所定のプリズム角度θを有する構成とされており、１本
の円形のレーザ光７を入射したとき、同図（ｂ）（ｃ）
中に示すような干渉領域１４が得られる。

【００３７】例えば波長５００ｎｍのレーザ光で周期長
１０μｍおよび１００μｍの干渉縞を得る場合には、プ
リズム角度θは約６°および約０．６°になる。干渉縞
周期長が１００μｍ以上になると、プリズム角度は小さ
くなり、プリズム製作が困難となる。このようなときに
は図１（ｄ）に示すように、２つのプリズム角度θ１、
θ２をもつプリズム８ａを使用すればよい。

【００３８】これ以降の作用は従来のプラズマアンジュ
レータ装置と同様であり、干渉領域１４内の蒸気原子は
２本のレーザ光７が強め合う部分でイオン化し、干渉縞
の明暗に対応した周期をもつプラズマ密度リップル１２
が生じる。規則的な周期長１３をもつプラズマ密度リッ
プル１２に電子ビーム源９が発生する相対論的電子ビー
ム１０を斜めに入射すると、プラズマ電子より質量の大
きい相対論的電子ビーム１０はビームの軌道からプラズ
マ電子を排除するので軌道上にはイオンリップル１５が
残る。このイオンリップル１５を斜めに通過する相対論
的電子ビーム１０は交番静電力１６を受け放射光１７を
発生する。

【００３９】本実施形態によれば、従来干渉光学系とし
てハーフミラー３９とミラー４０の２つの光学素子を用
いていたのに対し、１つの光学素子でよく、しかも角度
が常に一定であるプリズム８ａの使用により干渉縞周期
長が一定値に安定するので、周期長１３の安定したプラ
ズマ密度リップル１２を形成することができ、波長の安
定した放射光１７を得ることができる。

【００４０】第２実施形態（請求項２対応；図２） 図２（ａ）は、本発明の第２実施形態によるプラズママ
イクロアンジュレータ装置の全体構成を示す図であり、
同図（ｂ）〜（ｅ）は詳細説明図である。

【００４１】図２（ａ）に示すように、本実施形態は、
前記第１実施形態と同様に、真空容器１、真空排気系
２、真空容器１内に設置された蒸気源３、アパーチャ板
４、共鳴イオン化用レーザ装置６、プリズム８ａ、電子
ビーム源９等を有する。

【００４２】そして、レーザ装置６からプリズム８ａへ
のレーザ光の入射経路に、レーザ光の広がり角度を変化
させる広がり角制御機構１８を有する。

【００４３】このように構成された本実施形態において
は、レーザ光広がり角制御機構１８により、共鳴イオン
化用レーザ装置６からのレーザ光７の広がり角を変化さ
せた後に、レーザ光７をプリズム８ａに入射させること
ができる。そして、図２（ｂ）〜（ｅ）に示すように、
干渉縞周期長はレーザ光７の広がり角１９とプリズム角
度θで決まる長さに変化する。したがって、プリズム角
度θを一定としておけば、レーザ光広がり角制御機構１
８によるレーザ光７の広がり角１９を変化させること
で、干渉縞周期長を変化させることができる。

【００４４】このように、本実施形態によれば、レーザ
光広がり角制御機構１８によってレーザ光７の広がり角
１９を変化させることにより、干渉縞周期長を変化させ
ることができるので、周期長を任意に変化させることが
可能となり、安定したプラズマ密度リップル１２が形成
できる。したがって波長可変であるとともに、安定した
放射光１７を得ることができるという効果が奏される。

【００４５】第３実施形態（請求項３対応；図３） 図３（ａ）は、本発明の第３実施形態によるプラズママ
イクロアンジュレータ装置の全体構成を示す図であり、
同図（ｂ）〜（ｄ）は詳細説明図である。

【００４６】図３（ａ）に示すように、本実施形態にお
いても、前記第１実施形態と同様に、真空容器１、真空
排気系２、真空容器１内に設置された蒸気源３、アパー
チャ板４、共鳴イオン化用レーザ装置６、プリズム８
ａ、電子ビーム源９等を有する。

【００４７】そして、レーザ装置６からプリズム８ａへ
のレーザ光の入射経路に、レーザ光を矩形に成形するレ
ーザ光矩形成形機構２０を有する。

【００４８】このように構成された本実施形態において
は、レーザ光矩形成形機構２０により、一般的に円形で
ある共鳴イオン化用レーザ装置６からのレーザ光７を矩
形に変化させ、レーザ光７をプリズム８ａに入射するこ
とができる。したがって、図３（ｂ）〜（ｄ）に示すよ
うに、レーザ光７が円形ビームのときに見られる干渉領
域以外のレーザ光２１が（図３（ｃ））、矩形ビームの
ときには見られなくなり（図３（ｄ））、干渉縞の幅を
揃えることができる。

【００４９】本実施形態によれば、レーザ光矩形成形機
構２０によりレーザ光７を矩形成形することで、プリズ
ム８ａ通過後の干渉領域以外のレーザ光２１を消失させ
ることができ、干渉縞の幅を揃えることができる。よっ
て、形状の揃ったプラズマ密度リップル１２が得られ、
相対論的電子ビーム１０が相互作用するプラズマ密度リ
ップル１２の周期長も揃い、空間強度分布の良い放射光
１７を得ることができる。

【００５０】第４実施形態（請求項４対応；図４） 図４（ａ）は、本発明の第４実施形態によるプラズママ
イクロアンジュレータ装置の全体構成を示す図であり、
同図（ｂ）〜（ｅ）は詳細説明図である。

【００５１】図４（ａ）に示すように、本実施形態にお
いても、前記第１実施形態と同様に、真空容器１、真空
排気系２、真空容器１内に設置された蒸気源３、アパー
チャ板４、共鳴イオン化用レーザ装置６、プリズム８
ａ、電子ビーム源９等を有する。

【００５２】そして、本実施形態においては、プリズム
８ａが、蒸気源３から発生する蒸気流５の移動方向ａと
平行に干渉縞を形成する配置で設けられている。すなわ
ち、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、形成されたプラ
ズマ密度リップル１２は、蒸気流５の移動方向ａと平行
な方向ｂに移動する。ここで、移動速度ｖ、大きさｄの
プラズマ密度リップル１２に対して同図（ｂ）に示すよ
うに横方向から相対論的電子ビーム１０が入射される場
合、プラズマ密度リップル１２の持続時間ｔは、ｔ＝ｄ
／ｖとなる。

【００５３】仮に、図４（ｄ），（ｅ）に示すように、
蒸気流移動方向ａとプラズマ密度リップル１２の形成方
向ｃとが異なり（θ‘）、相対論的電子ビーム１０の入
射方向が図の横方向に沿う関係であれば、プラズマ密度
リップル１２の持続時間ｔは、ｔ＝ｄｃｏｓθ'／ｖと
なる。したがって、本実施形態においてはプラズマ密度
リップル１２の持続時間が長くなる。

【００５４】本実施形態によれば、プラズマ密度リップ
ル１２の持続時間が長くなるので、効率よく放射光１７
を得ることができる。

【００５５】第５実施形態（請求項５対応；図５） 図５は、本発明の第５実施形態によるプラズママイクロ
アンジュレータ装置の全体構成を示す図である。

【００５６】図５に示すように、本実施形態において
も、前記第１実施形態と同様に、真空容器１、真空排気
系２、真空容器１内に設置された蒸気源３、アパーチャ
板４、共鳴イオン化用レーザ装置６、プリズム８ａ、電
子ビーム源９等を有する。

【００５７】そして、本実施形態では、蒸気流を生成す
る真空中に蒸気流５の原子と異なる種類のガスを流入す
るガス供給系２４を有する。

【００５８】このように構成された本実施形態において
は、真空容器１中にガス供給系２４から蒸気流５の原子
と異なるガスを流入する。このガスにより蒸気源３から
発生した蒸気流５の移動速度が減少するので、プラズマ
密度リップル１２の移動速度も減少する。

【００５９】本実施形態によれば、プラズマ密度リップ
ル１２の移動速度が減少するので、プラズマ密度リップ
ル１２の持続時間が長くなり、効率よく放射光１７を得
ることができる。

【００６０】第６実施形態（請求項６、７対応；図６） 図６（ａ）は、本発明の第６実施形態によるプラズママ
イクロアンジュレータ装置の全体構成を示す図であり、
同図（ｂ）は詳細説明図である。

【００６１】図６（ａ）に示すように、本実施形態にお
いても、前記第１実施形態と同様に、真空容器１、真空
排気系２、真空容器１内に設置された蒸気源３、アパー
チャ板４、共鳴イオン化用レーザ装置６、プリズム８
ａ、電子ビーム源９等を有する。

【００６２】そして、本実施形態では、蒸気流５中の原
子のレーザ共鳴励起下準位密度が高くなる蒸気発生後の
時間に、レーザ光を照射するタイミング制御装置２５
と、蒸気流５中の原子のレーザ共鳴励起下準位密度が高
くなる蒸気発生後の空間に、レーザ光を照射するレーザ
光軸制御機構２６とを有する。

【００６３】このように構成された本実施形態において
は、まず蒸気源３から蒸気流５が発生する。例えば、こ
の蒸気源としてはヒータ加熱方式、電子ビーム照射など
によるビーム加熱方式、レーザ光照射によるアブレーシ
ョン方式などが考えられるが、各方式とも、蒸気流５中
には基底準位以外のいくつかの準位に励起した原子が存
在しており、各準位における原子の占有率も異なる。レ
ーザ共鳴イオン化法では、ある決まった準位（下準位；
一般的には基底準位）に存在する原子をレーザ光照射に
よりイオン化するので、下準位に存在する原子の密度が
高ければ、１回のレーザ光照射で高密度のプラズマを得
ることができる。

【００６４】図６（ｂ）に示すように、一般に蒸気流５
中の励起原子は、時間経過とともに低い準位に緩和する
ので、蒸気発生後にレーザ共鳴励起下準位に存在する原
子の密度が高くなる時間２７と、位置２８とが存在す
る。したがって、蒸気流５中のレーザ共鳴励起下準位密
度が高くなる蒸気発生後の時間２７および位置２８に、
レーザ光７を照射することにより、高密度のプラズマ密
度リップル１２が形成される。

【００６５】本実施形態によれば、蒸気流５中のレーザ
共鳴励起下準位密度が高くなる蒸気発生後の時間２７と
位置２８とに、レーザ光７を照射することで、高密度の
プラズマ密度リップル１２が形成でき、放射光１７の輝
度はプラズマ密度に依存するので、高輝度の放射光１７
を得ることができる。

【００６６】第７実施形態（請求項８、９対応；図７） 図７（ａ）は、本発明の第７実施形態によるプラズママ
イクロアンジュレータ装置の全体構成を示す図であり、
同図（ｂ）は詳細説明図である。

【００６７】図７（ａ）に示すように、本実施形態にお
いても、前記第１実施形態と同様に、真空容器１、真空
排気系２、真空容器１内に設置された蒸気源３、アパー
チャ板４、共鳴イオン化用レーザ装置６、プリズム８
ａ、電子ビーム源９等を有する。

【００６８】そして、本実施形態では、蒸気流５の通過
部位に、磁界印加機構２９および電界印加機構３０を有
する。

【００６９】このように構成された本実施形態において
は、まず蒸気源３から蒸気流５が発生する。特に蒸気源
３として電子ビーム照射などによるビーム加熱方式、レ
ーザ光照射によるアブレーション方式などを適用した場
合には、蒸気流５中に中性原子以外のイオン、電子等の
荷電粒子３１が存在する。

【００７０】図７（ｂ）に示すように、この蒸気流５が
磁界印加機構２９（あるいは電界印加機構３０）を通過
すると、蒸気流５中の荷電粒子３１は磁界（あるいは電
界）により力３２、３３を受け、蒸気流移動方向２２と
異なる方向に移動する。したがって、蒸気流５中から荷
電粒子３１が排除されることとなる。

【００７１】共鳴イオン化法で得られたプラズマ密度リ
ップル１２間は荷電粒子３１が存在せず、真空状態ある
いは中性原子が存在する状態であることが必要である。
仮に、プラズマ密度リップル１２間に荷電粒子３１が存
在すると、相対論的電子ビーム１０がプラズマ密度リッ
プル１２からプラズマ電子が排除され、形成されるイオ
ンリップル１５から受ける交番静電力１６が減少してし
まう。

【００７２】本実施形態によれば、磁界印加機構２９あ
るいは電界印加機構３０により、蒸気流５中の荷電粒子
３１を排除することができるので、相対論的電子ビーム
１０がイオンリップル１５から大きな交番静電力１６を
受け、高輝度の放射光７を得ることができる。

【００７３】第８実施形態（請求項１０対応；図８） 図８（ａ）は、本発明の第８実施形態によるプラズママ
イクロアンジュレータ装置の全体構成を示す図であり、
同図（ｂ）は詳細説明図である。

【００７４】図８（ａ）に示すように、本実施形態にお
いても、前記第１実施形態と同様に、真空容器１、真空
排気系２、真空容器１内に設置された蒸気源３、アパー
チャ板４、共鳴イオン化用レーザ装置６、プリズム８
ａ、電子ビーム源９等を有する。

【００７５】そして、本実施形態では、蒸気源３に加熱
用のビーム３６を照射する図示しないビーム照射手段
と、蒸気源３の表面に配置されビーム３６を受けるター
ゲット３４と、このターゲット３４を移動できる移動移
動機構３５とを有する。

【００７６】このように構成された本実施形態において
は、まずターゲット３４に電子あるいはレーザ光などの
ビーム３６を照射することで、蒸気流５が発生する。こ
の蒸気流５を用い、第１の実施形態と同様の方法で放射
光１７を発生させる。次に、ターゲット移動機構３５に
よってターゲット３４を移動し、図８（ｂ）に示すよう
に、先にビーム３６が照射されたターゲット３４上の位
置３７とは異なる位置３８に、ビーム３６を照射する。
このように、ターゲット３４の新しい表面にビーム３６
を照射することで、速度成分など同じ性質をもった蒸気
流５を再現性よく得ることができる。

【００７７】本実施形態によれば、ターゲット移動機構
３５により、ターゲット３４の新しい表面にビーム３６
を照射することで、発生量や速度成分など同じ性質をも
った蒸気流５を再現性よく得ることができるので、輝度
の安定した放射光１７を再現性よく得ることができる。

【００７８】

【発明の効果】以上で詳述したように、請求項１記載の
発明に係るプラズママイクロアンジュレータ装置によれ
ば、一つの光学素子であって角度が常に一定であるプリ
ズムの使用により、干渉縞周期長が一定値に安定するの
で、周期長の安定したプラズマ密度リップルが形成で
き、波長の安定した放射光を得ることができる。

【００７９】また、請求項２記載の発明によれば、レー
ザ光広がり角制御機構でレーザ光の広がり角を変化させ
ることにより干渉縞周期長を調整することができ、任意
の周期長への制御が可能となって安定したプラズマ密度
リップルが形成でき、波長可変で、かつ安定した放射光
を得ることができる。

【００８０】請求項３記載の発明によれば、レーザ光矩
形成形機構によりレーザ光を矩形成形することで、プリ
ズム通過後の干渉領域以外のレーザ光を消失することが
でき、干渉縞の幅が揃うので、形状の揃ったプラズマ密
度リップルが得られ、相対論的電子ビームが相互作用す
るプラズマ密度リップルの周期数も揃い、空間強度分布
の良い放射光を得ることができる。

【００８１】請求項４記載の発明によれば、プラズマ密
度リップルの持続時間が長くなるので、効率よく放射光
を得ることができる。

【００８２】請求項５記載の発明によれば、プラズマ密
度リップルの移動速度が減少するので、プラズマ密度リ
ップルの持続時間が長くなり、効率よく放射光を得るこ
とができる。

【００８３】請求項６記載の発明によれば、蒸気流中の
レーザ共鳴励起下準位密度が高くなる蒸気発生後の時間
にレーザ光を照射することで、高密度のプラズマ密度リ
ップルが形成され、放射光の輝度はプラズマ密度に依存
するので、高輝度の放射光を得ることができる。

【００８４】請求項７記載の発明によれば、蒸気流中の
レーザ共鳴励起下準位密度が高くなる蒸気発生後の空間
にレーザ光を照射することで高密度のプラズマ密度リッ
プルが形成され、放射光の輝度はプラズマ密度に依存す
るので、高輝度の放射光を得ることができる。

【００８５】請求項８記載の発明によれば、磁界印加機
構により蒸気流中の荷電粒子を排除することができるの
で、相対論的電子ビームがイオンリップルから大きな交
番静電力を受け、高輝度の放射光を得ることができる。

【００８６】請求項９記載の発明によれば、電界印加機
構により蒸気流中の荷電粒子を排除することができるの
で、相対論的電子ビームがイオンリップルから大きな交
番静電力を受け、高輝度の放射光を得ることができる。

【００８７】請求項１０記載の発明によれば、ターゲッ
ト移動機構によりターゲットの新しい表面にビームを照
射することで、発生量や速度成分など同じ性質をもった
蒸気流を再現性よく得ることができるので、輝度の安定
した放射光を再現性よく得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態によるプラズマ
マイクロアンジュレータ装置の全体構成図、（ｂ）〜
（ｄ）は詳細説明図。

【図２】（ａ）は本発明の第２実施形態によるプラズマ
マイクロアンジュレータ装置の全体構成図、（ｂ）〜
（ｅ）は詳細説明図。

【図３】（ａ）は本発明の第３実施形態によるプラズマ
マイクロアンジュレータ装置の全体構成図、（ｂ）〜
（ｄ）は詳細説明図。

【図４】（ａ）は本発明の第４実施形態によるプラズマ
マイクロアンジュレータ装置の全体構成図、（ｂ）〜
（ｅ）は詳細説明図。

【図５】本発明の第５実施形態によるプラズママイクロ
アンジュレータ装置の全体構成図。

【図６】（ａ）は本発明の第６実施形態によるプラズマ
マイクロアンジュレータ装置の全体構成図、（ｂ）は詳
細説明図。

【図７】（ａ）は本発明の第７実施形態によるプラズマ
マイクロアンジュレータ装置の全体構成図、（ｂ）は詳
細説明図。

【図８】（ａ）は本発明の第８実施形態によるプラズマ
マイクロアンジュレータ装置の全体構成図、（ｂ）は詳
細説明図。

【図９】従来のプラズママイクロアンジュレータ装置の
全体構成図。

【符号の説明】

１ 真空容器 ２ 真空排気系 ３ 蒸気源 ４ アパーチャ板 ５ 蒸気流 ６ 共鳴イオン化用レーザ装置 ７ レーザ光 ８ 干渉光学系 ８ａ プリズム ９ 電子ビーム源 １０ 相対論的電子ビーム １１ｂ ミラー １２ プラズマ密度リップル １３ 周期長 １４ 干渉領域 １５ イオンリップル １６ 交番静電力 １７ 放射光 １８ レーザ光広がり角制御機構 ２０ レーザ光矩形成形機構 ２４ ガス供給系 ２５ タイミング制御装置 ２６ レーザ光軸制御機構 ２９ 磁界印加機構 ３０ 電界印加機構 ３４ ターゲット ３５ ターゲット移動機構 ３９ ハーフミラー ４０ ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 延忠 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 橋本 清 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 中川 敏 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 鈴木 康夫 茨城県那珂郡東海村白方字白根２番地の４ 日本原子力研究所 東海研究所内 Ｆターム(参考） 2G085 BA01 BA11 BA20 BE10 CA23 DA02 DB01 DB08 5F071 JJ10

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器中に配置された蒸気源と、この
   蒸気源から発生する蒸気流の原子を共鳴励起する波長を
   もつレーザ光を発振するレーザ装置と、このレーザ装置
   で発振したレーザ光を分光するとともに、その分光した
   レーザ光を干渉縞の周期長が一定範囲となるように干渉
   させつつ前記蒸気流に照射する干渉光学系と、前記レー
   ザ光によりイオン化した前記蒸気流の原子に電子ビーム
   を照射する電子ビーム源とを備えたプラズママイクロア
   ンジュレータ装置において、前記干渉光学系としてプリ
   ズムを有することを特徴とするプラズママイクロアンジ
   ュレータ装置。
2. 【請求項２】 レーザ装置からプリズムへのレーザ光の
   入射経路に、レーザ光の広がり角度を変化させる広がり
   角制御機構を有することを特徴とする請求項１記載のプ
   ラズママイクロアンジュレータ装置。
3. 【請求項３】 レーザ装置からプリズムへのレーザ光の
   入射経路に、レーザ光を矩形に成形するレーザ光矩形成
   形機構を有することを特徴とする請求項１または２記載
   のプラズママイクロアンジュレータ装置。
4. 【請求項４】 プリズムは、蒸気源から発生する蒸気流
   の方向と平行に干渉縞を形成する配置としたことを特徴
   とする請求項１から３までのいずれかに記載のプラズマ
   マイクロアンジュレータ装置。
5. 【請求項５】 真空容器中に蒸気流と異なる種類のガス
   を流入するガス供給系を有することを特徴とする請求項
   １から４までのいずれかに記載のプラズママイクロアン
   ジュレータ装置。
6. 【請求項６】 蒸気流の原子のレーザ共鳴励起下準位密
   度が高くなる蒸気発生後の時間に、レーザ光を照射する
   タイミング制御装置を有することを特徴とする請求項１
   から５までのいずれかに記載のプラズママイクロアンジ
   ュレータ装置。
7. 【請求項７】 蒸気流の原子のレーザ共鳴励起下準位密
   度が高くなる蒸気発生後の空間に、レーザ光照射するレ
   ーザ光軸制御機構を有することを特徴とする請求項１か
   ら６までのいずれかに記載のプラズママイクロアンジュ
   レータ装置。
8. 【請求項８】 蒸気流の通過部位に、磁界印加機構を有
   することを特徴とする請求項１から７までのいずれかに
   記載のプラズママイクロアンジュレータ装置。
9. 【請求項９】 蒸気流の通過部位に、電界印加機構を有
   することを特徴とする請求項１から８までのいずれかに
   記載のプラズママイクロアンジュレータ装置。
10. 【請求項１０】 蒸気源に加熱用のビームを照射するビ
    ーム照射手段と、前記蒸気源の表面に配置され前記ビー
    ムを受けるターゲットと、このターゲットを移動できる
    移動移動機構とを有することを特徴とする請求項１から
    ９までのいずれかに記載のプラズママイクロアンジュレ
    ータ装置。