JP2002333500A - 短パルスｘ線発生装置及び発生方法 - Google Patents
短パルスｘ線発生装置及び発生方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パルスエネルギの低下を抑制しつつ、複数パ
ルスのＸ線を発生することが可能な短パルスＸ線発生装
置を提供する。 【解決手段】 電子ビーム源が、第１の同期信号に同期
してマルチバンチ電子ビームを発生する。レーザ光源
が、第２の同期信号に同期して単パルスレーザビームを
出射する。光共振器が、レーザ光源から出射した単パル
スレーザビームを閉じ込める。光共振器内を往復するパ
ルスレーザビームの経路が、電子ビーム源から発生した
マルチバンチ電子ビームの経路と交差する。同期信号発
生器が、光共振器内を往復するパルスレーザビームと、
マルチバンチ電子ビームとが衝突するように、第１の同
期信号と第２の同期信号とを送出する。
ルスのＸ線を発生することが可能な短パルスＸ線発生装
置を提供する。 【解決手段】 電子ビーム源が、第１の同期信号に同期
してマルチバンチ電子ビームを発生する。レーザ光源
が、第２の同期信号に同期して単パルスレーザビームを
出射する。光共振器が、レーザ光源から出射した単パル
スレーザビームを閉じ込める。光共振器内を往復するパ
ルスレーザビームの経路が、電子ビーム源から発生した
マルチバンチ電子ビームの経路と交差する。同期信号発
生器が、光共振器内を往復するパルスレーザビームと、
マルチバンチ電子ビームとが衝突するように、第１の同
期信号と第２の同期信号とを送出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、短パルスＸ線の発
生装置及び発生方法に関し、特に電子ビームとパルスレ
ーザビームとを衝突させ、逆コンプトン散乱現象により
短パルスＸ線を発生する短パルスＸ線の発生装置及び発
生方法に関する。
生装置及び発生方法に関し、特に電子ビームとパルスレ
ーザビームとを衝突させ、逆コンプトン散乱現象により
短パルスＸ線を発生する短パルスＸ線の発生装置及び発
生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子ビームとレーザビームとを衝突させ
て逆コンプトン散乱現象により短パルスＸ線を発生する
方法として、主に下記の２つの方法が知られている。
て逆コンプトン散乱現象により短パルスＸ線を発生する
方法として、主に下記の２つの方法が知られている。
【０００３】第１の方法は、単パルス（シングルバン
チ）の電子ビームと単パルス（シングルバンチ）のレー
ザビームとを衝突させる方法である。この方法は、比較
的簡単でよく用いられるが、Ｘ線パルスを連続的に発生
させることができない。
チ）の電子ビームと単パルス（シングルバンチ）のレー
ザビームとを衝突させる方法である。この方法は、比較
的簡単でよく用いられるが、Ｘ線パルスを連続的に発生
させることができない。
【０００４】第２の方法は、複数パルス（マルチバン
チ）の電子ビームの各バンチと複数パルスのレーザビー
ムの各パルスとを順番に衝突させて、Ｘ線を発生する方
法である。この方法では、Ｘ線パルスを連続的に発生さ
せることができる。
チ）の電子ビームの各バンチと複数パルスのレーザビー
ムの各パルスとを順番に衝突させて、Ｘ線を発生する方
法である。この方法では、Ｘ線パルスを連続的に発生さ
せることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記第２の方法では、
複数パルスのレーザビームを発生させなければならな
い。ところが、複数パルスのレーザビームのパルスエネ
ルギを、単パルスのレーザビームのパルスエネルギと同
程度まで高めることは困難である。複数パルスのレーザ
ビームのパルスエネルギが低下すると、第２の方法で発
生させたＸ線の各パルスエネルギも低下してしまう。
複数パルスのレーザビームを発生させなければならな
い。ところが、複数パルスのレーザビームのパルスエネ
ルギを、単パルスのレーザビームのパルスエネルギと同
程度まで高めることは困難である。複数パルスのレーザ
ビームのパルスエネルギが低下すると、第２の方法で発
生させたＸ線の各パルスエネルギも低下してしまう。
【０００６】本発明の目的は、パルスエネルギの低下を
抑制しつつ、複数パルスのＸ線を発生することが可能な
短パルスＸ線発生装置及び発生方法を提供することであ
る。
抑制しつつ、複数パルスのＸ線を発生することが可能な
短パルスＸ線発生装置及び発生方法を提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、外部から与えられる第１の同期信号に同期してマル
チバンチ電子ビームを発生する電子ビーム源と、外部か
ら与えられる第２の同期信号に同期してパルスレーザビ
ームを出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射
したパルスレーザビームの少なくとも１つのパルスを閉
じ込める一対の反射鏡を含む光共振器であって、該光共
振器内を往復するパルスレーザビームの経路が、前記電
子ビーム源から発生したマルチバンチ電子ビームの経路
と交差するように配置された前記光共振器と、前記光共
振器内を往復するパルスレーザビームが、前記マルチバ
ンチ電子ビームの各バンチと衝突するように、前記第１
の同期信号と第２の同期信号とを送出する同期信号発生
器とを有する短パルスＸ線発生装置が提供される。
と、外部から与えられる第１の同期信号に同期してマル
チバンチ電子ビームを発生する電子ビーム源と、外部か
ら与えられる第２の同期信号に同期してパルスレーザビ
ームを出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射
したパルスレーザビームの少なくとも１つのパルスを閉
じ込める一対の反射鏡を含む光共振器であって、該光共
振器内を往復するパルスレーザビームの経路が、前記電
子ビーム源から発生したマルチバンチ電子ビームの経路
と交差するように配置された前記光共振器と、前記光共
振器内を往復するパルスレーザビームが、前記マルチバ
ンチ電子ビームの各バンチと衝突するように、前記第１
の同期信号と第２の同期信号とを送出する同期信号発生
器とを有する短パルスＸ線発生装置が提供される。
【０００８】本発明の他の観点によると、一定周期のマ
ルチバンチ電子ビームを発生する工程と、光共振器内に
パルスレーザビームを入射させる工程と、前記光共振器
内を往復するパルスレーザビームを、前記マルチバンチ
電子ビームの複数のバンチに順番に衝突させ、短パルス
Ｘ線を発生する工程とを有する短パルスＸ線発生方法が
提供される。
ルチバンチ電子ビームを発生する工程と、光共振器内に
パルスレーザビームを入射させる工程と、前記光共振器
内を往復するパルスレーザビームを、前記マルチバンチ
電子ビームの複数のバンチに順番に衝突させ、短パルス
Ｘ線を発生する工程とを有する短パルスＸ線発生方法が
提供される。
【０００９】マルチバンチ電子ビームの一つのバンチと
光共振器内を往復する単パルスレーザビームとが衝突す
ると、逆コンプトン散乱現象により、短パルスのＸ線が
発生する。単パルスレーザビームは、光共振器内を往復
しているため、次々に入射するマルチバンチ電子ビーム
の各バンチと衝突し得る。この複数回の衝突により、マ
ルチバンチＸ線が発生する。
光共振器内を往復する単パルスレーザビームとが衝突す
ると、逆コンプトン散乱現象により、短パルスのＸ線が
発生する。単パルスレーザビームは、光共振器内を往復
しているため、次々に入射するマルチバンチ電子ビーム
の各バンチと衝突し得る。この複数回の衝突により、マ
ルチバンチＸ線が発生する。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の実施例による短
パルスＸ線発生装置の概略図を示す。電子ビーム源１
が、外部から与えられる同期信号ｓｉｇ1に同期して、
マルチバンチ電子ビームＥＢ0を発生する。電子ビーム
ＥＢ0の１つの電子バンチの時間幅は数ｐｓであり、電
荷総量は約１ｎＣであり、バンチの繰り返し周波数は１
１９ＭＨｚ（周期は約８．４ｎｓ）である。電子ビーム
源１から発生した電子ビームＥＢ0は、電子ビーム収束
装置２に入射する。電子ビーム収束装置２で収束された
電子ビームＥＢ1が、光共振器２０に入射する。
パルスＸ線発生装置の概略図を示す。電子ビーム源１
が、外部から与えられる同期信号ｓｉｇ1に同期して、
マルチバンチ電子ビームＥＢ0を発生する。電子ビーム
ＥＢ0の１つの電子バンチの時間幅は数ｐｓであり、電
荷総量は約１ｎＣであり、バンチの繰り返し周波数は１
１９ＭＨｚ（周期は約８．４ｎｓ）である。電子ビーム
源１から発生した電子ビームＥＢ0は、電子ビーム収束
装置２に入射する。電子ビーム収束装置２で収束された
電子ビームＥＢ1が、光共振器２０に入射する。
【００１１】レーザ光源３が、外部から与えられる同期
信号ｓｉｇ2に同期して単パルスレーザビームＬＢ0を出
射する。レーザ光源３は、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ発
振器であり、レーザビームＬＢ0のパルス幅は数ｐｓ、
パルスエネルギは約１ｍＪ／パルスである。単パルスレ
ーザビームＬＢ0が、光増幅器４に入射し、増幅された
単パルスレーザビームＬＢ1が得られる。レーザビーム
ＬＢ1のパルスエネルギは、約１００ｍＪ／パルスであ
る。入射するレーザビームが単パルスである場合には、
このようにパルスエネルギを約１００倍に増幅すること
は容易である。増幅されたレーザビームＬＢ1が光共振
器２０に入射する。
信号ｓｉｇ2に同期して単パルスレーザビームＬＢ0を出
射する。レーザ光源３は、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ発
振器であり、レーザビームＬＢ0のパルス幅は数ｐｓ、
パルスエネルギは約１ｍＪ／パルスである。単パルスレ
ーザビームＬＢ0が、光増幅器４に入射し、増幅された
単パルスレーザビームＬＢ1が得られる。レーザビーム
ＬＢ1のパルスエネルギは、約１００ｍＪ／パルスであ
る。入射するレーザビームが単パルスである場合には、
このようにパルスエネルギを約１００倍に増幅すること
は容易である。増幅されたレーザビームＬＢ1が光共振
器２０に入射する。
【００１２】なお、レーザ光源３として、パルス幅が数
ｆｓ〜十数ｆｓのＴｉ：サファイアレーザ発振器を用い
ることもできる。
ｆｓ〜十数ｆｓのＴｉ：サファイアレーザ発振器を用い
ることもできる。
【００１３】光共振器２０は、一対の凹面鏡２２Ａ及び
２２Ｂを含んで構成される。凹面鏡２２Ａと２２Ｂとの
間に、光の往復経路が画定される。この往復経路内に、
偏光板２３、ポッケルス素子２４、光増幅器２５、及び
１／２波長板２６が配置されている。共振器長調整装置
２１が、凹面鏡２２Ｂを光共振器２０の光軸方向に移動
させることにより、共振器長を調節する。
２２Ｂを含んで構成される。凹面鏡２２Ａと２２Ｂとの
間に、光の往復経路が画定される。この往復経路内に、
偏光板２３、ポッケルス素子２４、光増幅器２５、及び
１／２波長板２６が配置されている。共振器長調整装置
２１が、凹面鏡２２Ｂを光共振器２０の光軸方向に移動
させることにより、共振器長を調節する。
【００１４】単パルスレーザビームＬＢ1が、偏光板２
３に入射する。レーザビームＬＢ1は、偏光板２３で反
射されるように直線偏光されている。偏光板２３で反射
したレーザビームは、ポッケルス素子２４に入射する。
このとき、ポッケルス素子２４に電圧が印加されてお
り、レーザビームの偏光方向が４５°旋回する。ポッケ
ルス素子２４を通過したレーザビームは、光増幅器２５
によって増幅され、１／２波長板２６に入射する。光増
幅器２５は、例えばＮｄ：ＹＡＧ光学媒質等で構成され
る。１／２波長板２６はレーザビームの偏光方向を９０
°旋回させる。
３に入射する。レーザビームＬＢ1は、偏光板２３で反
射されるように直線偏光されている。偏光板２３で反射
したレーザビームは、ポッケルス素子２４に入射する。
このとき、ポッケルス素子２４に電圧が印加されてお
り、レーザビームの偏光方向が４５°旋回する。ポッケ
ルス素子２４を通過したレーザビームは、光増幅器２５
によって増幅され、１／２波長板２６に入射する。光増
幅器２５は、例えばＮｄ：ＹＡＧ光学媒質等で構成され
る。１／２波長板２６はレーザビームの偏光方向を９０
°旋回させる。
【００１５】１／２波長板２６を通過したレーザビーム
は、凹面鏡２２Ａで反射し、１／２波長板２６に戻って
くる。１／２波長板２６は、レーザビームの偏光方向を
さらに９０°旋回させる。１／２波長板２６を通過した
レーザビームは、光増幅器２５で増幅され、ポッケルス
素子２４に入射する。ポッケルス素子２４は、入射する
レーザビームの偏光方向を４５°旋回させる。ポッケル
ス素子２４を通過したレーザビームの偏光方向は、入射
時の偏光方向から２７０°旋回しているため、偏光板２
３を透過する。この時点で、ポッケルス素子２４への電
圧印加を停止する。
は、凹面鏡２２Ａで反射し、１／２波長板２６に戻って
くる。１／２波長板２６は、レーザビームの偏光方向を
さらに９０°旋回させる。１／２波長板２６を通過した
レーザビームは、光増幅器２５で増幅され、ポッケルス
素子２４に入射する。ポッケルス素子２４は、入射する
レーザビームの偏光方向を４５°旋回させる。ポッケル
ス素子２４を通過したレーザビームの偏光方向は、入射
時の偏光方向から２７０°旋回しているため、偏光板２
３を透過する。この時点で、ポッケルス素子２４への電
圧印加を停止する。
【００１６】偏光板２３を透過したレーザビームは、凹
面鏡２２Ｂで反射し、偏光板２３に戻る。これ以降は、
ポッケルス素子２４で偏光方向が旋回しないため、偏光
板２３を透過して凹面鏡２２Ａで反射し、偏光板２３に
戻ってくるまでの旋回角度が１８０°になる。このた
め、偏光板２３に戻ってきたレーザビームは偏光板２３
を透過する。このようにして、単パルスのレーザビーム
ＬＢ2が光共振器２０内に閉じこめられる。
面鏡２２Ｂで反射し、偏光板２３に戻る。これ以降は、
ポッケルス素子２４で偏光方向が旋回しないため、偏光
板２３を透過して凹面鏡２２Ａで反射し、偏光板２３に
戻ってくるまでの旋回角度が１８０°になる。このた
め、偏光板２３に戻ってきたレーザビームは偏光板２３
を透過する。このようにして、単パルスのレーザビーム
ＬＢ2が光共振器２０内に閉じこめられる。
【００１７】光共振器２０に入射するレーザビームＬＢ
1が平行光線束である場合には、レーザビームＬＢ2は、
凹面鏡２２Ｂから２２Ａに向かって伝搬する時に平行光
線束になる。凹面鏡２２Ａから２２Ｂに向かって伝搬す
る時には、凹面鏡２２Ａで反射した直後は収束光線束に
なり、凹面鏡２２Ａと２２Ｂとの中点でビームスポット
径が最小になる。その後発散光線束となり凹面鏡２２Ｂ
に入射する。
1が平行光線束である場合には、レーザビームＬＢ2は、
凹面鏡２２Ｂから２２Ａに向かって伝搬する時に平行光
線束になる。凹面鏡２２Ａから２２Ｂに向かって伝搬す
る時には、凹面鏡２２Ａで反射した直後は収束光線束に
なり、凹面鏡２２Ａと２２Ｂとの中点でビームスポット
径が最小になる。その後発散光線束となり凹面鏡２２Ｂ
に入射する。
【００１８】電子ビーム収束装置２で収束された電子ビ
ームＥＢ1は、光共振器２０内を往復する単パルスレー
ザビームＬＢ2の経路と交差する。交差箇所は、凹面鏡
２２Ａと２２Ｂとの中点である。
ームＥＢ1は、光共振器２０内を往復する単パルスレー
ザビームＬＢ2の経路と交差する。交差箇所は、凹面鏡
２２Ａと２２Ｂとの中点である。
【００１９】基準信号発生器３０が、周波数２８５６Ｍ
Ｈｚの基準信号ｓｉｇ0を発生する。分周器３１が、基
準信号ｓｉｇ0を分周し、周波数１１９ＭＨｚの同期信
号ｓｉｇ1及びｓｉｇ2を発生する。基準信号ｓｉｇ0及
び同期信号ｓｉｇ1は、電子ビーム源１に入力される。
同期信号ｓｉｇ2は、レーザ光源３に入力される。
Ｈｚの基準信号ｓｉｇ0を発生する。分周器３１が、基
準信号ｓｉｇ0を分周し、周波数１１９ＭＨｚの同期信
号ｓｉｇ1及びｓｉｇ2を発生する。基準信号ｓｉｇ0及
び同期信号ｓｉｇ1は、電子ビーム源１に入力される。
同期信号ｓｉｇ2は、レーザ光源３に入力される。
【００２０】図２に、電子ビーム源１の具体的構成例を
示す。電子ビーム源１は、パルスレーザ発振器３５とＲ
Ｆガン３６とを含んで構成される。ＲＦガン３６は、フ
ォトカソード３３と加速空洞３４とを含んで構成され
る。パルスレーザ発振器３５は、同期信号ｓｉｇ1に同
期して、パルスレーザビームＬＢ5を出射する。
示す。電子ビーム源１は、パルスレーザ発振器３５とＲ
Ｆガン３６とを含んで構成される。ＲＦガン３６は、フ
ォトカソード３３と加速空洞３４とを含んで構成され
る。パルスレーザ発振器３５は、同期信号ｓｉｇ1に同
期して、パルスレーザビームＬＢ5を出射する。
【００２１】パルスレーザビームＬＢ5がフォトカソー
ド３３に入射し、光電子が放出される。基準信号ｓｉｇ
0が、加速空洞３４に導入され、加速空洞３４内に高周
波電場が励起される。フォトカソード３３から放出され
た光電子が、この高周波電場で加速され、マルチバンチ
電子ビームＥＢ0が得られる。
ド３３に入射し、光電子が放出される。基準信号ｓｉｇ
0が、加速空洞３４に導入され、加速空洞３４内に高周
波電場が励起される。フォトカソード３３から放出され
た光電子が、この高周波電場で加速され、マルチバンチ
電子ビームＥＢ0が得られる。
【００２２】図１に戻って説明を続ける。電子ビーム収
束装置２で収束され、光共振器２０内に入射するマルチ
バンチ電子ビームＥＢ1と、光共振器２０内を往復する
単パルスレーザビームＬＢ2とが衝突すると、逆コンプ
トン散乱現象により、Ｘ線ＸＲが発生する。Ｘ線ＸＲ
は、電子ビームＥＢ1の進行方向に伝搬する。Ｘ線ＸＲ
のパルス幅σxは、下記の式で表される。
束装置２で収束され、光共振器２０内に入射するマルチ
バンチ電子ビームＥＢ1と、光共振器２０内を往復する
単パルスレーザビームＬＢ2とが衝突すると、逆コンプ
トン散乱現象により、Ｘ線ＸＲが発生する。Ｘ線ＸＲ
は、電子ビームＥＢ1の進行方向に伝搬する。Ｘ線ＸＲ
のパルス幅σxは、下記の式で表される。
【００２３】
【数１】 ここで、σelは電子ビームのパルス幅、σetは電子ビー
ムのサイズ、σllはレーザのパルス幅、σltはレーザビ
ームのサイズである。例えば、σel＝２ｐｓ、σ et＝５
０μｍ、σll＝１００ｆｓ、σlt＝５０μｍのとき、Ｘ
線ＸＲのパルス幅σxは２５４ｆｓになる。このよう
に、短パルスのＸ線を得ることができる。
ムのサイズ、σllはレーザのパルス幅、σltはレーザビ
ームのサイズである。例えば、σel＝２ｐｓ、σ et＝５
０μｍ、σll＝１００ｆｓ、σlt＝５０μｍのとき、Ｘ
線ＸＲのパルス幅σxは２５４ｆｓになる。このよう
に、短パルスのＸ線を得ることができる。
【００２４】短パルスＸ線ＸＲが発生しても、光共振器
２０内を往復する単パルスレーザビームＬＢ2エネルギ
の低下は０．１％程度である。従って、単パルスレーザ
ビームＬＢ2のほとんどの成分は、そのまま直進する。
光共振器２０の共振器長を調節しておくと、電子ビーム
ＥＢ1の１つのバンチと衝突し、凹面鏡２２Ａもしくは
２２Ｂで反射した単パルスレーザビームＬＢ2が、電子
ビームＥＢ1の次のバンチと衝突する。この衝突によ
り、短パルスＸ線ＸＲが発生する。この衝突を繰り返す
ことにより、短パルスが一定の周期で連続するマルチバ
ンチＸ線ＸＲが得られる。
２０内を往復する単パルスレーザビームＬＢ2エネルギ
の低下は０．１％程度である。従って、単パルスレーザ
ビームＬＢ2のほとんどの成分は、そのまま直進する。
光共振器２０の共振器長を調節しておくと、電子ビーム
ＥＢ1の１つのバンチと衝突し、凹面鏡２２Ａもしくは
２２Ｂで反射した単パルスレーザビームＬＢ2が、電子
ビームＥＢ1の次のバンチと衝突する。この衝突によ
り、短パルスＸ線ＸＲが発生する。この衝突を繰り返す
ことにより、短パルスが一定の周期で連続するマルチバ
ンチＸ線ＸＲが得られる。
【００２５】単パルスレーザビームＬＢ2と衝突した電
子ビームＥＢ1は、偏向磁石４０で進行方向を曲げら
れ、電子ビーム吸収装置４１に入射する。
子ビームＥＢ1は、偏向磁石４０で進行方向を曲げら
れ、電子ビーム吸収装置４１に入射する。
【００２６】光増幅器２５内を往復する単パルスレーザ
ビームＬＢ2は、電子ビームＥＢ1との衝突時や偏光板２
３の透過時に減衰する。光増幅器２５は、この減衰分を
補う働きを有する。電子ビームＥＢ1との衝突による減
衰はわずかであるため、光共振器２５の増幅率は、光増
幅器４に比べて小さくてもよい。
ビームＬＢ2は、電子ビームＥＢ1との衝突時や偏光板２
３の透過時に減衰する。光増幅器２５は、この減衰分を
補う働きを有する。電子ビームＥＢ1との衝突による減
衰はわずかであるため、光共振器２５の増幅率は、光増
幅器４に比べて小さくてもよい。
【００２７】マルチバンチ電子ビームＥＢ1のバンチの
繰り返し周波数が１１９ＭＨｚである場合、その周期は
約８．４ｎｓになる。光共振器２０の共振器長を約１．
２６ｍにすると、単パルスレーザビームＬＢ2が光共振
器２０内を半往復する時間が、マルチバンチ電子ビーム
ＥＢ1の周期とほぼ等しくなる。この場合、単パルスレ
ーザビームＬＢ2が光共振器２０の中間点を通過する毎
に、電子ビームＥＢ1のバンチと衝突する。
繰り返し周波数が１１９ＭＨｚである場合、その周期は
約８．４ｎｓになる。光共振器２０の共振器長を約１．
２６ｍにすると、単パルスレーザビームＬＢ2が光共振
器２０内を半往復する時間が、マルチバンチ電子ビーム
ＥＢ1の周期とほぼ等しくなる。この場合、単パルスレ
ーザビームＬＢ2が光共振器２０の中間点を通過する毎
に、電子ビームＥＢ1のバンチと衝突する。
【００２８】光共振器２０の共振器長を１／２倍にする
と、単パルスレーザビームＬＢ2が光共振器２０内を一
往復する時間が、マルチバンチ電子ビームＥＢ1の周期
とほぼ等しくなる。この場合には、例えば単パルスレー
ザビームＬＢ2が凹面鏡２２Ａから２２Ｂに向かって伝
搬するときのみ、電子ビームＥＢ1のバンチと単パルス
レーザビームＬＢ2とを衝突させることができる。凹面
鏡２２Ａから２２Ｂに向かって伝搬する単パルスレーザ
ビームＬＢ2は、電子ビームＥＢ1との衝突点でビームス
ポット径が最小になる。このため、高強度の短パルスＸ
線を発生することができる。
と、単パルスレーザビームＬＢ2が光共振器２０内を一
往復する時間が、マルチバンチ電子ビームＥＢ1の周期
とほぼ等しくなる。この場合には、例えば単パルスレー
ザビームＬＢ2が凹面鏡２２Ａから２２Ｂに向かって伝
搬するときのみ、電子ビームＥＢ1のバンチと単パルス
レーザビームＬＢ2とを衝突させることができる。凹面
鏡２２Ａから２２Ｂに向かって伝搬する単パルスレーザ
ビームＬＢ2は、電子ビームＥＢ1との衝突点でビームス
ポット径が最小になる。このため、高強度の短パルスＸ
線を発生することができる。
【００２９】また、上記実施例では、電子ビームＥＢ1
と衝突した単パルスレーザビームＬＢ2が再利用される
ため、高強度のマルチバンチレーザビームを発生する場
合に比べて、レーザ光源を小型化することができる。
と衝突した単パルスレーザビームＬＢ2が再利用される
ため、高強度のマルチバンチレーザビームを発生する場
合に比べて、レーザ光源を小型化することができる。
【００３０】次に、図３を参照して、第２の実施例によ
るＸ線パルス発生装置について説明する。上記第１の実
施例では、分周器３１から電子ビーム源１に同期信号ｓ
ｉｇ 1が与えられていたが、第２の実施例では、電子ビ
ームと衝突する単パルスレーザビームＬＢ2を直接監視
し、同期信号ｓｉｇ1を生成する。
るＸ線パルス発生装置について説明する。上記第１の実
施例では、分周器３１から電子ビーム源１に同期信号ｓ
ｉｇ 1が与えられていたが、第２の実施例では、電子ビ
ームと衝突する単パルスレーザビームＬＢ2を直接監視
し、同期信号ｓｉｇ1を生成する。
【００３１】図３は、第２の実施例によるＸ線パルス発
生装置の概略図を示す。ここでは、第１の実施例による
Ｘ線パルス発生装置との相違点についてのみ説明する。
生装置の概略図を示す。ここでは、第１の実施例による
Ｘ線パルス発生装置との相違点についてのみ説明する。
【００３２】光共振器２０の一方の凹面鏡２２Ｂが部分
透過鏡で構成されている。このため、光共振器２０内を
往復する単パルスレーザビームＬＢ2の一部が光共振器
２０の外に漏れる。この漏れ光が高調波発生器５０に入
射する。高調波発生器５０は、入射した漏れ光の４倍高
調波ＬＢ5を発生する。
透過鏡で構成されている。このため、光共振器２０内を
往復する単パルスレーザビームＬＢ2の一部が光共振器
２０の外に漏れる。この漏れ光が高調波発生器５０に入
射する。高調波発生器５０は、入射した漏れ光の４倍高
調波ＬＢ5を発生する。
【００３３】高調波発生器５０から出射した４倍高調波
ＬＢ5が、図２に示したＲＦガンのフォトカソード３３
に入射する。このため、第１の実施例の図１に示した同
期信号ｓｉｇ1は不要であり、４倍高調波ＬＢ5自体が同
期信号を兼ねることになり、高調波発生器５０が同期信
号発生器として働く。また、図２に示したレーザ光源３
５も不要である。
ＬＢ5が、図２に示したＲＦガンのフォトカソード３３
に入射する。このため、第１の実施例の図１に示した同
期信号ｓｉｇ1は不要であり、４倍高調波ＬＢ5自体が同
期信号を兼ねることになり、高調波発生器５０が同期信
号発生器として働く。また、図２に示したレーザ光源３
５も不要である。
【００３４】上記実施例では、光共振器２０内を単パル
スレーザビームＬＢ2が半往復もしくは一往復する時間
が、マルチバンチ電子ビームＥＢ1の周期と等しい場合
について説明した。より一般的に、光共振器２０内を単
パルスレーザビームＬＢ2が１往復する時間の１／２の
整数倍が、マルチバンチ電子ビームＥＢ1の周期と等し
くなるようにしてもよい。
スレーザビームＬＢ2が半往復もしくは一往復する時間
が、マルチバンチ電子ビームＥＢ1の周期と等しい場合
について説明した。より一般的に、光共振器２０内を単
パルスレーザビームＬＢ2が１往復する時間の１／２の
整数倍が、マルチバンチ電子ビームＥＢ1の周期と等し
くなるようにしてもよい。
【００３５】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光共振器内を往復する単パルスレーザビームとマルチバ
ンチ電子ビームの各バンチとを衝突させることにより、
マルチバンチＸ線を発生することができる。電子ビーム
と衝突した単パルスレーザビームを再利用できるため、
比較的低出力のレーザ光源を用いることができる。
光共振器内を往復する単パルスレーザビームとマルチバ
ンチ電子ビームの各バンチとを衝突させることにより、
マルチバンチＸ線を発生することができる。電子ビーム
と衝突した単パルスレーザビームを再利用できるため、
比較的低出力のレーザ光源を用いることができる。
【図１】本発明の第１の実施例によるＸ線パルス発生装
置の概略図である。
置の概略図である。
【図２】第１の実施例によるＸ線パルス発生装置で用い
られるマルチバンチ電子ビーム源の概略図である。
られるマルチバンチ電子ビーム源の概略図である。
【図３】本発明の第２の実施例によるＸ線パルス発生装
置の概略図である。
置の概略図である。
１ 電子ビーム源 ２ 電子ビーム収束装置 ３ レーザ光源 ４ 光増幅器 ２０ 光共振器 ２２Ａ、２２Ｂ 凹面鏡 ２３ 偏光板 ２４ ポッケルス素子 ２５ 光増幅器 ２６ １／２波長板 ３０ 基準信号発生器 ３１ 分周器 ３３ フォトカソード ３４ 加速空洞 ３５ パルスレーザ発振器 ３６ ＲＦガン ４０ 偏向磁石 ４１ 電子ビーム吸収装置 ５０ 高調波発生器 ｓｉｇ0 基準信号 ｓｉｇ1、ｓｉｇ2 同期信号 ＬＢ0〜ＬＢ2、ＬＢ5 レーザビーム ＥＢ0、ＥＢ2 電子ビーム ＸＲ Ｘ線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 文雄 東京都西東京市谷戸町２丁目１番１号 住 友重機械工業株式会社田無製造所内 Ｆターム(参考） 5F072 AB02 AK03 KK01 KK13 KK30 SS06 YY20
Claims (6)
- 【請求項１】 外部から与えられる第１の同期信号に同
期してマルチバンチ電子ビームを発生する電子ビーム源
と、 外部から与えられる第２の同期信号に同期してパルスレ
ーザビームを出射するレーザ光源と、 前記レーザ光源から出射したパルスレーザビームの少な
くとも１つのパルスを閉じ込める一対の反射鏡を含む光
共振器であって、該光共振器内を往復するパルスレーザ
ビームの経路が、前記電子ビーム源から発生したマルチ
バンチ電子ビームの経路と交差するように配置された前
記光共振器と、 前記光共振器内を往復するパルスレーザビームが、前記
マルチバンチ電子ビームの各バンチと衝突するように、
前記第１の同期信号と第２の同期信号とを送出する同期
信号発生器とを有する短パルスＸ線発生装置。 - 【請求項２】 前記光共振器内をパルスレーザビームが
１往復する時間の１／２の整数倍が、前記マルチバンチ
電子ビームの周期と等しくなるように、該光共振器の共
振器長が設定されている請求項１に記載の短パルスＸ線
発生装置。 - 【請求項３】 前記光共振器が、内部を往復するパルス
レーザビームを収束させる収束光学素子を含み、該収束
光学素子によってビームスポットが最小となる点で、該
パルスレーザビームが前記マルチバンチ電子ビームの各
バンチと衝突するように設定されている請求項１または
２に記載の短パルスＸ線発生装置。 - 【請求項４】 前記光共振器が、さらに光増幅器を含
み、該光増幅器は、前記マルチバンチ電子ビームの各バ
ンチと衝突することによって減衰したパルスレーザビー
ムの強度を回復させる請求項１〜３のいずれかに記載の
短パルスＸ線発生装置。 - 【請求項５】 前記光共振器の一対の反射鏡の少なくと
も一方が部分透過鏡であり、前記同期信号発生器が、前
記部分透過鏡を透過して前記光共振器の外部に漏れたパ
ルスレーザビームに同期させて前記第１の同期信号を発
生する請求項１〜４のいずれかに記載の短パルスＸ線発
生装置。 - 【請求項６】 一定周期のマルチバンチ電子ビームを発
生する工程と、 光共振器内にパルスレーザビームを入射させる工程と、 前記光共振器内を往復するパルスレーザビームを、前記
マルチバンチ電子ビームの複数のバンチに順番に衝突さ
せ、短パルスＸ線を発生する工程とを有する短パルスＸ
線発生方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001139864A JP2002333500A (ja) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | 短パルスｘ線発生装置及び発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001139864A JP2002333500A (ja) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | 短パルスｘ線発生装置及び発生方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002333500A true JP2002333500A (ja) | 2002-11-22 |
Family
ID=18986567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001139864A Pending JP2002333500A (ja) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | 短パルスｘ線発生装置及び発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002333500A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012078359A (ja) * | 2011-11-01 | 2012-04-19 | Ihi Corp | Ｘ線計測装置及びｘ線計測方法 |
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-
2001
- 2001-05-10 JP JP2001139864A patent/JP2002333500A/ja active Pending
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