JP2003232892A - レーザ逆コンプトン発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のビームラインを設置可能なレーザ逆コ
ンプトン発生装置を提供する。 【解決手段】 電子ビームｅの軌道を逐次曲げる複数の
偏向電磁石１１，１２，１３，１４，１５と、偏向電磁
石１１，１３，１５の電子ビームｅ進行方向上流側に配
置され且つレーザビームＬを電子ビームｅへ向けて反射
するミラー１６，１７，１８とを備え、電子ビームｅに
対してミラー１６，１７，１８が反射するレーザビーム
Ｌを衝突させて、偏向電磁石１１，１３，１５の電子ビ
ームｅ進行方向上流側で、それぞれ逆コンプトン光Ｘを
発生させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ逆コンプトン
発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光速に近い速度に加速した電子と光を衝
突させると、電子の速度に応じてＸ線領域やγ線領域の
電磁波（逆コンプトン光）が発生する。

【０００３】図５は従来のレーザ逆コンプトン発生装置
の第１の例を示すもので、この発生装置は、粒子加速器
（図示せず）から得た電子ビームｅが通過する孔を有し
且つレーザ発振器１が出射するレーザビームＬを電子ビ
ームｅ進行方向上流側へ反射して当該電子ビームｅにレ
ーザビームＬを衝突させるミラー２と、電子ビームｅが
通過する孔を有し且つミラー２から出射されるレーザビ
ームＬを電子ビームｅの移動経路側方のダンパ３へ向け
て反射するミラー４と、前記のミラー２の孔を通過した
電子ビームｅの軌道を曲げる偏向電磁石５と、該偏向電
磁石５によって軌道が曲った電子ビームｅの進行を阻止
するダンパ６とを備えている。

【０００４】電子ビームｅの移動経路は、チェンバ並び
にダクトなど構造物（図示せず）で取り囲まれ、真空状
態に保持されている。

【０００５】図５に示すレーザ逆コンプトン発生装置で
は、ミラー２，４の間における電子ビームｅとレーザビ
ームＬとの衝突によって発生し且つミラー２の孔を通過
する逆コンプトン光Ｘを、実験用のビームライン（図示
せず）に導いている。

【０００６】図６は従来のレーザ逆コンプトン発生装置
の第２の例を示すもので、この発生装置は、粒子加速器
が出射する電子ビームｅの軌道を曲げる偏向電磁石７
と、該偏向電磁石７によって軌道が曲った電子ビームｅ
及びレーザ発振器１から電子ビームｅの進行方向上流側
へ向けて出射されるレーザビームＬの双方が素子表面に
入射する分光素子８と、該分光素子８から出射されるレ
ーザビームＬの進行を阻止するダンパ９とを備えてい
る。

【０００７】電子ビームｅの移動経路は、チェンバ並び
にダクトなど構造物で取り囲まれ、真空状態に保持され
ている。

【０００８】分光素子８は、たとえば、シリコン（Ｓ
ｉ）またはゲルマニウム（Ｇｅ）などの単結晶を、素子
表面が格子面に対して非対称角をなすように加工したも
ので、レーザビームＬを表面法線に応じた角度で反射し
且つ逆コンプトン光Ｘを回折面法線に応じた角度でブラ
ッグ反射する。

【０００９】また、分光素子８は、冷却機能を有するホ
ルダ（図示せず）に装着されている。

【００１０】図６に示すレーザ逆コンプトン発生装置で
は、分光素子８の表面における電子ビームｅとレーザビ
ームＬの衝突により発生した逆コンプトン光Ｘを分光素
子８により反射して、実験用のビームラインに導いてい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５及
び図６に示すレーザ逆コンプトン発生装置においては、
逆コンプトン光Ｘの発生点が１ヶ所であるため、複数の
ビームラインを設置することができなかった。

【００１２】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、複数のビームラインを設置可能なレーザ逆コンプト
ン発生装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載のレーザ逆コンプトン発生
装置は、電子ビームの軌道を逐次曲げる複数の偏向電磁
石と、２以上の所定の偏向電磁石の電子ビーム進行方向
上流側に配置され且つレーザビームを電子ビーム進行方
向上流側へ向けて反射する光学素子とを備えている。

【００１４】また、本発明の請求項２に記載のレーザ逆
コンプトン発生装置は、電子ビームを加速する手段を、
所定の光学素子の電子ビーム進行方向上流側に配置して
いる。

【００１５】本発明の請求項３に記載のレーザ逆コンプ
トン発生装置は、電子ビームの移動経路に設けた複数の
偏向電磁石と、各偏向電磁石の電子ビーム進行方向下流
側に配置され且つレーザビームを偏向電磁石で軌道が曲
った電子ビームの進行方向上流側へ向けて反射する分光
素子とを備えている。

【００１６】また、本発明の請求項４に記載のレーザ逆
コンプトン発生装置は、電子ビームを加速する手段を、
所定の分光素子の電子ビーム進行方向上流側に配置して
いる。

【００１７】本発明の請求項１に記載のレーザ逆コンプ
トン発生装置では、複数の偏向電磁石により逐次軌道が
曲げられる電子ビームに対して、２以上の所定の偏向電
磁石の電子ビーム進行方向上流側に配置した光学素子が
反射するレーザビームを衝突させて、所定の偏向電磁石
の電子ビーム進行方向上流側で逆コンプトン光を発生さ
せるようにする。

【００１８】また、本発明の請求項２に記載のレーザ逆
コンプトン発生装置では、光学素子の電子ビーム進行方
向上流側でレーザ光に衝突させるべき電子ビームを適宜
加速して、逆コンプトン光のエネルギーを可変にする。

【００１９】本発明の請求項３に記載のレーザ逆コンプ
トン発生装置では、所定の偏向電磁石により軌道が曲げ
られる電子ビームに対して、その進行方向下流側の分光
素子で反射するレーザビームを衝突させて、所定の分光
素子の近傍で逆コンプトン光を発生させるようにする。

【００２０】また、本発明の請求項４に記載のレーザ逆
コンプトン発生装置では、分光素子の電子ビーム進行方
向上流側でレーザ光に衝突させるべき電子ビームを適宜
加速して、逆コンプトン光のエネルギーを可変にする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例とともに説明する。

【００２２】図１は本発明のレーザ逆コンプトン発生装
置の実施の形態の第１の例を示している。

【００２３】この発生装置は、線形加速器などから得た
電子ビームｅの軌道を逐次曲げ得る偏向電磁石１１，１
２，１３，１４，１５と、電子ビームｅが通過する孔を
有し且つレーザ発振器１０が出射するレーザビームＬを
電子ビームｅ進行方向上流側へ反射して電子ビームｅに
衝突させるように奇数番目の偏向電磁石１１，１３，１
５の電子ビームｅ進行方向上流側に配置したミラー１
６，１７，１８と、電子ビームｅが通過する孔を有し且
つミラー１６，１７，１８から出射されるレーザビーム
Ｌを電子ビームｅの移動経路側方に設置したダンパ２２
へ向けて反射するミラー１９，２０，２１と、偶数番目
の偏向電磁石１２，１４を励磁していないときに電子ビ
ームｅの進行を阻止するダンパ２３，２４と、最後段の
偏向電磁石１５を励磁しているときに電子ビームｅの進
行を阻止するダンパ２５とを備えている。

【００２４】電子ビームｅの移動経路は、チェンバ並び
にダクトなど構造物で取り囲まれ、真空状態に保持され
ている。

【００２５】偏向電磁石１１，１２，１３，１４，１５
を励磁し、レーザ発振器１０を作動させてミラー１６，
１７，１８へレーザビームＬを出射させると、ミラー１
６，１９間、ミラー１７，２０間、並びにミラー１８，
２１間の計３ヶ所で、レーザビームＬが電子ビームｅに
衝突し、逆コンプトン光Ｘが発生する。

【００２６】この逆コンプトン光Ｘは、ミラー１６，１
７，１８の孔を通過して、実験用のビームラインにそれ
ぞれ導かれ、逆コンプトン光Ｘの発生に寄与しなかった
残りの電子ビームｅは、偏向電磁石１２，１３，１４，
１５で軌道を曲げられ、最終的にはダンパ２５に入射す
る。

【００２７】偏向電磁石１１，１２，１３，１４，１５
を励磁し、レーザ発振器１０を作動させてミラー１６，
１８へレーザビームＬを出射させると、ミラー１６，１
９間、並びにミラー１８，２１間の２ヶ所でレーザビー
ムＬが電子ビームｅに衝突し、逆コンプトン光Ｘが発生
する。

【００２８】偏向電磁石１１，１２，１３，１４，１５
を励磁し、レーザ発振器１０を作動させてミラー１７，
１８へレーザビームＬを出射させると、ミラー１７，２
０間、並びにミラー１８，２１間の２ヶ所でレーザビー
ムＬが電子ビームｅに衝突し、逆コンプトン光Ｘが発生
する。

【００２９】偏向電磁石１１，１２，１３，１４，１５
を励磁し、レーザ発振器１０を作動させてミラー１８へ
レーザビームＬを出射させると、ミラー１８，２１間の
だけでレーザビームＬが電子ビームｅに衝突し、逆コン
プトン光Ｘが発生する。

【００３０】偏向電磁石１４を励磁せずに、偏向電磁石
１１，１２，１３を励磁し、レーザ発振器１０からミラ
ー１６，１７へレーザビームＬを出射させると、ミラー
１６，１９間、並びにミラー１７，２０間の２ヶ所でレ
ーザビームＬが電子ビームｅに衝突し、逆コンプトン光
Ｘが発生する。

【００３１】このとき、逆コンプトン光Ｘの発生に寄与
しなかった残りの電子ビームｅは、ダンパ２４に入射す
る。

【００３２】偏向電磁石１４を励磁せずに、偏向電磁石
１１，１２，１３を励磁し、レーザ発振器１０からミラ
ー１７へレーザビームＬを出射させると、ミラー１７，
２０間だけでレーザビームＬが電子ビームｅに衝突し、
逆コンプトン光Ｘが発生する。

【００３３】偏向電磁石１２，１３，１４，１５を励磁
せずに、偏向電磁石１１のみを励磁し、レーザ発振器１
０からミラー１６へレーザビームＬを出射させると、ミ
ラー１６，１９間だけでレーザビームＬが電子ビームｅ
に衝突し、逆コンプトン光Ｘが発生する。

【００３４】このとき、逆コンプトン光Ｘの発生に寄与
しなかった残りの電子ビームｅは、ダンパ２３に入射す
る。

【００３５】このように、図１に示すレーザ逆コンプト
ン発生装置においては、複数の偏向電磁石１１，１２，
１３，１４，１５により逐次軌道が曲げられる電子ビー
ムｅに対して、所定の偏向電磁石１１，１３，１５の電
子ビームｅ進行方向上流側に配置したミラー１６，１
７，１８が反射するレーザビームＬを衝突させるので、
複数箇所で逆コンプトン光Ｘを発生でき、よって、ビー
ムラインを複数設置することが可能になる。

【００３６】なお、上述したレーザ逆コンプトン発生装
置では、ミラー１６，１７，１８のそれぞれにレーザ発
振器１０を設置しているが、１基のレーザ発振器１０を
複数のミラー１６，１７，１８で共用するようにしても
よい。

【００３７】図２は本発明のレーザ逆コンプトン発生装
置の実施の形態の第２の例を示しており、図中、図１と
同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

【００３８】この発生装置では、ミラー１９，２０，２
１の電子ビームｅ進行方向上流側に加速管２６，２７，
２８を配置し、偏向電磁石１１，１３，１５の電子ビー
ムｅ進行方向上流側で、当該電子ビームｅを適宜加速で
きるようにしている。

【００３９】従って、線形加速器、あるいはエネルギー
蓄積リングのいずれから電子ビームｅを得た場合であっ
ても、電子ビームｅの速度を調整すれば、ミラー１６，
１９間、ミラー１７，２０間、並びにミラー１８，２１
間で発生する逆コンプトン光Ｘのエネルギーを可変にで
きる。

【００４０】図３は本発明のレーザ逆コンプトン発生装
置の実施の形態の第３の例を示している。

【００４１】この発生装置は、線形加速器などから得た
電子ビームｅの移動経路に設置した複数の偏向電磁石３
１，３２，３３と、これらの偏向電磁石３１，３２，３
３の電子ビームｅ進行方向下流側に配置され且つレーザ
発振器１０が出射するレーザビームＬを偏向電磁石３
１，３２，３３で軌道が曲った電子ビームｅの進行方向
上流側へ向けて反射する分光素子３４，３５，３６と、
電子ビームｅの進行方向とは反対側に位置するように偏
向電磁石３１，３２，３３の至近に配置され且つレーザ
ビームＬの進行を阻止するダンパ３７，３８，３９と、
前記の偏向電磁石３１，３２，３３と分光素子３４，３
５，３６の間に配置され且つ電子ビームｅの軌道を曲げ
る偏向電磁石４３，４４，４５と、該偏向電磁石４３，
４４，４５により軌道が曲った電子ビームｅの進行を阻
止するダンパ４６，４７，４８とを備えている。

【００４２】電子ビームｅの移動経路は、チェンバ並び
にダクトなど構造物で取り囲まれ、真空状態に保持され
ている。

【００４３】分光素子３４，３５，３６は、先に述べた
分光素子８（図６参照）と同様に、シリコン（Ｓｉ）ま
たはゲルマニウム（Ｇｅ）などの単結晶を、素子表面が
格子面に対して非対称角をなすように加工したもので、
レーザビームＬを表面法線に応じた角度で反射し且つ逆
コンプトン光Ｘを回折面法線に応じた角度でブラッグ反
射する。

【００４４】偏向電磁石３１，４３を励磁し、レーザ発
振器１０から分光素子３４へレーザビームＬを出射させ
ると、分光素子３４によって反射するレーザビームＬが
偏向電磁石３１で軌道が曲げられた電子ビームｅに衝突
し、逆コンプトン光Ｘが発生する。

【００４５】この逆コンプトン光Ｘは、分光素子３４に
より反射して実験用のビームラインに導かれ、逆コンプ
トン光Ｘの発生に寄与しなかった残りのレーザビームＬ
は、３７に入射し、逆コンプトン光Ｘの発生に寄与しな
かった残りの電子ビームｅは、偏向電磁石４３で軌道を
曲げられてダンパ４６に入射する。

【００４６】偏向電磁石３２，４４を励磁し、レーザ発
振器１０から分光素子３５へレーザビームＬを出射させ
ると、分光素子３５によって反射するレーザビームＬが
偏向電磁石３２で軌道が曲げられた電子ビームｅに衝突
し、逆コンプトン光Ｘが発生する。

【００４７】この逆コンプトン光Ｘは、分光素子３５に
より反射して実験用のビームラインに導かれ、逆コンプ
トン光Ｘの発生に寄与しなかった残りのレーザビームＬ
は、３８に入射し、逆コンプトン光Ｘの発生に寄与しな
かった残りの電子ビームｅは、偏向電磁石４４で軌道を
曲げられてダンパ４７に入射する。

【００４８】偏向電磁石３３，４５を励磁し、レーザ発
振器１０から分光素子３６へレーザビームＬを出射させ
ると、分光素子３６によって反射するレーザビームＬが
偏向電磁石３３で軌道が曲げられた電子ビームｅに衝突
し、逆コンプトン光Ｘが発生する。

【００４９】この逆コンプトン光Ｘは、分光素子３６に
より反射して実験用のビームラインに導かれ、逆コンプ
トン光Ｘの発生に寄与しなかった残りのレーザビームＬ
は、３９に入射し、逆コンプトン光Ｘの発生に寄与しな
かった残りの電子ビームｅは、偏向電磁石４５で軌道を
曲げられてダンパ４８に入射する。

【００５０】このように、図３に示すレーザ逆コンプト
ン発生装置においては、所定の偏向電磁石３１，３２，
３３により軌道が曲げられる電子ビームｅに対して、こ
れら偏向電磁石３１，３２，３３の進行方向下流側に配
置した分光素子３４，３５，３６で反射するレーザビー
ムＬを衝突させるので、複数箇所で逆コンプトン光Ｘを
発生でき、よって、ビームラインを複数設置することが
可能になる。

【００５１】なお、上述したレーザ逆コンプトン発生装
置では、分光素子３４，３５，３６のそれぞれにレーザ
発振器１０を設置しているが、１基のレーザ発振器１０
を各分光素子３４，３５，３６で共用するようにしても
よい。

【００５２】図４は本発明のレーザ逆コンプトン発生装
置の実施の形態の第４の例を示しており、図中、図３と
同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

【００５３】この発生装置では、偏向電磁石４３，４
４，４５の電子ビームｅ進行方向上流側に加速管４０，
４１，４２を配置し、これらの加速管４０，４１，４２
により電子ビームｅを適宜加速できるようにしている。

【００５４】従って、線形加速器、あるいはエネルギー
蓄積リングのいずれから電子ビームｅを得た場合であっ
ても、電子ビームｅの速度を調整すれば、各分光素子３
４，３５，３６の至近で発生する逆コンプトン光Ｘのエ
ネルギーを可変にできる。

【００５５】なお、本発明のレーザ逆コンプトン発生装
置は上述した実施の形態のみに限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更を加
え得ることは勿論である。

【００５６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、下記
のような種々の優れた効果を奏し得る。

【００５７】（１）本発明の請求項１または請求項２に
記載のレーザ逆コンプトン発生装置のいずれにおいて
も、複数の偏向電磁石により逐次軌道が曲げられる電子
ビームに、所定の偏向電磁石の電子ビーム進行方向上流
側に配置したミラーが反射するレーザビームが衝突する
ので、複数箇所で逆コンプトン光Ｘを発生でき、よっ
て、ビームラインを複数設置することが可能になる。

【００５８】（２）本発明の請求項２に記載のレーザ逆
コンプトン発生装置では、光学素子の電子ビーム進行方
向上流側でレーザ光に衝突させるべき電子ビームを適宜
加速するので、逆コンプトン光のエネルギーを可変にで
きる。

【００５９】（３）本発明の請求項３または請求項４に
記載のレーザ逆コンプトン発生装置のいずれにおいて
も、所定の偏向電磁石により軌道が曲げられる電子ビー
ムに、その進行方向下流側の分光素子で反射するレーザ
ビームが衝突するので、所定の分光素子の近傍で逆コン
プトン光を発生でき、よって、ビームラインを複数設置
することができる。

【００６０】（４）本発明の請求項４に記載のレーザ逆
コンプトン発生装置では、分光素子の電子ビーム進行方
向上流側でレーザ光に衝突させるべき電子ビームを適宜
加速するので、逆コンプトン光のエネルギーを可変にで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ逆コンプトン発生装置の実施の
形態の第１の例を示す概念図である。

【図２】本発明のレーザ逆コンプトン発生装置の実施の
形態の第２の例を示す概念図である。

【図３】本発明のレーザ逆コンプトン発生装置の実施の
形態の第３の例を示す概念図である。

【図４】本発明のレーザ逆コンプトン発生装置の実施の
形態の第４の例を示す概念図である。

【図５】従来のレーザ逆コンプトン発生装置の第１の例
を示す概念図である。

【図６】従来のレーザ逆コンプトン発生装置の第２の例
を示す概念図である。

【符号の説明】

１１，１２，１３，１４，１５ 偏向電磁石 １６，１７，１８ ミラー ２６，２７，２８ 加速管 ３１，３２，３３ 偏向電磁石 ３４，３５，３６ 分光素子 ４０，４１，４２ 加速管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビームの軌道を逐次曲げる複数の偏
   向電磁石と、２以上の所定の偏向電磁石の電子ビーム進
   行方向上流側に配置され且つレーザビームを電子ビーム
   進行方向上流側へ向けて反射する光学素子とを備えてな
   ることを特徴とするレーザ逆コンプトン発生装置。
2. 【請求項２】 電子ビームを加速する手段を、所定の光
   学素子の電子ビーム進行方向上流側に配置した請求項１
   に記載のレーザ逆コンプトン発生装置。
3. 【請求項３】 電子ビームの移動経路に設けた複数の偏
   向電磁石と、各偏向電磁石の電子ビーム進行方向下流側
   に配置され且つレーザビームを偏向電磁石で軌道が曲っ
   た電子ビームの進行方向上流側へ向けて反射する分光素
   子とを備えてなることを特徴とするレーザ逆コンプトン
   発生装置。
4. 【請求項４】 電子ビームを加速する手段を、所定の分
   光素子の電子ビーム進行方向上流側に配置した請求項３
   に記載のレーザ逆コンプトン発生装置。