JP3429659B2 - 光電子発生方法及び装置 - Google Patents

光電子発生方法及び装置

Info

Publication number
JP3429659B2
JP3429659B2 JP02589898A JP2589898A JP3429659B2 JP 3429659 B2 JP3429659 B2 JP 3429659B2 JP 02589898 A JP02589898 A JP 02589898A JP 2589898 A JP2589898 A JP 2589898A JP 3429659 B2 JP3429659 B2 JP 3429659B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photocathode
light beam
photoelectron
cross
shape
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP02589898A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH11224630A (ja
Inventor
明良 常見
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP02589898A priority Critical patent/JP3429659B2/ja
Publication of JPH11224630A publication Critical patent/JPH11224630A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3429659B2 publication Critical patent/JP3429659B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトカソード表
面に対して斜めの方向から光ビームを照射して、フォト
カソード正面から光電子を発生させる光電子発生方法及
び装置に係り、特に、発生した電子を高周波(RF)加
速したとき、低いエミッタンスを得ることが可能な光電
子発生方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ライナック等の直線加速器やサイクロト
ロン等の回転加速器を含む電子加速器における電子源に
は、従来、一般的にサーマルカソードから発生する熱電
子が利用されてきたため、発生する電子束を短パルス、
低エミッタンスにすることが困難であった。
【0003】従って、近年、フォトカソードから発生す
る光電子を利用する方法が、発生する電子束を短パルス
化することが可能であるため、用いられるようになって
いる。このような光電子発生装置の一つに、図8に示す
如く、レーザ照射により発生する光電子をマイクロ波で
加速する高周波(RF)ガン10がある。
【0004】このRFガン10では、ターゲットである
フォトカソード12の表面上に短いパルスのレーザ光8
を照射することによって、フォトカソード12の表面か
ら光電子を飛び出させている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常、
レーザ光8はフォトカソード12の表面に対して垂直で
はなく、ある入射角θをもって斜めに入射されるため、
例えばレーザ光8の断面形状が円形であったとすると、
フォトカソード12表面上の光ビーム形状は、図8中に
示した如く、ビーム入射方向(図の上下方向)に長い楕
円形になってしまい、発生した電子をRF加速したと
き、低いエミッタンスが得られないという問題点を有し
ていた。
【0006】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、発生した電子をRF加速したとき、
低いエミッタンスを得ることを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、フォトカソー
ド表面に対して斜めの方向から光ビームを照射して、フ
ォトカソード正面から光電子を発生させる際に、前記フ
ォトカソードに入射される光ビームの断面形状を、フォ
トカソード表面上の光ビーム形状が真円又は略円形とな
るような楕円形として、前記課題を解決したものであ
る。
【0008】本発明は、又、同様の光電子発生装置にお
いて、前記フォトカソードに入射される光ビームの断面
形状を、フォトカソード表面上の光ビーム形状が真円又
は略円形となるような楕円形とするビーム楕円化手段を
けて、同様に前記課題を解決したものである。
【0009】更に、前記フォトカソードの直前で、前記
光ビームの断面形状をモニタする手段を設けたものであ
る。
【0010】又、前記ビーム楕円化手段を、ブリュース
タープリズムとしたものである。
【0011】更に、前記ブリュースタープリズムを少な
くとも4個用いて、該プリズム群の前後で光ビームの光
軸が変化しないようにしたものである。
【0012】更に、複数のプリズムをギアやベルトで連
結して、互いに連動して角度調整可能としたものであ
る。
【0013】又、前記ビーム楕円化手段を、少なくとも
1対のシリンドリカルレンズとして、該シリンドリカル
レンズの前後で光ビームの光軸が変化しないようにした
ものである。
【0014】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【0015】本実施形態に係るフォトカソード照射用レ
ーザ光学系は、図1に示す如く、断面形状が円形のレー
ザパルスビーム42を発生するレーザ光源40と、例え
ば反射ミラー44によって方向変換されたレーザパルス
ビーム42を集束して、RFガン10のフォトカソード
12に斜めの方向から入射するための伝送光学系50と
を、主に備えている。
【0016】前記伝送光学系50は、例えば、反射ミラ
ー44で方向変換された、図2(a)に示すような、ビ
ームの進行と垂直な方向の位置rに関する断面強度分布
を有するレーザパルスビーム42を、図2(b)に示す
ような分布とするための空間フィルタ(例えばピンホー
ルアパーチャ)52と、該空間フィルタ52を通過した
レーザパルスのビーム径を広げるためのビームエクスパ
ンダ54と、該ビームエクスパンダ54によって広げら
れた、図2(c)に示すような強度分布形状のうち、両
端部分を遮蔽するためのマスク56と、該マスク56の
開口部を通過した、断面が略矩形状のレーザパルスビー
ムを集束し、図2(d)に示すような幅の狭い断面強度
分布として、前記フォトカソード12に照射するための
凸レンズ58と、該凸レンズ58によって集束されたレ
ーザビーム42の方向を変換して、前記RFガン10の
フォトカソード12に照射するための反射ミラー60と
を備えている。
【0017】このような伝送光学系50において、従来
は、どの場所においても、レーザパルスビーム42の断
面形状が円形であったのに対し、本発明では、前記伝送
光学系50の任意の場所に、図3に示すような、例えば
2個のブリュースタープリズム70、72からなるビー
ム楕円化装置68を挿入して、レーザパルスビーム42
の断面形状を、ビーム入射方向(図3の上下方向)が短
い楕円形としている。
【0018】例えば、1個のブリュースタープリズム7
0を用い、直径aのレーザビームを該プリズム70に垂
直入射すると、プリズム70の出側における図3の縦方
向のビーム径bは、次式で表わされる。
【0019】 b=(cos θb/cos θ)*a …(1)
【0020】ここで、θbはブリュースター角、θはプ
リズムの頂角である。この場合、横方向幅はaのままで
あるため、楕円率αは次式で表わされる。
【0021】 α=b/a=(cos θb/cos θ) …(2)
【0022】同様に、図3に示す如く、2個のブリュー
スタープリズム70、72を用いた場合には、楕円率α
は、次式に示す如くとなり、より高い楕円率の楕円ビー
ムが得られる。
【0023】 α=c/a=(cos θb/cos θ)2 …(3)
【0024】ここで、cは、2個のプリズム70、72
を出た後の出射レーザビーム幅(短軸方向)である。
【0025】なお、伝送光学系50に挿入するブリュー
スタープリズムの数は、1個あるいは2個に限定され
ず、例えば図4に示す如く、4個組合せて用いることも
できる。この場合、楕円率αは、次式に示す如くとな
る。
【0026】 α=e/a=(cos θb/cos θ)4 …(4)
【0027】ここで、eは、4個のプリズム70、7
2、74、76を出た後の出射レーザビーム幅(短軸方
向)である。
【0028】例えば、プリズムに用いたガラスの屈折率
n=1.5の場合、ブリュースター角θb=56°とな
り、プリズムの頂角θ=34°であれば、楕円率αは
0.207となる。
【0029】図4に示す如く、プリズムを4個組合せた
場合には、出射光軸を入射光軸と同一に戻すことが可能
となり、従来の伝送光学系に対するプリズムの挿入や除
去が容易となる。
【0030】なお、プリズムの数は2個あるいは4個に
限定されず、1個、3個又は5個以上とすることができ
る。
【0031】本実施形態においては、ブリュースタープ
リズムを用いているので、偏平率を容易に変えることが
できる。
【0032】又、前記のように複数のプリズムを用いる
場合、角度の微調整が大変であるが、図5に例示する如
く、ギヤ80、82を有するプリズム角度連動装置78
を設け、各プリズム70、72を該ギヤ80、82で連
結し、角度の微調整の際に、それぞれが連動するように
して、調整を容易とすることができる。なお、図5の例
では、ギヤを用いていたが、ギヤの代わりにプーリとベ
ルトの組合せを用いることも可能である。
【0033】又、フォトカソード12に入射される光ビ
ームの断面形状を、ビーム入射方向が短い楕円形とする
ビーム楕円化装置は、前記ブリュースタープリズムを用
いたものに限定されず、図6に示すビーム楕円化装置8
4の如く、例えば2つのシリンドリカルレンズ86、8
8を組合せて構成することができる。
【0034】この場合には、光軸が変化しないので、従
来の伝送光学系に対する配設が容易である。
【0035】更に、図7に示す如く、フォトカソード1
2の直前にハーフミラー92を有するビーム断面モニタ
装置90を設け、該ハーフミラー92によって取り出し
た光ビームをスクリーン94上に写し出すことにより、
フォトカソード12に照射される光ビームの断面形状を
モニタできるようにすることも可能である。
【0036】このようにすれば、フォトカソード12表
面上の光ビームの断面形状を確実に円形に近付けること
ができる。
【0037】なお、前記空間フィルタ52を、ビームの
進行と垂直な方向の位置によって透過率の異なるガウシ
アンフィルタとして、該空間フィルタ52を通過するレ
ーザビームの断面形状を、きれいなガウス分布に整形す
ることもできる。光路中に挿入する空間フィルタの種類
は、ピンボールアバーチャやガウシアンフィルタに限定
されず、レーザビームの断面形状をトップフラットな形
状や、他の自由な形に整形することもできる。
【0038】なお、前記実施形態においては、本発明
が、ライナック等の電子加速器に光電子を入射するため
のRFガンに適用されていたが、本発明の適用対象はこ
れに限定されない。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、照射する光ビームがフ
ォトカソード表面上で真円又は略円形となるため、発生
した電子を例えばRF加速したとき、低いエミッタンス
を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態におけるフォトカソード照射
用レーザ光学系の全体構成を示す光路図
【図2】前記フォトカソード照射用レーザ光学系の各所
におけるビーム強度分布の変化を示す線図
【図3】前記フォトカソード照射用レーザ光学系の伝送
光学系に挿入される、本発明によるブリュースタープリ
ズムを2個用いたビーム楕円化装置の構成例及び作用を
示す平面図及び断面図
【図4】同じくプリズムを4個用いたビーム楕円化装置
の構成例を示す平面図及び断面図
【図5】同じくプリズム角度連動装置の構成例を示す平
面図
【図6】同じく一対のシリンドリカルレンズを用いたビ
ーム楕円化装置の構成例を示す平面図
【図7】同じくビーム断面モニタ装置の構成例を示す光
路図
【図8】従来のRFガンへのレーザ光の入射状態を示す
断面図
【符号の説明】
8…レーザ光 10…高周波(RF)ガン 12…フォトカソード 40…レーザ光源 42…レーザパルスビーム 44…反射ミラー 50…伝送光学系 52…空間フィルタ 54…ビームエクスパンダ 56…マスク 58…凸レンズ 68、84…ビーム断面楕円化装置 70、72、74、76…ブリュースタープリズム 78…プリズム角度連動装置 80、82…ギヤ 86、88…シリンドリカルレンズ 90…ビーム断面モニタ装置 92…ハーフミラー 94…スクリーン
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/073 H01J 1/34 G21K 1/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フォトカソード表面に対して斜めの方向か
    ら光ビームを照射して、フォトカソード正面から光電子
    を発生させる際に、 前記フォトカソードに入射される光ビームの断面形状
    を、フォトカソード表面上の光ビーム形状が真円又は略
    円形となるような楕円形としたことを特徴とする光電子
    発生方法。
  2. 【請求項2】フォトカソード表面に対して斜めの方向か
    ら光ビームを照射して、フォトカソード正面から光電子
    を発生させる光電子発生装置において、 前記フォトカソードに入射される光ビームの断面形状
    を、フォトカソード表面上の光ビーム形状が真円又は略
    円形となるような楕円形とするビーム楕円化手段を設
    ことを特徴とする光電子発生装置。
  3. 【請求項3】請求項2において、更に、前記フォトカソ
    ードの直前で、前記光ビームの断面形状をモニタする手
    段が設けられていることを特徴とする光電子発生装置。
  4. 【請求項4】請求項2又は3において、前記ビーム楕円
    化手段が、ブリュースタープリズムであることを特徴と
    する光電子発生装置。
  5. 【請求項5】請求項4において、前記ブリュースタープ
    リズムが少なくとも4個用いられ、該プリズム群の前後
    で光ビームの光軸が変化しないようにされていることを
    特徴とする光電子発生装置。
  6. 【請求項6】請求項4又は5において、複数のプリズム
    がギアやベルトで連結され、互いに連動して角度調整可
    能とされていることを特徴とする光電子発生装置。
  7. 【請求項7】請求項2又は3において、前記ビーム楕円
    化手段が、少なくとも1対のシリンドリカルレンズであ
    ることを特徴とする光電子発生装置。
JP02589898A 1998-02-06 1998-02-06 光電子発生方法及び装置 Expired - Fee Related JP3429659B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02589898A JP3429659B2 (ja) 1998-02-06 1998-02-06 光電子発生方法及び装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02589898A JP3429659B2 (ja) 1998-02-06 1998-02-06 光電子発生方法及び装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11224630A JPH11224630A (ja) 1999-08-17
JP3429659B2 true JP3429659B2 (ja) 2003-07-22

Family

ID=12178621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP02589898A Expired - Fee Related JP3429659B2 (ja) 1998-02-06 1998-02-06 光電子発生方法及び装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3429659B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5963453B2 (ja) 2011-03-15 2016-08-03 株式会社荏原製作所 検査装置
CN105328330B (zh) * 2015-10-29 2017-05-10 广东正业科技股份有限公司 一种co2激光器及其外光路传输方法、系统
CN115616792A (zh) * 2022-11-29 2023-01-17 天津凯普林激光科技有限公司 一种光束整形方法、光束整形装置及紫外激光器

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11224630A (ja) 1999-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7394594B2 (en) Methods for processing a pulsed laser beam to create apertures through microlens arrays
US7005605B2 (en) Laser irradiation apparatus and method
JPH0737536A (ja) 結像用の電子エネルギーフィルタ
JP3429659B2 (ja) 光電子発生方法及び装置
KR100659438B1 (ko) 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법
EP1255163B1 (en) High output extreme ultraviolet source
US5982806A (en) Laser beam converter for converting a laser beam with a single high-order transverse mode into a laser beam with a desired intensity distribution and laser resonator for producing a laser beam with a single high-order transverse mode
JPH0727993A (ja) 光ビーム均一化光学系
JP3400334B2 (ja) 光電子発生方法及び装置
JPH11224631A (ja) 光電子発生方法及び装置
JPH0498214A (ja) レーザ光の照射装置
JP4182151B2 (ja) X線発生装置
JPS62231924A (ja) 投影露光方法及びその装置
US5774491A (en) Energy exchange between a laser beam and charged particles using inverse diffraction radiation and method for its use
JPH1177344A (ja) 光加工装置
CN112445076B (zh) 光刻机、曝光系统及实现离轴照明的方法与离轴照明装置
WO2023162391A1 (ja) レーザ加速粒子ビーム装置およびレーザ加速粒子ビーム発生方法
JPS61163681A (ja) マイクロビ−ム形成用のレ−ザ−装置
JPH10282363A (ja) 光ファイバ導光器
US5737354A (en) Energy exchange between a laser beam and charged particles using inverse transition radiation and method for its use
JPH07166333A (ja) レーザ・アブレーション装置
KR100188972B1 (ko) 액정프로젝트의 조명장치
JPS63192584A (ja) レ−ザマ−キング用マスク
Bovet et al. Synchrotron radiation interferences between short dipoles at LEP
JPS61217716A (ja) レ−ザ光を用いて投光線を得る装置

Legal Events

Date Code Title Description
S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080516

Year of fee payment: 5

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080516

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090516

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100516

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees