JP5697074B2 - レーザーコンプトン光発生装置、レーザーコンプトン光発生方法、中性子線発生装置 - Google Patents
レーザーコンプトン光発生装置、レーザーコンプトン光発生方法、中性子線発生装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5697074B2 JP5697074B2 JP2010170647A JP2010170647A JP5697074B2 JP 5697074 B2 JP5697074 B2 JP 5697074B2 JP 2010170647 A JP2010170647 A JP 2010170647A JP 2010170647 A JP2010170647 A JP 2010170647A JP 5697074 B2 JP5697074 B2 JP 5697074B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- particle beam
- light
- incident
- laser compton
- 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
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- X-Ray Techniques (AREA)
Description
本発明のレーザーコンプトン光発生装置は、パルス状の高エネルギー粒子線とレーザー光とを衝突点において衝突させた際のコンプトン効果によって高エネルギー光を発生させるレーザーコンプトン光発生装置であって、進行方向に延びる線状となったバンチの形態で前記高エネルギー粒子線を発生させる粒子線発生手段と、前記レーザー光を発振するレーザー光源と、前記高エネルギー粒子線を前記衝突点に入射させる前に、前記衝突点において前記バンチが進行方向に対して傾斜角をもち前記バンチ内の一部の領域のみの高エネルギー粒子が前記レーザー光と衝突するように前記高エネルギー粒子線を偏向させる偏向手段と、を具備することを特徴とする。
本発明のレーザーコンプトン光発生装置において、前記粒子線発生手段は、電子銃と当該電子銃の後段に接続された線形加速器を具備することを特徴とする。
本発明のレーザーコンプトン光発生装置において、前記偏向手段は、前記電子銃と前記線形加速器との間に挿入されたことを特徴とする。
本発明のレーザーコンプトン光発生装置は、直列に接続された2つの線形加速器を具備し、前記偏向手段は、前記2つの線形加速器の間に挿入されたことを特徴とする。
本発明のレーザーコンプトン光発生装置において、前記偏向手段は、前記線形加速器の後段に挿入されたことを特徴とする。
本発明のレーザーコンプトン光発生装置において、前記粒子線発生手段は、電子銃と当該電子銃の後段に接続された入射用加速器とを具備する入射系と、当該入射系から出射されたパルス状の高エネルギー粒子線を高周波加速する加速空洞とを具備し、前記入射系から出射された高エネルギー粒子線を前記加速空洞を含む周回軌道で周回させる動作を繰り返し行う蓄積リングであり、前記衝突点は、前記周回軌道の中に設定され、前記偏向手段は、前記高エネルギー粒子線の進行方向において、前記加速空洞と前記衝突点との間に挿入されたことを特徴とする。
本発明のレーザーコンプトン光発生装置において、前記粒子線発生手段は、電子銃と当該電子銃の後段に接続された入射用加速器とを具備する入射系と、当該入射系から入射したパルス状の高エネルギー粒子線を高周波加速する主加速器と具備し、前記入射系から出射された高エネルギー粒子線を前記主加速器を含む周回軌道で1周させる動作を繰り返し行い、前記主加速器における前記高周波加速に用いられる高周波を、前記入射系から入射した高エネルギー粒子線に対しては加速する位相とし、前記周回軌道を1周した高エネルギー粒子線に対しては減速する位相とする、エネルギー回収型線形加速器であり、前記衝突点は、前記周回軌道の中に設定されたことを特徴とする。
本発明のレーザーコンプトン光発生装置において、前記偏向手段は、前記電子銃と前記入射用加速器との間に挿入されたことを特徴とする。
本発明のレーザーコンプトン光発生装置において、前記偏向手段は、前記入射用加速器と前記主加速器の間の前記周回軌道外に挿入されたことを特徴とする。
本発明のレーザーコンプトン光発生装置は、直列に接続された2つの入射用加速器を具備し、前記偏向手段は、前記2つの入射用加速器の間に挿入されたことを特徴とする。
本発明のレーザーコンプトン光発生装置において、前記偏向手段は、前記入射用加速器と前記主加速器の間の前記周回軌道中に挿入されたことを特徴とする。
本発明のレーザーコンプトン光発生装置において、前記偏向手段は、前記主加速器の後段の前記周回軌道中に挿入されたことを特徴とする。
本発明のレーザーコンプトン光発生装置は、直列に接続された2つの主加速器を具備し、前記偏向手段は、前記2つの主加速器の間に挿入されたことを特徴とする。
本発明のレーザーコンプトン光発生方法は、パルス状の高エネルギー粒子線とレーザー光とを衝突点において衝突させた際のコンプトン効果によって高エネルギー光を発生させるレーザーコンプトン光発生方法であって、進行方向に延びる線状となったバンチの形態で前記高エネルギー粒子線を発生させる粒子線発生工程と、前記レーザー光を発振するレーザー光発生工程と、前記衝突点において前記バンチが進行方向に対して傾斜角をもち前記バンチ内の一部の領域のみの高エネルギー粒子が前記レーザー光と衝突するように前記高エネルギー粒子線を偏向させる偏向工程と、前記レーザー光と偏向後の前記高エネルギー粒子線とを前記衝突点で衝突させる衝突工程と、を具備することを特徴とする。
本発明の中性子線発生装置は、前記レーザーコンプトン光発生装置と、当該レーザーコンプトン光発生装置から発せられたレーザーコンプトン光を吸収して中性子線を発するターゲットと、を具備することを特徴とする。
図1は、第1の実施の形態となるレーザーコンプトン光発生装置10の構成を示す図である。このレーザーコンプトン光発生装置10における粒子線発生手段には、線形加速器が用いられている。図1の上側には、このレーザーコンプトン光発生装置10における電子パルスの形態の変遷が示されている。レーザー光と高エネルギー化されたこの電子パルスとが衝突する構成とされ、レーザー光が高エネルギー電子パルスからエネルギーを受け取ることにより、高エネルギー光(X線、ガンマ線)となる。
第2の実施の形態に係るレーザーコンプトン光発生装置においては、粒子線発生手段として蓄積リングが用いられている。蓄積リングにおいては、入射系から入射した電子線(電子パルス)が、偏向磁石によってその軌道が曲げられることによって周回軌道とされ、この周回軌道中に加速空洞が設けられる。このため、電子線を蓄積して電子数を高めることができ、蓄積された電子とレーザー光とを衝突させることができる。
第3の実施の形態に係るレーザーコンプトン光発生装置においては、粒子線発生手段として、エネルギー回収型線形加速器(ERL:Energy Recovery Linac)が用いられている。例えば特開2004−119097号公報に記載されているように、ERLにおいては、電子パルスは前記の蓄積リングと同様に電子は周回軌道を通るが、一つの電子パルスはこれを1周しただけで減衰する。この際、このエネルギーの減衰分が次の電子パルスの加速に用いられる。
第4の実施の形態は、レーザーコンプトン光発生装置を用いた中性子線発生装置である。この構成は、レーザーコンプトン光発生装置として、単色性が高い前記のレーザーコンプトン光発生装置を用いた以外については、非特許文献2に記載のものと同様である。図15は、この中性子線発生装置60の構成の概略を示す図である。この構成においては、例えば181Taのように単一の核種で構成されたターゲット61に、レーザーコンプトン光発生装置10で発生させたガンマ線(レーザーコンプトン光20)を照射する。ここで、ガンマ線のエネルギーは、ターゲット61を構成する材料の原子核において(γ、n)反応を発生させる閾値よりも高くする。これにより、このレーザーコンプトン光20を吸収し、このエネルギーとこの核種における中性子離脱エネルギーの差となるエネルギーをもつ単色の中性子線62が、(γ、n)反応によってターゲット60から発生する。これを末端の中性子利用実験設備70で使用することができる。中性子線62はガンマ線の入射点から発散して発せられるため、複数の中性子利用実験設備70を同時に使用することが可能である。中性子線62のエネルギーは、レーザーコンプトン光20のエネルギーによって決まるため、線形加速器14によって電子パルス12のエネルギーを制御することにより、中性子線61のエネルギーの制御が可能である。この際、レーザーコンプトン光20の単色性が高いために、中性子線62の単色性も高まる。ここで、中性子線62の単色性を高めるためには、ターゲット61を、単一の核種(単一の同位体)からなる材料で構成することが特に好ましく、こうした材料としてはTaやBiがある。また、レーザー光17と同期した短パルス出力とされた中性子線62が得られるため、中性子線62の出力タイミングの制御も容易である。
11、91 電子銃
12、32、42 電子パルス
13 偏向空洞(偏向手段)
14、14A、14B、93 線形加速器(粒子線発生手段)
15、34、44 高エネルギー電子パルス(高エネルギー粒子線)
16、95 レーザー光源
17、96 レーザー光
18、97 反射鏡
19、98 衝突点
20、99 レーザーコンプトン光
33 入射用線形加速器(粒子線発生手段)
35 加速空洞(粒子線発生手段)
43、43A、43B 入射用加速器(粒子線発生手段)
45、45A、45B 主加速器(粒子線発生手段)
46 ビームダンプ
60 中性子線発生装置
61 ターゲット
62 中性子線
70 中性子利用実験設備
131 高周波電気力
141 加速用高周波電界
151 衝突部分
Claims (15)
- パルス状の高エネルギー粒子線とレーザー光とを衝突点において衝突させた際のコンプトン効果によって高エネルギー光を発生させるレーザーコンプトン光発生装置であって、
進行方向に延びる線状となったバンチの形態で前記高エネルギー粒子線を発生させる粒子線発生手段と、
前記レーザー光を発振するレーザー光源と、
前記高エネルギー粒子線を前記衝突点に入射させる前に、前記衝突点において前記バンチが進行方向に対して傾斜角をもち前記バンチ内の一部の領域のみの高エネルギー粒子が前記レーザー光と衝突するように前記高エネルギー粒子線を偏向させる偏向手段と、
を具備することを特徴とするレーザーコンプトン光発生装置。 - 前記粒子線発生手段は、電子銃と当該電子銃の後段に接続された線形加速器を具備することを特徴とする請求項1に記載のレーザーコンプトン光発生装置。
- 前記偏向手段は、前記電子銃と前記線形加速器との間に挿入されたことを特徴とする請求項2に記載のレーザーコンプトン光発生装置。
- 直列に接続された2つの線形加速器を具備し、前記偏向手段は、前記2つの線形加速器の間に挿入されたことを特徴とする請求項2に記載のレーザーコンプトン光発生装置。
- 前記偏向手段は、前記線形加速器の後段に挿入されたことを特徴とする請求項2に記載のレーザーコンプトン光発生装置。
- 前記粒子線発生手段は、電子銃と当該電子銃の後段に接続された入射用加速器とを具備する入射系と、当該入射系から出射されたパルス状の高エネルギー粒子線を高周波加速する加速空洞とを具備し、前記入射系から出射された高エネルギー粒子線を前記加速空洞を含む周回軌道で周回させる動作を繰り返し行う蓄積リングであり、
前記衝突点は、前記周回軌道の中に設定され、
前記偏向手段は、前記高エネルギー粒子線の進行方向において、前記加速空洞と前記衝突点との間に挿入されたことを特徴とする請求項1に記載のレーザーコンプトン光発生装置。 - 前記粒子線発生手段は、電子銃と当該電子銃の後段に接続された入射用加速器とを具備する入射系と、当該入射系から入射したパルス状の高エネルギー粒子線を高周波加速する主加速器と具備し、前記入射系から出射された高エネルギー粒子線を前記主加速器を含む周回軌道で1周させる動作を繰り返し行い、前記主加速器における前記高周波加速に用いられる高周波を、前記入射系から入射した高エネルギー粒子線に対しては加速する位相とし、前記周回軌道を1周した高エネルギー粒子線に対しては減速する位相とする、エネルギー回収型線形加速器であり、
前記衝突点は、前記周回軌道の中に設定されたことを特徴とする請求項1に記載のレーザーコンプトン光発生装置。 - 前記偏向手段は、前記電子銃と前記入射用加速器との間に挿入されたことを特徴とする請求項7に記載のレーザーコンプトン光発生装置。
- 前記偏向手段は、前記入射用加速器と前記主加速器の間の前記周回軌道外に挿入されたことを特徴とする請求項7に記載のレーザーコンプトン光発生装置。
- 直列に接続された2つの入射用加速器を具備し、前記偏向手段は、前記2つの入射用加速器の間に挿入されたことを特徴とする請求項7に記載のレーザーコンプトン光発生装置。
- 前記偏向手段は、前記入射用加速器と前記主加速器の間の前記周回軌道中に挿入されたことを特徴とする請求項7に記載のレーザーコンプトン光発生装置。
- 前記偏向手段は、前記主加速器の後段の前記周回軌道中に挿入されたことを特徴とする請求項7に記載のレーザーコンプトン光発生装置。
- 直列に接続された2つの主加速器を具備し、前記偏向手段は、前記2つの主加速器の間に挿入されたことを特徴とする請求項7に記載のレーザーコンプトン光発生装置。
- パルス状の高エネルギー粒子線とレーザー光とを衝突点において衝突させた際のコンプトン効果によって高エネルギー光を発生させるレーザーコンプトン光発生方法であって、
進行方向に延びる線状となったバンチの形態で前記高エネルギー粒子線を発生させる粒子線発生工程と、
前記レーザー光を発振するレーザー光発生工程と、
前記衝突点において前記バンチが進行方向に対して傾斜角をもち前記バンチ内の一部の領域のみの高エネルギー粒子が前記レーザー光と衝突するように前記高エネルギー粒子線を偏向させる偏向工程と、
前記レーザー光と偏向後の前記高エネルギー粒子線とを前記衝突点で衝突させる衝突工程と、
を具備することを特徴とするレーザーコンプトン光発生方法。 - 請求項1から請求項13までのいずれか1項に記載のレーザーコンプトン光発生装置と、
当該レーザーコンプトン光発生装置から発せられたレーザーコンプトン光を吸収して中性子線を発するターゲットと、
を具備することを特徴とする中性子線発生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010170647A JP5697074B2 (ja) | 2010-07-29 | 2010-07-29 | レーザーコンプトン光発生装置、レーザーコンプトン光発生方法、中性子線発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010170647A JP5697074B2 (ja) | 2010-07-29 | 2010-07-29 | レーザーコンプトン光発生装置、レーザーコンプトン光発生方法、中性子線発生装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012033338A JP2012033338A (ja) | 2012-02-16 |
JP5697074B2 true JP5697074B2 (ja) | 2015-04-08 |
Family
ID=45846547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010170647A Expired - Fee Related JP5697074B2 (ja) | 2010-07-29 | 2010-07-29 | レーザーコンプトン光発生装置、レーザーコンプトン光発生方法、中性子線発生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5697074B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013186964A (ja) * | 2012-03-06 | 2013-09-19 | Fujifilm Corp | X線発生装置及びx線発生方法 |
CN106793433A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-05-31 | 中国科学院光电研究院 | 一种具有高平均束流和单脉冲束流的小型化x射线仪 |
WO2021039541A1 (ja) * | 2019-08-28 | 2021-03-04 | 国立大学法人大阪大学 | 中性子発生装置及び中性子発生方法 |
CN112616237B (zh) * | 2020-12-07 | 2023-08-11 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种产生准正弦波脉冲电子束的方法、系统和可读介质 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03173492A (ja) * | 1989-12-01 | 1991-07-26 | Kobe Steel Ltd | 線形加速器使用自由電子レーザ装置 |
JP4066330B2 (ja) * | 2002-09-25 | 2008-03-26 | 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 | エネルギー回収型線型加速器における前段加速器の消費電力の低減方法 |
JP4070202B2 (ja) * | 2003-01-14 | 2008-04-02 | 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 | レーザー逆コンプトンガンマ線を用いた核異性体生成による高精度、高s/n、高効率での同位体分析法 |
JP4822267B2 (ja) * | 2006-04-04 | 2011-11-24 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 二帯域短パルス高輝度光源装置 |
JP5339325B2 (ja) * | 2007-11-30 | 2013-11-13 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | X線発生装置及びx線発生方法 |
JP4925133B2 (ja) * | 2008-01-29 | 2012-04-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | テラヘルツ波電子線分光測定方法および装置 |
-
2010
- 2010-07-29 JP JP2010170647A patent/JP5697074B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012033338A (ja) | 2012-02-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Downer et al. | Diagnostics for plasma-based electron accelerators | |
Elkina et al. | QED cascades induced by circularly polarized laser fields | |
Wang et al. | Power scaling for collimated γ-ray beams generated by structured laser-irradiated targets and its application to two-photon pair production | |
US11013100B2 (en) | Plasma accelerator | |
Benedetti et al. | Giant collimated gamma-ray flashes | |
Rykovanov et al. | Quasi-monoenergetic femtosecond photon sources from Thomson Scattering using laser plasma accelerators and plasma channels | |
Corde et al. | Femtosecond x rays from laser-plasma accelerators | |
Albert et al. | Characterization and applications of a tunable, laser-based,<? format?> MeV-class Compton-scattering γ-ray source | |
US6201851B1 (en) | Internal target radiator using a betatron | |
US6545436B1 (en) | Magnetic containment system for the production of radiation from high energy electrons using solid targets | |
Blackburn et al. | Radiation beaming in the quantum regime | |
JP5697074B2 (ja) | レーザーコンプトン光発生装置、レーザーコンプトン光発生方法、中性子線発生装置 | |
Krasny et al. | High-luminosity Large Hadron Collider with laser-cooled isoscalar ion beams | |
Ju et al. | Generation of collimated bright gamma rays with controllable angular momentum using intense laguerre-gaussian laser pulses | |
Mironov et al. | Onset of electron-seeded cascades in generic electromagnetic fields | |
TWI811463B (zh) | 富集和放射性同位素生產 | |
Shahbaz et al. | Nuclear signatures in high-order harmonic generation from laser-driven muonic atoms | |
Li et al. | Strong signature of one-loop self-energy in polarization resolved nonlinear Compton scattering | |
Albert | Laser wakefield accelerators: next-generation light sources | |
Nürnberg | Laser-accelerated proton beams as a new particle source | |
Ong et al. | Feasibility studies of an all-optical and compact γ-ray blaster using a 1 PW laser pulse | |
Ong et al. | Radiation reaction in the interaction of ultraintense laser with matter and gamma ray source | |
Dong et al. | High flux femtosecond x-ray emission from the electron-hose instability in laser wakefield accelerators | |
Roth et al. | Transport of laser accelerated proton beams and isochoric heating of matter | |
Balabanski et al. | 80 years of experimental photo-fission research |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130520 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130520 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140611 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140617 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140804 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150127 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150204 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5697074 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |