JPH0357200A - 光蓄積リング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シンクロトロン放射光発生装置を使用した光
蓄積リングに関する。

［従来の技術コ 最近、荷電粒子を所定の曲率を持つ軌道に沿って光速に
近い速度で運動させることにより、軌道の接線方向へシ
ンクロトロン放射光を発生するシンクロトロン放射光発
生装置が注目を浴びている。

本発明者は、このようなシンクロトロン放射光発生装置
に荷電粒子軌道の外周を取巻くように反射鏡を配置し、
この反射鏡によりシンクロトロン放１・１光を反射する
ことによって、シンクロトロン放射光を反射鏡内に蓄積
する光蓄積リングを、特開昭６４−７２５００号公報で
明らかにした。このような光蓄積リングでは、通常のシ
ンクロトロン放射光発生装置に比べて、シン，クロトロ
ン放射光の利用効率を著しく改善することができる。ま
た、本発明者は、既に、荷電粒子軌道を真円形とし、反
射鏡を荷電粒子軌道に対して同心円となるように設置し
、反射鏡の曲率半径を荷電粒子軌道の半径と特定の関係
を満足するように設定することにより、シンクロトロン
放射光と該シンクロトロン放射光の反射光との間の干渉
又は反射光同士の干渉を利用して、単色の光を取り出せ
るようにした先蓄積リングを、特願平１−６０４７９号
明細書において提案している。更に、本発明者は、既に
、特廟昭６３−３２３７１６号明細書において、レーザ
光を反射鏡内に投入したり、反射鏡の一部又は全部を回
折格子とすることにより、蓄積されたシンクロトロン放
射光と軌道を周回する荷電粒子をｔ目互作用させて、自
由電子レーザ発振を起こさせることができる光蓄積リン
グも提案している。

とにかく、このような光蓄積リングを用いて、超ＬＳＩ
等の微細加工だけでなく、レーザ加工、レーザ核融合等
、幅広い応用が期待されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記開示及び提案された光蓄積リングは、現
時点では、短波長において、その位相を揃える程度にま
で、反射鏡を高精度に製造することが困難であるため、
光蓄積リングから取り出された出射光の波長をあまり短
くすることが出来ない。

従って、本発明の課題は、短波長帯域の光を強調して取
り出すことができる光蓄積リングを提供することである
。

［課題を解決するための手段〕 本発明によると、荷電粒子を所定の曲率を有する軌道に
沿って光速に近い速度で運動させることにより、前記軌
道の接線方向へシンクロトロン放射光を発生し、該シン
クロトロン放射光を前記軌道の外周を取巻くように配置
された反射手段で反射することにより、前記反射手段内
に前記シンクロトロン放射光を蓄積すると共に、該蓄積
されたシンクロトロン放射光を出射光として光取出手段
を介して取り出す光蓄積リングにおいて、前記シンクロ
トロン放射光の放射方向と逆向きに、前記軌道の接線方
向に沿って電磁波を投入する投入手段を有し、該投入さ
れた電磁波を前記軌道上を周回中の荷電粒子と衝突させ
ることにより、短波長の放出光の量を増加させたことを
特徴とする光蓄積リングが得られる。

［作　用コ 軌道の接線方向に放出されるシンクロトロン放射光と反
対方向から電磁波（長波長の光）を投入する。この投入
される電磁波と軌道上を周回中の荷電粒子のタイミング
を揃えて、この電磁波を荷電粒子と衝突するように投入
する。このとき、この電磁波は、荷電粒子により、荷電
粒子の進行方向に散乱を受ける。この散乱は、逆コンブ
トン散乱として知られている。この逆コンプトン散乱に
より、荷電粒子と衝突した電磁波は、その荷電粒子から
エネルギを受け、電磁波のエネルギが増加し、散乱され
た（衝突された後の）電磁波の波長は、衝突する前の電
磁波のそれよりも、短くなる。

〔実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図を参照して、本発明の第１の実施例に係るシンク
ロトロン放射光発生装置から或る光蓄積リングについて
説明する。

第１図に示された光蓄積リングは、円形形状の真空容器
（図示せず）及び超伝導磁石等の偏向磁石によって構成
された磁場発生装置（図示せず）とを備え、電子等の荷
電粒子が入射加速器からインフレクタ等を介して真空容
器内に入１・ｊされる。

真空容器内には、上記した磁場発生装置によって数テス
ラに達する磁場が発生されているから、入剃した荷電粒
子は印加される磁場の強度によって定まる曲率を有する
円形軌道１を描いて光速に近い速度で連動する。ここで
は、荷電粒子軌道１の曲率中心をＯとする。荷電粒子は
円形軌道１上で局部的に密集し、所謂、パンチを複数個
形成した状態で運動する。パンチの長さ及び数はシンク
ロトロン放射光発生装置の運転条件及び設計条件によっ
て定まる。各パンチは等間隔を維持した状態で、荷電粒
子軌道１上を光速に近い速度で運動する。この実施例で
は、円形の荷電粒子軌道１の半任をｒとして説明し、第
１及び第２のバンチ６及び７がＱ　Ｔｈ粒子軌道１上を
周回しているものとして説明する。この状態で、各バン
チ６及び７からは荷電粒子軌道１の接線方向にシンクロ
トロン放射光が放出される。

図示された光蓄積リングは円形の荷電粒子軌道１の外周
を全体的に取巻く反射鏡２及び反射鏡２の一部に設けら
れた光取出口３を有する。ここでは、荷電粒子は電子で
あるものとして説明するが、陽電子、イオン等であって
もよい。図に示された反射鏡２は荷電粒子軌道１と同様
に、円形であり、反射ｍ２の曲率中心は荷電粒子軌道１
の曲率中心Ｏと実質的に一致するように、配置されてい
るものとし、その曲率半径をＲとする。したがって、こ
の例では、反射ｖＬ２は荷電粒子軌道１と曲率半径Ｒの
同心円を構成していることになる。

反射鏡２と荷電粒子軌道１とが同心円を構成している場
合、各バンチ６及び７から荷電粒子軌道１の接線方向に
放出されたシンクロトロン放射光（以下ＳＯＲ光と呼ぶ
）は、反射鏡２により、荷電粒子軌道１に接するように
反射される。したがって、この構成では、各バンチ６及
σ７から放出されたＳＯＲ光は荷電粒子軌道１と繰り返
し接しながら、光取出口３に導かれる。このことは、反
射鏡２で反射されたＳＯＲ光と荷電粒子軌道１との接点
位置で放射されたＳＯＲ光が全て同一の光路５を通って
、光取出口３に導かれることを意味し、これによって、
ＳＯＲ先の利用効率を改善できる。

第１図に示された光蓄積リングは、光取出口３から、Ｓ
ＯＲ光の放射方向と逆向きに、，荷電粒子軌道１の接線
方向に沿って電磁波を投入するための投入装置を具備し
ている、この投入された電磁波を荷電粒子軌道１上を周
回中のバンチ６と衝突させることにより、以下に詳細に
述べるように、短波長の放出光の量を増加させることが
可能である。

本第１の実施例では、投入装置は、電磁波として高周波
を発生する高周波発生装置４と、この高周波発生装置４
から発生された高周波を光取出口３へ導いて光取出口３
より投入高周波として反射鏡２内へ投入するための導波
管８とを有している。

この投入高周波は、パルス状に送出されてもよいし、連
続的に送出されてもよい。投入高周波がパルス状に送出
された場合には、パルス状の投入高周波とバンチ６とが
それらの接点Ａにおいて衝突するように、パルス状の投
入高周波の送出タイミングを設定する。

投入高周波はバンチ６により逆コンプトン散乱を受けて
、光取出口３の方向へ鋭く放出（散乱）される。この散
乱された高周波はバンチ６の電子よりエネルギを受ける
ために、その波長が短くなる方向にシフトして、短波長
の高周波となる。

一方、接点Ａにおいて散乱を受けなかった高周波は反射
鏡２により荷電粒子軌道１と接するように反射される。

したがって、この反射された高周波は、再び、パンチ、
例えば、バンチ７と衝突する。反射１！２の曲率半径を
、この様にパンチと投入高周波が繰り返し衝突する様に
設定できることは、特開昭６４−７２５００号公報で明
らかである。このようにして、投入高周波は極めて有効
に利用される。

所で、本実施例では、高周波を投入するために導波管８
を使用している。そして、この導波管８には、接点Ａで
散乱された高周波を取り出すための穴９が空けられてい
る。投入高周波は、その波長か長いので、導波ｅ８に空
けられた穴９によっては、その反射率に余り影響を受け
ない。

散乱された高周波の最短の波長λは、次の式で与えられ
る。

λ一λ。／（４γ２） ここで、λ。は投入高周波の波長、γは特殊相対性理論
に表れる電子のローレンッ◆ファクタである。因みに、
電子のエネルギが５　０　０　Ｍ　ｅ　Ｖのとき、波長
λ。とじてｍｍのオーダの投入高周波を投入するならば
、散乱された高周波の波長λとしてｎｍのオーダのもの
を得ることが出来る。

上記の第１の実施例では、電磁波の発生源として高周波
発生装置４を用いている。しかし、ｓＯＲ先は白色光で
あるので、その長波長の成分のみをＳＯＲ先の放射方向
と逆向きに反射して、再び、荷電粒子軌道上に戻して、
荷電粒子軌道のパンチと衝突させることにより、上記の
第ｌの実施例と同様の効果を得ることが出来る。ミラー
と接点Ａの間の距離は、反射された放射光が再び電子と
衝突する様に設定されている。

第２図を参照して、本発明の第２の実施例では、光取出
口３に、図示の如く、ＳＯＲ光の長波長の戊分のみを反
射するような材質のミラー１０を設置している。ミラー
１０の中心部には、ＳＯＲ光および散乱された電磁波の
内、短波長のもののみを透過するための、所定の半径を
もつ穴】１が空けられている。ミラー１０の材質として
は、高誘電体が好ましい。また、ミラー１０は、銅板、
金メッキした金属板、または金属メッシュでもよい。

［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、ＳＯＲ
光の放射方向と逆向きに、荷電粒子軌道の接線方向に沿
って電磁波を投入することにより、短波長の光を得るこ
とが出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による光蓄積リングの概
略構成を示す平面図、第２図は本発明の第２の実施例に
よる光蓄積リングの概略構成を示す平面図である。 １・・・荷電粒子軌道、２・・・反射鏡、３・・・光取
出口、４・・・高周波発生装置、５・・・光路、６，７
・・・パンチ、８・・・導波管、９・・・穴、１０・・
・ミラー　１１・・・穴。 第１図 反別鏡２ ｔ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、荷電粒子を所定の曲率を有する軌道に沿って光速に
   近い速度で運動させることにより、前記軌道の接線方向
   へシンクロトロン放射光を発生し、該シンクロトロン放
   射光を前記軌道の外周を取巻くように配置された反射手
   段で反射することにより、前記反射手段内に前記シンク
   ロトロン放射光を蓄積すると共に、該蓄積されたシンク
   ロトロン放射光を出射光として光取出手段を介して取り
   出す光蓄積リングにおいて、前記シンクロトロン放射光
   の放射方向と逆向きに、前記軌道の接線方向に沿って電
   磁波を投入する投入手段を有し、該投入された電磁波を
   前記軌道上を周回中の荷電粒子と衝突させることにより
   、短波長の放出光の量を増加させたことを特徴とする光
   蓄積リング。 ２、前記投入手段が前記光取出手段に設けられている請
   求項１記載の光蓄積リング。 ３、前記投入手段は、前記電磁波として高周波を発生す
   る高周波発生装置と、該高周波発生装置から発生された
   高周波を前記光取出手段へ導いて該光取出手段より前記
   反射手段内へ投入するための導波路とを有する請求項２
   記載の光蓄積リング。 ４、前記投入手段が、前記光取出手段より取り出された
   出射光を反射する付加反射手段である請求項２記載の光
   蓄積リング。 ５、前記付加反射手段が、前記光取出手段より取り出さ
   れた出射光及び前記荷電粒子と衝突して散乱された電磁
   波の内、短波長のもののみを透過する透過手段をもつ請
   求項４記載の光蓄積リング。 ６、前記透過手段が所定の大きさの穴或いはメッシュ状
   の金属である請求項５記載の光蓄積リング。 ７、前記透過手段が可視光を透過する誘電体ミラーであ
   る請求項５記載の光蓄積リング。 ８、前記透過手段がハーフミラー或いはＱスイッチであ
   る請求項５記載の光蓄積リング。