JPH0364983A - 自由電子レーザー - 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、改良の電子加速器を備えた自由電子レーザー
に間し、特にサブミリメーター（波長０．　１ｍｍ〜１
ｍｍ）から近赤外までに渡る範囲で、干渉性放射線を生
成することに使用される自由電子レーザーに関するもの
である。

（従来技術および発明が解決しようとする課題〉従来の
自由電子レーザーの概略を第１図に示す。

従来の自由電子レーザーは、電子ビームを発生する電子
発生源（Ｋ）と、前記電子ビームを相対論的速度まで加
速する加速構造物（ＡＣＣ）と、周期的交番磁石で形成
されウィグラーと呼ばれる磁気構造物（Ｉｆ）の内部へ
前記加速ビームを入射することを可能にする偏向＠　（
ＤＫＶ１、ＤＥＶ２）とからなる、電子ビームは、前記
ウィグラー内で互い違いの方向を持つ一連のゆれを受け
る。ウィグラーの出力口で電子ビームは偏向器によって
再び屈折され、最後には減衰１１（Ａ）によって吸収さ
れてしまう、ウィグラーは二枚のミラー（Ｍ１、１２）
の間にある。

第１図において、発振器（Ｏ３Ｃ）は電磁ビーム（Ｌ１
）を提供し、該電磁ビームはウィグラーの中を通過する
。ウィグラーは電子ビームと電磁波ビームの相互作用の
場（５ＥＡＴ）である、ある特定な場合に、電磁波ビー
ムは電子ビームのエネルギーをもらって増幅される０強
力で干渉性のあるレーザービーム（Ｌ２）は、用途目的
物に向かって発射され方向づけもれる。　　自由電子構
造物は又、発振器として機能することができる。この場
合、ミラーＭ１とＭ２は平行であり、共振空洞を形成す
る０図１の発振器（Ｏ２０）はこの場合、当然、不要と
なる。

従来、　「レーザー」という言葉は増幅器と発振器の両
方を意味するものであると、当然のように理解されてき
た。かかる装置についての説明は、米国特許ＵＳ−Ａ−
３　８８２　４１０に述べられている。

自由電子レーザー操作の最適制御はウィグラーに入射さ
れる電子ビームのパラメーターに部分的に基づいている
。これらのパラメーターには、電子ビームの強度、電子
のエネルギー　ビーム方向の分散、そしてビームの直径
がある。これまでに知られている電子レーザーには、各
種の加速構造物が使用されている０例えば、 ・２０〜１２０ＭｅＶのエネルギー用の線型加速器・０
．５〜５　Ｍ　ｅ　Ｖのエネルギー用の線型誘導加速器
、 ３〜８　Ｍ　ｅ　Ｖのエネルギー用の静電加速器（Ｖａ
ｎｄｅ　Ｇｒａａｆｆ　型）、 ・０．１５〜１ＭｅＶ用のマルクス発電機によって供給
されるダイオード、 ・１５０〜５４ＯＭｅＶ用の蓄積リング、・１００〜１
５０ＭｅＶ用のマイクロトロン、である。

一例を挙げると、ＱＢ−Ａ−２０６５３６３において使
用されているのは、線型加速器（月１４ｕ−世困凰０で
あり、一方、論文”Ｐｒｏｐｏｓａｌ　ｆｏｒ　ＦＥＬ
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　Ｄｒｉｖｅｎ　Ｂｙ　ｔｈｅ　
ｎａｔｉｏｎａｌ　　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｒＳｔａｎｄａ
ｒｄ’ｓ　ＣＷ　Ｍｉｃｒｏｔｒｏｎ”において使用さ
れるのは、マイクロトロンである。

加速器はある観点から言えば、適したものであるが、し
かし依然として不合理な点を宥する。特にそれら加速器
は複雑な構造なので、結果として、産業（工業）用レー
ザーを作り出すこと、即ち小型化、低コスト、そして高
い信頼性を有したレーザーを作り出すことは困難となっ
ている。さらに、従来の加速器のエネルギー効率はそれ
ほど高いものではなく、逆に、加速電子のエネルギー分
散は非常に高い、従って、自由電子レーザーは今日まで
実験室用道具として存在しているのである。

さらに、上述された二つの論文で使用された加速器は、
電子ビームの切換えに問題点をもっている。

つまり、これらの装置においては１、電子ビームは加速
器内部においては共通の軌道部分を通過しくその加速器
がライナック、ミクロトロンにかかわらず）、加速器外
部においては、様々な軌道を通過しなければならない、
この問題の為、電子ビームの装置を合体・分離する必要
性がある。

本発明の目的はこれらの不都合を除くことにある。

つまり、本発明は、本質的によく知られた特殊な電子加
速器を自由電子レーザーに適用することを提案するもの
である。かかる加速器は特にコンパクトであり、使用に
際して融通がきき、操作が簡単であり、しかも経済的で
ある０本加速器は低度のエネルギー分散を有する強度の
電子ビームを提供し、この低エネルギー分散は、ウィグ
ラー内において最適相互作用状態を得ることを可能にし
、レーザーの効率を増大する。

さらに、本発明にかかわる加速器において、該加速器は
減速器としても使用され、加速電子が通過する軌道は減
速電子が通過する軌道とは分離しており、その構成が、
前述した切換えを不要にしている。

最後に、本発明によって推奨される加速器は、他の加速
器、例えば、２３８０ＭＨｚで作動するマイクロトロン
や、３５８Ｍ）（ｚで作動するライナック、もしくはカ
タラックの周波数よりも、本加速器の場合１８０ＭＨｚ
と、より低い周波数で作動する。従って、加速と減速の
位相状態を維持する為の電子軌道の長さの精度を満たす
のは、本発明の場合、より容易である。

本発明にかかわる加速器は、複式通路（ｍｕｌｔｉ−ｐ
ｌｅ　ｐａｓｓａｇｅｓ）を宥した同軸構造物であり、
そのことはフランス特許出願ＦＲ−Ａ−２　６１８　０
３２において既に述べられ、クレームされている。従来
、前記加速器の適用範囲は、直接、加速電子によってか
、あるいは重金属ターゲットに変換して得られるＸ線に
よって、土壌食料生産物のような様々な物質へ放射線照
射することに限定されていた。

本発明に使用される加速構造物は、前述された利点の他
に、様々な興味ある形態（ｖａｒｉａｎｔｓ）を可能に
する０例えば、レーザーは磁気ウィグラーを通過した電
子ビームの残留エネルギーを回復する為の手段からなり
、該手段は加速器の通路と同一の複式通路を有した同軸
構造物によって構成される電子減速器を含み（ｉｎｃｏ
ｒｐｏｒａｔｉｎｇ）、ウィグラーを通過したビームは
減速度に対応した位相状態で前記減速器に入射される。

減速構造物は加速構造物と分離することも可能であり、
また一致させることも可能である。

本発明によって採用された加速構造物は又、蓄積リング
を使用した実施例を可能にし、ウィグラーは、該蓄積リ
ングのアームのひとつに設置される。これらの実施例は
非常に高い効率レベル（水準）を獲得することを可能に
するので非常な利点がある。加速空洞は、一定の状態の
もとでレーザーの電子ビームによって放射されるエネル
ギーを補償する役目をするのみである。

かかる装置は、電子ビームの速度分布の増加、増幅の為
に、前述のイギリス特許ＱＢ−Ａ−２０８５　３８３Ｐ
、３　２５行〜３５行において、製作するのは困難であ
ると考えられている。この製作可能性は従来技術では考
察されていない。

しかし本発明に関わる同軸加速器を使用すれば、以上に
述べた困難は簡単に克服できる。なぜなら蓄積リングに
連結された同軸空洞はかなり長い安定性を有し、その安
定性は電子のエネルギー再編に結びつき、その電子の分
布はウィグラーの中で受ける相互作用によって増加され
るからである。

（実施例） 以下、本発明に関わる非限定的な実施例を添付の図面を
参照しつつ説明する。

第２、第３図は、自由電子レーザーへ利用される本発明
に関わる加速構造物の構造と作用を示している。第２図
は、外部円筒状導体１０．　　内部円筒状導体２０、お
よび両側導体３１．３２で構成される同軸空洞（ＣＣ）
を示す、この空洞は軸Ａと、該軸Ａと直交する中央面Ｐ
ｍを有する。このような空洞用の全ての可能共振モード
の中には、電場Ｅが中央面Ｐｍで真に半径方向であり且
つ半径に一致し、その面Ｐｍを離れると電場は減少し、
空洞の両端３１．３２では電場は消失してしまう横断電
子型の単一モードいわゆる基本モードがある。逆に、磁
場は空洞の両端に沿って最高値を示し、磁力の向きが変
わる中央面では磁場が消失する。この共振モードにおい
て、空洞内で作られる電磁場の波長をλとすると、空洞
の高さはλ／２となる。

ある共振モードに替わる横向放射状成分の最高値ｎ（ｎ
＞１）を持つ他の共振モードがある。その場合、空洞の
高さはｎλ／２に等しい、９４えば、二面を持つことが
可能であり、その二面上で電場の放射状成分は最高値を
持ち、高さλの空洞の場合、その二面は両端からλ／４
の位置に配置される。

空洞ＣＣには、ループ３４を通って高周波ＩＫｓ　ＨＦ
から高周波が供給される。

電子ビームは放射状電場が最高値を示す面の同軸空洞の
中に入射される。すなわち、ビームを曲げやすい干渉磁
場のない面に入射される。

第２図に示されたλ／２の共振空洞の場合、中央面Ｐｍ
に入射される。しかし、λで空洞が共振し、二枚の異な
った面が使用される場合があることが第７図との関連で
示されるであろう。

第３図は完全加速器の概略であり、高周波源５ＨＦ１　
　電子発生源に１　　および二個の電子偏向器Ｄｌ。

Ｄ２と外部円筒状導体１０と内部円筒状導体２０とによ
って構成される同軸空洞ＣＣを示している０本加速器は
次のようにして作動する。

電子発生源には同軸空洞ｃｃの軸と直交する面に向けら
れる電子ビームＦｅを発する０発射されたビームは通過
口１１を通って空洞の中に入り、外部導体の第一直径ｄ
ｌ上を通って空洞の中を横切る。内部導体２０は直径線
上で相対する２個の通過口２１．２２を有する。もし、
位相条件と周波数条件とが十分であるならば（電場は電
子速度と反対向きでなければならない）、電子ビームは
電場によって加速される。

加速されたビームは、通過口１１に対して直径線上、反
対位置にある通過口１２を通って空洞の外に出てから、
偏向器Ｄｌによって方向転換される。前記ビームは通過
口１３を通って同軸空洞に再び入射され、第二直径ｄ２
上を進み、空洞内において第二加速を受ける。ビームは
通過口１４を通って空洞外に出てから偏向器Ｄ２によっ
て再び方向転換され、その後、通過口１５を通って再び
空洞内へ入射される。そして、同じようにビームは第三
直径ｄ３上を進み、第三加速を受けるのである。加速構
造物が同軸であるという特性は、空洞内の第１、第２半
軌道において、つまり、外部導体から内部導体への半径
と、内部導体から外部導体への半径においては電場の方
向は異なる、ということである、電場は高周波（実際、
数百メガヘルツ）を有するので、電場の空間変動は時間
変動に付随している。これら二つの変動は、電子が中心
導体を横切った瞬間に電場が消されるような位相状態で
ビームを入射することによって達成される。

電子がひとつの導体から他の導体を通過するのに要する
時間は電場の半周期以下でなければならない。

従って、電子が空洞を完全に横切るのに要する時間は電
場の周期以下である。電子が単相対論的速度を有する時
、ｄ２／ｃ＜Ｔとなることが必要である。

Ｃは光速度を示す、この条件はｄ２＜λΦ形にすること
ができる。λは電磁場の波長を示す。

空洞外つまり偏向器内で電子が通る通路の長さを１とし
た時、補助条件をｄ２＋ｌ＝にとすることが必要である
。ここでｋは整数である。装置の全規模に移し変える為
には、ｋ＝１とすることが望ましい。

しかし、ある特殊な場合には、ｋ＝２とすることが必要
な時もある。

電子を減速でなく加速する為には、電磁場周期のある一
定時間にビームを入射することが必要である。

電磁場が最高値を示すサイクル瞬時を基準位相とみなし
、軸Ａ上に位置した面Ｐｍの点をＯとした場合、場の位
相が３π／２（２にπ以内）の時に、電子は０を通過す
るという位相条件が課され、その結果、最初の半径上（
場は電子速度と反対方向である）で加速を起こし、そし
て次の半径上（場は反対方向にされた後、電子速度と反
対方向となる）でも加速を起こす０反対に、場の位相が
π／２（２にπ以内）の時に電子が通過すると、その通
路に沿ってすべて減速が生じる。場の位相がπの時は、
減速も加速もないニュートラルである。

第４図は、本発明に関わる、いわゆる°゛ロストビーム
°゛形態自由電子レーザーを示す０図に示されているよ
うに、本装置は、電子発生源（ｋ）、可能であればパン
チャー（Ｇ）、ビームが６本の異なる直径に従って加速
される加速構造物（Ｒ）、ウィグラー（Ｗ）、そして電
子吸収器（Ａ）からなる、２個のミラーＭ１とＭ２は共
振空洞を構成する。ウィグラーの入力位置と出力位置に
あるビーム偏向器は図示されていない。

このような配列の装置には、いくつかの利点がある０例
えば、本装置は、銹導磁場（軸状または螺旋状）を持っ
た長い構造物にビームを入射するように作られている。

それはさまざまなパラメーターに鑑みて、考えぬかれた
操作性、規則的柔軟性を有している一方、シンプルであ
り、安価でもある。

しかしながら、不合理な点もある。すなわち、出力ビー
ムのエネルギーが失われ、その結果、効率性が普通とな
り、Ｘ線が放射される。さらに、電子ビームの強度は制
限されている。

これらの不合理を除く為、第５図、６図に示されたよう
に、本発明は、エネルギー回復装置を提供する。

第５図において、本装置は同軸構造物Ｒ１と同一の複数
（複式）通路を有した第二構造物からなる。

だだし、Ｒ２は減速用に作動する。前述したように、場
が３π／２＋（２にπ）の位相を持った時に電子が中心
０１を通るよう、電子が同軸構造物Ｒ１の中に入射され
る。同軸構造物Ｒ２の中では、電子は、π／２＋　（２
に一π）の位相の時に中心０２を通過しなければならな
い。

従って、二つの空洞Ｒ１とＲ２は周期と位相については
、同期して（同周期かつ同位相で）供給されることが必
要である。ビームが最後に０１を通る瞬間とビームが最
初に０２を通る瞬間との間の場の位相変化は ３π／２−　π／２＝π　　（２にｍ−π以内）である
ことが必要である。

ウィグラーを通り、０１と０２の間を電子が通過する通
路の距離りは次のようになる。

２πＦ−Ｌ／ｖ＝　（２に−−＋１）ｒｔすなわち ｋ＝ｖ　（２に−−＋１）／２Ｆ ただし、■は電子速度、Ｆは周波数である。

第６図の実施例において、図の装置は加速器、減速器と
して併用使用される一つの同軸構造物である。

この二重効果は、電子の空洞への入射回数に作用するこ
とによって得られる。すなわち、加速用として３π／２
　（または−π／２）、減速用としてπ／２となる。電
子が通過する輪状路の距離りは前述の関係式によって求
められる。レーザーの効′率を増すためにエネルギーを
回復するという利点は、同軸空洞の壁でジュール効果に
よって失われるエネルギーと比較してビームのエネルギ
ーが高い時、当然、実現される。それは、非常に高い過
電圧係数を持った空洞、特に、本発明において有利に使
用され得る超電導空洞の場合である。しかし、出力電子
ビームの吸収と結びついたＸ線を減らすことが望まれる
ならば、利益は依然として存在する。

第５図において、二つの空洞の周波数同調を生み、第一
空洞の回復されたパワーを第二空洞に再入射する為に、
減速空洞と加速空洞との連結を提供することは必要であ
る。しかし、この連結は共振周波数を変え、連結された
空洞体はその連結に左右される魚によって作用する二つ
の周波数で共振する。これらの理由で、第６図のような
単一空洞形態がより好まれるのである、加速器、減速器
両用として作動する一つの空洞の可能な実施例が７図に
示されている。

この同軸空洞はλで共振し、従って電場が真に半径状で
あり、最大振幅を持つ二面ＰｌとＰ２を持つ（これは結
局、干渉偏向磁場のない二面ということになる）、これ
らの面は中央面から±Ｈ／４の位置に配置される。ここ
でＨは空洞の高さを示し、Ｈは波長λに等しい。

面Ｐｌは加速に使用され（−本の通路だけが示されてい
るが、実際はいつかの通路が存在する）、面Ｐ２は減速
に使用され、加速か減速かの違いは、前述したように、
空洞で作られる場の位相とビームが入射された時との相
互関係によって生じる。

第７図の解決策は又、２という因数（ＦＡＣＴＯＲ）に
よって、ジュール効果による損失を減少させるという利
点を有する。

本発明のもう一つ別の実施例に従えば、同軸加速構造物
は第８図のような、よく知られた型の蓄積リングと結び
つけることができる。第８図において、二つの磁気偏向
器りとＤ′は誘導を課し円弧状軌道に沿った電子ビーム
の偏向を確実にする。該円弧状軌道半径は電子エネルギ
ーに依存している。この半径は次のようにして得られる
。

ｖ ｌＢ ｍは電子の質量であり（相対論的効果を考慮にいれて）
、ｋは電子の電荷、Ｂは磁束密度である。

従って、二本の半円弧軌道の長さは ２πｍｖ Ｂ となり、これに二本の直線アームの長さ２１を加えた長
さＬは ２πｍｖ Ｌ＝２１＋ Ｂ となる。

この長さＬが空洞内で作られる場の波長λの倍数である
時、すなわち、Ｌ＝ｈλである時、”共振。

軌道を定めることが可能である。共振軌道に放出された
電子は、場の同一位相に対応する時に、すなわち２πの
倍数以内でπ／２の相転移の時に、空洞の中心を通る。

第８図は、ｈがそれぞれ３．４．５．６に等しい軌道を
示している。

第８図は縦軸にｈ数、横軸にエネルギーＥ（Ｍｅ■〉つ
まり、ｍ／ｍ−に等しい係数γを示している。

ｍ・は電子静止質量であり、ｍは実際に速度を持った電
子の質量である１図の垂直線は相対論的効果がわずかな
場合（γ＝１）に対応し、傾線は相対論的効果が支配し
ている場合を示している。この曲線は、場の周波数が１
８０Ｍｅｚ、磁束Ｂが１０−２テスラ、直線アームの長
さ１が１ｍの場合を示す、この配置では、電子が係数り
の共ｌ１ＩＩＩＡ道からｈを越える係数ｈ−の共振軌道
（ｈ−＝ｈ＋１）へ通過するように加速されるならば、
同軸加速空洞はその機能を十分に果たす、この状態は、
入射時間とＨＦ場（高周波電場）の振幅に作用すること
によって得られる。

一定エネルギー軌道と、その軌道を通る電子を加速も減
速もしない同軸構造物を使用することが可能な場合があ
るかもしれない、ビームの入射条件は、場が±π（ある
いはＯ）の位相を持つ時に減速電子が空洞の中心を通る
ということである。その時、定エネルギー軌道が得られ
る。これらの軌道は、位相±πの時、安定であり（±π
位相の小さな乱れは大きな乱れに対抗し且つその位相を
正しい位相へと導く）、位相０の時、不安定である。

−船釣に言って、安定が保証される範囲は、π／２と３
π／２の間であり、３π／２の近くで加速を、π／２の
近くで減速を伴う、電子のエネルギーは、電子が入射さ
れる時の位相に左右されるので、安定が保証されるエネ
ルギー範囲は、この位相範囲に対応する。

第１０１３！！！、　　第１１図は、自由電子レーザー
の完全構造物を示し、該構造物は、電子発生源（ｋ）、
パンチャー（Ｇ）、同軸加速・減速空洞（Ｒ）、入射磁
石（ＡＩ）、ウィグラー（Ｗ）、ミラー（Ｍ１、Ｍ２）
、接線方向で蓄積リング（Ａｓ）の中にビームを入射す
ることを可能にする磁気コンジット（磁力線管ＣＭ）と
からなる。

第１０図は、空洞Ｒの中に二本の加速通路と、蓄積リン
グの上にメンテナンス目的の為のニュートラル通路があ
る場合を示す。

第１１図は５本の加速通路と一本のニュートラル通路の
場合を示している。加速通路の数は、電子ビームがウィ
グラーの中の同調状態を満足する為に必要とされるエネ
ルギーに左右される。良好で可能な形態の通路を作り、
同軸構造物に向かって電子を収束させる為に、装置に、
例えば磁気四極子レンズを付は加えることが可能である
。

第１０図と１１図の蓄積リングの配置は、磁気コングツ
１０Ｍの使用によって容易となり、該コンジットは加速
段階での出力口で入射された電子ビームを屈曲させる為
に必要な偏向磁場に関して、蓄積リングの電子の軌道を
突き出すことを可能にする。かかる磁気コンジットは、
磁束を金属内に伝送しその軸上にきわめて小さい磁気強
度値を与える強磁性体チューブによって構成されるか、
もしくは蓄積リングから発した電子ビームの通路の磁場
を消す磁気補償巻線によって構成される。

加速段階の出力口の電子軌道と蓄積リングの電子軌道の
混合は、本発明に関わって使用される加速器の注目すべ
き特性によって容易となり、その特性は収束レンズとし
て作用し、軌道の混合において存在する角度分離を正す
ことを可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の自由電子レーザーの概略図、第２図は
、基本モードに関わる同軸共振空洞の縦断面図、 第３図は、加速構造物の断面図、 第４図は、本発明に関わるロストビーム型の自由電子レ
ーザーの第１形態を示す図、 第５図は、ひとつが加速用、他のひとつが減速用のふた
つの構造物を備えた第２エネルギー回復形態を示す図、 第６図は、ひとつの構造物に一個の加速用と一個の減速
用を有したエネルギー回復の実施例を示す図、第７図は
、ふたつの異なった面上で作動するひとつの加速・減速
構造物のエネルギー回復の実施例を示す図、 第８図は、蓄積リングを有したもうひとつ別の形態を示
す図、 Ｍｇ２図は、蓄積リング構造物用のエネルギー表、第１
ＯｒＭは、本発明に関わる加速器によって＃ｉ持される
蓄積リングを使用したもうひとつ別の形態を示す図、 ！１１図は本発明に関わる加速器によって維持される蓄
積リングを有したもうひとつ別の実施例を示す図である
。 Ｗ・・・磁気ウィグラー Ｍ１、Ｍ２・・・ミラー Ｒ・・・電子加速器 ＣＧ・・・同軸空洞 Ｅ・・・電磁場 ＳＨＦ・・・高周波発生源 １０・・・外部導体 ２０・・・内部導体 Ｄ１、Ｄ２・・・偏向器 Ｒ２・・・減速器 ｑフ ト Ｑつ − 寸 へ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）電子発生源（Ｋ）と、 該発生源によつて供給され、かつ電子ビームを供給する
   電子加速器と、 前記電子ビームが通過する磁気ウィグラー（Ｗ）と、 該ウイグラーの両側に配置されたミラー（Ｍ１、Ｍ２）
   と、 を含む自由電子レーザーにおいて、 電子加速器（Ｒ）は、 外部導体（１０）と内部導体（２０）とによつて形成さ
   れる同軸空洞（ＣＣ）を有する同軸構造物と、前記同軸
   空洞（ＣＣ）に該空洞の共振周波数の電磁場（Ｅ）を供
   給する高周波発生源（ＳＨＦ）と、軸と直交する少なく
   ともひとつの面（Ｐ）において最高値を有する電磁場（
   Ｅ）の放射状成分と、空洞内に電子ビームを入射し、か
   つ空洞外へ該ビームを引き出す為の、平面上（Ｐ）に位
   置し直線上にそれぞれ向き合う通過口（１１、１２、１
   ３、１４、１５、１６）を有する空洞の外部導体（１０
   ）と内部導体（２０）と、 によつて構成され、 該加速器は、さらに直径に沿つて空洞内を通過し終えた
   ビームを偏向する一方、該ビームをその面上にとどめて
   おいて後、もうひとつ別の直径に沿つて空洞内に該ビー
   ムを入射することが可能な少なくともひとつの電子偏向
   器（Ｄ１、Ｄ２）を有することを特徴とする自由電子レ
   ーザー。 （２）請求項第１において、 自由電子レーザーは、前記磁気ウイグラーを通過し終え
   た電子ビームの残留エネルギーを回復する為の手段から
   なり、該手段は、 同軸構造物と、 加速器の偏向器と同一の偏向器と、 によって形成された電子減速器（Ｒ２）によつて構成さ
   れ、磁気ウイグラーを通過し終えたビームは減速度に対
   応した位相状態で前記減速器に入射されることを特徴と
   するもの。（３）請求項第２において、 減速器（Ｒ２）は加速器（Ｒ）と分離していることを特
   徴とする自由電子レーザー。 （４）請求項第２において、 減速器は加速器（Ｒ）と共に同一構造物に設けられるこ
   とを特徴とする自由電子レーザー。 （５）請求項第４において、 同軸空洞（ＣＣ）には二面を有する共振モードに対応し
   た周波数の電磁場が供給され、該面において電場の放射
   状成分が最大量であり、該面に位置するすべての異なつ
   た直径（ｄ１、ｄ２）に応じた連続加速度に対応した位
   相状態で、これらの面のひとつ（Ｐ１）で空洞内に入射
   される電子ビームを電子発生源（Ｋ）が供給し、ウィグ
   ラー（Ｗ）を通過した電子ビームは連続減速度に対応し
   た位相状態で、前記二面のうち他の面（Ｐ２）で前記空
   洞（ＣＣ）内に入射されることを特徴とする自由電子レ
   ーザー。 （６）請求項第１において、 自由電子レーザーは同軸空洞の出口と同軸空洞の入口と
   の間の電子蓄積リングからなり、該リングは二本の直線
   枝路と二本の円弧状枝路とからなり、ウィグラーはリン
   グの直線枝路のひとつに位置することを特徴とするもの
   。 （７）請求項第１において、 蓄積リングから発した電子は加速も減速もない中立状態
   に対応した位相状態で空洞（ＣＣ）を通過することを特
   徴とする自由電子レーザー。