JPH0711999B2 - 自由ポジトロニウム放射光の発生方法及びその装置 - Google Patents
自由ポジトロニウム放射光の発生方法及びその装置Info
- Publication number
- JPH0711999B2 JPH0711999B2 JP62039053A JP3905387A JPH0711999B2 JP H0711999 B2 JPH0711999 B2 JP H0711999B2 JP 62039053 A JP62039053 A JP 62039053A JP 3905387 A JP3905387 A JP 3905387A JP H0711999 B2 JPH0711999 B2 JP H0711999B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron
- positronium
- positron
- radiation
- cooling ring
- 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 - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S4/00—Devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in wave ranges other than those covered by groups H01S1/00, H01S3/00 or H01S5/00, e.g. phonon masers, X-ray lasers or gamma-ray lasers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S376/00—Induced nuclear reactions: processes, systems, and elements
- Y10S376/913—Antimatter devices and methods
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光子エネルギーが数MeV（数100万電子ボル
ト）以上の単色ガンマ線ビーム及び同ガンマ線の10万分
の1.3の光子エネルギーの単色Ｘ線レーザー，（以下こ
れらを総称して「自由ポジトロニウム放射光」と云
う。）を同時に発生させる方法とその装置に関する。
ト）以上の単色ガンマ線ビーム及び同ガンマ線の10万分
の1.3の光子エネルギーの単色Ｘ線レーザー，（以下こ
れらを総称して「自由ポジトロニウム放射光」と云
う。）を同時に発生させる方法とその装置に関する。
従来の光ビームの発生技術は、レーザーのごとき可視光
領域ならびにその周辺領域のものあるいはシンクロトロ
ン放射光（以下SP光と云う）のような赤外線から長波長
のＹ線領域にわたるものに限られている。そして、短波
長のＸ線ならびに、より遥かに高いエネルギーすなわ
ち、光子エネルギー0.1MeV以上で実用上充分な強度の単
色光つまり単色ガンマ線ビームの発生方法は発明されて
おらず、原理的に不可能とされていた。
領域ならびにその周辺領域のものあるいはシンクロトロ
ン放射光（以下SP光と云う）のような赤外線から長波長
のＹ線領域にわたるものに限られている。そして、短波
長のＸ線ならびに、より遥かに高いエネルギーすなわ
ち、光子エネルギー0.1MeV以上で実用上充分な強度の単
色光つまり単色ガンマ線ビームの発生方法は発明されて
おらず、原理的に不可能とされていた。
本発明は、従来の如何なる単色光ビームの発生技術とも
原理を全く異にして単色性と低雑音性においてSR光より
比較にならぬ程優れた高エネルギーの光ビームを容易に
発生させる方法と装置を提供しようとするものである。
原理を全く異にして単色性と低雑音性においてSR光より
比較にならぬ程優れた高エネルギーの光ビームを容易に
発生させる方法と装置を提供しようとするものである。
そのために、本発明では所定のエネルギーまで高速電子
ビーム及び高速陽電子ビームを独立に加速蓄積し、これ
らを同一方向に合流せしめて高速ポジトロニウムのビー
ムを発生させ、これを合流電子ビーム軸上に電子エネル
ギーの２倍のエネルギーの単色ガンマ線と、該ガンマ線
10万分の1.3の光子エネルギーの単色Ｘ線に転換させ、
いわゆる自由ポジトロニウム放射光を発生させることを
特徴とするものである。
ビーム及び高速陽電子ビームを独立に加速蓄積し、これ
らを同一方向に合流せしめて高速ポジトロニウムのビー
ムを発生させ、これを合流電子ビーム軸上に電子エネル
ギーの２倍のエネルギーの単色ガンマ線と、該ガンマ線
10万分の1.3の光子エネルギーの単色Ｘ線に転換させ、
いわゆる自由ポジトロニウム放射光を発生させることを
特徴とするものである。
以下、本発明を図示の実施例に従って説明する。第１図
は本発明自由ポジトロニウム放射光発生装置の１実施例
の概略図である。符号１は電子及び陽電子入射用加速器
系であって電子と陽電子を同一の加速器で加速出来る線
型加速器またはマイクロトロンのようなものが実用上適
当である。電子と陽電子それぞれ専用の加速器を設置す
ることは勿論差支えない、２と２′は電子ビームと陽電
子ビームを夫々蓄積・冷却リングＲ，Ｒ′に導く伝送系
であって、各伝送系２，２′は夫々ビーム偏向マグネッ
ト3,3′及びビーム集束要素4,4′からなっている。
は本発明自由ポジトロニウム放射光発生装置の１実施例
の概略図である。符号１は電子及び陽電子入射用加速器
系であって電子と陽電子を同一の加速器で加速出来る線
型加速器またはマイクロトロンのようなものが実用上適
当である。電子と陽電子それぞれ専用の加速器を設置す
ることは勿論差支えない、２と２′は電子ビームと陽電
子ビームを夫々蓄積・冷却リングＲ，Ｒ′に導く伝送系
であって、各伝送系２，２′は夫々ビーム偏向マグネッ
ト3,3′及びビーム集束要素4,4′からなっている。
5,5′は夫々電子と陽電子の蓄積・冷却リングのビーム
偏向マグネット、6,6′はビーム集束要素、７は電子と
陽電子合流部のビーム集束要素である。8,9はそれぞれ
合流用ならびに分岐用傾向マグネットである。10,10′
はそれぞれ電子と陽電子加速のための高周波空洞であ
る。11,11′は共にアンデュレータ或はウイグラーでそ
れぞれ電子と陽電子をダンピング冷却するためのもので
ある。電子，陽電子はアンデュレータ或はウイグラー通
過中に水平又は垂直或いは更に両方向に蛇行運動してSR
光を放射し、高周波空洞10,10′で補助加速されて冷却
して行く。すなわち電子，陽電子エネルギーの一様化が
行なわれる。12,12′はアンデュレータ或はウイグラー1
1,11′から発生したSR光。
偏向マグネット、6,6′はビーム集束要素、７は電子と
陽電子合流部のビーム集束要素である。8,9はそれぞれ
合流用ならびに分岐用傾向マグネットである。10,10′
はそれぞれ電子と陽電子加速のための高周波空洞であ
る。11,11′は共にアンデュレータ或はウイグラーでそ
れぞれ電子と陽電子をダンピング冷却するためのもので
ある。電子，陽電子はアンデュレータ或はウイグラー通
過中に水平又は垂直或いは更に両方向に蛇行運動してSR
光を放射し、高周波空洞10,10′で補助加速されて冷却
して行く。すなわち電子，陽電子エネルギーの一様化が
行なわれる。12,12′はアンデュレータ或はウイグラー1
1,11′から発生したSR光。
このことから明らかなように、本発明の自由ポジトロニ
ウム放射光装置は派生的にSR光装置の機能も兼備してい
る。
ウム放射光装置は派生的にSR光装置の機能も兼備してい
る。
次に、本発明装置の運転について説明する。
本装置の標準的な運転は以下の手順で行なうものであ
る。１の入射加速器系から２と２′のビーム伝送系を通
じてそれぞれの蓄積・冷却リングＲ，Ｒ′へ導かれた電
子と陽電子は所定のエネルギーmoC2γまでシンクロトロ
ン加速される。ここにmoC2は電子の静止質量エネルギー
0.511MeV,（MeV:百万電子ボルト）であり、γは加速電
子のエネルギー因子で次のようにあらわされる。
る。１の入射加速器系から２と２′のビーム伝送系を通
じてそれぞれの蓄積・冷却リングＲ，Ｒ′へ導かれた電
子と陽電子は所定のエネルギーmoC2γまでシンクロトロ
ン加速される。ここにmoC2は電子の静止質量エネルギー
0.511MeV,（MeV:百万電子ボルト）であり、γは加速電
子のエネルギー因子で次のようにあらわされる。
β≡υ/c υ：電子速度,c:光速 電子加速する間は合流用マグネット８と分岐用マグネッ
ト９の磁場は本来の設定より少しずらして電子，陽電子
がそれぞれのリング中を独立に循環するようにして置
く。電子エネルギーが所定のmoC2γに達すると電子と陽
電子が合流するようにマグネット8,9の磁場設定を切り
換えるものとする。このように８と９のマグネットが合
流モードに設定されると合流部における電子−陽電子間
の電気的相互作用による電子冷却効果で電子と陽電子は
極く短時間に10-4程度の精度でエネルギーが均一化され
る。従って冷却のためのみの観点からすれば陽電子リン
グのアンデュレータ或はウイグラーは必要とはしないが
一般に陽電子ビームのSR光の方が電子ビームのSR光より
も低雑音性で優れており、11′の設置は有意義であろ
う。
ト９の磁場は本来の設定より少しずらして電子，陽電子
がそれぞれのリング中を独立に循環するようにして置
く。電子エネルギーが所定のmoC2γに達すると電子と陽
電子が合流するようにマグネット8,9の磁場設定を切り
換えるものとする。このように８と９のマグネットが合
流モードに設定されると合流部における電子−陽電子間
の電気的相互作用による電子冷却効果で電子と陽電子は
極く短時間に10-4程度の精度でエネルギーが均一化され
る。従って冷却のためのみの観点からすれば陽電子リン
グのアンデュレータ或はウイグラーは必要とはしないが
一般に陽電子ビームのSR光の方が電子ビームのSR光より
も低雑音性で優れており、11′の設置は有意義であろ
う。
合流部では一部の電子と陽電子はそれぞれのスピン（電
子の自転に相当する運動学的自由度）が反平行であるよ
うに結合してパラ・ポジトロニウムと呼ばれる二電子原
子を形成する。パラ・ポジトロニウムは1.2×10-10秒の
平均寿命で消滅してガンマ線に転換する。この時、合流
電子（陽電子）ビームの前方に放射されるガンマ線のエ
ネルギーはmoC2（１＋β）γ≒２moC2γで全ガンマ線は
合流ビーム方向に対し４π（１＋β）-2γ-2（sr）≒3.
1×γ-2（sr），（sr:ステラジアン）の立体角内に圧縮
されビーム状に放射される。言い換えると電子エネルギ
ーの最高２倍のエネルギーの単色ガンマ線ビームが合流
電子ビーム軸上に発生することになる。たとえばγ＝10
00すなわち511MeVのエネルギーの電子の場合は最高エネ
ルギー1022MeVのガンマ線が合流電子ビーム軸上100万分
の3.1ステラジアンの立体角内にビーム状に発生する。
子の自転に相当する運動学的自由度）が反平行であるよ
うに結合してパラ・ポジトロニウムと呼ばれる二電子原
子を形成する。パラ・ポジトロニウムは1.2×10-10秒の
平均寿命で消滅してガンマ線に転換する。この時、合流
電子（陽電子）ビームの前方に放射されるガンマ線のエ
ネルギーはmoC2（１＋β）γ≒２moC2γで全ガンマ線は
合流ビーム方向に対し４π（１＋β）-2γ-2（sr）≒3.
1×γ-2（sr），（sr:ステラジアン）の立体角内に圧縮
されビーム状に放射される。言い換えると電子エネルギ
ーの最高２倍のエネルギーの単色ガンマ線ビームが合流
電子ビーム軸上に発生することになる。たとえばγ＝10
00すなわち511MeVのエネルギーの電子の場合は最高エネ
ルギー1022MeVのガンマ線が合流電子ビーム軸上100万分
の3.1ステラジアンの立体角内にビーム状に発生する。
合流部ではパラ・ポジトロニウムの他に電子，陽電子の
スピンが平行なように結合したオルソ・ポジトロニウム
も生成されが、この平均寿命はパラ・ポジトロニウムに
比べ1000倍も長く殆ど合流部でガンマ線に転換すること
なく分岐用マグネット９に到達し、瞬間的に電磁力によ
って電子，陽電子に解離してリング中にとどまるから損
失とはならない。従って原理的にはリング中の電子，陽
電子はガンマ線に転換するまで蓄積・冷却されているこ
とになる。
スピンが平行なように結合したオルソ・ポジトロニウム
も生成されが、この平均寿命はパラ・ポジトロニウムに
比べ1000倍も長く殆ど合流部でガンマ線に転換すること
なく分岐用マグネット９に到達し、瞬間的に電磁力によ
って電子，陽電子に解離してリング中にとどまるから損
失とはならない。従って原理的にはリング中の電子，陽
電子はガンマ線に転換するまで蓄積・冷却されているこ
とになる。
パラ・ポジトロニウム生成によるガンマ線の放射量は毎
秒2.2×10-12n-N+γ-2である。ここにn-は合流部の電子
密度であり、N+は合流部の陽電子数である。合流部の有
効長についてポジトロニウムの相対論的寿命効果を考慮
する必要があるが合流部が充分長ければ問題は無い。後
述のパラ・ポジトロニウムの誘導生成操作でオルソ・ポ
ジトロニウムは誘導解離し電子と陽電子に復帰するか
ら、オルソ・ポジトロニウムによるガンマ線放射に対す
る寄与は無視される。励起状態のポジトロニウムも生成
するがこれも平均寿命が長くガンマ線放射への寄与は無
視出来る。
秒2.2×10-12n-N+γ-2である。ここにn-は合流部の電子
密度であり、N+は合流部の陽電子数である。合流部の有
効長についてポジトロニウムの相対論的寿命効果を考慮
する必要があるが合流部が充分長ければ問題は無い。後
述のパラ・ポジトロニウムの誘導生成操作でオルソ・ポ
ジトロニウムは誘導解離し電子と陽電子に復帰するか
ら、オルソ・ポジトロニウムによるガンマ線放射に対す
る寄与は無視される。励起状態のポジトロニウムも生成
するがこれも平均寿命が長くガンマ線放射への寄与は無
視出来る。
自由ポジトロニウム放射光の発生効率は輻射場内のパラ
・ポジトロニウムの誘導生成効果を利用すれば飛躍的に
高められる。ポジトロニウムの結合エネルギー6.8eV,
（eV:電子ボルト）と等しいエネルギーで波長約1.8×10
-5cm,最大光束５×1026／cm2/sの光に合流部の電子，陽
電子がさらされるとパラ・ポジトロニウム生成率が1000
倍以上あがりガンマ線の放射量は毎秒約９×10-9n-N
+（１＋β）γ-1となる。またこのガンマ線の前方立体
角１ミリステラジアン中の放射密度は９×10-12n-・N+・
（１＋β）γ-1／〔４π（１＋β）-2n-・N+・（１＋β）
γ-1／〔４π（１＋β）-2γ-2〕≒７×10-13n-N+（１
＋β）3γにもなる。たとえば、現在標準的な電子蓄積
リングであるγ＝1000,n-＝109／cm3，N+＝1011程度の
ものを自由ポジトロニウム放射光発生に使用した場合、
ガンマ線の放射量は毎秒２×109でミリステラジアンの
立体角あたりの放射密度は毎秒６×1011となる。実現が
期待されている高性能電子蓄積リングの値n-＝1010／cm
3，N+＝1012を使用すればガンマ線の放射量，放射密度
はそれぞれ毎秒２×1011,6×1013となる。以上の発生原
理から理解されるごとく自由ポジトロニウム放射光はエ
ネルギーの単色性，低雑音性の点できわめて優れてい
る。
・ポジトロニウムの誘導生成効果を利用すれば飛躍的に
高められる。ポジトロニウムの結合エネルギー6.8eV,
（eV:電子ボルト）と等しいエネルギーで波長約1.8×10
-5cm,最大光束５×1026／cm2/sの光に合流部の電子，陽
電子がさらされるとパラ・ポジトロニウム生成率が1000
倍以上あがりガンマ線の放射量は毎秒約９×10-9n-N
+（１＋β）γ-1となる。またこのガンマ線の前方立体
角１ミリステラジアン中の放射密度は９×10-12n-・N+・
（１＋β）γ-1／〔４π（１＋β）-2n-・N+・（１＋β）
γ-1／〔４π（１＋β）-2γ-2〕≒７×10-13n-N+（１
＋β）3γにもなる。たとえば、現在標準的な電子蓄積
リングであるγ＝1000,n-＝109／cm3，N+＝1011程度の
ものを自由ポジトロニウム放射光発生に使用した場合、
ガンマ線の放射量は毎秒２×109でミリステラジアンの
立体角あたりの放射密度は毎秒６×1011となる。実現が
期待されている高性能電子蓄積リングの値n-＝1010／cm
3，N+＝1012を使用すればガンマ線の放射量，放射密度
はそれぞれ毎秒２×1011,6×1013となる。以上の発生原
理から理解されるごとく自由ポジトロニウム放射光はエ
ネルギーの単色性，低雑音性の点できわめて優れてい
る。
さらにポジトロニウム生成の際放出される結合エネルギ
ー6.8eVが合流軸上に単色ガンマ線と同じ角度集束性を
持ちエネルギーが6.8（１＋β）γ≒13.6reVの干渉性の
あるＸ線ビームすなわちＸ線レーザーとして放射され
る。たとえばγ＝1000の加速エネルギーの合流電子ビー
ムの場合、13.6KeV（キロ電子ボルト）の単色Ｘ線レー
ザーが合流軸上で単色ガンマ線ビームと同時に放射され
る。そこで第１図の15のごとき反射鏡を装着すれば単色
ガンマ線ビーム13と分離して単色性，低雑音性の点です
ぐれた単色Ｘ線レーザ16を取り出すことが出来る。
ー6.8eVが合流軸上に単色ガンマ線と同じ角度集束性を
持ちエネルギーが6.8（１＋β）γ≒13.6reVの干渉性の
あるＸ線ビームすなわちＸ線レーザーとして放射され
る。たとえばγ＝1000の加速エネルギーの合流電子ビー
ムの場合、13.6KeV（キロ電子ボルト）の単色Ｘ線レー
ザーが合流軸上で単色ガンマ線ビームと同時に放射され
る。そこで第１図の15のごとき反射鏡を装着すれば単色
ガンマ線ビーム13と分離して単色性，低雑音性の点です
ぐれた単色Ｘ線レーザ16を取り出すことが出来る。
ポジトロニウムの誘導生成のための光子数５×1026／cm
2で波長1.8×10-5cmの光の電力は、500MW/cm2以上にも
なり技術上問題がある。所が本発明の自由ポジトロニウ
ム放射光発生装置ではパラ・ポジトロニウム誘導生成用
発光装置14から、ミリ波，マイクロウェーブ或はレーザ
ー等光ビームを合流電子ビームに逆行させて照射した時
のドップラー効果を利用することによってこの問題は氷
解する。この場合、照射に必要な光ビームは波長が1.8
×10-5×（１＋β）γ≒3.6×10-5・γ（cm）となり、
必要照射電力は（１＋β）-1γ-1≒0.5γ-1倍に軽減す
る。例えばγ＝1000の合流電子ビームに対しては、波長
3.6×10-2cmのサブミリ波または、SR光をパラ・ポジト
ロニウム誘導生成用発光装置14から200KW/cm2程度合流
部に投入するかまたは定常波として発生させれば良い。
ポジトロニウムの誘導生成効率は合流部に投入された光
子数に比例するので、合流部へのサブミリ波またはSR光
の入力を加減することによって、自由ポジトロニウム放
射光の強度制御，パルス制御等は自由に行えるものであ
る。
2で波長1.8×10-5cmの光の電力は、500MW/cm2以上にも
なり技術上問題がある。所が本発明の自由ポジトロニウ
ム放射光発生装置ではパラ・ポジトロニウム誘導生成用
発光装置14から、ミリ波，マイクロウェーブ或はレーザ
ー等光ビームを合流電子ビームに逆行させて照射した時
のドップラー効果を利用することによってこの問題は氷
解する。この場合、照射に必要な光ビームは波長が1.8
×10-5×（１＋β）γ≒3.6×10-5・γ（cm）となり、
必要照射電力は（１＋β）-1γ-1≒0.5γ-1倍に軽減す
る。例えばγ＝1000の合流電子ビームに対しては、波長
3.6×10-2cmのサブミリ波または、SR光をパラ・ポジト
ロニウム誘導生成用発光装置14から200KW/cm2程度合流
部に投入するかまたは定常波として発生させれば良い。
ポジトロニウムの誘導生成効率は合流部に投入された光
子数に比例するので、合流部へのサブミリ波またはSR光
の入力を加減することによって、自由ポジトロニウム放
射光の強度制御，パルス制御等は自由に行えるものであ
る。
第２図は、本発明自由ポジトロニウム放射光発生装置の
他の実施例の概略図であって、第１図の実施例における
電子入射加速器系１と電子・陽電子蓄積・冷却リング
Ｒ，Ｒ′の間に、電子および陽電子をmoc2γのエネルギ
ーまで加速するための例えばシンクロトロンの如き加速
器17，17′を設置しているものである。
他の実施例の概略図であって、第１図の実施例における
電子入射加速器系１と電子・陽電子蓄積・冷却リング
Ｒ，Ｒ′の間に、電子および陽電子をmoc2γのエネルギ
ーまで加速するための例えばシンクロトロンの如き加速
器17，17′を設置しているものである。
第１図の実施例では、電子・陽電子蓄積・冷却リング
Ｒ，Ｒ′がシンクロトロン加速と電子ビーム冷却ならび
にガンマ線放出の２ないし３段階のモードで運転する必
要があるが、第２図の実施例によれば単色ガンマ線ビー
ム及び単色Ｘ線レーザーを殆んど連続発生させることが
でき、性能を著しく向上させることができる。
Ｒ，Ｒ′がシンクロトロン加速と電子ビーム冷却ならび
にガンマ線放出の２ないし３段階のモードで運転する必
要があるが、第２図の実施例によれば単色ガンマ線ビー
ム及び単色Ｘ線レーザーを殆んど連続発生させることが
でき、性能を著しく向上させることができる。
第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電子蓄積・冷
却リングＲと陽電子蓄積・冷却リングＲ′を一体化する
ためにリングの偏向マグネットを二重構造とした実施例
で、（ａ）は全磁石を一筋のコイルで通してつないだ形
式のもの、（ｂ），（ｃ）はともに、１台づつ個々の磁
石が独立して分離している形式のもので、いずれも本発
明装置の小型化に極めて有効である。
却リングＲと陽電子蓄積・冷却リングＲ′を一体化する
ためにリングの偏向マグネットを二重構造とした実施例
で、（ａ）は全磁石を一筋のコイルで通してつないだ形
式のもの、（ｂ），（ｃ）はともに、１台づつ個々の磁
石が独立して分離している形式のもので、いずれも本発
明装置の小型化に極めて有効である。
以上のとおり、本発明は通常のSR光の発生のみならずこ
れらに加えて、0.1KeVから100KeVのエネルギー領域の単
色Ｘ線レーザーと、更にこれより５桁エネルギーの高い
数MeVから10GeV（ギガ電子ボルト）領域の単色ガンマ線
ビームの三種の光線を同時に発生、且つ取出すことがで
きる。
れらに加えて、0.1KeVから100KeVのエネルギー領域の単
色Ｘ線レーザーと、更にこれより５桁エネルギーの高い
数MeVから10GeV（ギガ電子ボルト）領域の単色ガンマ線
ビームの三種の光線を同時に発生、且つ取出すことがで
きる。
そして、特に、単色ガンマ線ビーム、及び単色Ｘ線レー
ザーすなわち、自由ポジトロニウム放射光はそれらの単
色性と低雑温性においてSR光に比べて優れこれらの出現
により素粒子物理学，化学，分子生物学ならびにそれら
の学際領域にまたがる広汎な目的装置として極めて有用
である。
ザーすなわち、自由ポジトロニウム放射光はそれらの単
色性と低雑温性においてSR光に比べて優れこれらの出現
により素粒子物理学，化学，分子生物学ならびにそれら
の学際領域にまたがる広汎な目的装置として極めて有用
である。
第１図は本発明装置の１実施例の概略図、第２図は同他
の実施例の概略図，第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）はそ
れぞれ電子及び陽電子蓄積・冷却リングを一体化するた
めの二重構造マグネットの実施例を示す断面図である。１ ……電子及び陽電子入射用加速器系２ ……電子ビーム伝送系２′ ……陽電子ビーム伝送系 3,3′……ビーム偏向マグネット 4,4′……ビーム集束要素 5,5′……ビーム偏向マグネット 6,6′……ビーム集束要素 ７……電子と陽電子合流部のビーム集束要素 ８……電子と陽電子合流用偏向マグネット ９……電子と陽電子分岐用偏向マグネット 10,10′……高周波空洞 11,11′……アンデュレータ或はウィグラー 12……SR光 12′……SR光 13……単色ガンマ線ビーム 14……パラ・ポジトロニウム誘導生成用発光装置 15……反射鏡 16……単色Ｘ線レーザー17 ，17′……加速器 18……単色Ｘ線および単色ガンマ線ビーム集束用円筒形
反射鏡Ｒ ……電子蓄積・冷却リングＲ′ ……陽電子蓄積・冷却リング
の実施例の概略図，第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）はそ
れぞれ電子及び陽電子蓄積・冷却リングを一体化するた
めの二重構造マグネットの実施例を示す断面図である。１ ……電子及び陽電子入射用加速器系２ ……電子ビーム伝送系２′ ……陽電子ビーム伝送系 3,3′……ビーム偏向マグネット 4,4′……ビーム集束要素 5,5′……ビーム偏向マグネット 6,6′……ビーム集束要素 ７……電子と陽電子合流部のビーム集束要素 ８……電子と陽電子合流用偏向マグネット ９……電子と陽電子分岐用偏向マグネット 10,10′……高周波空洞 11,11′……アンデュレータ或はウィグラー 12……SR光 12′……SR光 13……単色ガンマ線ビーム 14……パラ・ポジトロニウム誘導生成用発光装置 15……反射鏡 16……単色Ｘ線レーザー17 ，17′……加速器 18……単色Ｘ線および単色ガンマ線ビーム集束用円筒形
反射鏡Ｒ ……電子蓄積・冷却リングＲ′ ……陽電子蓄積・冷却リング
Claims (8)
- 【請求項１】所定のエネルギーまで加速した高速電子ビ
ームと高速陽電子ビームを同一方向に合流せしめること
により合流電子ビーム軸上に自由ポジトロニウム放射光
を発生させる方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の自由ポジトロ
ニウム放射光を発生させる方法において、高速電子ビー
ムと高速陽電子ビームを所定のエネルギーまで独立に蓄
積することを特徴とする自由ポジトロニウム放射光の発
生方法。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項記載の
自由ポジトロニウム放射光を発生させる方法において、
合流電子ビームの合流部へ合流電子ビームに逆行してミ
リ波、マイクロウェーブ或はレーザー光を投入すること
を特徴とする自由ポジトロニウム放射光の発生方法。 - 【請求項４】電子および陽電子を所定のエネルギーまで
予め加速した後、合流部を有する電子蓄積・冷却リング
及び陽電子蓄積・冷却リングで夫々独立に蓄積し、合流
部において自由ポジトロニウム放射光を連続的に発生さ
せることを特徴とする特許請求範囲第１項または第２項
記載の自由ポジトロニウム放射光発生方法。 - 【請求項５】電子及び陽電子入射用加速器系と、電子蓄
積・冷却リング，陽電子蓄積・冷却リング及び電子，陽
電子合流部のビーム集束要素からなり、電子及び陽電子
入射用加速器系から入射された電子ビームと陽電子ビー
ムを前記蓄積・冷却リングで夫々独立に所定のエネルギ
ーまで加速蓄積し、これらの両ビームを前記合流部のビ
ーム集束要素で同一方向に合流させることにより自由ポ
ジトロニウム放射光を発生させる装置。 - 【請求項６】特許請求の範囲第５項記載の装置におい
て、電子蓄積・冷却リングと陽電子蓄積・冷却リングの
マグネットを二重構造にして二つのリングを一体化した
ことを特徴とする自由ポジトロニウム放射光発生装置。 - 【請求項７】特許請求の範囲第５項記載の装置におい
て、電子蓄積・冷却リングおよび陽電子蓄積・冷却リン
グの双方または少くとも一方の蓄積・冷却リングにアン
デュレータ或いはウイグラーを設置したことを特徴とす
る自由ポジトロニウム放射光発生装置。 - 【請求項８】特許請求の範囲第５項記載の装置におい
て、自由ポジトロニウム放射光の発生方向に自由ポジト
ロニウム放射光ビーム集束用円筒形反射鏡を設置したこ
とを特徴とする自由ポジトロニウム放射光発生装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62039053A JPH0711999B2 (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 自由ポジトロニウム放射光の発生方法及びその装置 |
| PCT/JP1988/000191 WO1988006812A1 (en) | 1987-02-24 | 1988-02-24 | Method of generating free positronium radiant light and apparatus therefor |
| DE3851493T DE3851493T2 (de) | 1987-02-24 | 1988-02-24 | Methode und anlage zur erzeugung von lichtstrahlung aus freiem positronium. |
| US07/265,682 US4933950A (en) | 1987-02-24 | 1988-02-24 | Generating method for free positronium radiation light and apparatus used in this method |
| EP88902199A EP0303714B1 (en) | 1987-02-24 | 1988-02-24 | Method of generating free positronium radiant light and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62039053A JPH0711999B2 (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 自由ポジトロニウム放射光の発生方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63207190A JPS63207190A (ja) | 1988-08-26 |
| JPH0711999B2 true JPH0711999B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=12542387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62039053A Expired - Lifetime JPH0711999B2 (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 自由ポジトロニウム放射光の発生方法及びその装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4933950A (ja) |
| EP (1) | EP0303714B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0711999B2 (ja) |
| DE (1) | DE3851493T2 (ja) |
| WO (1) | WO1988006812A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3145259B2 (ja) * | 1994-11-29 | 2001-03-12 | 科学技術振興事業団 | ガンマ線レーザーの発生方法及びその装置 |
| JP3234151B2 (ja) * | 1996-04-18 | 2001-12-04 | 科学技術振興事業団 | 高エネルギー・コヒーレント電子線とガンマ線レーザーの発生方法及びその装置 |
| US6097740A (en) * | 1998-09-29 | 2000-08-01 | Palathingal; Jose Chakkoru | Method and apparatus of producing coherent high-frequency electromagnetic radiation by interacting beams of ions and electrons |
| WO2003020196A2 (en) * | 2001-08-30 | 2003-03-13 | Tolemac, Llc | Antiprotons for imaging and termination of undesirable cells |
| US6813330B1 (en) | 2003-07-28 | 2004-11-02 | Raytheon Company | High density storage of excited positronium using photonic bandgap traps |
| US7750325B2 (en) * | 2007-11-28 | 2010-07-06 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Methods and apparatus for producing and storing positrons and protons |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4205268A (en) * | 1977-01-31 | 1980-05-27 | Eerkens Jozef W | Neutrino communication arrangement |
| US4189686A (en) * | 1977-09-27 | 1980-02-19 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Combination free electron and gaseous laser |
| IT1119312B (it) * | 1979-06-29 | 1986-03-10 | Fiat Ricerche | Metodo ed apparato per la generazione di radiazione elettromagnetica coerente particolarmente nel campo del lontano ultravioletto e dei raggi x |
| GB2057749B (en) * | 1979-09-06 | 1984-07-04 | Monaro Research Lab Pty Ltd | System for generating coherent photonbeams |
| US4479218A (en) * | 1979-11-02 | 1984-10-23 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Free electron laser using Rf coupled accelerating and decelerating structures |
| US4287488A (en) * | 1979-11-02 | 1981-09-01 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Rf Feedback free electron laser |
| US4323857A (en) * | 1979-12-12 | 1982-04-06 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Catalac free electron laser |
| US4529942A (en) * | 1982-01-29 | 1985-07-16 | At&T Bell Laboratories | Free-electron amplifier device with electromagnetic radiation delay element |
| FR2564646B1 (fr) * | 1984-05-21 | 1986-09-26 | Centre Nat Rech Scient | Laser a electrons libres perfectionne |
-
1987
- 1987-02-24 JP JP62039053A patent/JPH0711999B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-02-24 EP EP88902199A patent/EP0303714B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-02-24 US US07/265,682 patent/US4933950A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-02-24 WO PCT/JP1988/000191 patent/WO1988006812A1/ja active IP Right Grant
- 1988-02-24 DE DE3851493T patent/DE3851493T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0303714B1 (en) | 1994-09-14 |
| WO1988006812A1 (en) | 1988-09-07 |
| US4933950A (en) | 1990-06-12 |
| DE3851493D1 (de) | 1994-10-20 |
| JPS63207190A (ja) | 1988-08-26 |
| DE3851493T2 (de) | 1995-01-26 |
| EP0303714A4 (en) | 1990-05-14 |
| EP0303714A1 (en) | 1989-02-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101270130B1 (ko) | 광학 언듈레이터를 이용하는 고효율 단색성 엑스-선원 | |
| Mori | Development of FFAG accelerators and their applications for intense secondary particle production | |
| JP2796071B2 (ja) | 電子蓄積リングを用いた放射線発生方法及び電子蓄積リング | |
| US10212796B2 (en) | X-ray pulse source and method for generating X-ray pulses | |
| TW201633327A (zh) | 放射性同位素產生 | |
| Urakawa | Development of a compact X-ray source based on Compton scattering using a 1.3 GHz superconducting RF accelerating linac and a new laser storage cavity | |
| JPH0711999B2 (ja) | 自由ポジトロニウム放射光の発生方法及びその装置 | |
| US5617443A (en) | Method and apparatus for generating gamma-ray laser | |
| US5477056A (en) | Circular accelerator, operation method thereof, and semiconductor irradiation system | |
| US3390293A (en) | High energy particle generator | |
| US4688227A (en) | Laser cooling of electron beam and free electron laser using laser cooling | |
| Musumeci et al. | Fast-greens: A high efficiency free electron laser driven by superconducting rf accelerator | |
| Fakhari et al. | Start-to-end simulations of a THz-Driven ICS source | |
| Getmanov et al. | ELECTRON OUTCOUPLING SYSTEM OF NOVOSIBIRSK FREE ELEC-TRON LASER FACILITY–BEAM DYNAMICS CALCULATION AND THE FIRST EXPERIMENTS | |
| Deitrick et al. | High average brilliance compact inverse Compton light source | |
| Bessonov | Cooling of particle beams in storage rings | |
| Sarri et al. | A table-top laser-based source of short, collimated, ultra-relativistic positron beams | |
| Seryi et al. | Concept of a staged FEL enabled by fast synchrotron radiation cooling of laser-plasma accelerated beam by solenoidal magnetic fields in plasma bubble | |
| Hartman et al. | Photocathode driven linac at UCLA for FEL and plasma wakefield acceleration experiments | |
| Gerigk | Review on trends in normal conducting linacs for protons, ions and electrons, with emphasis on new technologies and applications | |
| Skrinsky | Beam driven plasma wake-field acceleration | |
| Takeda | Accelerator Test Facility for the JLC project | |
| Gerigk | JACoW: Review on trends in normal conducting linacs for protons, ions and electrons, with emphasis on new technologies and applications | |
| Rossbach | The VUV Free Electron Laser Based on the TESLA Test Facility at DESY | |
| Bessonov | Light sources in Russia |