JPH09223850A - スーパーハードレーザーの発生方法及びその装置 - Google Patents
スーパーハードレーザーの発生方法及びその装置Info
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- JPH09223850A JPH09223850A JP8030203A JP3020396A JPH09223850A JP H09223850 A JPH09223850 A JP H09223850A JP 8030203 A JP8030203 A JP 8030203A JP 3020396 A JP3020396 A JP 3020396A JP H09223850 A JPH09223850 A JP H09223850A
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子エネルギーの一様化に加え、位相バンチ
ングによる電子線のパルス化を併用して、コーヒレント
電子線を発生させ、これに逆行するようにレーザー光を
投射して起こるＣＣＳ（コヒーレント・コンプトン散
乱）により、コヒーレントなＸ線とγ線すなわちＣＣＳ
−Ｘ線とＣＣＳ−γ線を含むスーパーハードレーザーの
発生方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 電子線蓄積リング中に電子線のエネルギ
ー一様化とパルス化を同時に達成するＣＭＣ（サイクロ
トロン・メーザ冷却）系を導入して、コヒーレント電子
線を発生させ、これにレーザー光投射器を組み合わせ
て、レーザー光のコヒーレント電子線によるＣＣＳ（コ
ヒーレント・コンプトン散乱）を起こさせることによ
り、コヒーレントなＣＣＳ−Ｘ線とＣＣＳ−γ線の総称
であるスーパーハードレーザーを発生させる。
ングによる電子線のパルス化を併用して、コーヒレント
電子線を発生させ、これに逆行するようにレーザー光を
投射して起こるＣＣＳ（コヒーレント・コンプトン散
乱）により、コヒーレントなＸ線とγ線すなわちＣＣＳ
−Ｘ線とＣＣＳ−γ線を含むスーパーハードレーザーの
発生方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 電子線蓄積リング中に電子線のエネルギ
ー一様化とパルス化を同時に達成するＣＭＣ（サイクロ
トロン・メーザ冷却）系を導入して、コヒーレント電子
線を発生させ、これにレーザー光投射器を組み合わせ
て、レーザー光のコヒーレント電子線によるＣＣＳ（コ
ヒーレント・コンプトン散乱）を起こさせることによ
り、コヒーレントなＣＣＳ−Ｘ線とＣＣＳ−γ線の総称
であるスーパーハードレーザーを発生させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー光のコヒ
ーレント・コンプトン散乱（ＣｏｈｅｒｅｎｔＣｏｍｐ
ｔｏｎ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ、略称ＣＣＳ）−Ｘ線な
らびにＣＣＳ−γ線の総称であるスーパーハードレーザ
ーの発生方法及びその装置に係り、特に、光子エネルギ
ーがマイクロリソグラフィー及び、Ｘ線顕微鏡に最適の
軟Ｘ線領域から原子核反応制御の可能性もあるγ線領域
のコヒーレントなスーパーハードレーザーの発生方法及
びその装置に関するものである。
ーレント・コンプトン散乱（ＣｏｈｅｒｅｎｔＣｏｍｐ
ｔｏｎ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ、略称ＣＣＳ）−Ｘ線な
らびにＣＣＳ−γ線の総称であるスーパーハードレーザ
ーの発生方法及びその装置に係り、特に、光子エネルギ
ーがマイクロリソグラフィー及び、Ｘ線顕微鏡に最適の
軟Ｘ線領域から原子核反応制御の可能性もあるγ線領域
のコヒーレントなスーパーハードレーザーの発生方法及
びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のコヒーレント単色光ビームの発生
技術は、レーザーのような可視光領域並びにその周辺領
域のものに限られている。そして、Ｘ線及び光子エネル
ギーが１ＭｅＶ（ＭｅＶ：１００万電子ボルト）以上の
γ線領域の干渉性単色光、すなわちＸ線レーザーとγ線
レーザーを総称するスーパーハードレーザーについて
は、実用的発生方法は実現されていない。
技術は、レーザーのような可視光領域並びにその周辺領
域のものに限られている。そして、Ｘ線及び光子エネル
ギーが１ＭｅＶ（ＭｅＶ：１００万電子ボルト）以上の
γ線領域の干渉性単色光、すなわちＸ線レーザーとγ線
レーザーを総称するスーパーハードレーザーについて
は、実用的発生方法は実現されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、Ｘ線レーザー
とγ線レーザーを総称するスーパーハードレーザーにつ
いて、実用的発生方法が望まれている。本発明は、従来
の如何なるコヒーレント単色光の発生技術とも原理を全
く異にしており、短波長性と経済性において、シンクロ
トン放射光（ＳＲ）及び自由電子レーザー（ＦＥＬ）よ
り優れているＸ線レーザーとγ線レーザーを総称するス
ーパーハードレーザーの発生方法及びその装置の提供す
ることを目的とするものである。
とγ線レーザーを総称するスーパーハードレーザーにつ
いて、実用的発生方法が望まれている。本発明は、従来
の如何なるコヒーレント単色光の発生技術とも原理を全
く異にしており、短波長性と経済性において、シンクロ
トン放射光（ＳＲ）及び自由電子レーザー（ＦＥＬ）よ
り優れているＸ線レーザーとγ線レーザーを総称するス
ーパーハードレーザーの発生方法及びその装置の提供す
ることを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 （１）スーパーハードレーザーの発生方法であって、電
子線蓄積リングにおいて、電子線のエネルギーの一様化
に加えて、旋回位相バンチングによるパルス化を併用し
て、蓄積電子線を時間干渉性の高いコヒーレント電子線
とし、これに逆行するレーザー光を投射して、レーザー
光のコヒーレント・コンプトン散乱（ＣＣＳ）を起こさ
せるようにしたものである。
成するために、 （１）スーパーハードレーザーの発生方法であって、電
子線蓄積リングにおいて、電子線のエネルギーの一様化
に加えて、旋回位相バンチングによるパルス化を併用し
て、蓄積電子線を時間干渉性の高いコヒーレント電子線
とし、これに逆行するレーザー光を投射して、レーザー
光のコヒーレント・コンプトン散乱（ＣＣＳ）を起こさ
せるようにしたものである。
【０００５】すなわち、本願発明者の提案である「コヒ
ーレント荷電粒子線の発生方法及びその装置」（特願平
６−３２６５１０号）に基づいて電子線蓄積リングにサ
イクロトロン・メーザ冷却（Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｍａ
ｓｅｒ Ｃｏｏｌｉｎｇ，略称ＣＭＣ）を適用し、一様
エネルギーと旋回位相バンチングによるパルス化により
時間干渉性の高いコヒーレント電子線を発生させ、これ
に逆行してレーザー光を投射し、コヒーレント・コンプ
トン散乱（ＣＣＳ）を起こさせ、電子線と同方向に単色
性、指向性と高輝度性に優れたスーパーハードレーザー
を発生させる。
ーレント荷電粒子線の発生方法及びその装置」（特願平
６−３２６５１０号）に基づいて電子線蓄積リングにサ
イクロトロン・メーザ冷却（Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｍａ
ｓｅｒ Ｃｏｏｌｉｎｇ，略称ＣＭＣ）を適用し、一様
エネルギーと旋回位相バンチングによるパルス化により
時間干渉性の高いコヒーレント電子線を発生させ、これ
に逆行してレーザー光を投射し、コヒーレント・コンプ
トン散乱（ＣＣＳ）を起こさせ、電子線と同方向に単色
性、指向性と高輝度性に優れたスーパーハードレーザー
を発生させる。
【０００６】（２）スーパーハードレーザーの発生方法
であって、電子線蓄積リング内の電子にサイクロトロン
旋回運動を起こさせ、これと整合する周波数と電場強度
のＴＥモードの高周波電磁場を作用せしめて、サイクロ
トロン・メーザ冷却（ＣＭＣ）による電子線のエネルギ
ーの一様化と旋回位相バンチングによるパルス化を同時
に起こし、干渉性の高いコヒーレント電子線とし、これ
に投射されるレーザー光のコンプトン散乱がコヒーレン
トとなるようにしたものである。
であって、電子線蓄積リング内の電子にサイクロトロン
旋回運動を起こさせ、これと整合する周波数と電場強度
のＴＥモードの高周波電磁場を作用せしめて、サイクロ
トロン・メーザ冷却（ＣＭＣ）による電子線のエネルギ
ーの一様化と旋回位相バンチングによるパルス化を同時
に起こし、干渉性の高いコヒーレント電子線とし、これ
に投射されるレーザー光のコンプトン散乱がコヒーレン
トとなるようにしたものである。
【０００７】（３）上記（１）又は（２）記載のＸ線レ
ーザー、γ線レーザーの総称であるスーパーハードレー
ザーの発生方法において、旋回位相補正用ソレノイド磁
場を導入して、前記電子線蓄積リング内の電子線のコヒ
ーレンス化とレーザー光のコヒーレント・コンプトン散
乱（ＣＣＳ）の効率をあげるようにしたものである。 （４）スーパーハードレーザーの発生装置であって、電
子線蓄積リングにおいて、一様なソレノイド磁場とこれ
に整合する周波数と電場強度の高周波電磁場を発生する
共振器を設けて、電子線のエネルギー一様化と旋回位相
バンチングによるパルス化を同時に行い、レーザー光の
コヒーレント・コンプトン散乱（ＣＣＳ）を可能にする
コヒーレント電子線を発生するものである。
ーザー、γ線レーザーの総称であるスーパーハードレー
ザーの発生方法において、旋回位相補正用ソレノイド磁
場を導入して、前記電子線蓄積リング内の電子線のコヒ
ーレンス化とレーザー光のコヒーレント・コンプトン散
乱（ＣＣＳ）の効率をあげるようにしたものである。 （４）スーパーハードレーザーの発生装置であって、電
子線蓄積リングにおいて、一様なソレノイド磁場とこれ
に整合する周波数と電場強度の高周波電磁場を発生する
共振器を設けて、電子線のエネルギー一様化と旋回位相
バンチングによるパルス化を同時に行い、レーザー光の
コヒーレント・コンプトン散乱（ＣＣＳ）を可能にする
コヒーレント電子線を発生するものである。
【０００８】（５）スーパーハードレーザーの発生装置
であって、電子線蓄積リングにおいて、電子線に沿って
設置されたソレノイド磁場発生部内で、磁軸方向に関し
て、ＴＥモードで磁場と整合する周波数と強度の高周波
電磁場を作用せしめて、旋回電子のエネルギーの一様化
と旋回位相バンチングによるパルス化を同時に起こすサ
イクロトン・メーザ冷却用高周波共振器と、このサイク
ロトロン・メーザ冷却により、コヒーレント電子線を生
成させる手段とを備え、これによるレーザー光のコヒー
レント・コンプトン散乱（ＣＣＳ）でコヒーレントなＣ
ＣＳ−Ｘ線とＣＣＳ−γ線の総称であるスーパーハード
レーザーを発生させるようにしたものである。
であって、電子線蓄積リングにおいて、電子線に沿って
設置されたソレノイド磁場発生部内で、磁軸方向に関し
て、ＴＥモードで磁場と整合する周波数と強度の高周波
電磁場を作用せしめて、旋回電子のエネルギーの一様化
と旋回位相バンチングによるパルス化を同時に起こすサ
イクロトン・メーザ冷却用高周波共振器と、このサイク
ロトロン・メーザ冷却により、コヒーレント電子線を生
成させる手段とを備え、これによるレーザー光のコヒー
レント・コンプトン散乱（ＣＣＳ）でコヒーレントなＣ
ＣＳ−Ｘ線とＣＣＳ−γ線の総称であるスーパーハード
レーザーを発生させるようにしたものである。
【０００９】（６）上記（４）又は（５）記載のスーパ
ーハードレーザーの発生装置において、電子線の旋回位
相補正用ソレノイド磁場を導入して、前記電子線蓄積リ
ング内の電子線のコヒーレンス化とレーザー光のコヒー
レント・コンプトン散乱（ＣＣＳ）の発生効率を高め
る。このように、コヒーレント電子線の蓄積リングにお
いて、必要に応じて、位相補正用ソレノイドを設けて、
電子線およびコンプトン散乱の干渉性を保証するように
したものである。
ーハードレーザーの発生装置において、電子線の旋回位
相補正用ソレノイド磁場を導入して、前記電子線蓄積リ
ング内の電子線のコヒーレンス化とレーザー光のコヒー
レント・コンプトン散乱（ＣＣＳ）の発生効率を高め
る。このように、コヒーレント電子線の蓄積リングにお
いて、必要に応じて、位相補正用ソレノイドを設けて、
電子線およびコンプトン散乱の干渉性を保証するように
したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。自由電子の静止系において、コンプ
トン散乱する光子のエネルギーが電子の静止エネルギー
ｍO ｃ2 ＝５１１ｋｅＶ（ｋｅＶ：キロ電子ボルト）に
比べ充分に小さい場合、コンプトン散乱はトムソン散乱
と見做すことができて、散乱機構に対するトムソンの簡
単な議論が適用される。ここにｍO は電子の静止質量
で、ｃは光速である。一方、ＣＭＣによって充分に冷却
し、位相バンチしたコヒーレント電子線の時間幅ｔB の
パルス内の電子集団は、熱エネルギーｋＴがハイゼンベ
ルグの不確定性の関係式 ｋＴ・ｔB ＜ｈ …（１） を満たして同位相の状態にある。ここにｋはボルツマン
常数、Ｔは電子温度、ｈはプランクの常数である。
て詳細に説明する。自由電子の静止系において、コンプ
トン散乱する光子のエネルギーが電子の静止エネルギー
ｍO ｃ2 ＝５１１ｋｅＶ（ｋｅＶ：キロ電子ボルト）に
比べ充分に小さい場合、コンプトン散乱はトムソン散乱
と見做すことができて、散乱機構に対するトムソンの簡
単な議論が適用される。ここにｍO は電子の静止質量
で、ｃは光速である。一方、ＣＭＣによって充分に冷却
し、位相バンチしたコヒーレント電子線の時間幅ｔB の
パルス内の電子集団は、熱エネルギーｋＴがハイゼンベ
ルグの不確定性の関係式 ｋＴ・ｔB ＜ｈ …（１） を満たして同位相の状態にある。ここにｋはボルツマン
常数、Ｔは電子温度、ｈはプランクの常数である。
【００１１】同位相の電子集団にコヒーレントなレーザ
ー光子群が衝突した場合の散乱中間状態の電子集団はレ
ーザー光方向に同位相で整列した電気双極子群と見做す
ことができる。同位相の電気双極子群は共通の方向にの
み同位相の光子群つまりコヒーレント光を放出するの
で、散乱方向としては、投射レーザー光と同方向また
は、逆方向の二方向だけが許される。
ー光子群が衝突した場合の散乱中間状態の電子集団はレ
ーザー光方向に同位相で整列した電気双極子群と見做す
ことができる。同位相の電気双極子群は共通の方向にの
み同位相の光子群つまりコヒーレント光を放出するの
で、散乱方向としては、投射レーザー光と同方向また
は、逆方向の二方向だけが許される。
【００１２】したがって、コヒーレント・コンプトン散
乱（ＣＣＳ）光は投射レーザー光に殆ど等しい鋭い指向
性を持ったコヒーレント光子線となっている。投射レー
ザー光と逆方向すなわち、コヒーレント電子線と同方向
に放出されたＣＣＳ光子のエネルギーｈν′はドップラ
ー効果によって ｈν′≒４γ2 ｈν γ≡Ｅe ／ｍO ｃ2 …（２） となり、投射レーザー光の光子エネルギーｈνに比べ、
ほぼ４γ2 倍となっている。ここに、ν、ν′はコンプ
トン散乱前後の光子振動数であり、γは相対論的エネル
ギー因子、Ｅe は電子の全エネルギーである。
乱（ＣＣＳ）光は投射レーザー光に殆ど等しい鋭い指向
性を持ったコヒーレント光子線となっている。投射レー
ザー光と逆方向すなわち、コヒーレント電子線と同方向
に放出されたＣＣＳ光子のエネルギーｈν′はドップラ
ー効果によって ｈν′≒４γ2 ｈν γ≡Ｅe ／ｍO ｃ2 …（２） となり、投射レーザー光の光子エネルギーｈνに比べ、
ほぼ４γ2 倍となっている。ここに、ν、ν′はコンプ
トン散乱前後の光子振動数であり、γは相対論的エネル
ギー因子、Ｅe は電子の全エネルギーである。
【００１３】従って式（２）から理解されるように、本
発明で得られるＣＣＳ−光子線の光子エネルギーｈν′
は投射レーザー光の光子エネルギーｈνによっても又、
電子の加速エネルギー（γ−１）ｍO ｃ2 によっても自
在に変えることができる。非偏極のレーザー光が位相の
揃っていない電子集団によって散乱される断面積はトム
ソンの議論に基づき、前方、後方ともに電子１個あたり σ0 ＝（４π／３）ｒ0 2 ｒ0 ≡ｅ2 ／ｍO ｃ2 …（３） で与えられる。ここにｒ0 は古典電子半径であり、ｅは
電子電荷である。これに反して、同位相の電子集団によ
る散乱では、同位相のｎ個の電子が、あたかも電荷がｎ
ｅで、質量がｎｍ0 の１個の荷電粒子のように振る舞う
ので、散乱断面積はｎ2 σ0 となる。すなわち、位相の
揃っていないｎ個の電子による散乱断面積の総和ｎσ0
に比べ、ｎ倍に増大している。したがって、通常のレー
ザー・コンプトン散乱（ＬＣＳ）によるＬＣＳ−γ線に
比べ同じ電子線強度、投射レーザー光強度に対して、ｎ
＝１０3 〜１０6 倍の高効率でＣＣＳ−光子線が発生す
る。
発明で得られるＣＣＳ−光子線の光子エネルギーｈν′
は投射レーザー光の光子エネルギーｈνによっても又、
電子の加速エネルギー（γ−１）ｍO ｃ2 によっても自
在に変えることができる。非偏極のレーザー光が位相の
揃っていない電子集団によって散乱される断面積はトム
ソンの議論に基づき、前方、後方ともに電子１個あたり σ0 ＝（４π／３）ｒ0 2 ｒ0 ≡ｅ2 ／ｍO ｃ2 …（３） で与えられる。ここにｒ0 は古典電子半径であり、ｅは
電子電荷である。これに反して、同位相の電子集団によ
る散乱では、同位相のｎ個の電子が、あたかも電荷がｎ
ｅで、質量がｎｍ0 の１個の荷電粒子のように振る舞う
ので、散乱断面積はｎ2 σ0 となる。すなわち、位相の
揃っていないｎ個の電子による散乱断面積の総和ｎσ0
に比べ、ｎ倍に増大している。したがって、通常のレー
ザー・コンプトン散乱（ＬＣＳ）によるＬＣＳ−γ線に
比べ同じ電子線強度、投射レーザー光強度に対して、ｎ
＝１０3 〜１０6 倍の高効率でＣＣＳ−光子線が発生す
る。
【００１４】以上の考察から理解されるように、本発明
のＣＣＳ−光子線は通常のＬＣＳ−γ線（レーザー・コ
ンプトン散乱γ線）と同様の投射レーザー光の偏極性を
有する特徴に加えて、ＬＣＳ−γ線にはない、レーザー
光特有の鋭い指向性を持ち、加えて、ＬＣＳ−γ線に比
べ、位相バンチした電子数に等しい増大度の強度が得ら
れる。そのため、以下に説明するように、本発明では小
型電子線蓄積リングで、従来型巨大放射光リングより高
い光子エネルギーでコヒーレントなスーパーハードレー
ザーを容易に発生させるものである。
のＣＣＳ−光子線は通常のＬＣＳ−γ線（レーザー・コ
ンプトン散乱γ線）と同様の投射レーザー光の偏極性を
有する特徴に加えて、ＬＣＳ−γ線にはない、レーザー
光特有の鋭い指向性を持ち、加えて、ＬＣＳ−γ線に比
べ、位相バンチした電子数に等しい増大度の強度が得ら
れる。そのため、以下に説明するように、本発明では小
型電子線蓄積リングで、従来型巨大放射光リングより高
い光子エネルギーでコヒーレントなスーパーハードレー
ザーを容易に発生させるものである。
【００１５】現行のＬＣＳ−γ線の技術では、１０7 光
子／秒の強度のγ線発生の実績が日欧米で報告されてい
るからｎ≧１０6 の位相バンチ電子数の場合、スーパー
ハードレーザーは１０13光子／秒も可能で、指向性があ
るので、高輝度性はＬＣＳ−γ線と比較にならない程高
くなる。以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら詳細に説明する。
子／秒の強度のγ線発生の実績が日欧米で報告されてい
るからｎ≧１０6 の位相バンチ電子数の場合、スーパー
ハードレーザーは１０13光子／秒も可能で、指向性があ
るので、高輝度性はＬＣＳ−γ線と比較にならない程高
くなる。以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら詳細に説明する。
【００１６】図１は本発明を加速電子エネルギー（γ−
１）ｍO ｃ2 ＝７ＭｅＶ、すなわち、γ＝１５の小型Ｃ
ＭＣ電子線蓄積リングに適用した場合のＸ線領域のスー
パーハードレーザー発生装置の概略図である。この図に
おいて、１は電子線、２は磁束密度Ｂ0 のソレノイド磁
場中に設置したＣＭＣ用高周波共振器であり、３は磁束
密度−Ｂ0 の補正ソレノイド磁場中に設置した補助ＣＭ
Ｃ用高周波共振器であり、議論の一般性を失わないよう
にするために記入してあるが、高エネルギーγ線領域の
スーパーハードレーザー以外の場合は不可欠ではない。
したがって、本実施例のＸ線領域では補助ＣＭＣ用高周
波共振器３は補正ソレノイド磁場と共に不用である。４
は波長１，０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザー光源、５
はレーザー光の偏極度制御部、６はレーザー光の反射
鏡、７は集束レンズ、８はレーザー光と電子線の衝突
点、９はレーザー光強度モニター、１０は波長約１ｎ
ｍ、すなわち光子エネルギー約１ｋｅＶのスーパーハー
ドレーザー、１１は蓄積リングの電磁石等の粒子光学要
素である。
１）ｍO ｃ2 ＝７ＭｅＶ、すなわち、γ＝１５の小型Ｃ
ＭＣ電子線蓄積リングに適用した場合のＸ線領域のスー
パーハードレーザー発生装置の概略図である。この図に
おいて、１は電子線、２は磁束密度Ｂ0 のソレノイド磁
場中に設置したＣＭＣ用高周波共振器であり、３は磁束
密度−Ｂ0 の補正ソレノイド磁場中に設置した補助ＣＭ
Ｃ用高周波共振器であり、議論の一般性を失わないよう
にするために記入してあるが、高エネルギーγ線領域の
スーパーハードレーザー以外の場合は不可欠ではない。
したがって、本実施例のＸ線領域では補助ＣＭＣ用高周
波共振器３は補正ソレノイド磁場と共に不用である。４
は波長１，０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザー光源、５
はレーザー光の偏極度制御部、６はレーザー光の反射
鏡、７は集束レンズ、８はレーザー光と電子線の衝突
点、９はレーザー光強度モニター、１０は波長約１ｎ
ｍ、すなわち光子エネルギー約１ｋｅＶのスーパーハー
ドレーザー、１１は蓄積リングの電磁石等の粒子光学要
素である。
【００１７】この実施例での電子が衝突点８で失うエネ
ルギーは、最大１ｋｅＶであるから、電子はリング中の
補助高周波加速、または、加速モードのＣＭＣによっ
て、エネルギーと集束性が補正されるので、スーパーハ
ードレーザー発生に伴う電子損失は無く、蓄積リング中
の電子線は繰り返し使用できる。なお、本発明は上記実
施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づい
て種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から
排除するものではない。
ルギーは、最大１ｋｅＶであるから、電子はリング中の
補助高周波加速、または、加速モードのＣＭＣによっ
て、エネルギーと集束性が補正されるので、スーパーハ
ードレーザー発生に伴う電子損失は無く、蓄積リング中
の電子線は繰り返し使用できる。なお、本発明は上記実
施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づい
て種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から
排除するものではない。
【００１８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （Ａ）電子線蓄積リング内の電子線に旋回運動を起こさ
せたうえで、旋回位相バンチングによる電子線のパルス
化と電子線のエネルギーの一様化を同時に行うＣＭＣを
導入して、コヒーレント電子線を発生させ、これに逆行
するようにレーザー光を投射してＣＣＳでレーザー光子
エネルギーを増幅し、コヒーレントなＸ線とγ線を総称
するスーパーハードレーザーを発生させることができ
る。
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （Ａ）電子線蓄積リング内の電子線に旋回運動を起こさ
せたうえで、旋回位相バンチングによる電子線のパルス
化と電子線のエネルギーの一様化を同時に行うＣＭＣを
導入して、コヒーレント電子線を発生させ、これに逆行
するようにレーザー光を投射してＣＣＳでレーザー光子
エネルギーを増幅し、コヒーレントなＸ線とγ線を総称
するスーパーハードレーザーを発生させることができ
る。
【００１９】（Ｂ）コヒーレント電子線とレーザー光の
ＣＣＳにより発生するスーパーハードレーザーはＬＣＳ
−γ線とは異なり、レーザー光と同じ鋭い指向性と単色
性及び干渉性を有しているため、ＬＣＳ−γ線のように
は運動学的集束作用を必要とせず、エネルギーの低いＸ
線領域でも高輝度のスーパーハードレーザーが得られ
る。
ＣＣＳにより発生するスーパーハードレーザーはＬＣＳ
−γ線とは異なり、レーザー光と同じ鋭い指向性と単色
性及び干渉性を有しているため、ＬＣＳ−γ線のように
は運動学的集束作用を必要とせず、エネルギーの低いＸ
線領域でも高輝度のスーパーハードレーザーが得られ
る。
【００２０】（Ｃ）スーパーハードレーザーの発生効率
は従来のＬＣＳ−γ線に比べ、位相バンチした電子数に
等しい増大率で高くなる。具体的には同じ電子線強度、
投射レーザー光強度で比較した場合１０3 乃至１０6 倍
発生効率は高く、高輝度性にいたっては比較にならない
程高い。 （Ｄ）スーパーハードレーザー発生装置はコンパクト
で、従来型放射光リングに比べ、予算規模は小さいが、
コヒーレントＸ線を発生できるのみならず、従来型の放
射光発生法では不可能な高いγ線エネルギー領域のコヒ
ーレント光子線も発生させることができる。
は従来のＬＣＳ−γ線に比べ、位相バンチした電子数に
等しい増大率で高くなる。具体的には同じ電子線強度、
投射レーザー光強度で比較した場合１０3 乃至１０6 倍
発生効率は高く、高輝度性にいたっては比較にならない
程高い。 （Ｄ）スーパーハードレーザー発生装置はコンパクト
で、従来型放射光リングに比べ、予算規模は小さいが、
コヒーレントＸ線を発生できるのみならず、従来型の放
射光発生法では不可能な高いγ線エネルギー領域のコヒ
ーレント光子線も発生させることができる。
【図１】本発明の実施例を示すスーパーハードレーザー
発生装置の概略図である。
発生装置の概略図である。
１ 電子線 ２ ＣＭＣ（サイクロトン・メーザ冷却）用高周波共
振器 ３ 補助ＣＭＣ用高周波共振器（但し、Ｘ線領域の本
実施例では不用） ４ 波長１，０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザー光源 ５ レーザー光の偏極度制御部 ６ レーザー光の反射鏡 ７ 集束レンズ ８ レーザー光と電子線の衝突点 ９ レーザー光強度モニター １０ スーパーハードレーザー １１ 蓄積リングの電磁石等の粒子光学要素
振器 ３ 補助ＣＭＣ用高周波共振器（但し、Ｘ線領域の本
実施例では不用） ４ 波長１，０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザー光源 ５ レーザー光の偏極度制御部 ６ レーザー光の反射鏡 ７ 集束レンズ ８ レーザー光と電子線の衝突点 ９ レーザー光強度モニター １０ スーパーハードレーザー １１ 蓄積リングの電磁石等の粒子光学要素
Claims (6)
- 【請求項１】 電子線蓄積リングにおいて、電子線のエ
ネルギーの一様化に加えて、旋回位相バンチングによる
パルス化を併用して、蓄積電子線を時間干渉性の高いコ
ヒーレント電子線とし、これに逆行するレーザー光を投
射して、レーザー光のコヒーレント・コンプトン散乱
（ＣＣＳ）を起こさせることを特徴とするスーパーハー
ドレーザーの発生方法。 - 【請求項２】 電子線蓄積リングにおいて、電子線に沿
って設置されたソレノイド磁場発生部内で、磁軸方向に
関してＴＥモードで磁場と整合する周波数と強度の高周
波電磁場を作用せしめて、旋回電子のエネルギーの一様
化と旋回位相バンチングによるパルス化を同時に起こす
サイクロトロン・メーザ冷却によりコヒーレント電子線
を発生させ、これによるレーザー光のコヒーレント・コ
ンプトン散乱（ＣＣＳ）でコヒーレントなＣＣＳ−Ｘ線
とＣＣＳ−γ線の総称であるスーパーハードレーザーを
発生させることを特徴とするスーパーハードレーザーの
発生方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載のスーパーハードレ
ーザーの発生方法において、電子線の旋回位相補正用ソ
レノイド磁場を導入して、前記電子線蓄積リング内の電
子線のコヒーレンス化とレーザー光のコヒーレント・コ
ンプトン散乱（ＣＣＳ）の発生効率を高めるスーパーハ
ードレーザーの発生方法。 - 【請求項４】 電子線蓄積リングにおいて、電子線のエ
ネルギーの一様化に加えて、旋回位相バンチングによる
パルス化を併用して、蓄積電子線を時間干渉性の高いコ
ヒーレント電子線を生成させる手段と、該コヒーレント
電子線に逆行するレーザー光を投射する手段とを備え、
レーザー光のコヒーレント・コンプトン散乱（ＣＣＳ）
を起こさせることを特徴とするスーパーハードレーザー
の発生装置。 - 【請求項５】 電子線蓄積リングにおいて、電子線に沿
って設置されたソレノイド磁場発生部内で、磁軸方向に
関してＴＥモードで磁場と整合する周波数と強度の高周
波電磁場を作用せしめて、旋回電子のエネルギーの一様
化と旋回位相バンチングによるパルス化を同時に起こす
サイクロトン・メーザ冷却用高周波共振器と、該サイク
ロトロン・メーザ冷却により、コヒーレント電子線を生
成させる手段とを備え、これによるレーザー光のコヒー
レント・コンプトン散乱（ＣＣＳ）でコヒーレントなＣ
ＣＳ−Ｘ線とＣＣＳ−γ線の総称であるスーパーハード
レーザーを発生させることを特徴とするスーパーハード
レーザーの発生装置。 - 【請求項６】 請求項４又は５記載のスーパーハードレ
ーザーの発生装置において、電子線の旋回位相補正用ソ
レノイド磁場を導入して、前記電子線蓄積リング内の電
子線のコヒーレンス化とレーザー光のコヒーレント・コ
ンプトン散乱（ＣＣＳ）の発生効率を高めるスーパーハ
ードレーザーの発生装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8030203A JPH09223850A (ja) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | スーパーハードレーザーの発生方法及びその装置 |
| US08/796,524 US5815517A (en) | 1996-02-19 | 1997-02-06 | Method and apparatus for generating super hard laser |
| EP97102312A EP0790686A3 (en) | 1996-02-19 | 1997-02-13 | Method and apparatus for generating super hard laser radiation |
| RU97102622A RU2142666C1 (ru) | 1996-02-19 | 1997-02-18 | Способ и устройство для создания лазера сверхжесткого излучения (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8030203A JPH09223850A (ja) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | スーパーハードレーザーの発生方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09223850A true JPH09223850A (ja) | 1997-08-26 |
Family
ID=12297192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8030203A Pending JPH09223850A (ja) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | スーパーハードレーザーの発生方法及びその装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5815517A (ja) |
| EP (1) | EP0790686A3 (ja) |
| JP (1) | JPH09223850A (ja) |
| RU (1) | RU2142666C1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015216268A (ja) * | 2014-05-12 | 2015-12-03 | 一般財団法人電力中央研究所 | 超短パルスγ線のパルス幅検出方法およびその装置 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| US6332017B1 (en) | 1999-01-25 | 2001-12-18 | Vanderbilt University | System and method for producing pulsed monochromatic X-rays |
| US6327335B1 (en) | 1999-04-13 | 2001-12-04 | Vanderbilt University | Apparatus and method for three-dimensional imaging using a stationary monochromatic x-ray beam |
| US6459766B1 (en) * | 2000-04-17 | 2002-10-01 | Brookhaven Science Associates, Llc | Photon generator |
| US7027553B2 (en) * | 2003-12-29 | 2006-04-11 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Systems and methods for generating images by using monochromatic x-rays |
| US7486984B2 (en) * | 2004-05-19 | 2009-02-03 | Mxisystems, Inc. | System and method for monochromatic x-ray beam therapy |
| US7425706B2 (en) * | 2005-02-22 | 2008-09-16 | Gilbert R. Hoy | Gamma-ray laser; induced gamma emission system and method |
| US7310408B2 (en) * | 2005-03-31 | 2007-12-18 | General Electric Company | System and method for X-ray generation by inverse compton scattering |
| CN101631422B (zh) * | 2009-01-12 | 2012-05-23 | 中国科学院近代物理研究所 | 非对称磁聚焦结构的同步加速器 |
| RU168754U1 (ru) * | 2016-09-14 | 2017-02-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Устройство для компрессии пространства взаимодействия пучков заряженных частиц и электромагнитного излучения |
| WO2019054540A1 (ko) * | 2017-09-18 | 2019-03-21 | 한국수력원자력 주식회사 | 레이저 콤프턴 산란 광자빔 다중 추출 장치 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2184514B1 (ja) * | 1972-05-19 | 1974-07-26 | Thomson Csf | |
| 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 |
| EP0058039B1 (en) * | 1981-02-10 | 1985-02-20 | Thorn Emi-Varian Limited | Gyrotron device |
| US4491948A (en) * | 1981-02-13 | 1985-01-01 | Deacon David A G | Isochronous free electron laser |
| US4975917A (en) * | 1988-09-14 | 1990-12-04 | Harris Blake Corporation | Source of coherent short wavelength radiation |
| JP2782076B2 (ja) * | 1989-02-23 | 1998-07-30 | 栄胤 池上 | 荷電粒子ビーム冷却方法 |
| FR2651406B1 (fr) * | 1989-08-24 | 1992-07-31 | Commissariat Energie Atomique | Laser a electrons libres. |
| JPH06326423A (ja) * | 1993-05-14 | 1994-11-25 | Hidetsugu Ikegami | サイクロバンチング・コヒーレント放射光の発生方法およびその装置 |
| JP3213186B2 (ja) * | 1994-12-28 | 2001-10-02 | 科学技術振興事業団 | コヒーレント荷電粒子線の発生方法及びその装置 |
-
1996
- 1996-02-19 JP JP8030203A patent/JPH09223850A/ja active Pending
-
1997
- 1997-02-06 US US08/796,524 patent/US5815517A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-02-13 EP EP97102312A patent/EP0790686A3/en not_active Withdrawn
- 1997-02-18 RU RU97102622A patent/RU2142666C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015216268A (ja) * | 2014-05-12 | 2015-12-03 | 一般財団法人電力中央研究所 | 超短パルスγ線のパルス幅検出方法およびその装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2142666C1 (ru) | 1999-12-10 |
| EP0790686A3 (en) | 1999-03-31 |
| EP0790686A2 (en) | 1997-08-20 |
| US5815517A (en) | 1998-09-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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