Conceptual design in 2005 Snowmass ILC 偏極陽電子源 ~10 12 photons with 6.16ns spacing x ~3000 bunches x 5Hz = ~10 16 photons/sec γ-ray Laser electron beam
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- そう たにしき
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1 Conceptual design in 2005 Snowmass ILC 偏極陽電子源 ~10 12 photons with 6.16ns spacing x ~3000 bunches x 5Hz = ~10 16 photons/sec γ-ray Laser electron beam x 30 Multi-Compton chamber system Laser x 5 at present 原理検証済み M. Fukuda et al. Physical Review Letter, 91, (2003) T. Omori et al. Physical Review Letter, 96, (2006) Good progress under R&D Junji Urakawa KILC12, Daegu, Korea GDE Source, 30min.
2 概要電子ビーム (200~600MeV) による逆コンプトン散乱 (ICS) サブ MeV から ~7MeV 範囲の Tunable 高輝度ガンマ線生成 この為に波長 1µm のパルスレーザー蓄積共振器開発 目標は数 MW 平均パワーと安定な 10µm(s) waist size を光共振器内に安定に実現することである レーザー蓄積装置開発の詳しい報告 : 次世代レーザーコンプトン散乱ガンマ線とその応用 (ISSN , IAE-RR-2013 No.101, pp ) 本講演 : 開発状況と問題点 今後の開発計画 ATF Damping Ring: 1.3GeV, 10µm Electron beam 2 10W mode-lock laser Oscillator, 357MHz-à av.24mev γ generation
3 14 th Feb 2013 γ-ray generation based on ICS with 3D Optical Cavities Experiments at the KEK ATF Optical cavity detector γ ATF parameter 1.3GeV electron/bunch Up to 10 bunch/train turn/s
4 4 mirror cavities are at the ATF KEK-Hiroshima installed 2011 relatively simple control system employs new feed back scheme LAL-Orsay installed summer 2010 sophisticated control digital PDH feedback 2013 年 再インストール LAL でのレーザー再調整によって 80kW 蓄積及び 100% Coupling 確認 現在 ATF で 30kW 蓄積 コンプトンガンマ生成 12 月から開始予定
5 5 bunches/train e- γ-ray Generation laser γ Bunch current [A.U.] 5.6ns time [ns] 2970±20 MeV ~120γs / train ATF 2.16MHz ~ /sec Gamma yield [A.U.] 5 bunch/train (7.7mA) Gamma energy [GeV] time [ns]
6 コンパクト ERL におけるガンマ線生成実証実験 コンパクト ERL に機器を追加して レーザーコンプトン γ 線の発生と利用の実証実験を行う (in 2015) X- ray 生成 電子銃 500kV DC LCS 実験設備 超伝導空洞 ( 設置調整中 ) Detector facility for Gamma- ray detec9on 35MeV から 60MeV Second phase of cerl plan in ~2018? Illustration by Rey Hori LCS- ガンマ線発生装置 ( 光 量子融合連携の小型高輝度 X 線源イメージング基盤技術開発で開発 ) Four mirror op9cal cavity for Gamma- ray genera9on 60MeV Electron Beam, 532nm (green laser) 1.3GHz collision, X-ray 130keV Number of photons per 1% width 5x10 13 photons/sec 130keVx5x10 13 =1.04J/s 330 kgy (X-ray size 0.2mm diameter) 6
7 光共振器の共鳴制御 3D-4M Cavity の偏極特性を利用した制御 circumference of the cavity left handed right handed Different slope in left and right pol. transmitted light 8
8 14 th Feb 2013 Cavity control Stack power L-pol 10pm R-pol control Laser power = 2.6kW Timing jitter = 8ps Enhancement 1230 due to mirror contamination and injection coupling. 1.4% fluctuation ->8pm control Stacking power [W]
9 3m accelerating tube 1.6cell RF-gun 12cell booster 3.6cell RF-gun 逆周回レーザーを使った共鳴制御によって Burst Amp 増幅により 10kW 入射が可能になった (~200W 入射実現 ) DC 運転では入射レーザーパワーは 100W から 200W が最近の目標になっている 10
10 最近の開発状況と問題点 Finesse measurement Airy Function Decay time measurement Pockels cell PD Airy Function Finesse: FWHM / FSR =4040±420 Life time of the laser light 2πcτ / L =4040±110
11 Laser spot size 13µm achieved vertical deirection σe=10µm electrons γ ray yield [A.U] σ=18µm σl=13µm 30µm w/ 2 M cavity vertical position[μm]
12 ミラーの熱変形 透過光強度 20s 蓄積光の一部が鏡に熱吸収され 鏡の曲率が変化? 共振器への入射すべきレーザープロファイルが変化 入射効率の低下 低損失の鏡が不可欠 蓄積開始直後 強度安定後
13 鏡のマイクロダスト除去 鏡表面をマイクロダスト除去することによる損失の低下の確認試験 薬品 : ファーストコンタクト 透過光強度 τ= ± [s] R= ± 損失 =30ppm 損失の改善に成功 20um 共振器長
14 今後の開発方針およびスケジュール マイクロダスト除去用イオン銃の利用 真空引きや大気解放時 バルブを使って slow に行う 15
15 u u 光 量子融合連携研究開発プログラム の英語名称は Photon and Quantum Basic Research Coordinated Development Program u from to 小型高輝度 X 線源イメージング基盤技術開発 Fundamental Technology Development for High Brightness X-ray Source and the Imaging by Compact Accelerator 文部科学省委託事業 Application of advanced laser and accelerator technology for our life. from
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