装 置 紹 介

強力極超短時間パルス放射線発生装置

(Lバンド電子ライナック)

Lバンドライナックは、高い電荷量(91ナノクーロン(約5.7X1011乗個の電子))をもつパルス幅約20ピコ秒の単バンチ高エネルギー電子線を発生させることが可能な加速器です。
電子線パルスの時間幅を変化させることで、ナノ秒からピコ秒の時間領域(後述する磁気パルス圧縮を行うことでフェムト秒まで可能)における各種化学反応素過程の解明や照射効果の研究等に利用されています。一方、高電荷密度の電子線パルスが発生可能であることを利用し、THz領域の自由電子レーザーの発振にも利用されています。

当該加速器では、熱陰極電子銃よりナノ秒域からマイクロ秒域で引き出された電子がクライストロン(周波数1.3GHz、ピーク電力30MW)により生成されるマイクロ波により30MeV程度まで加速され利用されています。
例えば単バンチビーム発生時には、電子銃から入射されたパルス幅5ナノ秒の電子ビームは108MHzと216MHzの周波数で励振される3台のサブハーモニックプリバンチャー(SHPB)で速度変調を受け、電子の数を減らすことなくパルス幅500ピコ秒以下に圧縮されてプリバンチャー(PB)の入り口に到着します。このビームがプリバンチャー、バンチャー(B)を通過すると、約20ピコ秒にパルス幅が圧縮され、加速管(ACC)で所定のエネルギーに加速されて高エネルギーのピコ秒単バンチビームが得られます。
さらに、短パルスが必要な場合は磁気パルス圧縮と呼ばれる方法を用いることにより、1 ピコ秒以下(最短125フェムト秒)の単バンチビームを発生させることが可能です。
この装置で発生する単バンチビームの電荷量は、設置当初は7ナノクーロンでしたが、電子銃やマイクロ波系の改良により、現在では世界最高の91ナノクーロンが得られています。

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bancher

40MeV S‐バンドレーザーフォトカソードRF電子銃ライナック

レーザーフォトカソードRF電子銃ライナックは、最先端の低エミッタンスであり、フェムト秒(10-15秒)の超短パルス電子ビームを発生させることが可能な加速器です。
本装置は1.5セルの加速空洞で構成された最先端S-バンドフォトカソードRF電子銃(加速RF周波数:2856MHz、電場強度:100MV/m以上)を採用しています。電子発生用の光カソードの材質は無酸素銅を用いています。
光カソードの光源としては、全固体Nd:YLFピコ秒パルスレーザーを用いて行われています。RF電子銃から発生した電子線パルスは、進行波型線形加速器を用いて最大35MeVまで加速され、磁気パルス圧縮法によってフェムト秒電子線パルスを発生させ、実験に使用されています。
本ライナックは、2003年に建設され、2004年に最短98フェムト秒の電子線パルスの発生に成功しました。
電子銃を用いて行っている研究例として、レーザーフォトカソードRF電子銃ライナックから発生した超短パルス電子ビームと、時間同期されたフェムト秒レーザー光パルスを分析光に用いた、電子ビーム照射後の反応を測定するパルスラジオリシスがあります。また、フォトカソードRF電子銃を用いた超高速電子顕微鏡は、数mの磁気レンズの上に電子銃を設置し、フェムト秒レーザーからの光を分岐・光学遅延させることで、フェムト秒で試料が変化する様子を観察することができます。 フェムト秒時間領域における量子ビーム誘起超高速現象の解明やナノ空間内での反応制御に関する研究を行い、フェムト秒サイエンスとナノテクノロジーへの展開が期待されています。

 

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150MeV S-バンド電子ライナック

150MeV S-バンド電子ライナックは低速陽電子ビーム、シンクロトロン放射光、自由電子レーザー、複合照射効果などの研究用に設置されたもので、現在では低速陽電子ビーム生成に利用されています。
この装置では、熱陰極電子銃から引き出された2マイクロ秒の電子ビームが、周波数2.856 GHz、出力35 MWの2本のクライストロンで生成されるマイクロ波が印加されたプリバンチャー、バンチャー、2本の加速管(長さ2.8mと1.9m)で実用上120MeV域程度まで加速されています。

 

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コバルト60照射施設

コバルト60照射設備は、各種物質に対するガンマ線照射効果の研究に用いられます。
この施設には高レベル線量照射のための重コンクリートに囲まれた6m2と10m2の照射エリアを持つ2基のホットケーブがあります。
各ホットケーブには前面に鉛ガラスおよびコバルト線源遠隔操作用のぺリスコープとマニピュレーターが装備されています。
また、水深4.5mのプールがあり、水中照射が可能です。2011年購入時370TBqのRabbit_11を初め、Millenium、Dog82と、3種類の60Co線源が利用可能となっています。


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