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極紫外域でコヒーレント放射を発生させるための小型自由電子レーザー

Nature Photonics 2, 9 doi: 10.1038/nphoton.2008.134

<p>自己増幅自発放射に基づくシングルパス自由電子レーザーによって、極紫外、軟X線、硬X線というように、ますます短い波長のレーザー光の発生が可能になっている。典型的なX線自由電子レーザーは、長さが数キロメートルあり、10 GeV以上の電子ビームエネルギーを必要とする。このような光源をより多くの研究者が利用できるようにするには、大幅なスケールダウンが望まれる。今回我々は、短周期アンジュレーターと、250 MeVという低加速エネルギーで動作する高品質電子源とを組み合わせた長さ55 mの小型自己増幅自発放射源から高輝度極紫外放射の発生を観測したことを報告する。放射パワーは、51～61 nmの波長で飽和に達しており、最高パルスエネルギーは<f>30 µ<roman>J</roman></f>である。CeB<SUB>6</SUB>熱陰極から放出される電子ビームのエミッタンスは非常に低く（<f>0.6π <roman>mm</roman> <roman>mrad</roman></f>）、ビーム電流を1 Aから300 Aまで劇的に増加させる多段階バンチ圧縮システムによってほとんど劣化しない。今回の成果によって、2 GeVの小型装置でX線自由電子レーザー放射発生が実現される可能性が広がる。</p>
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