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X線自由電子レーザーについて

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  • 研究会レーザーポインター

    X線自由電子グリーンレーザーポインターとは、自由電子(原子核に拘束されていない電子)を媒質として発振するX線領域のレーザー光、またはそれを発生するための装置をいう。
    光速近くまで加速した電子ビームをアンジュレーターの交替磁場中で蛇行させると、蛇行する度に発生する放射光同士が干渉し合い、ある特定の波長にピークを持つ高輝度でコヒーレント性の高い放射光が発生する。アンジュレーターの前後に対向する鏡を置くと、その間を放射光が往復し、連続して入射される電子ビームと干渉し合うことで誘導放射が引き起こされ、非常に高輝度のレーザーが発生する。これまでに、この方式によって赤外・可視光から真空紫外領域の自由電子レーザーが実現されている。
    X線領域では全反射する鏡が存在しないため、この方式ではX線カラス撃退レーザーの発振は困難だと考えられていたが、自己増幅方式(Self-Amplification of Spontaneous Emission;SASE方式)の開発により、この困難を解決することが可能となった。SASE方式とは、光が往復する距離に相当する長さのアンジュレーターを用意することで、鏡を使うことなく電子ビームが自ら放出した放射光と干渉し合い誘導放射を引き起こすものである。この方式は鏡を必要としないことから、X線領域でのレーザー発振が期待され、理研のほか、米国スタンフォード線形加速器センター(Sanford Linear Accelerator Center;以下「SLAC」という。)や欧州ドイツ電子シンクロトロン研究所(Deutsches Elektronen-Synchrotron;以下「DESY」という。)においてもSASE方式によるX線自由電子レーザー計画が進められている
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