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ERL放射光源用電子銃のためのフォトカソード開発 | ||
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次世代放射光源であるERL計画が進められている。このERL放射光源の実現には、超低エミッタンスかつ大電流の高輝度電子源が必要不可欠である。これを満たす電子源カソード材料として現在、NEA(負の電子親和性: Negative Electron Affinity)表面を持つ半導体光陰極(フォトカソード)が有望とされている。また、この高輝度電子源の実現には、フォトカソード開発と電子銃開発が車の両輪となって最大限に機能しなければならない。特に初期エミッタンスや大電流を発生させるのに重要な役割を果たすのがフォトカソード研究であり、大電流化に対して量子効率が高いものが必要となる。本発表では、超低エミッタンスかつ高量子効率を有するフォトカソードの開発に焦点を絞って報告する。 |
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FPPSA09 | ERL放射光源用500kV-DC電子銃の高電圧印加試験 | 863 |
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原子力機構、KEK、広島大学、名古屋大学では協力してERL放射光源用のDC電子銃の開発を行っている。ERL放射光源の電子銃では空間電荷効果によるエミッタンスの増大を抑えるために500kV程度の加速電圧が要求されている。セラミック管の中央を高電圧のロッドが通るという特殊な形状のために、安定にDC高電圧を印加することが難しく、このような高い電圧の電子銃はまだ実現されていない。そこで、500kVでの運転を実現するためにチタン製のガードリングを備えた10段分割型のセラミック管、チタン製高電圧ロッドを製作し高電圧印加試験を行ったので、その結果について報告する。 |
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FPPSA10 | ERL放射光源用500kV DC電子銃の光陰極準備システムと高電圧真空容器の開発 | 872 |
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JAEA、KEK、広島大学、名古屋大学はERL放射光源用の500kV DC電子銃の共同開発を行っている。NEA GaAs光陰極準備システムの設計、製作を行い、このシステムを使ってNEA 光陰極を作成し、その量子効率を測定した。また、高電圧真空容器の設計、製作を行った。特に光陰極の寿命に直結する真空ポンプシステムの設計を注意深く行った。開発の現状について報告する。 |
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FPPSA08 | KEKにおけるERL放射光源用500kV電子銃の開発計画 | 860 |
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ERL実証機となるコンパクトERL(cERL)の建設準備がKEK東カウンターホールにて進められている。cERL早期運転実現のため、開発要素の多い電子銃部については実機開発の他、バックアップおよびR&D機としてJAEAおよびKEKそれぞれにおいて同時に開発を進めることとなった。現在JAEAで先行して立上げが行われている1号機に対し、今後KEKにて立上げる2号機では、1号機との互換性を持たせつつも、①透過型光陰極の採用、②光陰極複数同時活性化およびその保存機能をもつ準備システムの開発、③電子銃の極高真空化のための真空系および600kV絶縁セラミック管の開発・改良に力点をおき現在、設計を進めている。 |
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WOPSB05 | スピン偏極電子源の表面電子顕微鏡への応用と実用化の達成 | 390 |
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GaAs系半導体の伝導帯に励起した電子をNEA(負の電子親和性)表面を放出機構に用いて真空中へ取り出す電子源は、スピン偏極ビーム生成を可能にするなど、魅力的な電子源である。我々はリニアコライダー用200keV偏極電子を完成させる過程で、この電子源の基本的性能(偏極度、量子効率、電流密度、エミッタンス、運転持続時間など)を向上させる新手法の有効性を実証してきた。数年前よりこの技術をスピン電子顕微鏡に応用する試みを開始した。特に、レーザースポットを極小化する手法として、透過光吸収フォトカソードを新たに偏極電子源に導入した結果、偏極度90%は維持し、輝度は従来型の1000倍を実現できた。これを低エネルギー表面電子顕微鏡(LEEM)に装着し、タングステン基板上にコバルトを蒸着してゆく過程を観察した結果、コバルト最表面層の磁区構造の実時間観察(ビデオ撮影)を世界で初めて可能にすることができた。 |
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FPPSA19 | 低エネルギー電子顕微鏡用偏極電子源の性能と高エネルギー加速器への応用 | 911 |
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基板に磁性体を蒸着させたときの磁区構造をリアルタイムで観察できるスピン偏極低エネルギー電子顕微鏡(SPLEEM)用偏極電子源を開発した。偏極電子ビームは ~5×10^-10Pa の極高真空環境下で、電極間暗電流を 1nA以下に保たれ、5MV/m の電界で引き出される。また、ビーム性能は90%のスピン偏極度を持ち、基板の裏面からレーザー光を照射させる透過光吸収型フォトカソードを開発することによって、レーザー光スポット径を1.2μmに絞れたことにより、1.3×10^7A・m^-2・sr^-1・V^-1の還元輝度を得た。さらに、フォトカソードはNEA表面放出機構を用いているためにエネルギー幅の狭い電子ビームの取り出しが可能であり、高エネルギー加速器用の低エミッタンスを必要とする電子源に有用だと思われる。 |
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FPPSA15 | GaAs光カソード加熱によるダーク寿命の低下についての研究 | 894 |
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広島大学ビーム物理研究室では、高輝度電子源のためのGaAs光カソードの研究をおこなっており、より高い量子効率でかつ長寿命のカソード生成を目指している。本実験では、将来の高輝度電子ビーム発生で使用する大強度レーザーによる、GaAs表面加熱の寿命への影響について研究した。GaAsにおいて、Csと酸素の蒸着(Yo-Yo法)によりNEA表面を生成した後、GaAsを加熱し、そのときの寿命の変化を測定した。その結果、カソードの温度上昇とともに寿命が急激に低下することが分かった。また、寿命が時間のみに依存するダーク寿命と、引き出し電荷量に依存するビーム寿命からなると仮定し、各々を加熱時、非加熱時で比較した。非加熱時の寿命はほぼビーム寿命で決まっているのに対し、温度上昇時にはダーク寿命が急激に低下し、その成分が支配的となることが分かった。 |