• H. Maesaka, S. Inoue, S. Matsubara, A. Higashiya, T. Ohshima, M. Yabashi, T. Shintake, Y. Otake
  理化学研究所　X線自由電子レーザー計画合同推進本部
• K. Yanagida, H. Ego, H. Tomizawa
  高輝度光科学研究センター

X線自由電子レーザー(XFEL)計画で使用するビーム診断システムの開発状況について報告する。XFEL装置では分解能0.5μm以下のBPM ，分解能10μm以下のスクリーンモニタ(SCM)，高速でノイズに強いCT，ビームの時間構造を分解能10fs以下で測定するためのRFディフレクタ(RFDEF)が必要となる。これらの要求を満たすため，共振周波数4760MHzのRF-BPM，差動型のCT，オーダーメード光学系のSCM，共振周波数5712MHzのRFDEF空胴を開発してきた。前回報告以降，RF-BPM，CT，SCMについては量産初号機が出来上がったので，SCSS試験加速器においてビームテストをおこなった。その結果，XFELに必要な性能を持っていることの確証を得た。また，RFDEFについては7セルモデルを製作し，低電力RF測定をおこなった。その結果，必要な性能があることを確認した。

• K. Yanagida, H. Tomizawa
  高輝度光科学研究センター
• S. Inoue, H. Maesaka, S. Matsubara, Y. Otake
  理化学研究所

X線自由電子レーザー計画で使用されるスクリーンモニタは10μm以下の空間分解能が要求される。我々は空間分解能に寄与する要因を分析し、最適な設計及び製作を行い、評価試験を行った。分解能に寄与する主たる要因としてレンズ等の収差、CCDピクセルサイズ、回折パターンの大きさ及び発光点深度によるデフォーカスがある。特に回折については、OTRの円錐状に拡がる発光角分布を繰り込んだFraunhofer回折パターンを考慮した。設計手法はこれら要因の寄与（分解能）を全て計算し、最適化を行うことであった。本システムにおいて最小の分解能（半値半幅）を計算で見積もった結果、OTRを観測する場合は約2μm、Ce:YAG等の場合は約3μmになった。SCSS試験加速器にて測定された最小ビームサイズはOTRの場合で14.5μm、Ce:YAGの場合で18.5μmであり、上記の分解能で計測されていると思われる。

• A. Maekawa, M. Uesaka
  東京大学大学院工学系研究科原子力専攻
• H. Tomizawa
  高輝度光科学研究センター

現在建設中のXFELでは、30fs（FWHM）の極短・低エミッタンス電子バンチ生成とアンジュレータへの正確な輸送が必要とされる。安定なSASE発振のために、XFEL運転中にフェムト秒電子バンチの３次元形状（縦・横方向分布）を電気光学（Electro-Optic）効果によって非破壊・リアルタイム・シングルショットで計測するモニタの設計開発を行っている。フェムト秒の高時間分解能を達成するために白色(>400nm)レーザーパルスと高速の時間応答性を持つ有機EO結晶及びアモルファス型カーEO結晶を、横方向分布計測のためにラジアル偏光円環レーザーをそれぞれ活用する。この３次元バンチ形状計測について、概念設計の詳細と主要構成要素の開発状況、数値計算による時間・空間分解能の見積の結果について報告する。

• H. Aoyagi, N. Nariyama, T. Bizen
  高輝度光科学研究センター
• T. Itoga, T. Tanaka, H. Kitamura, Y. Asano
  理化学研究所

8GeVのエネルギーを有する電子ビームのハロー部がアンジュレータ永久磁石へ継続的に照射されると、その積分電子数に応じて減磁することが分かっている。これを防ぐインターロック用センサーとして、ダイヤモンド検出器を用いて電子ビームのハロー部の電子強度を計測するハローモニタの開発を進めている。信号の読出し方式は、検出感度を高めるために、パルス・モードを採用した。ハローモニタの実証試験を、SPring-8シンクロトロン・ビームダンプエリア(8GeV)及びXFEL用試験加速器SCSS（250MeV）において行い、微弱なハロー部の強度プロファイルの測定に成功する等、良好な結果を得た。本モニタをXFELに実装させるための開発研究の次の段階として、レーザー発振に対する影響を最小限に抑えるためRFコンタクトを最適化した実機の設計、及び、信号処理回路を含めたシステム全体の設計を進めている。