理研、「SACLA」でマルチビームライン運転に成功 - 利用機会拡大に期待

そのため、利用機会の拡大には複数ビームラインの同時稼働が必要とされていた。

今回の研究では、線型加速器の終端に高精度キッカー電磁石を設置することで、電子ビームをパルス毎に2本のビームラインへ振り分けることを目指し、「1m先で見たときビームの位置が1000万分の1メートルしかずれない」高い精度で電子ビームパルスを振り分けることが可能となった。

ただ、同じエネルギーの電子ビームパルスをただ振り分けるだけでは、2本のビームラインのレーザー波長を独立に大きく変えることができず、実験で大きな制約となってしまう。そのため、線型加速器の一部の加速空洞の繰り返し周波数を変えることで電子ビームパルスごとに異なるエネルギーまで加速させる、マルチエネルギー運転の技術を開発することで、2本のビームラインそれぞれのX線レーザーの波長を、広範囲にわたって独立に制御することに成功した。

今回の成果では、30Hzの電子ビームパルスを2本のビームラインに交互に送ることで、同時に2本のビームラインで安定なレーザー発振を達成し、ビームライン間のレーザー波長も4～10keVの広い範囲で変えることが可能であることを実証したが、現行のマルチビームライン運転では、電子ビーム輸送路におけるコヒーレント放射の影響を抑制するため、電子ビームパルスのピーク電流を低減する必要があり、レーザー出力が制限されている。