電子加速

現代の加速器は電子を加速するために高周波共振器を用いるが、技術的制約から必要な電子エネルギーを得るには複数の共振器を構築する必要がある。例えば、硬X線自由電子レーザーでは、加速区間の長さは数キロメートルに達することがある。

超高速レーザーによるレーザーウェイクフィールド加速の実現

超高速高強度レーザーは、レーザーウェイクフィールド加速と呼ばれる新たな電子加速手法を開拓し、加速器コミュニティに革命をもたらした。この技術により加速勾配を3桁増加させることが可能となり、コンパクト加速器の実現への道を開いた。

科学コミュニティは、この技術的基盤を新たな加速器構造に導入するため、この独自の能力を活用する研究を積極的に進めている。

この加速プロセスにおける主要パラメータは、パルスエネルギー、パルス幅、繰り返し周波数、時間コントラストである。

アンプリチュード社は、最適なプラズマ形成を確保するためパルス品質に特に注意を払いながら、Ti:Saph技術に基づく高強度レーザーの開発・供給において豊富な実績を有する。

さらに、AmplitudeはTi:Saphレーザーにおける繰り返し周波数の可用性を継続的に向上させており、最近では10Hzで700TWを達成したほか、100Hz以上の繰り返し周波数でのソリューションも提供しています。

最後に、Amplitudeはイッテルビウム技術のエネルギーと平均出力を継続的に向上させており、近い将来、数キロヘルツの繰り返し周波数での電子加速への道を開いています。

Electron accelaration lasers for science - Amplitude Laser

主要な構成要素とプロセス

従来の加速器は高周波空洞に依存しており、高い電子エネルギーを得るには数キロメートルに及ぶ構造が必要である。レーザー・ウェイクフィールド加速(LWFA)は超高速高強度レーザーを用い、最大1,000倍高い加速勾配を実現し、コンパクトな加速器設計を可能にする。主なレーザーパラメータは、パルスエネルギー、パルス幅、繰り返し周波数、および時間コントラストである:

  • Ti:サファイアレーザー:プラズマ生成に最適化された品質を持つ極めて高強度パルス。最近700 TW(10 Hz)での実証に成功し、100 Hz以上への拡張が可能。
  • イッテルビウムレーザー:エネルギーと平均出力が増加を続け、次世代加速器アーキテクチャ向けの堅牢なソリューションを提供する。

 

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