X線管は放射線撮影において広く普及し手頃な価格の光源であるが、シンクロトロンはビームラインの高輝度を活用することで新たな高解像度イメージング技術を開拓した。その代償として、装置の規模が著しく大きくなるという課題を抱えている。
X線生成のためのレーザー加速電子
今後数十年にわたり、高強度レーザーは固体または気体ターゲットから電子を加速する独自の能力を提供します。これは非常にコンパクトな装置で、数MeVから数GeVのエネルギー範囲を実現し、さらに短パルス幅と微小スポットサイズを併せ持ちます。これらの電子は、その後、様々なプロセス（ブレームストラールング、Kα線放出、ベータトロン、逆コンプトン散乱（ICS）、自由電子レーザー（FEL））を通じて、高輝度X線放射に変換される。
ブレームストラールングは、広帯域スペクトルで電子のエネルギーを変換する固体ターゲットを伴う一方、Kα線およびKβ線遷移に対応する、使用材料に特有の狭帯域線を示す。光源のスポットサイズはレーザースポットサイズに相当するが、放射自体は広範囲に及ぶ。
自由電子レーザー（FEL）プロセスでは、cm周期の磁気アンジュレーターを用いて相対論的電子を振動させ、電子エネルギーに応じて軟X線から硬X線領域までの指向性X線放射を生成する。
逆コンプトン散乱（ICS）プロセスでは、強力な逆方向レーザーパルスが光学アンジュレーターとして機能し、相対論的電子をマイクロメートルスケールで振動させる。これにより、電子エネルギーに応じて硬X線からガンマ線領域における指向性X線放射が生成される。X線ビームの輝度は、電子ビームの電荷量とエミッタンスに依存する。相互作用用レーザーは、従来のRF加速器と結合させるか、コンパクトなレーザープラズマ加速器と組み合わせることが可能である。
ベータトロン放射は、レーザーウェイクフィールド加速器内で生じる自己発振プロセスを利用し、硬X線領域における指向性X線放射を生成する。この放射は超短パルス幅と微小スポットサイズを有し、特徴的なシンクロトロン放射に似た形状の広帯域スペクトルを示す。
振幅の専門技術
振幅社は、X線生成用の高強度超高速レーザーを20年にわたり提供してきた実績を有します。その先駆的な取り組みは、記録的なピーク出力達成能力と柔軟性を備えたチタンサファイア（TiSa）技術から始まりました。
近年ではMIR OPCPA光源の開発が進み、未開拓のメカニズムを開拓しています。現在、コンパクトな高平均出力イッテルビウムレーザーを用いた複数のX線源が開発中であり、産業用・医療用アプリケーション向けに高フラックス・高輝度X線源の提供を目指しています。
