3GeV光源のもつれの原因〜軟X線光源についての再考察

3GeV光源としてSLiT-Jを選択すべきなのか、それとも3GeV-KEKにすべきなのか、混沌とした状況が続いている。混乱するときには発端に立ち返ると見通しがよくなることがある。そもそも「何故3GeV光源が必要か」という原点は「日本の放射光の軟X線光源の弱さ」にあったはずである。

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加速器新技術によるコンパクトX線光源〜その3 : 高次高調波発生(HHG)

放射光の加速器科学は短パルス性とコヒーレンス、高輝度の追求でレーザーを目指してしているといわれる。確かにXFELを契機として赤外から紫外線領域まで革命的なテーブルトップ光源としてレーザー光の成し遂げてきた功績なしに我々の社会は成立しないといっても過言ではない。またXFELの短波長限界も直線加速器とアンジュレーター技術の組み合わせで硬X線領域にまで拡張された。コヒーレンスと短パルス性を特徴とする将来のテーブルトップX線光源として期待されるレーザー・ウエークフイールド、逆コンプトン散乱を取り上げたが、今回は高次高調波発生(HHG)について簡単に紹介したい。

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フォトンイン・フォトンアウト分光と3GeV光源

これまで何度か取り上げてきたように「3GeV光源」のもつれはまるで「もんじゅ」の将来のように文科省に重くのしかかる。SLiT-Jの根拠は各国が建設中の3GeV光源により軟X線領域の日本の放射光源が弱体化したこととそれを補う緊急性にあった。確かに輝度の比較をみせられればそういう認識を持たざるを得ないだろう。財政難ではあるが産業利用で東北復興拠点となることから目をつぶって300億円を投入したい気持ちも良くわかる。

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加速器新技術によるコンパクトX線源〜その2: 逆コンプトン散乱

MITのGraves、Monctonらの研究グループやSLAC、DESYなど世界各国の加速器研究者が真剣にコンパクトX線光源の開発に取り組んでいる。MonctonはかつてAPSの所長として高エネルギー放射光に取り組んできた大型X線光源の研究者である。

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「3GeV放射光」のポテンシャル〜止まない雨はない

ナノ科学の強力なツールとして注目を集める「3GeV放射光」だが、不幸なことに競合するふたつの計画をめぐる混乱で、見通しが立たない状態が続いている。3GeV放射光の特徴は何と言っても軟X線領域の光源強度と程エミッタンスで〜100nm程度のマイクロビーム(厳密にはサブミクロンビーム)が容易に実現できることであろう。ではなぜ軟X線なのかといえばやはり最近、急速に発展してきたフォトンイン・フォトンアウトと呼ばれる高エネルギー分解能X線発光分光法の与える情報量の豊富さにある。

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加速器新技術によるコンパクトX線光源〜その1: レーザー・ウエークフイールド

加速器というとLHCのような巨大な施設を誰でも思い浮かべる。最先端のX線光源である放射光やX線レーザー(XFEL)もそうだ。しかし加速器技術の発展によりGeVクラスの加速器が9cm程度の加速官におさまり、レーザーと組み合わせることでテーブルトップのX線光源が実用化されようとしている。

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「もつれた」3GeV光源の行方とそのリスク

日本の基礎科学と産業科学技術の将来展望はナノ科学の進展にかかっているが、その強力なツールである放射光のに暗雲が立ち込めている。まずこれまで先端光源として活躍してきた施設が老朽化あるいは陳腐化していることに加えて、最先端の施設Spring-8でさえもアジアの最高輝度光源ではなくなり、ナノ科学の有力な研究手段に必要な軟X線領域の光源性能が国際的な競争力を失って久しいからである。

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欧州の未来社会を支える大型研究インフラ

近年、放射光や衝突型加速器などの大型先端科学施設は従来のような一部の先端科学分野の枠を越えて、多くの科学技術と産業までに関わることが増えた。このコラムで大型施設整備が科学インフラとなりつつあることを何度か記事にした。最新のEurophysics Newsでも同様の趣旨の記事が掲載されたので紹介したい。

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