ユーザー


実験ステーション

実験ステーションにて利用可能な装置

実験ステーションにおいては、XFEL集光装置、同期光学レーザー、到達タイミングモニタといった常設の基盤装置に加え、各種の共用実験装置(可搬式)および検出器を利用可能です。 また、 ユーザーが実験装置を持ち込んで利用することも可能です。それぞれのステーションで利用可能な装置と典型的な応用分野を以下の表にまとめています。

BL3実験ステーション
集光装置 (集光サイズ) 同期レーザー アライバルタイミング
モニタ*1
典型的な共用実験装置*2 典型的な応用分野
EH2 Be屈折レンズ(> 数μm) CPA/OPA 利用可能 汎用多軸回折計
DAPHNIS*2
超高速物質科学
超高速化学
結晶構造解析(SFX/FPX)
原子・分子・光学(AMO)
EH4c 1 m KB ミラー(~1 μm) CPA 利用可能 DAPHNIS
MAXIC*3
結晶構造解析(SFX/FPX)
コヒーレント回折イメージング
超高速化学
原子分子科学
EH5 2段集光KB ミラー(~50 nm) *5 ハイパワー
レーザー
非線形/量子X線光学
高エネルギー密度科学


BL2実験ステーション
集光装置 (集光サイズ) 同期レーザー アライバルタイミング
モニタ*1
典型的な共用実験装置*2 典型的な応用分野
EH3/EH4b 1 μm KB ミラー(~1 μm) CPA/OPA DAPHNIS
MAXIC
結晶構造解析(SFX/FPX)
コヒーレント回折イメージング
EH6 Be屈折レンズ
(>数μm) *設置中
500 TW x2 開発中 相互作用チャンバー 高エネルギー密度科学
非線形/量子X線光学
*1) T. Katayama et al., Structure Dynamics (2016) doi: 10.1063/1.4939655.
*2) K. Tono et al., J. Synchrotron Rad. 22, 532-537 (2015). doi:10.1107/S1600577515004464
*3) C. Song et al., J. Appl. Cryst. 47, 188-197 (2014). doi:10.1107/S1600576713029944
*4) H. Mimura et al., Nature Communications 5, 3539 (2014) doi: 10.1038/ncomms4539.


集光装置と集光ビームパラメータ
試料位置における最小ビームサイズ (半値全幅, @10 keV)発散角 (半値全幅, @10 keV)
非集光 330 x 350 μm2 2 μrad
1 μm KBミラー (2 mrad) 0.9 x 1.0 μm2 0.25 x 0.18 mrad
1 μm KBミラー (4 mrad) 0.8 x 1.1 μm2 0.25 x 0.18 mrad
2段集光 KBミラー 55 x 30 nm2 ~2.4 x 3.9 mrad
Be屈折レンズ 1.3 x 1.4 μm2 ~0.1 x 0.1 mrad


フェムト秒同期レーザーシステム
ポンプ・プローブ実験に使用されるフェムト秒光学レーザーパルスは、レーザーブース内に設置された同期レーザーシステムから輸送光路を通り、実験ステーション2、3、および4c (EH2,EH3,EH4c)に供給されています。 このレーザーシステムは、 チタンサファイヤ(Ti:sapphire)ベースのモード同期オシレータ、 チャープパルス増幅器(CPA: chirped pulse amplifier)と光パラメトリック増幅器(OPA: optical parametric amplifier)から構成されており、 波長800 nmにおいて、パルスエネルギー2.5 mJ 以上、パルス幅40 fs(FWHM) 以下のビームをユーザー実験に提供します。ブースターアンプを増強し、15mJ@60Hz, 80mJ@100Hzの高強度パルスを出力できます。また、非線形結晶を用いて、第2高調波 (波長400nm)、第3高調波(波長266nm)、第4高調波(波長200nm)の生成も可能です。 OPAは、CPAからのパルス光を励起光として、波長1.1~2.6 μmの波長可変な赤外光を発生します。更に波長変換ユニットを用いて、赤外~紫外光領域に波長可変領域を拡大できます (EH2において利用可能)。回転式シャッターを用いることで、レーザーパルスの照射レートをXFELの繰り返しレート(最大60 Hz)に合わせるだけでなく、分周することも可能です。 XFELパルスに対する同期レーザーパルスの遅延時間は、電気的な遅延装置を用いて約1 ps単位、光学遅延ステージを用いて約7 fs単位での調整が可能です。


同期レーザー1号機
波長パルスエネルギー繰返しパルス時間幅
CPA  800 nm80 mJ10 Hz40 fs
10 mJ60 Hz
2.5 mJ1 kHz
SHG  400 nm500 μJ60 Hz -
THG  266 nm200 μJ60 Hz -
FHG  200 nm20 μJ60 Hz -