原研ら，電子ビームとレーザでエネルギーの揃ったX線を生成

日本原子力研究開発機構（原研）と高エネルギー加速器研究機構（KEK）の共同研究グループは，エネルギー回収型リニアック（ERL）において電子ビームとレーザビームを微小スポットで，1秒間に1.625億回という非常に高い頻度で衝突させる（高繰り返しで衝突させる）ことで，エネルギーのそろったX線ビームの生成に成功した（ニュースリリース）。

光速近くまで加速した電子ビームとレーザビームを衝突させることにより，任意のエネルギーのX線やガンマ線のビームを発生する方法は，レーザ・コンプトン散乱（LCS）と呼ばれ，エネルギーが数keVから100keVのX線領域では，大型放射光施設の性能に匹敵する高輝度の小型X線源に，また，エネルギーが1MeV以上のガンマ線領域では，唯一のエネルギー可変の大強度ガンマ線源となり得る。

しかしながら，電子とレーザの衝突確率が小さいために，LCSによるX線～ガンマ線源の実用化には，電子ビームとレーザビームを高密度かつ高繰り返しで衝突させる技術が必要とされてきた。

研究グループは，ERLとレーザ蓄積装置を用いることでLCS光源実用化の鍵となる電子ビームとレーザビームの高密度かつ高繰り返しの衝突が可能となることに注目し，これに必要な技術開発を進めてきた。

ERLは収束サイズの小さな電子ビームを高繰り返しで加速できることから，LCSに最適の加速器となる。KEKに建設されたコンパクトERL（ERL試験加速器）にLCS実験のための装置を設置し，2015年2月～4月の実験において，最小30 μmの微小サイズで電子ビームとレーザビームを162.5 MHzの高繰り返しで衝突させることで，10keV級の準単色X線ビームの発生に成功した。

この成果によりLCSを使った高輝度，大強度のX線，ガンマ線発生を可能にする基盤技術が確かなものとなった。今後，コンパクトERLにおける電子ビーム電流値を目標値（10mA）まで増加させることで，LCS光源として従来に無いX線強度が得られる見込み。

これにより，核セキュリティ分野におけるあらゆる核物質の非破壊検知・測定を可能にする大強度ガンマ線源（目標強度 10¹³ph/s）や，生体細胞の高分解能イメージングのための高輝度小型X線源（目標ピーク輝度10¹⁹ph/sec/mm2/mrad2/0.1%BW）といった，新たな計測・観察ツールとしての次世代光源へ道を開いたとしている。