ALICE（アクセラレータ）

北緯53度20分35秒西経02度38分26秒 / 北緯53.34306度、西経2.64056度 / 53.34306; -2.64056

加速器とレーザーの複合実験（ALICE）、またはエネルギー回収線形加速器プロトタイプ（ERLP）は、イギリス、チェシャー州ダーズベリー研究所に設置された35MeVエネルギー回収線形加速器試験施設でした。このプロジェクトは当初、第 4世代光源（4GLS）のテストベッドとして構想され、以下の内容で構成されていました。

350keV フォトインジェクタレーザー。
8.35MeV超電導 RFブースター線形加速器。
使用済みの電子バンチからエネルギーを回収し、新しいバンチに与える 35MeV 超伝導 RF メイン線形加速器。
トーマス・ジェファーソン国立加速器施設(TJNAF)から永久貸与された永久磁石アンジュレータを使用した赤外線自由電子レーザー(FEL) 。
電子束を FEL を通して正しい RF 位相で線形加速器に戻し、減速させてエネルギーを回収する ERL 輸送システム。

ALICE加速器は、第4世代光源のすべての機能を小規模ながら統合したエネルギー回収線形加速器（ERL）でした。ERLは蓄積リングの動的特性による制約を受けないため、電子銃のみの性能制限で、これまでにない電子ビーム輝度を実現できます。エネルギー回収により、光源の平均出力を大幅に向上させることも可能になります（専用の発電所を近隣に建設する必要はありません）。

1ps をはるかに下回る超短電子束を生成する能力と、異なる「色」の光源をいくつか利用できることにより、分子物理学や固体物理学など、フェムト秒スケールの高速プロセスの調査を実施するためのさまざまな可能性が開かれます。

ALICEプロジェクトは、19個の空洞を加速する非スケーリングFFAGリング（EMMAプロジェクト）の追加によって拡張されました。EMMA装置の建設は2009年9月に開始されました。2011年3月31日には、原理実証を確立するためのリング全周回が完了しました。

2016年5月までにEMMAとALICEの廃止作業が開始され、2019年にそのプロセスが完了し、ほとんどのコンポーネントが他の施設に寄贈されました。^{[ 1 ]}

原理

DC光電子銃は、数ピコ秒（ps）の長さを持つ短く低エミッタンスの電子バンチを生成し、350keVまで加速しました。ALICEにおけるバンチ電荷量は80ピコクーロン（pC）でした。バンチは約10nsから100msの持続時間を持つ列状に生成され、列の繰り返し周波数は1Hzから20Hzまで変化しました。列内のバンチ間の間隔は12.3nsで、これはレーザーパルス繰り返し周波数81.25MHzに相当します。

電子ビームは超伝導リニアック（ブースター）に入射され、8.35MeVのエネルギーまで加速された後、メインリニアックへと輸送され、そこでビームエネルギーは35MeVまで増加しました。両方の超伝導リニアックは液体ヘリウムで約20Kまで冷却されました。メインリニアックの加速位相は、バンチに沿って特定のエネルギーチャープが導入されるように選択され、後に磁気シケイン（バンチ圧縮器）で縦方向に圧縮されるようになりました。ビームは最初の三重屈折アクロマートARC1で180°回転した後、シケインに到達しました。

圧縮後、サブピコ秒ビーム束となったビームは、中赤外自由電子レーザー（FEL）の主要部分を構成する磁気アンジュレータに入射しました。このレーザーは、波長約5mmの赤外光を生成しました。

使用済みの電子ビームは、高周波位相が最初の加速位相と正反対になる正確なタイミングで、第2ARC2を経由して主線形加速器の入口に戻されました。この条件を満たすには、電子ビーム経路長を正確に調整する必要があり、これはARC1全体を移動させることで実現しました。その後、ビームは減速され、そのエネルギーは線形加速器の高周波空洞内の電磁場に戻され（エネルギー回収）、元のエネルギー8.35MeVで線形加速器から出射されました。このエネルギー回収されたビームはビームダンプに送られ、その短いながらも有用な寿命を終えました。

主なパラメータ

-	公称パラメータ	現在達成
ガンDC電圧	350 kV	公称HVセラミックで350 kV。現在、ガンは230 kVで動作しています。
公称束電荷	80 pC	80 pC（>~200pCも供給可能）
陰極	NEA GaAs	NEA GaAs
レーザーNd:YVO4（第2高調波）	532 nm	532 nm
レーザースポット	4.1 mm FWHM	変数
レーザーパルス長	28 ps FWHM	レーザーパルススタッカー付き28ps
量子効率	1～3%	約4％（実験室環境では約15％）
インジェクターエネルギー	8.35 MeV	現在7.0MeV
総ビームエネルギー	35MeV	現在30MeV
RF周波数	1.3GHz	1.3GHz
束繰り返し周波数	81.25 MHz	81.25 MHz
列車の長さ	0～100ミリ秒	40 pCで最大100 μs
トレーニングの繰り返し頻度	1～20 Hz	1～20 Hz
圧縮束長	80pCで<1ps	測定対象
圧縮束内のピーク電流	150A	測定対象
最大平均電流	13mA	-
列車内の最大電流	6.5mA	6.5mA以上（列車長が短い場合）

参照

エマ

参考文献

^ハットン、アンドリュー.エネルギー回収線形加速器の開発(PDF) p. 20.

外部リンク

ERLP
ASTeCプロジェクトページ
科学技術施設協議会 2015年9月12日アーカイブ- Wayback Machine
ウィリアムズ、ピーター. 「粒子加速器」 .舞台裏の科学.ブレイディ・ハラン.

[1] ハットン、アンドリュー.エネルギー回収線形加速器の開発(PDF) p. 20.

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