量子ビーム工学

Quantum Beam Engineering

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専門教育科目

工学研究科

1年

HETMH5MCA1

2単位

講義 (Lecture)

2024年度後期

橋本 智

高度産業科学技術研究所

日本語

該当なし

講義終了後、教室にて。
随時：ニュースバル放射光施設内の居室、またはメールにて。

hashi@lasti.u-hyogo.ac.jp

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1◎／2〇

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【講義目的】
光子、電子、イオン等のビームを総称して量子ビームと呼ぶ。本講義では相対論的電子ビームからの光子の発生原理（シンクロトロン放射）について理論的に説明する他、放射光利用研究に必要な知識を習得する。
到達目標：
【到達目標】
本講義の到達目標は、(1)シンクロトロン放射光の発生原理やその特徴を定性的に理解し説明できること、(2)挿入光源やコンプトン散乱ガンマ線源の基本的な原理を説明できることである。

サブタイトル：どのような運動をしていても相対論的電子から放射される電磁波は全て計算できる。
キーワード：シンクロトロン放射光、アンジュレータ、ウィグラー、自由電子レーザー、光束、光束密度、輝度、電磁場の遅延ポテンシャル

【講義内容】
荷電粒子からの電磁場放射は相対論と電磁気学で全て説明できる。本講義では最初に相対性理論・電磁気学・ベクトル演算等の基本を簡潔に解説した後、シンクロトロン放射の原理および特性を詳細に講述する。さらに挿入光源、自由電子レーザー、コンプトン散乱ガンマ線源に加えて、最近の新しい放射光源についても解説する。
【授業計画】
(1)本講義の目標や概要／シンクロトロン放射とは何か？／シンクロトロン放射光の利用／放射光施設
(2)相対性理論・電磁気学・ベクトル演算1
(3)相対性理論・電磁気学・ベクトル演算2
(4)電荷と電磁場／Lienard-Wiechert遅延ポテンシャル
(5) 加速される荷電粒子から放射される電磁場
(6) シンクロトロン放射の概要1／放射パワーの角度分布等
(7) シンクロトロン放射の概要2／Radiation Integral等
(8) シンクロトロン放射の概要3／臨界エネルギー等
(9) シンクロトロン放射の概要4／放射エネルギーの周波数分布等
(10) シンクロトロン放射の概要5／偏光特性等
(11) 挿入光源1　ウィグラー
(12) 挿入光源２　アンジュレーター
(13) 自由電子レーザー
(14)コンプトン散乱によるガンマ線生成
(15)シンクロトロン放射以外の「放射光」／新しい放射光源

ユニバーサルパスポートにより資料配布

講義の中で随時紹介

【予習】授業に際して指示する講義資料を事前読み込み（20ｈ）
【復習】レポート作成（10ｈ）。講義内容の理解を深め定着させるために講義資料を読み直し（30ｈ）

採用しない

【成績評価の基準】
シンクロトロン放射光・挿入光源・コンプトン散乱ガンマ線の発生原理やその特性を理解し説明できる者に単位を授与する。講義目的・到達目標に記載する能力の到達度に応じてSからCまで成績を与える。
【成績評価の方法】
レポート（100％）を基準として、受講態度を含めて総合的に評価する。

レポートについてはユニバーサルパスポートのクラスプロファイル機能を使って講評を返す。

本講義は原則的に姫路工学キャンパスでの対面形式で開講する。

該当しない

ニュースバル放射光施設
http://www.lasti.u-hyogo.ac.jp/NS
ビーム物理学研究グループ
https://www.lasti.u-hyogo.ac.jp/beam_physics/index.html