所属
シンクロトロン光研究センター 教授
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
シンクロトロン光研究センター
職名
教授
タカシマ ヨシフミ
高嶋 圭史
TAKASHIMA, Yoshifumi
学位 1
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博士（理学） （ 1998年3月 広島大学 ）
研究キーワード 1
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加速器科学
研究分野 1
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その他 / その他 / 加速器物理
経歴 2
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名古屋大学 シンクロトロン光研究センター 副センター長
2012年10月 - 現在
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名古屋大学 シンクロトロン光研究センター 教授
2009年2月 - 現在
所属学協会 4
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日本物理学会
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日本加速器学会
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日本放射光学会
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公益社団法人日本金属学会
受賞 1
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第20回超伝導科学技術賞
2016年4月 超伝導科学技術研究会
論文 28
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Young's double-slit experiment with undulator vortex radiation in the photon-counting regime
Wada, SI; Ohta, H; Mano, A; Takashima, Y; Fujimoto, M; Katoh, M
SCIENTIFIC REPORTS 13 巻 ( 1 ) 2023年12月
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Spectral phase interferometry for direct electric-field reconstruction of synchrotron radiation
Fuji, T; Kaneyasu, T; Fujimoto, M; Okano, Y; Salehi, E; Hosaka, M; Takashima, Y; Mano, A; Hikosaka, Y; Wada, S; Katoh, M
OPTICA 10 巻 ( 2 ) 頁： 302 - 307 2023年2月
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Rugged bialkali photocathodes encapsulated with graphene and thin metal film
Guo, L; Liu, FZ; Koyama, K; Regis, N; Alexander, AM; Wang, GX; DeFazio, J; Valdez, JA; Poudel, A; Yamamoto, M; Moody, NA; Takashima, Y; Yamaguchi, H
SCIENTIFIC REPORTS 13 巻 ( 1 ) 2023年2月
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Double-pulsed wave packets in spontaneous radiation from a tandem undulator
Kaneyasu, T; Hosaka, M; Mano, A; Takashima, Y; Fujimoto, M; Salehi, E; Iwayama, H; Hikosaka, Y; Katoh, M
SCIENTIFIC REPORTS 12 巻 ( 1 ) 2022年6月
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Kawaguchi, H; Muramatsu, T; Katoh, M; Hosaka, M; Takashima, Y
IEICE TRANSACTIONS ON ELECTRONICS E105C 巻 ( 4 ) 頁： 146 - 153 2022年4月
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Graphene as reusable substrate for bialkali photocathodes
Guo, L; Yamaguchi, H; Yamamoto, M; Matsui, F; Wang, GX; Liu, FZ; Yang, P; Batista, ER; Moody, NA; Takashima, Y; Katoh, M
APPLIED PHYSICS LETTERS 116 巻 ( 25 ) 2020年6月
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Helical Phase Structure of Radiation from an Electron in Circular Motion
Katoh, M; Fujimoto, M; Mirian, NS; Konomi, T; Taira, Y; Kaneyasu, T; Hosaka, M; Yamamoto, N; Mochihashi, A; Takashima, Y; Kuroda, K; Miyamoto, A; Miyamoto, K; Sasaki, S
SCIENTIFIC REPORTS 7 巻 2017年7月
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Angular Momentum of Twisted Radiation from an Electron in Spiral Motion
Katoh, M; Fujimoto, M; Kawaguchi, H; Tsuchiya, K; Ohmi, K; Kaneyasu, T; Taira, Y; Hosaka, M; Mochihashi, A; Takashima, Y
PHYSICAL REVIEW LETTERS 118 巻 ( 9 ) 2017年2月
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Transient response of relativistic electron bunches to wave-number selected perturbations near the micro-bunching instability threshold 査読有り
E. Roussel, C. Evain, M. Le Parquier, C. Szwaj, S. Bielawski, M. Hosaka, N. Yamamoto, Y. Takashima, M. Shimada, M. Adachi, H. Zen, S. Kimura, M. Katoh
New J. Phys. 16 巻 頁： 063027-1 – 063027-11 2014年
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Beam injection with pulsed multipole magnet at UVSOR-III
N. Yamamoto, H. Zen, M. Hosaka, T. Konomi, M. Adachi, K. Hayashi, J. Yamazaki, Y. Takashima and M. Katoh
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers 767 巻 ( 11 ) 頁： 26-33 2014年
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Microbunching Instability in Relativistic Electron Bunches: Direct Observations of the Microstructures Using Ultrafast YBCO Detectors
E. Roussel, C. Evain, C. Szwaj, S. Bielawski, J. Raasch, P. Thoma, A. Scheuring, M. Hofherr, K. Ilin, S. Wünsch, M. Siegel, M. Hosaka, N. Yamamoto, Y. Takashima, H. Zen, T. Konomi, M. Adachi, S. Kimura, and M. Katoh
PHYSICAL REVIEW LETTERS 113 巻 ( 9 ) 頁： 094801 2014年
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Saturation of the laser-induced narrowband coherent synchrotron radiation process: Experimental observation at a storage ring 査読有り
M. Hosaka, N. Yamamoto, Y. Takashima, C. Szwaj, M. Le Parquier, C. Evain, S. Bielawski, M. Adachi, H. Zen, T. Tanikawa, S. Kimura, M. Katoh, M. Shimada, T. Takahashi
Phys. Rev. ST Accel. Beams 16 巻 頁： 020701-020708 2013年
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Generation of energy-tunable and ultra-short-pulse gamma rays via inverse Compton scattering in an electron storage ring 査読有り
Y. Taira, M. Adachi, H. Zen, T. Tanikawa, N. Yamamoto, M. Hosaka, Y. Takashima, K. Soda, M. Katoh
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 652 巻 頁： 696-770 2011年10月
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Ultra-short coherent terahertz radiation from ultra-short dips in electron bunches circulating in a storage ring 査読有り
N. Yamamoto, M. Shimada, M. Adachi, H. Zen, T. Tanikawa, Y. Taira, S. Kimura, M. Hosaka, Y. Takashima, T. Takahashi, M. Katoh
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 637 巻 頁： S112-S115 2011年5月
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Feasibility study of ultra-short gamma ray pulse generation by laser Compton scattering in an electron storage ring 査読有り
Y. Taira, M. Adachi, H. Zen, T. Tanikawa, M. Hosaka, Y. Takashima, N. Yamamoto, K. Soda, M. Katoh
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 637 巻 頁： S116-S119 2011年5月
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Laser-induced narrowband coherent synchrotron radiation: Efficiency versus frequency and laser power 査読有り
C. Evain, C. Szwaj, S. Bielawski, M. Hosaka, Y. Takashima, M. Shimada, S. Kimura, M. Katoh, A. Mochihashi, T. Takahashi, T. Hara
Physical Review Special Topics - Accelerators and Beams 13 巻 ( 9 ) 頁： 90703 2010年
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Transverse-Longitudinal Coupling Effect in Laser Bunch Slicing 査読有り
M. Shimada, M. Katoh, M. Adachi, T. Tanikawa, S. Kimura, M. Hosaka, N. Yamamoto, Y. Takashima, and T. Takahashi
Physical Review Letters 203 巻 頁： 144802-1 - 144802-4 2009年
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Local heating induced by Coherent Harmonic Generation on electron beam dynamics in storage ring 査読有り
M. Labat, C. Bruni, G. Lambert, M. Hosaka, M. Shimada, M. Katoh, A. Mochihashi, Y. Takashima, T. Hara, and M. E. Couprie
Europhysics Letters 81 巻 頁： 34004p1-34004p6 2008年
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Coherent Harmonic Generation experiments on UVSOR-II storage ring 査読有り
M. Labat, G. Lambert, M.E. Couprie, M. Shimada, M. Katoh, M. Hosaka, Y. Takashima, T. Hara, and A. Mochihashi
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 593 巻 頁： 1-5 2008年
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*Tunable narrowband terahertz emission from mastered laser-electron beam interaction 査読有り
S. Bielawski, C. Evain, T. Hara,M. Hosaka, M. Katoh, S. Kimura, A. Mochihashi, M. Shimada, C. Szwaj, T. Takahashi, and Y. Takashima
Nature Physics 30 巻 頁： doi:10.1038/nphys916 2008年
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*中部シンクロトロン光利用施設（仮称）計画 査読有り
高嶋圭史、加藤政博、渡邉信久、保坂将人、竹田美和、山根隆、曽田一雄
日本放射光学会誌 21 巻 ( 1 ) 頁： 10-19 2008年
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*Intense Terahertz Synchrotron Radiation by Laser Bunch Slicing at UVSOR-II Electron Storage Ring 査読有り
M. Shimada, M. Katoh, S. Kimura, A. Mochihashi, M. Hosaka, Y. Takashima, T. Hara, and T. Takahashi
Japanese Journal of Applied Physics 47 巻 頁： 7939-7944 2007年
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Touschek lifetime measurement with a spurious bunch in single-bunch operation in the UVSOR-II electron storage ring 査読有り
A. Mochihashi, M. Katoh, M. Hosaka, Y. Takashima, and Y. Hori
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 572 巻 頁： 1033-1041 2007年
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セシウムテルライド薄膜フォトカソードの量子効率の膜圧依存性 査読有り
杉山陽栄、小早川久、竹田美和、高嶋圭史、浪花健一
日本金属学会誌 69 巻 頁： 392-398 2005年
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*Estimation of effective dose caused by stray radiations of photons, electrons and positrons around a small storage ring for a synchrotron radiation facility 査読有り
Y. Takashima, S. Oki, H. Sugiyama, H. Kobayakawa
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 551 巻 頁： 208-217 2005年
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*Observation of Intense Bursts of Terahertz Synchrotron Radiation at UVSOR-II 査読有り
Y. Takashima, M. Katoh, M. Hosaka, A. Mochihashi, S. Kimura, T. Takahashi
Japanese Journal of Applied Physics 44 巻 頁： L1131-L1133 2005年
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Ion Trapping Phenomenon in UVSOR Electron Storage Ring 査読有り
A. Mochihashi, M. Katoh, M. Hosaka, K. Hayashi, J. Yamazaki, Y. Takashima, Y. Hori
Japanese Journal of Applied Physics 44 巻 頁： 430-437 2005年
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セシウムテルライド薄膜フォトカソードの量子効率の基板依存性 査読有り
杉山陽栄、小早川久、竹田美和、高嶋圭史、浪花健一
日本金属学会誌 69 巻 頁： 493-496 2005年
科研費 2
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研究課題/研究課題番号：20H00164 2020年4月 - 2023年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(A)
加藤 政博, 藤 貴夫, 高嶋 圭史, 坂本 文人, 平 義隆, 豊川 弘之
担当区分：研究分担者
高エネルギー自由電子から放射される光（電磁波）は電波からガンマ線まで全ての波長域に及び、高強度で指向性に優れていることからレーザーと並んで研究用光源として広く利用されている。本研究では、加速器の技術を用いて荷電粒子の運動を制御することで、放射光の波の時間構造や空間構造を制御する新しい光ビームの発生法を開拓しその利用の可能を探る。
量子情報技術の基礎である物質系の量子状態制御には精密に位相制御されたレーザー光が必須と考えられている。本研究では、高エネルギー自由電子が放射する電磁波の位相構造は電子の運動を反映していることに着目し、極端紫外線からX線・ガンマ線に至る幅広い波長領域において位相制御された放射光波束の発生法の開拓を進めた。アンジュレータからの放射波束の時間構造がフェムト秒からアト秒の高い精度で制御できることを実証し、フェムト秒オーダーの超高速緩和現象の観測に成功するなどの応用展開にも成功した。
量子情報技術や量子計測技術の基盤は精密に位相構造が制御されたレーザー光であるが、我々は、そのような光を、レーザー光ではカバーしきれない真空紫外線からガンマ線に至る広大な波長域で生成する試みた。時間的にはインコヒーレントであるが個々の波束の位相構造は精密に制御されている光を放射光の技術を用いることで生成可能であることを示すことができた。物質と強く相互作用する短波長の光を利用することで、全く新しい計測技術の基盤となるものと考えている。 -
小型光源リングでの極短周期アンジュレータ実用化とそれに最適化した光源リングの設計
研究課題/研究課題番号：19H04401 2019年4月 - 2022年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
山本 樹, 高嶋 圭史, 大熊 春夫
担当区分：研究分担者
本研究では，既存の低エネルギー小型電子蓄積リングに極短周期アンジュレータを設置して，実際に発生するアンジュレータ放射光のスペクトルを測定することにより，極短周期アンジュレータがこのような小型電子蓄積リングに於ける高エネルギー放射光源として有用であることを実証する。
上記と平行して，極短周期アンジュレータに最適化した光源リングの設計を行う。非常に狭いギャップで動作する極短周期アンジュレータの実用性が，上記の実証を達成することにより，低エネルギーリングにおいても10keVクラスのアンジュレータ硬X線生成が可能な高輝度光源の設計・開発に新たな指針を与えると考える。
放射光は今や先端研究のみならず，様々な分野のツールとして利用されるようになったが，小型放射光施設では偏向電磁石放射の利用が主であり，アンジュレータ光の利用は限定的である。しかし，周期長を数mm程度とすることにより，全長30cm程度でも100周期に達するアンジュレータが実現可能になる。このために，板状の永久磁石に多極着磁法により周期磁場を書き込むという新しい手法を開発して，ギャップ駆動可能な実用型極短周期アンジュレータを製作して研究を進めてきた。
本研究では，既存の小型電子蓄積リングに極短周期アンジュレータを設置して，実際に発生するアンジュレータ放射光のスペクトルを計測・評価することにより，極短周期アンジュレータがこのような小型電子蓄積リングで有用であることを実証する。これまでにAichi-SR（あいちシンクロトロン光センター）における極短周期アンジュレータの設置と，その光源性能評価試験実施の検討を行い，アンジュレータ設置と評価試験実施が可能であることを確認できた。
しかし，2019年8月に着磁方式に問題点がある可能性が判明したため、計画を延長して関連調査を行い当初の方式で問題無いことを確認した上で，着磁器の製作を行った。一方で，計画延長後の2020年にCOVID-19感染症の影響で，アンジュレータ設置検討のために不可欠なAichi-SRでの現地確認が困難になり，更に1年計画を延長して2021年に現地確認・調査を行い，Aichi-SRにて実施計画についての検討会を開催して，先行研究（科研費 基盤研究(A)，代表者：山本）によって開発した極短周期アンジュレータ（周期長4-10mm程度）を改造して設置の準備を進めている。
本研究では，既存の小型電子蓄積リングに極短周期アンジュレータを設置して，実際に発生するアンジュレータ放射光のスペクトルを計測することにより，極短周期アンジュレータがこのような小型電子蓄積リングで有用であることを実証する。これまでにAichi-SRにおける極短周期アンジュレータの設置と，その光源性能評価試験実施の検討を行い，アンジュレータ設置と評価試験実施が可能であることを確認できた。
2019年度に判明した着磁方式における問題点存在の可能性について，計画を延長して関連調査を行い当初の方式で問題無いことを確認した後，着磁器の製作を行った。
また，計画延長後の2020年にCOVID-19感染症の影響で，アンジュレータ設置検討のために不可欠なAichi-SRでの現地確認が困難になり，更に1年計画を延長して2021年にAichi-SRでの現地確認・調査を行い，実施計画についての検討会を開催して，先行研究（科研費 基盤研究(A)，代表者：山本）によって開発した極短周期アンジュレータを改造して設置の準備を進めた。このために極短周期アンジュレータ部をAichi-SRのビームダクトの一部としてスムーズに接続してRFインピーダンスによる電子ビームの不安定を抑制するための形状変換部，およびアンジュレータ磁石の温度上昇を防ぐ水冷システム等，必要不可欠な技術開発および機器設計・製作を行った。
一方で，小型電子蓄積リングにおける極短周期アンジュレータの応用に関連して，開発した極短周期アンジュレータ磁場着磁方式を20mm程度の長周期側に延長することにより，より広いエネルギー範囲の放射を小型蓄積リングにおいて利用可能にするという重要性を新たに認識したので，新規の着磁器開発と着磁試験を行い，有効性を確認した。
本研究では，既存の小型電子蓄積リングに極短周期アンジュレータを設置して，実際に発生するアンジュレータ放射光のスペクトルを評価することにより，極短周期アンジュレータが小型電子蓄積リングで有用であることを実証する。これまでにAichi-SR（あいちシンクロトロン光センター）における極短周期アンジュレータの設置と，その光源性能評価試験実施の検討を行いアンジュレータ設置と評価試験実施が可能であることが確認できた。
本年度には，これまでに開発したアンジュレータのAichi-SRへの導入のために，その真空ダクトのAichi-SR加速器との接合部を設計・製作し，設置の準備を進める。
さらに，本研究で目指している極短周期アンジュレータからの，電子蓄積リングにおけるX線放射光の生成試験の実現に必要な，アンジュレータ光源の性能評価を行うための光学系の設計・製作を行う。
また，極短周期アンジュレータ磁石の磁場特性を更に向上させるために，新しい磁石構造の検討等を進め，より高性能の磁気回路の設計に結びつける。
上記と平行して，極短周期アンジュレータに最適化した光源リングの設計を行う。非常に狭いギャップで動作する極短周期アンジュレータの実用性が証明されれば，低エネルギーリングにおいても10keVクラスの硬X線の放射が得られる高輝度光源の設計・開発に新たな指針を与えるからである。これまでに電子エネルギー1.5GeV，周長60.12mで，極短周期アンジュレータを設置できる直線部（1m長）が12箇所ある電子蓄積リングを試験的に設計した。このリングは，実効エミッタンスが35.7nm・radであるが，更に低いエミッタンスを目指した1.5GeV程度の小型光源リングの設計を進める。これらの設計研究を通して，上述の光源性能評価試験の実施に有用な加速器運転の方針についても重要な指針を得ることが出来ると考える。
担当経験のある科目 (本学) 17
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力学I
2016
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数学I及び演習
2016
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数学2及び演習
2016
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力学I
2015
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数学I及び演習
2015
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数学2及び演習
2015
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数学2及び演習
2014
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数学I及び演習
2014
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力学I
2014
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数学2及び演習
2013
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数学I及び演習
2013
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力学I
2013
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数学I及び演習
2012
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力学I
2012
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基礎セミナーB
2011
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数学I及び演習
2011
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力学I
2011