Organization
Synchrotron Radiation Research Center Professor
Graduate School
Graduate School of Engineering
Undergraduate School
Synchrotron Radiation Research Center
Title
Professor
TAKASHIMA, Yoshifumi
Degree 1
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博士（理学） （ 1998.3 広島大学 ）
Research Interests 1
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Technology & Application of Synchrotron Radiation
Research Areas 1
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Others / Others / Physics of Particle Accelerators
Research History 2
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Nagoya University Synchrotron Radiation Research Center
2012.10
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Nagoya University Synchrotron Radiation Research Center
2009.2
Professional Memberships 4
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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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日本物理学会
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公益社団法人日本金属学会
Awards 1
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Superconductivity Science and Technology Award
2016.4 Forum of Superconductivity Science and Technology
Papers 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 Vol. 13 ( 1 ) 2023.12
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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 Vol. 10 ( 2 ) page： 302 - 307 2023.2
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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 Vol. 13 ( 1 ) 2023.2
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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 Vol. 12 ( 1 ) 2022.6
-
Kawaguchi, H; Muramatsu, T; Katoh, M; Hosaka, M; Takashima, Y
IEICE TRANSACTIONS ON ELECTRONICS Vol. E105C ( 4 ) page： 146 - 153 2022.4
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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 Vol. 116 ( 25 ) 2020.6
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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 Vol. 7 2017.7
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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 Vol. 118 ( 9 ) 2017.2
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Transient response of relativistic electron bunches to wave-number selected perturbations near the micro-bunching instability threshold Reviewed
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. Vol. 16 page： 063027-1 – 063027-11 2014
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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 Vol. 113 ( 9 ) page： 094801 2014
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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 Vol. 767 ( 11 ) page： 26-33 2014
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Saturation of the laser-induced narrowband coherent synchrotron radiation process: Experimental observation at a storage ring Reviewed
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 Vol. 16 page： 020701-020708 2013
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Generation of energy-tunable and ultra-short-pulse gamma rays via inverse Compton scattering in an electron storage ring Reviewed
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 Vol. 652 page： 696-770 2011.10
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Ultra-short coherent terahertz radiation from ultra-short dips in electron bunches circulating in a storage ring Reviewed
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 Vol. 637 page： S112-S115 2011.5
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Feasibility study of ultra-short gamma ray pulse generation by laser Compton scattering in an electron storage ring Reviewed
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 Vol. 637 page： S116-S119 2011.5
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Laser-induced narrowband coherent synchrotron radiation: Efficiency versus frequency and laser power Reviewed
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 Vol. 13 ( 9 ) page： 90703 2010
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Transverse-Longitudinal Coupling Effect in Laser Bunch Slicing Reviewed
M. Shimada, M. Katoh, M. Adachi, T. Tanikawa, S. Kimura, M. Hosaka, N. Yamamoto, Y. Takashima, and T. Takahashi
Physical Review Letters Vol. 203 page： 144802-1 - 144802-4 2009
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Local heating induced by Coherent Harmonic Generation on electron beam dynamics in storage ring Reviewed
M. Labat, C. Bruni, G. Lambert, M. Hosaka, M. Shimada, M. Katoh, A. Mochihashi, Y. Takashima, T. Hara, and M. E. Couprie
Europhysics Letters Vol. 81 page： 34004p1-34004p6 2008
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Coherent Harmonic Generation experiments on UVSOR-II storage ring Reviewed
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 Vol. 593 page： 1-5 2008
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*Tunable narrowband terahertz emission from mastered laser-electron beam interaction Reviewed
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 Vol. 30 page： doi:10.1038/nphys916 2008
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*中部シンクロトロン光利用施設（仮称）計画 Reviewed
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 Vol. 21 ( 1 ) page： 10-19 2008
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*Intense Terahertz Synchrotron Radiation by Laser Bunch Slicing at UVSOR-II Electron Storage Ring Reviewed
M. Shimada, M. Katoh, S. Kimura, A. Mochihashi, M. Hosaka, Y. Takashima, T. Hara, and T. Takahashi
Japanese Journal of Applied Physics Vol. 47 page： 7939-7944 2007
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Touschek lifetime measurement with a spurious bunch in single-bunch operation in the UVSOR-II electron storage ring Reviewed
A. Mochihashi, M. Katoh, M. Hosaka, Y. Takashima, and Y. Hori
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Vol. A 572 page： 1033-1041 2007
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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 Reviewed
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 Vol. 69 page： 392-398 2005
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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 Reviewed
Y. Takashima, S. Oki, H. Sugiyama, H. Kobayakawa
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Vol. A 551 page： 208-217 2005
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*Observation of Intense Bursts of Terahertz Synchrotron Radiation at UVSOR-II Reviewed
Y. Takashima, M. Katoh, M. Hosaka, A. Mochihashi, S. Kimura, T. Takahashi
Japanese Journal of Applied Physics Vol. 44 page： L1131-L1133 2005
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Ion Trapping Phenomenon in UVSOR Electron Storage Ring Reviewed
A. Mochihashi, M. Katoh, M. Hosaka, K. Hayashi, J. Yamazaki, Y. Takashima, Y. Hori
Japanese Journal of Applied Physics Vol. 44 page： 430-437 2005
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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 Reviewed
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 Vol. 69 page： 493-496 2005
KAKENHI (Grants-in-Aid for Scientific Research) 2
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Development of phase structure control of synchrotron radiation
Grant number：20H00164 2020.4 - 2023.3
Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Katoh Masahiro
Authorship：Coinvestigator(s)
Precisely phase-controlled laser pulse is considered essential for quantum control of matters, which is the basis of quantum information technology. In this study, we focus on the fact that the phase structure of electromagnetic waves emitted by high-energy free electrons reflects the motion of electrons. We have demonstrated that the time structure of radiated wave packets from undulators can be controlled with high accuracy in the range from femtoseconds to attoseconds. We have also succeeded in applying such undulator radiation to the observation of femtosecond-order ultrafast relaxation phenomena.
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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
Grant number：19H04401 2019.4 - 2022.3
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
Authorship：Coinvestigator(s)
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。
Teaching Experience (On-campus) 17
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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
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I及び演習
2013
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数学2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