X線自由電子レーザーを発生させるためには、電子を光速近くまで加速するための加速器と、電子を蛇行させてX線を発生させるための磁石列「アンジュレーター」が必要になります。
一般的に電子を加速するための加速器には、内部に高い電場を印加できる加速管が使用されます。高い電場をかければかけるほど電子は速く加速されますが、電場が破壊してしまうため、あまり強い電場をかけられません。そのため、電子を少しずつ加速させていくため、数百m～数kmの加速長さが必要になります。一方、レーザーを用いてプラズマを発生させると、非常に高い電場を作ることが可能になります。そのため、光速近くまで加速するのに必要な距離は数cm以下となり、約1/1000の距離で電子を加速させることが可能になります。
X線自由電子レーザーを発生させるためのアンジュレーターは、幅数十mmの短冊状の磁石を数千～数万個並べて作られています。磁石を一つずつ並べて固定するため、磁石の幅を数mmまで小さくすることはできません。そこで、大長い板状の磁石内にハードディスクのようにNSを着磁させることで、現状では実現不可能な磁石周期を実現することができ、アンジュレーターを約1/10の長さに小型化することが可能になります。
レーザープラズマによる電子加速（レーザー加速）の要素技術を開発。
海外機関が実現していない再現性の高い安定した電子加速を実現するために、複数段で電子加速を行う技術を確立する。
PROJECT 1A、1C〜1Eで開発する各要素技術を統合し、XFEL実証のための技術開発および装置開発を行う拠点を形成。
レーザープラズマ加速の有効性を実証すると共に、他機関の参画も可能な世界初のオープンイノベーションな拠点を構築する。
X線ビームを発生させるためのアンジュレーターを超小型化する技術を開発。
長い板状の磁石内にハードディスクのようにＮＳを着磁させることで従来の約1/10の長さのアンジュレーターを開発する。
安定した電子加速を行うために必要となる加速場（プラズマ）や電子ビームの計測と、その制御技術を開発。
発生させるtプラズマや電子の軌跡をリアルタイムで計測し、システムへフィードバックさせることで安定な電子加速を実現する。
電子を加速させるためのプラズマチャネル（素子）およびプラズマを発生させるための電源技術を開発する。
プラズマを高い時間精度・空間精度で発生させ、光速に近い速度で入射した電子をさらに加速する。
各プロジェクトで開発した要素技術を集結しXFELの実証を行うための拠点を統合プラットフォームとして形成します。多くの加速器研究者・ユーザーが集まる理研播磨内の施設で実証を行うことにより、All Japan体制によるXFEL技術の確立を目指します。
