222T（光学系，ビームライン技術・制御）

ミュオン線型加速器 APF IH-DTL のシミュレーションデザイン
Simulation Design of an APF IH-DTL for Muon linac
大谷将士 for the J-PARC E34 collaboration, KEK IPNS
ミュオン異常磁気能率(g-2)において素粒子標準理論(SM)による予言値と実験による測定値(精度 0.54ppm)の間に約 3 標準偏差の乖離があり[1]，更なる高精度測定と独立検証によって beyond SM を切り拓くことが切望されている。
J-PARC E34 実験[2]では超低エミッタンスミュオンビームによる新測定手法によって世界最高精度 0.1ppm で g-2 の測定を目指している。ここで，ミュオンビームの超低エミッタンス化には世界初となるミュオン線型加速器[3]の実現が必要不可欠となる。
ミュオン線型加速器では RFQ による初期加速とバンチングの後 IH-DTL に
よって 0.34MeV から 4MeV まで加速し，続いて DAW, disk loaded による加速で最終的に 212MeV まで加速する。βλ/2 加速構造である IH-DTL を採用することで短距離加速を実現できる一方で，IH-DTL では空洞全体の構造が RF 加速電場及び共振周波数に影響するために詳細な空洞設計が不可欠となる。さらに我々は近年医療用イオン線型加速器で可能になった Alternative Phase
Focusing(APF)方式を採用して横方向収束のための四重極磁石を取り除き費用対効果も最大化することを目指している。APF 方式では横方向収束を可能にするための自由度として各セルでの同期位相が増えるが，空洞設計との両立には高度な設計技術が必要となる。
本ポスターでは 3 次元電磁界解析ソフト CST MW Studio や 5 次ルンゲ=クッ
タ法のよる粒子軌道計算ソフト GPT などによるシミュレーションを用いた APF
IH-DTL の設計について報告する。
[1] G.W. Bennett, et al., Phys. Rev. Lett. 92, 161802 (2004)[2] J-PARC E34 conceptual design report (2011)[3] M. Otani et al., PASJ2015 WEOM02

223T（光学系，ビームライン技術・制御）

ミュオン線型加速器二重周期構造 DAW の設計
Design of a bi-periodic DAW for Muon linac
大谷将士 for the J-PARC E34 collaboration, KEK IPNS
ミュオン異常磁気能率(g-2)において素粒子標準理論(SM)による予言値と実験による測定値(精度 0.54ppm)の間に約 3 標準偏差の乖離があり[1]，更なる高精度測定と独立検証によって beyond SM を切り拓くことが切望されている。
J-PARC E34 実験[2]では超低エミッタンスミュオンビームによる新測定手法によって世界最高精度 0.1ppm で g-2 の測定を目指している。ここで，ミュオンビームの超低エミッタンス化には世界初となるミュオン線型加速器[3]の実現が必要不可欠となる。
ミュオン線型加速器では RFQ 及び IH-DTL によって 4MeV まで加速し，続いて Disk And Washer(DAW)と disk loaded による加速で最終的に 212MeV まで加速する。DAW は結合型加速空洞の一種で特に高β領域で高いシャントインピーダンスを持つため高効率加速に適している。一方でミュオン加速は世界初の試みであり，また，比較的低いβ(E=4MeV, β~0.3)で用いられた前例がないため，信頼度の高い空洞設計が必要不可欠となる。
本ポスターでは 3 次元電磁界解析ソフト CST MW Studio などのシミュレーシ
ョンによる DAW 空洞設計とプロトタイプ製作，さらに Parmila などを用いたビーム力学設計について報告する。
[1] G.W. Bennett, et al., Phys. Rev. Lett. 92, 161802 (2004)[2] J-PARC E34 conceptual design report (2011)[3] M. Otani et al., PASJ2015 WEOM02

224T（光学系，ビームライン技術・制御）

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225T
（光学系，ビームライン技術・制御）
PF BL-15A1セミマイクロ XAFS ビームライン BL-15A1 の整備状況
BL-15A1:Semi-micro beamline for XAFS
仁谷浩明 1,2，武市泰男 1,2，木村正雄 1,2
松岡亜衣 1，小山篤 1，清水伸隆 1,2，五十嵐教之 1,2
1)
KEK-IMSS/PF，2)総研大高エネルギー加速器科学研究科
1．概要
PF BL-15A1 実験ステーションは PF 最後の短直線部を利用した XAFS 実験ステーションである。短周期アンジュレーターを光源とし、十分な強度と使い勝手のよさを念頭においた設計となっており、昨年度より段階的にユーザー実験を開始している。本発表ではビームラインの構成やエンドステーションに導入されている XAFS・XRF・XRD 複合分析システムを中心に紹介する。
2．光学系
BL-15A1 は短周期アンジュレーター（SGU#15）を光源とし、液体窒素冷却計算駆動方式の Si(111)二結晶分光器と組み合わせることで 2.1～15 keV のビームが利用出来る。X 線経路から Be 窓を排除することで低エネルギー域でのロスを抑え、利用可能な全領域で 1011 後半～phs/sec の光子束が得られる。
また、アンジュレーターと分光器が協調駆動するシステムを構築中である。
集光光学系には水平方向の集光に 16 素子の圧電素子を備えたバイモルフミラーを使用し、試料位置でのビームサイズで 10 ミクロン台を達成している。
また、光学素子の安定性向上のため、実験ホールの床改修工事やリアルタイムビームポジションモニタを整備中である。
3．測定系
試料位置でのビームの照射位置を正確に把握するため、X 線同軸顕微鏡を備えており、容易に狙った位置に X 線を照射することが可能である。検出器には通常の電離箱の他に SDD と PILATUS100K を装備している。SDD は蛍光 X線測定用、PILATUS100K は回折実験となっている。これらの検出器は同時に使用することができ、サンプルのスキャン機能と組み合わせることにより、化学状態と相状態をずれなくマップすることができる。また、低エネルギーの出射が可能な分光器の特徴に合わせ、低エネルギー実験用の試料マウントシステムを作成中である。

226T（光学系，ビームライン技術・制御）
PF BL-9A, 9C, 12C, 15A1, AR-NW2A, AR-NW10A

硬 X 線 XAFS ビームラインの近況
Hard X-ray XAFS beamlines
仁谷浩明 1,2，丹羽尉博 1，武市泰男 1,2，阿部仁 1,2，木村正雄 1,2
1)
KEK-IMSS/PF，2)総研大高エネルギー加速器科学研究科
PF 物質化学グループでは、硬 X 線 XAFS 実験ステーションを運用しており、現在 PF および PF-AR において 6 つの専用ステーションを有している。XAFS実験は、年間約 200 件の課題が実施されているが、XAFS はあくまで分析手法であるため、分析対象は触媒から構造材料、岩石、細胞など、あらゆる分野に利用されている。このように多岐にわたる XAFS 実験をスムーズに行えるように、既存の実験ステーションをある程度“特化”させて、似通った実験をまとめることで、効率的なビームタイム運用を目指している。具体的には次のような振り分けとなっている。
 BL-9A：高強度・軟 X 線ステーション
2.1keV から利用出来る高強度 X 線を生かして、低濃度試料や表面分析をターゲットにしている。19 素子 Ge 半導体検出器が利用可能。
 BL-9C：その場観察実験ステーション
触媒や電池材料など、主にガスフローを伴う化学実験のその場(in situ)観察実験をターゲットにしている。コンピュータによりプログラミング可能なマスフローガス混合システムとそれと同期制御された昇温炉が使用可能。
 BL-12C：ハイスループットステーション
産業利用など、ルーチンワーク的に大量の試料を測定する実験をターゲットにしている。100 連装ロボットアーム型自動試料交換装置や、自動電離箱ガス切り替え装置等が使用可能。
 BL-15A1：セミマイクロビームステーション
アンジュレータからの高輝度ビームを利用して、試料位置において 20 ミクロン角のビームが利用可能。9A に匹敵する強度もあるため、高速試料スキャンによるマッピング実験も短時間で可能。
 AR-NW2A：時間分解および高強度単色 X 線ステーション
白色 X 線と湾曲分光結晶を利用した DXAFS 実験をターゲットにしている。
レーザーを利用したポンププローブ実験など AR リングの特徴である単バンチ運転を生かした実験が可能。
 AR-NW10A：高エネルギーX 線ステーション
6.5GeV の AR リングを光源とし、最大 42keV までの単色 X 線が利用可能。
PF では届かないエネルギー域であるため、半導体検出器やその場観察実験設備など多くの実験に対応が可能。
参考：PF-XAFS Web サイト http://pfxafs.kek.jp/

227T（光学系，ビームライン技術・制御）

KEK-PF における STARS をベースとしたビームライン制御
システムおよびソフトウェアの現状
Present status of the STARS-based
beamline control system and softwares at thePhoton Factory
永谷康子、小菅隆、渡邉一樹、仁谷浩明
KEK-PF
KEK-PF では、KEK-PF で開発された標準制御ソフトウェア STARS（SimpleTransmission and Retrieval System）をベースとした放射光ビームライン制御システムの整備とソフトウェアの開発を行っている。
放射光ビームライン制御システムは、主にビームラインにある分光器やミラー、スリットなど光学系機器の制御を対象としており、ビームラインの放射光の位置や強さを調べるための調整ツールなどを提供している。さらに一部のビー
ムラインにおいて STARS をベースとした計測系システムの提供も行っている。
2015 年度は、NE5C 高圧ビームラインに、XAFS ビームライングループの協力を得て STARS ベースの XAFS 実験システムが新たに設置された。
また、BL-2 及び BL-13 の斜入射分光器を対象とした分光器制御プログラムの更新を行った。
そして、BL-15A2 ではサンプルチェンジャーの制御と組み合わせた連続測定システムの試験運用が進行中である。
ここでは、KEK-PF における STARS をベースとしたビームライン制御システ
ムの導入および制御ソフトウェアの開発の現状について報告する。
表

STARS で制御をおこなっているビームライン一覧

カテゴリー

ビームライン名2.5 GeV Ring X-ray

BL-1A, BL-3A, BL-3B, BL-4B2, BL-4C, BL-5A, BL-6A, BL-6C,BL-7C, BL-8A, BL-8B, BL-9A, BL-9C, BL-10C, BL-12C, BL-14A,BL-15A1, BL-15A2, BL-17A, BL-18B、BL-18C

PF-2.5 GeV Ring VUV

BL-2, BL-11A, BL-11B, BL-11D, BL-13A/B, BL-16A, BL-19,

and Soft X-ray

BL-20A, BL-28

PF-AR

NE1A, NE3A, NE5C, NE7A, NW2A, NW10A, NW12A, NW14A

その他

Slow Positron Facility

228T（光学系，ビームライン技術・制御）
MLF H line

J-PARC ミュオン施設の新規ビームライン：Ｈライン
A new beam line in J-PARC Muon Facility: H line
河村 成肇
KEK 物構研ミュオン・J-PARC ミュオンセクション
J-PARC ミュオン実験施設（MUSE）は平成 21 年末に 1.8×105 個/パルス@120kW の強度を観測し、パルスビームとして世界一の強度となった。強度の増加は、従来では不可能と思われていた高統計、即ち多くのミュオンを必要とする実験を現実のものへと変える。
ニュートリノ振動の観測などで既に矛盾が生じている標準理論は、それを超える理論の構築を目指し多くの研究がなされてきた。第 2 世代レプトンとして不安定でありながら、比較的容易に大量生成できるミュオンは、強度フロティアでの実験に最適な素粒子である。
MUSE で得られる大強度ミュオンビームは、従来のものを超える高統計の実験を実現することが可能である。一方、既設のビームラインは、汎用性を目指して設計されたビーム強度が中庸なもの（Ｄ、Ｓライン）、または大強度だが取り出せるミュオンの運動量が固定のもの（Ｕライン）である。また、既設ビームラインでは多くのユーザーが、短期間（数日程度）で入れ替わりながら実験を行う。このことは 1 年程度を単位とする高統計実験の実施を現実的に難しくしている。そこで、MUSE では基礎物理分野の高統計実験[1-3]、透過型ミュオン顕微鏡の実現などに供する新規ビームライン（Ｈライン）の設計・設計が進められている。平成 24
年、26 年夏期に放射化の著しいビームライン先頭部が下流に先行して完成し、陽子ビームライントンネル内での作業はほぼ終了した。
本講演では、来年度以降で設置を予定するビームライン下流側の電磁石、遮蔽等の設計の進捗、及び今後の予定に関して報告する。
参考文献：[1] N. Saito, NuFact11 proceedings.
[2] S. Mihara, ibid.
[3] K. Shimomura, ibid.

229T（光学系，ビームライン技術・制御）       ¡¦¦¨§©¥¤¡¢ K?SÞåÍá  ÏÓB/ÓÜçÝËæÕè`Ài+_,À{zDesign of Magnetic Cavities for Offline SEOP BasedPolarized 3He Neutron Spin Filters.
!u@ ªOaY5 ª. ª ª>0 ª] ª-X1 ª-7h ª-g) ª8\x; ªLZ: ªaC ª &  r j1hlUTª /UTª ÎÙUTª M-hª v)-^9/QÓÜç±S·¹ÞåÍá  Áª/QÓÜç½4"²ÀÓÜçÉFºB/¿4·»<¿-²®$JkÉFºµ½ªHJk±<¿6¶®µ½°Åª¢£ ÀÛæÓB/ÀPe¾SéRSEV½·»`t¼­Ç«D¬Áª ¼ÀÊØäÌÑè½·»À`ÉA¿ª¡¦¦¨§©¥¤¡¢ K?ÀSÞåÍá  ÏÓB/ÓÜçÝËæÕè¥ ¤À
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1  Offline SEOP!"#$%#&&3He NSF 

230T（光学系，ビームライン技術・制御）        «®§«®§ ÞòçáõëúÝË:5OH
The latest status of the U-Line commissioningo\I( ³F1j ³×úíåçéîúé ³'$ ³Xf ³>/( ³âéöçßüîé÷çÜ ³c! ³= ³M>  ³G>0a ³
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231T（光学系，ビームライン技術・制御）
U-line, MLF

Transportation of ultra slow muon in U-line:
measurement and simulation
A.D. Pant1, T. Adachi1, Y. Ikedo1, K. Shimomura1, J. Nakamura1,Y. Oishi1, P. Strasser1, W. Higemoto2, R. Kadono1, Y. Miyake1 andE. Torikai3

Muon Science Laboratory, High Energy Accelerator Research
Organization (KEK), 2Advanced Science Research Center, Japan
Atomic Energy Agency, Tokai, 3Interdisciplinary Graduate School,
University of Yamanashi, Japan1

In order to transport ultra slow muons generated by laser resonant
ionization of muonium [1] at Mu production chamber to experimental
ports - U1A (ultra slow muon beam for surface and interface study
with nm depth resolution) and U1B (muon micro beam for 3D imaging
inside material with m spatial resolution) in U-line, MLF, J-PARC [2],we use electrostatic SOA lens for accleration and focus of beam, amagnetic bend for mass separation to remove background positrons,electric bends and electric quadrupoles for focusing andtransportation of the beam. In the U1A line, high deceleration voltage(upto 30kV) and Enzil lens are used to get the ultra slow muon beam
(20 eV  20 keV) of size mm at SR spectrometer. In U1B line, there
is re-acceleration of beam to several hundreds keV to get micro muon
beam of size m.
Since the simulation study helps to tune the beam for its
transportation by providing optimized values of magnetic and electriccomponents, here, a simulation study of the transportation and tuningof ultra slow muon beam to U1A is presented by using Monte Carlosimulation based code – musrSim [3] and, hopefully, its comparison tomeasurement. For the transportation of muons using musrSim code,
the laser ionized slow muons are transported to experimental port
U1A by tuning the components - SOA lens, a magnetic bend, 12electric quadrupoles, 3 electric bends and an electric deflector.
Three-dimensional static electric and magnetic field maps used inmusrSim are calculated using (OPERA-3D) [4]. The comparative
study between measurement and simulation of beam profile atdifferent focusing points in the beam line and finally at SR
spectrometer in U1A area will be presented.
[1] K. Nagamine et al., Phys. Rev. Lett. 74,4811 (1995)[2] Y. Miyake et al., JPS Conf. Proc. 2, 010101 (2014)[3] K. Sedlak, et al., Manual of musrSim, http://lmu.web.psi.ch/simulation/index.html[4] T. Nagatomo et al., JPS Conf. Proc. 2, 010102 (2014)

232T（光学系，ビームライン技術・制御）
PF-BL13A/B

高輝度真空紫外軟 X 線ビームライン PF BL-13 の現状
Present Status of High-Brilliance Vacuum Ultraviolet
and Soft-X-Ray Beamline PF BL-13○豊島章雄 1、田中宏和 1、菊地貴司 1、武市泰男 1、雨宮健太 1,2、間瀬一彦 1,21
KEK-PF、2 総研大物質構造科学専攻
PF の高輝度真空紫外軟 X 線ビームライン
BL-13A は、2009 年に建 設 さ れ [1] 、 共 同 利用と並行して光学素子の炭素汚染除去[2]、および光エネルギー分解能と光量の改善を行なってきた。さらに、2013年春に光電子分光用光学系（BL-13B）を建設して、分岐に Cr コート、Niコート、Au コートの 3 種のミラーを設置することにより、BL-13B の高次光を効率的に除去した（図）[3]。2015 年 2 月には挿入光源を APPLE-II型可変偏光アンジュレ
ー タ ー に 更 新 し 、 48 ～1,600 eV の水平直線偏光、 102～1,600 eV の
垂 直 直 線 偏 光 、 74 ～700 eV の左右円偏光、
図．BL-13B の光量スペクトル[3]。Cr ミラーを59～1,600 eV の左右楕用いると炭素 K 吸収端で高次光を除去できる。
円偏光を利用できるようにした。本発表では、BL-13B で導入した高次光除去ミラーの性能評価、炭素汚染除去、可変偏光アンジュレーター導入後のBL-13A/B の性能評価結果について報告する。
参考文献[1] A. Toyoshima et al., J. Vac. Soc. Jpn. 54, 580 (2011).
[2] A. Toyoshima et al., J. Synchrotron Rad. 19, 722 (2012).
[3] A. Toyoshima et al., J. Synchrotron Rad. 22, 1359 (2015).

233T（光学系，ビームライン技術・制御）
ビームライン及び施設全般

STARS と様々なシステムへの応用例
STARS and Its Various Applications
小菅隆 1、仁谷浩明 1、渡邉一樹 2
1 Photon Factory、2 三菱電機システムサービス
高エネルギー加速器研究機構 Photon Factory (以下 KEK-PF) では多くのビームラインにビームライン制御や計測のためのシステムとしてSTARS(Simple Transmission and Retrieval System)が導入されている。
STARS は TCP/IP Socket とテキストベースのメッセージ送受を行う大変シンプルなシステムであるとともに大きな拡張性も備えている。STARS のサーバ
は Windows や Macintosh、Linux といった様々な OS 上で動作可能であるため、様々なシステムへの応用が可能である。また、プログラム自体も小さく、組み込み用の Linux などが動作するワンボードマイコンなどでも十分なパフォーマンスを得る事ができる。
以上のようなことから、STARS はビームライン制御以外でも様々なシステムに有効であり、実際に我々は「ビームラインインターロック集中管理システム」、「ビームラインインターロックシステム」（図１）、「入室管理システム」、「キー管理システム」等へ応用してきた。ここでは STARS の概要及び新タイプのビームラインインターロックシステムをはじめとする STARS 応用例を紹介する。

図 1. ビームラインインターロックシステムへの応用例