放射光第 6 巻第 4 号

t.
91(1993年)

重力 I句

トリスタン主リング (MR) の放射光転用計画の現況とテストビームラインによる放射光利用研究
MR 超高輝度放射光計画推進室
超高輝度放射光計画検討委員会

1.はじめに調査 J

高エネルギー物理学研究所は数年前にトリスタン物理学実験が終了した後，(代表者千川純一)において将来計画のーっとして MR の放射光利用計画がとりあげられトリスタン主リングて検討され.

1987 年度科研費特定研究「放射光科(MR) を超高輝度放射光源へ転用する計画を発表

学の将来計画のための研究J (代表者千川純一)しました。フォトンファクトリー内外の政射光関

では MR による放射光利用を主題 として超高輝度係者はこの魅力的な計画に強い期待をもち，その光源としての性能と利用研究課題が議論されまし実現をめざして各種の作業を進めてきました 。した。この成果は 「ト リスタン主リングの放射光利

かし最近になって MR を高エネルギー物理の B フ用計画J (KEKRepo口ァクトリーに転用するという計画が進み，結果的小早川に放射光源としての利用の展望が得ら れない状況す。さらに高エ研加速器研究系を核にし た タクスであります。 しかし以前から計画されていた MRフォースによって MR を放射光源として利用するにテストビームラインを設置して MR を試用する上での軌道に関する問題点が検討され，実験はトリスタン加速器チームの支援のもとで 実

タン MR 放射光利用タクスフォース軌道サプグ施できる見通しです。

ループ作業報告官J (KEKReport91-5. 編集:小この小文で MR の放射光転用 計画の経緯と試用

88- 16 ，編集:安厳正海，久， 大 隅一政)にもまとめ られてい まr トリス林正典)が作成されました。

実験の具体的な段取りについて述べ，ご理解 ・ ご一方，日本放射光学会で は将来計画特別委員会協力を得たいと思います。

において 1990年に「次世代大型高制度放射光施設計画に関する調査報告書J がまとめられました。

2. MR の放射光転用計画

それによりますと SPri ng-8 は高輝度政射光源 として の先進性と汎用性を合わせもち，わが国の放射MR を放射光源として利用すると，第 3 世代 の放射光源に比べて 3 桁も高い超高輝度が得ら れ，光研究レベルの全般的な向上，拡大に貢献できる

コヒ ー レントな X 線の発生か可能な光源となるこ

大規模な共同利用施設を志向しているのに対し，とから，放射光のコ ミュ ニティはこれまでそ の実

MR 政射光利用計画は超高輝度 X 線源と自由屯ヂ

現に強い期待を寄せ， それによる放射光科学の未レーザー軟 X 線源の実現を目指すとともに，他に踏の領域の開拓に強い意欲をも っ てきました。そ類を見ない優れた特性をもっ限られた数の線源をの勤きを振り返ってみますと，

1 986 年度科研費総利用して放射光科学の未踏の基礎的領域を開拓し合研究「シンクロ 卜 ロン放射光科学の将来計画のようとしていると分析しています。これらのこ計
ム'a。
J(C) 1993 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research

放射光第 6 巻第 4 号

492(1993 年)

画はそれぞれの研究課題，技術的なアプローチにトリスタン主リングにおける超高輝度放射光計画

おいて独自性をもち，相互に補完しあう性格をもの準備状況に関して MR 放射光推進室のメンバー

っ計画と認め，ともに推進すべきものと結論されによる詳細な報告がなされました。

MR 委員会では文部省および関係方面に本計画ています。

PF 内外の関係者による上述の作業を通じて画期の重要性をアピールし，理解を得るために要望書的な研究の展開が期待できることが明確になって「トリスタン主リングの超高輝度放射光源への転用きましたので，高エ研は予定されている第 2 期の計画に関する要望J を作成しました。これに対すトリスタン物理実験が終了したのち，高エ研の主る賛同者を募ったところ 203 名の予想以上に多く要な将来計画のーっとして M去を第 4 世代の超高の方々が賛同されました。これは本計踊への関心輝度放射光源に全面的に転用するという計画を発の高さを示しているものです。

表しました。その準備のために 1991 年 5 月に MR書を賛同者名簿を添えて文部省に提出しました。

1993 年 5 丹に要望

このような各方面からの計画実現に向けての努

超高輝度放射光計画推進室が設置されました。
PF 懇談会は MR 放射光力にもかかわらず，国の厳しい財政事情の中でこ利用計画の精織化の作業を進めるために 1992 年 6の計画は全く見通しのつかない状況になりまし

月に放射光利用関係の委員会として超高輝度放射た。それは高エ研が高エネルギー物理の次期計酪光計画検討委員会(略称 MR 委員会)を組織しまとして当初新たなリングの建設を予定して立案しした。この時期に 1992 年疫科研費総合研究「トリた B ファクトリー計画が，その後既存の MR を利スタン主リングを用いたコヒーレント X 線の生成用するトリスタン立として変更されたことによりと利用に関する国際共同研究の企画 J (代表者ます。この計画は 1993 年 7 月に文部省に提出され岩崎博)がスタートしその研究内容が MR 委ました。学術審議会特定領域推進分科会加速器科員会の意図するところと合致していましたので，学部会における報告書によれば，本格的な実験の7 月の研究会に参加しさらに 1993 年 1 月に合同

ためには B 中間子を多量に生成することの出来る研究会を催しました。一方，専用加速器 (B ファクトリー)が必要不可欠であこのような状況の中で，1992 年 11 月頃からアカデミックプランの立案にあたって全国的な規るとし，B ファクトリー計画を最優先の加速器計模で研究課題の募集が PF 利用者へのダイレクト画として早急に取り組むべきであると結論づけてメールと学会誌などへの掲載によって行なわれまいます。一方，した。この呼びかけに対し 100 通を越える回答がは B ファクトリー計画と同時進行は困難と考えざ寄せられましたので，それらは整理・分類されたるを得ないと述べており，唯一 B ファクトリーを後，上述の研究会において報告されました。

推薦しています。

MR 超高輝度放射光計画に対してビームラインの概このように MR の放射光転用計画の実現は当面

MR 用プロトタイプの挿入光源のほとんど不可能となりました。この計画は新しく試作などを進めてきましたが，その成果をまとめ同規模のリングを建設するのに比べて l 割程度のMR 放射光推進室では従来，念設計の作業，てデザインレポート

rT
heTristanSuperLight

支出で済み，その利用による基礎科学への計りしFacility剛 Conceptual DesignReport1992J (KEKれない貢献を考えると，ProgressReport92-1) を作成し，関係者に広く配計画とみられてきました。放射光コミュニティは布しました。この中には MR の本格的利用を前提

この千載一過のチャンスを逃すことなく計画成就とした研究課題が提案されています。また，をめざして努力を重ねてきたところですので，

1993

年 5 丹に関かれた日本放射光学会年会においてはきわめて投資効率のよい

これに向けた放射光コミュニティの意向と動きに対‑114‑

放射光第 6 巻第 4 号(1993 年)

493

して考慮がなされていないのはまことに遺憾といタ，すなわち試行実験に利用される放射光の性わざるを得ません。

質，ビームラインの構成などがつぎに述べられています。それらを参照のうえ，試行実験として実

3. MR の放射光試用実験施するのにふさわしい研究課題を本年 12 月末までM又の本格的な放射光利用は断念せざるを得ないことになりましたが，に MR 推進室にお寄せ下さい。

トリスタン加速器チームのご協力のもとに現在進行中のトリスタン物理実

4. MR 試用の際の放射光源の概要

験が終了間近かで，かっ B ファクトリーが建設を4. 1 放射光テスト実験用 MR 加速器開始する時期の間に MR を放射光用に一時利用す

本来の MR 放射光計画における加速器の特長る機会があります。その時期は 1994年秋で，そのは，高エネルギー加速器の低エネルギー運転，エ後の 2 年聞にもそのような機会が得られる可能性

ミッタンスダンピングウィグラーの大規模導入そがあります。

して 70m 級挿入光源設置を可能とする超長直線部

MR が有する潜在能力のおかげでエミッタンスは 5nm rad を達成できるので，等にある。一方，来年秋以降に予定される MR 放この能力をひきだ射光テスト実験では，現状の高エネルギー実験用すために既に建設済みの挿入光源を用い，これを加速器に最小限の改造を加えることで，本来達成設置する直線部をつくるためにリングを改造し，すべきビーム性能に比較的近い，エネルギーテストビームライン 1 本を MR の筑波実験室に建10GeV ，自然エミッタンス 5nm の低エミッタンス設します(図 1) 。これを用いて超高輝度放射光をビームを得ることができる。これを実現する加速利用する試行実験を行ない，将来の第 4 世代光源器改造の基本方針を以下に述べると共にテストへの方向を探ることとなりました。ここで得られ験のビームパラメーターを表 1 に示す。

る多種のノウハウや実験成果は必ず第 4 世代光源

(1)現行偏向磁石(長さ 5.86m) の内 4 台を短偏の建設に役立つと考えています。

向磁石(長さ1. 5m) で置換え，運動量による

そこで今回の試行実験にふさわしい研究課題を分散を消した長さ約 6m の挿入光源設置場所募集することにしました。そのために必要なヂーを作る。図 1 に挿入光源設置場所付近のオプ

筑波実験室

図1MR とテストビームライン設置予定の筑波実験窓

‑115‑

494

放射光第 6 巻第 4 号

表1( 1 9 93年)

放射光テ ス ト 実験用 MR ビ ー ム パラメタ ー

周長3018.079

ビームエネルギー

10.0

ノーマルセ ル位相進行(水平/垂直)

90・ /90・

モメンタムコンノマクション0.
000721

加速空洞電圧mGeY

36

対称点ウイグラ ー

不使用時

MY使用時

3.
75

周回当たりエネルギー損失

6.
53 MeY5.
92X 10‑
4Ll3X 10‑3

ビームエネルギー巾
自然パンチ長0.
4450.
8546.
995.
0
6
パルス幅/パルス間隔 (si ngl e bunchmode)57psecl1 0μsec
自然エミッタンスcmnm

他 に 2， 4 ， 8 bunc
hmode

ティクスノ寸ラメタを示す。

源)と，それらの利用を目指してきた。

(2) ノーマルセル毎の，水平/垂直ベータトロン

本来の計画では，長さの総和として 400m 以上

位相進行を現行の 60・160・から 90・/90・に増に達する挿入光源群を製作しなければならない

やし低エミッタンス化を図る。

が，このように長いアンジュレータ群を，一体の(3) 現在進行中の高エネルギ ー 実験でエミッタンものとして製作するのは非常に困難である。まス増加ウィグラ ー として使われている対称部た，同様の長さで異なる性能のアンジュレ ー タ

ウィグラ ー を，対称部の運動量分散を消去すを，各々独立に製作するのは経費面から見ても，ることにより ， エミッタンス減少ウィグラー

立ち上げ ・ 運転のマンパワ ー の面から見ても非常として活用する。これによりさらなる低エミに不経済である。

ッタンス化を図ると共に，放射減衰率を高め

この間題は，ビーム不安定現象の抑制を狙う。
(4) 色収差補正のためにはI

しかし，舟入光線本体をいくつかのコンポ ー ネントに分割 ・ 規格化することによっ93年度後期実施予定て，解決されるであろう。具体的には，我々は図の動力学口径ビーム試験と同じ非入れ子型 62 に示した，長さ 5.4m の標準アンジュレータ(周極磁石配置を採用し，充分大きな動力学口径

期長 4.5cm x ]20 周期 ; このアンジュレータ自を実現する。

体，共通ベース上に設置された 3 台のユニットアンヅュレータ( 1. 8m 長)より構成される)を製作

4.2

超高輝度 X 線 ア ンジ ュレ ー タし，分割 ・ 規格化方式の R&D を行ってきた。

TristanSuperLightF
acility(TSLF) 計画では，今回我々が提案している I

MR での超高輝度放MR の長大な直線部に各種の長尺 (70""'" 100m 級)

射光テスト実験では，このアンジュレータ挿入光源を設置することによってIMR が作る超(XU#MRO) を光源として用いる。この場合，鉄の低エミッタンスビームから X 線領域の超高輝度 ・核共1\自エネルギーに相当する 14.4KeY の単色 X 線可変単色光の生成(第 3世代光源) I さらには軟 Xを 1 x10押光子 /s/m m1jmradlfO. l %バンド幅の超高線領域の自由電子レーザーの 実現(第 4 世代光輝度(基本波;偏向定数 K =0.
97I かっ MR の‑116‑

放射光8 巻第 4~2(1993 年)

495

磁場調整中の標準アンジュレータ(XU#MRO: 周期長 4.5cm X 120 周期)。

MR 本体の改造を最小限に抑えているため，計画本来の目標値(同じ単位で 1 X 10 ; lOGeV ,21lOOmA 運転時)にはおよばないが，現在建設中の第 3 世代光源と同程度の輝度を持つ放射光をそれらの完成よりも数年先回りして楽しむことができることに読者の注意を喚起したい(図 3 参照)。

1014
司，恥

テスト・ビームラインはトリスタン筑波実験室

1016

4・2ビームライン (BL-B鴨T-TL)

1018

4EZ

4.3

1020

nU'J(.量J点FP.喝o店内)出ωoc一m
忠t
告 \N震一w
一官邸E\の\ωlOGeV， lOmA 運転時)で生成することができる o

1010
101214161820PhotonEnergy(eV)の西側直線部に設置する予定である。加速器運転中においても放射光実験エリアにアクセスできる

隠3TSLF 光源と他の第 3 世代光源との比較。 MRT はように，放射光を発光点から約 90m の地点で，加今回提案したテスト実験用光源の輝度 (10GeV

速器の設置されている地下 3 階からトリスタン実時)を，MR ーしおよび -S は，各々放射光源とさして最適化した MR に設置した長尺および短尺ア2m) に導くこととする。これに伴う建築物の改造

また SP8 (8GeV) および巨 SRF (6GeV) は，西験室のある地下 4 階の側室 C9.5m X 4m ,が必要となるが，ここでは省略する。関 4 ，ンジュレ…タの放射輝度( 10GeV 時)を示す。
播磨およびグルノ…ブル(フランス)に建設中

5 にテの第 3 世代光源の代表的な輝度を示す。我々のテスト実験では現状でビーム電流値を 10mA としスト・ビームライン及び放射光実験室の概略を示ているが，そのほかについては，す。国 4 中のスケーノレは発光点からの距離を示-S を含めて，意。

す。

MR ーしおよび100mA を想定していることに注a
唱 Eゐ

門i1i

肝k 心。

出 ω

治亡諭 -S
網開出仁
γ 線シャッター

ビーム位護モニタ­

ビーム位置モニタート.
.

ト4

CおBe 窓水冷アブソーパー
水冷マスク

モノクロメーター

モノクロメーター

単色 X 線シャッター

テスト・ビームラインの概略

筑波実験室h]寸沖浬持鵠∞憐鵠 hp叩

図4トパーズ〈高工ネルギ一実験用検出器〉

翰ω
(一∞∞)

放射光第 6 巻第 4 号

497(1993年)

筑波実験室

地下 3 階OOFN

地下 4 暗実験室

図5地下 4 階!こ予定される実験室

表2発光点からの距離パワー広がり(水平/垂直)

どームサイズ(水平/垂誼〉

50m

6.
7/3.
8mm

3.
9/1.0mm

100

13/7.
S

7.
4/2.
0とする oビームラインの構成

テスト・ビームラインの建設は短期間に行わなければならないため，可能な限り簡素化する。

d) 水冷アブソーバーはリング真空側に置く。

e) 100m におよぶビームラインのため水冷マスクa) ビームサイズが非常に小さいため(表 2 参照)，

ICF70 フランジをベースに構成する。

を 2 基以上設置する。

f) ビーム位置及びパンチ純度モニター類を常設すb) 真空リーク対策用の高速遮断ブルブ等は設置しない。

る。

g) 前置 2 結品モノク口メーターの第 l 結品及び第2 結品は夫々地下 3 階，c) 水冷アブソーバー、白色光シャッターは各 1 基4 階に分散設置して，放射光を地下 4 階の実験室に導入する。

‑119‑