放射光第 6 巻第 4 号

455( 1993年)に・ド| 小型 リ ング特集 |--/1 く夕、. 』

j、3 沢ー

三菱電機の超電導小型 SR リング

山田忠利
三菱電機株式会社中央研究所

A SuperconductingCompactSRRingi
nMitsubishiElectric
TadatoshiYAMADA
CentralResear
chLaboratory , Mitsu
bishiElectr
icCor
porationA super
conduct
ing compact SR r
ing was constructed and is now under beam
cOmmJ
SSlonmg.
Designparameter
softhiscompactSRringareasfollow
s.Beam ener
gyi
s800MeV ,cu汀ent i
s220mA , cr
itica
Jwaveleng
thi
s0.
65nm , radiat
ionpoweri
s50mW/mradl/nm ,cir
cumf
er
enc
ei
s9.
2m.
Su
pe
r
condu
ct
in
g bending magnets , which have many merits, was construct巴d andtested. They areoperate
dinpersistentcurrent mode. The magneti
cfi
elds of t
hesu
pe
r
condu
ct
i
n
gbendingmagnetsa
r
ev
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a
bleandt
hedec
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a
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sl
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stha
n2x 1 0・ H
/
h.1
r
on ma
gne
ti
cs
hiel
ds ar巴 installed in sup巴rconduct ing bending magnet
s. Helium
consu
mpt
iono
ft
hebendingmagne
t
si
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mal!
.
The super
conducting compac
tSR r
ingi
s goi
ngto be us巴d for thest
udy of SRJjt
hographyofULSlandu
ltrafineanalysisofmaterial.

1.はじめにである。

産業用の装置としての実用的 な特長 を備えた，我々が超電導小型 S R リングを開発する目的は次超電導電磁石を用いた小型の SR リングを建設しの 2 つである。

た。その内容を紹介する。

• SR 装置技術を開発する 。更に ， 高エネルギー

現在， 超電導小型 S R リ ングのビーム調整を行なって いる 。調整は極めて順調に進んでいる 。 S R光源として，間もなく毎日の定常運転を行なう予定

ビー ムの計測・制御技術を開発する 。
- 超 LS I の SR 転写技術の開発や原子レベルの材料解析などの研究に S R 光を供給する。

‑77‑(C) 1993 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research

456放射光第 6 巻第 4 号(1993年)

Fig.
1 Thecompactsynchrotronradiationfacility.

2. 超電導小型 SR リング
超電導小型 SR リングの概要を図と表で紹介する 1) 。

超電導小型 SR リングおよびビーム入射器である
シンクロトロンとうイナックの烏撒図を函 1 に示す。また，シンクロトロン側から撮影した SR リングの写真を図 2 に示す。表 1 は小型 SR リングの設計パラメータをまとめたものである。 SR光のスペクトルを図 3 に示す。

Fig.
2 ThesuperconductingcompactSRring.

2.1 特長この超電導小型 SR リングは研究用ではあるが，産業用の装置として設計した小型 SR リングである。この方式では，電磁石が発生する磁界はほり，次の特長を有している。

とんど減衰しない。この電磁石では磁界の減衰・ビームエネルギーは 800MeV である。

SR 光の率は 2 x 10- /h 以下と推定されている。
11

ピーク波長は 2.7 オングストロームであり，こ-また，この方式では，最初に超電導磁石に電流の小型 SR リングは SR 転写技術の研究や XAFSを流し込んだ後，電磁石電源は切り離される。

による材料解析などの研究に適する。

従って，連続運転中は超電導電磁石を励磁する電力は要らない。

・この超電導小型 SR リングはレーストラック形である。軌道周長は 9.2m であり，レーストラック・超電導電磁石には磁気遮蔽が設置されており，形では最も小さい。

超電導小裂リングから数 m 離れると，漏れ磁界・超電導小型 SR リングを構成する 2 台の超電導電は地磁気並みに減少する。このため，この小型磁石の液体ヘリウムの消費量を小さく設計しでSR リングの近くで，磁界を嫌う電子機器を使うあり，専用のヘリウム液化機は不要である。

ことができる。

-超電導電磁石は永久電流という方式で運転され
一 78-

放射光

第 6 巻第 4 号(1993年)

Table1457。 esign parameterso
fthesuperconductingcompactSRr
ing.

Beamenerg
y800MeV

Beamc
urrent

220mA

Lifetime

孟 4hr

Criticalwavelength0.
65nm

Radiationpowera
t1nm

500m W/nm/mrad2Circumference9.2m

Bendingfield

4.5TFieldindexn0.
1
6Bendingradius0.
593m

Strengt
hof 司 uadrupoleKf

4.7m命 2Radiationloss

56keV/turnAcceleretionfrequency

1
30MHz

RFvoltage

120keV

Harmonicnumber

4Tuneνx1.38νy0.
43NaturalemittanceCouplin
gfactor

1. 2πmm mradκ0.
1

Energydispersion0.079%

Momentumc
ompaction0.
307Chromaticit
yﾇ
x‑
0.
92ﾇy‑
0.
69Ox

0.7mm

Beams
i
zeatt
hec
enteroft
hebendingmagnet。

y0.9mmBunc
h1ength。z69.
3m m

Dampingt
ime

τx

1.7ms

O一
同NO
一回
O一
一oO

一
E一むき仏%gg\ECg 一吉一宮出忌\守O 一。

.‑

210‑'"

10adiation from the superconducting
Fig.3 Spectrum of synchrotron rcompactSRring.

‑79‑

放射光第 6 巻第 4 号

458(1993年)

3. 超電導偏向電磁石 3)2.2 構成超電導小型 SR リングの構成を図 4 に示す。超電超電導偏向電磁石のコイルの形状を図 5 に示

導偏向電磁石がつくる偏向磁界に勾配を持たせ (nす。超電導偏向電磁石はそれぞれ上下で対になっ値を持たせ)ることによって，直線部の 4 極電磁

た 2 極コイル，石の台数を 2 台に減らした。また，バンプ軌道をれている。上下の中央の面に室温のビームチェン作るためのキッカー電磁石も l 台にした。このよノ〈ーが設置されている。なお，

うな工夫によって，電子ビームの軌道周長は 9.2mの温度を室温にした埋由は，これまでに確立してというレーストラック形では最も小さな値に設計いる超高真空技術を利用するためである o 2 極コすることができた。

イルの端部は互いに離れるように折り曲げられた

4 極コイル，形状である。これは，また，小型 SR リングの設計の精度を上げるため6 極コイルから構成さビームチェンバー

2 極コイル端部付近のビーに，電子ビーム軌道の計算機シミュレーションムチェンパー内の磁界均一度をよくするためであ

コードを開発した 2) 。これを活用して，小型 SR リる。 4 極コイルは偏向磁界に勾配を持たすためにングのラティスに問題がないことを確認すると共使用される。また，に，超電導偏向電磁石の均一磁界領域およびビー磁界の均一度を改善するための補正コイルとしてムチェンパーの断面の大きさ告決定した。

用いられる。

4 極コイルと 6 極コイルは偏向

図 6 に完成した超電導偏向電磁石の外観を示す。電磁石の上部の円筒部分は液体ヘリウム槽である。その下に見えているのは鉄製の磁気遮蔽体‑‑ｭ〆"~Fig.
4 Layouto
fth
esuperconductingcompactSRring.

Fig.
5 Schematico
fthesuperconductingbending
magnetcoils.

Fig.
6 Asuperconductingbendingmagne.
t‑80‑放射光第 8 巻第 4 号(1993 年)

丁able 2

4
59Designparameterso
fthesuperconductingbendingmagne
.
t

B
endin
gf
ield

4.5T

Bendingangle

1
80degreeBen
dingradius0.
593m

Homogeniusf
ieldareahorizontalX コ土 40mmverticlay= 土 20mm

StoredEnergy

7.
6MJ/magnet

Inductance68.
4H

Magneticshieldwaαn

Beamchamberwarmlronである。もれ磁界の遮蔽体を設置しているから，

導小型 SR リングにフルエネルギ一入射できるか偏向電磁石から数 m 離れるともれ磁界の大きさはら，蓄積電子ビームの減衰分を絶えず補給して，地磁気程度になる。従って，超電導小型 SR リング

ビ、…ムを一定値に保つことができる。即から数 m 離れた位置に，磁界を嫌うリニアックのち，電子銃を設置しでも特に問題にはならない。

供給することができる。

超電導偏向電磁石の設計パラメータを表 2 にまSR 光の利用者に一定強度の SR 光を連続してなお，リニアック+シンクロト口ンは高エネルギービーム実験設備であって，高エネルギービーとめた。

超電導偏向電磁石の発生磁界分布や電磁力，永ムの計測や制御の基礎技術の開発や高エネルギー

久電流の減衰率は設計値に近い値であることを確電子ビームの応用研究に用いるものである。

認した。液体ヘリウムの消費量は小さく，超電導5.

偏向電磁石の運転の事は忘れて小型 SR リングのビーム調整に専念できる。

あとがき

超電導小型 SR リングの建設が完了した。ビーム調整は順調に進んでいる。超電導小型 SR リングの4. ビーム入射器開発によって，産業用の超電導小型 SR リングの設計・製作およびビーム調整技術を確立することが小型 SIミリンクゃへのビーム入射器はリニアック十シンクロト口ンである。この設備は既に完成しており，できた。

60mA までのビーム加速に成功し今後は，超 LSI の SR 転写技術や材料の原子レベている 4) ， 5) 。リニアックのビームエネルギーはルの解析の研究など SR 利用の研究に SR 光を供給

20MeV である。シンク口トロンのビームエネルする。

lGeV ,ギーは最高 lGeV であり，20MeV から lGeV の聞の任意の値に設定できる。
シンクロトロンのパラメータを表 3 に，リニアックのパラメータを表 4 にまとめた。また，シンクロトロンの写真を図 7 に示す。

このビーム入射器を用いることによって，超電‑81‑

放射光第 6 巻第 4 号

460T
able3 Parameterso
fthesynchrotron.
Beamenergy1GeV(max)Injectionene培Y20MeVRepetition2Hz

Circumference34.6m

Bendingfield1.5T

Bendingradius2.22m

StrengthofquadrupoleKf

2.
39m司 2Kct

2.
12m
‑2

Radiationloss

40keV/turnAcceler
ationfrequency

130MHzRFvoltage

100kV

Har
monicnumber

1
5Tuneνx

2.
23

νy1.2
1Naturalemittance0.
4057rmmmradCouplingfactor0.
1κEnerg
ydispersion0.
053%

Momentumcompaction0.
146Beamsize。 xmax

1.7mm

OxπlJ・n

0.9mm。 ymax

0.6mm

Oym・InO.
3mm

Bunchlength。z76.
9mm

Dampingt
ime

τx9.
1ms

Table4 Parameterso
fthelinac.
Beamenerg
y20MeV

Beamcurrent

100mA

Pulsewidth

2.5μs

設 epetition

2Hz(max)

Energyspread

土 0.5%

Emittance1.
37r mm mradTubelength

1.6m

Accelerationfre司uency

2.
856GHz‑82‑(1993年)

放射光第 8 巻第 4 号(1993 年)

4
6
1ynchrotron.
Fig.
7 1GeVs

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