


放射光第巻第号

(

)


放射光源シリーズ

入射器ビーム入射
米原博人 （JASRI/SPring-8 加速器部門）.

1.7 × 10－4 radian ，つまり 0.17 mrad 以下に電子ビーム軌

序論
放射光専用加速器システムは，線型加速器，ブースター

道の方向変動を一定にしないと放射光がターゲットに当たシンクロトロンおよび放射光光源である蓄積リングから構らなくなる。（実際にはビームも有限な大きさを持ち，放成されることが多い。（フォトンファクトリ（PF /KEK）

射光がターゲットに当たる/当たらないというのではな

は線型加速器と蓄積リングから構成されている。）また，く，ターゲット上で放射光強度の変動となる。）放射光利

電子ビームではイオン化した分子を捕獲し，このイオンに用実験装置はリング全周に亘って配置され，同時に利用さ

より電子ビームが不安定になることから，一時期，このイれるので，このような電子ビーム軌道の安定化は全周に亘オン捕獲効果を避ける為に陽電子ビームが必要とされた。

り必要となる。このビーム安定化は，速い現象として電子

陽電子ビームを用いた場合にも負電荷に帯電された微粒子

ビームのリングにおけるビーム不安定性などの他，リングにより，似たような現象が起こる事が報告され，其の上，自身の電子ビーム軌道の長期間安定度，つまり，電源のリ

イオン捕獲を取り除くには，蓄積する電子ビームの間隔をップルドリフトのような加速器の各要素機器の電源性能

あけることによる除去方法が実用化されている1)。

による影響，日照による建物の伸縮あるいは潮汐による加

放射光用加速器であること，入射出射時のビームの挙速器要素機器の配列に及ぼす影響などがある。速い現象は

動は陽電子ビームでも電子ビームでも本質的な差はない，

加速器学として非常に興味深いものであり積極的に検証

多段型加速器構成であるからビームの受け渡しを実行する

解決され続けており，近年，日周変動のような遅い現象も為に入射出射が必ず行われる…。このような事情から，注目され検討が進んでいる。勿論，変動を抑制する電子

本稿では，電子ビームを対象とし， SPring-8 加速器群のビーム制御技術も確立されてきており，必要に応じて外力場合を例として解説する。

を加えて変動を抑制することが可能であるが，そのような

SPring-8 加 速 器 群 は ， 線 型 加 速 器 （ リ ナ ッ ク Linear

変動を起こす要因をできる限り除くことが大切であろう。

Accelerator以下，“リナック”と略す）とブースターシ

その意味で，リングで運転を行う電子ビームのエネルギー

ンクロトロン（Booster Synchrotron，以下，“ブースタ”

まで加速できるブースタは重要である。このブースタによと略す）からなる入射器と放射光光源である蓄積リング

り，リングの電源類（入射に関する磁石設備は別にして）（Storage Ring，以下，“リング”と略す）から成る（Fig.

は常に一定の出力で運転することになり，大きな出力変動

1 参照）。リングは電子ビームを長時間安定に蓄積し，放に伴う熱的な変動要因を抑制することができる。電子ビー

射光を利用者に供給する。放射光をどのような磁石で生成

ム軌道は連続して監視補正されるため，ビーム入射によ

するかにより放射光スペクトルに違いがあるが，それぞれり軌道が変動することがない。また，定格エネルギーによの実験に合った光分布に光学系を用いて切り出し，実験にるリングへの入射ができることから，減少した電子ビーム供する。放射光利用者にとって供給される放射光は，実験分だけ追加入射を行うことができ，トップアップ運転の実を行う場所で安定して強度が高いことが要件であろう。電現を可能にする。

子ビームから発光点で放射された放射光は，可視光領域よSPring-8 線型加速器は，入射器として使用しない時間

り波長が短い光は光学系で安定化することは困難であるたを，別途電子ビームを用いた利用を行うことを考え，最大め，発光点での電子ビームの傾き位置を安定化することエネルギー 1.2 GeV まで加速できる（通常運転では， 1が重要である。特に放射光専用施設では，利用者は電子GeV でブースタに入射する）。

ビーム運転中に実験エリア付近に滞在し，エリア内に入ることが必要であるため，実験エリアが加速器と遮蔽体で区.

線型加速器（リナック）

切られている。この結果，発光点から実験エリアまで光

リナックは大きく分けて，前段加速部および主加速部かビームの進む距離が長くなる，例えば SPring-8 の場合，ら成る。前段加速部は電子銃のカソード部で生成した電子遮蔽体の外に出るまで30 m 程度，光学系などを入れると群を高電界（熱電子型電子銃で～200 kV，RF 電子銃で数実験エリアまでさらに30 m 程度必要になり，照射ターゲ

MV）により加速を行う。ここで電子群は電子ビームに成ットの幅が 10 mm とすると，発光点では 10 mm ÷ 60 m ＝形され，ビームとしての性能を与えられる。この電子ビー

1
JASRI/SPring-8 加速器部門 〒6795198 兵庫県佐用郡三日月町光都 11
58
0851 FAX: 0791
58
0850 E-mail: yonehara＠spring8.or.jp
TEL: 0791

――(C) 2003 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research

放射光第巻第号()

Figure 1. SPring-8 Accelerator Complex.
Arrangement of the SPring-8 accelerators is shown with those of the accelerator-buildings, in which these accelerators are
installed. The ‰oor level of the injector, the Linac and Booster, is 9 m lower than that of the storage ring. After being accelerated by the booster, the electron beam is transported to the ring through the underground beam transport-line. The
beam goes up to the beam level of the ring and is injects into the ring from the inside. This transport line does not interfere with photon beam lines and experimental equipments which are placed at all around outside of the ring. This arrangement of the ring and injector is typical for SR facilities, such as UVSOR, and in some cases the injector is installed in
the inside of the storage ring, as in ESRF. (This picture is oŠered by the SPring-8 Public Relations Division)

ムは加速管により，高周波加速を受け，所定のエネルギーにまで加速される。 Fig. 2 に， SPring-8 リナックの電子

Table 1linac

銃，加速管及び電子ビームの横方向への発散を防ぐため 4極電磁石，監視計測のため各種ビームモニタ装置の配置
を，Table 1 に，ビームパラメータと主要構成機器一覧表を示す。

SPring-8 ではその使用目的に合わせ，従来型の熱電子銃を用いており，電子銃から引き出された電子ビームは進
行方向の長さ（パルス長はしばしば時間で表すので併記する）は，300 m (1 ms), 12 m (40 ns), 30 cm (1 ns) が選択できるようになっている。このうち， 1 ms パルス長は加速器群の初期調整中に使用されたが，現在は使用していない。いずれ のパルス長 を選んでも リナック加 速周波数
（ 2,856 MHz 波長は 105 mm であり，時間で表すと 350

ps ） に 比 較 す る と 長 い た め ， バ ン チ ン グ 部 の RF 空 胴（2,856 MHz）で集群される（バンチング）。電子ビームのバンチングの様子を加速周波数の上に示したものが，Fig.

3 である2) 。 Fig. 3 では，電子銃から 30 cm （ 1 ns ）長の電子ビームを取り出した場合を示している。このバンチン
グは効率良く加速することが目的ではなく，中心位相にその前後に分布した電子を集めることが目的であるので，加速高周波の電場強度は加速管入り口までに効率良くバンチングされるように設定する。この加速高周波の中心位相に集められた電子は，主加速部の加速高周波で効率良く加速――Parameters of the beam and rf system of the SPring-8

Beam parameer
Pulse width
Peak current
Beam energy (maximum)
Energy spread
Emittance x (90)Emittance y (90)Pre-buncher
Type
Operation frequency
Shunt impedance
Unloaded Q
Input power (usual operation)
BuncherType
Operation frequency
Number of cells
Shunt impedance
Unloaded Q
Input power (usual operation)
Accelerating structure
TypeElectric ˆeld distribution
Total number
Operation frequency
Phase shift/cell
Number of cells
Shunt impedance
Unloaded Q
EŠective length
Filling time
Input power (usual operation)

40 ns
1 ns
140 mA
2A
1.2 GeV±0.9
±0.3
65 pnm ･rad 31 pnm ･rad43 pnm ･rad 58 pnm ･radStanding wave
2,856 MHz
24 MQ/m
6,400
7 kW
Standing wave
2,856 MHz
13
103 MQ/m
13,4003 MW
Travelling wave
Constant gradient25
2,856 MHz
2p/3
81
54 MQ/m
13,5002.88 m
610 ns
35 MW




放射光

第巻第号()Figure 2. Outlook of the SPring-8 Linear Accelerator.
These drawings show the electron gun, magnets, accelerating tube, beam monitors and vacuum pipes. The power supplies, power-lines, RF wave-guides, water-cooling and vacuum-pumping equipments are eliminated to see the composition of the linac easily. By the same reason, most of the accelerating tubes and focusing magnets of the main accelerating
section, which are placed alternatively, is omitted in this figure. The upper part of this ˆgure shows the electron gun,bunching section, in which the electrons are produced and formed into the electron beam, and the first accelerating-tubeof the accelerating section. The middle one shows the next components after the upper one, and focusing magnets andbeam monitors are placed. The lower one sows the last stage of the linac and the energy compression system ECS (ECS is
explained in Fig. 4). In the lower-right direction, there is the SPring-8 booster synchrotron. (The ˆgure is oŠered by T.
Asaka from Ref. 2.)

するため加速電場の最大となる位相に受け渡される。加速

大電流ビームの場合，リナックにより加速された電子管は全部で 25 本使用され，一台の加速管は 81 セルの加速

ビームは 1 以上のエネルギー幅を持つと述べたが，エ空洞から構成され，電子ビームが通過する時間と高周波加ネルギー圧縮システム（Energy Compression System以以下の精度で製作されている。
速電場の位相変化は±0.5°下， ``ECS'' と略す）を用いてエネルギー幅を減少させて加速管 25 本で電子ビームを 1 GeV まで加速するので， 1いる。 Fig. 4 に示すように，電子ビームが偏向電磁石を本当たりのエネルギー印加は 1 GeV÷25本＝40 MeV とな

通過するとエネルギーの高い部分は曲げられにくく，エネ

り，加速電場としては， 40 MV 相当である。加速管 2 本

ルギーの低い部分よりも行路が短くなり，エネルギーの高

毎にクライストロン 1 台から高周波電力が印加されるたい部分が先に，低い部分が電子ビーム分布の後方に来るた

め，各々のクライストロン間の位相を正確に合わせなくて

め，分布が回転したようになる。この電子ビームの分布のはならない。例えば，連続する 2 台のクライストロン間中心が加速高周波位相の 0 度付近に来るように加速管で÷ 360 °
＝ 9.72 ps ）の位相が 10 度（ 2.92 mm ， 350 ps × 10 °加速すると，エネルギーの高い部分は減速され，低い部分－ 10 °)＝ 79 MV
ずれていた場合， 40 MV × 2 本× sin ( 90 °は加速されるので，電子ビームのエネルギー幅は減少すであるから79 MeV のエネルギー利得となるため，正しいる。図に示すように，バンチ長は ECS に入る前より長く位相で加速された場合に得られる 80 MeV と比較すると 1なるが， ECS 以降は加速管で加速しないし，ブースタで程度のエネルギー損失となる。実際に電子ビームのバン

電子ビームを受け取れる時間幅は 1 ns あるので，受け渡

チ長は 6 mm （ 20 ps ）程度であり，同一の加速管を通過しのタイミングが合っていればビーム損失にならない。

した電子のバンチ内でこの程度のエネルギー幅を生じ，ク

運転当初は，クライストロン冷却水の温度調整機能が不ライストロン間の位相差の変動により同程度のエネルギー十分であり，また，各クライストロン電源に与える加速周変動を生じる。

波数信号伝送路の安定性の悪さなどがあり，電子ビームの
――

放射光

第巻第号()

Figure 3. Beam Bunching.
This ˆgure shows the beam bunching-process at the bunching section of the linac. Electrons are drawn by points. The upper half is in the case of lower-current electron-beam, and the lower half is in that of higher-current electron-beam. In
each case, the electrons are extracted from the themionic-electron gun as an electron-train of 1-ns pulse length (boldline), collected around a suitable phase of the accelerating frequency in the bunching section and at the last stage of thissection the electron beam is packed in narrower phase as a ˆne micro-bunch distributed within 1-ns length. The righthand side column show the energy spreads of the 1-GeV electron-beams.(This ˆgure is oŠered by T. Asaka.)

Figure 4. Energy Compression System (ECS).
ECS is composed of a Chicane section (4 bending magnets) and one accelerating tube. At ˆrst, lower-energy part of theelectron beam is bent stronger than higher part of the beam and runs through the outer course in the Chicane, and higherenergy part of the beam is contrariwise transported along the inner course. After the Chicane section, higher-energy electrons of the beam are located at the lead phase of the micro-bunch and lower-energy ones are gathered at the follow
phase. The center phase of the beam bunch coincides with the zero-crossing phase of the accelerating frequency, the leadpart (with higher-energy) of the electron bunch is suppressed and the follow part obtaines a bit of the beam energy. Theenergy distribution of the beam is expected to be improved after ECS. (This ˆgure is oŠered by T. Asaka.)

中心エネルギーが 1 以上変動していたが，各部の安定.

ブースターシンクロトロン化を行うことにより 0.03 程度に，さらに， ECS の設置

ブースターシンクロトロン（ブースタ）は，リングへ入により， 5 程度のエネルギー幅を， 0.5 程度まで改善射するビームエネルギーを所定の値まで上げることをそのすることができ，現在では 1 サイクル（4 週間）に亘る運目的としており，加速原理はリングと同じである（いずれ転期間に，ほぼ無調整でブースタに入射が実施されていも加速器分類上は，“シンクロトロン”である）ので，原る。

理などの詳しい解説は，同シリーズの第一，二回目「電子
――




放射光

蓄積リングとは」を参照して頂きたい3)。本稿では，具体

Table 2例として SPring-8 を取り上げる。

第巻第号

Parameters of The SPring-8 Booster Synchrotron

Injection energy

1 GeV

SPring-8 ブースターシンクロトロン（ブースタ）は，

Maximum energy

8 GeV

リナ ックで 1 GeV まで加 速さ れた 電子 ビーム を受 け取Circumference
Repetition time396.124 m
1 sec
230 nm･rad

り，最大加速エネルギー 8 GeV までのリング運転エネル

Natural emittance (8 GeV)
Momentum spread (8 GeV)
Number of cells/periodicity
Nominal tune (nx/ny)

ギーまで加速し，リングに供給する。ブースタは入射時，出射時はそれぞれ一定エネルギーで運転できるように，任意の加速パターンで運転できる。通常の運転パターンは，

1.26×10－ 3
40/2
11.71/8.81

まず入射エネルギー 1 GeV に相当する期間が 150 ms 続

Natural chromaticity (jx/jy)－14.4/－11.5

き，この間にリナックから送られた電子ビームを捕獲し，Ratio frequency
Harmonic number
Radiation loss (8 GeV)

508.58 MHz
672
12.27 MeV/turn

その後加速期間が 350 ms あり，この間に電子ビームは 1

GeV から 8 GeV まで加速される。定格エネルギーまで加

(

)

速された電子ビームは，ビーム出射期間 150 ms の間にブースタから取り出される。従って，ブースタは入射加速出射（＋入射準備）の繰り返しを約 1 秒間隔で繰り返す。ブースタの高周波加速設備は 2 台のクライストロンを持ち，各々 4 台づつの加速空洞に加速高周波電力を供給している。電子ビームの加速エネルギーに応じてクライストロン出力を変更するのではなく，クライストロン間の位相を150度逆位相から同位相まで変化させることにより，合成した加速電場で加速エネルギーに応じた加速場を得ている。このため，クライストロンの出力変化に伴う出力電力の高周波位相の変化を制御することは不要であり，加速空洞は常に一定の高周波電力で運転されているため，熱的な安定が保ち易い（と思われる）。 Table 2 にブース
タのパラメータを示す。励磁パターンと蓄積された電子ビーム量を Fig. 5 に示す。加速器原理は，リングと同様であるが電子ビームのエネルギーを上げる，長時間安定に
高品質の電子ビームを確保する必要は無いなどの点が異なっており，偏向電磁石の台数に比べ，四極電磁石六極電
磁石の台数が少なくなっている。台数の点はともかくとして，主要構成機器はリングと同種である。
.

Figure 5. Energy Ramping and Beam Current of the SPring ^8
Booster-Synchrotron.
A ramping pattern of the electron-beam energy, induced by the excitation current-pattern of the bending magnets, is seen in a
trapezoidal shape, and beam current in the booster, measured with
the DCCT, is seen in a oblong shape (the line width is due to themeasurement error). At 150 ms after the beam injection, the energy
ramping is started and reached at the ejection energy (in this case,the ejection energy of 8 GeV) during 350 ms. In the period of theejection energy (30 ms after arriving at the ejection energy), thebeam is extracted from the booster.

ビーム入射
前段（本稿では，リナック）で加速された電子ビームを質ではなく，真空槽を抱え込み，ラティスを構成する電磁ブースタに入射するには， On-Axis 入射と OŠ-Axis 入射

石類の磁場の均一性が確保されている空間的拡がりを確保が考えられるが，電子ビームは比較的強度が強い（電子のすることが大切。この拡がりが常識的な範疇において狭け

個数が多い）ので，On-Axis 入射方法をとる場合が多く，れば，電磁石の製作費が削減でき，当然，励磁に要する電Fig. 6 の平面軌道に示すように，ブースタでも On-Axis

源類の製作費も削減される。）陽電子ビームを使用する場

入射を行っている4)。ブースタのビーム周回軌道上に電磁合（陽電子ビームは，適当なエネルギーまで加速した電子石を設置し，入射ビームが持つブースタ周回軌道との交差

ビームをターゲットに照射しビームに生成するため電流が角度の偏向を行う。既にビームが蓄積されている場合に低い）を考慮し，ブースタで 1 サイクルに加速する陽電は，入射ビームを周回軌道に乗せる偏向を行うため，既に子ビームの電流量を増加するため，周上の対称な 8 箇所

蓄積されていたビームに周回軌道に対して角度を付ける偏のバンチにビームを順次 1 / 60 秒間隔で入射できるように向を与えることになる（大抵の場合，この電子ビームは失しており，ブースタ周回軌道上で入射ビームの角度変更をわれる）。入射ビームはブースタ周回軌道にそのまま乗る与えるパルス電磁石は励磁時間が 300 ns 以下にできるよ

ことになり， Fig. 6 の断面図に示すようにビームが蓄積

うに分布常数型の電磁石を使用している5)。一方，リング

される真空槽はビームの進行方向に対して垂直方向の拡がでは，同じバンチにビーム（上で述べたように，陽電子りを確保する大きさがあればよい。（真空槽の大きさが本ビームの場合も，電荷が反対である事を除けば，事情は同

――

放射光

第巻第号()

Figure 6. On-Axis Beam-Injection.
1-GeV electron-beam of the SPring-8 linac is injected to the booster-synchrotron with the on-axis injection scheme. The
beam orbits of the injected and stored beams and beam sizes are shown. a) The arrangement of the magnets in the injection section and horizontal beam orbits are shown. The injection orbit is expressed with a solid line and the beam size ofthe injected beam in the booster is expressed with a broken line (Design orbit of the booster is set on the s-axis). b) Cross
section of the beam sizes at the injection septum-magnet. When the beam energy is ramped, the beam size is decreased
with the radiation damping.

Figure 7. OŠ-Axis Beam-Injection.
An 8-GeV electron-beam of the SPring-8 booster synchrotron is stacked in the storage ring with the oŠ-axis injection
scheme. The beam orbits of the injected and stored beams and beam sizes are shown. a) The injection beam-orbit isshown by a solid line and the bump orbit is shown by a broken line (the reference orbit of the ring is assumed on the abscissa). b) Cross section of the beam positions and sizes in the tangential direction of the beam orbit at the injection septum-magnet. In this case, the bump orbit is kept away from the reference orbit by 16.2 mm (design value). Before theradiation damping (damping time; 8.3 ms), the injected beam in the storage ring is oscillating around the reference orbit
with an oscillation amplitude determined from the distance between the bump orbit and the injection orbit (＝8.3 mm).
On the opposite side of the reference orbit, a space with at least the same size is required. (This ˆgure is oŠered by K. Soutome from Ref. 7.)

じなので，ビームは電子ビームの場合で話を進める）を追積されている電子ビームの損失を招く）。通常，パルス電加入射しなくてはならないため， OŠ-Axis 入射を行う。

磁石 4 台で構成され，励磁期間中もバンプ軌道は閉じた

Fig. 7 に示すように，既に蓄積されている電子ビームが軌道であることが必要なので，相似形に励磁される様にバあり，リングの蓄積ビーム周回軌道に入射ビームを軌道にンプ電磁石及び電源を製作する。図中でも入射区間の両側のせるための外力（磁場）を加えることはできない。このでは，リングの周回軌道に戻っていることが示されていため，周回軌道から横に離れた位置で電子ビームを周回軌る。入射された電子ビームが周回してきた時に，入射用電道に平行に入射する6) 。周回軌道は，この入射時に合わ

磁石にぶつからないようにビーム入射後，徐々に軌道を元せ，入射位置に接近するように膨らんだ軌道（バンプ軌道）の周回軌道に戻す。入射されたビームは周回軌道の周りをに変更される（ただし，バンプを大きくしすぎると既に蓄振動しながら周回し，放射減衰（ SPring-8 蓄積リング

――




放射光

第巻第号(
)

8.4 ms）により徐々に既に蓄積されていた電子ビームと一SPring-8 でも，リナックは 2,856 MHz ，ブースタとリン体になる。入射軌道と周回軌道の距離はできるだけ小さい

グは 508 MHz （こちらは同種のクライストロンを使用し方が望ましいが，蓄積ビームの大きさ，入射軌道を周回軌ており，基準周波数発信機は同一の機器から周波数を分配

道と平行にする電磁石（セプタム電磁石を使用する）のコ

して使用している）と全く位相関係が確保されていない。

イルの厚さ，入射ビームの大きさに加え，入射ビームが周放射光利用実験では放射光発生間隔を実験に応じて調整す

回軌道を中心に振動する振幅などを含むことのできる真空ることが必要な場合がある，あるいは前述したリングにお槽の大きさが必要になる（前述したように真空槽の大きさ

けるイオン捕獲効果を抑制するため特定のバンチにビームが本質ではなく，この大きさを抱え込むことのできる電磁を入らなくしなくてはならないなど，ビーム入射位置を制

石類の磁場の均一性が確保されることが重要である）。こ

御しなくてはならないため，リングに使用する加速高周波の二通りの入射方法をそれぞれ実際に SPring-8 のブース

（ 508 MHz ）を全タイミング設備の基準周波数とし，BID

タ，リングで実行しており，ビームの大きさ，セプタム電を管理している。この BID に基づいてブースタから定格

磁石の大きさ（セプタム板の厚さ）から得られる必要なサ

エネルギーまで加速された電子ビームをリングに出射し，イズも Fig. 6，7 に示した。OŠ-Axis 入射を行う場合に，ブースタからリナックの電子銃に電子ビーム発生信号が発最初に電子ビームを通す時はバンプ軌道の設定に難しい点信される。特に，このタイミング設備の機能を活かし，があり，バンプ軌道を大きくとることにより，入射用電磁ブースタで単バンチビームの成型を行っており，単バンチ

石設備の確認を兼ねて On-Axis 入射を実施することが多ビームの純度を上げるため，リングから分配されている加い。On-Axis 入射を行っているにも関わらず，ブースタに

速高周波の位相信号をそのまま使用し，RF ノックアウト

電子ビームを蓄積するために必要とするサイズが大きくなと呼ばれる装置で隣接するバンチに入った電子ビームを削っているのは，入射ビームが前段の加速器（リナック）の除している。単バンチビームは，リングの BID に従い，ビーム性能を持っていることによる。また，表中に示した

事前に設定されたリングのバンチ毎に入射することがで周回軌道の歪み（ Closed Orbit Distortion / COD ）の大きき，タイミング設備が連続して機能している限り常に監視

さは，設計時にラティス電磁石の設置精度磁場分布精度されており，現在実施されている 4 週間連続運転中にもなどを想定した値を用いており，ビーム運転が実施され調継続されているので，損失電子ビーム分を追加入射するこ

整が進めばさらに小さくなる値である。

とで必要な蓄積電流値を得ることが出来る（実際には，そビーム入射時の進行方向と垂直方向の空間的な拡がりにの途中でビーム研究期間があり，蓄積されたビームは廃棄ついて述べたが，次に時間的な点を考えてみる。リナック

され，利用者運転を再開する場合にビーム条件も更新されにしてもブースタ，リングにしても，高周波加速を行ってる)7) 。通常の利用運転に供するために単バンチビーム成おり，電子ビームは加速周波数の位相上にバンチングされ型した後，リングに蓄積された電子ビームの不純度を光子ている。この時間的位置は，加速器間でビーム受け渡しを計測法で計測した標準的なデータを Fig. 8 に示す。多く行う場合に，ビームを蓄積するバケットを決めることになの利用運転が単バンチビーム運転をベースに行われており，また，入射用電磁石類（出射の場合も）をビームが通り，この時にも追加入射を行っている。現在得られている

過するタイミングに合わせて励磁するために重要な情報とチャンピオンデータは， 6 × 10－10 以下（計測限界以下）なる。ビームが入るべきバケットの同定（ Bucket IDen-tiˆcation / BID ）および各種機器を動作させるタイミング
信号を，この加速周波数が時系列を決める最小単位と捉え，タイミング設備で生成する。このようなタイミング信号には，電子銃から電子ビームを発生する時刻から始まり，ブースタへのビーム入射及びリングへの出射，リングの入射に至る加速器システムのパルスあるいはパターン運
転を行う機器の運転開始信号などが含まれる。加速周波数が同一の発信機から得られた周波数を基準にしている場合
は，周波数内の位相関係は保たれる（基準周波数の伝送路が温度などの影響で伸縮する，あるいは要素機器がドリフ
トを持つ場合などには位相関係が崩れる）ことが期待できるので問題は生じないが，通常，リナックとブースタ及びリングに使用する高周波源は周波数が異なる（周波数そのものの値より，一台の基準周波数発信機で発生された周波数を使用していることが大切であり，周波数自体は整数倍。
でも半1/31/4…整数倍などでも問題はないと言える）

Figure 8. Impurity of the single bunch-beam.
This ˆgure shows the impurity data of the single-bunch beam-operation in normal user time observed by the photon counting method.
Because the optical quenching ratio of the main bucket is about 1/
200, the beam impurity of the both sides is estimated to be 6～7×
10－8. (This ˆgure is oŠered by K. Tamura from Ref. 9.)

――

放射光

第巻第号()

女光一，高雄勝，田村和宏の各氏に御協力を頂いた。
参考文献
1)

Figure 9. Stabilization of the electron beam-current due to synchronization of the two accelerating frequencies. This ˆgure showsthat the beam-intensity ‰uctuation is improved by the synchronization system of two accelerating frequencies. The upper line is thebeam current observed at the point just after the electron gun andthe lower line is the current observed at that after the buncing section. The current intensity of the gun is stable except for the periodof exchanging the synchronization system at around 68 min. The
synchronization system was operated during the ``synchronous''
period (left-hand side of this ˆgure) and in the ``non-synchronous''
period the system was not activated (right-hand side). In the synchronous-period, the beam current is kept to be high level and the‰uctuation width of the current is suppressed. Contrariwise, in``non-synchronous'' period, the average current is decreased and the‰uctuaton width of the current is wider than that on the synchronous
period. (This ˆgure is oŠered by T. Asaka.)

である8)。
最近では，リナック（2,856 MHz）とブースタ及びリング（ 508 MHz ）の加速周波数を同一の基準周波数から発生することにより，ビームの受け渡し時に加速周波数間の位相関係を確保することでビーム電流の損失を極力抑制
し，単バンチビームの電流値もより安定化しようとする試みが実施された。この同調システムを起動した時とそうでない時（Fig. 9）とで明らかにビーム電流値が安定している様子がわかるように，成功を収めている9,10)。

謝辞
放射光学会誌編集委員から，放射光利用者，しかも比較的若い利用者（加速器を利用しているが加速器の専門家ではない）に光源である加速器の解説シリーズを企画しており，そのうちの〈入射器ビーム入射〉を解説するように依頼があった。光源である蓄積リングは，分子科学研究所

UVSOR の加藤氏が執筆されており，加速器の原理などはそちらに充分記載があり，さらに理解を深めたい方は，

KEK で行われている OHO のテキストなどをご覧になることをお勧めします11)。
本稿の機会を与えていただき，関係各位に感謝しています。また，リナック関係の図表は，安積隆夫，ブースタ
関係は青木毅，深見健司，細田直康，リング関係は，早乙T. Kasuga et al: ``Ion-Trapping EŠect in UVSOR Storage
Ring'', Japanese Journal of Applied Physics 24, 1212 (1985).
いろいろな加速器施設で実情に応じてイオン効果対策がとられ，最近では SPring-8 蓄積リングでもその効果が観測され，対策がとられている。例えば，
M. Takao et al: ``Observation of Ion EŠects at the SPring-8
Storage Ring'', Proceedings of European Particle Accelerator Conference 2002, Paris, France.
2) T. Asaka et al: ``Stabilization of the rf system at the SPring-8
linac'', Nuclear Instruments and Methods in Physics Research
A488, 26 (2002).
 〉「電子蓄積リングとは〈放射光源シリーズ
3 ) 加藤政博
」，放射光 16, p41 (2003).
 は印刷中）（同4) H. Yonehara et al: ``DEVELOPMENT OF THE PULSEMAGNETS FOR THE BOOSTER SYNCHROTRON OFSPRING-8'', Proceedings of the 1995 Particle Accelerator
5, 1995, Dallas, Texas.
Conference, May 1
5) Y. Sasaki et al: ``Development of the Kicker Magnet for SPring-8'', Proceedings of the 9th Symposium on Accelerator
Science and Technology, Tsukuba, Japan, (1993) 255.
8-Pulse 入射については，N. Hosoda et al: ``TIMING SYSTEM OF SPRING-8 BOOSTER SYNCHROTRON'',
Proceedings of the 8th International Conference on Accelerator & Large Experimental Physics Control Systems, 2001,
San Jose, California, p. 148.
6) T. Bizen et al: private communication; ``Conceptual Designof the Injection Section Chamber'', SP8 Annual Report 118(1994).
K. Kumagai and S. Matsui: private communication; ``Magnetic Performance of Prototype Bump Magnet for the SPring-8 Storage Ring'', SP8 Annual Report (1995) 113.
“セベラルバンチ運
7) 鈴木寛光 et al: private communication
転の状況（マシンからの報告）”（ in Japanese ） SPring-8 利
用者情報誌 3, 1 (1998).
H. Suzuki et al: ``Formation of a sungle-bunch beam in the
booster Synchrotron at SPring-8'', Nuclear Instruments andMethods in Physics Research A444, 515 (2000).
N. Hosoda et al: ``TIMING SYSTEM OF SPRING-8
BOOSTER SYNCHROTRON'', Proceedings of the 8th International Conference on Accelerator & Large Experimental
Physics Control Systems, 2001, San Jose, California, p. 148.
Y. Ohashi et al: ``PERFORMANCE OF THE REFERENCE
AND TIMING SYSTEMS AT SPRING-8'', Proceedings of
the 8th International Conference on Accelerator & Large Experimental Physics Control Systems, 2001, San Jose, California.
8) K. Tamura: ``Measurement of Single Bunch Impurity in SPring-8 Storage Ring using a Light Shutter System'', Proceedings of the 12th Symposium on Accelerator Science andTechnology, Wako, Japan, 546 (1999).
9) Y. Kawashima et al: ``New synchronization method of arbitrary diŠerent radio frequencies in accelerators'', PhysicalReview Special Topics-ACCELERATORS AND BEAMS 4,082001 (2001).
10) T. Asaka et al: ``A universal technique for synchronizing
linac and synchrotron rf's for stable beam injection'',
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research,
Tobe published.
11 ) 例えば，第 5 回加速器セミナー ``OHO '88'' 講義セミナー（1988年 8 月開催）など。

――