■動向
European XFEL 実験記
片山哲夫(高輝度光科学研究センター），大和田成起(高輝度光科学研究センター）

European XFEL は DESY キ ャ ン パス か ら ハ ン ブ ル グ

Wojciech Gawelda 氏であった。FXE はポンプ（同期レー郊外まで全長 3 km 以上にわたる巨大な X 線自由電子レーザー）プローブ（ XFEL ）計測に特化したビームライン

ザー（XFEL）施設であり，建設にヨーロッパ各国が出資であり， X 線分光， X 線散乱， X 線回折の実験が想定さしている。その最大の特徴は超電導加速空洞によって最大れている。ビームラインの X 線光学機器は高繰り返しの4.5 MHz の高繰り返しで XFEL 発振が可能となる点であXFEL によって発生する熱に耐えなければならない。こり ， 他 の XFEL 施 設 （ LCLS ＠ 米 国 ， SACLA ＠ 日 本 ，の対処のため，放射線耐性の高いダイヤモンド光学素子のPAL-XFEL ＠韓国， Swiss-FEL ＠スイス）に比べてフラ採用や，冷却機構の組み込みが進められており，統一されックスが劇的に増大する。従って，これまでの XFEL でたコンセプトでビームライン全体が構築されている。今回は困難だった（共鳴，非共鳴）非弾性 X 線散乱などのの実 験内 容は ，検出 器を 含めた 各種機 器の 動作確 認やPhoton hungry な実験が可能になると期待されている。

FXE の主目的であるポンププローブ X 線計測の検証でEuropean-XFEL ではパルストレインが 10 Hz 毎に発生すあった。コミッショニングで完了しきれなかった内容も含るバーストモードと呼ばれる特徴的なパターンで XFELまれていたが，SACLA でもそうであったように最初期のが供給される。 Early user experiment としてユーザー運運転では珍しいことではないと思われる。今後のどの程度転が開始された直後の2017年 9 月時点では，時間間隔が 1のスピードで各要素技術が開発整備されていくのかが重ms （ 1 MHz ）の 30 パルスがパルストレインとして採用さ要であろう。実験では 9.3 keV ， 400 ～ 500 mJ の XFEL をれており，1 秒あたり300パルスの XFEL が利用可能であ用いた。日をまたいでもビームポインティングが大きくずった。トレインあたりのパルス数を増やしていく（最大れることはなかったが，パルスエネルギーは加速器の調子2700 パルス）には，漏洩検査の他にアンジュレータへの次第で安定している時と不安的な時があった。検証実験と電子線ダメージの低減といったクリアすべき課題があるよ

して Fe(bpy)3 の光誘起スピンクロスオーバーを対象に Xうである。

線発光分光と X 線散乱の計測を行った。 3 シフト目の最European XFEL で稼働しているビームラインは，FXE（ Femtosecond X-ray Experiments ）と SPB / SFX

後に，光誘起の X 線発光スペクトル変化の検出に成功し( Theたが，ここまで時間を要したのは主に XFEL と同期レーSingle Particles, Clusters, and Biomolecules/Serial Fem-ザーの空間オーバーラップの確保に手間どったためであtosecond Crystallography）の 2 つであり，12時間シフトる。この苦労は SACLA でも経験してきたので予想はしで交互にビームラインを交代しながら実験を行うスタイルていたのだが，高繰り返しの XFEL では特有の課題が発である。この度 SACLA から片山大和田の両名が実験生することもわかった。に参加する機会を得ることができため，その様子を簡単にXFEL を利用する実験は SFX に代表されるように基本的に破壊型になる。ここでいう破壊型とは，試料の構造紹介したい。

（原子配置）が不可逆的に壊れることだけでない。たとえ2017年 9 月15日～18日の期間，European-XFEL の公式

試料の構造は保持されることがわかっていても， XFELのユーザー実験（ Early User Experiment ）に片山が参加（同期レーザー）照射によって生じる電子遷移とその緩和した。実験を行う建物はドイツのハンブルグ空港から電車には有限の時間がかかるため，その間，電子構造は基底状とバスで 1 時間半程度かかるシェーネフェルトにあり，態のそれとは異なっている。最初のパルスで生じた変化が閑静な環境に囲まれている。まさに共用運転が始まったば戻らない内に次のパルスが照射されると本来とは異なる電かりのタイミングだったので宿舎や食堂などは整備されて子構造をプローブすることになり，正しい実験データを取おらず，我々含め，外部からの実験参加者は皆，徒歩 20得できない。このため，溶液を対象としたポンププロー分程度の一番近いホテルに宿泊しているようであった。宿

ブ実験では，通常インジェクターからのジェットを使うこ舎や食堂は今後整備されていくようであるが，初めて訪れとで，パルス毎にフレッシュな試料を照射領域に供給する参加者にとっては状況を良く確認しておく必要がある。

る。フレッシュな試料を供給できるかどうかは，ジェット

今 回 参 加 し た の は FXE 最 初 の ユ ー ザ ー 実 験 で ， PI はの速度，XFEL（同期レーザー）の径，繰り返し周波数に238 ● 放射光 May 2018 Vol.31 No.3
(C) 2018 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research放射光ニュース ■ 動向

よって決まる。例えば，繰り返し周波数を 1 MHz ，同期出器の試験などの様子を見学させていただくこととなった

レーザーの集光径を50 mm と仮定すると，ジェットの速度（内容はいずれも非常に地味なので，詳細は割愛させていは 50 m / s 以上にしなければならない。実際，今回得られただく）。立ち上げ期らしいトラブルも何度かあったが，たデータには X 線（同期レーザー）ダメージがあると解コミッショニングは概ね順調に進んでいた。ひとつ印象的釈されており，これを解決する要素技術は，高繰り返しだったのが，研究員の勤務時間が 8 時間と決められていXFEL のサイエンス開拓に重要な役割を果たすと考えらることだ。施設側のビームタイムだったせいもあるのだろれる。（片山）うが研究員も決められた時間を守ることができているようであった。 10 人足らずの研究員で 3 ビームラインを同時今回私（大和田）が参加したのは， 11 月 16 日から 21 日にかけて SPB / SFX ハッチで行われる予定だった，同期並行に運用している SACLA と比べて， European XFEL人材の豊富さを見せつけられた気がした。

レーザーと XFEL のタイミング測定の実験（ PI 佐藤篤

気になる滞在環境については， 2017 年 11 月時点でも宿志氏）である。「予定だった」と書いたのは，なんと実際舎や食堂はサイト内に整備されておらず，近くにあった大にはこの実験は行われなかったためである。輸送ミラーのきなレストランも火事で全焼という有様であったが，サンベント機構や加速器に不具合が生じ，その交換調整に伴ドイッチなどの自販機は備えられているため，最低限の食うコミッショニング時間の確保が必要との理由らしい。海事に困ることはなさそうだ。また，宅配の弁当なども利用

外の XFEL 施設，しかもユーザー運転を開始したばかりできるようである（私が利用したところはかなり大盛りの European XFEL での実験ということで楽しみにしていで，味が濃かったが）。宿舎に関しては，ユーザーオフィたのだが，当日の朝に中止になったと聞いて非常に残念にスに依頼すれば近隣のホテルを予約してくれるようである思ったものである。ビームタイムは 5 シフト（12時間×5が，徒歩で 20 分程度かかってしまう。一方で，バスを利日間）あったので，なんとか実験できるようにならないか

用すればアルトナなどの大きな街からでも 20 ～ 30 分程度と期待していたが，納品されたばかりのフェムト秒レーで通えるので，サイト内の設備が充実するまでは，そちらザーにも不具合があることがわかり，残念なことに最後まの方が良いかもしれない。

で実験が行われることはなかった。なお同期レーザーの不最後になったが，今回の滞在でお世話になった方々，特具合は，ビームタイム後に速やかに解決されたそうであに佐藤篤志氏，中堤基彰氏，谷川貴紀氏，牧田実香子氏にる。今回は，キャンセルとなった実験のかわりにコミッシ

この場を借りて感謝の意を示したい。（大和田）ョニングが行われることとなり，光軸調整や集光調整，検放射光 May 2018 Vol.31 No.3 ● 239