178放射光第 10巻第 2 号(1997年)

特集:高輝度 X 線( I)-MR 放射光利用-~5 関

光から見た加速器@光源

5‑3. スペクトル測定から見たビームエミッタンス
山本樹
高エネルギー物理学研究所@放射光実験施設

MR 超高輝度放射光計画推進室

BeamE
mittancePropertiesEsti
mate
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heMeasuredS
pectrumShigeruYAMAMOTO
KEK‑PFTristαn SuperLightRαcility

Beamemittancepropertie
softheTristanMainRing , whichwaso
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yof10GeV , werectru
m:anatur
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ancecouplingareobt
ainedtobe1
4nmandespectiv
ely.
0.015 , r

1. はじめに/(=0.02)

本特集号第 3 章に述べたように， X 線アンジュレータ XU#MRO は， Tristan 主リング (MR)とした場合の一次光の光東密度は，

6.
7X 10 16 光子 /sec/rnrad 2 /O.1 9bバンド幅，にし実測値 (3.3 X 10 16 光子 /sec/mrad 2 /O.1 9bパン

における高輝度放射光実験の光源として 1995 年秋の実験期間中安定に高輝度放射光を供給し続け1017た。ここでは実験期間最後に行った 10 GeV におけるスベクトル測定に基づく，電子ビーム性能(エミッタンス)の評価について述べることにする。
1015

2. 電子ビームエミッタンスの推定
図 1 には以下の議論のために本特集号第 3に示した光東宿度スペクトルの測定結果 1) を再録した。残念ながら， MR の 10GeV 運転における呂標の加速器パラメータが実現されている(自然エミッタンス ε0=5 nm ，エミッタンス結合比10 1 ち101520Energy(keV)

2530Figure1. Photon 鼠ux densityo
fther
adiationfromthe
XU#MROwithK =1.
09.Theso
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nmadewithε。口 14 nma*高エネルギー物理学研究所@放射光実験施設 MR 超高輝度放射光計画推進室

干 305

つくば市大穂 1-1

TEL 0298‑‑
64‑5680 FAX 0298‑
64‑
7529 e‑mail Shigeru@kekvax.
kek.
jp‑86‑‑(C) 1997 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research

放射光第 10巻第 2 号

179(1997年)

ド幅)を説明することはできない。以下に，図 1の実測スベクトルから電子ビームエミッタンスを推定することを試みる。 ε。と κ の組み合わせは，放射スベクトルの (a) 放射輝度のピーク値，。自信吉(b)0.065005

E 0.04各ピークのバンド幅，および (c) 偶数次放射と奇g<l)

数次放射の輝度ピーク値の比等に大きな影響を与える。従って，これらを拘束条件に使えば，逆に4ε。と κ の推定を行うことが可能になる 2) 。 ε。と κ6(a)の二つのパラメータの推定であるので，拘束条件

81012141618141618141618naturalemittance(nm)は原理的には二つで足りるが，冗長度を含めてこ
こでは上記三点について実測に基づいて拘束条件

束密度 D 1 ニ 3.3 X 10 16 光子 /sec/mrad 2 /O.1% バンド幅，(b) 一次光のバンド幅 Aω/ω1 =0.042 ，および、 (c) 二次光輝度と一次光輝度比 D 2 /D 1o 図 2門同∞H
阿Ziロouuu ロSMZHHUを課することにする:具体的には (a) 一次光の光は問題となる ε 。と κ の組み合わせについて(アンジュレータ磁場の完全性を仮定して )，4(a)D1'81012E、、 ノ〆，‘、hu(b)LJE/E ， および、 (c) D2/Dl を等高線としてプ6naturalemittance(nm)

ロットしたものである。上記三点の拘束条件が，εo 口 14nm および1( =0.015 の組み合わせにおいて(のみ)満たされていることが長くわかる。

bI);::

図 1 の実線は ε。と κ の上記の組み合わせについて描いたもので，実測スベクトルとの非常に良し、一致が細部についても得られていることから，

1ロou8E~0.
050.
040.
030.
020.
01

上記の推定が正しいことを強く示唆している。 y02方向エミッタンス (εv) については， 2 結晶分光

4681012器による σ; 測定 3) から β 関数の値を用いて求め(c)ることができる。その値は ε'y= 0.
25nm (EB=Figure2. Contourmapso
f(a)thefluxdensityoft
heftheradiationfromt
heXU#MRO ,firs
tharmonic(D1) o(b)th
ebandwidtho
fthefirs
tharmonic (L1 ω/ω1) ， (c)andtheratioo
fthesecond‑harmonicfluxdensitytothefirst (D21D J) , w
hichwere shown asfunctionsofthenaturalemittance(ε。) andtheemittancecoupling (κ) .

10GeV の時)で上記推定 (ε:y=0.21 nm)と非常に調和的である。
しかし加速器に設置された可視光モニタによnaturalemittance(nm)

る独立な測定は， x 方向エミッタンスんについて

4 ,.._.__, 5 nm (EB=8GeV ，および 10 GeV 共に)という数値を与えており 4) ，上記推定と矛盾する。

タンス測定に大きな誤差があるかという問題を提このことは， XU#MRO の磁場に何らかの不整が起する。

あって，電子ビームエミッタンスは良好であるに一般にアンジュレータ磁場に不整がある場合，も拘わらず図 1 の実測スペクトルの状態にまで劣輝度低下分だけバンド幅が増加する:発散角型劣化しているか，または可視光モニタによるエミッ化，‑87‑と単に輝度の低下のみが起こる位相型劣化の180

放射光第 10巻第 2 号(1997年)

一通りが考えられる。 XU#MRO の鉛誼方向主要/0.1% バンド幅 (K=0.9わであり，目標エミッ磁場は十分調整されており，この磁場成分によるタンスが達成された場合の 1/6程度に相当するこ

輝度劣化は低次の放射については全く問題にならとを意味する。しかし， MR のような巨大加速器ないが，水平成分についてはアンジュレータ製作を高性能@低エミッタンスの光源加速器に改造

時には高精度の測定を行えなかったため実験中はし，アンジュレータを高輝度の光源として使用でその存在を否定できなかった。しかしながら，図きたという今回の我々の成果は，次世代のコヒーi の測定結果からは発散角型不整は否定され位相レント光源建設の基礎を固める上で大いに貢献す型についても考えにくいことがわかった 5) 。

ると考えている。

実測スベクト lレによる光源の性能評価の正否を最終的に判定するために，実験終了後 XU#MROの水平磁場測定を行った。結果は不整磁場の存在

参考文献1) 山本樹:放射光 10 ， N
o.2 (本号) .

を否定する(アンジュレータのサイン型磁場のバ2) S.Yamamotoetal.
:J.Synch. Rad. , 4 , inpress(1997).

ラツキと同程度(土 5 Gauss) 以下)ものであり，

3)

スベクトルの劣化は低次の放射については無視で4) 三橋利行他: iMR 放射光総合報告会JKEKProceedings96-8 , p14.
5) 山本樹: iMR 放射光総合報告会 J 報
KEKProceedings96-8 , p68.

きること(測定磁場分布のフーリエ変換の結果) ,および上述の推定値が支持されることを示している 6) 。このことは光源性能としての放射輝度(Brilliance) が，

杉山弘: iMR 放射光総合報告会」報告日，

KEKP
roceedings96-8 , p88.

6) 山本樹他:第 10 回放射光学会年会.

6.
9X 10 17 光子 /sec/mm 2 /mrad 2‑88‑