ERL計画推進室報告
2015年 6月25日
河田洋• ERL 計画推進室としての今後の活動方針••

ERL計画を取り巻く状況
今後の活動方針案• ERL計画推進委員会［7月14日］

最近のERL計画［技術］を取り巻く状況
１）物構研の放射光の次期光源として、IMSSの現執行部は第1優
先で３GeV高輝度放射光源の実現［all Japan 体制で］を掲げ、その方針で物構研運営会議の元のPF将来計画検討委員会の中間まとめが進んでいる。
その要旨は、短・中期計画： 我が国の基礎科学の推進と科学技術イノベーションの両面で幅広く貢献できる新しい蓄積リング型高輝度光源計画を推進する。さらに、国内外の情勢を調査・分析し、具体的な計画（新リング建設案もしくはPF・PF-ARリング高度化案など）を策定し、関係機関とも連携して、早急にこれを実現する。
長期計画： cERLによる実証試験で培った技術と経験をcw-XFELなどのライナック型回折限界光源のための加速器技術のR&D（含、建設や運営の低経費化）に展開する研究を行う。具体的な研究計画については、短・中期計画の進捗状況を踏まえて策定し、これを実現する。

最近のERL計画［技術］を取り巻く状況（２）２）KEK内部の研究推進会議でロードマップに記載されているプロジェクトに関してヒアリングを行い、山内機構長として「wish list」から「ProjectImplementation Plan」への判断をする。
そのために、各プロジェクトは9月までにヒアリングを行う。

最近のERL計画［技術］を取り巻く状況（3）3）LCLS-II計画が超伝導ベースの４GeVの高繰り返すFELの建設が開始され、サイエンスケースの検討も開始されている。
（https://portal.slac.stanford.edu/sites/lcls_public/lcls_ii/Pages/science.aspx ）6月1日に公開されたLCLSIIのサイエンスケース
https://portal.slac.stanford.edu/sites/lcls_public/D
ocuments/LCLS-IIScienceOpportunities_final.pdf

7月25日から開催されるゴードン会議の案内
http://www.grc.org/programs.aspx?id=12235

Executive Summary and Overviewから…an exciting window of opportunity exists for the U.S. to provide a
revolutionary advance in X-ray science by developing and constructing an
unprecedented X-ray light source. This new light source should provide highrepetition rate, ultra-bright, transform limited, femtosecond X-ray pulses overabroad photon energy range with full spatial and temporal coherence.
LCLS-II represents just such an advance in X-ray laser technology and will bea transformative tool for energy science. It will qualitatively change the way inwhich X-ray scattering, spectroscopy and imaging will be used in the future, toobserve in ways never before possible, how natural and artificial systems
function, spanning multiple decades of time scales (down to the attosecondregime) and multiple spatial scales (down to the atomic regime). LCLS-II willfurther enable powerful new ways to capture rare chemical events,characterize fluctuating heterogeneous complexes, and reveal underlying
quantum phenomena in matter using nonlinear, multidimensional, andcoherent X-ray techniques that are only possible with a true X-ray laser.

最近のERL計画［技術］を取り巻く状況（4）4）今後の半導体微細加工を切り開くEUV光源としてERL-FELへの期待が高まりを受けて検討を開始。昨年末に東芝との共同研究が開始している。また、その可能性に関する検討結果を国内・国際会議で精力的に発表している。
この加速器は、EUV光源として設計しているが、2回加速後にアンジュレータを置けば、water window（284eVから543eVの間）エネルギー域のFEL発振が可能である。

Image of ERL-EUV Design
1st Arc

Beam Dump

Merger

2nd Arc

Injector Linac
Gun
ERL2015 中村氏スライド

EUV 光源検討の発信情報等
2014 International Workshop on EUV and Soft X-ray Sources
2014/Nov./3-6
加古、羽島AAA技術部会＠秋葉原
4月14日
河田ERL2015 at BNL (USA),
June 7~12中村
EUV-Litho WS in Hawaii (USA), June 15~19
中村
応物学会・NGL研究会＠東工大 7月6～7日
河田
第１２回日本加速器学会＠敦賀、８月４～７日
宮島
SRF2015 at TRIUNF (Canada),
Sept. 13~18
河田
EUV-Source WS in Dublin (Ireland), Nov. 9~12
梅森
TTC at SLAC (USA),
Dec. 7~11
阪井
コンソーシアム立ち上げのための勉強会立ち上げ準備最近のERL計画［技術］を取り巻く状況（4）• LCSの成功を受けて東海大学医学部研究グループが強い興味。
• 7keV→40keVまでの増強にかかる経費調査を依頼。

ERL2015 羽島氏スライド

今後の方針案• 放射光コミュニティーの最先端光源として、cw-FELもしくはERL-FEL（EUV 光源）の方向性を確実にすることを第1優先。→ 4連の9セル空洞モジュール［～10mAを担保］の優先順位を上げる。
• 医学イメージングに関しては、上記のモジュール開発によって自動的に目標を達成。（ただし、モジュールだけではなく冷凍設備、RF設備、加速器ビームライン改造、冷却水設備増強等が必要）• 将来の先端放射光源としてのcw-FELの技術開発も、量産体制を除いて上記の開発でほぼ実現。
• 量産体制整備はEUV光源実現時に確立（ただし、紙面上ではKEKのインフラ利用でも可能。すでに検討済［加古氏］）• 放射光コミュニティ―の汎用性に関して、コミュニティーは3GeV高輝度リング実現を先ず第1優先と掲げている。→ 100mAのゴール設定の優先順位を下げざる得ない。

ERL計画（cERLと3GeV-ERL)の年次計画（2013 年推進委員会）
Fiscal Year

2013

2014

ビーム周回2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

ビームダイナミクスの研究
エネルギー増強、クライオモジュール
評価

cERL
建設

レーザー逆コンプトンX線源利用研究
THZ-CSR利用研究
4連クライオモジュール
制作/評価

電子銃電源、フォトカソード開発

3GeV ERL
CDRII

電子銃・超伝導加速器空洞・周回ループ：
デザイン、R&D

TDR2022

ERL（超伝導加速器先端光源）計画の年次計画案
Fiscal Year

2013

2014
10μA

電流値

ビーム周回cERL
建設

2015

2016

2017

100μA 1mA

10mA

2018

2019

2020

ビームダイナミクスの研究
エネルギー増強、クライオモジュール評価

20 MeV
7keV
cERLミニワーク
ショップ~50 MeV
レーザー逆コンプトンX線源利用研究
医学応用40~60keV
THZ-CSR利用研究

4連クライオモ
ジュール等

EUV-FEL
CW-FEL

コンソーシアム
立ち上げ

EUV光源建設

CW-FEL建設レディー
3GeV ERL コミュニティーが希望しないのであれば先送り

2021

2022

先端放射光源としてのERL計画の進め方（2013年度私案）

1GeV

cERLの高度化およびEUV光源を経る進め方

超伝導加速器の技術の確立
超伝導加速器の量産体制の整備
実用機としての運転技術確立

ERL
CW-FEL
コストダウン化された技術で先端放射光源を実現

100MeVEUV
光源cERL
10MeV加速器の規模

10GeV• CW超伝導加速器を用いた先端光源という立場で、高繰り返しFELもERL計画の一部という位置付けで整理

現在

将来

先端放射光源としてのERL計画の進め方（2015年度案）

10GeV• CW超伝導加速器を用いた先端光源という立場で、CWFEL実現を第1優先の将来展望として整理
cERLの高度化およびEUV光源を経る進め方

1GeV

超伝導加速器の技術の確立
超伝導加速器の量産体制の整備
実用機としての運転技術確立

コストダウン化された技術で先端放射光源を実現

100MeVEUV光源
ERL-FEL

cERL
10MeV

加速器の規模CW-FEL, ERL-FEL

現在

将来

ERL計画推進委員会(2015年7月14日）
2015年7月14日 13：30-15：30
3号館1階会議室
１）
２）
３）
４）
５）

cERLコミッショニングの現状とその今後（仮題）宮島司
25分
レーザーコンプトン散乱X線発生と今後の利用の展開
羽島良一
20分
第2電子銃開発状況とその今後（仮題）山本将博
15分
ERL計画推進室の今後の方針
河田洋
30分
今後の方針に関する討論
全員
30分