Proceedings of the 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japanand the 29th Linear Accelerator Meeting in Japan (August 4 - 6, 2004, Funabashi Japan)

Present Status of AIST Electron Storage Ring TERAS
S.Goko1, H.Toyokawa, M.Koike , K.Watanabe, T.Zama, H.Ikeura, N.Saito, Y.Morishita, K.Awazu, A.Uritani, I.Suzuki,T.Saito, M.Ohkubo, T.Mikado, K.Yamada
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)
1-1-1 Umezono, Tsukubashi, Ibaraki, 305-8568
Abstract
Present status of an 800 MeV electron storage ring "TERAS" of AIST has been summarized. TERAS is a compact,versatile synchrotron radiation source, which is not only used for a visible to soft X-ray light source, but also used for atest bench for the development of novel and unique radiation sources.

産総研電子蓄積リングＴＥＲＡＳの現状
１．はじめに産業技術総合研究所（茨城県つくば市）の電子蓄積リングTERASは、電子LINACより310MeVの電子ビームを入射し、通常760MeVまで加速される。主として放射光利用研究、新たな量子放射源の開発研究等に利用されている。現状では蓄積電流量100mAに対し8時間程度の寿命を持つ。TERASは1981年より運転を開始し、トラブルにより多少の運休期間は有ったものの、スタッフの協力のもと適切な対策を施し、今日まで順調に運転を続けている。
TERASの利用環境向上の為、Kicker、RF、Magnet
等の主要構成機器において、制御系の改良、新機構の導入、長期間使用によって劣化した部品の交換等により蓄積電流量の増大や安定供給を実現した。
TERASでは放射光を利用して、生体関連物質の分析を目指した集光光学系や透過型PEEMの開発研究、Photonic結晶の作製を目指したLIGAプロセスの研究、
図１ 蓄積リングTERAS概観図
軟X線ビームの絶対強度計測技術の開発研究、光電子放出電流の寄与による半導体フォトダイオード光電流の測定極性依存性の研究、二次元X線光電子変２． 構成機器改良による制御システム安換素子の開発研究、超伝導エネルギー分散分光法の定化研究等が行われている。
新たな量子放射源の研究開発として、直交遅延磁運転開始から20年以上経過したTERASは制御シス
場型偏光可変偏光アンジュレータでは偏光を最高テムの旧式化や、装置の経年劣化による動作の不安3Hzで交流的に変調させることに成功した。レー
定性等の問題点が一部表面化していた為、それらをザー逆コンプトン散乱により1〜40MeVの準単色γ改善するべく行った作業を以下に示す。
線を発生させ、それによるγ線CT技術の開発や核2003年12月、Kicker Pulse Generator不調により電物理の基礎データ収集等も行われている。又、γ線子ビーム入射作業に支障をきたした為、内部のサイ強度を増大させるため6mのファブリーベロー共振ラトロン、スパークギャップの交換を行い、2004年器を開発している。
1月には絶縁オイルの交換も行った。これらにより
表１ The Ring Parameters for TERAS
Maximum Energy
800MeVStored Current
350mA
Circumference
31.45mBending Radius
2.0m
RF Frequency
171.682MHz1

不具合は解消された。
2004年2月、循環純水（LCW）の冷却装置の制御系が不具合を起こした為、数年前まで使用していた冷却塔（使用停止より数年間手入れされていなかった為、多少の修理、調整を要した）に一時的に循環を切換え、水温は若干不安定ではあったが運転は継E-mail: s-gokou@aist.go.jp

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400Stored Current [mA]

350
300
250
18. Jun. 2004

200
150
100

18. Sep. 2003

50002468101214Time [hour]

図２

蓄積電流量の比較

6/7 1st
6/7 2nd
6/7 3rd
6/8
6/9 1st
6/9 2nd
6/10 1st
6/10 2nd
6/10 3rd
6/11 1st
6/11 2nd
6/11 3rd
6/14 1st
6/14 2nd
6/15 1st
6/15 2nd
6/16 1st
6/16 2nd
6/17 1st
6/17 2nd
6/18 1st6/18 2ndLife time [hour]

こ れ ら の 処 置 に よ り 、 1年 前 は約200mA程度で続された。後に修理の完了した元来の冷却系統に戻あった蓄積電流量は350mAを安定供給できるまで向された。
上した。図2に昨年9月と本年5月のTERAS蓄積電流
2003年頃から、RF制御系の一部に経年劣化、あ量の比較を示す。
るいは制御信号のレベル、位相の変化が生じ、運転中にビームが落ちるという現象が、多いときは日に数度発生するようになっていた。そのため、2004年
３．真空の悪化と回復
3月から4月にかけて、RF入射系の位相制御機器、2004年6月、ユーザーのビームラインにおいて及び制御ソフトウェアを改良し、各種パラメータのビューポート交換作業を行っていた際ゲートバルブチューニングを施した。その結果、RF空洞内に必のシール不良によりTERASの真空度が一時10-3Torr
要十分なパワーを投入することができるようになっのオーダーまで悪化した。ベーキング作業は不要とたため、余計な高調波の発生が抑制され、不安定な判断し、短時間での真空回復作業を行う事にした為、現象は解消された。また、その結果として蓄積電流復旧作業として、先ずターボ分子ポンプによる排気が増大した。
を3日間行い、続いてイオンポンプを立ち上げた。
2004年4月、リングに11台設置されているTi-8
それにより真空度は10〜10-9Torrまで回復した。そGetter Pump (TGP)の電源ユニットに簡単な改良を施の後、電子入射を行い、760MeV-350mAでの枯らしし、遠隔操作、自動制御を可能とした。入射作業終運転を2週間続けた結果、従来の真空度まで回復し、了後の真空が悪化する時間帯に集中的に作動させる事により、若干の電子ビーム寿命の向上が見られた。 電子ビームの寿命も回復した。その際、同年4月に改良を施したTGPの自動制御機能が真空の回復に大2004年5月、従来単極性であったHorizontal及びきな貢献を果たした。図3に枯らし運転による寿命
Verticalのステアリングマグネット電源に電流極性の回復の様子を示す。尚、図中の●(6/1)の数値は、切替装置を導入した結果、電子軌道の詳細な制御が真空漏れ発生前の値（寿命回復の目標値）である。
可能となった。
1098100mA
77.59h (6/1)
654.97h (6/1)
4200mA3210

図３

真空漏れ後の電子ビーム寿命の回復
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周期直交遅延磁場型偏光アンジュレータを利用し、偏光を交流的に変調することによる、真空紫外円ニ色性測定に成功した。蓄積リングのエネルギーは4.1 斜め入射ゾーンプレートの作製と放射光X線の300〜800MeVの範囲で変える事が出来、300nm〜集光30nmに及ぶ波長領域で半値幅約25％の強度スペクゾーンプレート(FZP)の性能は最外層のゾーン幅トルを持つアンジュレータ放射が得られる。このアをいかに小さくできるかに依っており、電子ビーム
ンジュレータでは約3Hzで左右円偏光を、その倍の露光装置などの加工精度に依存している。これを解周波数で垂直水平直線偏光を交流的に変調すること決するため1次元非対称FZPを斜入射で用いる方法が可能である。また、VUV領域における偏光変調分を考案･設計･製作した。FZPの傾け角をθとすると、 光法を実現するための計測系を構築した。さらにこ最外層の線幅を1/sinθ倍小さくできる。またX線のの測定系を利用し、変調周波数で円ニ色性、2倍の波長を変えても入射角を変化させることで焦点距離周波数で線ニ色性を同時に測定する方法を考案した。
を常に一定に保てるという利点もある。基板には窒
5.2 レーザー逆コンプトンγ線を使った研究
化シリコンを用い、FZP材料にはRIEでの加工の都４．放射光利用研究合からバナジウムを用いている。設計に当たっては、
TERASに蓄積された300〜800MeVの電子ビーム種々の材料で光学定数に基づく効率などの計算を行と Laser Photon （ 1064nm,532nm,355nm,266nm ） をい決定した。30KVの電子ビーム露光によりパター使って1〜40MeVの準単色γ線を発生させる事がでンニングし、RIEでガスにCF4＋O2を用い作製した。 きる。数MeVのエネルギーを有し、指向性が高く、高輝度であるこの光源を使う事で金属物質のCT画像を得る事に成功した。
この準単色γ線を使って原子核励起レベルや光核反応断面積の測定と言った核物理の基礎データを得フォトニック結晶の作製を目指したLIGAプロセる実験も行われている。これらの実験は過去、制動スの研究では、X線を良好に透過する窒化シリコン放射光や飛行陽電子対消滅γ線等を使ってデータ取膜（2μm厚）の上に同透過率の低いTa（1μm厚）得がなされて来たが、それらの光源に対し、準単色でパターンを描いたX線マスクを高分子厚膜上に載せて密着露光させると高分子「鋳型」が形成できる。 性、任意エネルギー可変、低バックグラウンド等優れた点が多く、非常に有効である。
その際、放射光に対して35°〜55°の傾斜を付けた
又、エネルギー可変準単色γ線を高い収率で発生ゴニオメータを120°ずらせて3方向から放射光エッさせるための技術開発研究を行っている。γ線収量チングを行うことにより、3次元構造体の作製に成を数10〜数100倍程度増加させることを目的として、功した。
低損失、高利得なファブリペロー共振器を用いた、
4.3 軟X線フルエンス標準確立
高収率レーザー逆コンプトン散乱γ線発生装置の開発を行っている。
軟X線（0.1〜10nm）は大強度光源の開発により、4.2 放射光を用いたDeep X-ray Lithographyとその応用その利用にますます注目が集まっている。例えばコンピュータのCPUの高速化の為の13.4nmリソグラフィー研究開発等が挙げられ、それらに利用される
軟X線の正確な絶対強度測定について、標準の信頼性を高める研究を行っている。

6．おわりに4.4 光電子放出電流の寄与による半導体フォトダイ
オード光電流の測定極性依存性
光電子放出を生じる波長域において、半導体フォトダイオードの測定される光電流は、電流測定時の接地極性の違いに依存すること、光電子放出電流を含む配置であるフォトダイオードの表面側電極に電流計を接続（裏面側電極を接地）した場合、光電子放出電流の寄与がかなり大きいことを明らかにした。

産総研電子蓄積リングTERASにおいて、最近経験したトラブルへの対処、構成機器の改良点を中心に現状を紹介した。今後はMagnet制御系や、RF制御系の新機構導入等により、放射光の安定供給を図る予定である。
尚、TERAS利用の概要は、http://staff.aist.go.jp/
zama-t/Linac/teras.htm に紹介されている。

5．新量子放射源の研究開発と応用
5.1 直交遅延磁場型偏光可変偏光アンジュレータの開発
産総研電子蓄積リングTERASに挿入されている4205