P1-109S ＜光学系, ビームライン技術・制御＞
PF BL-20A

直入射分光器ビームライン BL-20A の現状 [2019 年度]
Current status of the normal incidence monochromator
BL-20A at the Photon Factory [2019Fy]
足立純一 1，穂坂綱一 2，北島昌史 2，小田切丈 3，星野正光 3
1 高エネ機構物構研放射光，2 東工大院理，3 上智大理工
Photon Factory には、深紫外域 (DUV) の 200nm 程度から真空紫外域(VUV) の 20nm 程度の光が利用できる偏向部ビームライン BL-20A[1] がある。BL-20A は東工大運営ビームラインであり、運営グループの研究対象である原子分子科学の実験[2,3]が主に行われている。ビームライン末端には常設装置を置かずにフリーポートとしており、共同利用者の持ち込み装置が使用できるようになっている。
BL-20A で対応できる波長について、他の光源により代替可能な波長領域も存在する。けれども、この全域で可変性が得られる光源は放射光が今も唯一である。そのため、DUV-VUV 領域における、光学特性・材料評価などのために不可欠な光源として、PF において共同利用者が活用できるよう BL-20Aを維持しておくことが必要である。
BL-20A は建設から 20 年以上が経過しており、近年は老朽化による不調・故障も頻発している[4]。本発表では、ここ数年、運営グループおよび協力グループと協力して行ってきた対策、そして、対策後の光の評価実験 (偏光度・偏光軸, 2 次光の混入割合, 光学素子洗浄) について報告する。また、共同利用実験により BL-20A にて行われている実験・試みについて紹介する。
[1] K. Ito et al., Rev. Sci. Instrum. 66, 2119 (1995).
[2] Y. Torizuka et al., Phys. Rev. A 99, 063426 (2019).
[3] T. Okumura et al., J. Phys. B 52, 035201 (2019).
[4] Photon Factory 年報, “BL-20A 3m 直入射型分光器”.

P1-110S ＜光学系, ビームライン技術・制御＞
J-PARC Linac

J-PARC リニアックにおけるビームエミッタンス理解を目的としたモニター特性の評価
Evaluations of monitor characteristics
for understanding beam emittance in J-PARC linac
楊井京輔１２、大谷将士３、守屋克洋２、宮尾智章３、飯沼裕美１、近藤恭弘２１
１茨大理工、２JAEA、３KEK
現在の J-PARC リニアックは、加速前後でビームエミッタンスが 20～30％増加しており、今後の安定運転やさらなる大電流化に向けてビーム損失による残留放射線の増加等が懸念されている。この原因として、初段加速器である高周波四重極リニアック(RFQ）に後続する全長約３ｍの中エネルギービーム輸送系（MEBT1）において、下流の加速器ドリフトチューブリニアック(DTL)とのビームのパラメータの不整合が考えられている[1]。
この問題の解決にはビームの Twiss パラメータを正確に把握する必要がある。エミッタンス値および Twiss パラメータ算出精度を向上させるために、MEBT1 のエミッタンス測定として用いている Q-Scan 法[2]の見直しを進めている。MEBT1 における Q-Scan 法は、測定の系統誤差が定量的に評価されていなかったため、その要因について検討した。
また、MEBT1 のビーム透過率が、ビーム軌道に対して大きく依存することが判RFQ明している。このため、MEBT1 の透過率向上とビーム損失の抑制を目的として、重心軌道の最適化にも取り組んでいる。
ビーム軌道情報の正確性の確認として、ビームベーストアライメント[3]を用いたビームポジションモニター(BPM)[3]の中心確認、及び BPM 本体の健全性確認を行
MEBT1DTLった。
本発表では上記の２つについて述べ、
図 J-PARC リニアックの MEBT1
MEBT1 におけるビームの理解への道筋（全長約３㍍，矢印はビームの進行方向を示す）を示す。
[1] 森下卓俊, 田村潤, 丸田朋史, ”J-PARC リニアックのアップグレード”, 高エネルギーニュース 33-4, 270-278 (2015)[2] 阪井寛志, “ビーム計測 II”, 高エネルギー加速器セミナーOHO’02 (2002)[3] 林直樹 “ビーム位置モニター”, 高エネルギー加速器セミナーOHO’10(2010)

P2-096S ＜光学系, ビームライン技術・制御＞
PF BL-19

極紫外/軟 X 線ビームライン第一ミラーにおける光電子放出
Photoelectron emission from the first mirror of VUV/SX beamlines
若林大佑 1,2、田中宏和 1、豊島章雄 1、山下翔平 1,2、武市泰男 1,2
1 KEK 物構研放射光、2 総研大
極紫外/軟 X 線ビームラインでは、一般に、Be 窓などのフィルターを用いることができないため、第一ミラーに対する熱負荷が大きくなる。2018 年度に建設された BL-19 では、アンジュレータからの高強度のビームによって、第一ミラーに最大で数 100W もの負荷がかかると見積もられる。こうした熱負荷は、ビームサイズや位置、エネルギー分解能などに大きく影響する。将来光源において計画されている極小かつ高エネルギー分解能の光を用いた先端的な実験を実現するには、熱負荷を軽減するための基盤技術が必須となる。
BL-19 の立上げ調整の際、アンジュレータのギャップ・モード変更や最上流のマスクのサイズ変更に伴って、数時間の時間スケールでビーム位置が動いていくことが度々問題になっていた。調査したところ、第一ミラーチャンバーが最大 50℃程度まで加熱されており、周囲の温度もそれに伴って変化していることが確認された。こうした温度変化がステージに伝わることでビーム位置の変動を引き起こしていると考えられる。また、高熱負荷の状態では、チャンバーのミラー反射面側に取り付けられたビューポートが強く発光していることが確認された。磁石を近づけると発光位置が変化することから、ミラーから放出された光電子が原因であると推察される。また、発光位置とともにチャンバー内の真空値も変化しており、光電子は、チャンバーからの脱ガスにも影響を与えている可能性がある。これらのことから、チャンバーは、光電子によって加熱されていることが強く疑われる。BL-2 や BL-13 といったビームラインでもチャンバーの加熱が確認され、こうした現象は、アンジュレータを光源とした極紫外/軟 X 線ビームラインにおいて広く起きていると考えられる。
第一ミラーからの光電子の対策として、薄い銅板で構成された水冷遮蔽板を設計し、2019 年末に設置した。チャンバーの天板に取り付けて支える構造をとっているが、光電子量の評価のために、遮蔽板とチャンバーの間は絶縁されている。発表では、2-3 月の運転で行われる予定の評価試験の結果についても報告する。

P2-097S ＜光学系, ビームライン技術・制御＞

透過型ミュオン顕微鏡のためのフラットトップ RF サイクロトロンの開発
Development of a muon cyclotron with a flat-top RF
system for transmission muon microscopy
山崎高幸 1，永谷幸則 1，Patrick Strasser1，足立泰平 1，池戸豊 1，三宅康博 1，安達利一 1，吉田光宏 1，大西純一 2，後藤彰 2，熊田幸生 3，楠岡新也 3，恩田昂 3，筒井裕士 3
1KEK，2 理研仁科セ，3 住友重機械
ミュオンの優れた透過能を活かし電子顕微鏡では到達不可能な厚い試料の 3D イメージングを可能とする透過型ミュオン顕微鏡の開発を進めている。
J-PARC MUSE U ラインで生成される超低速ミュオン（～0.2eV）をエネルギー分散をΔE/E=O(10-5)に抑えつつ 5MeV まで再加速することができれば、色収差なく集光したミュオンビームを用いて生きた細胞（～10μm）などの透過 3Dイメージングが可能となる。色収差を抑えながらミュオンの寿命 2.2μs 以内の時間で高効率に加速するため、我々はフラットトップ RF 加速システムを備える
AVF サイクロトロンを採用し、現在開発を進めている。
本講演では透過型ミュオン顕微鏡プロジェクトの概要およびミュオンサイクロトロンの開発状況について報告する。

P2-098S ＜光学系, ビームライン技術・制御＞
J-PARC MLF D1/2

J-PARC MLF MUSE D ラインにおける負ミュオンビームパラメータ測定
Measurement of beam parametersat D-line MUSE MLF J-PARC
竹下聡史，A 梅垣いづみ，土居内翔伍，橋本亜紀子，反保元伸，下村浩一郎，三宅康博
KEK 物構研，豊田中研 A
J-PARC MUSE D-line では、崩壊モードで負ミュオンを取り出すことが可能である。これにより運動量可変、かつスピン偏極した負ミュオンビームが利用できる。この負ミュオンビームを、物性材料の分析を始め、文化財資料やリチウムイオン電池等のさまざまな分析実験に利用するために、D1 エリアにてビームラインチューニングを行いその特性の評価を行った。具体的には、運動量、ビームサイズ、ビーム強度、スピン偏極度等の評価を行った。
下図は、チューニングを行った負ミュオンビームに対して中心運動量、及び運動量分布の測定を行った結果を示したものである。運動量測定においては、負ミュオンの核吸収効果を用いた。ターゲットとしてグラファイト板（上流側）にアルミニウム板（下流側）を重ねた積層板を用いた。グラファイト板の厚みを薄くすると、負ミュオンはアルミニウム板に到達し、核吸収率が高くなる。すると崩壊電子数が減少するため、どの厚みでグラファイト板を抜けたかを容易に観測することが可能である。この方法により求めた運動量は、それぞれ 30MeV/c において 32.8 +1.1/-1.2 MeV/c、40 MeV/c において 43.3 +1.2/-1.3MeV.c であった。講演ではその他のパラメータについても報告する。

図．レンジ測定の結果、及びこれより求めた中⼼運動量と運動量分布。左︓設定運動量 30 MeV/c、
右︓設定運動量 40 MeV/c。

P2-099S ＜光学系, ビームライン技術・制御＞
MLF-H2

ミューオン線形加速器中速部用 DAW 空洞の開発
Development of the DAW cavity for medium-betasection of a muon linear accelerator
竹内佑甫 1,飯沼裕美 2,伊藤崇 3,岩下芳久 4,岩田佳之 5,Ersin Cicek 6,7,大谷将士 7,河村成肇 7,北村遼 3,近藤恭弘 3,⿑藤直⼈ 8,須江祐貴 9,内藤富⼠雄 7,
中沢雄河 2,長谷川和男 3,林崎規託 10,二ツ川健太 7,三部勉 7,森下卓俊 3,安田浩昌 11,
山崎高幸 7, 吉田光宏 7, 四塚麻衣 9
1 九大理, 2 茨大理工, 3 原研, 4 京大化研, 5 放医研, 6 Siirt 大, 7 高エ研,
8 J-PARC センター, 9 名大理, 10 東工大, 11 東大理 K

ミューオン異常磁気モーメント（g – 2）はブルックヘブンでの E821 実験で測定されており [1]、現在のところ理論と実験の間には約 3σ の乖離がある [2,3]。
この不一致は、素粒子標準理論を超える新しい物理の兆候を示唆すると期待されている。 J-PARC E34 [4]では、先行実験と独立な方法による高精度測定によりこれの検証を目指す。 J-PARC E34 では、ミューオンを冷却し、線形加速器によって加速することで得られる低エミッタンスミューオンビームを利用することで、ミューオンビームに由来する系統誤差を削減する。ミューオン線形加速器中速部には Disk-and-washer Coupled Cavity Linac (DAW CCL) [5-8]を採⽤しており、ミューオンは 1.3 GHz の運転周波数で v / c =β= 0.3 から 0.7まで加速される。DAW CCL は、⾼いシャントインピーダンスを持ち⾼効率加速に適した加速構造である。また、他の結合型加速空洞と⽐較して構造が単純なことと、結合定数が⼤きいため加⼯誤差の許容度が⾼いと考えられることから製作・調整コスト面で有利であると⾒込まれる。本発表では、DAW CCLの開発の現状について報告する。
[1] G.W.Bennett et al., Phys. Rev. D73, 072003[2] A. Keshavarzi et al., arXiv:1911.00367[3] M. Davier et al., arXiv:1908.00921[4] M. Abe et al., Prog. Theor. Exp. Phys. 2019, 053C02.
[5] V.G. Andrev et al., Proc. 1972 Linear Acel. Conf., Los Alamos.
[6] S. K. Esin et al., Proc. 1988 Linear Accel. Conf., Virginia USA.
[7] Y. Iwashita et al., Proc. 1992 Linear Accel. Conf. Ottawa, Canada[8] H. Ao et al., 2000 Jpn. J. Appl. Phys.39 651

P2-100S ＜光学系, ビームライン技術・制御＞
MLF/BL06

KUR-IBS による多層膜中性子ミラー開発と MLF への展開
Development of multilayer neutron mirror by
KUR-IBS for MLF J-PARC
日野正裕 1、小田達郎 1、遠藤仁 2、細畠拓也 3、船間史晃 1、吉永尚生 1、
山田悟史 2、山形豊 3、川端祐司 1
1
京大, 2KEK, 3 理研
多層膜中性子ミラーはブラッグ反射を利用して、モノクロメータや、膜厚を少しずつ変えながら積層することで広い波長範囲で全反射できるスーパーミラーとして使用でき、低速中性子ビーム輸送に必須なデバイスとなっている。京大
複合研のイオンビームスパッタ装置(KUR-IBS)は、世界で初めて m=5 中性子スーパーミラーを実現し、現在に至るまで常に最高レベルの多層膜中性子ミラーの成膜が可能としている（m=5 とは Ni の全反射臨界角に対して 5 倍の入射角で全反射できる性能を表す指標）。高性能なスーパーミラーの実現には、層間の拡散だけでなく、まず基板の表面粗さを 0.3nm 程度以下に抑える必要がある。この制約のため金属基板の使用が難しかったが、無電解ニッケルメッキを用いることで、表面粗さ 0.2nm 程度以下を実現、この問題を解決し、BL16(SOFIA)への集光ミラー実装に成功した[1]。また J-PARC MLF BL06(VINROSE)スピンエコー分光器の集光ミラーとして、大きな曲率においても、m=6の NiC/Ti スーパーミラー成膜に面のスーパーミラーとほとんど変わらぬスピードと性能で成膜を実現とした。
また Fe 等の強磁性層とその強磁性層の↓スピン中性子が感じるポテンシ
ャルと同じ大きさの各ポテンシャルを持つ非磁性層を組み合わせた多層膜では、↑スピン中性子は周期ポテンシャルを感じて反射し、↓スピン中性子は一つのポテンシャルのみを感じて透過する、偏極デバイスとなる。KUR-IBS では
Fe/SiGe3(Si)磁気多層膜の製作に成功し、古くは JRR-3 の SUIREN 偏極反射率計や MINE 干渉計、J-PARC MLF BL05(NOP)、BL06(VIN ROSE)等の偏極ミラーとして利用されてきた。しかしより、散漫散乱が少なく高品質なスーパーミラーの製作のため、新たな材質の組み合わせ等改良も進んでいる。
当日は回転楕円体ミラーや偏極スーパーミラーの中性子反射率評価をはじめ、中性子反射性能を持つ多層膜だけで構成された自立膜（多層膜中性子ミラーシート）による集光デバイス開発の現状等、KUR-IBS を用いた多層膜中性子ミラー開発の現状及び新たなビーム輸送光学デバイスの可能性について述べたい。
[1] 細畠 拓哉他、2019 年度 MLF シンポジウム