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放射光第 9 巻第 4 号(1996年)

談話室

1.序ます。前段加速器は 15MeV の電子線形加速器で1981 年初夏，高エネルギー物理学研究所(以す。この部分は三菱電機製であり，所定のどーム

後 KEK) 加速器研究系主幹の亀井亨先生に呼びが出るところまで製造者に保証して頂きました。

出され，分子科学研究所(以後 IMS) から声が線形加速器とブースターシンクロトロンとの間のかかっているがどうするかと尋ねられました。当

ビ、ーム輪送系 (LEBT) は IMS 側で設計し，製時， KEK では 12GeV の陽子シンク口トロン

造は三菱電機で行われました。ブースターは 600(PS) の建設が終了し，放射光実験施設 (PF)MeV ，繰り返し周波数が約 3Hz のスローサイクやトリスタン計画が提案されており， KEK 加速リング@シンクロトロンです。シンクロト口ンの器研究系の助手として，次に何をしょうかと迷っ電磁石系及びその電源，真空系は三菱電機製であていた頃です。 IMS の極端紫外光実験施設 (UV­り，高周波加速空洞は日本真空製，高周波電力増SOR) 計画のアドバイザーであった木原元央先

幅器は日本電気製です。シンク口ト口ンからスト生(現 KEKPF 施設長)が推薦されたのだと思レジリングまでのビーム輪送系います。根が単純で，軽率な私は自分の能力を考IMS 側で設計し，製造は三菱電機です。光源の(HEBT) はストレジリングは入射エネルギー 600 MeVえることなく(ことの重大さを深く考えずに)受750MeV まで加速可能であり，最大蓄積電諾してしまいました。当時 KEKPS の高周波グで，ループに属しておりましたが，何となく加速器の流は 500mA です。ストレジリングの電磁石系及全体を扱っていないというフラストレーションがびその電源は三菱電機製であり，真空系@加速空有ったのかも知れません。 IMS には同年 9 月に洞は日本真空製であり，高周波電力増幅器は日本移りました。当時 UVSOR の加速器コンプレッ高周波製です。各加速器開のタイミング系は私がクスの基本設計は渡辺誠先生(現東北大学)を中設計し，今は無きある会社に製造を依頼しまし心とした多くの IMS スタップ，外部のアドバイた。もちろん，その他入出射用のパルス電磁石やザーによりなされておりました。それ故，私がなその電源，モニターヘッド等のために多くの会社さねばならなかったことは，細部の設計，各コンのご協力を仰いでいます。各加速器のパラメータ

ポーネントの試験，個々の加速器のビームテストーを表 i に示し，全体図を図 1 に示します。ここでした。私でも一応所期の性能を達成できたのは\訳をさせていただきます。 UVSOR基本設計が妥当であったからだと思います。

建設時には，制御装置の設計に人を割り当てる余裕が無く，古色蒼然とした制御システムを採用し2. UVSOR 加速器コンプレックスました。この件は，後任者の磯山悟朗先生(現大最初に， UVSOR 加速器系の構成を述べておき阪大)と金谷範一先生 (KEK) のご努力で立派

54‑(C) 1996 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research

放射光第 9 巻第 4 号

345(1996年)

i UVSOR 加速器パラメータました。

原因は，クライストロンの収束用ソレノイドのブースターシンクロト口ン
15MeV 線形加速器

入射エネルギー

15MeV
600MeV
50mA

エネルギー

ケーブルの端子が圧着不良で過熱したためです。
端子板はアグリルでカバーしておりましたが，このカバーが燃えだし上を通っていたケーブルには内寸i

Fhυ
り尉，
ee

一一

A13

ゆ♂ほ燃え移ったようです。実は，高エネルギー研の陽子シンクロトロンでもアグリルカバーが燃え出す事故に遭遇しています。私はアグリル製の端子カ引

ハυoonwd

whuqhM

H2m

内FMV4ヨン

シ伊、、クン

コ数,,クム一ッ波
ンタタニ関川一ンクモ引回開

長ュメア一速潟モフハ加r

れ山z一r
一前段入射器

バーは嫌いです。

ストレジリング

周長

600‑
750MeV
500mA
57A53.2m

チューン

ν'x=3.25 ， ν';，; =2.75

臨界波長

モメンタム@コンパクション
ファクター

ハーモニック数RF 熔波数+コリ品V
し

倒的

減∞

務vm

射持放0.
0
2
61
690MHz75kV
ちヱコ 45 .4 ms
もごコ 40.9ms
τ;， =19.5 ms

ex =8πx 10‑8m.
rad

エミッタンス

(600MeV)

10:
‑9m.
r
ad4. 失敗の始まり

インフレクターに電圧がかからない
線形加速器， LEBT が完成し，シンクロトロンの電磁石の設置も終了した頃，これらの位置関係の測量を行っていました。シンクロト口ンの入射用直線部と LEBT を設計どおりに設置するために，まずシンクロトロンの直線部に入射用静電セプタム(インフレクター)を精密にセットしました。その後静電セプタムのギャップにターゲットをはさみ， LEBT の上流側から望遠鏡でターゲットを覗き， LEBT をアラインメントしました。測量@精密設置後，インフレクターに電圧をなコンピュータ化された制御系に生まれ変わって印加しようとしましたが，電圧がどうしてもかかいます。

りません。そうです。金属製のターゲットを取りUVSOR の歴史年表を表 2 に示します。

3. プロローグ火事外すのを忘れていたのです。

5. 失敗その 2

ある日，線形加速器からビームを出そうと電源を投入し，コント口ール室でウォームアップをしシンク口トロンにビームが入らない
当時(今でも)線形加速器の知識が無く線形加ていたところ，火災警報機が鳴り出しました。

速器の試運転は三菱電機にお任せしました。技術所を調べるとシンク臼ト口ン室です。どうせ誤報者の横で見ていただけです。線形加速器@シンク

だろうと，松戸さんとノロノロとシンク口トロン

口トロン間のどーム輸送路にも特に問題はなく，に行きました。

ドアをあけるとどうでしょう。

インフレクター産前の CT (矩形の関口部を持つ本当に火事です。線形加速器のモジュレーターのブェライト製コアにコイルを巻いた CT。関口部

ケーブlレが燃えているではありませんか。シンクとインフレクターのギャップを一致させておき，ロトロン室に飛び込み消火器を持ち出し，粉末をこの CT をビームが通過すれば，自動的にインフかけたら一瞬にして消えました。それ以来，消火レクターにゼームが導かれる。)も無事ビームが器をシンクロトロン室のドアの外に置くようにし通過しました。

55‑

ωh山pho2 4 6 8 10m
ChemicalMaterialCenter

Storage Rin告InstrumentCenter

図 iUVSOR 施設平面図

h ゆ(一gm有)同沖泡持輸出様鵜 伊Hatlw，符放射光第 9 巻第 4347(1996年)

表2

UVSOR 歴史年表(創生期より中世まで)

線形加速器ピ…ム試験
シンクロトロ(DC 議場，加速な|線形加速器日試験
パラメーター測定

シ γ クロトロン入射試験

シンクロトロン加速試験|ビーム取り出し試験
ストレジリング入射試験
ストレジリング
ストレジリング

マシン@パラメータ測定開始

COD 補正，…トロン関数測定

イオン@トラッピング現象観測@対策

動作点の最適化

備ン

整J1一ブ

ム

'uqOATFhdnhv ヴtQUQdAV1

ピームワ

85i 枯らウィ

新動作点最適化噌 Bム噌

縦方向不安定現象観察

ム丹，，山寸iη
・品噌まム噌
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ふっ枯らし運転

良ムのへ

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響影

改一験

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除源減ン光ムオ入一イ挿ピJV4hFhunOooooi イオン除去法改良

只 UQdAv

門iーよりん M1 ょ・申吋aム噌 EムE

レ…ザー研究開始‑57用

手5放射光第 9 巻第ヰ号

348(1996年)

シンクロトロン用の電磁石電源は完成が遅れていたので， 1983年 2 月に小型の直流電源を用いてシンク口トロンへの入射の試験を開始しました。入射がうまくいくかどうかを調べるために，シンクロトロン内にセラミック製の蛍光板および3 カ所に電流トランス (CT) を入れておきました。インフレクター前の CT をビームが通過したので，電磁石を励磁し，インフレクターに電圧をかけると蛍光板が光るようです。そこで蛍光板を引き抜きバンプ電磁石(パーターベーター)を励磁し， CT の出力を観測しました。どうやら 1 ターンはするようです。しかしながら，入射のパラーメーターをどのように調整しても 4 ターン以上田ったという確認はとれませんでした。約 1ヶ月間悪戦苦闘させられました。シンクロト口ン

はマルチターン入射方式を採用しているので，CT でビームを観測していても入射ビームなのか，シンクロトロン内を周回しているビームなのかよくわかりません。そこで強引に線形加速器の電子銃グリッドパルサ一回路を改造してパルス幅を 100 ns 程度と短くして，入射後の周囲の様子が明解にわかるようにしました。その結果， 1 個の偏向電磁石のトワムコイルに電流を流し，

図 2(水シンクロト口ンを周回するビーム

トランスで観測)
入射直後(写真下)入射後50 ，us

平方向?の)関軌道を大きく変形させてやるとビームが千ターン以上持続する事がわかりました(図 2 )。そうこうするうち，電磁石電源が完成し，電磁石系を負荷とする試験が必要となったた

れても，め，ビーム入射テストを中断し，この聞にビームークコイルを考えることにしました(実行はしな入射困難の対策を立てることとしました。この困かった)。③の対策としては入射路のステアリン

難の原因として，グコイルを使えば鉛直方向の閉軌道に合わせるこ①

インフレクターと閉軌道との間の位寵関係

トリムコイルに電流を流せるようなチョとができるはずなので，インフレクター直前のCT の鉛直方向の関誌が小さくピームを邪魔をしが恵、い，②

水平方向の閉軌道が大きくずれている，ているのだろうと思い， CT をやめて大きな関口①

鉛直方向の閉軌道と入射路が不整合部を持った二次電子放出型モニター (SEM)とを考えました。①の対策としてインフレクターの取り番えました。結局のところ原因は①であった

位置の再測量と真空容器外からインフレクターのらしく，ビームテスト再開時にすぐに，水平方向位置@角度とも自由に変更できる機構をつくりまの閉軌道を大きく変形させないでもビームの入射した。②の対策として偏向電磁石がパルス励磁さが可能となりました。

‑58‑

放射光第 S 巻第ヰ号

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多分，入射用直線部のところで鉛直方向の閉軌を 1 田励磁しました。次の瞬間，シンクロトロ道が大きく乱れていたものと思われます。残念なγ にビームが入射できなくなりました! ! 当時，がら，この問題を解明するための暇はなく，次のダラスペリー研究所の G. サクソン氏が加速器の加速試験へと移っていきました。後日，入射効率アドバイザーとして来所しておられ，二人で原因を上げるため，入射直線部付近の鉛直方向の軌道及びその解決法を議論したことを思い出します。

を変えるためのステアリングコイルを設置したと半日ほど悩んだ末，キッカーの残留磁場ではないころ効果的でしたのでこの予想は当たっているもかと思い当たりました。キッカーから高圧パルスのと思います。各タイミングでチューンを測定し電源を取り外し，誼流電源を接続し，逆電流を流ながら，偏向電磁石と四極電磁石の間のトラッキしたところビームは復帰しました。結局，パルス

600MeV までの加速電流に蔵流電流を重畳させることで問題を解決しング調整を行ったところ，ました。キッカー磁石用のブェライトを探してきは順調に進みました。

この例のように，シンクロトロンは実用的な調て，その上にカプトンを巻き，ネオンケーブルを整のみを行いました。加速器科学の観点から研究

数 10 ターン巻きチョークコイルをつくり，それを行えばおもしろいことが残っているかも知れまを介して産流電源をキッカーに並列に接続しましせん。

た(図 3) 。再びビームを入射@加速できるようになりました。ディブレグターの前の蛍光板を見6. 失敗その 3

再びシンク訂トロンにビー

ムが入らないながらキッカーの励磁電流をかえ，ディフレクターを上下させて，ビームを関口部に導くことに成シンクロトロンの加速試験が進行している関功しました。に，他のグループではビーム取り出し用のパルス

なお，キッカーの図面と，ブェライトのデータ

電磁石及びそれらの電源の製作@試験が進行してーシートから残留磁場を計算してみると入射エネ

おり， 1983 年 9 月にシンクロトロン内への組みルギーにおいては大きな閉軌道の歪みを生じるこ込みが行われました。ビームの取り出しは，エネとがわかりました。ところで，本番用のキッカールギーが 450 MeV (実は最初はシンクロトロンは励磁試験をしていなかったのでしょうか?

電源の関係で450 MeV で行われました)になった瞬間に 60 ns 程度の時間内に立ち上がるキッカ

7. 失敗そのヰビームが出ていかないー電磁石でビームを内側に蹴り，ベータートロン

無事ビームはティフレクターの開口部まで導か波長で 3π/4 進んだところのセプタム電磁石(デれました。 HEBT の途中には壁電流モニターィフレクターと呼んでいた)の関口部に飛び込ませることにより行います。デ、イブレクターの開臼部には，開口部と同じ寸法の穴のあいた蛍光板をDum 混 yHigh Voltage
PulserKicker

Load取り付けておき，ビームが関口部に入るようキッカーの励磁電流を調整します。

450MeV (あるいは 600〆 MeV) で鉛直方向にビームをステアする装置はないので，上下方向の位置あわせは，キッカー及びディブレクターを上
図 3下させることで行っています。

キッカーの残留磁場を打ち消すための回路チョークコイルを介して打ち消し電流を流してビームが加速できたので，取り出し用キッカー‑59‑いる

350

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CWCM) が設置してあり，通過ビームがあれば験をすべく， HEBT のビーム通過試験を再開し電流が読めるようになっていました。ところがデました。ところがどうしてもインフレクターまでィフレクターの励磁電流を調整しても， WCM のビームが来ません。このときも，オロオ口とシン出力は現れませんでした。実はキッカーのコイル

クロトロン室， HEBT ，ストレジリング室を駆は最初，所定の極性と逆接続されており，撞性のけ回りました。結局のところ， HEBT の途中に入れ替えてをしております。そこで担当者に尋ねあるゲートバルブが半開きであることを発見しまたところ，どうやらこの電磁石も逆極性のようでした。そのゲートバルブは開いていくと途中で回す。さらに悪いことに，ディフレクター(セプタ転が国くなり，全開と誤解されたのです。このバム電磁石)のセプタムの一端で接地される構造とルブを全開するとビームはインフレクターまで簡なっており，極性を変えることができません。も単に導かれました。

ちろんパルス電源の出力パルスの極性も変えるこ

しかし昨日はどうしてビームが通ったので、しとは容易ではありません。デ、イブレクターは真空よう。半開のバルブの!療関をくぐり抜けたのでし容器に絶縁して固定しているというょうか?

に従い，強引にパルス電源を逆接続しましたが，れないのでしょう。未だに疑問です。もし，その励磁すると一瞬にして絶縁破壊を起こしてしまい

日もビームが通過したなら，長いこと半開のままました。仕方なしに，再びストックルームに行きそれならなぜ今日は隙間を通り抜けらしていたかも知れません。

フェライトを探し出してきました。パルス電圧は大したことがないので， AC 用のコードをフェラ

1

失敗その 8

窓ガラスを割った

イトに巻き付け，反転トランスを設計@製作しま

これまでの経験より，すべての電磁石の極性のした。これで無事シンクロトロンからビームを取確認は私と蓮本さんとでする事にしました。ビーり出せるようになりました。サクソン氏からは，ムの入射試験をするとストレジリングの場合はあ磁石の極性を調べずに真空容器に入れるなんて非っという聞に蓄積に成功しました。リングにはとしかられました。

4 カ所ほどビーム診断用の光取りだし窓がついてこの手作りの反較トランスは，どうやら電流容います。最初の放射光を見るのは私だと決心をしったらしく(製作直後のパルス波形観測ていましたので，蓮本さんと二人で抜け駆けをし時にうすうす気がついていましたが) ，ふと気がて，つくとビニールコードがどろどろに溶けかかって後，皆さんに報告しました。

リング内で、ビームが光っているのを確認した

いて，あわてて扇風機で吹きました。その後電流

長期シャットダウン後のビームによる真空路のきなトランス(これも手作り)に変えまクリーニング時のことです。真空度が徐々によくなり，最大蓄積電流が大きくなっていきました。

した。

約350mA に達したとき，いきなりコントロール

8. 失敗その 5

昨日通ったビームが今日は通らない

き警報音が鳴り出しました。ビーム診断用の光取り出し窓が割れていシンクロトロンからビームが出たので HEBTるのが発見されました(誰がどのように発見したのビーム通過試験を行いました。ビームをストレかは覚えていません)。もちろん光取り出し窓のジリングの直前のインフレクター(セプタム電磁熱負荷や温度上昇を計算し， OK と忠ったからこ石)まで導いたところでその日の試験を終了しまのような無茶なことを行ったのです。この計算にした。次の自，ストレジリングへのビーム入射試は光が一様にガラスに当たるとしていました。放60‑

放射光第 9 巻第 4 号

351(1996年)

射光はガラス窓、に水平に幅 2"'-'3mm の範囲に集中する事を無視していたのです。

12. 加速器グループ
私が加速器の責任者をしていた頃，加速器を担現在は，錦製の鏡を用いて短波長成分を吸収し，可視光のみをガラス窓、を通過させています。

当していたのは私，米原さん(現原研) ，木下さん，蓮本さんの 4 人でした。コミッショニングは私と蓮本さんが担当しました。それ故，上の失10. 失敗その 7

ストレジリングにビームが入らなくなった

敗は主に蓮本さんと経験したものです。いつも蓮本さんが後ろからヲ l っ張っていて，気の短い私のある自突然ストレジリングにビームが入射できなくなりました。どうもりング内に邪魔者がいる暴走をくい止めてくださっていました。上の失敗程度ですんだのは蓮本さんのおかげです。

様子です。そこで，各種電極を疑いフィードスル

木下さんは，電気回路の製作を担当してくださーの導通チェックをしました。するとチューン測いました。おかげで，会社に頼めば長い時聞かか定用の電極が地絡しているではありませんか。泣る電子回路がすぐに手に入り，コミッショニング

く泣く真空系を開けてみると，電極が一本はずれ時に非常に助かりました。ていました。電極のフィードスルーへの国定法が米原さんは，私と蓮本さんがコミッショニング不完全で、した。私の設計ミスです。現在のものはを担当している間，各機器の準備及び試験を担当絶対に脱落しないと思います。

していただきました。コミッショニングと準備を並行することで，建設期間を短縮することができ

11. 失敗その 8

アンデュレーターとウィゲラーました。

UVSOR の設計@建設には決定的にマンパワーアンデュレータにも泣かされました。これによ不足だったように思われます o 試験期間を短縮するチューンシフトが予想していた値よりずっと大るために，設計が保守的となりました。私以後にきかったからです。これは結局のところ，磁石片加速器を担当した方々にご迷惑をかけているかもの機械的中心と着磁の中心がずれていることによ知れません。って生じました 7) 。メーカーの方が現地で着磁を加速器コンプレックス全体を一人で担当できるしているのを見て(磁気中心の管理に対する関心機会はそう多くないと思います。このチャンスをのなさを見て) ，早く気がつくべきでした。

与えてくださった渡辺先生，井口先生など多くのウィグラーの励磁後，ビーム寿命が短くなる現方々に感謝いたします。

象にも悩まされました。これはウィグラーの励磁をやめても，超伝導体が低温の間は磁場がトラッ文献

プされる現象によるものと思われます。励磁終了1) 入射用シンク口ト口ンの設計 UVSOR-7 (1981).
2) UVSOR ストレージリングの設計 UVSOR-9(1982).
3) M.Watanabeetal.
:IEEETrans.Nucl.Sci.NS‑28(1981)3175.
4) I.Koyanoetal.
:Nucl.Instr.Meth.195 , 273 (1982).
5) T.Kasugae
tal.
:IEEETrans.Nuc.
lSCﾎ.NS‑32(1985).
6) ConstructionandCommissioningofDedicatedSynｭchrotronRadiationFacilities , BNL5195983(1985).
7) H.Yoneharae
tal.
:TheEffectofFieldErrorofan
UndulatorMagneto
ntheTune , JJAP 26 , 1939(1987).

後，電流の向きを反転し磁界のf遣を前回の値より減少させて励磁する事を繰り返し消磁する事で解決しました。

これらの問題は，専門家にとっては当たり前のことだったのでしょう。勉強不足を恥じるばかりです。

‑61‑