Proceedings of the 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan
August 5-7, 2015, Tsuruga, Japan

PASJ2015 FSP029

あいち SR 光源加速器の現状
PRESENT STATUS OF ACCELERATORS OF AICHI SYNCHROTRON RADIATIONCENTER
保坂将人#, A, B), 高嶋圭史 A, B), 山本尚人 C), 高野 琢 A, B), 真野篤志 A, B), 加藤政博 A,C, D), 竹田 美和 B)
Masahito Hosaka#, A, B), Yoshifumi TakashimaA, B), Naoto Yamamoto C), Takumi TakanoA, B), Atsushi Mano A, B),
Masahiro KatohA, D), Yoshikazu TakedaB)A)
Synchrotron Radiation Research Center, Nagoya University, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya, 464-8603
B)
Aichi Synchrotron Radiation Center, ASTF, Minamiyamaguchi-cho, Seto, Aichi, 489-0965
C)High Energy Accelerator Research Organization, KEK, 1-1 Oho, Tsukuba, Ibaraki 305-0801
D)
Institute for Molecular Science, National Institutes of Natural Sciences, Myodaiji-cho, Okazaki, 444-8585

Abstract
Aichi Synchrotron Radiation Center was built by cooperation of universities, research institutes, local government(Aichi Prefecture) and industries. The facility is operated by Aichi Science & Technology Foundation, with support byindustry, universities, and Aichi Prefecture. Public use of the facility was started on March 26, 2013. In the 2014 fiscalyear, 1,409 shifts of beam time with 6 beam lines were fulfilled in the top-up operation mode with 300 mA beam
current. A pulsed multi-pole magnet for improving the orbit stability during the top-up beam injection is being installed
this October.

1.

はじめに

あいちシンクロトロン光センター（あいち SR）[1]
は、愛知県の科学技術政策である「知の拠点あいち」
計画 [2]における中核施設として、愛知県瀬戸市に建設されたシンクロトロン光施設を所有する。あいち
SR はシンクロトロン光を大学等の研究利用だけではなく、広く産業利用に提供することを目的としている。施設の運営は公益財団法人科学技術交流財団が行い、加速器やシンクロトロン光ビームラインなどに対する技術的な支援を、名古屋大学シンクロトロン光センターを中心とする大学連合が行っている。
光源加速器は 2013 年 3 月の利用運転開始以来から現在まで比較的順調に稼働している。光源の初期故障やそれに伴うビームダンプが減り、2014 年度の光源稼働率 98.9 %に達している。また、全ビームラインの利用数は 1,409 シフト（1 シフト= 4 時間）で平均利用率は 78.4 %であった。Fig. 1 に 2014 年度の利用者の構成および地域別企業ユーザー利用状況について示す。あいち SR の利用の 66 %は産業利用（産学連携を含む）であり、他施設と比べても高い割合になっている。また、産業利用の件数の 54 %が愛知県企業であり、愛知県を含めた中部地区の利用は69 %となる。あいち SR のシンクロトロン光は産業利用 2013 年度に比べて大幅に増加しており、全体
Figure 1: Users of Aichi-SR by (a) affiliation and (b) area
でも 33%の利用増となっている。
for 2014.

2.

光源加速器とビームラインの現状

あいち SR の加速器群およびビームラインを Fig. 2 るので省くが、ここではあいち SR の特徴を挙げてに、電子蓄積リングのパラメータを Table 1 に示す。 おく。そのひとつは蓄積リングエネルギー1.2 GeVで周長が 72 m といった比較的小規模ながら 20 keV
光源加速器の詳細は他の文献[3]に詳しく書かれてい超の硬エックス線が利用可能なことである。
___________________________________________# m-hosaka@nusr.nagoya-u.ac.jp- 371 -

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Figure 2: Accelerator complex and beamlines of Aichi-SR.
Table 1: Parameters of Aichi-SR Storage Ring
Beam Energy
1.2 GeV
Circumference
72.0 mBeam current> 300 mA
Lattice Type
Triple Bend
Natural Emittance
53 nm-radNormal Bends
1.4 T × 8
Super Bends
5T ×4
Betatron tunes(4.73, 3.18)
RF Frequency
499.702 MHz
RF Cavity Voltage
350 kV
Harmonic Number
120
Natural energy spread 8.4×10-4

3025
20
15105

Dust
trapping
Interlockandcontrolsystem

Voltage Beamline
interlock
sag0Figure 3: Breakdown of beam dumps (FY 2014).

リングにおいて電子ビーム寿命の急落する現象が観硬エックス線の発生のために 4 台の偏向角 12 度 5 T 測されていた。この現象が起こると放射光モニター
超伝導偏向電磁石が用いられており、1 台の超伝導 で測定される垂直方向ビームサイズが増大し、ほと偏向電磁石から最大 3 つのビームラインが設置可能 んどのケースで蓄積ビームは完全に失われる。そのである。もうひとつの特徴は蓄積電流値がユーザー 後、電子ビームの再蓄積を行うと、寿命は完全に回利用中に低下しないトップアップ運転を採用してい 復する。このようなビーム寿命の急落はビームの場ることで、そのために入射器に 1.2 GeV のフルエネ によってビームダクト内のダストがトラップされるルギーまで加速できるブースターシンクロトロンを ダストトラップが原因であると考えられる[4]。Fig. 3用いている。トップアップ運転は 2013 年の供用利 に示すように 2014 年度においてもこの現象がビー用開始時点から導入され、供用運転中の蓄積電流値 ムダンプの主要な原因となっており、2013 年の供用は 300 mA に保たれ、その変化量は 0.1 %以内であ 開始からの累計ではすでに 100 件を超えている。バる。
ンチのフィリングを 80 バケットから 110 バケット
シンクロトロン光は超伝導偏向電磁石、常伝導偏 に換えたところ、一定の効果があった。さらに運転
向電磁石およびアンジュレータから取り出され、そ を続けているうちにダストトラップと見られる寿命
れ ぞ れ 5 本 （ BL2S1 、 BL5S1 、 BL5S2 、 BL8S1, の急落の頻度は減少し、2015 年の 5 月～7 月の運転
BL8S3）、2 本（BL1N2、BL6N1）、1 本（BL7U） においてビームが全て失われるような現象は見られビームラインが建設されている。さらに超伝導偏向 なくなった。ビームダクト等に残っていたダストの電磁石を用いたビームライン 3 本（BL2S3、BL8S2、 源となるような汚れ等がこれまでの運転によって枯BL11S）の建設が進められている。
渇して、そのことでダストトラップの頻度が減った

3.

加速器の運転状況

3.1

ダストトラップの状況のではないかと考えている。
3.2

あいち SR の供用利用運転開始直後から電子蓄積- 372 -制御系およびモニター系の改善

光源加速器の制御およびモニター系の開発およびProceedings of the 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan
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Figure 5: Pulsed multi-pole magnet in test bench.
現在の運転において水平および垂直方向の不安定性は 6 極電磁石によるクロマティシティの調整によって抑制されているものの、エネルギー方向の不安定性による集団的シンクロトロン振動は抑制できていない。この影響によって分散のある長直線部では水Figure 4: Real-time vertical beam size monitor.
平方向ビームサイズが約 30 %増大し、アンジュレー改善が進んでいる。その一例を Fig. 4 に示す。あい タビームラインのシンクロトロン光輝度を低下してち SR では可視域のシンクロトロン光の double slit いる。他のビームラインにおいても集団的シンクロを用いた干渉縞の観測 [5] によってでは垂直方向の トロン振動の振幅の変動によって輝度が刻々と変化ビームサイズを導出している。Fig. 4 で示したシス するという支障が起きている。さらに、将来的に蓄テムは、干渉縞をリアルタイムでフィッテングして、 積電流値を 500 mA まで上げることを検討しており、それによって得られた visibility からビームサイズを ビーム蓄積実験をすでに行っているが、蓄積電流値 400 mA 近辺で水平および垂直方向の不安定性の導出している。
また、ビームライン担当者へ加速器情報の開示を 抑制を行うことが困難であることが判明している。
行っている。例えばビーム軌道およびビームサイズ このような不安定性を抑制するためにはバンチバイの情報はサーバーを介して各ビームラインにリアル バンチフィードバック [7]を導入することが最も有効と考えられる。あいち SR ではすでに SPring-8 研究タイム配信を行っている。
者の協力のもとにバンチバイバンチフィードバックのテスト実験は行われており、水平方向不安定性の4. 光源開発研究抑制に成功している。さらに垂直およびエネルギー
4.1 パルス多極電磁石の導入
方向の不安定性も抑制できるシステムの導入を検討
現在、あいち SR ではビーム入射に 4 台のバンプ している。
キッカーが用いられている。トップアップ運転時もバンプキッカーが用いられ、リング周長の約 1/2 を 参考文献
占めるバンプ軌道がバンプキッカー動作中の 2 sec [1] http://www.astf-kha.jp/synchrotron/の間に大きく変動する。また、バンプ軌道が完全に [2] http://www.astf-kha.jp/閉じていないために、リング全周に渡ってビームサ [3] N. Yamamoto, et al., “BEAM COMMISSIONING OF
CENTRAL JAPAN SYNCHROTRON RADIATION
イズの 20%～30%の振幅での振動がベータトロン減
FACILITY”. 加速器, 9(4):223–228, (2012).
衰時間（7 msec）の時定数で持続する。このような [4] Y. Tanimoto, “Direct Observation of the Dust-trappingトップアップ運転時のビームの揺れは、高速で実験
Phenomenon”, Proceedings of IBIC2012, Tsukuba, Japan,
条件を変える実験や時間分解測定の精度に制限を与2012.
える。そこでトップアップビーム入射時の蓄積ビー [5] T. Mituhashi and M. Katoh, Proc. 5th European Particle
Accelerator Conference, p. 1669, (1996), Sitge (Barcelona).
ムの揺れを抑制するために、パルス多極電磁石を導[6] K. Itoh, et al., “DEVELOPMENT OF PULSED[6]入することを計画した 。パルス多極電磁石およびMULTIPOLE MAGNET FOR AICHI SR STORAGE
その電源はすでに製作され、現在、試験中である
RING” in this proceedings.
（Fig. 5）。パルス多極電磁石は 2015 年の 10 月に [7] T. Nakamura, “High Precision Transverse Bunch-by-bunch
Feedback System with FPGA and High Resolution ADC”,
蓄積リングに導入される予定である。
4.2

加速器 1(3):199 (2004).

ビーム不安定性の抑制

あいち SR の蓄積リングの電子ビームはコミッ
ショニング当初から水平、垂直、エネルギー方向の全てに結合型ビーム不安定性が観測されている。

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