Proceedings of the 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (August 3-5, 2013, Nagoya, Japan)

ニュースバル放射光施設
NewSUBARU SYNCHROTRON RADIATION FACILITY
宮本	 修治#,	 A),	 庄司	 善彦A),	 橋本	 智A),	 天野	 壯A),	 皆川	 康幸B),	 竹村	 育浩B)
濱田	 洋輔B),	 松下	 智裕B),	 大熊	 春夫B)#,
A)
Shuji Miyamoto, Yoshihiko ShojiA), Satoshi HashimotoA), Sho AmanoA), Yasuyuki MinagawaB),
Yasuhiro TakemuraB), Yousuke HamadaB), Tomohiro MatsushitaB), Haruo OhkumaB)A) Laboratory of Advanced Science and Technplogy for Industry, University of Hyogo
B)Japan Synchrotron Radiation Research InstituteAbstract
NewSUBARU is a synchrotron radiation facility consist of 0.5 GeV to 1.5 GeV electron storage ring and nine beamlines. The facility was constructed in the SPring-8 site and is operated by University of Hyogo. Electron beam of 1.0
GeV electron are supplied from SPring-8 linac. Top-up operation mode is electron energy of 1.0 GeV and current of300mA. After injection of electron into the storage ring, electron energy deceleration down to 0.5 GeV and acceleration
up to 1.5 GeV are possible.

1.	  はじめにインから構成されている。現在、Fig.2	  に示すように、1.0-GeV利用運転時には蓄積電流300-mA一定の随時継ぎ足し入射(Top-Up運転)が行われている。また1週間の内1日または2日は1.5-GeVまで加速した高エネルギー利用運転を行っている。高エネルギー利用運転では、1.0-GeVで350-mAまで電子を蓄積後、1.5-GeVまで加速を行う。利用運転中はCOD（Closed	  Orbit	  Distortion）の連続補正により、ビーム軌道を水平・垂直共に10μm程度に保っている。
放射光利用では、軟Ｘ線領域放射光の産業利用として、極端紫外光半導体リソグラフィー関連研究開発、LIGAプロセスによるナノマイクロ加工、新素材開発・産業用分析等に使われている。また、レーザCompton散乱ガンマ線ビームラインを1本設置しており、1-70	  MeVのガンマ線ビームを0.33mW発生できる。[2]Table	  IにNewSUBRU電子蓄積リングのパラメーターを示す。

ニュースバル放射光施設は、兵庫県立大学	  高度産業科学技術研究所がSPring-8サイトに設置し、運用している放射光施設である。Fig.1にニュース
バル放射光施設周辺の航空写真を示す。上方にSPring-8の蓄積リングの一部、左端にSACLAが見える。右上の細長い建物がSPring-8線形加速器(Linac)で、1.0-GeV電子バンチをSPring-8シンクロトロン(Synchrotron)に入射する。ニュースバル側へ電子を出射する場合は、電磁石でビームパスを切り替え、トランスポートトンネルを介してニュースバルまで伝送する。従来、ビームパス切り替えに10秒程度かかっていたが、短寿命運転モードにも対応できるように、今年度から1Hzでの切り替えに対応した。[1]ニュースバル放射光施設は周長118-mのレースト
ラック型電子蓄積リングと、9本の放射光ビームラ
SPring-8SACLA

Table I：Parameter of NewSUBARU storage ring
Synchrotron

Linac

Injection energy
Storage energy
Storage current (max)
TopUp operation
Lattice
Circumference
RF frequency
Harmonic number
Betatron tune
ΔE/E (1.0/1.5 GeV)
Emittance(1.0/1.5 GeV)NewSUBARU© RIKEN/JASRI
Fig.1. Bird view of NewSUBARU Building.
*miyamoto@lasti.u-hyogo.ac.jp- 321 -1.0 GeV
0.5 – 1.5 GeV
500 mA
1.0 GeV / 300 mA
DBA(6 cell) + Inv. B(6)118.731 m
499.955 MHz
198
6.30 (H) / 2.21 (V)0.047% / 0.072%
37 nmrad / 67 nmrad

Proceedings of the 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (August 3-5, 2013, Nagoya, Japan)

Current (A)

300
250
200
150
100

電流350mA(mA)

300.4

2.	  ニュースバル放射光施設の現状	  NewSUBRU実験ホール内の電子蓄積リングおよび

300.2

放射光ビームラインの配置をFig.3に示す。蓄積リングは、遮蔽コンクリートトンネル内に収納されている。収納トンネル外側に９本のビームラインが設置されている。
BL01はレーザCompton散乱ガンマ線源BL[2]で、Ndレーザ(波長1064	  nm)、CO 2 レーザ(波長10656	 nm)、Ti−Sapレーザ（波長750-nm〜850-nm)等の入射により準単色・偏極ガンマ線を発生・利用している。従来のガンマ線照射ハッチ内部の容積が1.5m×1.1m×1.65mHと非常に狭く、大型の計測機器を使うことが困難であったため、新しいガンマ線実験ハッチを、旧ハッチの後方に追加した。
BL02は大面積の深X線リソグラフィーBLでLIGAプロセスによる高アスペクト比、ナノマイクロ加工に用いられている。

300.0
299.8
299.6

3:20 PM
3:24 PM
1.0 GeVTop Up13.5.23dat

3:28 PM

5009:00 AM 0:00 PM 3:00 PM 6:00 PM 9:00 PM
12.10.13
dat
350mA
300Current (A)250200BL03は極端紫外光リソグラフィー開発BLで、次世代縮小投影露光半導体リソグラフィー用のマス
1.5 GeV Decay
ク評価およびレジスト開発に用いられている。
100
BL05は産業用分析ビームラインで、２分岐BLが50同時使用可能で、XAFS、XPSなどの計測でき、利用者支援でシンクロトロンアナリシスLLCと協力して0いる。	  今年度、分光器を改修して、スペクトル測
9:00 AM 0:00 PM 3:00 PM 6:00 PM 9:00 PM
dat
10.7.20
定範囲を拡大する。	  BL06は表面改質など、材料のSRプロセス研究BLで、作動排気システムによりガ
Fig.2. Histry of electron storage current. 1.0GeV
ス雰囲気で1keV程度までの軟X線照射が可能であ
top-up operation and 1.5 GeV decay operation.
る。Bl07は短尺アンジュレーター(2.4m長)BLで、材料照射BLと材料評価BLに２分岐している。
BL09は長尺アンジュレーター(10.8m長）の高輝度光源に、高分解能分光器を備え、吸収分光やEUVL用レジスト開発のための13.5	  nm干渉露光に用いられる。BL10は極端紫外光汎用BLで、不等間隔回折格子により多層膜ミラーの反射率やフィルターの透過率を高精度で測定できるシステムを構築している。
Fig.2. Layout of NewSUBARU experimental hall. BL01: Laser Compton
BL11は集光露光
gamma-ray. BL02, 11: Large area LIGA. BL03,9,10: EUVL research andLIGAビームライ
development. BL05, 06, 07: Industrial analysis and new material
ンでHe雰囲気でdevelopment.
大気圧露光が可150- 322 -Proceedings of the 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (August 3-5, 2013, Nagoya, Japan)IREUV Soft x-ray
EUVL Analisys

1st 3rd

5th7thGamma-ray
Photo nuclear reaction
I=300mA      



BM -1.5 GeV



SPring-8BMBM -1.0 GeV     Sun   

1st

3rd 5thLIGAHard x-rayXRD

# "!%! $$& # VisibleUV
Spectroscopy

!%!  #'

Fig.3 Spectral brightness of NewSUBARU synchrotron radiation facility. An exsample of SPring-8 bending
magnet source is also shown as a reference.
磁 場 補 正 の 改 善 で、 蓄 積 電 子 寿 命 を 改 善 し 、1.0GeVのTopUp運転電流を、250mAから3000mAに上昇した。

能である。今年度はミラーなどビームライン機器を改造し、大面積露光が可能な、産業用試作加工ビームラインとして高度化を行う。
Fig.3に偏向電磁石光源およびアンジュレータ
ー光源のスペクトル輝度を示す。

2012年度は、以下のトラブルの発生があり、それぞれ対処した。
(1)ビームアボート。冷却水量インターロック発報
や落雷による電圧変動でビームアボート。冷却水漏洩は収納トンネル内SR5モニタ部。
(2)ビームドロップ。蓄積中、加速中、などに数回発生した。ステアリング設定の変化による入射削れや、チューン変動。
(3)上流側機器故障による入射停止。LINACモジュレーター交換による、パラメーター変化。
(4)シンセサイザ故障(サイドバンドにピーク発生。
予備品と交換し、シンセサイザー修理。制御系トラブル。
(5)加速器電源のアラーム発報。自動立ち上げ時に発報して停止が2回発生。リセット+初期化で対応。
(6)タイミング系モジュールの故障による、入射停止。予備品と交換。修理。

3.	  ニュースバル運転の現状
ニュースバル放射光施設の2011年度および2012年度の年間運転時間の内訳をFig.4に示す。総運転時間は2011年度の2,306時間から、2012年度の2,621時間と約30%程度増加した。利用運転時間は330時間現象した。これは、蓄積リング電子の減速や加速など、特殊な利用、ビーム調整（Tuning)に含めたためである。また、入射のビーム制御の最適化や、

12346

TroubleTrouble9874

TuningTuning424
Study

User

1,524
FY2011: 2,306h

User

1,1945444.	  関連報告

Study

ニュースバル関連で、以下の報告がある。

FY2012: 2,621h

4.1「SPring-8線型加速器における高速振り分け入射」	 
高速にビームルートを変更できるように改造を行った。その結果,SPring-8シンクロトロン

Fig.4. Breakdown of NewSUBARU operation time.

- 323 -Proceedings of the 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (August 3-5, 2013, Nagoya, Japan)とニュースバル蓄積リングに、それぞれ最大1Hzでビームを振り分け入射可能とした。[1]4.2「レーザCompton散乱ガンマ線ビーム源特性と偏光ガンマ線利用」	  	  BL01のレーザーCompton散乱ガンマ線源共同研
究ハッチGACKOの利用を開始した。核物理研
究、非破壊検査等に利用が容易になった。[2]4.3「 小型線形加速器LEENAにおけるテラヘルツ光源開発」	  	  15MeVライナック電子ビームの加速器トランスポート系改修を行い、短パルス化とSmithPurcell放射によるTHz光発生試験を実施。[3]4.4「ニュースバルにおける六極電磁石追加によるビーム寿命改善」	 
6極電磁石追加により、ビーム寿命改善を行った。[4]4.5「レーザCompton散乱ガンマ線ビームによる遮蔽評価	 以外での利用は、夜間等を用いた調整運転およびスタディ運転で対応している。準単色ガンマ線利用ビームライン(BL01)では、0.55GeVから1.47GeVの間で、電子エネルギーを変化させた実験を実施した。また、平成25年度は、9本のビームラインの内、5本のビームラインで、利用者の要望に沿った、分光器等装置の高度化改修を実施する予定である。

参考文献

法」
レーザCompton散乱ガンマ線ビーム源を用いて。小サンプルのガンマ線透過率計測を試験した。[5]4.6「ニュースバルへの垂直キッカーシステム導入」	 
蓄積リングの多目的R&D用に、垂直キッカーシステ
ムをセラミックダクト部に設置した。パルス幅約500nsのハーフサインパルス。[6]4.7「可視光ビームモニターライン初段ミラーの熱変形補償」	  	  蓄積リングの可視光モニターにおける、放射光熱負荷によるBeミラーの熱レンズ効果の補償を試験した。[7]5.	  まとめニュースバル放射光施設は、建設から１5年経過しているが、必要な保守と改修を加え、現在1.0	 
G e V / 3 0 0 m A の ト ッ プ ア ッ プ 運 転 と 、 1 . 5	  G e V /350mA-150mAの電流減衰運転を週間スケジュール配分して安定に運用している。これらのエネルギー- 324 -

[1]	  出羽英紀	  他,	  "SPring-8線型加速器における高速振り分け入射",本年会プロシーディングス,	  MOOS05,	 
第10回日本加速器学会年会,	  名古屋大学,	  8月5日	 
(2013).
[2]	  宮本修治	 他,	 "レーザCompton散乱ガンマ線ビーム源
特性と偏光ガンマ線利用",本年会プロシーディング
ス,	  MOOT16,	  第10回日本加速器学会年会,	  名古屋大学,	 8月5日	 (2013).
[3] 橋本智	  他,"小型線形加速器LEENAにおけるテラヘルツ光源開発",SSFP06,	  第10回日本加速器学会年会,	 
名古屋大学,	 8月3-5日	 (2013).
[4] 皆川康幸	  他,"ニュースバルにおける六極電磁石追加によるビーム寿命改善",	  本年会プロシーディング
ス,	  SAP011	  第10回.日本加速器学会年会,	  名古屋大学	 8月3日	 (2013).
[5] 宮本修治	 他,	 "レーザCompton散乱ガンマ線ビームによる遮蔽評価法", 	 本年会プロシーディングスSAP029	 
第 1 0 回 日 本 加 速 器 学 会 年 会 ,	  名 古 屋 ,	  8 月 3 日	 
(2013).
[6] 庄司善彦 他, 	 "ニュースバルへの垂直キッカーシス
テム導入", 	 本年会プロシーディングス	  SUP060,	  第10回日本加速器学会年会,	  名古屋大学,	  8月4日	 
(2013).
[7] 松本卓也 他, 	 "可視光ビームモニターライン初段ミ
ラーの熱変形補償",	  本年会プロシーディングス	 
SUP072,	 第10回日本加速器学会年会,	 名古屋大学,	 8
月4日	 (2013).