Proceedings of the 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan
August 9-11, 2014, Aomori, Japan

PASJ2014-FSP004

広島大学放射光科学研究センター施設報告
STATUS REPORT OF HIROSHIMA SYNCHROTRON RADIATION CENTER,HIROSHIMA UNIVERSITY
宮本篤#, 後藤公徳, 佐々木茂美, 谷口雅樹
Atsushi Miyamoto#, Kiminori Goto, Shigemi Sasaki, Masaki Taniguchi
HSRC; Hiroshima Synchrotron Radiation Center, Hiroshima University

Abstract

The HSRC is a synchrotron radiation facility of Hiroshima University established in 1996. The HiSOR is a compact
racetrack-type storage ring having 21.95 m circumference, therefore its natural emittance of 400 πnmrad is very large
compared with those of other medium-large storage rings. The most outstanding advantage of the facility lies in goodcombination with beamlines for high-resolution photoelectron spectroscopy in energy range in VUV ~ soft X-ray. We
report the operation status of HiSOR and the present status of beamlines and experimental stations.
The vacuum leak incidents occurred in autumn, 2012, and operation time in FY2012 decreased. The operation timein FY2013 was recovered as an averaged year, but the ring is operated with suppressing a maximum current to 250mAbecause of inferior vacuum.

1.

放射光科学研究センターの概要

広島大学放射光科学研究センターは、1996 年に固体物理学をはじめとする物質科学研究を推進する学内共同利用施設として設立され、2002 年には全国共同利用施設、さらに 2010 年 4 月には共同利用・共同研究拠点として認定された。
1.1

小型放射光源リング HiSORンジュレータが設置されている。Figure 1 に HiSORの概観と、Table 1 および Table 2 に HiSOR の主なパラメータとアンジュレータのパラメータ[2]を示す。
Table 1: Main Parameters of HiSOR
Circumference

21.95 m

TypeRacetrack

Bending radius

0.87 mBeam energy at Injection

150 MeVat Storage
Magnetic field at Injection
at Storage

Figure 1: The bird's-eye view of HiSOR.

700 MeV
0.6 T
2.7 TInjector

Racetrack Microtron

Betatron tune (νx, νy)(1.72, 1.84)

RF frequency

191.244 MHz

Harmonic number

14

RF voltage

200 kV

Maximum stored current

350 mA

本センターの所有する放射光源リング HiSOR は、 Natural emittance
産業用光源リングをベースとした、周長約 22m のBeam life time
レーストラック型の小型放射光源リングである。このリングの偏向磁場は常伝導ながら 2.7 T を発生し、 Critical wavelength
Ee = 700 MeV でありながら keV 領域の光が利用可能
Photon intensityであることが特徴である。
(@Critical energy = 880 eV)
入射器には 150 MeV マイクロトロンを用いており、150 MeV で入射される電子をリングに蓄積した後700 MeV まで加速される。
また 2 本の直線部には、直線偏光アンジュレータ
および、2011 年に導入された準周期型 APPLE-II ア[1]___________________________________________# a-miyamoto@hiroshima-u.ac.jp- 327 -~400 π nmrad~10 hours@200 mA
1.42 nm2.8×1012/sec/mr2/0.1%b.w./300mA

Proceedings of the 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan
August 9-11, 2014, Aomori, JapanPASJ2014-FSP004

Table 2: Main Parameters of Undulators at HiSOR

光ビームラインを有しており、この分野において世界をリードする研究成果も多く発表されている。
Figure 2 に、HiSOR に設置されたビームラインと実験準備棟の実験設備とその主な研究内容を示す。また、Figure 3 には HiSOR のスペクトルと各ビームラインの利用エネルギー範囲を示す。

Linear undulator (BL-1)
Total length

2354.2 mm

Periodic length λu

57 mmPeriodic number

41

Pole gap

30-200 mm

Maximum magnetic field

0.41 T

Magnetic material

Nd-Fe-B (NEOMAX-44H)

Quasi-periodic APPLE-II undulator (BL-9A,B)
Total length

1845 mm

Periodic length λu

78 mmPeriodic number

23

Pole gap

23-200 mm

Maximum magnetic field

0.86 T (linear horizontal)

Figure 2: Beamlines and experimental systems of HSRC.

0.59 T (linear vertical)
0.50 T (helical mode)
Magnetic material

1.2Nd-Fe-B (NEOMAX-46CH)

ビームラインと実験ステーション[3]このリングは小型であるが故にエミッタンスは400 nmrad と決して小さくはないが、光源に適合したビームラインを設置した結果、光子エネルギー数eV～数百 eV の VUV～軟 X 線領域において、数meV の分解能を可能にする世界最高水準の光電子分

HiSOR の直線偏光アンジュレータのビームライン
である BL-1 には、光軸のまわりで実験ステーションのチェンバーを回転して試料上での偏光の向きを切り替えて観測できる高分解能光電子分光装置が設置されて、この機能を活用する海外ユーザーが増加している。
また、2011 年夏に導入された準周期型 APPLE-II
アンジュレータ [4]側には高分解能直入射ビームライン BL-9A が接続され、サブ meV 分解能の光電子分光実験が行われている。このビームラインにはブランチビームライン BL-9B があり、現在は meV の分解能を目指す高分解能スピン偏極光電子分光装置の整備が進められ、昨年から本格的な共同利用に供されるようになった。

Figure 3: Radiation spectra of HiSOR and beamlines.

- 328 -

Proceedings of the 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan
August 9-11, 2014, Aomori, Japan

PASJ2014-FSP004

2

放射光科学研究センターの現在状況

2.1

加速器の運転状況

HiSOR 蓄積リングへの入射は、光源ホール隣の入射器室に設置された 150MeV マイクロトロンから行われている。2010 年度までは同室に設置されていたベンチャービジネスラボラトリ(VBL)所有の超高速電子周回装置(REFER)への入射器を兼ねていたが、現在は廃止となったため HiSOR への入射専用である。HiSOR のユーザー利用時間とマシンスタディその他の運転時間を含むビーム蓄積時間とマイクロトロンの運転時間の年度推移を Figure 4 に示す。

しかし、HiSOR の建設からは約 17 年が経過しており、ユーザー運転を取りやめる事態となるようなトラブルも年々増加傾向にある。特に 2012 年度には、夏期長期停止後に蓄積リングの真空トラブルが数度発生して、長期間ユーザー利用を取りやめることになり、蓄積リングの運転時間およびユーザー利用時間共に例年を大きく下回った[5]。
2.22013 年度の運転状況

2012 年度に発生した偏向部アブソーバ冷却配管からの水漏れに対して、トラブル直後に配管の応急修理で対応したが、2013 年夏期停止期間中に新規に製作した配管に交換することとした。
これによって真空トラブルから回復したはずであるが、マシンの運転時間についてはほぼ例年並みに回復したものの、真空度の悪化が原因のビーム寿命の短縮が起こり、光源ホール内の放射線量が以前より増加した。これに対処するため、現在でも最大蓄積電流を 250mA 程度に抑制した運転がされている。
Figure 5 には 2013 年度中の蓄積リングの月ごとの目的別運転時間の推移を示す。
また、2013 年には蓄積リングの偏向電磁石および 4 極電磁石の電源を更新した。さらに、今年度には入射器マイクロトロンの電源を更新する予定である。
2.3

センターの利用状況

Figure 4: Operation time of Microtron and storage ring.

Figure 6: Distribution of users.
Figure 5: Monthly operation time in FY2013.
当センターでは毎週月曜日をマシンスタディ、火曜から金曜日をユーザー利用日としており、9:00 から 20:00 までのうち 2 度のビーム入射時間を除き 1
日平均約 10 時間の放射光の利用が可能となっている。また、例年 8 月を夏期長期停止期間とし、定期点検にあてている。また、9 月は 10 月からのユーザー運転に向けた立ち上げ調整運転を行っている。
2004 年 10 月からユーザー利用時間を延長して20:00 までの運転を開始したために蓄積時間が長くなり、2005 年度以降は 1800 時間を超え、2009 年度
からは 3 年連続で 2000 時間を超えるまでになり、ユーザー利用時間も 1500 時間を超えるまでになっていた。

当センターは大学に設置されていることが大きな特徴であり、多くの学内外のユーザーに利用され、最先端の研究を取り入れた教育も行われ、多くの優れた人材を輩出することに貢献している。
Figure 6 は利用登録ユーザーの学内外の分布と年度ごとの推移である。ユーザー数はおおまかに増加傾向にあり、2006 年度から 4 年間は 300 名以上を保ってきたが、2010 年度から共同利用・共同研究拠点への認定に伴って、集計方法を変更したために減少したように見えている。

3.

新型小型放射光源リング HiSOR-II

現在稼働中の HiSOR は産業用光源をベースとしているため、そのエミッタンスは他の一般的な中小- 329 -Proceedings of the 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan
August 9-11, 2014, Aomori, Japan

PASJ2014-FSP004

型光源リングのそれに比べて一桁以上大きい。また
アンジュレータビームラインの利用者からの需要は非常に多いが、HiSOR の 2 本の直線部には既にアンジュレータが設置されており、これ以上の増設は不可能である。
そこで、稼働中の放射光源リング HiSOR の後継機として、挿入光源を主な光源とする小型放射光源
リング HiSOR-II を計画中である[6][7][8][9]。挿入光源からの光のエネルギー範囲は現在と同じとしつつも、回折限界を目指す低エミッタンス化と挿入光源の高度化を図ることで数十から百倍程度の輝度向上を目指している。

参考文献[1] K. Yoshida, et al., "Commissioning of a Compact
Synchrotron Radiation Source at Hiroshima University",
Proc. of APAC’98, KEK (1998), pp.653-657.
[2] A. Miyamoto, et. al., "Status of the HiSOR storage ring",
HiSOR Activity Report 2008, pp.3-6.
[3] http://www.hsrc.hiroshima-u.ac.jp.
[4] S. Sasaki, et. al., "APPLE-II type quasi-periodic variably
polarizing undulator at HiSOR", Proc. of the 9th Annual
Meeting of PASJ, Osaka, Japan (2012) pp.131-133.
[5] A. Miyamoto, et al., Proc. of the 10th Annual Meeting ofPASJ, Nagoya, Japan (2013) pp.351-354.
[6] "HiSOR-II, Future Plan of HSRC", HiSOR Activity Report
2010, pp.6-15.
[7] A. Miyamoto and S. Sasaki, "The Proposal for theCompact Accumulator that has a Long Orbit and Many
Straight Sections", Proc. of the 8th Annual Meeting ofPASJ, Tsukuba, Japan (2011) pp.212-214.
[8] A. Miyamoto and S. Sasaki, "Design Study of HiSOR-II
lightsource ring with torus-knot type compact accumulator
ring", Proc. of the 9th Annual Meeting of PASJ, Osaka,Japan (2012) pp.1022-1025.
[9] A. Miyamoto and S. Sasaki, "Torus-knot Type Ultra-Low
Emittance SR Ring with Multi-bend Lattice", in thisproceedings.

- 330 -