実験：Heガスの分光器への導入は先行ビームラインでは超高真空用ニードルバルブを用いており、Heガス導入量と真空度の定量性な関係を把握することは容易ではない。そこで今回はHeガス導入量の制御性が良いMass Flow Controller (以下MFC)を用いたHeガス導入システムを作製した。本システムの概略は参考文献で報告済みであり、詳細に関しては別途報告予定である。運転停止期間中に実施したHeガス導入量とビームライン (VG6 - VG9) および分光器 (VGM) の真空度の測定結果について、Heガスの導入量を変えてから真空度が安定するまでの時間は分光器で1分程度、ビームライン全体でも5分程度であり運用上問題ないレベルと考えられる。2020年9月下旬から2021年2月中旬のビームタイム停止まで実際にビームラインにHeガスを導入して運用した際の分光器 (VGM) 、分光器上流 (VG6) および下流 (VG7) の真空度の変化について、2021年12月末の一時停止期間はHeガスの導入は一時停止している。 またHeガスの導入量はビームラインの真空度がインターロック動作レベルである2×10^-3Paレベルを超えない15sccm (standard cc/min) とした。ビームラインの真空度はSPring-8制御グループのサーバーに蓄積された真空度の値、分光器の真空度は一定の期間をおいて手動で測定した値を用いた。なお分光器の真空度は運用期間中において8×10^-3Pa程度であり大きな変化は見られなかった。また運用中の分光器上流および下流の真空度もほぼ一定に保たれており、Heガス導入によるトラブル等も発生しなかったことから、今回作製したHeガス導入システムの信頼性は高いと考えられる。 
 分光結晶表面へのカーボン堆積量がビームイメージに及ぼす影響をリアルタイムで評価することは困難であることから、ビームタイム開始および終了時期のビームイメージの比較、およびビームタイム終了後の分光結晶表面の目視観察によりHeガス導入によるカーボン堆積低減効果を評価した。ビームイメージの評価は(a)分光器から実験ハッチに入射するビームを高分解能X線カメラで観察する直接観察法、および(b)Si結晶の非対称Bragg反射を用いて垂直方向に拡大した入射ビームをフラットパネル検出器で観察する拡大ビーム観察法により行ったが、今回は直接観察法で観察した入射ビームイメージのHeガス導入前後の差異が小さかったため、拡大ビーム観察法の結果のみを示す。入射X線のエネルギーはビーム拡大用結晶の仕様を考慮し18.916keVとした。また入射ビームのサイズは分光器上流のスリット (TC1) を用いて垂直方向1.7mm×水平方向20mmとした。ビームを垂直方向に拡大するために結晶表面と(111)面との角度が5.5°であるSi(111)結晶を用い、結晶表面への入射角が0.5°の条件でSi111反射を観察した。Si111反射の観察はアテネータとして200µm厚のCuを検出器面の前に設置したフラットパネル検出器 (浜松ホトニクスC9728DK-10、分解能50µm/pixel、視野サイズ51.6mm×51.6mm) により行った。なお拡大ビーム観察法での垂直方向のビーム拡大率はSi(111)結晶への入射角が0.5°であることを考慮すると22倍となり、数µmレベルの微小カーボンの影響を評価することができる。

カテゴリ: 物理
質問: 入射ビームの垂直方向は、拡大後何mmまで拡大されましたか？
回答: 入射ビームの垂直方向は1.7mm、垂直方向のビーム拡大率は22倍なので、1.7×22=37.4より、拡大後は37.4mmです。