Cryogenically cooled monochromator with multi-crystal switching system on BL11XU at SPring-8

SPring-8, BL11XUにおいて、マルチ結晶切替システムを備えた液体窒素循環冷却分光器の開発

塩飽 秀啓   ; 三井 隆也; 戸澤 一清*; 桐山 幸治*; 原見 太幹; 望月 哲郎*

Shiwaku, Hideaki; Mitsui, Takaya; Tozawa, Kazukiyo*; Kiriyama, Koji*; Harami, Taikan; Mochizuki, Tetsuro*

SPring-8の原研専用アンジュレータビームラインBL11XUにおいて、マルチ結晶切り替えシステムを備えた液体窒素循環冷却分光器を開発した。原研が推進する研究を網羅するためには6keV-70keVのX線を利用する必要があり、Si(111)結晶面とSi(311)結晶面を切り替えながら使用しなければならない。そのために、複数の結晶及び結晶面を切り替えることができ、かつ液体窒素循環冷却装置を備えた分光器を開発した。最初に、Si(111)結晶面とSi(311)結晶面に応用した。結晶切り替えの原理は、二組の結晶を並列に配置し、二組の結晶を並進させることで結晶を切り替える。結晶間及び結晶とホルダー間の熱伝達を向上させるために、インジウムシートを挿入した。また出射X線の安定性を向上させるために、調整軸数を減らした。さらに液体窒素による過冷却を防止する装置を設置した。現在は装置の立ち上げと調整を終え、今回の開発により、今まで使用したダイヤモンド(111)結晶と対比して、およそ7倍の強度が向上した。特に、結晶交換に通常3日-5日間を必要とするところを、このシステムではわずか5分間で交換と調整を終えることができた。このシステムは非対称反射結晶にも応用でき、非常に有効であることがわかった。

We developed a multi-crystal switching system on a cryogenically cooled monochromator of JAERI materials science beamline, BL11XU. In order to study our science, it is necessary for ensuring at least the energy range of 6 - 70keV to employ Si(111) and Si(311) crystals. The principle of the crystal switching is that, two pair of crystals is arranged side by side, and they are translated in horizontal direction for exchanging. Indium sheets were inserted between both sides of crystals in order to improve thermal contact. Some adjustment stages of the monochromator were removed to avoid the crystal vibration and a sheet heater was installed on an X-axis stage to prevent over-cooling of X-axis stages. The monochromator is under commissioning at present. In comparison with a previous indirect water cooling diamond (111) crystal monochromator, this monochromator provides high flux intensity from 4 times to 7 times. It takes only 5 minutes to exchange and adjust crystals geometry. This mechanism will be easily applied to other crystals, for example asymmetrical-cut crystals.