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報告書

SPring-8原研軟X線ビームラインBL23SUのH13年運転・整備記録

安居院 あかね; 吉越 章隆; 中谷 健; 藤井 健太郎; 横谷 明徳

JAERI-Tech 2002-064, 57 Pages, 2002/08

JAERI-Tech-2002-064.pdf:7.47MB

SPring-8,BL23SUは原研専用軟X線ビームラインである。2001年は冬期シャットダウン中に行われた。IDチャンバー改良に伴う最大パワー上昇に対する、遮蔽対策・放射線管理への変更申請が進められ、実運用への準備が進んだ。また、ID駆動に対するCOD補正もその精度向上が進んでいる。また、XBPMの改造も行われた。本報告では、2001年に行われた挿入光学,分光器,制御システム等のビームラインにかかわる、整備・調整に関してSPring-8の運転スケジュールに沿ってまとめる。

論文

VSX光源におけるコヒーレント分光ビームラインの検討; 軟X線投影型顕微鏡への応用

小池 雅人

平成9年度-平成12年度科学研究費補助金,研究成果報告書(研究課題番号09309001), p.70 - 76, 2001/03

東京大学高輝度光源(VSX)利用計画では軟X線顕微鏡ビームラインの一つとして投影型顕微鏡が検討されているが、ビームラインとしては挿入光源(アンジュレータ)の空間及び時間コヒーレンスを最大限に利用するように設計することが重要である。ビームライン構成としては時間コヒーレンスの確保のための分光器、空間コヒーレンス確保のためのピンホール,ゾーンプレート,アパーチャーなどである。軟X線顕微鏡の場合ゾーンプレートの縞数に対応した約1000以上,同分光顕微鏡の場合できる限り高い波長分光能が要求される。また波長領域としては50eV~1.5keVをカバーできることが望ましいとされている。ここではVSX光源の27m長尺アンジュレータを想定して、不等間隔溝平面回折格子を用いたMond-Gillieson型分光器を用いた軟X線分光顕微鏡用コヒーレントビームラインの光学設計について検討した内容について報告する。

論文

Compact X-ray sources by intense laser interactions with beams and plasmas

小瀧 秀行; 神門 正城; 出羽 英紀; 近藤 修司; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 木下 健一*; 吉井 康司*; 上坂 充*; 中島 一久

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 455(1), p.166 - 171, 2000/11

 被引用回数:12 パーセンタイル:33.7

極短パルスX線は、物理、化学、医学等さまざまな分野での応用が考えられており、世界中で研究が行われている。レーザーアンジュレーターは、コンパクトなシンクロトロン放射光源であり、レーザーとプラズマ、レーザーと電子ビームとの相互作用によって、高輝度のX線源となり得る。250mJのTi:SapphireレーザーとPhotocathode RF-Gunからの20MeVの電子ビームを使い、後方トムソン散乱による極短パルスX線発生の実験を行った。Photocathode RF-Gunからの電子ビームを、バンチ圧縮シケインを使ってバンチ圧縮し、それにより、1nC、500fsの電子ビームの発生に成功した。そのサブピコ秒の電子ビームとTi:Sapphireレーザーとを用いて、後方トムソン散乱によりサブピコ秒のX線を発生させ、約500fsのX線発生に成功した。また、X線マイクロスコピー応用のためのX線源にするためのレーザープラズマX線実験の計画及びレーザーと電子ビームとの相互作用によるレーザーシンクロトロンについての発表を行う。

論文

Compact X-ray sources by intense laser interactions with beams and plasmas

小瀧 秀行; 神門 正城; 出羽 英紀; 近藤 修司; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 木下 健一*; 吉井 康司*; 上坂 充*; 中島 一久

Lasers Plasma Generation and Diagnostics (Proceedings of SPIE Vol.3935), p.149 - 155, 2000/01

極短パルスX線は、物理、化学、医学等さまざまな分野での応用が考えられており、世界中で研究が行われている。レーザーアンジュレーターは、コンパクトなシンクロトロン放射光源であり、レーザーとプラズマ、レーザーと電子ビームとの相互作用によって、高輝度のX線源となり得る。250mJのTi:SapphireレーザーとPhotocathode RF-Gunからの20MeVの電子ビームを使い、後方トムソン散乱による極短パルスX線発生の実験を行った。Photocathode RF-Gunからの電子ビームを、バンチ圧縮シケインを使ってバンチ圧縮し、それにより、1nC,500fsの電子ビームの発生に成功した。そのサブピコ秒の電子ビームとTi:Sapphireレーザーとを用いて、後方トムソン散乱によりサブピコ秒のX線を発生させ、約500fsのX線発生に成功した。また、X線顕微鏡応用のためのX線源にするためのレーザープラズマX線実験の計画及びレーザーと電子ビームとの相互作用によるレーザーシンクロトロンについての発表を行う。

論文

An Optimization study of the LUCE method

鈴木 康夫*

Proceedings of 7th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-7) (CD-ROM), 10 Pages, 1999/00

次世代中性子源のための陽子蓄積リングについて報告する。このスキームでは、周期的磁場(アンジュレーター)とレーザー光(大出力レーザー)をフォイルの代わりに用いる。この装置は蓄積リングの直線部におかれ、中性化部とイオン化部から構成される。イオン化部は、光学系とレーザー、それとアンジュレーターからなり、中性化用アンジュレーターから出てきた中性水素ガスを励起、イオン化する。レーザー光は、アンジュレーターの磁場によりイオン化しやすいように、n=3レベルへ励起するために用いる。この方法により、放射化を少なくし、ビームエミッタンスを小さくできる。以上の要素機器はすべて実用レベルの技術で実現可能である。

論文

原研軟X線ビームラインBL23SUの現状

寺岡 有殿; 横谷 明徳; 斎藤 祐児; 中谷 健; 岡根 哲夫; 吉越 章隆; 藤森 伸一; 赤松 憲*; 島田 太平*; 平松 洋一*; et al.

第2回SPring-8シンポジウム報文集, p.215 - 239, 1998/00

原研では現在SPring-8に軟X線ビームラインBL23SUの立ち上げを進めている。表面化学、生物学、固体分光学の各実験ステーションを直列に配置し、タイムシェアして実験を行う。本ビームラインの特長はRI実験棟に引き込まれていることである。RI棟ではアクチナイド元素を含有する試料に対するXPS,MCD実験が可能になる。放射性物質のビームラインへの拡散を防止するため、高速ゲートバルブ、衝撃波遅延管、液体窒素トラップ、RI検査ポート、放射線計測チェンバが設けられている。挿入光源として採用したアンジュレータの立ち上げも進めている。最近周期的円偏光切り換えの予備的試験を開始した。分光光学系の調整も合わせて進めている。

論文

Twin helical undulator beamline for soft X-ray spectroscopy at SPring-8

斎藤 祐児; 中谷 健*; 松下 智裕*; 宮原 恒あき*; 藤沢 正美*; 曽田 一雄*; 室隆 桂之*; 上田 茂典*; 原田 英幸*; 関山 明*; et al.

Journal of Synchrotron Radiation, 5, p.542 - 544, 1998/00

 被引用回数:61 パーセンタイル:4.58(Instruments & Instrumentation)

2つの円偏光アンジュレータを利用した軟X線ビームラインの建設を行っている。円偏光アンジュレータは5つのキッカーマグネットを用いて、同じ光軸上に左右円偏光を取り出すことができる。ビームラインは2枚の前置鏡、不等刻線間隔回折格子を用いた定偏角分光器、2枚の後置鏡により構成されており、1500eV以下の光エネルギー領域をカバーする。光線追跡計算の結果、使用するエネルギー領域すべてにおいて、エネルギー分解能10$$^{4}$$以上が得られることがわかった。実験ステーションでは、この高分解能光を用いて、高分解能光電子分光、内殻光吸収磁気円二色性、2次元光電子分光装置の建設も進めている。

報告書

準周期アンジュレータの製作と磁場測定

小林 秀樹*; 大橋 健*; 佐々木 茂美; 島田 太平; 高雄 勝*; 橋本 真也*; 宮原 義一

JAERI-Tech 96-014, 14 Pages, 1996/03

JAERI-Tech-96-014.pdf:0.75MB

放射光を発生する装置である挿入光源装置において、整数次の高調波を発生しない新型のアンジュレータを製作した。従来のアンジュレータとは異なり、本装置から得られる放射光の高調波は非整数次となるため、光学系で高調波を取り去ることが容易となる。本アンジュレータの発生する磁場は準周期的に分布している。磁気回路部は準周期的に配置された永久磁石とアルミ製スペーサによって構成された。装置組立後,ホール素子による磁場測定を行い、所定の磁場分布を得るために磁場調整を行った。得られた磁場分布から計算された放射光エネルギーは設計時の値に一致し、高調波は基本波の非整数次となった。

論文

原研ビームライン

原見 太幹; 小西 啓之; 横谷 明徳

放射光, 9(5), p.453 - 457, 1996/00

放射光学会誌は、SPring-8施設の特集号を発行することになり、発表者は重元素科学用軟X線ビームライン、材料科学用偏向電磁石ビームライン、アンジュレータビームラインの3本の原研ビームラインを紹介した。

報告書

電場型プラズマ・アンジェレーターの解析

鈴木 康夫

JAERI-Research 95-009, 18 Pages, 1995/02

JAERI-Research-95-009.pdf:0.56MB

プラズママイクロアンジュレーターにおいて、相対論的電子ビームに作用するアンジュレーター力を解析した。プラズママイクロアンジュレーターとは数百の薄いプラズマスラブをならべたもので、電子ビームとの相互作用で周期的静電が作られ、これが放射光の発生をうながすものである。通常のタイプのアンジュレーター(永久磁石型)とその性能値(K-値)を比較することによって、電子ビームのバンチやプラズマリップル密度の必要条件を得、十分に実現できる領域にあることを示した。K=1でかつ10$$mu$$m~1000$$mu$$mのアンジュレーターピッチのものが得られる。

論文

Conceptual design of quasiperiodic undulator

佐々木 茂美; 小林 秀樹*; 高雄 勝*; 宮原 義一; 橋本 真也*

Review of Scientific Instruments, 66(2), p.1953 - 1955, 1995/02

 被引用回数:11 パーセンタイル:30.73(Instruments & Instrumentation)

従来のアンジュレータは周期磁場中で電子を蛇行させ放射光を発生するため、原理的に整数次の高調波を発生することがさけられない。我々は最近アンジュレータの磁気回路に準周期という概念を導入し、非整数次の高調波を発生するアンジュレータが実現出来る可能性を示唆した(S.Hashimoto,S.Sasaki:JAERI-M 94-055)。我々は今回この準周期アンジュレータの現実的磁気回路を想定して電子軌道を計算し、放射光スペクトルを導出した。その結果、本アンジュレータは非整数次の高調波を発生することが明らかになった。また本アンジュレータからの放射光強度も、従来型アンジュレータに比較して遜色ないことも明らかになり、十分実際の使用に耐えると期待される。

報告書

A Concept of a new undulator that will generate irrational higher harmonics in synchrotron radiation

橋本 真也*; 佐々木 茂美

JAERI-M 94-055, 27 Pages, 1994/03

JAERI-M-94-055.pdf:1.14MB

幾つかの放射光実験において害となる分数比をもつ高調波を除去するために磁極を準周期的に並べたアンジュレータについて基礎的な考察をした。このアンジュレータが発生するエネルギー比が無理数である高調波は結晶モノクロメータによって同時に反射されることはない。この種のアンジュレータは、分解能の高い結晶モノクロメータを組合わせることによって、全反射ミラーが使えない高エネルギービームラインにおいて、非常に有用となることが期待される。さらに、新しい概念を持つこのアンジュレータの実機製作の可能性についても議論している。

論文

Analyses for a planar variably-polarizing undulator

佐々木 茂美

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 347, p.83 - 86, 1994/00

 被引用回数:147 パーセンタイル:0.5

本報告は、原研で開発した新型可変偏光アンジュレータの磁場解析及び期待される放射光スペクトルの計算結果について発表するものである。磁場解析には、可能な限り解析的手法を用い、このアンジュレータの磁場特性を導出した。さらに電子ビームに影響を及ぼす多極磁場成分の解析を行った。また、このアンジュレータを電子蓄積リングに挿入した際に得られると期待されるアンジュレータ放射光のスペクトル及び放射光強度の角度分布の計算を大型放射光施設SPring-8のストレージリングのパラメータを仮定して行った。上述の種々の解析より、本アンジュレータでは、水平及び垂直直線偏光、円偏光、主軸の傾かない楕円偏光を発生できることが明らかになった。

論文

First observation of undulator radiation from APPLE-1

佐々木 茂美; 島田 太平; 柳田 謙一; 小林 英樹*; 宮原 義一

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 347, p.87 - 91, 1994/00

 被引用回数:17 パーセンタイル:19.51

原研で開発した新型可変偏光アンジュレータを小型電子ストレージリングJSRに挿入し、種々に偏光した放射光を発生させることに成功した。偏光状態の確認にはウオラストンプリズムを用い、アンジュレータの磁石の位相を変えて水平直線偏光、垂直直線偏光、円偏光が発生していることを確認した。また、磁石の位相及びギャップを変えても放射の光軸が安定していることから、この装置で発生する磁場がストレージリング中の電子ビームに悪影響を与えないことが判明した。

報告書

新型可変偏光アンジュレータの解析

角野 和義*; 佐々木 茂美; 島田 太平; 宮原 義一

JAERI-M 93-156, 27 Pages, 1993/08

JAERI-M-93-156.pdf:1.06MB

磁場解析ソフトウェアとアンジュレータ放射光特性解析プログラムを利用して新型可変偏光アンジュレータの磁場特性と放射光特性の解析を行った。その結果、任意の磁石列の位相差に対し磁場の各成分間の位相差は、常に磁場周期長の1/4であることがわかった。また、このアンジュレータの垂直偏光、円偏光、水平偏光の各モードのときの磁場のマルチポール成分を計算した。さらに、このアンジュレータをSPring-8に挿入した場合に期待される放射光の計算を各モードに対して行った。

論文

挿入光源

佐々木 茂美

放射光, 6(3), p.301 - 308, 1993/00

現在ヨーロッパ、米国、そして日本で第3世代光源と呼ばれる大型放射光施設が建設されつつある。これらの施設は挿入光源を主な放射光発生源とする高輝度光源である。挿入光源からの光は従来から利用されている偏向電磁石からの光に較べて数桁強くかつ偏光特性の制御も可能なことから、多くの放射光利用研究者から期待を集めている。本報告では挿入光源からの放射光発生の原理について概略的な説明を行い、挿入光源の具体例について解説した。

論文

Design of a new type of planar undulator for generating variably polarized radiation

佐々木 茂美; 角野 和義*; 高田 武雄*; 島田 太平; 柳田 謙一; 宮原 義一

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 331, p.763 - 767, 1993/00

 被引用回数:72 パーセンタイル:1.96

最近、放射光の偏光特性を積極的に利用する研究が盛んになりつつある。特に円偏光した放射光は、物質の磁気的性質を調べるための強力な手段であることが知られている。一方直線偏光についても垂直面内に偏光した放射光を用いることが望ましい利用研究も数多くある。これらの利用研究のニーズに答えるべく、目下原研で新しいタイプの可変偏光アンジュレーターを製作中である。本報告ではこのアンジュレーターの構造、磁場性能、放射光特性について述べる。

論文

A New undulator for generating variably polarized radiation

佐々木 茂美; 宮田 浩二*; 高田 武雄*

Japanese Journal of Applied Physics, 31(12B), p.L1794 - L1796, 1992/12

 被引用回数:74 パーセンタイル:5.57(Physics, Applied)

最近、放射光利用研究分野では、シンクロトロン放射の偏光特性を積極的に利用しようという試みがさかんになりつつある。この様な要請に答えるために我々は、自由に偏光特性を変えられる新型アンジュレーターを考案した。この装置は、電子軌道の上下に合計4列の磁石列を配置した構造になっており、各々の磁石列の相対位置を変えることにより、円偏光、楕円偏光、水平直線偏光、垂直直線偏光を作り出すことが可能である。また、この装置はこれまでに提唱された類似の装置に比較して、電子軌道上でより強い磁場を発生できるため、円偏光放射光の波長可変範囲を広く取れるという利点がある。

論文

プラズマアンジュレーター

鈴木 康夫

プラズマ・核融合学会誌, 68(5), p.488 - 502, 1992/11

自由電子レーザーや放射光施設において、高輝度光の発生部として用いられるアンジュレーターについて、細いプラズマ柱の配列したものを用いる方式を考案したので報告する。2つの方式があり、一つは磁場型であり、これはプラズマ柱に流れる電流を用いてアンジュレータ力を作る。もう一つは、電場型で、プラズマ柱列によるプラズマ密度リップルと相対論的電子ビームとの相互作用でアンジュレーター力を作る方式である。本論文では、このプラズマ列の作り方、安定化法等について述べる。この方式は、ギャップ間隔を広くとれ、磁場や電場を強く作れるなど、非常に多くの利点をもつものである。

報告書

垂直偏光アンジュレータの開発

角野 和義*; 佐々木 茂美

JAERI-M 92-157, 11 Pages, 1992/10

JAERI-M-92-157.pdf:0.56MB

磁界解析ソフトウェアを利用して垂直偏光アンジュレータり概念設計を行った。本報告のアンジュレータの構成は1磁場周期(80mm)に合計8個の磁石を用いるタイプと16個の磁石を用いるタイプとした。これらのモデルと以前に報告した新型可変偏光アンジュレータの垂直偏光モード時の磁場強度の比較を行った。解析の結果、1磁場周期に16個の磁石を使用するタイプが新型可変偏光アンジュレータの垂直偏光モードに対し、約1.3倍高いピーク磁場を示すことが明らかになった。さらに垂直偏光アンジュレータの磁石列の位相をずらすことにより、新型可変偏光アンジュレータと同様に円偏光を発生できることも判明した。また、この際に新型可変偏光アンジュレータの円偏光モード時より、わずかではあるが高い螺施磁場が得られることがわかった。

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