| 研究課題/領域番号 |
26246044
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
山本 樹 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (20191405)
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| 研究分担者 |
大熊 春夫 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 財団付, 特別嘱託 (60194106)
早乙女 光一 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 加速器部門, 主幹研究員 (20416382)
田中 隆次 独立行政法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, 主任研究員 (30321780)
足立 伸一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (60260220)
足立 純一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 研究機関講師 (10322629)
帯名 崇 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 准教授 (60290855)
本田 融 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (90181552)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 放射光 / 挿入光源 / アンジュレータ |
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| 研究実績の概要 |
アンジュレータは光源加速器において周回中の電子に周期磁場を印加することで周期運動を行わせ，干渉効果によって放射の単色度と輝度および空間指向性を著しく高める装置である。比較的低エネルギーの加速器でも、高いエネルギーの放射光（基本波で10keV以上）を生成するために、極短周期アンジュレータの開発を行った。
このために我々は多極着磁法を応用して、パルス電磁石によって発生させた極短周期磁場を希土類元素永久磁石材料（NdFeB系）に直接“転写”する方法を開発した。目標周期長を4mmとし、長さ100mm×厚さ2mm×幅20mmの板状の磁石素材を効率的に着磁する方式を確立した（平成24-25年度挑戦的萌芽研究：JSPS科研費24651107）。着磁した2枚の板状磁石を互いに対向させて、その隙間（磁石ギャップ）の中心軸上に極短周期アンジュレータ磁場を生成することができる。
平成26年度は、上述の磁気回路着磁法をさらに発展させた。着磁強度の向上が磁場強度を向上させ、さらに磁性材の着磁飽和が強度および周期精度を向上させるので、高い着磁強度の得られる着磁器の開発が非常に重要である。このために着磁ヘッドの改良を行い、磁石板両面からの着磁を可能にした。さらにアンジュレータ磁石長尺化のための磁石板連結法の開発・アンジュレータ端部磁場の補正方法の開発に着手した。
本研究では複数施設での光源評価のため数種類の周期長(2, 4, 6mm等)に対応可能な試験機を開発する。平成26年度はそのための準備として、磁場測定用テストベンチを設計・製作してギャップ駆動機構の開発を行った。極短周期アンジュレータに要求される1micron以上の高精度ギャップ制御を実現することができた。また、既存の光源加速器における光源性能評価試験を行うために、試験に最適な環境を持つSPring-8での光源性能試験の実現性について検討した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
比較的低いエネルギーの加速器においても、高いエネルギーの放射光（基本波で10keV以上）を生成することを目的として，極短周期アンジュレータの開発を行っている。このために、我々は多極着磁法を応用した方法の開発を行ってきた。この方法では、パルス電磁石によって発生させた極短周期磁場を希土類元素永久磁石材料（NdFeB系）に直接“転写”する。着磁した2枚の板状磁石を互いに対向させて、その隙間（磁石ギャップ）の中心軸上に極短周期アンジュレータ磁場を生成することができる。
平成26年度は、(1) 着磁法の改善による着磁強度・精度の更なる向上、(2) 可変ギャップ型磁場測定用テストベンチの設計・製作、(3) 光源性能試験実現性の検討、の3項目を主な目標として研究を行った。項目(1)では、着磁強度の向上が磁場強度を向上させ、さらに磁性材の着磁飽和が強度および周期精度を向上させるので、高い着磁強度の得られる着磁器の開発が非常に重要である。このために、着磁ヘッドの改良を行い、磁石板の着磁を板の両面から行えるようにした。さらに周期長6mmの着磁方式の開発・アンジュレータ磁石長尺化のための磁石板連結法の開発・アンジュレータ端部磁場の補正方法の開発に着手することができた。項目(2)では、光源評価のために使用するアンジュレータ架台の開発の準備として、磁場測定用テストベンチを設計・製作してギャップ駆動機構の開発を行った。極短周期アンジュレータに要求される1micron以上の高精度ギャップ制御を実現することができた。また、項目(3)では、既存の光源加速器における光源性能評価試験を行うために、試験に最適な環境を有するSPring-8での光源性能試験の実現性について検討した。
上述の成果により，本研究は現在までおおむね順調に進展していると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成27年度は、平成26年度に引き続き、極短周期アンジュレータ磁気回路着磁法をさらに発展させる。このために磁場強度/精度の向上・磁場周期精度の向上を更に追求する。平成26年度に一部進展した、磁石長長尺化のための磁石板連結法・アンジュレータ端部磁場の補正方法を更に発展させ、確立を目指す。これまでの周期長4mmを目標にした開発に加え、平成26年度開発した周期長6mmの着磁法の改良を行う。更に短周期を目指した周期長2mmの着磁法の開発に着手する。
平成26年度に高精度ギャップ駆動機構を開発し、極短周期アンジュレータ駆動架台試験器を完成できたことは本研究の大きな成果の一つである。平成27年度はこの成果を応用して、光源性能評価試験のための極短周期アンジュレータ駆動架台の設計・製作を行う。本研究では数種類の周期長(2, 4, 6mm等)を持つ磁石開発を目指すが、この駆動架台はこれらの磁石を交換して装着できる、複数施設での光源評価試験が可能な可搬型極短周期アンジュレータ試験機として開発する。磁場評価のために、上記の可変ギャップ型磁場測定用テストベンチに高空間分解能磁場測定装置を組み合わせた高精度の磁場測定法を確立する。
また、既存の光源加速器における極短周期アンジュレータの光源性能評価試験を行うために、電子ビーム軌道が安定で、局所的なリングオプティクスの制御による実用運転も成功させており、試験に最適なビーム診断用環境を有するSPring-8でのビーム試験計画を検討する。平成27年度は、SPring-8施設の状況をより深く調査し、詳細な検討を行う。コミッショニングに成功し、近い将来更に高い電子ビーム性能が期待できるKEK-cERLでの評価試験の検討も合わせて行う。
平成26・27年度における極短周期アンジュレータ開発に関する成果をまとめて学会発表を行う。
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