| 研究課題/領域番号 |
26390122
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| 研究機関 | 公益財団法人高輝度光科学研究センター |
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研究代表者 |
青柳 秀樹 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 光源・光学系部門, 副主幹研究員 (20416374)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 量子ビーム測定手法 / 放射光 / パルスモード計測 / 光位置モニタ / ストリップライン |
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| 研究実績の概要 |
１．検出素子の基本構造設計
検出素子の高周波特性を最も高めるためには、高周波伝送線路として良く知られるマイクロストリップライン表面の線条導体をそのまま放射光ビームの受光面とする構造が最適である。しかしながら、大型放射光施設SPring-8の標準的な挿入光源の発生する放射光ビームの最大出力は約10kWに及ぶため、基本構造を高周波特性と耐熱性の観点から検討した結果、線条導体の先端に受光部として耐熱性の優れたダイヤモンドを母材とした小型薄板（膜厚0.3mm）を放射光と平行に配置させた構造を採用することとした。光電子放出面とするためにダイヤモンド母材の表面には金属蒸着を施す。この構造を採用することで、検出素子の受光面積が小さくなり、耐熱性を大幅に高めることが可能となった。また、受光部小型薄板による浮遊容量を計算した結果、優れた高周波特性が期待できることが分かった。そして、検出素子に電気的に接続するためのマイクロストリップラインの材質や構造設計を行なった。
２．熱除去の方法
受光部に用いられるダイヤモンド小型薄板の使用温度を低く抑えるためには冷却ホルダとの熱接触をとる箇所（冷却部）の熱伝達を高める必要がある。したがって、受光部は小型とする一方で、冷却部の面積を大きく確保して除熱の効率化を図ることとした。検出素子の取り付け方法として、熱接触を重視したろう付けによる構造と素子の着脱を可能とするためのバネ性のクランプの構造を検討した。冷却ホルダ自体は、従来のように水冷を採用している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初、挿入光源ビームラインにおいてもマイクロストリップラインの表面の線条導体を放射光ビームの受光面とすることが可能と考えていた。しかしながら、詳細設計を進めていく中で、偏向電磁石ビームラインで使用可能なモニタとして考案した構造の延長として改良するだけでは、高出力の挿入光源ビームラインでは耐熱性を十分に確保することは難しいことが判明した。それを克服するために、高周波特性と熱特性の双方で十分な性能を得られる構造設計に時間をかけることとなった。そのため、初年度に予定した検出素子の製作及びその評価試験を次年度に持ち越すことになった。
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度実施できなかった検出素子の製作及びその評価試験を実施し、更にその検出素子を組み込んだ実際のビームラインで使用できるモニタの製作を進める。ダイヤモンド小型薄板を受光部に用いるが、除熱のための熱伝達を高めた取り付け手法が要点となる。それに対応するために、熱接触面の評価実験を加熱用の電子ビーム照射装置等を用いて行なう。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当該助成金は、ストリップライン型検出器を購入することを予定していた。この検出器は、偏向電磁石ビームライン用として既に開発をしていたマイクロストリップラインの表面の線条導体を受光面とする基本構造として熱伝達係数を向上させる改良を施すものであった。しかしながら、この構造を単に採用するのでは、高出力の挿入光源ビームラインにおいては耐熱性を十分に確保することは難しいことが判明した。それを克服するために、高周波特性と熱特性の双方で十分な性能を得られる構造設計に時間をかけることとなったため、当該年度に予定した検出素子の製作及びその評価試験を次年度に持ち越すことになった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
当該年度に実施できなかった検出素子の製作を、発注業者に製作方法の指導をしながら進める。本年度に予定したモニタ用真空容器、放出光電子の収集用電極、遮光マスク等の製作を発注する計画である。また、加熱用の電子ビーム照射装置等を用いて熱伝達評価試験を行なうため、試験サンプル、及び、治具等も発注する予定である。
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