JP2021061164A

JP2021061164A - 挿入光源の設置方法

Info

Publication number: JP2021061164A
Application number: JP2019184543A
Authority: JP
Inventors: 隆弘指宿; Takahiro Ibusuki
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2019-10-07
Filing date: 2019-10-07
Publication date: 2021-04-15

Abstract

【解決手段】挿入光源を通過する電子ビームの方向に対して垂直な方向に複数のＶ字溝を有するガイド機構を備えた台座を所定の場所に設置し、前記Ｖ字溝に、Ｖ字溝に沿った方向に多数並べて配置されるコロと前記コロを支持するホルダーと、を備えたガイドユニットをＶ字型に配し、前記挿入光源の前記台座を除く部分を、クレーンにて、前記Ｖ字型凸部が前記Ｖ字溝に嵌るように着地させた後、前記Ｖ字溝に沿って前記挿入光源の前記台座を除く部分を移動させて前記挿入光源の位置決めを行い、その後前記ジャッキシステムによって前記挿入光源の前記台座を除く部分を前記Ｖ字溝から浮かせつつ前記台座上に位置固定する挿入光源の設置方法。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子貯蔵リング等に設置される挿入光源（アンジュレータ）に関する。

真空中において光速近くまで加速された電子ビームが磁界中で曲げられると、電子ビームの移動軌跡の接線方向に放射光を発光し、これをシンクロトロン放射光と呼んでいる。このようなシンクロトロン放射光を発生させる光源を、電子貯蔵リング（電子ビーム蓄積リング）の直線部に設置し、高指向性、高強度、高偏光性などの特性を生かした種々の技術の実用化のための研究が行われている。今日の電子貯蔵リングには、より高いビーム電流、より小さなビーム断面積による高輝度光源である挿入光源（アンジュレータ）が複数設けられている。

かかる挿入光源として、例えば、下記特許文献１や特許文献２に開示される挿入光源が知られている。これらの挿入光源は、多数の磁石が列状に配置される第１磁石列と、多数の磁石が列状に配置される第２磁石列が狭い間隔で向かいあう構成を備えている。特許文献１においては、これらの磁石列は内部が超高真空に維持される真空槽内に配置されており、第１磁石列と第２磁石列の間には電子ビームが通過するギャップ空間が形成されている。前記ギャップの大きさは、挿入光源に備えられた駆動機構によって第１磁石列と第２磁石列を垂直方向に昇降させることで調整することができる。特許文献１の装置においては、第１および第２磁石列が、間に何もはさむことなく向かい合って真空槽内に配置されているので、磁石列間のギャップを４ｍｍ程度まで小さくすることが可能である。また、特許文献２においては、磁石列の間に内部が超高真空に維持される薄い真空チャンバーが配置されている。この真空チャンバーの厚みは例えば１０ｍｍ程度である。これらの狭いギャップや真空チャンバーの内部を電子貯蔵リングの電子ビームが通過するためには、挿入光源が正確に所定の位置に設置される必要がある。さらに、挿入光源が設置される電子貯蔵リングの直線部の両端には、電子ビームの軌道を調整する偏向磁石やＸ線受光機器などが設置されており、多くの場合、設置に際しては、電子ビームに垂直な方向から押し込むように移動させて設置する必要があるなど、空間的な制約もある。

国際公開第２０１８／１４３２５３号特開２０００−２２３３００号公報

しかしながら挿入光源は、その大きさにもよるが、通常の場合総重量が１０トン前後の重量物であり、挿入光源を正確な位置に設置するために、従来はクレーンで吊り上げながらチルローラ等を挿入して位置を調整するか、大型のフォークリフトを使うなどの方法を取っていた。しかしながらこれらの方法では、位置制御の正確性があまりよくないという問題や、位置調整に時間を有するという問題、また、電子貯蔵リングの空間的な制約のために作業が困難であるという問題などがあった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、重量物である挿入光源を、従来よりも楽な方法でかつ正確に設置する方法を提供することである。

上記課題を解決するため本発明に係る挿入光源の設置方法は、
挿入光源の設置面に配置され、挿入光源を通過する電子ビームの方向に対して垂直な方向に複数のＶ字溝を有するガイド機構を備えた台座と、
下面に前記Ｖ字溝に対応するＶ字型凸部、およびジャッキシステムを備えたベースと、
を有する挿入光源において、
前記台座を所定の場所に設置し、
前記Ｖ字溝の１本以上に、Ｖ字溝に沿った方向に多数並べて配置されるコロと前記コロを支持するホルダーと、を備えたガイドユニットをＶ字型に配し、
前記挿入光源の前記台座を除く部分を、クレーンにて、前記Ｖ字型凸部が前記Ｖ字溝に嵌るように着地させた後、前記Ｖ字溝に沿って前記挿入光源の前記台座を除く部分を移動させて前記挿入光源の位置決めを行い、
その後前記ジャッキシステムによって前記挿入光源の前記台座を除く部分を前記Ｖ字溝から浮かせつつ前記台座上に位置固定する、
挿入光源の設置方法。

ある実施形態において、前記台座は、取り外し可能なガイドピンを有し、前記ベースは水平方向が前記ガイドピンの位置にほぼ相当する位置にガイド穴を有し、前記クレーンによって前記挿入光源の前記台座を除く部分を着地させる際前記ガイド穴を前記ガイドピンに通して着地させ、その後前記ガイドピンを取り外してから前記Ｖ字溝に沿って移動させる。

本実施形態の設置方法が適用される挿入光源の正面側から見た斜視図本実施形態に設置方法が適用される挿入光源の正面図本実施形態に設置方法が適用される挿入光源のクレーン吊り上げによる移動を説明した図脚部および台座の背面側から見た斜視図脚部および台座の背面側から見た斜視図脚部および台座の背面図ガイドユニットの外観斜視図脚部および台座の背面側から見た斜視図脚部および台座の正面側から見た斜視図

本発明の設置方法を適用可能な挿入光源としては、特許文献１、２記載の挿入光源のほか、特開２０１４−１３６５８に記載の挿入光源や、特開２００１−１４３８９９に記載の挿入光源が挙げられ、一定の間隔で向かい合う複数の磁石列を有し、前記磁石列の間を電子ビームが通過する挿入光源であればどのようなタイプの挿入光源であっても適用可能である。

以下、本発明の設置方法が適用され得る挿入光源について説明する。

図１は、本発明の設置方法が適応され得る挿入光源１００の正面斜視図である。図２は挿入光源１００を正面から見た平面図である。図１、図２に示した挿入光源は、特許文献２で示した挿入光源と同様に磁石列の間に電子ビームが通過する薄い真空チャンバーＶＣが設置されている。

Ｍ１、Ｍ２は磁石支持体に指示された磁石列を示している。磁石列Ｍ１と磁石列Ｍ２の間に設置される真空チャンバーＶＣの厚みは例えば１０ｍｍ程度であり、非常に薄い。電子貯蔵リングの電子ビームは真空チャンバーＶＣ内を通過する。真空チャンバーＶＣ内を正確に電子ビームが通過するためには、挿入光源１００を正確な位置に設置することが必要とされる。挿入光源１００のその他の主な機構はベース１０の上部に配置されているが、それらの構造は特許文献１、２等の公知文献に詳しく説明されているので本明細書では省略する。本発明は、薄い真空チャンバーや狭いギャップを介して向かい合うＭ１、Ｍ２などの複数の磁石列を有し、前記真空チャンバー内やギャップを電子ビームが通過する挿入光源であればどのようなタイプの挿入光源であっても適用可能である。

ベース１０の構造の一例を説明する。図１および図２の例において、ベース１０は主に、上面プレート２０、側面プレート２１、フレーム２２、脚部３０、脚部３１とで構成される。上面プレート２０の下部に脚部３０、脚部３１が配置されており、それぞれ側面プレート２１およびフレーム２２により連結されている。これらの連結の仕方は図１、図２の態様に限定されない。例えば特許文献１記載の例のように、上面プレート２０、脚部３０、脚部３１、側面プレート２１、フレーム２２などが一体化したベース１０であってもよい。ベース１０より上部の重量を支えているのは脚部３０であり、脚部３１は宙に浮いている。脚部３０はジャッキシステム５０によって台座４０と連結されている。
脚部３０は、静定条件を満たす３個がより好ましい態様であり、図１、図２の例では前方に１個、後方に２個配置されている。

これらの部材はそれぞれ鋼等の材料で形成され、挿入光源１００は総重量１０トン前後の重量物となる。したがって、電子ビームが正確に真空チャンバー内を通過するように挿入光源１００を所定の場所に設置するには困難を伴い、位置制御性もよくないという問題があった。本発明では、脚部３０と台座４０の構造を工夫することにより、従来より容易かつ正確に挿入光源１００を設置する方法を見出したものである。

以下、その設置方法について説明する。

＜大まかな位置調整→磁石列に平行な方向の位置調整＞
まず、台座４０を３個（前方に１個、後方に２個）所定の位置に正確に設置する。それから、図３に示すように、挿入光源１００をクレーン６０を用いて吊り上げ、所定の位置近傍まで移動させる。なお、本発明においてクレーンとは、固定式クレーンのみならず、移動式クレーンやデリックなども含む広義のクレーンを指す。

図４、図５は挿入光源１００を着地させる際の、脚部３０と台座４０を後方からみた斜視図である。脚部３０にはガイド穴３２が開けてある。台座４０には取り外し可能なガイドピン４１が設置されている。ガイドピン４１がガイド穴３２を貫通するように、クレーン６０で挿入光源１００の位置を調整する（図４）。ガイドピン４１とガイド穴３２の位置は、ガイドピン４１がガイド穴３２を貫通することによって、挿入光源１００の図１のＸ方向における大まかな位置が調整できるように設定されている。

台座４０にはＶ字溝を有するガイドレール４２が２本取り付けられており、ガイドレール４２には、Ｖ字溝に沿った方向に多数並べて配置される針状乃至円柱状のコロと前記コロを支持するホルダーとを備えたガイドユニット４３が前記Ｖ字溝に沿うように配置されて、ガイド機構４４を構成している。ガイド機構４４（ガイドレール４２およびガイドユニット４３）は取り外し可能であってもよい。脚部３０の底部には前記Ｖ字溝の形状に対応するＶ字型凸部３３が２箇所設けられている。Ｖ字型凸部３３は取り外し可能であってもよい。２本のガイドレール４２は互いに平行で、磁石列Ｍ１およびＭ２に垂直な方向（図１のＹ方向）を向いている。

ガイド穴３２にガイドピン４１を貫通させた後、挿入光源１００をそのまま着地させる（図５）。図６に示すように、挿入光源１００が着地した際にＶ字型凸部３３がガイドレール４２のＶ字溝に嵌る。ガイドレール４２およびＶ字型凸部３３は、挿入光源１００がＸ方向の正確な位置に着地できるように、お互いの位置、およびそれぞれのガイド穴３２からの距離が正確に設定されている。このように着地させることによって、挿入光源１００を図１のＸ方向について正確な位置に設置させることができる。

ガイドピン４１の位置、ガイドレール４２の本数等は上記に限定されない。正確に移動させるため、重量を分散させるため等の理由で、ガイドレール４２は１つの台座４０に対し複数平行に設置されることが好ましい。ガイドユニット４３は複数のガイドレール４２のうち１本のみに配置されてもよいし、全てのガイドレール４２に配置されてもよい。

なお、特許文献１の例にように、上面プレート２０、脚部３０、脚部３１、側面プレート２１、フレーム２２などが一体化したベース１０に本発明を適用するには、ベース１０の下面のガイドレール４２のＶ字溝に対応する箇所にＶ字型凸部３３を設ければよい。

＜磁石列に垂直な方向の位置調整＞
上述の通り、ガイドレール４２は正確に磁石列Ｍ１、Ｍ２の方向に垂直な方向（図１のＹ方向）を向くように、かつ、お互いが平行に設置されている。ガイドユニット４３は、図７に示すように、多数のコロ４３０と、このコロ４３０を支持するホルダー４３１により構成される。ガイドユニット４３は図７に示すようなガイドユニット４３を２本使用してＶ字型を形成してもよいし、Ｖ字型のガイドユニットを用いてもよい。このようなガイドユニットは市販されており、日本トムソン株式会社製のフラットケージやＴＨＫ株式会社製のフラットローラーなどを用いることができる。これらは剛性に優れ、挿入光源１００を十分支えることができる。

挿入光源１００を着地させ、図３および図８に示すように、ガイドピン４１を取り外した後、脚部３０を前方（図８の矢印の方向）に移動させ、図１のＹ方向の位置を正確に調整する。ガイドユニット４３を用いているので、重量物である挿入光源１００であっても容易に動かすことができる。したがって、クレーン６０を用いなくても挿入光源１００を動かし、Ｙ方向の位置調整を行うことが可能である。クレーン６０を用いてわずかに挿入光源１００を持ち上げつつ移動させてもよい。

＜上下方向の位置調整＞
その後上下方向（図１のＺ方向）の位置調整を行うが、Ｚ方向の位置調整は公知のジャッキシステムを用いた方法を適用することができる。図９は脚部３０を前方から見た図である。脚部３０の前方側にはジャッキシステム５０用のガイド穴３４が開いており、台座４０のガイド穴３４の直下にはジャッキシステム５０配置用の凹部４５が形成されている。ジャッキシステム５０は市販のジャッキシステムの他、大型ねじ（レベル調整ねじ）でもよい。ジャッキシステム５０を動かして、Ｚ方向の位置が定まった後、Ｖ字型凸部３３、ガイドレール４２、ガイドユニット４３は取り外してもよい。（図１、図２参照）

本発明の設置方法を用いることにより、チルローラを用いて位置を調整したり大型フォークリフトを用いたりすることなく、従来よりも格段に容易に挿入光源を設置することができる。また、本発明の設置方法は位置制御性に優れ、挿入光源を正確な位置に設置することができる。

本発明は、重量物である挿入光源を、従来よりも楽な方法でかつ正確に設置する方法を提供できる点において、産業上の利用可能性を有する。

１００挿入光源
Ｍ１磁石列
Ｍ２磁石列
ＶＣ真空チャンバー
１０ベース
２０上面プレート
２１側面プレート
２２フレーム
３０脚部
３１脚部
３２ガイド穴
３３Ｖ字型凸部
３４ガイド穴
４０台座
４１ガイドピン
４２ガイドレール
４３ガイドユニット
４３０コロ
４３１ホルダー
４４ガイド機構
４５凹部
５０ジャッキシステム
６０クレーン

Claims

挿入光源の設置面に配置され、挿入光源を通過する電子ビームの方向に対して垂直な方向に複数のＶ字溝を有するガイド機構を備えた台座と、
下面に前記Ｖ字溝に対応するＶ字型凸部、およびジャッキシステムを備えたベースと、
を有する挿入光源において、
前記台座を所定の場所に設置し、
前記Ｖ字溝の１本以上に、Ｖ字溝に沿った方向に多数並べて配置されるコロと前記コロを支持するホルダーとを備えたガイドユニットをＶ字型に配し、
前記挿入光源の前記台座を除く部分を、クレーンにて、前記Ｖ字型凸部が前記Ｖ字溝に嵌るように着地させた後、前記Ｖ字溝に沿って前記挿入光源の前記台座を除く部分を移動させて前記挿入光源の位置決めを行い、
その後前記ジャッキシステムによって前記挿入光源の前記台座を除く部分を前記Ｖ字溝から浮かせつつ前記台座上に位置固定する、
挿入光源の設置方法。
前記台座は、取り外し可能なガイドピンを有し、前記ベースは前記ガイドピンを貫通させるためのガイド穴を有し、前記クレーンによって前記挿入光源の前記台座を除く部分を着地させる際前記ガイド穴を前記ガイドピンに通して着地させ、その後前記ガイドピンを取り外してから前記Ｖ字溝に沿って移動させる、請求項１記載の挿入光源の設置方法。