JPH10233300A

JPH10233300A - 低エミッタンス電子蓄積リング

Info

Publication number: JPH10233300A
Application number: JP4974597A
Authority: JP
Inventors: Shoji Kamiya; 祥二神谷; Lebechev Eugueni; エウグエニ・レベチェフ
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-02-18
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 1998-09-02
Anticipated expiration: 2017-02-18
Also published as: JP3219376B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低エミッタンス運転が可能でミニアンジュレ
ータや超電導ウィグラを挿入できる小型で経済的な電子
蓄積リングを提供する。【解決手段】直列に配設された３基の同型の偏向電磁
石１、２、３とその間に介設された２基の４極電磁石
４、５を主要要素とし、モジュールの端における分散関
数が比較的大きな値になっても偏向電磁石の中心におけ
る水平ベータ関数βｘと分散関数ηを極力小さくするよ
うにしたトリプルクロマティックベンド（ＴＣＢ）を第
１の基本モジュールとし、第１偏向電磁石の半分の長さ
を有する第２の偏向電磁石を用いて第１偏向電磁石−４
極電磁石−第２偏向電磁石−第２偏向電磁石−４極電磁
石−第１偏向電磁石の順に配設し、第２偏向電磁石の間
に形成される直線部における分散関数をゼロにしたＴＣ
Ｂを第２の基本モジュールとして、これら基本モジュー
ルを複数直列に配設して電子蓄積リングを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射光装置に用い
る電子蓄積リングに関し、特に水平エミッタンスが低
く、超電導ウィグラ、多極超電導ウィグラ、ミニアンジ
ュレータ等を挿入して高輝度な放射光を得ることができ
る電子蓄積リングに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の放射光発生装置用の電子蓄積リン
グは、２基の偏向電磁石とそれらに挟まれた複数の４極
電磁石から構成されるダブルベンドアクロマティックセ
ル（ＤＢＡ）またはＤＢＡの間にもう１基の偏向電磁石
を組み込んで構成するトリプルベンドアクロマティック
セル（ＴＢＡ）を用いてラティスを構成するのが普通で
ある。これらＤＢＡやＴＢＡを用いた電子蓄積リングで
は、セルの両端位置における分散関数をゼロにして、セ
ルに挟まれた中間位置に挿入光源を配設するようにす
る。

【０００３】一方、放射光リングで高輝度の放射光を得
るためにはエミッタンスを小さくすることが必須であっ
て、１０ｎｍ−ｒａｄ以下にすることが好ましい。とこ
ろが、ＤＢＡあるいはＴＢＡの両端で分散関数をゼロに
しようとすると、エミッタンスを最小化することが困難
になり、たとえば所定の電子エネルギの下で数ｎｍ−ｒ
ａｄの水平エミッタンスを得ようとすれば、膨大な数の
セルを用い周長が大きくコストの高い電子蓄積リングに
なってしまう。

【０００４】同じ偏向半径ρを有する偏向電磁石を用い
て形成された電子蓄積リングにおける水平方向のビーム
エミッタンスε_xは、γを電子のエネルギを表すローレ
ンツ因子、Ｊ_xを減衰分配率（damping partition numbe
r)、Ｈをラティス不変量（Lattice invariant）とする
と、下の式で表される。ただし、＜＞は電子蓄積リング
全周にわたる平均値を意味する。 ε_x＝Ｃ_qγ²＜Ｈ＞／（Ｊ_xρ）（１）Ｈ＝γ_xη²＋２α_xηη’＋β_xη’² （２）ここで、Ｃ_qは定数で、３．８４×１０^-13ｍ、ηは水平
方向の分散関数、η’はその傾き、α_x、β_x、γ_xはツ
イスパラメータ（Twiss parameter）として知られるラ
ティス関数である。

【０００５】従って、エミッタンスεを小さくするため
には、＜Ｈ＞を小さくするか対応する偏向電磁石内のラ
ティス関数を小さくする必要がある。しかし、このよう
にすると偏向電磁石の端部と隣接する４極電磁石におけ
るβ_xの値が容認できないほど大きくなる可能性があ
る。また、さらに超電導ウィグラがビームダイナミック
スに与える影響を軽減するために、ウィグラを挿入する
直線部における分散をゼロにすることが要求される。そ
うしないと、ウィグラのストロングフィールドがビーム
エミッタンスを顕著に増大して装置の性能を制約するこ
とになるからである。したがって通常は、超電導ウィグ
ラを設置する直線部における分散をゼロとするため、多
数のアクロマティックベンドを併置した光源構成を用い
ることになる。

【０００６】このようにエミッタンスを極小化しかつ分
散のない直線部を形成するために、従来よく用いられる
ものとして、チャスマン・グリーン（Chasmann-Green）
のダブルベンドアクロマティックセル（ＣＧ）とトリプ
ルベンドアクロマティックセル（ＴＢＡ）がある。ＣＧ
は基本的に２個の２極磁石とそれに挟まれた多数の４極
磁石からなり、ＴＢＡは２式のＣＧの間にもう１個の２
極磁石を配設した構造を有する。

【０００７】偏向磁石内におけるラティス関数を適切に
選択するための計算は容易で、ＣＧとＴＢＡの場合の最
小エミッタンスは下の式で表される。 ε_x＝Ｃ_mγ²θ³ （３）ここで、θ＝２π／Ｎ_cはアクロマティックアングル、
Ｎ_cはセルの数、Ｃ_mはラティスに固有の定数である。エ
ミッタンスがビームエネルギの２乗に比例し偏向角の３
乗に比例するというこの関係式はＣＧとＴＢＡに特有な
わけではなく、一般的な性質である。

【０００８】これから分かるように、一定量のエネルギ
γの下でエミッタンスεを小さくしようとするとラティ
スのセル数Ｎ_cを増加してθを減少させなければならな
い。これは装置の周長を増加しコストを上昇させる結果
となる。エミッタンスを小さくする別の方法は、ＣＧや
ＴＢＡの場合より定数Ｃ_mが小さい新しい形式のラティ
スを用いることである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、新しい形式のコンパクトなラティ
スを用いることにより低エミッタンスで小型の電子蓄積
リングを構成することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る電子蓄積リングは、直列に配設された
３基の同型の偏向電磁石とその偏向電磁石の間に介設さ
れた２基の４極電磁石を主要要素として構成され、４極
電磁石がモジュールの端における分散関数が比較的大き
な値になっても偏向電磁石の中心における水平ベータ関
数と分散関数を極力小さくするように選択されたトリプ
ルクロマティックベンド（ＴＣＢ）を第１の基本モジュ
ールとしてラティスを組むことによりエミッタンスを最
適化したことを特徴とする。

【００１１】また、第１基本モジュールの両端部にさら
に補正用の４極電磁石を２基ずつ備え、この補正用４極
電磁石によりモジュール端における垂直ベータ関数を
０．３〜０．７ｍに、また水平ベータ関数を１０〜１８
ｍに調整して、第１基本モジュール間のギャップを直線
部としてここに挿入光源を配設するようにすることがで
きる。なお、直線部に挿入する挿入光源はミニアンジュ
レータであってもよい。

【００１２】さらに、本発明に係る電子蓄積リングは、
上記第１の基本モジュールに加えて、２基の第１の偏向
電磁石と、第１偏向電磁石の半分の長さを有する２基の
第２の偏向電磁石と、２基の４極電磁石を主要要素とし
て、第１偏向電磁石−４極電磁石−第２偏向電磁石−第
２偏向電磁石−４極電磁石−第１偏向電磁石の順に直列
に配設して構成され、第２偏向電磁石の間を直線部と
し、４極電磁石により直線部における分散関数を減少さ
せるようにした第２の基本モジュールを含めてラティス
を組むようにしてもよい。

【００１３】また、第２基本モジュールはさらに補正用
の４極電磁石を追加設置してこの補正用４極電磁石によ
り直線部のベータ関数を安定させるようにすることが好
ましい。また、第２基本モジュールの第２偏向磁石の間
に形成された直線部に挿入する挿入光源は多極超電導ウ
ィグラであってよい。さらに、第１基本モジュールと第
２基本モジュールを交互に配設して合計８個の基本モジ
ュールを組み込んで電子蓄積リングを構成することが好
ましい。

【００１４】本発明の電子蓄積リングはトリプルクロマ
ティックベンド（ＴＣＢ）を用いるためエミッタンスの
最小化がより容易であり、同じエネルギ水準でより低い
エミッタンスを実現することができ、より小型で安価な
リングを構成することが可能である。本発明の電子蓄積
リングは偏向電磁石の中央位置で水平ベータ関数と分散
関数を極小にするようにしたため、偏向電磁石として強
い磁場を発生することができる超電導電磁石を使用する
ことができる。従って、ビームダイナミックに影響を与
えず硬Ｘ線を発生させるようにすることができる。

【００１５】ＴＣＢの端に２基の４極電磁石を設けて垂
直ベータ関数が小さくなるように調整することにより、
ＴＣＢの間の直線部に小さいギャップを有するミニアン
ジュレータを設置することができるようになる。この直
線部における垂直エミッタンス関数が小さいため、ミニ
アンジュレータが有する１．５ｍｍから２ｍｍ程度のギ
ャップに対してもビーム寿命が長い。また中央偏向電磁
石を他の偏向電磁石の半分の長さにしたもので構成すれ
ば、普通の４極電磁石を用いて一寸調整することにより
半分長の中央偏向電磁石の中間に形成される直線部にお
ける分散関数を値が小さく微分値がゼロになるようにす
ることが容易にできるため、この直線部に超電導挿入光
源、ＲＦキャビティ、その他の加速器機器を設置するこ
とができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る超電導ウィグ
ラとミニアンジュレータを用いたマグネット構造を実施
例に基づいて詳細に説明する。発明者らは新しくトリプ
ルクロマティックベンド（ＴＣＢ）を用いて、電子蓄積
リングを構成した。ＴＣＢは３個の２極電磁石と２個の
４極電磁石を基本の構成とするコンパクトなセルであ
る。ＴＣＢではセルの端部における分散関数をゼロにす
ることにこだわらないで、エミッタンスを最小化する条
件を満たすように構成する。また、上記の基本セルの間
に２対の４極電磁石対を配設して、これによりベータト
ロン包絡関数をミニアンジュレータに適合するように調
整する。

【００１７】ＴＣＢにおいて、理想的な最適エミッタン
スにできるだけ近づけるには、偏向電磁石の中心でβ_x
を数十ｃｍ、η_xを数ｃｍ程度にする必要があることが
分かった。ＴＣＢを基本構成モジュールとする本発明の
電子蓄積リングにおける上記式（３）の定数Ｃ_mは８２
０ｎｍとなり、従来技術による電子蓄積リングにおける
値が２６００ｎｍ（米国：ＡＬＳ）程度になることと比
較して極めて小さい。

【００１８】なお、ミニアンジュレータとは、従来のア
ンジュレータが永久磁石列の間に電子ビームが通過する
真空チャンバを設けて形成されるため、磁石列間の間隙
が２ｃｍから３ｃｍ程度になり、強い磁場を印加するこ
とが困難であったのに対して、永久磁石列ごと真空容器
に収納することにより磁石列間ギャップを１．５ｍｍか
ら３ｍｍ程度にするようにしたもので、従来のアンジュ
レータと比較して強い磁場を形成して放射光強度を向上
させるばかりでなく、磁場の周期長も短くすることが可
能で放射光の波長を短くすることができる。

【００１９】ある特定のラティスについて適当な構成を
決めるためには、直線部におけるラティス関数の値を注
意深く決める必要がある。ミニアンジュレータを電子蓄
積リングに挿入して使用するためには、電子ビームにつ
いてギャップ方向の幅を十分小さくしてアンジュレータ
のギャップ側壁に接触して高速電子を損失しないように
して電子ビームの寿命を確保しなければならない。ミニ
アンジュレータは垂直方向の開口が極めて狭いため、ビ
ーム寿命がβ_zの値に強く依存することを考慮に入れる
必要がある。

【００２０】狭いギャップを有するミニアンジュレータ
における電子ビーム寿命の制約に最も係わりがあるプロ
セスは、ラザフォード散乱と呼ばれる残留ガス原子によ
る弾性散乱である。この散乱によりベータトロン運動に
対する角度キックをもたらし、増大した増幅度が開口限
界を超えると粒子が喪失する。ラザフォード散乱の断面
は下の式により与えられる。 σ_s＝４ｐｒ_e ²Ｚ（Ｚ＋１）β_z0＜β_z＞／（γ²ａ_z ²）（４）ここで、ｐは残留ガスの圧力、Ｚは原子数、ａ_zはアン
ジュレータの間隙の半分に当たる開口限界、β_z0はアン
ジュレータ端における垂直方向包絡関数である。散乱断
面は原子数Ｚに強く依存することが分かる。実際上Ｚが
最も大きい最悪の場合は窒素分子Ｎ₂でＺが７となる。

【００２１】弾性散乱寿命τ_sは、電子エネルギＥをＧ
ｅＶで、残留ガスの圧力ｐをｎＴｏｒｒで表すと下の式
で表される。 τ_s＝１０⁷（Ｅ²／ｐ）（ａ_z ²／β_z0＜β_z＞）（５）ここで注意しなければならないのは、β_z0がミニアンジ
ュレータの中心における包絡関数β_zcでなく、アンジュ
レータにおける垂直ベータ関数の最大値であって、アン
ジュレータの端点における値であることである。両者の
間には下式のような関係が成立する。 β_z0＝β_zc＋Ｌ²／４β_zc （６）ここでＬはアンジュレータの長さである。

【００２２】このように、垂直ベータ関数の最大値β_z0
はアンジュレータの長さの２乗に対応して大きくなり中
央における垂直ベータ関数β_zcに反比例して小さくなる
成分を有するため、ミニアンジュレータ用直線部の中央
におけるベータ関数を闇雲に小さくしてもいけないこと
が分かる。アンジュレータ直線部中央における垂直ベー
タ関数β_zを小さくするとアンジュレータの端部におけ
る値β_z0が許容できない水準に達してしまうからであ
る。また、式（５）にあるように、弾性散乱寿命はアン
ジュレータにおける垂直ベータ関数とリング全体にわた
る垂直ベータ関数の平均値の積に反比例する。このた
め、リング中における垂直ベータ関数を適当な値にする
ためには、直線部の垂直ベータ関数を余り小さくするこ
とはできない。

【００２３】ある条件下で適当なリング垂直ベータ関数
値と散乱寿命を得ることができる適切な直線部ベータ関
数値は０．５ｍから０．８ｍとされる。この条件下では
直線部ベータ関数が０．４ｍとなると０．８ｍのときに
１０時間あった寿命が４時間も短くなることが分かって
いる。このように蓄積リング中と直線部とにおいて適度
の垂直ベータ関数を選択することは、垂直方向のクロマ
ティシティを減少させる上にも効果がある。

【００２４】一方、ミニアンジュレータにおける水平方
向ベータ関数β_xの値は、放射光ビームの射出線上の放
射光ビームスポットの大きさを最小化するように選ばれ
る。放射位置から距離Ｌにおけるビームサイズｄ_xは下
の式により評価することができる。ｄ_x ²＝σ_x ²＋Ｌ²（σ_x’²＋σ_r’²）（７）ここで、ビームサイズｄ_xはビーム横断面の半値であ
り、σ_xは電子ビームのスポットサイズ、σ_x’は電子ビ
ームの角度広がり、σ_r’は放射光が本来持っている広
がりを表し、放射射光のビームサイズσ_rは電子のビー
ムサイズσ_xに対して無視できるとした。例えばミニア
ンジュレータからの距離Ｌが１５ｍのときの放射光の幅
ｄ_xを直線部の中央における水平方向ベータ関数β_xに対
してプロットしてみると、水平方向ベータ関数β_xの値
が１６ｍから２２ｍまで変化する間に緩やかな最低値を
持ち、これより小さい値でも放射光の幅ｄ_xが大きくな
ることが分かる。

【００２５】また、ミニアンジュレータからの放射光の
輝度Ｂは下の式で表すことができる。Ｂ＝（光子フラックス）／（４π²Σ_xΣ_x’Σ_zΣ_z’）（８）ここで、放射光の位置Σ_x,_z ²＝σ_x,z²、および放射光の
角度広がりΣ_x,_z’²＝σ_x,z²＋σ_r’²である。上記と同
様に直線部の中央における水平方向ベータ関数β_xに対
して式（８）の分母の値をプロットしてみると、水平方
向ベータ関数β_xの値が１８ｍから２２ｍまでの間に最
低値を持ちこの条件での放射光輝度が高く、ベータ関数
がこれより小さくなっても放射光の輝度が低下すること
が分かる。このように、ミニアンジュレータ等の挿入光
源を挿入する直線部における水平方向ベータ関数がある
適当な範囲になるようにトリプルクロマティックベンド
（ＴＣＢ）を構成して、挿入光源で放射される放射光の
輝度を向上させることができる。

【００２６】さて一方、超電導ウィグラの磁場は電子ビ
ームに大きな影響を与えるため、ウィグラを挿入する直
線部におけるラティス関数値を適正に選択することが重
要である。ビームエミッタンスを増大させないために
は、超電導ウィグラにおける水平分散関数をゼロにしな
ければならない。なお、分散がゼロあるいは極めて小さ
い場合は、ウィグラによりビームエミッタンスを減少さ
せることも可能となる。

【００２７】超電導ウィグラの超電導電磁石が生成する
磁場は、垂直面内のエッジフォーカシングを行わせ、下
の式に従って垂直方向のチューンシフトΔν_zとベータ
関数β_zをリングの周りに波打たせる効果を有する。 Δν_z≒ave(β_z)／４π・＜Ｂ_z ²／Ｂρ²＞・Ｌ（９） Δβ_z／β_z≒２πΔν_z／sin（２πν_z）（１０）ここで、Ｌはウィグラの全長、ave(β_z)はウィグラ位置
における垂直方向包絡関数の平均値、Ｂ_zはウィグラを
縦断する磁場、Ｂρは電子のエネルギＥによりＥ（Ｇｅ
Ｖ）＝０．３Ｂρ（Ｔ・ｍ）で決まる蓄積リングの内の
磁場強度と曲率半径の積である。また、＜＞はウィグラ
内における平均値を意味する。

【００２８】したがって、ラティスに対する影響を小さ
くするためウィグラは通常垂直ベータ関数β_zが小さい
位置に設置されるが、なお適切な補正を加える必要があ
る。なお、実験的には、超電導ウィグラにおける垂直ベ
ータ関数β_zを６ｍより小さくすると都合がよいことが
分かっている。

【００２９】超電導ウィグラを用いてアンジオグラフィ
を取るときには、空間解像度を向上させるためにビーム
源におけるサイズσ_xを０．２ｍｍから０．３ｍｍ程度
にすることが望まれる。このため、下式に従って、ウィ
グラを挿入する直線部における水平ベータ関数β_xに制
約をもたらす。 β_x＝σ_x ²／ε_x （１１）ここで、ε_xは水平エミッタンスである。上記条件の電
子蓄積リングでは、β_xが１１ｍ以下であることが好ま
しいことが分かっている。

【００３０】このようにして構成される基本モジュール
を必要数直列に結合して電子蓄積リングを形成し、直線
部に必要な挿入光源等を設置することにより、従来技術
による蓄積リングより小型のリングで十分高輝度な放射
光を得ることができる。また、従来設置が容易でなかっ
たミニアンジュレータを挿入しても十分長いビーム寿命
を確保できるようになる。

【００３１】

【実施例】以下、電子ビームエネルギが２．２ＧｅＶ、
蓄積電流が０．３Ａ、電子ビームの寿命が１０時間以上
という仕様を満たす実施例を表した図面によって、本発
明に係る電子蓄積リング構造を詳細に説明する。図１
は、本発明の電子蓄積リングに用いる基本モジュール構
成を示す電磁石配置図、図２は図１の電磁石配置におけ
るラティス関数を示す図面、図３は本発明の電子蓄積リ
ングの８分の１に当たる基本構成を示す電磁石配置図、
図４は図３の電磁石配置を２セット繋いだリングの４分
の１部分におけるラティス関数を示す図面である。ま
た、図５は本実施例における電子蓄積リングの電磁石配
置を示す図面である。

【００３２】本実施例の電子蓄積リングにおける基本モ
ジュールは図１に示したトリプルクロマティックベンド
（ＴＣＢ）である。ＴＣＢは、主要素が３個の偏向電磁
石ＢＭと２個の４極電磁石Ｑ３からなる鏡面対称構造を
有している。図１において、参照番号１、２、３は同じ
断面構造と磁場強度を持つ偏向電磁石（ＢＭ）で、内部
を通過する電子ビームを所定角度、本実施例では１５度
ずつ水平方向に偏向させる。偏向電磁石に挟まれて４極
電磁石（Ｑ３）４、５が配置される。２個の４極電磁石
４、５は、電子ビームを収束させることにより偏向電磁
石内のラティス関数を適切に調整して、より小さい水平
エミッタンスを生成するようにするものである。

【００３３】図２には、上記ＴＣＢ内における電子ビー
ムの軌道に沿ったラティス関数の変化状態が表示されて
いる。図２に表示したラティス関数は、水平ベータ関数
β_xと垂直ベータ関数β_zと分散関数ηである。図中実線
で表した分散関数ηは、初めの偏向電磁石１の中央で極
小値を取った後増大するところを、４極電磁石４により
再び減少して真ん中の偏向電磁石２の中央で極小値をと
る。その後、増大するところを２個目の４極電磁石５に
より減少して、３番目の偏向電磁石３の中央で極小値を
取って増大する。

【００３４】初めの偏向電磁石１の上流側には基本モジ
ュール外側の直線部におけるベータ関数を調整するため
の１対の４極電磁石（Ｑ１、Ｑ２）６、７を配設し、さ
らに電子ビームの形状を整え色収差（chromaticity）を
低減させるため、収束用の６極電磁石（ＳＦ）８と拡散
用の６極電磁石（ＳＤ）９を配置してある。また、３番
目の偏向電磁石３の下流には、４極電磁石６、７および
６極電磁石８、９と鏡面対称に、４極電磁石（Ｑ２、Ｑ
１）１０、１１および６極電磁石（ＳＤ、ＳＦ）１２、
１３が配設されていて、電子ビームの形状を回復して次
段のモジュールに供給するようにしている。

【００３５】また、図２中１点鎖線で表した水平ベータ
関数β_xも、分散関数ηとほぼ近似した変化を呈するよ
うに調整されている。なお、図中破線で表した垂直ベー
タ関数β_zは、ＴＣＢ端部で０．３ｍから０．７ｍ程度
の最小値を取り、偏向電磁石１、２、３の位置で大きく
なるが、両端の偏向電磁石１、３の位置で約１４ｍと大
きく、中央の偏向電磁石２の位置で約３ｍ程度とより小
さくなるように調整されている。

【００３６】電子蓄積リングは、８基の基本モジュール
をそれぞれ直線部を介して直列に連ねた形態で構成され
る。直線部は例えば２ｍあって垂直ベータ関数β_zが
０．３ｍから０．７ｍ程度で、ここにビームポジション
センサやステアリングマグネット、ミニアンジュレータ
等を設置する。なお、この直線部では水平ベータ関数β
_xが約１８ｍと大きいので、ここに電子注入装置を設け
ることができる。

【００３７】さらに、超電導ウィグラなど超電導装置を
設置するための直線部は、８基の内１個おきに配設され
る４基の第２の基本モジュールの中央部分に設けられ
る。図３は、上記第１基本モジュールの半分と中央偏向
電磁石を分割した第２基本モジュールの半分を繋いで構
成された電子蓄積リングの８分の１の部分を表した配置
図である。図は、左側に第１基本モジュールの半分を描
き、右側に第２基本モジュールの半分を描いてある。図
中、図１と同じ要素には同じ参照番号を付してある。図
３の磁石構成がそれぞれ面対称に連なって１個の電子蓄
積リングを形成する。

【００３８】第２基本モジュールは図１により説明した
第１の基本モジュールの中央偏向電磁石２を半分の長さ
を有する電磁石（ＤＢ）２１に２分割して両者を離設し
たもので、半分長の偏向電磁石２１の間が直線部にな
る。偏向電磁石１と半分長の偏向電磁石２１の間に設置
された４極電磁石（Ｑ３１）２２は半分長の偏向電磁石
２１内の水平方向分散関数の位置η_xと角度広がりη_x’
をゼロにする機能を有する。この直線部におけるベータ
関数は３個の４極電磁石（Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６）２３、２
４、２５により受容可能な値になるように調整され、こ
れ以外に特殊な４極電磁石を設ける必要はない。

【００３９】３図の左部分に描いた第１基本モジュール
と右部分に描いた第２基本モジュールの間に約２ｍの直
線部が形成されていて、この直線部に上述のように例え
ばミニアンジュレータ３１が挿入される。また図中最右
端に半分表示された直線部には超電導ウィグラ３２が配
設されている。この半分長の偏向電磁石に挟まれた直線
部は約３ｍの長さを有する。図４から分かるように、直
線部における分散関数ηは上述の通りほぼゼロになって
いるが、水平ベータ関数β_xは約１０ｍ、垂直ベータ関
数β_zは約４ｍと、それぞれ適度な値を有するように調
整されている。この直線部にはＲＦキャビティを設ける
こともできる。

【００４０】表１は上記条件を満たす本実施例における
ラティス関数の選択例を示す。また、表２は偏向電磁
石、表３は４極電磁石のパラメータ選択例を示す。

【００４１】

【表１】

【表２】

【表３】

【００４２】図５は、第１基本モジュールと第２基本モ
ジュールを各４基ずつ用いて構成された本実施例の電子
蓄積リング全体を表したもので、電子ビームはリニアッ
ク３１で発生して小型のシンクロトロン４２で加速され
タイミングを計って電子蓄積リング４３に入射される。
電子蓄積リング４３は、４基の第１基本モジュール４４
と４基の第２基本モジュール４５を交互に直列に接続し
てリングを形成し、またリング中に放射光で失われたビ
ームのエネルギを補うための高周波加速装置４６を介設
している。電子蓄積リング４３では、第１モジュールの
中央偏向電磁石５１から放射光ＳＲが放射されるほか、
第２基本モジュールの中央に設けられる直線部に超電導
ウィグラ（ＳＣＳ）５２や多極超電導ウィグラＭＳＷ５
３を設置して放射光を発生させ、また第１基本モジュー
ルと第２基本モジュールの間に形成される直線部にミニ
アンジュレータ５４等の挿入光源を設置して別種の放射
光を発生させることができる。

【００４３】上記のようにして構成されたＴＣＢを基本
モジュールとして形成した本実施例の電子蓄積リング
は、例えば２．２ＧｅＶの容量に対して周長が１２０ｍ
程度、平均直径約３８ｍと極めて小型にすることがで
き、製作費用も低廉になる上、エミッタンスが小さいた
め小型の割に高輝度の放射光を得ることができる。な
お、本実施例の説明に現れた具体的な寸法及び関数値は
説明を明確にするために使用したものに過ぎず、本発明
の技術的思想を逸脱することなく電子蓄積リングに要求
される仕様に基づいて任意に変更できることは言うまで
もない。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の電子蓄積
リングはトリプルクロマティックベンド（ＴＣＢ）を用
いて、より容易にエミッタンスの最小化を達成して小型
リングにより高輝度の放射光を得ることができる。本発
明の電子蓄積リングは、超電導電磁石を使用してビーム
ダイナミックに影響を与えず硬Ｘ線を発生させるように
することができる。また、小さいギャップを有するミニ
アンジュレータを使用してもビーム寿命が長く、長期運
転が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子蓄積リングに用いる基本セル
構成を示す電磁石配置図である。

【図２】図１の電磁石配置におけるラティス関数を
示す図面である。

【図３】本発明実施例の電子蓄積リングの８分の１に当
たる基本構成を示す電磁石配置図である。

【図４】本発明実施例の電子蓄積リングの４分の１
に当たる部分におけるラティス関数を示す図面である。

【図５】本実施例における電子蓄積リングの電磁石配置
図である。

【符号の説明】

１、２、３偏向電磁石４、５４極電磁石６、７、１０，１１４極電磁石８、９、１２、１３６極電磁石２１偏向電磁石２２、２３、２４、２５４極電磁石３１アンジュレータ３２超電導ウィグラ４１リニアック４２シンクロトロン４３電子蓄積リング４４第１基本セル４５第２基本セル４６ＲＦキャビティ５１、５２、５３、５４光源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直列に配設された３基の同型の偏向電磁
石と該偏向電磁石の間に介設された２基の４極電磁石を
主要要素として構成され、該４極電磁石がモジュールの
端における分散関数が比較的大きな値になっても前記偏
向電磁石の中心における水平ベータ関数と分散関数を極
力小さくするように選択された第１の基本モジュールを
用いてラティスを組むことによりエミッタンスを最適化
した電子蓄積リング。
【請求項２】前記第１基本モジュールが、さらに両端
部に補正用の４極電磁石を２基ずつ備え、該補正用４極
電磁石によりモジュール端において垂直ベータ関数を
０．３〜０．７ｍ、水平ベータ関数を１０〜１８ｍに調
整したもので、該第１基本モジュール間のギャップに挿
入光源を配設したことを特徴とする請求項１記載の電子
蓄積リング。
【請求項３】前記挿入光源がミニアンジュレータであ
ることを特徴とする請求項２記載の電子蓄積リング。
【請求項４】２基の第１の偏向電磁石と、該第１偏向
電磁石の半分の長さを有する２基の第２の偏向電磁石
と、２基の４極電磁石を主要要素として、第１偏向電磁
石−４極電磁石−第２偏向電磁石−第２偏向電磁石−４
極電磁石−第１偏向電磁石の順に直列に配設して構成さ
れ、前記第２偏向電磁石の間を直線部として、前記４極
電磁石により該直線部における分散関数を減少させるよ
うにした第２の基本モジュールを含めてラティスを組ん
だ請求項１から３のいずれかに記載の電子蓄積リング。
【請求項５】前記第２基本モジュールがさらに補正用
の４極電磁石を追加設置してこの補正用４極電磁石によ
り前記直線部の分散関数をゼロに近くしベータ関数を安
定させるようにした請求項４記載の電子蓄積リング。
【請求項６】前記第２基本モジュールの第２偏向磁石
の間に形成された直線部に挿入光源を配設した請求項４
または５記載の電子蓄積リング。
【請求項７】前記挿入光源が超電導ウィグラと多極超
電導ウィグラのいずれかであることを特徴とする請求項
６記載の電子蓄積リング。
【請求項８】前記第１基本モジュールと前記第２基本
モジュールを交互に配設して８個の基本モジュールを組
み込んだ請求項４から７のいずれかに記載の電子蓄積リ
ング。