放射光将来計画検討報告

全文（7.77MB) 表紙
序	i
第１章将来計画の概要･････････････････････････････････････････････	1
1.1 放射光科学と次期光源計画････････････････････････････････････････････	1
1.2 PFにおける将来計画の検討････････････････････････････････････････････	3
1.3 ERL加速器研究の概要････････････････････････････････････････････････	4
1.4 ERL利用研究の概要･･････････････････････････････････････････････････	6
1.5 PF将来計画に向けての課題････････････････････････････････････････････	8

第２章利用研究･･････････････････････････････････････････････････	11
2.1 短パルス特性を利用した時分割測定････････････････････････････････････	11
2.1.1 概要･･････････････････････････････････････････････････････････	11
2.1.2 光誘起構造相転移･･･････････････････････････････････････････････	18
2.1.3 圧力場中の結晶構造相転移・緩和ダイナミクス･･･････････････････････	20
2.1.4 固体表面ナノスケール領域サブピコ秒ダイナミクス･･･････････････････	23
2.1.5 強光子場中の分子ダイナミクス････････････････････････････････････	24

2.2 Ｘ線の位相やコヒーレンスを利用する研究･･･････････････････････････････	28
2.2.1 総論･･･････････････････････････････････････････････････････････	28
2.2.2 Ｘ線光子相関分光法･･････････････････････････････････････････････	30
2.2.3 Ｘ線コヒーレント光学････････････････････････････････････････････	32
2.2.4 FZPあるいはミラーを用いたマイクロビームとＸ線顕微鏡について･･･････	38
2.2.5 オーバーサンプリング法を用いた物質の構造解析･･････････････････････	43

2.3 マイクロビームからナノビームへ･･･････････････････････････････････････	48
2.3.1 概要･･･････････････････････････････････････････････････････････	48
2.3.2 応用分野･･･････････････････････････････････････････････････････	50
2.3.3 微小領域・微小試料の組織・構造の解析･･････････････････････････････	54
2.3.4 ナノビームのナノテクノロジーへの応用･･････････････････････････････	57

2.4 構造生物学･･････････････････････････････････････････････････････････	60
2.4.1 概要････････････････････････････････････････････････････････････	60
2.4.2 目的指向型構造ゲノムプロジェクトと将来に残る重要問題･･････････････	60
2.4.3 単分子と超微小結晶の高分解能構造解析･･････････････････････････････	63
2.4.4 Ｘ線小角散乱による生命科学･･･････････････････････････････････････	66

2.5 高度化された光源を利用した研究の進展･･････････････････････････････････	69
2.5.1 概要････････････････････････････････････････････････････････････	69
2.5.2 Scientific Case･････････････････････････････････････････････････	69

2.6 先端的利用研究のための装置技術開発････････････････････････････････････	74
2.6.1 概要････････････････････････････････････････････････････････････	74
2.6.2 光学素子、光学系･････････････････････････････････････････････････	74
2.6.3 検出系･･････････････････････････････････････････････････････････	81
2.6.4 エンジニアリング・利用･･･････････････････････････････････････････	83

第３章加速器研究･･･････････････････････････････････････････････････	85
3.1 ERLの設計とビーム力学････････････････････････････････････････････････	85
3.1.1 総論････････････････････････････････････････････････････････････	85
3.1.2 主線型加速器のビーム力学･･････････････････････････････････････････	90
3.1.3 アーク部のビーム力学･･････････････････････････････････････････････	104
3.1.4 ラティス設計･････････････････････････････････････････････････････	104

3.2 主線型加速器･････････････････････････････････････････････････････････	114
3.2.1 Overview････････････････････････････････････････････････････････	114
3.2.2 空洞の選択･･･････････････････････････････････････････････････････	120
3.2.3 リニアックのRF パラメター･････････････････････････････････････････	123
3.2.4 超伝導高周波数加速空洞････････････････････････････････････････････	128
3.2.5 クライオモジュール････････････････････････････････････････････････	129
3.2.6 RF システム･･････････････････････････････････････････････････････	135
3.2.7 冷凍システム･････････････････････････････････････････････････････	136
3.2.8 インフラストラクチャ･･････････････････････････････････････････････	137

3.3 入射部･･･････････････････････････････････････････････････････････････	141
3.3.1 電子銃･･･････････････････････････････････････････････････････････	141
3.3.2 NEA GaAs 光電陰極････････････････････････････････････････････････	142
3.3.3 エミッタンス増大の抑制････････････････････････････････････････････	145
3.3.4 レーザー･････････････････････････････････････････････････････････	146

3.4 電磁石･･････････････････････････････････････････････････････････････	148
3.4.1 はじめに･････････････････････････････････････････････････････････	148
3.4.2 電磁石の検討･････････････････････････････････････････････････････	148
3.4.3 電磁石電源の検討･････････････････････････････････････････････････	150
3.4.4 測量・アライメントおよび軌道変動など･･････････････････････････････	153

3.5 真空･･･････････････････････････････････････････････････････････････	154
3.5.1 はじめに････････････････････････････････････････････････････････	154
3.5.2 ERL真空の概観･･･････････････････････････････････････････････････	154
3.5.3 真空ダクト･･････････････････････････････････････････････････････	156
3.5.4 排気系･･････････････････････････････････････････････････････････	160
3.5.5 製作上の課題････････････････････････････････････････････････････	162
3.5.6 まとめ･･････････････････････････････････････････････････････････	163

3.6 ビームモニター･･････････････････････････････････････････････････････	167
3.6.1 ビーム位置モニター･･････････････････････････････････････････････	167
3.6.2 ビームサイズモニター････････････････････････････････････････････	169
3.6.3 ビーム強度モニター･･････････････････････････････････････････････	169
3.6.4 放射光モニター･･････････････････････････････････････････････････	170
3.6.5 長尺アンジュレータ部ビームモニター･･･････････････････････････････	173
3.6.6 ビーム損失モニター･･････････････････････････････････････････････	175
3.6.7 フィードバックシステム･･････････････････････････････････････････	176

3.7 制御･･･････････････････････････････････････････････････････････････	177
3.7.1 概算見積り･････････････････････････････････････････････････････	177
3.7.2 制御システムに含まれる範囲･･････････････････････････････････････	177
3.7.3 制御システムの構成機器･･････････････････････････････････････････	178
3.7.4 システム規模の推定･･････････････････････････････････････････････	178

3.8 挿入光源････････････････････････････････････････････････････････････	182
3.8.1 放射光源としてのERL パラメータ･･･････････････････････････････････	182
3.8.2 アンジュレータ建設のStandardization･･････････････････････････････	183
3.8.3 回折限界光の生成（放射光スペクトルの紹介）････････････････････････	185
3.8.4 長尺アンジュレータの有効性･･･････････････････････････････････････	186

3.9 放射線安全とビームダンプ････････････････････････････････････････････	190
3.9.1 放射線遮蔽･････････････････････････････････････････････････････	190
3.9.2 ビームダンプ･･･････････････････････････････････････････････････	191
3.9.3 放射線モニター･････････････････････････････････････････････････	191

3.10 施設、建物････････････････････････････････････････････････････････	193
3.10.1 建築計画･･････････････････････････････････････････････････････	193
3.10.2 電気設備計画･･････････････････････････････････････････････････	194
3.10.3 空調設備計画･･････････････････････････････････････････････････	196
3.10.4 ユーティリティー設備計画･･･････････････････････････････････････	197

3.11 コスト及びスケジュール･････････････････････････････････････････････	201
3.11.1 概要･･････････････････････････････････････････････････････････	201
3.11.2 見積りの基礎･･･････････････････････････････････････････････････	202
3.11.3 建設要員･･････････････････････････････････････････････････････	204
3.11.4 建設スケジュール･･･････････････････････････････････････････････	204

Appendix
更新日： 2003-03-07