次世代放射光源のためのビーム入射用真空チェンバを開発

2026-07-14 高輝度光科学研究センター,理化学研究所

高輝度光科学研究センター(JASRI)と理化学研究所の研究グループは、次世代放射光施設「SPring-8-II」に向けて、ビーム入射時の磁場の乱れを大幅に低減する新しいビーム入射用真空チェンバを開発した。次世代放射光源では、高輝度を維持するため頻繁なトップアップ入射が必要となるが、入射時に生じる蓄積ビームのわずかな振動でも実験性能に影響するため、「透明なトップアップ入射」の実現が課題となっている。本研究では、セラミック製真空チェンバ内面の金属コーティングをビーム進行方向に沿った短冊状とし、幅や厚さ、間隔を最適化することで、パルス磁場を乱す渦電流を大幅に抑制するとともに、ビーム不安定性や発熱も抑えられることを示した。試作機の磁場測定では磁場の乱れをピーク磁場の約0.1%に抑え、SPring-8-IIの要求性能を満たすことを確認した。本技術は、高輝度・低消費電力を両立する次世代放射光源の実現に貢献する成果である。研究成果はPhysical Review Accelerators and Beams誌に掲載された。

次世代放射光源のためのビーム入射用真空チェンバを開発
図1 プロトタイプ機の内部(左)と、磁場測定試験の様子(右)

<関連情報>

次世代光源におけるビーム入射時の渦電流を抑制するために、縞模様の金属コーティングを施したセラミック真空チャンバー Ceramic vacuum chamber with a strip-patterned metallic coating to suppress eddy currents for beam injection in next-generation light sources

M. Tajima, K. Fukami, M. Masaki, T. Ohshima, M. Shoji, S. Takano,, K. Tamura, T. Taniuchi, and H. Tanaka
Physical Review Accelerators and Beams  Published: 9 July, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/vml2-pycy

Abstract

Transparent top-up injection is important for maintaining photon beam stability and brightness in next-generation light sources. In traditional off-axis injection based on pulsed orbit bumps employing dipole kicker magnets, the injection transparency relies on the precise matching of magnetic fields to ensure a closed local orbit bump throughout the pulse duration. Similarly, alternative off-axis injection based on nonlinear kickers necessitates rigorous control of the magnetic field near the stored beam orbit. A key challenge common to both is mitigating the distortion of the pulsed kicker magnetic field caused by eddy currents in the metallic coating of the ceramic vacuum chamber, while simultaneously minimizing beam coupling impedance and heat load. This paper addresses this issue through the design of a ceramic vacuum chamber aimed at next-generation light sources, tailored to the requirements of the SPring-8 upgrade, SPring-8-II. We prototyped a ceramic vacuum chamber equipped with a strip-patterned titanium coating on its inner surface. Experimental characterization demonstrated that field deviations caused by eddy currents in the coating can be reduced to approximately 0.1% of the peak value throughout a pulse duration as short as 4  μ⁢s. These results satisfy the design requirements for beam injection in SPring-8-II.

2004放射線利用
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