SPring-8とは
兵庫県の播磨科学公園都市にある世界最高性能の放射光を生み出すことができる大型放射光施設です。
SPring-8では放射光を用いてナノテクノロジーやバイオテクノロジー、産業利用まで幅広い研究を行っており、
その名前はSuper Photon ring-8 GeV(80億電子ボルト)に由来しています。
SPring-8は国内外の産学官の研究者等に開かれた共同利用施設であり、1997年より放射光を大学や公的研究機関や企業等のユーザーに提供しています。課題申請などの手続きを行い、採択されれば、利用することができます。
SPring-8の運営は施設者である 国立研究開発法人理化学研究所が行い、SPring-8の利用者選定業務及び利用者支援業務(利用促進業務)を公益財団法人高輝度光科学研究センターが行っています。
研究目的に合わせた
適材適所の実験装置
SPring-8の放射光
放射光とは、電子が磁場(磁石)で曲げられるときに
その進行方向に放射される光のことです。
SPring-8がつくる放射光は
電子のエネルギーが高く明るい光になり、
波長が短く、より透過力の強いX線を含みます。
細く絞り込まれていて輝度も高いため
ミクロレベルより小さな領域を
より明るく照らすことが出来ます。
SPring-8で放射光がつくられる仕組み
SPring-8は、電子を発生させる電子銃、電子を加速するための加速器、そして電子ビームをためておくための蓄積リングで構成されています。一連の動作としては、SACLAの電子銃①から打ち出された電子を加速器②によって8GeV(80億電子ボルト)まで加速し、外周約1,500mの蓄積リング③に入射、周回させて、偏向電磁石や挿入光源④により放射光を発生させます。発生した放射光(X線)は、ビームラインを通して蓄積リング内外に設けられた実験ハッチ⑤に導かれ、さまざまな実験に利用されます。
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電子銃では、高温に熱せられ高電圧をかけられたセリウムボライトの電極から、電子ビームが引き出される。
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400mの線型加速器により、電子を光速近くまで加速させる。得られた高品質な電子ビームは主にSACLAに使われるが、一部を蓄積リングへ入射させる。
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電子ビームは8GeVのエネルギーを保ちつつ周長1436mの蓄積リングを周回。その間に偏向電磁石や挿入光源(アンジュレータ)によって放射光が放出する。
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ビームラインでは、放射光から、さらに分光器や集光ミラーなどによって、実験目的に応じた波長のX線を取り出し、実験ハッチで試料に照射する。
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試料に照射した後に出てくるX線、試料自体の変化や試料から二次的に放出される光や電子などを検出器によって読み取り、そのデータを解析する。
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物質の構造や性質、その時間変化の様子を詳しく知ることで、生命から宇宙までの様々な現象が解明されそれらを貫く「理論」や「原理」の発見に至る。
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個々の現象で見いだされた「発見」が統合され、やがて我々の生活や文明を変えていく「革新」に転じる。これは人類や地球が持続的に発展するために不可欠なものであり、SPring-8/SACLAが常に追い求めるべきものである。
ビームラインとは
ビームラインとは、蓄積リングの外側に配置され、放射光を実験装置(ステーション)に導くとともに、その途中で、幅広いスペクトルの放射光を分光器で特定の波長(エネルギー)に単色化しビームの広がりを整形する一種の導波路です。また、ステーションでの作業を安全に行うために、放射光を途中で遮断するインターロックやシャッターや、高速ゲートバルブなどが途中に配置されます。
SPring-8の将来
SPring-8は1997年に、SACLAは2012年に供用を開始しました。SPring-8は建設後ほぼ20年が最先端施設としての寿命と考えられ、世界で第一線級の施設であり続けるためには、2020年代中のSPring-8-Ⅱへの大改修は避けて通れません。SACLAもいずれ大改修が必要となります。SPring-8-Ⅱの大改修から20年後に予想されるSPring-8-Ⅲでは、リング型のX線自由電子レーザー施設が実現しているかもしれません。