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次世代放射光施設整備開発センター

ビームライン

掲載日:2020年8月20日更新
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次世代放射光施設のビームラインの特徴

 ビームラインとは、蓄積リング内を周回する電子から発生した放射光を取り出し、さまざまな実験に利用するために、リングの周囲に接線方向に設置される設備です。

 ビームラインを川に例えると、上流に放射光を発生させる「挿入光源」があり、中流の「ビームライン光学系」を経て、最下流に「エンドステーション」が配置されます。

 エンドステーションには、物質の性質や機能などを明らかにする実験装置を整備します。ここで、科学的研究による学理解明や、創薬、スピントロニクス、触媒化学等の研究・開発を進めます。

 次世代放射光施設は、最大28本(アンジュレータ14本+多極ウィグラー14本)のビームラインが整備できるように設計されています。そのうち10本が2024年度運用開始を目指して先行的に整備されます。その内訳は、国(QST)が3本、パートナー(代表機関:光科学イノベーションセンター)が7本です。

ビームライン構成機器の概略図

BL構成機器

QSTが整備する3本のビームライン

 QSTが初期に整備するビームラインは、光源の性質の有効利用、学術及び産業界のニーズ、国内の既存の放射光施設との相補利用の観点から策定されました。

 QSTは軟エックス(X)線を利用し分光実験を行う以下の3本のビームラインを整備し、各ビームラインの特徴を活かした相補的な利用で学術研究と産業利用の充実を目指します。(次世代放射光施設利用検討委員会報告書「国が設置する3本のビームラインを利用した 最先端研究について」はこちら

  • 軟X線超高分解能共鳴非弾性散乱ビームライン (RIXS)
  • 軟X線ナノ光電子分光ビームライン (ARPES)
  • 軟X線ナノ吸収分光ビームライン (XMCD)

3本のビームラインの相補的な利用

国BL2

ビームラインの配置

3

軟X線超高分解能共鳴非弾性散乱ビームライン (BL02U)

 エンドステーションとして超高性能の共鳴非弾性散乱測定装置(Resonant Inelastic X-ray Scattering: RIXS)を整備します。世界最高のエネルギー分解能を持つ軟X線を用いて、高温超伝導の本質を解明する研究を行います。

 ロスの少ない電池の研究や、植物の光合成のしくみをまねた省エネルギーデバイスの開発などにも成果が期待されます。

ビームライン構成イメージ図

国BL3

軟X線ナノ光電子分光ビームライン (BL06U)

 エンドステーションとして高性能の軟X線角度分解光電子分光測定装置(Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy: ARPES)を整備します。

 数十ナノメートル(1ナノメートル=10億分の1メートル)まで絞った軟X線ビームを使って、特定の場所に限定した物質の性質を詳細に調べることができ、新物質の発見などに活用されます。

ビームライン構成イメージ図

国BL4

軟X線ナノ吸収分光ビームライン (BL13U)  

 エンドステーションとして高性能の軟X線磁気円二色性吸収測定装置 (X-ray Magnetic Circular Dichroism: XMCD)など、磁石の研究を目的とした測定装置が整備されます。

 航続距離の長い電気自動車のモーター、エネルギー効率の高い変圧器、大容量データストレージの記憶媒体など、用途に応じた高性能な磁石の開発が期待されます。

ビームライン構成イメージ図

国BL5

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