放射光(X線)で小さなものを観察する大きな2つの施設

SPring-8とは


Spring8蓄積リング棟北側の風景写真

 

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、誰でも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高科学研究センターが行っています。


SACLAとは


X線自由電子レーザー(XFEL)施設 左画は加速器の写真 右側はクライストロンギャラリーの写真

 

SPring-8レベルのX線では原子や分子の瞬間的な動きや変化を見るためには強度が足りません。そこで考案されたのがX線自由電子レーザー(XFEL)です。
レーザー技術はDVDの読み取り装置や医療機器、溶接などさまざまな分野で活用されています。その光は指向性と収束性に優れていて、遠くの小さな対象物でもピンポイントで照らすことが出来ます。レーザーポインタと懐中電灯を思い浮かべれば、通常の光との違いはイメージできるでしょう。
なぜそういう特性があるかというと、レーザーは光源から次々にでてくる光の波がぴったり揃っているからです。またレーザーは通常の光より短い時間にエネルギーを集中できるという特性(パルス特性)もあります。そこでX線をレーザー化し、両者の長所を備えた光を作ることで、あたかも超高速ストロボ写真のように、瞬間的な原子や分子の動きが捉えられるようになります。そのような光(X線自由電子レーザー)を作りだす施設がSACLAなのです。
また、SACLAとSPring-8の間にある相互利用実験施設は、同じ敷地内にあることが世界的にも強みです。SACLAの強力な光をさまざまな材料に当て、変化する様子をSPring-8の光で観察するという実験によって、これまでに人類が見たことのない新しい現象が見られるかもしれません。SACLAの光は、想像を超える可能性を秘めています。

What is SPring-8?


campusguide 1

 

SPring-8, located at The Harima Science Garden City in Hyogo, produces the world’s highest performance synchrotron radiation at its large synchrotron radiation facility. SPring-8 uses synchrotron radiation for nanotechnology, biotechnology, and even industrial use through its wide range of research. The name SPring-8 derives from the “Super Photon Ring-8 GeV” (8 billion electron volts).
SPring-8 is a joint-operated facility open to researchers from industry, science and government within Japan as well as overseas. Since 1997, synchrotron radiation has been provided to universities, public research institutes and companies. Any user whose application is accepted may use the facility.
SPring-8 is operated by RIKEN, with it’s user selection and user support (user promotion) managed by The Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI).


What is SACLA?


campusguide

The X-rays produced at the SPring-8 level lack the strength to witness the extremely rapid movements and changes of atoms and molecules. Therefore, the X-ray Free Electron Laser (XFEL) was devised.
Laser technology is used in various fields, from reading DVDs to medical equipment to welding. The light is excellent in directionality and convergence, and can be pinpointed even on small, distant objects. With normal light, you can think of the comparison between a laser pointer and a flashlight, and how the image illuminated changes depending on what you use.
The reason why such laser characteristics exist is that when the light is emitted from the laser, the succession of waves align perfectly with the laser source. Lasers also have the ability to concentrate energy in a shorter time than normal light (pulse characteristics). By lasing X-rays, and creating light that possesses the advantages of both, it becomes possible to capture the extremely rapid movement of atoms and molecules as if it were an ultra-high-speed strobe photograph.
SACLA is a facility that creates such light (X-ray free electron laser).
The XFEL-SPring-8 Experimental Facility is a world-class facility. Experiments to apply SACLA’s powerful light to various material and observe how they change from the light of SPring-8 may lead to new phenomenon undiscovered by mankind. SACLA’s light has more potential than we can imagine.


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