SPring-8とは


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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。

 

SPring-8、20年の歩み


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1997年10月 10本のビームラインで供用を開始
1999年 2月 全長200mのビームライン稼働
2000年 5月 赤外線用ビームライン、全長1kmのビームラインが稼働(6月)
2007年 9月 26本の産業利用ビームラインが稼働
2008年4月 次期高度化計画の検討開始(SPring-8とSACLAの相乗効果含む)
2009年10月 東京大学のビームラインが稼働
2011年 6月 X線自由電子レーザー施設(SACLA)発振
2012年 3月 SACLA供用開始
2012年4月 加速器運転設備の老朽化対策・改修を開始
2013年10月 合計57本(研究機関・企業利用向け26本、理研運用12本、研究機関・企業専有19本)稼働
2017年10月 供用開始20年の記念式典開催(20年間で延べ約20万人以上が利用)

 

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に投入、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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ビームラインとは


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201206 EightHakaseInBL ai  

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

 

201206 EightHakaseInBL ai  

 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。

What is SPring-8?


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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).

 

SPring-8, 20 years of History


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October 1997 Service began with 10 beamlines.
February 1999 The 200m beamline became operational.
May 2000 (June) The infrared beamline and 1km beamline became operational.
September 2007 26 Industrial Beamlines were in service.
April 2008 Upgrade planning began (including synergistic plans for SPring-8 and SACLA).
October 2009 The University of Tokyo’s beamline became operational.
June 2011 The X-ray free electron laser facility became operational (SACLA).
March 2012 SACLA opened for service.
April 2012 Began repairs and restorations on aging accelerator equipment.
October 2013 A total of 57 beams became operational (26 public, 12 RIKEN and 19 contract)
October 2017 A ceremony was held to commemorate the 20th anniversary to the start of service (with over 200,000 users throughout that time)

 

Synchrotron Radiation of SPring-8

 

Synchrotron radiation is emitted from electrons when their direction of motion is influenced to bend by magnetic fields (magnets). The synchrotron radiation created by SPring-8 uses high electron energy and contains X-rays with shorter wavelengths, resulting in stronger transmission. Due to the narrow focused, high brightness beam, it is possible to illuminate areas smaller than the micro level.

 

Mechanisms of Synchrotron Radiation with SPring-8

 

SPring-8 consists of an electron gun to generate electrons, an accelerator to accelerate electrons, and a storage ring to store the electrons for the electron beams.
The sequence of operations include: The electrons launched from the SACLA electron gun ① are then accelerated to 8GeV (8 Billion electron volts) by the accelerator ②, they are then sent to the storage ring ③ which has an outer circumference of approximately 1500m, to circulate, then bending magnets and insertion devices ④ deflect the electrons, generating synchrotron radiation.
The generated synchrotron radiation (X-Rays) are guided through the beamline to the experiment hatch ⑤, which is provided inside and outside the storage ring, and used for various experiments.

 


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What is a Beamline?


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201206 EightHakaseInBL ai  

The beamline is located outside of the storage ring, and is used to lead the synchrotron radiation to the experimental apparatus (station). At the center, a spectrometer shapes the wide spectrum beam to a specific, monochromatic wavelength (energy).
Also, interlocks, shutters and high-speed gate valves that block synchrotron radiation are placed along the way to safely work at the station.

The Future of SPring-8

 

201206 EightHakaseInBL ai  

SPring-8 opened for use in 1997, and SACLA in 2012.
Almost 20 years after construction, SPring-8 is still considered to be a state-of-the-art facility, and to continue to be a world-class facility, major renovations are inevitable during the 2020s.
SACLA will also eventually require major renovations.
SPring-8-III is expected 20 years after the major renovation of SPring-8-II, and the goal is to accomplish a ring-type X-ray Free Electron Laser facility at that time.


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