このようなシンクロトロン放射原理で発生した電磁波を表す呼び名です。放射能という言葉は、(1)α線、β線、およびγ線などの放射線を放出する性質、(2)そうした性質の強さ、(3)そうした性質を持つ物質(放射性物質)のことを意味しますので、放射光とは全く無関係です。(3-2)放射光とレーザー光線の違いは何ですか?どちらも指向性の強い光(電磁波)です。放射光は白色光(すべての波長を含んだ電磁波)または準単色光で、分光器と組み合わせることによって、赤外線からX線領域までの広い領域にわたって波長可変の高輝度単色光源として利用できます。レーザーは単色で位相のそろった光線で、ピークパワーが大きく分光器を使わずに単色光を取り出せます。波長領域が遠赤外線から真空紫外線に限られており、X線領域のレーザーは現在のところ開発段階にあります。(3-3)放射光はどんな色をしているのですか?光のうち目に見えるのは可視光の部分のみですが、放射光にはすべての色の光(可視光)が混ざっているので、放射光は白色光として見えます。X線を利用するためのビームラインでは、途中に可視光を通さないフィルターやベリリウムでできた窓(真空隔壁)が入っているため、放射光を直接見ることはできません。フィルターや窓のない軟X線や赤外線のビームラインでは直接放射光(の可視光部分)を見ることができます。(3-4)偏向電磁石での発生直後の放射光はどんな形状をしていますか?放射光は、雨傘を回したときに傘の縁から飛び出す水滴のように、扇状に広がって偏向電磁石から出てきます。一つの偏向電磁石から出てくる放射光の横方向の広がりは、その偏向電磁石の長さで決まります(SPring-8の偏向電磁石の場合、広がり角度は4.04度)。エネルギーのX線に対して、広がり角度は0.0036度、62.5マイクロラジアン)。展示室に展示されている偏向電磁石(3-5)放射光の位相はそろっていますか?放射光は白色光(すべての波長を含んだ電磁波)または準単色光ですが、位相はそろっていません。(3-6)光は波なのですか、粒子なのですか?光は波(電磁波)ですが、物質との相互作用のしかたで粒子的な性質が出ることもあります。一般に、波長が長いと波の性質、波長が短いと粒子的な性質が強く現れます。X線)(*)ですので、過剰に曝露すれば他の放射線と同様の影響(赤外線では火傷、可視光線では視力障害、紫外線やX線では皮膚傷害など)が起こります。電離放射線(電離作用のある放射線)をさします。(4-2)放射線安全管理は行われているのですか?放射線の取り扱いに関しては、法令で厳しく規制されています。SPring-8では安全性に余裕をみて放射線しゃへい設計を行うとともに、安全管理室に専任の放射線管理チームを置き、法令の限度基準を十分下回るよう厳重に放射線安全管理を行っています。(4-3)強磁場での人体への影響はないのですか?強い静磁場が、心臓ペースメーカーや手術クリップなどの装着者に不具合を与える可能性のあることは分かっています。強い交流磁場が火傷などの原因となることも分かっています。磁場が健康に及ぼす影響について詳しいことはまだよく分っていません。害はないのですか?地球は地磁気によって宇宙線から護られている上、地球の大気は厚さ10mの水の壁に相当する遮蔽能力があるので、地上まで到達する宇宙線の強度は非常に弱く、健康への影響はありません。地球上の生物は、最初の単細胞生物のときから、弱い宇宙線などに曝され続けて進化してきました。弱い放射線にさえ耐えられない生物がいたとすれば、その生物は進化の過程で生き残れなかったはずです。大気圏の外に出ると宇宙線の強度ははるかに強くなり、スペースシャトルの中では、1日で地上の1年分以上の宇宙線に曝されることになります。電子や加速器に関する物理的な質問(5-1)電子とはどんなものですか?電子は原子を構成している基本粒子の一つで、原子核の周りを回っている負の電荷をもつ粒子です。テレビのブラウン管の中で走って画面を光らせているのも電子です。電流は金属中を電子が動くことにより生じます。(5-2)電子はどんな色をしていますか?物質(ただし、それ自身が発光しない物質)の色は、可視光線の内どの波長の光を反射あるいは吸収するかによって決まります。電子のサイズは極めて小さく、可視光線で電子そのものを直接見ることは原理的にできないので、電子に色はありません。電子が蛍光板などの物質に当たったときに発生する光を見ることはできます(ただし、これは電子が出す光ではなく、蛍光物質が発する光です)。(5-3)電子ボルトとは何ですか?エネルギーの単位の一つ。1ボルトの電圧がかかっている電極の間を電子が移動したときの電子の運動エネルギーの増加量(=1.602×10-19ジュール)を1電子ボルト(1eV)といいます。電子の流れ、速度はどうやって制御しているのですか?真空中で物質の温度を上げて熱電子を発生させ、静電場や高周波電場を用いて加速し、磁場を用いて軌道を曲げたり、レンズのように集束作用を行わせたりします。(5-5)マイクロ波(極超短波)とは何ですか?マイクロ波(極超短波)とは、波長が1ミリメートル程度から1メートル程度までの電磁波をいいます。マイクロ波は、波長の短い方から順に、サブミリメートル波、ミリメートル波(EHF)、センチメートル波(SHF)、デシメートル波(UHF)、に分けられます。家庭で使う電子レンジは10センチメートル程度の波長のマイクロ波を発生させて、レンジの中に置かれた食品に含まれる水の分子などを振動させその摩擦熱で食品を暖めます。(5-6)蓄積リングを周回する電子は何に使うのですか?蓄積リングを周回する電子の軌道を磁石で曲げて放射光を発生させます。電子ビームは放射光を発生させるために使います。(5-7)蓄積リングを周回する電子の最後はどうなるのですか?電子は放射光を出すことにより運動エネルギーを失うので、高周波加速装置を切ると電子ビームの軌道半径が小さくなっていき、電子は真空チェンバー壁またはダンパーとよばれる金属板に衝突します。電子は物質に当たると、もっていた運動エネルギーを失い止まってしまいます。その運動エネルギーは熱に変わります。(5-8)真空チェンバー内の電子の通路断面はなぜ楕円形なのですか?電子ビームの断面の形状は場所によって異なりますが、平均的には楕円形をしています。真空チェンバーの電子の通路断面は、電子ビームの断面の形状に相似な形になるように設計されたので楕円形になりました。展示室に展示されている直線部の真空チェンバー(5-9)蓄積リングの周長はどのようにして決定されたのですか?電子エネルギーと偏向度より電子ビームの曲率半径を決定します。電子のエネルギーが高いほど短波長(高エネルギー)の放射光が得られますが、電子のエネルギーが高くなると周長の長い蓄積リングが必要となります。周長が長いほど電子ビームを細く絞ることができるので、輝度の高い放射光が得られます。したがって、高輝度?高エネルギーの放射光を得るためには、周長の長い蓄積リングが必要となりますが、その長さは建設費との兼ね合いで決まります。(5-10)電子の打ち込み頻度はどれくらいですか?電子の打ち込みの頻度は運転条件により異なりますが、SPring-8では基本的には1日1回(24時間に1回)あるいは1日2回(12時間に1回)です。1回当たりの電子の打ち込み数は、約1秒間隔で数100回程度となっています。2004年6月からはトップアップ運転が始まり、1分ごとあるいは5分ごとに1?3回程度の入射となっています。加速器や放射光発生装置に関する技術的な質問(6-1)電子銃の電子発射部は何でできているのですか?SPring-8ではバリウム含浸型タングステンを使用しています。(6-2)電子ビームの通路となる真空チェンバーの材質は何ですか、また、どのようにして作るのですか?材質はアルミ合金で、押し出し法(ところてん方式)で製作されています。一部ステンレスの部分もあります。他の金属(ステンレス)ではいけないのですか?アルミ合金は、(a)非磁性体金属であり、(b)真空特性が良く(高い真空度を保持できる)、(c)放射化特性が良く(高エネルギー電子によって原子が放射化されても長期間にわたって放射線を出す放射性元素ができにくい)、(d)加工特性が良いので安価に精度良く作れる、ため真空チェンバーの材料として適しています。ステンレスも真空チェンバーの材料として使用可能ですが、ステンレスの場合は押し出し法による加工が困難であるため、製造方法?製造コストがアルミ合金の場合とは異なってきます。(6-4)すべて国内の技術ですか?加速器に関してはほとんどが国産技術です。(6-5)アンジュレータの磁石の磁束密度は何ガウスですか?磁石表面では最大14,000ガウス程度ですが、電子ビームが通過する場所では数1,000ガウスです。アンジュレータごとに、また磁石間隙によって磁束密度はそれぞれ異なります。家庭でよく見掛ける磁石で強力なものとしては、磁気健康ネックレスなどに用いられている磁石が挙げられます。この磁石は概ね800ガウスから1800ガウス程度の磁場で、アンジュレータ用磁石の1/10程度です。クリップ代わりとして冷蔵庫の壁などでよく使われる磁石は、さらにその数分の1程度の強さしかありません。アンジュレータ(6-6)アンジュレータの磁石の成分は何ですか?ネオジム、鉄、ホウ素(ボロン)を主成分とする異方性焼結磁石で、現在世界最強の永久磁石です。この磁石は磁力が強いだけでなく、高温環境にさらしても特性が悪くなりません。SPring-8では真空封止型アンジュレータ(電子ビームが周回する超高真空中に磁石を入れるタイプのアンジュレータ)を数多く使っています。一般に、真空中に入れられた物体から出てくるガスが真空度を下げるので、超高真空を達成するためには、あらかじめ高い温度にしてガスを取り除いてやる必要があります。従来の磁石では、温度を上げると磁気特性が悪くなってしまうため、真空封止型アンジュレータを作ることは困難でしたが、ネオジム-鉄-ボロン磁石を使うことで実現されました。この磁石は日本で開発されました。強力な磁石の発見の歴史には日本人の名前がたくさん出てきます。日本は磁石の研究では世界の最先端を走っていて、当然ながらSPring-8でも磁性(物質のもつ磁石としての性質)の研究が日夜続けられています。(6-7)偏向電磁石の励磁はAC(交流)ですかDC(直流)ですか?蓄積リングの電子ビームのエネルギーは一定なので、偏向電磁石に流す電流はDC(直流)です。1,200アンペアの直流で7,000ガウスの磁場を作ります。(6-8)故障はどんなものでその頻度はどれくらいですか?2016年度の蓄積リング総運転時間(4,941時間)のうち、ユーザーの利用時間として計画されていた時間は合計4,152時間でした。これに対し、機器の故障などによりユーザーが利用出来なかった時間(ダウンタイム)は合計23時間で、その他、運転モードの切り替え時間等も差し引いた実際の利用時間は4,125時間でした。従って、ユーザータイム全体に対するダウンタイムは0.6%弱で、全体的に安定した利用運転を行いました。0.6%弱のダウンタイムの原因となったものとしては、ハイパワー高周波系機器内の放電や電磁石用冷却ホースの漏水といった機器故障に加え、地震や電力供給側の瞬時電圧低下といった環境に依るものもありました。放射光の利用や研究成果に関する質問(7-1)和歌山毒物カレー事件の砒素分析はどのビームラインで、どの様に行われたかのでしょうか?和歌山地方検察庁を通じた最初の測定は、高エネルギー非弾性散乱ビームラインBL08Wで行われました。和歌山地裁から依頼された2回目の測定は、BL08Wと磁性材料ビームライン(当時の名称は生体分析ビームライン)BL39XUを使って行われました。いずれの測定も、放射光を使った蛍光X線分析という方法で行われました。物質にX線を照射すると元素固有のX線が発生するので、そのX線の種類(エネルギーまたは波長)と量を測定することにより、物質に含まれる元素の種類と量を知ることができます(蛍光X線分析法)。微量に含まれる元素を検出できることがこの方法の特徴です。和歌山毒物カレー事件の場合は、亜砒酸に含まれる特定の不純物元素の量を比較して亜砒酸の異同識別をしました。この方法により、素材の産地を特定することもできます。異同識別を可能にしました。いうのは、アンチモン(Sb)やビスマス(Bi)のような重元素不純物を検出する必要があったからです。SPring-8で実生活に役立つ実用化の例は何ですか?基本的には物質を原子や電子のレベルで見る実験施設なので基礎研究に役立ちますが、実生活に役立った例はたくさん出ています。リチウム電池の充電特性の劣化の原因を突き止めることによって長寿命化に貢献しました。半導体素子の原子間隔を直接観察することにより、光半導体素子の発振効率をよくしたり、生産の歩留まりを改善したりできた例もあります。劣化しない自動車排気ガス浄化触媒の働きを原子のレベルで確認することにより実用化に役立ちました(詳細については、「SPring-8産業利用成果パンフレット」をご覧ください)。タンパク質の構造解析は新しい医薬品の開発につながることが期待されています。考古遺物と呼ばれるものについて、蛍光X線分析という方法を用いて分析を行っています。物質にX線を照射すると物質から元素固有のX線が発生するので、そのX線の種類(エネルギーまたは波長)と量を測定することにより、物質に含まれる元素の種類と量を知ることができます(蛍光X線分析法)。この方法は、分析する物体(試料)を非破壊で測定することができるため、破壊したり化学的処理を加えたりすることが許されない貴重な遺物の分析を行うことができます。これらの考古遺物に含まれる微量元素の割合から、遺物の産地や輸送経路の推定ができます。遺物の製法の推定にも利用されています。このような研究は、日本では文化科学としてのみ扱われてきた分野に、科学的な研究手法を導入する役割をも担っています。(7-4)タンパク質構造解析のためのタンパク質サンプルの大きさはどれくらいですか?SPring-8のX線ビームは輝度が高い上に細く絞ることができるので、サンプルが小さくても測定が可能です。タンパク質試料としては、通常は1辺が50~100ミクロン程度の大きさの結晶を用いています。3ミクロン程度の結晶で構造解析を行った例もあります。(7-5)ヒトゲノム計画に参加しているのですか?理化学研究所(理研)はヒトゲノム計画(人の遺伝子の塩基配列を決める計画)に関係していますが、SPring-8としては参加していません。共用ビームラインは3本あり,これらのビームラインのビームタイムの30%は構造ゲノム計画のために使用されています。理研は構造ゲノム研究専用のビームラインを2本持っています。全国の研究者がこれらのビームラインを使って24時間測定を行っています。(7-6)タンパク質の結晶にX線を照射して構造解析するとき、タンパク質の結晶は壊れないのですか?タンパク質の構造解析はタンパク質の結晶を作製することから始まります。その結晶にX線を照射し、X線回折という現象を利用して構造解析を行います。タンパク質の結晶は、ダイヤモンドや塩のように硬い結晶ではなく、水分子を多量に含み豆腐のような柔らかさをもった結晶です。X線を照射すると水分子がイオン化され、そのイオンが周囲の水分子と反応して水和ラジカルが生成されます。この水和ラジカルはタンパク質の結合を壊します。したがって、X線を照射し続けるとタンパク質の結晶は少しずつ壊れていきます(放射線損傷)。タンパク質の結晶は数十億個という膨大な数のタンパク質を含んでいるので、結晶の破壊が測定データに影響を及ぼすまでには、ある程度の時間がかかります。この時間内に構造解析に必要なX線回折データを収集してしまいます。タンパク質の構造解析は結晶の破壊との競争ということになります。当然のことながら、結晶の破壊を遅らせる工夫が必要です。タンパク質結晶を凍結させ、低温窒素ガスを結晶に吹きかけながら測定を行います。変電設備はどこにありますか?SPring-8正門前に特別高圧開閉所があり、関西電力テクノポリス変電所から77,000ボルトで2回線受電をしています。おいて77,000ボルトから6,600ボルトに変圧した後、需要場所ごとに設置されている高圧変電所に給電しています。(8-2)SPring-8の敷地の広さはどれくらいですか?SPring-8の敷地面積は141ヘクタール(1,410,000平方メートル)です。甲子園球場の約36倍、東京ドーム球場の約30倍、東京ディズニーランドのテーマパークエリアの約2.8倍になります。それぞれ1.5?2ヶ月、1ヶ月間程度の点検調整期間を設定しています。施設の維持、法律で定められた受電設備の点検、ビーム性能の高度化を実現する加速器システムおよびビームラインの改善等のために設定しています。夏期に長期の定期点検期間を設定している主な理由は、経済合理性の観点から電気代単価が割り増しになる7月?9月において出来るだけ運転を控えることがもっとも効果的と判断されることにあります。