アルゴンヌ国立研究所の光源は、1995年3月から世界中の研究者や科学者に利用されています。光源とは、放射光を発生させる粒子加速器の集合体であり、その中核をなすものです。科学者たちは、化学、エネルギー、文化財、工学などの幅広い分野で、さまざまな実験的アプローチを行うことができます。また、基礎研究に加えて、放射線医学や材料開発など、様々な分野で実用化が進み、大きな改善に貢献してきました。例えば、航空機エンジンのタービンブレードを改良するための基盤となっていることが挙げられます。

8億1,500万ドルもの額を投じられたAPSのアップグレードが発表されたことで、アルゴンヌ国立研究所は科学界に次のレベルの光源技術を提供することになります。このアップグレードにより、APSのX線の明るさは最大で500倍になり、研究者は分子や原子の構造をより明確に把握することができるようになります。

APSのアップグレードプロジェクトでは、マルチベンドアクロマート（MBA）格子デザインを採用し、電子ビームのエミッタンスを約75分の1に低減します。このビーム径の大幅な縮小を実現するためには、真空システムとRFシステムが重要な役割を果たします。真空システムでは、1x 10-11バールの超高真空圧力範囲を維持しつつ、2バール（abs）の最大圧力を可能にすることが不可欠で、そのためには、システムに炭化水素が含まれていないことが必要であり、すべての真空シールには金属製のシーリングシステムが必要となります。

蓄積リングには40のセクターがあり、各セクターの最初には特別なエリアがあります。セクターと特別なエリアは、時にシステムから分離する必要があります。電子ビームの性能を維持するためのRFの連続性が、セクターバルブの使用によって妨げられてはならないため、これは技術的な課題です。しかし同時に、UHVの真空レベルを維持しながら、必要に応じてセクションを切り離すことが可能でなければなりません。この課題を解決するためにAPSが採用したものはVAT社の47シリーズRFオールメタルゲートバルブでした

Aerial photograph of the U.S. Department of Energy Office of Science's Advanced Photon Source at Argonne National Laboratory as of June 2014. Credit: Argonne National Laboratory

VATの47シリーズバルブは、バルブのボンネットシールとゲートシールの両方にメタルシールを採用したバルブで、炭化水素を含まず、XHVの真空レベルに対応しています。これだけでも真空バルブとしては珍しく、特に生産レベルでの製造には適していますが、47シリーズではさらに進歩していて、ゲートが開くとバルブキャビティ内に移動するRFライナーが搭載されており、バルブが開いている間のRFの連続性を実現しました。RFライナーの設計は、各システム独自の仕様に基づいて行われます。

APSは、バルブがUHV仕様を満たしていることを示すRGAスキャン、保護用窒素雰囲気を含む特別な高純度二重包装、バルブを200回以上作動させ、250℃でベーキングすることによるバルブ性能の認証（開閉状態）などを要求しています。

VAT社の48シリーズオールメタルゲートバルブは、APSがRFライナーを必要としないUHVアイソレーションにも採用しました。48シリーズのオールメタルバルブは、ボンネットとゲートにメタルシールを採用した炭化水素フリーの設計で、XHVの真空性能を提供します。48シリーズオールメタルゲートバルブは、様々なUHVおよび超UHVアプリケーションに適しており、47シリーズのRFバルブと同じRGA、認証、およびパッケージング基準を満たしています。

VAT Inc.のチャネルマネージャーであるJoshua LeBeau氏は、「VAT社は、アルゴンヌが今後何十年にもわたってX線科学の発見の最前線であり続けるために役立つこのプロジェクトに参加できることを非常に嬉しく思います。APSのアップデートが完了すると、APSの施設は一新され、常に最先端の状態を保つことができるようになります。」と述べました。

アップグレードの主な工事は、現在のところ2022年半ばに開始される予定で、約1年の期間を要します。

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