導入事例

宇宙の誕生の謎に迫る 高エネルギー加速器研究機構

宇宙の誕生の謎に迫る 高エネルギー加速器研究機構

宇宙は何からできていて、いつ、どうやって生まれたのか、誰でも一度は不思議に思ったことがあるでしょう。現在の説では、宇宙は137億年前に「ビッグバン」と呼ばれる大爆発で始まったと言われています。この「ビッグバン」を人工的に小さい規模で実験し、宇宙の起源、物質や生命の根源を探求している研究機関が、茨城県つくば市にあります。

Laser Tracker at KEK

(上写真)FARO Vantageなら過酷な使用条件下でも安心して使用

高エネルギー加速器研究機構(以下、KEK)は、さまざまな加速器を使い、素粒子のいろいろな性質を調べて、宇宙の起源、物質や生命の根源を探求している研究所です。その中の一つSuperKEKB(スーパーケックビー)と呼ばれる周長3kmもある円形の高エネルギー加速器は、垂直方向の大きさが数十ナノメートルの電子と陽電子の集団(バンチ)を衝突させる実験を行うための装置です。このような極小サイズのバンチを正確に衝突させるには、加速器のコンポーネントの精密なアライメントが不可欠です。KEKでは加速器コンポーネントの一つである電磁石の設置に、FARO Laser Trackerを使用しています。
 

FARO Laser Tracker の導入の経緯

KEKでは、FARO導入前は他社のトラッカーを使用していましたが、その老朽化に伴い、また大きくて移動が大変だったこともあって、よりコンパクトなサイズのFARO Laser Tracker IONを導入しました。IONは測定中にSMR(ターゲット)がレーザーを見失っても、ホームポジションまで戻らずにレーザーを再取得することができます。長いトンネルの中では、その機能が大変役に立ちます。さらに、2013年にはFARO Laser Tracker Vantageを導入しました。FARO Vantageは80mまでの長距離測定が可能で、IP52規格の防塵・防水性を備え、SMRを迅速に検知するカメラ機能を搭載した最新モデルです。現在、2010年から建設が始まった3代目の加速器、SuperKEKBの建設に使用されています。

FARO Vantageは地下11mのトンネル内で使われています。「トンネル内は工場などに比べると埃は少ないかも知れませんが、一旦測定作業を始めると長い時には2ヶ月以上もレーザートラッカーの電源を入れたまま、しかも周長3kmものトンネル内をレーザートラッカーを移動しながら電磁石の測定や設置作業を行う、というある意味特殊な使い方をします。このような条件下で使用するFARO Vantageには高精度はもちろん、動作の安定性が求められます。また限られた工期内で作業を滞り無く終了させるためには、万一トラブルが発生した場合のFAROの迅速な技術サポートが非常に重要になります。これらの要求を満たしてくれるもの、とFaro Vantageには期待しています」と加速器研究施設、加速器第四研究系所属の増澤教授は導入の理由を述べています。
 

最高の精度が必要な電磁石のアライメント

電磁石 at KEK

(左写真)電磁石の精密な3次元測定とアライメントが欠かせない
(右写真)FARO Vantageを使ってコンポーネントのアライメントを調整。手前のシルバーのパイプは、電磁石に設置されたチェンバー

周長3kmのトンネル内に2千個以上の電磁石を設置していくのですが、この電磁石は電子と陽電子のビームを決められた軌道に沿って回すための重要なコンポーネントです。ビームは大きさが数十ナノメートル(100万分の数十ミリメートル)で、電磁石にはさまれたチェンバー(パイプ)の中を高速で周回します。その周回を正確に行うためには電磁石の精密な3次元的測定とアライメントが不可欠です。

電磁石のアライメントは設計図に従って一つずつ行います。装置の上部にSMRをセットし、その3次元座標をレーザートラッカーが読み取ります。その座標をもとに、装置についているボルトを締めたり緩めたりすることによって、電磁石の位置を調整します。一つが終わったら次の装置へ移動し、同じことを繰り返します。これを2千個以上の電磁石に対して行います。

Belle II測定器

(左写真)ビームの衝突を計測するBelle II測定器。前身となるBelle測定器は、ノーベル物理学賞受賞に貢献
(右写真)FARO Laser Tracker IONを使って、床の水平度を測定

そのほかの利用方法として、床の水平レベルを見る、という使用方法もありました。チェンバー内を周回したビームが衝突する場所にはBelle II測定器が設置され、衝突時のデータを収集、解析します。このBelle II測定器へ最終的にビームを導いていく機器の載る床の水平度もとても重要で、その水平度を測定するためレーザートラッカーを使用しました。

他にもリニアコライダーという次世代の加速器の試験開発において、装置のアライメント調整にレーザートラッカーを2台使用、KEKでは全部で6台のFARO Laser Trackerを使用して、運用に向けて建設を進めています。
 

宇宙の謎の解明に向けて

加速器での実験が運用され研究が進むと、「宇宙はどうやってできたのか」が明らかになる日が来るかもしれません。「粒子・反粒子の対称性の破れ」や「反物質が消えた謎」など、解明されていない事象はたくさんありますので、多くの実験が行われることになるでしょう。このような壮大な研究にFAROの3次元測定器が役立っていることはたいへん光栄なことです。
 

大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構

高エネルギー加速器研究機構(KEK)は、高エネルギー加速器を使い、素粒子のいろいろな性質を調べて、宇宙の起源、物質や生命の根源を探求している研究所です。 大学共同利用機関法人として、国内外の研究者に共同利用の場を提供するとともに、世界の加速器科学の研究拠点として、国際共同研究を積極的に推進しています。

〒305-0801 茨城県つくば市大穂1-1
URL: http://www.kek.jp/ja/

 
ダウンロード

 

 
デモを予約

導入事例をダウンロード

Laser Tracker スペックシート

 

貴社でのデモ、もしくはウェブデモで、FAROのソリューションをご覧いただけます。
デモのご希望

アカウントのご登録

This site uses cookies (including third party cookies). Some of these cookies are essential to make our site work properly and others are non-essential but help us to improve the site, including language and location settings and site analytics. You can read more about how we use cookies and how to configure or disable them on our site. By continuing to browse this site you agree to our use of cookies. x