선형가속기로부터 3.0 GeV의 에너지로 빛의 속도에 가깝게 가속된 전자는 길이 96 m의 빔전송선을 지나 입사장치를 통해 둘레가 281 m인 원형으로 된 저장링으로 입사된다. 저장링은 전자를 원형궤도로 유지하는 장치이며 한번 저장된 전자는 수십 시간 이상 계속 저장되어 이용자에게 방사광을 제공한다.
저장링은 12셀(Cell)로 구성되어 있고 전자의 궤도를 원형으로 만드는 24대의 2극 전자석 및 4극, 6극 자석을 포함하여 약 300여 개의 자석이 설치되어 있다. 전자들이 2극 전자석의 자장을 지날때마다 15도씩 방향을 바꾸어 전체적으로 원형에 가까운 궤도를 24시간 돌게 된다. 저장링에는 2극 전자석 이외에도 270개가량의 4극, 6극 전자석과 궤도 수정 전자석이 들어 있어 전자빔을 매우 가늘게 집속하고 또 정해진 궤도를 정확히 유지하는 역할을 한다. 그리고 제3세대 방사광가속기의 특징인 삽입장치 19기가 설치되어 있다. 또한 저장링에는 원운동하는 전자가 방사광으로 방출하는 에너지를 보충시키는 장치인 고주파 가속 공동 장치(RF Cavity)가 설치되어 있다. 저장링에서 전자가 지나는 통로는 초고진공을 유지하여야 하는데 이를 위하여 알루미늄 진공 챔버가 각각 12대씩 사용되고 있다.
| Parameter | Value |
|---|---|
| Circumference | 281.8 m |
| Period | 12 |
| Energy | 3 GeV |
| LINAC Energy | 3 GeV |
| Beam Current | 250~400 mA |
| Emittance | 5.8 nmrad |
| Emittance | 5.8 nmrad |
| Emittance Coupling | ~1 % |
| Energy Spread | 0.1 % |
| Momentum Compaction | 0.0013 |
| Bunch Length | 16 ps |
| Tune | 15.375 H / 9.145 V |
| Chromaticity | 3 H / 3 V |
| Insertion Device | 12 in-vac planar undulator |
| 4 Elliptical polarized undulator | |
| 2 Multi-pole wiggler | |
| 1 out-vac planar undulator |
저장링의 2극 전자석은 전자의 진행 방향에 수직한 방향으로 자장을 발생시키는 전자석으로 Lorentz 힘에 의하여 전자의 진행 방향을 바꾸는 작용을 한다. 전자는 굴곡운동을 하면서 접선 방향으로 방사광을 발생시킨다. PLS의 저장링은24개의 2극 전자석을 사용하여 전자들이 하나의 자석을 통과할 때마다 15도씩 휘어지면서 모두 360도 회전하게 만들어 전자들을 저장링에 저장되게 하면서 방사광을 반복해서 발생시킨다.
4극 전자석은 전자의 진행 방향에 수직인 평면상에 자극들이 4-fold 회전 대칭을 이루며 N극과 S 극이 번갈아 놓인 형상을 한다. 자기장 분포는 4극 자석의 중심에서 자장의 세기는 0이며 중심에서 멀어질수록 거리에 비례하여 자장의 세기가 강해져, 정궤도에서 벗어나 진행하는 전자는 이 자장의 기울기에 의해 중심 방향 혹은 중심에서 반대 방향으로 힘을 받게 된다. 이는 광학에서 볼록렌즈나 오목렌즈가 빛을 focusing 하거나 defocusing 하는 것과 같은 역할을 하게 된다. 따라서 이와 같은 전자석의 기능을 이용하여 여러 개의 2극과 4극 전자석을 잘 배열하여 전자들을 제어하면 전자들이 분산되지 않고 저장링에서 계속 원운동을 할 수 있다. PLS 에서는 Cell 당 8개의 4극 전자석을 사용한다.
전자 다발(Bunch) 내에서 바깥과 안쪽에서 회전하는 전자의 운동량은 서로 다르므로 입자들이 자장에 의해 받는 힘은 각기 다른 값을 갖게 된다. 이 때문에 전자들이 2극 및 4극 전자석을 지날 때 서로 분산되는데 이것을 Chromatism이라고 하고 6극 전자석은 이러한 Chromatism을 줄이기 위하여 사용된다. 그리고 6극 전자석은 여섯 개의 자극에 설치된 보조 코일을 사용하여 본래의 6극 성분 이외에 보정을 위한 수평 자장, 수직 자장 및 스큐 (skew) 4극의 자장 성분을 만들 수 있다. PLS 저장링에는 이와 같은 6극 전자석이 Cell 당 8개씩 설치되어있다.
다른 여러 전자석에 의해 불완전하게 제어된 전자를 보정전자석은 수평 또는 수직 방향으로 수백 Gauss 의 약한 편향 자장을 발생시켜 전자의 궤도를 수정하는데 사용된다. PLS에서 사용되는 보정 전자석들은 전자의 수평 운동 및 수직 운동을 동시에 보정하는 복합형 보정 전자석이고 Cell 당 6개의 보정 전자석이 사용되었다.
3세대 방사광가속기의 특징인 긴 직선 부위에 설치되는 삽입장치의 하나로 전자를 여러번 휘게 하여 더욱 세고 밝은 방사광을 방출하게 하는 장치이다.
고주파 가속공동장치는 전자빔이 저장링 속을 지나갈 때 방사광과 각종 손실로 잃어버린 에너지만큼을 보충해 주어, 전자빔이 장시간동안 저장링을 회전하게하면서 방사광을 발생하게 한다. Klystron에서 도파관을 통해 전송되는 고주파 전력은 내부가 둥글게 비어 있는 가속공동으로 입사된다. 입사된 고주파는 가속공동 양단의 전극 사이에 1.5 MV의 전압을 만들어주며, 정확한 위상을 가지고 이 전극 사이를 동과하는 전자들은 이 전압을 이용하여 가속된다. 고주파는 사인파형으로 변화하는 500 MHz의 주파수를 가지고있다.
선형가속기로부터 전송되는 빔의 입사와 저장. 저장된 빔의 운전상태의 감시. 그리고 이용자의 요구에 따른 각종 빔 Parameter의 설정 및 변경을 주 제어 컴퓨터를 통해 실시하고 기계 장치와 방사선 안전 맞물림장치 및 CCTV를 이용한 안전 상황을 감시하는 등 한눈에 저장링 및 주변 시설의 운전 상태를 감시하고 제어하는 곳이다.
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