DE69305127T2 - Vorrichtung zur Synchrotronstrahlungserzeugung und deren Herstellungsverfahren - Google Patents

Vorrichtung zur Synchrotronstrahlungserzeugung und deren Herstellungsverfahren

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG GEBIET DER ERFINDUNG:
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung und auf ein Verfahren zum Herstellen derselben.
    • BESCHREIBUNG DES TECHNISCHEN HINTERGRUNDES:
  • Ein bekannter Typ dieser Vorrichtung ist die in Fig. 8 gezeigte Synchrotronstrahlungs-Lichquellenvorrichtung, welche beispielsweise in "1-2 GeV Synchrotron Radiation Source, Conceptual Design Report (Juli 1986)", Seite 23, veröffentlicht durch Lawrence Berkeley Laboratory, University of California, Berkeley, beschrieben ist. In Fig. 8 bezeichnet Bezugsziffer 1 eine umlaufende Bahn eines Elektronenstrahls; Bezugsziffer 2 bezeichnet Biegemagneten, die in vorbestimmten Abständen bezüglich der umlaufenden Bahn 1 angeordnet sind; Bezugsziffer 3 bezeichnet einen fokussierenden Quadrupolmagneten, der auf der umlaufenden Bahn vor und hinter den Biegeinagneten 2 zur Strahlkonvergierung angeordnet ist; und Bezugsziffer 4 bezeichnet einen defokussierenden Quadrupolmagneten Fig. 9 zeigt eine Betatronfunktion innerhalb der Biegemagneten 2.
  • Fig. 10 zeigt das Koordinatensystem der Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung. Die horizontale Achse S in Fig. 9 zeigt die Koordinaten entlang der S-Achse in Fig. 10. Bezugszeichen lB bezeichnet die Länge des Biegemagneten.
  • Der Betrieb der Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung wird nun erläutert. Die Umlaufbahn 1 eines Elektronenstrahls wird von den Biegemagneten 2 gebogen; der Elektronenstrahl wird von dem fokussierenden Quadrupolmagneten 3 und dem defokussierenden Quadrupolmagneten 4 konvergieren gelassen, während er Synchrotronstrahlung (SR genannt) emittiert, und durchläuft und uinkreist eine geschlossene Umlaufbahn innerhalb eines beschränkten Gebietes. Die Breiten entlang der X- und Y-Achsen in dem beschränkten Gebiet entlang der geschlossenen Umlaufbahn, d.h. Strahlabmessungen, sind derart, daß ein Emittanz genannter Wert mit der Quadratwurzel der Betatronfunktionswerte entlang der X- und Y-Achsen multipliziert wird. Weil die Verteilung der Betatronfunktion entlang der geschlossenen Umlaufbahn durch den Biegewinkel und den Nagnetfeldgradienten des Biegemagneten 2 bestimmt wird, von dem Magnetfeldgradienten des fokussierenden Quadrupols 3, von dem Magnetfeldgradienten des defokussierenden Quadrupolinagneten 4, und von den Positionen, an welchen die Elektrcmagneten positioniert sind, variiert ihr Wert der Betatronfunktion abhängig von der Position auf der geschlossenen Umlaufbahn. Ebenfalls wird die Emittanz eindeutig für die SR-Lichtquellenvorrichtung auf der Basis des Biegewinkels und des Magnetfeldgradienten des Biegemagneten 2 bestimmt; von dem Magnetfeldgradienten des fokussierenden Quadrupolinagneten 3; von dem Magnetfeldgradienten des defokussierenden Quadrupolmagneten 4; von den Positionen, an welchen die Elektromagneten positioniert sind; und von der Strahlenergie. Unabhängig von der Position auf der geschlossenen Umlaufbahn ist die Größe der Emittanz dieselbe. Die Emittanz wird erhalten durch Multiplizieren eines Wertes, der erhalten wird durch Integrieren einer Funktion H(s) (gezeigt in Gleichung (1) unten), welche nur in den Biegemagneten 2 ist, mit einem Wert, der von der Strahlenergie abhängt.
  • wobei β(s) die Betatronfunktion entlang der X-Achse ist, der Biegeradius, und π(s), Dispersionsfunktion genannt, eine Funktion ist, deren Wert ähnlich der Betatronfunktion abhängig von ihrer Position auf der geschlossenen Umlaufbahn variiert. Obwohl π(s) nicht stark bezüglich Anderungen in den Magnetfeldgradienten der Biegemagneten 2, des fokussierenden Quadrupolmagneten 3 und des defokussierenden Quadrupolmagneten 4 variiert, ist β(s) eine monoton abnehmende Funktion bezüglich eines negativen Wertes des Magnetfeldgradienten an der Position 5. Deshalb wird in der herkömmlichen SR-Lichtquellenvorrichtung dadurch, daß die Biegemagneten 2 einen festen, negativen Magnetfeldgradienten haben, der Wert von β(s) an den Biegemagneten 2 klein gemacht, wie in Fig. 9 gezeigt ist, so daß die Emittanz kleiner gemacht wird.
  • Weil jedoch in der herkömmlichen Synchrotronstrahlungs- Lichtquellenvorrichtung die Biegemagneten 2 nur einen festen Magnetfeldgradienten haben, hat die Betatronfunktion keine feste Fläche entlang der S-Achse innerhalb der Biegemagneten 2. Demzufolge ist die Strahlabmessung nicht fest. Als Ergebnis ergibt sich ein Problem, daß beispielsweise die Charakteristika der Synchrotronstrahlung, die von den Biegemagneten 2 erzeugt wird, abhängig von der Position variieren, an welcher sie extrahiert werden.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde erzielt, um das oben beschriebene Problem des Standes der Technik zu lösen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung vorzusehen, in welcher die Charakteristika von Synchrotronstrahlung, die von den Biegemagneten 2 erzeugt wird, gleichförmig gemacht werden kann, die Emittanz reduziert werden kann, um die Helligkeit zu vergrößern, und deren Herstellung einfach ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben.
  • Eine Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt Biegemagneten, welche einen negativen Wert des Magnetfeldgradienten des Biegemagneten graduell anwachsen lassen, nachdem er graduell entlang der Laufrichtung des Elektronenstrahls abnimmt, wodurch ein rezidierender Beitrag des Magnetfeldgradienten entlang der Länge des Biegemagneten gebildet wird.
  • Als Beispiel umfaßt ein Biegemagnet ein Paar von Spulen, die einander gegenüber angeordnet sind, mit der Umlaufbahn des Elektronenstrahls dazwischen, wobei jede der Spulen als Luftspulenbiegemagnet in solcher Weise gebildet ist, daß sie in entgegengesetzten Richtungen bezüglich der Umlaufbahn des Elektronenstrahls als Referenz verwunden sind, so daß der Spalt zwischen den Spulen zum Äußeren der Umlaufbahn an beiden Enden der Spulen hin, die als Eingang und Ausgang für den Elektronenstrahl dienen, größer wird.
  • Als anderes Ausführungsbeispiel schließt ein Biegemagnet ein Paar von Magnetpolen ein, die einander gegenüber angeordnet sind, mit der Umlaufbahn des Elektronenstrahls dazwischen, wobei jeder dieser Magnetpole so gebildet ist, daß der Spalt zwischen den Magnetpolen im Inneren der Umlaufbahn graduell enger wird, und im Äußeren der Umlaufbahn zu beiden Enden der Spulen hin, die als Eingang und Ausgang für den Elektronenstrahl dienen, graduell weiter wird, wobei der Spalt zwischen den Magnetpolen konstant wird. Als Beispiel ist jeder der Magnetpole so gebildet, daß eine Vielzahl von halbkreisförmigen Platten gestapelt sind, wobei der Bogenwinkel entlang der Umlaufbahn des Elektronenstrahls variiert.
  • Die Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann einen Biegemagneten umfassen, um zu bewirken, daß ein negativer Wert des Magnetfeldgradienten stufenartig abnimmt, und dann stufenartig entlang der Laufrichtung des Elektronenstrahls anwächst. Als Beispiel wird der Biegemagnet gebildet durch Kombinieren von zwei oder mehr Typen von Eisenkernen.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Synchrotronstrahlungs- Lichtquellenvorrichtung zum Erzeugen von Synchrotronstrahlung durch Biegen der Umlaufbahn eines Elektronenstrahls mittels eines Biegemagneten vorgesehen, wobei das Verfahren den Schritt des Bildens des Biegemagneten umfaßt, der einen negativen Wert des Magnetfeldgradienten bewirkt, um graduell entlang der Umlaufbahn des Elektronenstrahls abzunehmen und dann graduell anzuwachsen, wodurch eine rezidierende Verteilung des Magnetfeldgradienten entlang der Länge des Biegemagneten gebildet wird. Der Biegemagnet kann gebildet werden durch Verwenden eines Paares von sich gegenüber angeordneten Spulen mit der Umlaufbahn des Elektronenstrahls dazwischen, in entgegengesetzten Richtungen mit der Umlaufbahn des Elektronenstrahls als Referenz, so daß der Spalt zwischen den Spulen zum Äußeren der Umlaufbahn hin an beiden Enden der Spulen, welche als Eingang und Ausgang für den Elektronenstrahl dienen, größer wird.
  • Alternativ kann der Biegemagnet gebildet werden durch Verwenden eines Paares von Magnetpolen, die einander gegenüber angeordnet sind, in welchen eine Vielzahl von halbkreisförmigen Platten gestapelt sind, mit der Umlaufbahn des Elektronenstrahls dazwischen, wobei der Winkel eines jeden Bogens entlang der Umlaufbahn des Elektronenstrahls variiert.
  • Als weitere Alternative kann der Biegemagnet gebildet werden durch Kombinieren von zwei oder mehr Typen von Eisenkernen mit Magnetpolen mit verschiedenen Gestalten.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 ist ein Graph, welcher die Verteilung des Magnetfeldgradienten eines Biegemagneten einer Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung in der Laufrichtung eines Elektronenstrahls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • Fig. 2 ist ein Graph, welcher die Betatronfunktion entlang der X-Achse in dem Biegemagneten mit dem in Fig. 1 gezeigten Magnetfeldgradienten darstellt;
  • Fig. 3A ist ein Graph, welcher detaillierter den Biegemagneten der Synchrotronstrahlungs- Lichtquellenvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 3B ist eine Seitenansicht davon aus einer Richtung rechtwinklig zur Elektronenstrahl-Umlaufbahn; und
  • Fig. 3C ist eine Seitenansicht davon aus einer Richtung der Elektronenstrahl-Umlaufbahn;
  • Fig. 4A und 4B sind jeweils eine Seitenansicht aus einer Richtung der Elektronenstrahl-Umlaufbahn, welche ein anderes Ausführungsbeispiel des Biegemagneten der Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, sowie eine Seitenansicht aus einer Richtung rechtwinklig zur Elektronenstrahl-Umlaufbahn;
  • Fig. 5 ist eine Perspektive, welche noch ein weiteres Ausführungsbeispiel des Biegemagneten der Synchrotronstrahlungs-Lichtguellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 6 ist ein Graph, welcher die Verteilung des Magnetfeldgradienten des Biegemagneten einer Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung in der Laufrichtung eines Elektronenstrahls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 7 ist eine Perspektive, welche detaillierter den Biegemagneten der Synchrotronstrahlungs- Lichtquellenvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 8 ist eine Darstellung eines Zyklus der Synchrotronstrahlungs-Lichtquel lenvorrichtung;
  • Fig. 9 ist ein Graph, welcher die Verteilung des Magnetfeldgradienten eines Biegemagneten einer herkömmlichen Synchrotronstrahlungs- Lichtquellenvorrichtung in der Laufrichtung des Elektronenstrahls zeigt; und
  • Fig. 10 ist eine Darstellung eines Koordinatensystems der Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung.
    • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
    • ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
  • Fig. 1 ist ein Graph, welcher die Verteilung des Magnetfeldgradienten eines Biegemagneten einer Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung in einer Strahllaufrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 2 ist ein Graph, welcher die Betratronfunktion entlang der X-Achse in dem Biegemagneten mit dem in Fig. 1 gezeigten Magnetfeldgradienten darstellt. Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt die Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung einen Biegemagneten, welcher einen negativen Wert (-dBy/dx) eines Magnetfeldgradienten veranlaßt, graduell anzuwachsen, nachdem er in der Laufrichtung des Elektronenstrahls graduell abnimmt, d.h. entlang der Länge des Biegemagneten, um eine sanft rezidierende Verteilung rd zu bilden. Weil die Betatronfunktion β(s), wie oben beschrieben, entlang der X- Achse an einer Position s in dem Biegemagneten eine monoton abnehmende Funktion bezüglich des negativen Wertes des Magnetfeldgradienten an der Position s ist, wie in Fig. 2 gezeigt, wird die Betatronfunktion β(s) entlang der X-Achse an der Position s innerhalb des Biegemagneten gleichförmig und nahezu konstant, kleine Werte in den meisten Gebieten als Ergebnis davon, daß der negative Wert des Magnetfeldgradienten in abnehmender Weise in rezidierender Weise verteilt ist. Als Konsequenz wird die Größe des Elektronenstrahls in dem Biegemagneten konstant, und deshalb können die Charakteristika von in dem Biegemagneten erzeugter Synchrotronstrahlung gleichförmig gemacht werden. Weil der Betatronfunktionswert in dem Biegemagneten klein wird, kann ebenfalls die Emittanz reduziert und die Helligkeit vergrößert werden.
    • ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
  • Fig. 3A, 3B und 3C zeigen detaillierter den Biegemagneten der Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 3A ist eine Aufsicht davon; Fig. 3B ist eine Seitenansicht aus einer Richtung rechtwinklig zur Elektronenstrahl-Umlaufbahn, und Fig. 3C ist eine Seitenansicht aus einer Richtung der Elektronenstrahl- Umlaufbahn. In diesen Figuren ist ein Biegemagnet 12 aus einer Luftspule gebildet, die in einem supraleitenden Biegemagneten o.a. weit verbreitet verwendet wird. Wie in den Figuren gezeigt, umfaßt der Biegemagnet 12 ein Paar von oberen und unteren Spulen 12A und 12B, wobei diese Spulen in entgegengesetzten Richtungen mit der Laufrichtung des Elektronenstrahls als Referenz verwunden sind. Mit anderen Worten, wie in Fig. 3C gesehen, von einer Seite entgegengesetzt der Laufrichtung des Elektronenstrahls gezeigt, ist die obere Spule 12A so gebildet, daß der mittlere Abschnitt davon in eine kleinste Menge im Uhrzeigersinn mit der Umlaufbahn 11 des Elektronenstrahls als Achse verwunden ist. Im Gegenteil dazu ist die untere Spule 12B in solcher Weise gebildet, daß der mittlere Abschnitt davon in eine kleinste Menge im Gegenuhrzeigersinn mit der Umlaufbahn 11 des Elektronenstrahls als Achse verwunden ist. Mit anderen Worten sind die Spulen 12A und 12B in solcher Weise gebildet, daß der Spalt zwischen den Spulen zum Äußeren der Umlaufbahn 11 an beiden Enden der Spulen hin größer wird, die als Eingang und Ausgang für den Elektronenstrahl dienen. Weil der Eingang und Ausgang für den Elektronenstrahl der oberen Spule 12A und der unteren Spule 12B zum Erzeugen von ablenkenden Magnetfeldern in entgegengesetzte Richtungen in einen größten Betrag verwunden sind, bilden deshalb die negativen Werte des Magnetfeldgradienten eine rezidive Verteilung entlang der Laufrichtung des Elektronenstrahls, wie in Fig. 1 gezeigt ist, und die Betatronfunktion entlang der X-Achse in dem Biegemagneten 12 kann gleichförmig gemacht werden, kleine Werte, wie in Fig. 2 gezeigt ist, was es möglich macht, die Emittanz zu reduzieren und die Helligkeit zu vergrößern. Zusätzlich können in diesem Ausführungsbeispiel die oberen und unteren Spulen 12A und 12B leicht und kostengünstig lediglich durch Biegen von Spulen hergestellt werden.
    • DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
  • Fig. 4A und 4B zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel des Biegemagneten der Synchrotronstrahlungs- Lichtquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 4A ist eine Seitenansicht aus einer Richtung der Elektronenstrahl-Umlaufbahn; Fig. 4B ist eine Seitenansicht aus einer Richtung rechtwinklig zur Elektronenstrahl- Umlaufbahn. Obwohl dieser Biegemagnet in den Figuren nicht klar gezeigt ist, ist er ähnlich dem in Fig. 10 gezeigten Biegemagneten insgesamt entlang der Elektronenstrahl- Umlaufbahn gekrümmt. Wie in Fig. 10 gezeigt, umfaßt ein Biegemagnet 22 der Synchrotronstrahlungs- Lichtquellenvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels ein Joch 22A, Spulen 22B und 22C, die um Abschnitte herum gewickelt sind, die dem Joch 22A gegenüber angeordnet sind, und Magnetpole 22D und 22E, die jeweils in den Spulen 22B und 22C montiert sind. Die Magnetpole 22D und 22E sind gebildet, eine vertikale Symmetrie (top-bottom symmetry) in solcher Weise zu bilden, daß der Bogen von gestapelten Platten, in welchem eine Vielzahl von halbkreisförmigen, dünnen Platten 22F gestapelt sind, einander gegenüber angeordnet sind. Betreffend die Bögen der halbkreisförmigen, dünnen Platten, welche die Magnetpole 22D und 22E bilden, wie in den Fig. 4A und 4B gezeigt ist, wird der Spalt zwischen den Magnetpolen ferner graduell enger im Inneren der Umlaufbahn 11 und wird graduell breiter im Äußeren der Umlaufbahn 11, von der Mitte des Biegemagneten 22 zu beiden Enden der Spulen hin, welche als Eingang und Ausgang für den Elektronenstrahl dienen, und der Spalt zwischen den Magnetpolen wird konstant. Das heißt, der Drehwinkel der Bögen wird zu den beiden Enden der Spulen hin graduell größer. Deshalb bilden in dem Biegemagneten 22 die negativen Werte des Magnetfeldgradienten eine rezidierende Verteilung entlang der Laufrichtung des Elektronenstrahls in dem Abschnitt zwischen den Magnetpolen 22D und 22E zum Erzeugen von Ablenkmagnetfeldern, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Betatronfunktion entlang der X-Achse innerhalb der Biegemagnete 22 kann gleichförmig gemacht werden, kleine Werte, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Ebenfalls kann die Emittanz reduziert und die Helligkeit vergrößert werden, in derselben Weise wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen Zusätzlich kann in diesem Ausführungsbeispiel eine komplexe Oberfläche, der die Magnetpole gegenüber angeordnet sind, durch graduelles Variieren des Winkels der Bögen einer Vielzahl von halbkreisförmigen Platten realisiert werden, die entlang der Strahlumlaufbahn gestapelt sind, und die Vorrichtung kann einfach und kostengünstig hergestellt werden. Ebenfalls ist es möglich, die Änderungen im Winkel der Bögen einer Vielzahl von halbkreisförmig gestapelten Platten entlang der Strahlumlaufbahn, je nach Bedarf, zu variieren. Obwohl die Magnetpole 22D und 22E des Biegemagneten 22 aus einer Vielzahl von dünnen gestapelten Platten gebildet sind, können sie aus dicken Platten oder Blöcken gebildet sein.
  • Beispielsweise kann ein Biegemagnet 23, der in Fig. 5 gezeigt ist, mit Magnetpolen 22F und 22G, allgemein als Biegemagnet verwendet werden. Die Oberflächen dieser Magnetpole 22F und 22G, die einander gegenüber angeordnet sind, mit der Strahlumlaufbahn 11 dazwischen, werden graduell enger im Inneren der Umlaufbahn 11, und werden graduell breiter im Äußeren der Umlaufbahn 11, von der Mitte des Biegemagneten 23 zu beiden Enden der Spulen hin, die als Eingang und Ausgang für den Elektronenstrahl dienen, und der Spalt zwischen den Magnetpolen wird in der Umlaufbahn 11 konstant.
    • VIERTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
  • Fig. 6 ist ein Graph, welcher die Verteilung des Magnetfeldgradienten des Biegemagneten der Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung in der Laufrichtung des Elektronenstrahls gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. In diesem Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 6 gezeigt, ist ein Biegemagnet vorgesehen, welcher eine quadratische rezidierende Verteilung bildet, in welcher der negative Wert (-dBy/dx) des Magnetfeldgradienten stufenweise entlang der Laufrichtung des Elektronenstrahls abnimmt, und dann stufenartig anwächst. Obwohl die mit diesem Ausführungsbeispiel erreichbare Genauigkeit geringfügig niedriger ist als die des ersten Ausführungsbeispiels, können Vorteile äquivalent denen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele realisiert werden. Weil in diesem Ausführungsbeispiel der Magnetfeldgradient eine quadratische rezidierende Verteilung bildet, können zusätzlich zwei Typen von Eisenkernen 24A und 24B mit Magnetpolen mit verschiedenen Gestalten als in Fig. 7 gezeigter Biegemagnet 24 kombiniert werden, um den Elektronenbiegemagneten zu bilden. Weil eine komplexe Konstruktion unnötig ist, hat deshalb dieses Ausführungsbeispiel insbesondere den Vorteil, daß ein Biegemagnet leicht und kostengünstig hergestellt werden kann, obwohl die Gleichförmigkeit der Synchrotronstrahlungscharakteristika denen der vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele unterlegen ist.
  • Obwohl zwei Typen von Eisenkernen mit Magnetpolen mit verschiedenen Gestalten kombiniert werden, um einen in Fig. 7 gezeigten Biegemagneten zu bilden, können drei oder mehr Typen von Eisenkernen mit Magnetpolen mit verschiedenen Gestalten kombiniert werden, so daß der Magnetfeldgradient in zwei oder mehr Stufen variiert werden kann.
  • Ebenfalls kann der Biegemagnet, in welchem der negative Wert des Magnetfeldgradienten stufenartig variiert wird, verwendet werden, in welchem der Winkel der Bögen einer Vielzahl von halbkreisförmigen gestapelten Platten des Biegemagneten 22, gezeigt in den Fig. 4A und 4B, ordnungsgemäß variiert wird.

Claims (10)

1. Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung zum Aussenden von Synchrotronstrahlung durch Biegen der Umlaufbahn eines Elektronenstrahls mittels eines Biegemagneten, wobei die Vorrichtung einen Biegemagneten (12, 22, 23, 24) umfaßt, welcher bewirkt, daß ein negativer Wert des Magnetfeldgradienten graduell abnimmt und dann graduell entlang der Laufrichtung des Elektronenstrahls anwächst, wodurch eine rezidierende Verteilung (rd) des Magnetfeldgradienten entlang der Länge (lB) des Biegemagneten gebildet wird.
2. Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegemagnet (12) ein Paar von Spulen (12A, 12B) umfaßt, die einander gegenüber angeordnet sind mit der Umlaufbahn des Elektronenstrahls (11) dazwischen, wobei jede der Spulen als Luftspulen-Biegemagnet derart gebildet ist, daß sie in entgegengesetzten Richtungen mit der Umlaufbahn des Elektronenstrahls als Referenz verwunden sind, so daß der Spalt zwischen den Spulen zum Äußeren der Umlaufbahn an beiden Enden der Spulen (12A, 12B), die als Eingang und Ausgang für den Elektronenstrahl (11) dienen, größer wird.
3. Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegemagnet (22) ein Paar von Magnetpolen (22B, 22C) einschließt, die einander gegenüber angeordnet sind, mit der Umlaufbahn des Elektronenstrahls (11) dazwischen, wobei jeder dieser Magnetpole so gebildet ist, daß der Spalt zwischen den Magnetpolen im Inneren der Umlaufbahn graduell enger wird, und im Äußeren der Umlaufbahn zu beiden Enden der Spulen hin, die als Eingang und Ausgang für den Elektronenstrahl dienen, graduell breiter wird, und der Spalt zwischen den Magnetpolen konstant wird.
4. Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Magnetpole des Biegemagneten (22) gebildet ist durch Stapeln einer Vielzahl von halbkreisförmigen Platten (22D, 22E), wobei der Winkel eines jeden Bogens entlang der Laufrichtung des Elektronenstrahls variiert.
5. Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegemagnet (24) angepaßt ist zu bewirken, daß ein negativer Wert eines Magnetfeldgradienten stufenartig entlang der Laufrichtung des Elektronenstrahls (11) abnimmt, und dann stufenartig anwächst.
6. Synchrotronstrahlungs-Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegemagnet (24) durch Kombinieren von zwei oder mehr Typen von Eisenkernen (24A, 24B, 24C) mit Magnetpolen mit verschiedenen Gestalten gebildet ist.
7. Verfahren zum Herstellen einer Synchrotronstrahlungs- Lichtquellenvorrichtung zum Erzeugen von Synchrotronstrahlung durch Biegen der Umlaufbahn eines Elektronenstrahls mittels eines Biegemagneten, wobei das Verfahren den Schritt umfaßt:
Bilden des Biegemagneten (12, 24), welcher bewirkt, daß ein negativer Wert des Magnetfeldgradienten graduell abnimmt und dann graduell entlang der Laufrichtung des Elektronenstrahls anwächst, wodurch eine rezidierende Verteilung (rd) des Magnetfeldgradienten entlang der Länge (lB) des Biegemagneten (12, 24) gebildet wird.
8. Verfahren zum Herstellen einer Synchrotronstrahlungs- Lichtquellenvorrichtung zum Erzeugen von Synchrotronstrahlung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegemagnet (22) gebildet wird durch Verwenden eines Paares von Magnetpolen, die einander gegenüber angeordnet sind, in welchen eine Vielzahl von halbkreisförmigen Platten (22D, 22E) gestapelt sind, mit der Umlaufbahn des Elektronenstrahls dazwischen, wobei der Winkel eines jeden Bogens entlang der Umlaufbahn des Elektronenstrahls variiert.
9. Verfahren zum Herstellen einer Synchrotronstahlungs- Lichtquellenvorrichtung zum Erzeugen von Synchrotronstrahlung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegemagnet (24) gebildet wird durch Kombinieren zweier oder mehrerer Typen von Eisenkernen mit Magnetpolen mit verschiedenen Gestalten.
10. Verfahren zum Herstellen einer Synchrotronstrahlungs- Lichtquellenvorrichtung zum Erzeugen von Synchrotronstrahlung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegemagnet (1) gebildet wird durch Verwenden eines Paares von einander gegenüber angeordneten Spulen mit der Umlaufbahn des Elektronenstrahls dazwischen, in entgegengesetzten Richtungen mit der Umlaufbahn des Elektronenstrahls als Referenz, so daß der Spalt zwischen den Spulen zum Äußeren der Umlaufbahn hin an beiden Enden der Spulen, welche als Eingang und Ausgang für den Elektronenstrahl dienen, größer wird.
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