JP2021022477A - アンジュレータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位相駆動を必要とすることなく円偏光の回転方向の切り替えを実現する。【解決手段】アンジュレータ装置は、互いに対向するように第１所定方向（Ｙ軸方向）に並んで且つギャップ空間を挟んで平行に配置される第１及び第２磁石列ブロック（１０、２０）より成るアンジュレータ磁石群（１）を備え、第１所定方向及び電子ビーム進行方向の夫々に直交する第２所定方向（Ｘ軸方向）においてアンジュレータ磁石群と電子ビーム軌道との位置関係（対象位置関係）を変更可能とする。アンジュレータ磁石群は、対象位置関係が第１位置関係であるときに第１円偏光の放射光を電子ビームに発生させるための第１磁場を形成する第１磁石配列構造（１１、１２、２４、２５）と、対象位置関係が第２位置関係であるときに第２円偏光の放射光を電子ビームに発生させるための第２磁場を形成する第２磁石配列構造（１１、１３、２４、２６）と、を有する。【選択図】図１１

Description

本発明は、アンジュレータ装置に関する。

放射光施設で電子ビームから放射光を取り出すために使用されるアンジュレータ装置は、互いに対向するように平行に配置された１対の磁石列を有して周期的な磁場を形成し、１対の磁石列の間を通る光速に近い速度の電子を蛇行運動させることで強力な放射光を発生させる。永久磁石又は電磁石を用いて周期磁場を形成することができるが、特にＸ線領域の波長の短い放射光を得るためには、磁場の周期を数センチメートル程度或いはそれよりも短くする必要があるため、電磁石では充分な強度の磁場を形成することができない。このため、殆どのアンジュレータ装置で永久磁石が採用されている。

図２１に、従来のアンジュレータ装置で使用されているアンジュレータ磁石列の例を示す。図２１のアンジュレータ磁石列９０１は、第１磁石列９１０及び第２磁石列９２０を有する。磁石列９１０及び９２０の夫々は１周期λ_ｕに４個の磁石９３０を含み、各磁石列に含まれる磁石９３０の磁化方向（磁石９３０内の矢印で磁化方向を表す）が磁石列９１０及び９２０を含む面内で９０°ずつ変化している（特許文献１及び非特許文献１）。このようなアンジュレータ磁石列９０１はＨａｌｂａｃｈ型磁石列などと呼ばれる。磁石列９１０及び９２０間を通る光速に近い電子は、磁石列９１０及び９２０によって形成される周期磁場の作用により蛇行運動をして、下記式にて示される波長λの光を放出する。
λ（λ_ｕ，Ｂ，Ｅ）＝１３０λ_ｕ［１＋（９３．３７λ_ｕＢ）^２／２］／Ｅ^２

上記式において、λはナノメートルで表した放射光の波長（基本波長と呼ばれる）、λ_ｕはメートルで表した磁石列の周期長、Ｂはテスラで表した磁場振幅、Ｅはギガ電子ボルトで表した入射電子のエネルギである。

放射光施設において電子のエネルギは固定されており、周期長はアンジュレータ装置の設計時に決まるため、放射光施設の運転中に特定の波長を選択するためには磁場振幅の調整が必要となる。磁場振幅は、ギャップと呼ばれる磁石列９１０及び９２０間の間隔を変化させることで、或る程度の範囲で容易に調整可能である。但し、数百個〜千個の強力な磁石が設置された磁石列間の吸引力は数トンにもなり、この吸引力に耐えながらギャップを数マイクロメートルの精度で調整する必要がある。このため、アンジュレータ装置では非常に剛性の高い構造材料や駆動機構が全体にわたって用いられ、その全体重量は、通常、１０トンを超える。また、負荷を分散させるために部品点数が多くなり、複雑な構造や高い加工及び組み立て精度が要求される。

特開２０１２−１６０４０８号公報

Ｋ． Ｈａｌｂａｃｈ， "Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｕｎｊｕｌａｔｏｒｓ"， Ｊ． Ｐｈｙｓｉｑｕｅ， Ｃ１ （１９８３） ２１１

アンジュレータ装置では螺旋磁場が形成されるよう磁石列を組むことで円偏光の放射光を得ることができる。この種のアンジュレータ装置の内、ＡＰＰＬＥ−II型とも称されるタイプの磁石列を用いて、円偏光の回転方向の切り替えを実現するものもある。ＡＰＰＬＥ−IIのアンジュレータ装置では複数の磁石列が用いられ、複数の磁石列の位置関係をずらす位相駆動によって円偏光の回転方向の切り替えを実現する。しかしながら、ＡＰＰＬＥ−II型のアンジュレータ装置では、位相駆動を必要としないアンジュレータ装置と比べて、複雑な機械構造や高い剛性が必要となり、また真空封止化が難しい（これについては後に詳説される）。

このように、円偏光の回転方向を切り替え可能なアンジュレータ装置（換言すれば、第１円偏光と第１円偏光とは回転方向が逆の第２円偏光とを選択的に発生させることが可能なアンジュレータ装置）には、改善の余地がある。

本発明は、円偏光の回転方向を切り替え可能なアンジュレータ装置において構成の簡素化及び真空封止の容易化等に寄与するアンジュレータ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るアンジュレータ装置は、互いに対向するように第１所定方向に並んで且つギャップ空間を挟んで平行に配置される第１磁石列ブロック及び第２磁石列ブロックより成るアンジュレータ磁石群を備え、前記ギャップ空間内を所定の電子ビーム進行方向に沿って進む電子ビームを蛇行させることにより放射光を発生させるアンジュレータ装置において、前記第１所定方向及び前記電子ビーム進行方向の夫々に直交する第２所定方向において、前記アンジュレータ磁石群と前記電子ビームが通る電子ビーム軌道との位置関係である対象位置関係を変更可能に構成され、前記アンジュレータ磁石群は、前記対象位置関係が所定の第１位置関係であるときに第１円偏光の放射光を前記電子ビームに発生させるための第１磁場を形成する第１磁石配列構造と、前記対象位置関係が前記第１位置関係と異なる所定の第２位置関係であるときに前記第１円偏光とは回転方向が逆の第２円偏光の放射光を前記電子ビームに発生させるための第２磁場を形成する第２磁石配列構造と、を有する構成（第１の構成）である。

上記第１の構成に係るアンジュレータ装置において、前記第１磁石列ブロックは、第１磁石列と、前記第２所定方向において前記第１磁石列を挟んで配置される第２磁石列及び前記第３磁石列と、を有し、前記第２磁石列ブロックは、第４磁石列と、前記第２所定方向において前記第４磁石列を挟んで配置される第５磁石列及び前記第６磁石列と、を有し、前記第４磁石列、前記第５磁石列、前記第６磁石列は、前記ギャップ空間を挟んで、夫々、前記第１磁石列、前記第２磁石列、前記第３磁石列に対向配置され、前記第１磁石配列構造は、前記第１磁石列、前記第２磁石列、前記第４磁石列及び前記第５磁石列により構成され、前記第２磁石配列構造は、前記第１磁石列、前記第３磁石列、前記第４磁石列及び前記第６磁石列により構成され、前記対象位置関係が前記第１位置関係であるとき、前記ギャップ空間の内、前記第１磁石列、前記第２磁石列、前記第４磁石列及び前記第５磁石列により囲まれ且つ前記第１磁場が形成された空間内を前記電子ビーム進行方向に沿って前記電子ビームが進行することで前記第１円偏光の放射光が発生し、前記対象位置関係が前記第２位置関係であるとき、前記ギャップ空間の内、前記第１磁石列、前記第３磁石列、前記第４磁石列及び前記第６磁石列により囲まれ且つ前記第２磁場が形成された空間内を前記電子ビーム進行方向に沿って前記電子ビームが進行することで前記第２円偏光の放射光が発生する構成（第２の構成）であっても良い。

上記第２の構成に係るアンジュレータ装置において、前記第１磁石配列構造は、前記第１磁石列、前記第２磁石列、前記第４磁石列及び前記第５磁石列により囲まれた空間の中心軸の内、前記電子ビーム進行方向に平行な中心軸を第１螺旋軸とする第１螺旋磁場を前記第１磁場として生成し、前記第２磁石配列構造は、前記第１磁石列、前記第３磁石列、前記第４磁石列及び前記第６磁石列により囲まれた空間の中心軸の内、前記電子ビーム進行方向に平行な中心軸を第２螺旋軸とする第２螺旋磁場を前記第２磁場として生成し、前記第１螺旋磁場と前記第２螺旋磁場とが互いに逆回りの螺旋磁場となるよう前記第１磁石列〜前記第６磁石列の各磁石が配列される構成（第３の構成）であっても良い。

上記第１〜第３の構成の何れかに係るアンジュレータ装置において、前記対象位置関係を、前記第１位置関係及び前記第２位置関係を含む複数の位置関係の何れかに切り替え可能な切り替え部を更に備える構成（第４の構成）であっても良い。

上記第４の構成に係るアンジュレータ装置において、前記切り替え部は、前記アンジュレータ磁石群を前記第２所定方向に沿って移動させることで前記対象位置関係を前記複数の位置関係の何れかに切り替え可能とする構成（第５の構成）であっても良い。

上記第１〜第５の構成の何れかに係るアンジュレータ装置において、前記第１磁石列ブロックと前記第２磁石列ブロックとの間隔が可変となるように前記アンジュレータ磁石群を保持する保持部を更に備える構成（第６の構成）であっても良い。

上記第１〜第６の構成の何れかに係るアンジュレータ装置において、外部空間に対して内部の気圧が低く保たれたチャンバ内に前記アンジュレータ磁石群が配置される構成（第７の構成）であっても良い。

本発明によれば、円偏光の回転方向を切り替え可能なアンジュレータ装置において構成の簡素化及び真空封止の容易化等に寄与するアンジュレータ装置を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係るアンジュレータ磁石群の概略的な外観斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るアンジュレータ磁石群の概略的な側面図である。 本発明の第１実施形態に係るアンジュレータ磁石群の概略的な分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るアンジュレータ磁石群の概略的な分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係り、アンジュレータ磁石群に用いられる１つの磁石の形状を説明するための図である。 磁石の磁化方向の角度を説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係り、アンジュレータ磁石群を構成する各磁石の磁化方向を示す図である。 本発明の第１実施形態に係り、アンジュレータ磁石群と仮想平面との関係を示す図である。 直線偏光モード、右円偏光モード、左円偏光モードにおける参考アンジュレータ磁石群の磁石配列を示す図である。 直線偏光モード、右円偏光モード、左円偏光モードでの参考アンジュレータ磁石群において、磁石列に加わる力を説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係るアンジュレータ磁石群の磁石配列を説明するための図である。 右円偏光モード、左円偏光モードでの参考アンジュレータ磁石群において、磁石列に加わる力を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る第１及び第２磁石列ブロックの磁石配列を示す図である（基準位相状態）。 本発明の第２実施形態に係る第１及び第２磁石列ブロックの磁石配列を示す図である（非基準位相状態）。 本発明の第２実施形態に係り、磁石列に加わる力に関するシミュレーション結果を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るアンジュレータ装置の側面図である。 本発明の第３実施形態に係るアンジュレータ装置の正面図である。 本発明の第３実施形態に係り、電子ビーム通路部の概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係り、アンジュレータ磁石群と、アンジュレータ磁石群の前後に配置された軌道調整用電磁石との関係を、電子ビーム軌道と共に示す図である。 本発明の第５実施形態に係る放射光施設の平面図である。 従来のアンジュレータ磁石列の構成図である。

以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、素子又は部位等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、素子又は部位等の名称を省略又は略記することがある。例えば、後述の“１０”によって参照される第１磁石列ブロックは（図１参照）、第１磁石列ブロック１０と表記されることもあるし、磁石列ブロック１０と略記されることもあり得るが、それらは全て同じものを指す。

＜＜第１実施形態＞＞
本発明の第１実施形態を説明する。図１に本発明の第１実施形態に係るアンジュレータ磁石群１の概略的な外観斜視図を示す。本実施形態に係るアンジュレータ装置はアンジュレータ磁石群１を備える（ここではアンジュレータ装置の全体構成を図示せず）。図２はアンジュレータ磁石群１の側面図である。アンジュレータ磁石群１は、互いに対向するように間隔をあけて平行に配置された第１磁石列ブロック１０及び第２磁石列ブロック２０を有する。図３はアンジュレータ磁石群１の分解斜視図である。図３では、アンジュレータ磁石群１の構成の理解を容易にするために、磁石列ブロック１０及び２０の並び方向において、磁石列ブロック１０及び２０を互いに大きく離して示している。

第１磁石列ブロック１０は磁石列１１、１２及び１３から成り、第２磁石列ブロック２０は磁石列２４、２５及び２６から成る。磁石列１１、１２及び１３並びに磁石列２４、２５及び２６の夫々は、直線上に配列された複数の磁石３０にて形成される。磁石３０は、ネオジム磁石等の永久磁石である。各磁石列において複数の磁石３０は一定のピッチで配列される。尚、図1〜図３を含む、複数の磁石３０から成る磁石列、磁石列ブロック又はアンジュレータ磁石群を示す図においては、図面の煩雑化防止のため、多数図示される磁石３０の内、一部の磁石３０に対してのみ符号“３０”を図示している。

ここでは、説明の具体化のため、互いに直交する３つの所定軸であるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する。Ｚ軸は各磁石列における磁石３０の配列方向に平行である。磁石列１１〜１３及び２４〜２６間において磁石３０の配列方向は互いに同じである。Ｙ軸は第１磁石列ブロック１０及び第２磁石列ブロック２０を結ぶ方向に平行である。即ち、Ｙ軸に沿って、第１磁石列ブロック１０及び第２磁石列ブロック２０が並べられている。尚、Ｘ軸及びＹ軸に平行な面をＸＹ面と呼ぶことがあり、Ｙ軸及びＺ軸に平行な面をＹＺ面と呼ぶことがあり、Ｚ軸及びＸ軸に平行な面をＺＸ面と呼ぶことがある。

磁石列１２及び１３はＸ軸方向において磁石列１１を挟み込んで配置され、磁石列２５及び２６はＸ軸方向において磁石列２４を挟み込んで配置される。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸上の位置は夫々に極性を持つ。ここでは、磁石列１１から見てＸ軸の負側に磁石列１２が隣接して配置され、磁石列１１から見てＸ軸の正側に磁石列１３が隣接して配置されているものとする。磁石列２４から見てＸ軸の負側に磁石列２５が隣接して配置され、磁石列２４から見てＸ軸の正側に磁石列２６が隣接して配置されているものとする。第２磁石列ブロック２０から見てＹ軸の正側に第１磁石列ブロック１０が配置される。

図４は、図３を基準にアンジュレータ磁石群１を更に分解して図示した、アンジュレータ磁石群１の分解斜視図である。複数の磁石３０をＺ軸方向に並べて結合される磁石列１１と、他の複数の磁石３０をＺ軸方向に並べて結合される磁石列１２と、更に他の複数の磁石３０をＺ軸方向に並べて結合される磁石列１３とを用意し、磁石列１１から見てＸ軸の負側に磁石列１２を配置し且つ磁石列１１から見てＸ軸の正側に磁石列１３を配置した上で、磁石列１１〜１３をそれらの境界面で互いに接合することにより第１磁石列ブロック１０が形成される。第２磁石列ブロック２０についても同様である。即ち、複数の磁石３０をＺ軸方向に並べて結合される磁石列２４と、他の複数の磁石３０をＺ軸方向に並べて結合される磁石列２５と、更に他の複数の磁石３０をＺ軸方向に並べて結合される磁石列２６とを用意し、磁石列２４から見てＸ軸の負側に磁石列２５を配置し且つ磁石列２４から見てＸ軸の正側に磁石列２６を配置した上で、磁石列２４〜２６をそれらの境界面で互いに接合することにより第２磁石列ブロック２０が形成される。

図２に示す如く、Ｙ軸方向における第１磁石列ブロック１０及び第２磁石列ブロック２０間の隙間をギャップと称し、第１磁石列ブロック１０と第２磁石列ブロック２０との間に挟まれた直方体形状の空間をギャップ空間と称する。また、ギャップの長さ（より具体的にはＹ軸方向に沿ったギャップの長さ）をギャップ長と称する。磁石列２４、２５及び２６は、ギャップ空間を挟んで、夫々、磁石列１１、１２及び１３に対向配置されている。即ち、磁石列１１及び２４はＹ軸方向に沿ってギャップ空間を挟んで並び、磁石列１２及び２５はＹ軸方向に沿ってギャップ空間を挟んで並び、磁石列１３及び２６はＹ軸方向に沿ってギャップ空間を挟んで並ぶ。

後にも説明されるが、ギャップ空間内をＺ軸方向に平行にＺ軸の負側から正側に向けて電子ビームが進行する。即ちＺ軸は電子ビーム進行方向（電子ビームが進行する方向）に平行である。アンジュレータ磁石群１によりギャップ空間内に所定の磁場が形成され、当該磁場によりギャップ空間内を進む電子ビームが蛇行することで電子ビームから放射光が得られる。

図５に各磁石列を構成する１つの磁石３０を示す。磁石３０は直方体形状を有し、磁石３０のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向における長さを、夫々、ＭＬｘ、ＭＬｙ、ＭＬｚにて表す。ここでは、
磁石列１１を構成する全磁石３０は全て同じ形状及び大きさを有し、
磁石列１２を構成する全磁石３０は全て同じ形状及び大きさを有し、
磁石列１３を構成する全磁石３０は全て同じ形状及び大きさを有し、
磁石列２４を構成する全磁石３０は全て同じ形状及び大きさを有し、
磁石列２５を構成する全磁石３０は全て同じ形状及び大きさを有し、
磁石列２６を構成する全磁石３０は全て同じ形状及び大きさを有しているものとする。

また、磁石３０のＺ軸方向の長さＭＬｚは、磁石列１１、１２、１３、２４、２５及び２６の全てにおいて互いに共通であるとし、ここでは４．５ｍｍ（ミリメートル）であるとする。更に、磁石３０のＹ軸方向の長さＭＬｙは、磁石列１１、１２、１３、２４、２５及び２６の全てにおいて互いに共通であるとし、ここでは１８ｍｍであるとする。磁石３０のＸ軸方向の長さＭＬｘには長さＭＬｘｓと長さＭＬｘｌとがあり、ここでは、磁石列１２、１３、２５及び２６を構成する各磁石３０の長さＭＬｘは長さＭＬｘｓであって、且つ、磁石列１１及び２４を構成する各磁石３０の長さＭＬｘは長さＭＬｘｌであるとする。長さＭＬｘｌは長さＭＬｘｓよりも大きく、ここでは、長さＭＬｘｓは１６ｍｍであって且つ長さＭＬｘｌは２８ｍｍであるとする。但し、“ＭＬｘｓ＞ＭＬｘｌ”又は“ＭＬｘｓ＝ＭＬｘｌ”となる変形も可能ではある。

或る注目磁石列において注目磁石列を構成する全磁石３０は直線上に配列され、注目磁石列を構成する全磁石３０の中心同士を結ぶ線はＺ軸に平行な一本の直線となる。ここで、注目磁石列とは磁石列１１〜１３及び２４〜２６の何れかを指し、注目磁石列についての説明は磁石列１１〜１３及び２４〜２６の夫々に対し共通に適用される。

磁石３０を含む任意の磁石について、当該磁石のＳ極からＮ極に向かう方向を磁化方向（磁化の向き）と呼ぶ。図１等から明らかではないが、注目磁石列を構成する複数の磁石３０の磁化方向は、注目磁石列を含むＹＺ面内において、Ｚ軸に平行な方向に沿って（即ち複数の磁石３０の配列方向に沿って）周期的に変化する。注目磁石列において、磁石３０の配列周期、即ち磁石３０の磁化方向の変化の周期（周期長）をλ_ｕにて表す。周期λ_ｕは磁石列１１〜１３及び２４〜２６間で共通であり、数１０ｍｍ程度に設定することができるが、ここでは例として、周期λ_ｕは１８ｍｍであるとする。

図６（ａ）〜（ｃ）を参照して、磁石３０の磁化方向について説明を加える。図６（ａ）に示す如く、Ｙ軸に平行なベクトルであってＹ軸の原点及び負側からＹ軸の正側に向かうベクトルを基準ベクトルと称し、基準ベクトルと磁化方向を示すベクトルとの成す角度を、磁化方向の角度と呼ぶ。磁化方向の角度は０°以上３６０°未満となる。従って、或る磁化方向がＹ軸に平行であって且つＹ軸の負側から正側に向かう向きと一致するとき、その磁化方向の角度は０°であり、且つ、或る磁化方向がＹ軸に平行であって且つＹ軸の正側から負側に向かう向きと一致するとき、その磁化方向の角度は１８０°である。

ここでは、基準ベクトルを起点とし、図６（ａ）の紙面の時計周り方向に磁化方向の角度を定めるものとする。つまり、図６（ｂ）及び（ｃ）に示す如く、或る磁化方向がＺ軸に平行であって且つＺ軸の負側から正側に向かう向きと一致するとき、その磁化方向の角度は９０°であり、或る磁化方向がＺ軸に平行であって且つＺ軸の正側から負側に向かう向きと一致するとき、その磁化方向の角度は２７０°であるものとする。以下では、角度φを磁化方向の角度として持つ磁石３０を、φの磁石３０と表現する。

また、１周期λ_ｕの中に存在する磁石３０の個数Ｍは、磁石列１１〜１３及び２４〜２６の夫々において“４”であるとする。そうすると、磁石列１１〜１３及び２４〜２６の夫々において、磁石３０の磁化方向はＹＺ面内でＺ軸に平行な方向に沿って９０°（＝３６０°／Ｍ）ずつ変化する。

［アンジュレータ磁石群１における各磁石の磁化方向］
図７にアンジュレータ磁石群１における各磁石列の磁化方向を示す。尚、図７では、各磁石の磁化方向が図面上で理解しやすくなるよう、便宜上、第１磁石列ブロック１０と第２磁石列ブロック２０とを互いに離して示している。また、図７及び後述の幾つかの図面では、アンジュレータ磁石群１を構成する全磁石３０の一部のみが抽出して示されている。

磁石列１１、１２及び１３の夫々では、Ｚ軸の正側から負側に向けて、２７０°の磁石３０、１８０°の磁石３０、９０°の磁石３０、０°の磁石３０が、この順番で周期的に並んでいるのに対し、磁石列２４、２５及び２６の夫々では、Ｚ軸の正側から負側に向けて、０°の磁石３０、９０°の磁石３０、１８０°の磁石３０及び２７０°の磁石３０が、この順番で周期的に並ぶ。即ち、Ｚ軸の方向に沿った磁石３０の磁化方向の変化の向きは、磁石列１１、１２及び１３と磁石列２４、２５及び２６との間で互いに逆になっている。

尚、０°、９０°、１８０°、２７０°の磁石３０は、夫々、第１、第２、第３、第４種類の磁石３０であると考えることができる。このとき、磁石列１１〜１３及び２４〜２６の夫々は、Ｙ軸及びＺ軸との関係において、夫々が第１〜第４種類の何れかに分類される複数の磁石３０を有している、と言える。上述の説明から明らかなように、第１種類の磁石３０の磁化方向は、Ｙ軸に平行であって且つＹ軸の負側から正側に向かう向きであり、第２種類の磁石３０の磁化方向は、Ｚ軸に平行であって且つＺ軸の負側から正側に向かう向きであり、第３種類の磁石３０の磁化方向は、Ｙ軸に平行であって且つＹ軸の正側から負側に向かう向きであり、第４種類の磁石３０の磁化方向は、Ｚ軸に平行であって且つＺ軸の正側から負側に向かう向きである。

今、図８（ａ）及び（ｂ）に示す如く、Ｚ軸に直交する所定の仮想平面ＰＬを想定する。磁石列１２を構成する複数の磁石３０の１つである磁石３０_ＲＥＦ＿１２の中心を仮想平面ＰＬが通るものとし、磁石３０_ＲＥＦ＿１２は第１種類の磁石３０（即ち０°の磁石３０）であるとする。このとき（図７を併せて参照）、
磁石列１１を構成する複数の磁石３０の内、第４種類の磁石３０（即ち２７０°の磁石３０）に属する磁石３０_ＲＥＦ＿１１が仮想平面ＰＬ上に位置し、
磁石列１３を構成する複数の磁石３０の内、第１種類の磁石３０（即ち０°の磁石３０）に属する磁石３０_ＲＥＦ＿１３が仮想平面ＰＬ上に位置し、
磁石列２４を構成する複数の磁石３０の内、第１種類の磁石３０（即ち０°の磁石３０）に属する磁石３０_ＲＥＦ＿２４が仮想平面ＰＬ上に位置し、
磁石列２５を構成する複数の磁石３０の内、第２種類の磁石３０（即ち９０°の磁石３０）に属する磁石３０_ＲＥＦ＿２５が仮想平面ＰＬ上に位置し、
磁石列２６を構成する複数の磁石３０の内、第２種類の磁石３０（即ち９０°の磁石３０）に属する磁石３０_ＲＥＦ＿２６が仮想平面ＰＬ上に位置する。

より具体的には、磁石３０_ＲＥＦ＿１２の中心を仮想平面ＰＬが通るとき、磁石３０_ＲＥＦ＿１３の中心、磁石３０_ＲＥＦ＿２５の中心、及び、磁石３０_ＲＥＦ＿２６の中心が仮想平面ＰＬ上に位置する。磁石３０_ＲＥＦ＿１２の中心を仮想平面ＰＬが通るとき、磁石３０_ＲＥＦ＿１１の中心及び磁石３０_ＲＥＦ＿２４の中心は仮想平面ＰＬから若干ずれていても良いが、第１実施形態では、磁石３０_ＲＥＦ＿１２の中心を仮想平面ＰＬが通るとき、磁石３０_ＲＥＦ＿１１の中心及び磁石３０_ＲＥＦ＿２４の中心も仮想平面ＰＬ上に位置するものとする。

［参考アンジュレータ磁石群］
本実施形態のアンジュレータ磁石群１が形成する磁場の特性の理解を助けるべく、ここで、参考アンジュレータ磁石群５０を説明する。図９（ａ）〜（ｃ）の夫々には、参考アンジュレータ磁石群５０における各磁石の磁化方向を示されている。参考アンジュレータ磁石群５０は、ＡＰＰＬＥ−II型とも称されるタイプのアンジュレータ磁石列であり、磁石列５１〜５４から成る。磁石列５１〜５４の夫々は図７の磁石列１２と同じ構造を有する。参考アンジュレータ磁石群５０を有する参考アンジュレータ装置は、磁石列５１及び５２と磁石列５３及び５４との間のギャップ長を調整するギャップ駆動機構を備え、これとは別に直線偏光モード、右円偏光モード及び左円偏光モードの何れかの動作モードで選択的に動作することができる。

図９（ａ）は、直線偏光モードにおける磁石列５１〜５４の位置関係が示されている。直線偏光モードでは、磁石列５１の配置位置からＸ軸の正側にＸ軸方向における磁石３０の長さＭＬｘ（上述のＭＬｘｓに相当）だけ磁石列５１を平行移動した位置に磁石列５２が配置され、磁石列５１の配置位置からギャップ長だけＹ軸の負側に磁石列５１を平行移動した位置に磁石列５３が配置され、磁石列５２の配置位置からギャップ長だけＹ軸の負側に磁石列５２を平行移動した位置に磁石列５４が配置される。

直線偏光モードでは、Ｚ軸に直交する上述の仮想平面ＰＬが、磁石列５１を構成する複数の磁石３０の内の第１種類の磁石３０（即ち０°の磁石３０）の中心を通るとき、
磁石列５２を構成する複数の磁石３０の１つであって且つ第１種類の磁石３０（即ち０°の磁石３０）に属する磁石３０の中心が仮想平面ＰＬ上に位置し、
磁石列５３を構成する複数の磁石３０の１つであって且つ第１種類の磁石３０（即ち０°の磁石３０）に属する磁石３０の中心が仮想平面ＰＬ上に位置し、
磁石列５４を構成する複数の磁石３０の１つであって且つ第１種類の磁石３０（即ち０°の磁石３０）に属する磁石３０の中心が仮想平面ＰＬ上に位置する。

参考アンジュレータ磁石群５０において、直線偏光モードにて磁石列５１〜５４により形成される磁場をアンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ３と称する。アンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ３は、直線偏光モードにて磁石列５１〜５４により形成される磁場の内、電子ビーム軸上における、電子ビーム軸に垂直な成分の磁場を指す。参考アンジュレータ磁石群５０における電子ビーム軸とは、磁石列５１〜５４間を通過する電子ビームの軌道の中心軸であり、Ｚ軸に平行であって且つ磁石列５１〜５４間の中間を通る。これは動作モードに依らない。つまり、参考アンジュレータ装置では、何れの動作モードにおいても、電子ビームは、Ｚ軸の負側から正側に向けてＺ軸に平行に磁石列５１〜５４間の中間を通る。尚、参考アンジュレータにおいて、電子ビーム軌道（電子ビームの軌道）は磁石列５１〜５４にて形成される磁場による蛇行成分を含むが、電子ビーム軌道の中心軸である電子ビーム軸は、そのような蛇行成分を含まない直線軸である。

直線偏光モードにて形成されるアンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ３の向き及び大きさはＺ軸方向に沿って周期的に変化するが、アンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ３はＸ軸成分を有さない。故に、参考アンジュレータ磁石群５０の直線偏光モードでは、アンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ３によりＸ軸方向に電子ビームが蛇行し、これによって直線偏光の放射光が電子ビームから発生する。Ｘ軸が水平方向に平行であると考えたならば直線偏光モードにて水平偏光の放射光が得られる。

参考アンジュレータ装置では、直線偏光モードにおける磁石列５１〜５４の位置関係を基準とし、磁石列５２及び５３の位置を固定したままで磁石列５１及び５４をＺ軸に沿って同じ向きに同じ量だけ移動させる位相駆動が可能となっている。位相駆動として、磁石列５２及び５３の位置を固定したままで磁石列５１及び５４をＺ軸の負側に周期λ_ｕの１／４だけ移動させる第１位相駆動と、磁石列５２及び５３の位置を固定したままで磁石列５１及び５４をＺ軸の正側に周期λ_ｕの１／４だけ移動させる第２位相駆動と、がある。参考アンジュレータ装置では、第１位相駆動を行うことで右円偏光モードにて動作し、第２位相駆動を行うことで左円偏光モードにて動作する。

図９（ｂ）は、右円偏光モードにおける磁石列５１〜５４の位置関係（即ち、直線偏光モードにおける磁石列５１〜５４の位置関係を基準として第１位相駆動を行った後の磁石列５１〜５４の位置関係）が示されている。

参考アンジュレータ磁石群５０において、右円偏光モードにて磁石列５１〜５４により形成される磁場をアンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ１と称する。アンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ１は、右円偏光モードにて磁石列５１〜５４により形成される磁場の内、電子ビーム軸上における、電子ビーム軸に垂直な成分の磁場を指す。

アンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ１のＸ軸成分及びＹ軸成分はＺ軸方向に沿って周期的に変化する。より具体的には、Ｚ軸の正側から負側に向かう向きにアンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ１を観測したとき、アンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ１は、Ｚ軸の負側から正側に向かうにつれてアンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ１による磁場ベクトルが右回転する螺旋磁場（螺旋振動磁場）となる。故に、参考アンジュレータ磁石群５０の右円偏光モードでは、アンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ１によりＸ軸方向及びＹ軸方向に電子ビームが蛇行し、これによって右円偏光の放射光が電子ビームから発生する。

図９（ｃ）は、左円偏光モードにおける磁石列５１〜５４の位置関係（即ち、直線偏光モードにおける磁石列５１〜５４の位置関係を基準として第２位相駆動を行った後の磁石列５１〜５４の位置関係）が示されている。

参考アンジュレータ磁石群５０において、左円偏光モードにて磁石列５１〜５４により形成される磁場をアンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ２と称する。アンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ２は、左円偏光モードにて磁石列５１〜５４により形成される磁場の内、電子ビーム軸上における、電子ビーム軸に垂直な成分の磁場を指す。

アンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ２のＸ軸成分及びＹ軸成分は、アンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ１と同様、Ｚ軸方向に沿って周期的に変化する。但し、その変化の態様は、アンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ１及びＢ_ＲＥＦ２間で異なる。より具体的には、Ｚ軸の正側から負側に向かう向きにアンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ２を観測したとき、アンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ２は、Ｚ軸の負側から正側に向かうにつれてアンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ２による磁場ベクトルが左回転する螺旋磁場（螺旋振動磁場）となる。故に、参考アンジュレータ磁石群５０の左円偏光モードでは、アンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ２によりＸ軸方向及びＹ軸方向に電子ビームが蛇行し、これによって左円偏光の放射光が電子ビームから発生する。

このように、参考アンジュレータ装置によれば、位相駆動を利用して、直線偏光、右円偏光及び左円偏光の放射光を選択的に得ることができる。但し、位相駆動を伴う参考アンジュレータ装置では、磁石列にかかるトンオーダーの力の向きが位相により変化する。例えば磁石列５２に注目した場合、直線偏光モードでは、図１０（ａ）に示す如く、磁石列５２に対し、Ｙ軸の負側向きの力（磁石列５４による吸引力）とＸ軸の正側向きの力（磁石列５１による反発力）が加わる。これに対し、右偏光モードでは、図１０（ｂ）に示す如く、磁石列５２に対しＺ軸の正側向きのせん断力が加わる（このとき、磁石列５１には逆向きのせん断力が加わる）。左偏光モードでは、図１０（ｃ）に示す如く、磁石列５２に対しＺ軸の負側向きのせん断力が加わる（このとき、磁石列５１には逆向きのせん断力が加わる）。

このため、ギャップ駆動機構と位相駆動機構の双方を備える参考アンジュレータ装置では、位相駆動機構を持たない一般的なアンジュレータ装置に比べ、複雑な機械構造と高い剛性が必要とされ、それらを支持する架台も大型になるという問題がある。

一方、アンジュレータ装置においては真空封止化が大きなメリットをもたらす。真空封止化とは、アンジュレータ装置を構成するアンジュレータ磁石群を、電子ビームが走行する真空チャンバの中に入れることを指す。真空封止化により、真空封止化を行わない場合と比べてアンジュレータ磁石群を電子ビームに近づけることが可能となり、これによって、より周期長の短い磁石列で強力な磁場を得ることができるため、多くの放射光施設で採用が進んでいる。

但し、真空封止化の実現にあたっては、ベローズシャフトと呼ばれる部品で真空チャンバ内の磁石列と大気中の駆動部とを接続する必要があり、図１０（ａ）に示したような反発力や図１０（ｂ）及び（ｂ）に示したようなせん断力は、大きなモーメント負荷として更なる問題となる。これらの理由から、上述の参考アンジュレータ装置のような円偏光の切り替え可能なアンジュレータ装置において真空封止化は容易ではなく、実用化された例は殆ど無い。

［参考アンジュレータ磁石群とアンジュレータ磁石群１との関係］
図１１に、参考アンジュレータ磁石群との関係において、本実施形態に係るアンジュレータ磁石群１の構造を示す。アンジュレータ磁石群１は、参考アンジュレータ装置の右円偏光モードにおいて参考アンジュレータ磁石群５０により形成される磁気回路と、参考アンジュレータ装置の左円偏光モードにおいて参考アンジュレータ磁石群５０により形成される磁気回路と、を結合及び合成させた構成を有する。即ち、アンジュレータ磁石群１の磁石列１２及び２５は夫々右円偏光モードにおける磁石列５１、５３に対応し、アンジュレータ磁石群１の磁石列１３及び２６は夫々左円偏光モードにおける磁石列５２、５４に対応する。更に、アンジュレータ磁石群１の磁石列１１は、右円偏光モードにおける磁石列５２と左円偏光モードにおける磁石列５１とをＸ軸方向において結合及び合成したものに相当し、アンジュレータ磁石群１の磁石列２４は、右円偏光モードにおける磁石列５４と左円偏光モードにおける磁石列５３とをＸ軸方向において結合及び合成したものに相当する。

そして、アンジュレータ磁石群１を備えた本実施形態に係るアンジュレータ装置では、Ｘ軸方向においてアンジュレータ磁石群１と電子ビーム軌道との位置関係を変更可能に構成されており、その位置関係の変更を通じて偏光の切り替えを実現する。これにより、上述の位相駆動は不要となり、固定位相で偏光の切り替えが可能となるため、上述の位相駆動機構に関わる問題や磁石列に加わる力の問題が消失又は大幅に低減する。

以下、変更の対象となる、Ｘ軸方向におけるアンジュレータ磁石群１と電子ビーム軌道との位置関係を、対象位置関係と称する。対象位置関係は、Ｘ軸方向におけるアンジュレータ磁石群１と電子ビーム軌道との相対的な位置関係である。対象位置関係の変更は、アンジュレータ磁石群１及び電子ビーム軌道の内の少なくとも一方の、Ｘ軸方向への移動で実現される。尚、対象位置関係としてのＸ軸方向におけるアンジュレータ磁石群１と電子ビーム軌道との位置関係は、換言すればＸ軸方向におけるアンジュレータ磁石群１と電子ビーム軸との位置関係である。アンジュレータ磁石群１を備えた本実施形態に係るアンジュレータ装置において、電子ビーム軌道（電子ビームの軌道）はアンジュレータ磁石群１にて形成される磁場による蛇行成分を含むが、電子ビーム軌道の中心軸である電子ビーム軸は、そのような蛇行成分を含まない直線軸である。以下の説明における電子ビーム、電子ビーム軌道及び電子ビーム軸とは、特に記述なき限り、参考アンジュレータ装置ではなく、アンジュレータ磁石群１を備えたアンジュレータ装置についての電子ビーム、電子ビーム軌道及び電子ビーム軸を指すものとする。

対象位置関係を変更する方法として、電子ビーム軸（電子ビーム軌道）の位置を固定したままでアンジュレータ磁石群１の全体をＸ軸方向に移動させる第１変更方法、又は、アンジュレータ磁石群１の位置を固定したままアンジュレータ装置の前後に設置した軌道調整用電磁石を用いて電子ビーム軸（電子ビーム軌道）をＸ軸方向に平行移動させる第２変更方法を利用できる。この内、対象位置関係の変更に対し放射光の出射位置が変化しない第１変更方法が特に有益である。第１変更方法に関し、Ｘ軸方向におけるアンジュレータ磁石群１の移動量は高々数１０ｍｍであって、且つ、アンジュレータ磁石群１の全体を一体的に動かすため、磁気力による抵抗が存在せず簡易な駆動機構で実現可能である。

このように、アンジュレータ磁石群１を用いれば位相駆動が不要であり、ギャップ駆動機構のみ設ければ良いことになる。このため、位相駆動機構を持たない一般的なアンジュレータ装置と同様の構造で真空封止化が容易に可能となり、短周期の円偏光切り替え型アンジュレータ装置を実現可能となる。

また、アンジュレータ磁石群１を用いれば磁石列に働く力が参考アンジュレータ磁石群５０を用いる場合よりも大幅に小さくなるため（これについては後にも説明する）、ギャップ駆動機構の小型化及び機械剛性の必要量の緩和も見込まれる。結果、アンジュレータ装置の製造及び設置に関わるコスト及び工期の大幅な削減が可能となる。

図１１において、矢印付き直線ＣＣ１、ＣＣ２及びＣＣ３は、電子ビーム軸の候補である３つの候補軸を表している。

本実施形態に係るアンジュレータ装置では、対象位置関係の変更及び設定を通じて、候補軸ＣＣ１〜ＣＣ３を含む複数の候補軸の中の１つを選択的に電子ビーム軸に設定することができる。換言すれば、本実施形態に係るアンジュレータ装置は、対象位置関係を所定の第１〜第３位置関係を含む複数の位置関係の何れかに切り替え可能な切り替え部（図１１にて不図示）を備え、対象位置関係が所定の第１位置関係であるときには電子ビーム軸が候補軸ＣＣ１に設定され、対象位置関係が所定の第２位置関係であるときには電子ビーム軸が候補軸ＣＣ２に設定され、対象位置関係が所定の第３位置関係であるときには電子ビーム軸が候補軸ＣＣ３に設定される。切り替え部は、対象位置関係を４以上の位置関係の何れかに切り替え可能であって良いし、対象位置関係を第１及び第２位置関係の何れかにのみ切り替え可能であっても良いが、ここでは、第１〜第３位置関係に注目する。

また、第１実施形態における以下の説明では、説明の具体化のため、第１変更方法が採用されることを想定する。第１変更方法が採用される場合、上記切り替え部は、電子ビーム軸（電子ビーム軌道）の位置を固定したままでアンジュレータ磁石群１の全体をＸ軸方向に沿って移動させ、これによって対象位置関係を少なくとも第１及び第２位置関係を含む複数の位置関係の何れかに切り替えることになる。

対象位置関係が所定の第３位置関係とされることはアンジュレータ磁石群１が所定の基準位置に配置されることを意味し、このとき、電子ビーム軸は候補軸ＣＣ３と一致する。候補軸ＣＣ３は、Ｚ軸に平行な直線軸であって且つギャップ空間内の中心を通る軸である。故に、候補軸ＣＣ３は磁石列１１と磁石列２４との間に挟まれた空間の中心を通り、候補軸ＣＣ３と磁石列１２との最短距離、候補軸ＣＣ３と磁石列１３との最短距離、候補軸ＣＣ３と磁石列２５との最短距離、及び、候補軸ＣＣ３と磁石列２６との最短距離は互いに等しい。

電子ビーム軸が候補軸ＣＣ３と一致しているときに電子ビームに作用する磁場をアンジュレータ磁場Ｂ_３と称する。アンジュレータ磁場Ｂ_３は、アンジュレータ磁石群１により形成される磁場の内、候補軸ＣＣ３上における、候補軸ＣＣ３に垂直な成分の磁場を指す。アンジュレータ磁場Ｂ_３の向き及び大きさはＺ軸方向に沿って周期的に変化するが、アンジュレータ磁場Ｂ_３はＸ軸成分を有さない。アンジュレータ磁石群１が形成する磁気回路は、候補軸ＣＣ３から見てＸ軸方向では対称性を有するからである（図７参照）。故に、対象位置関係が所定の第３位置関係とされることで電子ビーム軸が候補軸ＣＣ３と一致しているとき、アンジュレータ磁場Ｂ_３によりＸ軸方向に電子ビームが蛇行し、これによって直線偏光の放射光が電子ビームから発生する。Ｘ軸が水平方向に平行であると考えたならば直線偏光の放射光として水平偏光の放射光が得られる。

対象位置関係が所定の第１位置関係とされるとき、電子ビーム軸は候補軸ＣＣ１と一致する。アンジュレータ磁石群１が所定の基準位置に配置されている状態を基準に、アンジュレータ磁石群１の全体をＸ軸の正側から負側に向かう向きに距離“ＭＬｘｌ／２”だけ平行移動させることで対象位置関係が所定の第１位置関係となる。距離“ＭＬｘｌ／２”は、図５を参照して上述した事項から理解されるように、磁石列１１及び２４を構成する各磁石３０のＸ軸方向における長さＭＬｘｌの半分（ここでは１４ｍｍ）を指す。

候補軸ＣＣ１は、Ｚ軸に平行な直線軸であって、且つ、ギャップ空間の内、磁石列１１、１２、２４及び２５により囲まれた空間内を通る軸である。より詳細には、磁石列１１及び１２間の境界面と磁石列２４及び２５間の境界面と候補軸ＣＣ１とは、ＹＺ面に平行な共通の平面上に位置し、候補軸ＣＣ１と磁石列１１又は１２との距離は、候補軸ＣＣ１と磁石列２４又は２５との距離と一致する。見方を変えて表現すると、候補軸ＣＣ１と磁石列１１との最短距離、候補軸ＣＣ１と磁石列１２との最短距離、候補軸ＣＣ１と磁石列２５との最短距離、及び、候補軸ＣＣ１と磁石列２４との最短距離は互いに等しい。

電子ビーム軸が候補軸ＣＣ１と一致しているときに電子ビームに作用する磁場をアンジュレータ磁場Ｂ_１と称する。アンジュレータ磁場Ｂ_１は、アンジュレータ磁石群１により形成される磁場の内、候補軸ＣＣ１上における、候補軸ＣＣ１に垂直な成分の磁場を指す。アンジュレータ磁場Ｂ_１は、参考アンジュレータ装置の右円偏光モードにて形成されるアンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ１と同じ特性を有し、アンジュレータ磁場Ｂ_１のＸ軸成分及びＹ軸成分はＺ軸方向に沿って周期的に変化する。より具体的には、Ｚ軸の正側から負側に向かう向きにアンジュレータ磁場Ｂ_１を観測したとき、アンジュレータ磁場Ｂ_１は、Ｚ軸の負側から正側に向かうにつれてアンジュレータ磁場Ｂ_１による磁場ベクトルが右回転する螺旋磁場（螺旋振動磁場）となる。故に、対象位置関係が所定の第１位置関係とされることで電子ビーム軸が候補軸ＣＣ１と一致しているとき、アンジュレータ磁場Ｂ_１によりＸ軸方向及びＹ軸方向に電子ビームが蛇行し、これによって右円偏光の放射光が電子ビームから発生する。Ｚ軸の正側から負側に向かう向きに右円偏光を観測したとき、Ｚ軸の負側から正側に向かうにつれて右円偏光の電場ベクトルは右回転する。右回転は時計回りの回転と一致する。

尚、電子ビーム軸が候補軸ＣＣ１と一致しているとき、磁石列１３及び２６により形成される磁場も、幾分、電子ビームに影響しうる。但し、磁場の電子ビームへの影響は距離の逆二乗則に従うので、本実施形態で想定される数値例の程度に各磁石３０の大きさを設定すれば、磁石列１３及び２６の影響は十分に小さい。それらの影響を更に軽減したい場合には、必要に応じ、磁石列１１及び２４を構成する各磁石３０のＸ軸方向における長さＭＬｘｌを増大すれば良い。

対象位置関係が所定の第２位置関係とされるとき、電子ビーム軸は候補軸ＣＣ２と一致する。アンジュレータ磁石群１が所定の基準位置に配置されている状態を基準に、アンジュレータ磁石群１の全体をＸ軸の負側から正側に向かう向きに距離“ＭＬｘｌ／２”だけ平行移動させることで対象位置関係が所定の第２位置関係となる。

候補軸ＣＣ２は、Ｚ軸に平行な直線軸であって、且つ、ギャップ空間の内、磁石列１１、１３、２４及び２６により囲まれた空間内を通る軸である。より詳細には、磁石列１１及び１３間の境界面と磁石列２４及び２６間の境界面と候補軸ＣＣ２とは、ＹＺ面に平行な共通の平面上に位置し、候補軸ＣＣ２と磁石列１１又は１３との距離は、候補軸ＣＣ２と磁石列２４又は２６との距離と一致する。見方を変えて表現すると、候補軸ＣＣ２と磁石列１１との最短距離、候補軸ＣＣ２と磁石列１３との最短距離、候補軸ＣＣ２と磁石列２４との最短距離、及び、候補軸ＣＣ２と磁石列２６との最短距離は互いに等しい。

電子ビーム軸が候補軸ＣＣ２と一致しているときに電子ビームに作用する磁場をアンジュレータ磁場Ｂ_２と称する。アンジュレータ磁場Ｂ_２は、アンジュレータ磁石群１により形成される磁場の内、候補軸ＣＣ２上における、候補軸ＣＣ２に垂直な成分の磁場を指す。アンジュレータ磁場Ｂ_２は、参考アンジュレータ装置の左円偏光モードにて形成されるアンジュレータ磁場Ｂ_ＲＥＦ２と同じ特性を有し、アンジュレータ磁場Ｂ_１と同様、アンジュレータ磁場Ｂ_２のＸ軸成分及びＹ軸成分はＺ軸方向に沿って周期的に変化する。但し、その変化の態様は、アンジュレータ磁場Ｂ_１及びＢ_２間で異なる。より具体的には、Ｚ軸の正側から負側に向かう向きにアンジュレータ磁場Ｂ_２を観測したとき、アンジュレータ磁場Ｂ_２は、Ｚ軸の負側から正側に向かうにつれてアンジュレータ磁場Ｂ_２による磁場ベクトルが左回転する螺旋磁場（螺旋振動磁場）となる。故に、対象位置関係が所定の第２位置関係とされることで電子ビーム軸が候補軸ＣＣ２と一致しているとき、アンジュレータ磁場Ｂ_２によりＸ軸方向及びＹ軸方向に電子ビームが蛇行し、これによって左円偏光の放射光が電子ビームから発生する。Ｚ軸の正側から負側に向かう向きに左円偏光を観測したとき、Ｚ軸の負側から正側に向かうにつれて左円偏光の電場ベクトルは左回転する。左回転は反時計回りの回転と一致する。

尚、電子ビーム軸が候補軸ＣＣ２と一致しているとき、磁石列１２及び２５により形成される磁場も、幾分、電子ビームに影響しうる。但し、磁場の電子ビームへの影響は距離の逆二乗則に従うので、本実施形態で想定される数値例の程度に各磁石３０の大きさを設定すれば、磁石列１２及び２５の影響は十分に小さい。それらの影響を更に軽減したい場合には、必要に応じ、磁石列１１及び２４を構成する各磁石３０のＸ軸方向における長さＭＬｘｌを増大すれば良い。

このように、本実施形態に係るアンジュレータ装置は、互いに対向するように第１所定方向（Ｙ軸の方向に対応）に並んで且つギャップ空間を挟んで平行に配置される第１磁石列ブロック１０及び第２磁石列ブロック２０より成るアンジュレータ磁石群１を備え、ギャップ空間内を所定の電子ビーム進行方向（Ｚ軸の方向に対応）に沿って進む電子ビームを蛇行させることにより放射光を発生させるアンジュレータ装置であって、第１所定方向及び電子ビーム進行方向の夫々に直交する第２所定方向（Ｘ軸の方向に対応）において、アンジュレータ磁石群１と電子ビームが通る電子ビーム軌道との位置関係である対象位置関係を変更可能に構成されている。そして、アンジュレータ磁石群１は、第１磁石配列構造と第２磁石配列構造とを有する。第１磁石配列構造は、対象位置関係が所定の第１位置関係であるときに第１円偏光（ここでは右円偏光に対応）の放射光を電子ビームに発生させるための第１磁場（アンジュレータ磁場Ｂ_１）を形成する。第２磁石配列構造は、対象位置関係が第１位置関係と異なる所定の第２位置関係であるときに第１円偏光とは回転方向が逆の第２円偏光（ここでは左円偏光に対応）の放射光を電子ビームに発生させるための第２磁場（アンジュレータ磁場Ｂ_２）を形成する。

第１磁石配列構造は磁石列１１、１２、２４及び２５により構成され、第２磁石配列構造は磁石列１１、１３、２４及び２６により構成される。換言すれば、第１磁石配列構造は磁石列１１、１２、２４及び２５により構成される第１磁気回路に相当し、第２磁石配列構造は磁石列１１、１３、２４及び２６により構成される第２磁気回路に相当する。
アンジュレータ磁石群１を備えた本実施形態に係るアンジュレータ装置において、対象位置関係が所定の第１位置関係であるとき、ギャップ空間の内、磁石列１１、１２、２４及び２５により囲まれ且つ第１磁場（アンジュレータ磁場Ｂ_１）が形成された空間内を電子ビーム進行方向（Ｚ軸）に沿って電子ビームが進行し、これによって第１円偏光の放射光が発生する（より詳細には上記の候補軸ＣＣ１を電子ビーム軸にして電子ビームが進行することで第１円偏光の放射光が発生する）。
アンジュレータ磁石群１を備えた本実施形態に係るアンジュレータ装置において、対象位置関係が所定の第２位置関係であるとき、ギャップ空間の内、磁石列１１、１３、２４及び２６により囲まれ且つ第２磁場（アンジュレータ磁場Ｂ_２）が形成された空間内を電子ビーム進行方向（Ｚ軸）に沿って電子ビームが進行し、これによって第２円偏光の放射光が発生する（より詳細には上記の候補軸ＣＣ２を電子ビーム軸にして電子ビームが進行することで第２円偏光の放射光が発生する）。

本実施形態において、右円偏光が第１円偏光に対応し左円偏光が第２円偏光に対応している。但し、本発明において、第１円偏光及び第２円偏光の内、どちらが右円偏光であるか、どちらが左円偏光であるかは任意である。

第１磁石配列構造は、磁石列１１、１２、２４及び２５により囲まれた直方体形状の空間の中心軸の内、電子ビーム進行方向に平行な中心軸を第１螺旋軸とする第１螺旋磁場を上記第１磁場（アンジュレータ磁場Ｂ_１）として生成し、第２磁石配列構造は、磁石列１１、１３、２４及び２６により囲まれた直方体形状の空間の中心軸の内、電子ビーム進行方向に平行な中心軸を第２螺旋軸とする第２螺旋磁場（アンジュレータ磁場Ｂ_２）を上記第２磁場として生成する。この際、第１螺旋磁場と第２螺旋磁場とが互いに逆回りの螺旋磁場となるよう磁石列１１〜１３及び２４〜２６の各磁石３０が配列される。

本実施形態においては、候補軸ＣＣ１、ＣＣ２が夫々第１、第２螺旋軸に対応し、且つ、アンジュレータ磁場Ｂ_１、Ｂ_２が夫々第１、第２螺旋磁場に対応する。本発明において、或る観測点から螺旋磁場を観測したときの第１、第２螺旋磁場の回転方向は、それらの回転方向が互いに逆向きである限り、任意である。

＜＜第２実施形態＞＞
本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態及び後述の第３〜第６実施形態は第１実施形態を基礎とする実施形態であり、第２〜第６実施形態において特に述べない事項に関しては、矛盾の無い限り、第１実施形態の記載が第２〜第６実施形態にも適用される。第２実施形態の記載を解釈するにあたり、第１及び第２実施形態間で矛盾する事項については第２実施形態の記載が優先されて良い（後述の第３〜第６実施形態についても同様）。矛盾の無い限り、第１〜第６実施形態の内、任意の複数の実施形態を組み合わせても良い。

今、便宜上、図１２に示す如く、右円偏光モードにおける参考アンジュレータ装置の磁石列５１〜５４を夫々磁石列５１ａ〜５４ａと称すると共に、左円偏光モードにおける参考アンジュレータ装置の磁石列５１〜５４を夫々磁石列５１ｂ〜５４ｂと称する（図１１等も適宜参照）。これらの磁石列の内、例えば磁石列５１ａ、５２ａ、５１ｂ及び５２ｂに注目すると、磁石列５１ａ及び５２ｂにはＺ軸の正側から負側に向かう向きのせん断力が加わり、磁石列５２ａ及び５１ｂにはＺ軸の負側から正側に向かう向きのせん断力が加わる。これら４つのせん断力の大きさが等しければ、それらは釣り合って互いに打ち消し合うことになり、磁石列５１ａ、５２ａ、５１ｂ及び５２ｂから成る磁石列ブロック全体に加わるＺ軸方向のせん断力はゼロとなる。磁石列５３ａ、５４ａ、５３ｂ及び５４ｂから成る磁石列ブロックについても同様である。

但し、磁石列５２ａと磁石列５１ｂとを結合して１つの磁石列を形成すると共に磁石列５４ａと磁石列５３ｂとを結合して１つの磁石列を形成した場合、磁石列５２ａであった部分と磁石列５３ａであった部分との間に加わる磁気力と、磁石列５４ａであった部分と磁石列５１ｂであった部分との間に加わる磁気力とが影響して、せん断力に関する上記のつり合いが幾分崩れることになる。

つまり（図７、図８（ａ）及び（ｂ）参照）、磁石３０_ＲＥＦ＿１１の中心、磁石３０_ＲＥＦ＿１２の中心、磁石３０_ＲＥＦ＿１３の中心、磁石３０_ＲＥＦ＿２４の中心、磁石３０_ＲＥＦ＿２５の中心、及び、磁石３０_ＲＥＦ＿２６の中心が、全て、ＸＹ面に平行な仮想平面ＰＬ上に位置するようにアンジュレータ磁石群１を構成した場合（第１実施形態では主として当該構成が想定されている）、第１磁石列ブロック１０及び第２磁石列ブロック２０に或る程度のＺ軸方向のせん断力が加わることになる。この場合であっても、第１磁石列ブロック１０及び第２磁石列ブロック２０に加わるせん断力は、参考アンジュレータ装置の右円偏光モード又は左円偏光モードと比べて相当に小さいが、当該せん断力を更に低減すべく、以下のせん断力改善方法を利用しても良い。

今、磁石３０_ＲＥＦ＿１１の中心、磁石３０_ＲＥＦ＿１２の中心、磁石３０_ＲＥＦ＿１３の中心、磁石３０_ＲＥＦ＿２４の中心、磁石３０_ＲＥＦ＿２５の中心、及び、磁石３０_ＲＥＦ＿２６の中心が、全て、ＸＹ面に平行な仮想平面ＰＬ上に位置する状態を、基準位相状態と称する。図１３に、基準位相状態における磁石列１１〜１３及び２４〜２６の位置関係を示す。

電子ビームの進む向き（即ちＺ軸の負側から正側に向かう向き）を磁石列における位相の進みの向きであると考えた場合、基準位相状態では、第１磁石列ブロック１０において磁石列１１の磁石配列が磁石列１２及び１３の各磁石配列に対し９０°の位相（１周期λ_ｕの１／４）だけ進んでおり、第２磁石列ブロック２０において磁石列２４の磁石配列は磁石列２５及び２６の各磁石配列に対し９０°の位相（１周期λ_ｕの１／４）だけ遅れている、と考えることができる。

せん断力改善方法を適用する場合、基準位相状態から見て磁石列１１の磁石配列を磁石列１２及び１３の各磁石配列に対し（９０°＋Δθ）の位相だけ進ませ、磁石列２４の磁石配列を磁石列２５及び２６の各磁石配列に対し（９０°＋Δθ）の位相だけ遅らせる。図１４に、せん断力改善方法が適用された非基準位相状態における磁石列１１〜１３及び２４〜２６の位置関係を示す（図１４では位相の進み／遅れを幾分誇張して示している）。Δθは、９０°よりも十分に小さな正の角度量であり、通常は１０°以下である。３６０°分の位相は１周期λ_ｕ分の距離に相当するので、Δθは距離“λ_ｕ×Δθ／３６０”に相当する。

故に、せん断力改善方法の適用後の磁石列１１〜１３では、基準位相状態から見て、磁石列１１が磁石列１２及び１３に対しＺ軸の負側から正側に向かう向きに距離“λ_ｕ×Δθ／３６０”だけシフトされる。せん断力改善方法の適用後の磁石列２４〜２６では、基準位相状態から見て、磁石列２４が磁石列２５及び２６に対しＺ軸の正側から負側に向かう向きに距離“λ_ｕ×Δθ／３６０”だけシフトされる。Δθの値を適切に設定することでせん断を最小化することが可能である。

図１５に、磁石列に加わる力に関するシミュレーション結果（計算結果）を示す。図１５のグラフにおいて、横軸はギャップ長に対応し、縦軸は磁石列に加わる力に対応する。当該シミュレーションでは、参考アンジュレータ磁石群５０のＺ軸方向における全長及びアンジュレータ磁石群１のＺ軸方向における全長が共に４．５ｍであって、且つ、参考アンジュレータ磁石群５０及びアンジュレータ磁石群１の周期長λ_ｕが共に１８ｍｍであると仮定した。また、参考アンジュレータ磁石群５０及びアンジュレータ磁石群１の夫々において、ギャップ長の可変範囲を２〜２０ｍｍとし、磁石３０を形成する永久磁石の残留磁束密度及び比透磁率は夫々１．２Ｔ（テスラ）及び１．０６であると仮定した。

これらの仮定の下、参考アンジュレータ磁石群５０については、参考アンジュレータ磁石群５０を右円偏光モードから左偏光モードまで位相駆動した場合における磁石列５１又は５２にかかる力の絶対値の最大値のＸ軸成分｜Ｆｘ’｜、Ｘ軸成分｜Ｆｙ’｜及びＺ軸成分｜Ｆｚ’｜を計算し、アンジュレータ磁石群１については、“Δθ＝４°”に固定した上で、第１磁石列ブロック１０にかかる力の絶対値のＹ軸成分｜Ｆｙ｜及びＺ軸成分｜Ｆｚ｜を計算した。

図１５において、折れ線６１１、６１２、６１３は、夫々、計算された｜Ｆｘ’｜、｜Ｆｙ’｜、｜Ｆｚ’｜のギャップ長依存性を示しており、折れ線６２２、６２３は、夫々、計算された｜Ｆｙ｜、｜Ｆｚ｜のギャップ長依存性を示している。アンジュレータ磁石群１においては、ギャップ長によらず第１磁石列ブロック１０に対しＸ軸方向の力は加わらないため、その力に関するグラフの図示は省略している。参考アンジュレータ磁石群５０に比べてアンジュレータ磁石群１では、磁石列にかかる力が大幅に小さいことが分かる。

＜＜第３実施形態＞＞
本発明の第３実施形態を説明する。図１６は、第３実施形態に係るアンジュレータ装置１００の側面図である。アンジュレータ装置１００は、第１又は第２実施形態に係るアンジュレータ装置の内、上述の第１変更方法が適用されたアンジュレータ装置である。ここでは、Ｘ軸方向が水平方向に、Ｙ軸方向が鉛直方向に対応しているものとし、Ｙ軸の負側から正側に向かう向きが上向きであるとする。そうすると、第１磁石列ブロック１０は第２磁石列ブロック２０の上方に配置されることになる。

アンジュレータ装置１００は、アンジュレータ本体部１８０と、リニアガイドブロックレール１９０と、を備える。

アンジュレータ本体部１８０は、磁石列ブロック１０及び２０から成るアンジュレータ磁石群１と、磁石列ブロック１０を一体化して保持する磁石列ビーム１１０と、磁石列ブロック２０を一体化して保持する磁石列ビーム１２０と、アンジュレータ磁石群１並びに磁石列ビーム１１０及び１２０を内包する空間を真空状態に保つ真空チャンバ１３０と、真空チャンバ１３０の上方に配置され且つ磁石列ブロック１０及び磁石列ビーム１１０を上方から支える高剛性ビーム１４０Ｕと、真空チャンバ１３０の下方に配置され且つ磁石列ブロック２０及び磁石列ビーム１２０を下方から支える高剛性ビーム１４０Ｌと、真空チャンバ１３０の真空状態を保ちながらシャフト１５１Ｕを用いて高剛性ビーム１４０Ｕと磁石列ビーム１１０を連結する真空導入連結部１５０Ｕと、真空チャンバ１３０の真空状態を保ちながらシャフト１５１Ｌを用いて高剛性ビーム１４０Ｌと磁石列ビーム１２０を連結する真空導入連結部１５０Ｌと、高剛性ビーム１４０Ｕ及び１４０Ｌに結合される駆動機構であって、ボールねじを利用して高剛性ビーム１４０Ｕ及び１４０Ｌを上下方向に移動させることが可能なボールねじ式駆動機構１６０と、ボールねじ式駆動機構１６０が取り付けられる概略Ｌ字状の断面形状を有した架台１７０と、を備える。

図１７は、アンジュレータ装置１００の正面図である。図１７では、図示の便宜上、真空チャンバ１３０の図示を省略している。また、図１７では、真空導入連結部１５０Ｕ及び１５０Ｌの構成要素の内、高剛性ビーム１４０Ｕと磁石列ビーム１１０を物理的に結合する複数のシャフト１５１Ｕ及び高剛性ビーム１４０Ｌと磁石列ビーム１２０を物理的に結合する複数のシャフト１５１Ｌのみが示されている。

リニアガイドブロックレール１９０の上方にアンジュレータ本体部１８０が配置される。リニアガイドブロックレール１９０は、Ｘ軸方向に沿ってアンジュレータ本体部１８０の全体の平行移動を可能とするレール機構である。

尚、真空チャンバ１３０における真空状態とは、真空に近い状態を指し、少なくとも大気圧よりも気圧が低い状態を指すものであって良い。ここにおける大気圧は、真空チャンバ１３０の外部空間の気圧を指す。つまり、図１６のアンジュレータ装置１００では、外部空間に対して内部の気圧（真空チャンバ１３０内の気圧）が低く保たれた真空チャンバ１３０内にアンジュレータ磁石群１が配置され、真空チャンバ１３０内であって且つアンジュレータ磁石群１のギャップ空間内を電子ビームが通る。

ボールねじ式駆動機構１６０は、図示されない駆動制御部からの第１制御信号に従い、高剛性ビーム１４０Ｕ及び１４０Ｌの双方を個別にＹ軸方向（ここでは上下方向）に移動させることで、或いは、高剛性ビーム１４０Ｕ及び１４０Ｌの一方にＹ軸方向に移動させることで、磁石列ブロック１０及び２０間のギャップ長を可変させることができる。より具体的には例えば、ボールねじ式駆動機構１６０は、第１制御信号に基づき、高剛性ビーム１４０ＵをＹ軸方向の負側から正側に向けて（ここでは上向きに）且つ高剛性ビーム１４０ＬをＹ軸方向の正側から負側に向けて（ここでは下向きに）互いに同じ量だけ移動させることで磁石列ブロック１０及び２０間のギャップ長を増大させることができ、高剛性ビーム１４０ＵをＹ軸方向の正側から負側に向けて（ここでは下向きに）且つ高剛性ビーム１４０ＬをＹ軸方向の負側から正側に向けて（ここでは上向きに）互いに同じ量だけ移動させることで磁石列ブロック１０及び２０間のギャップ長を減少させることができる。

このため、アンジュレータ装置１００は、第１磁石列ブロック１０及び第２磁石列ブロック２０間の間隔（即ちギャップ長）が可変となるようにアンジュレータ磁石群１を保持する保持部を備えていると言える。保持部は、磁石列ビーム１１０及び１２０、高剛性ビーム１４０Ｕ及び１４０Ｌ、真空導入連結部１５０Ｕ及び１５０Ｌ、ボールねじ式駆動機構１６０並びに架台１７０を含むと考えて良い。

また、リニアガイドブロックレール１９０は、図示されない駆動制御部からの第２制御信号に従い、Ｘ軸方向に沿ってアンジュレータ本体部１８０の全体を平行移動させる。アンジュレータ磁石群１の位置は高剛性ビーム１４０Ｕ及び１４０Ｌ等を介し架台１７０に対して固定されている。このため、アンジュレータ磁石群１及び架台１７０を含むアンジュレータ本体部１８０の全体をＸ軸方向に沿って平行移動させることで上述の対象位置関係を任意に調整可能であり、対象位置関係を少なくとも第１及び第２位置関係を含む複数の位置関係の何れかに切り替えることができる。この切り替えを通じて、電子ビームから得られる放射光の偏光状態については上述した通りである。図１６及び図１７の構成では、リニアガイドブロックレール１９０が上記切り替え部として機能する。上記駆動制御部も切り替え部の構成要素に含まれると考えても良い。

真空チャンバ１３０は図示されないチャンバ支持部により支持されているが、アンジュレータ本体部１８０をＸ軸方向に沿って移動させたときに、真空チャンバ１３０の位置が固定されていても構わない。但し、この場合には、ベローズにて構成される真空導入連結部１５０Ｕ及び１５０Ｌが、上記移動に伴うアンジュレータ磁石群１及び真空チャンバ１３０間の相対位置変化を吸収することになり、真空導入連結部１５０Ｕ及び１５０Ｌに大きなモーメント負荷が加わる。そのようなモーメント負荷に耐えられるよう真空導入連結部１５０Ｕ及び１５０Ｌを構成しておくことも可能ではあるが、それは構造の複雑化及び大型化等を招きうる。故に、以下のようにした方が好ましい。

即ち、アンジュレータ本体部１８０をＸ軸方向に沿って移動させるとき、アンジュレータ磁石群１と真空チャンバ１３０との相対位置関係が変化しないよう、アンジュレータ本体部１８０と同じ向きに同じ量だけ真空チャンバ１３０も移動させると良い。つまり、アンジュレータ磁石群１をＸ軸方向に沿って移動させることで上述の対象位置関係を所望の位置関係に設定する際、アンジュレータ磁石群１と真空チャンバ１３０を同じ向きに同じ量だけ移動させると良い。これにより、上記モーメント負荷に耐えられるように真空導入連結部１５０Ｕ及び１５０Ｌを構成する必要がなくなる。

図１８に、電子ビームが通過する経路を真空状態に保つ電子ビーム通路部２００を示す。電子ビーム通路部２００はＺ軸方向に沿って伸びる中空の真空ダクトであり、真空チャンバ１３０は電子ビーム通路部２００の一部である。電子ビーム通路部２００は、真空チャンバ１３０に加え、真空チャンバ１３０から見てＺ軸の負側に設置された真空ダクト２１０と、真空チャンバ１３０から見てＺ軸の正側に設置された真空ダクト２２０と、真空チャンバ１３０及び真空ダクト２１０間に配置されて真空チャンバ１３０及び真空ダクト２１０の各内部空間を真空状態に保ちながら真空チャンバ１３０及び真空ダクト２１０間を結合するベローズ２１１と、真空チャンバ１３０及び真空ダクト２２０間に配置されて真空チャンバ１３０及び真空ダクト２２０の各内部空間を真空状態に保ちながら真空チャンバ１３０及び真空ダクト２２０間を結合するベローズ２２１と、を備える。

電子ビームは、真空ダクト２１０からベローズ２１１、真空チャンバ１３０及びベローズ２２１を経由して真空ダクト２２０を通って進行する。真空ダクト２１０及び２２０は大地に対して固定されている。アンジュレータ磁石群１と共に真空チャンバ１３０がＸ軸方向に沿って移動される際には、ベローズ２１１及び２２１が、その移動に伴う真空チャンバ１３０と真空ダクト２１０及び２２０とのずれを吸収する。

尚、本発明において、アンジュレータ磁石群１をＸ軸方向に移動させる方法（即ち上記第１変更方法の実現方法）は上述したものに限定されない。例えば、Ｘ軸方向において高剛性ビーム１４０Ｕ及び１４０Ｌを同じ向きに且つ同じ量だけ移動させる機構をアンジュレータ装置１００に設けておき、その機構を利用して、アンジュレータ磁石群１のＸ軸方向の移動を実現しても良い。この場合にも、アンジュレータ磁石群１と真空チャンバ１３０を同じ向きに同じ量だけ移動させることが好ましい。

＜＜第４実施形態＞＞
本発明の第４実施形態を説明する。第４実施形態では上記第２変更方法について説明を加える。第２変更方法では、対象位置関係を変更するために、上述したように、アンジュレータ磁石群１の位置を固定したままアンジュレータ装置の前後に設置した軌道調整用電磁石を用いて電子ビーム軸（電子ビーム軌道）をＸ軸方向に平行移動させる。

図１９に第２変更方法を実現するための構成の概略を示す。図１９において、３１０は、アンジュレータ磁石群１から見てＺ軸の負側に設置された軌道調整用電磁石を表し、３２０は、アンジュレータ磁石群１から見てＺ軸の正側に設置された軌道調整用電磁石を表す。軌道調整用電磁石３１０及び３２０は磁場を発生させることで電子ビームの軌道を曲げる電磁石であり、夫々に２つのステアリング電磁石から成る。但し、軌道調整用電磁石３１０及び３２０の夫々を３以上のステアリング電磁石にて構成しておいても良い。

図示されない軌道調整制御部から軌道調整用電磁石３１０及び３２０に対して軌道指示信号が供給され、軌道調整用電磁石３１０及び３２０は軌道指示信号に基づき電子ビームの軌道を調整する。軌道指示信号は、無調整指示、第１調整指示及び第２調整指示の何れかを表す。軌道指示信号が第１調整指示又は第２調整指示を表す場合に限り、電子ビームは、軌道調整用電磁石３１０による磁場の影響を受けた後、アンジュレータ磁石群１のギャップ空間を通り、その後、軌道調整用電磁石３２０による磁場の影響を受ける。軌道指示信号が無調整指示を表す場合には、軌道調整用電磁石３１０及び３２０は磁場を発生させない。

即ち、軌道指示信号が無調整指示を表している場合、軌道調整用電磁石３１０は、Ｚ軸の負側からアンジュレータ磁石群１のギャップ空間に対して入射する電子ビームの軌道を修正しない。このとき、アンジュレータ磁石群１における電子ビーム軸は上述の候補軸ＣＣ３（図１１参照）と一致し、軌道調整用電磁石３２０は、アンジュレータ磁石群１のギャップ空間を通過した電子ビームの軌道を修正しない。

軌道指示信号が第１調整指示を表している場合、アンジュレータ磁石群１における電子ビーム軸が上述の候補軸ＣＣ１（図１１参照）と一致するよう、軌道調整用電磁石３１０はＺ軸の負側からアンジュレータ磁石群１のギャップ空間に対して入射する電子ビームの軌道を修正する。軌道調整用電磁石３２０は、軌道指示信号が第１調整指示を表している場合、軌道調整用電磁石３２０を経由した後の電子ビームの軌道が、軌道指示信号が無調整指示を表している場合と同じとなるように、アンジュレータ磁石群１のギャップ空間を通過した電子ビームの軌道を修正する。

軌道指示信号が第２調整指示を表している場合、アンジュレータ磁石群１における電子ビーム軸が上述の候補軸ＣＣ２（図１１参照）と一致するよう、軌道調整用電磁石３１０はＺ軸の負側からアンジュレータ磁石群１のギャップ空間に対して入射する電子ビームの軌道を修正する。軌道調整用電磁石３２０は、軌道指示信号が第２調整指示を表している場合、軌道調整用電磁石３２０を経由した後の電子ビームの軌道が、軌道指示信号が無調整指示を表している場合と同じとなるように、アンジュレータ磁石群１のギャップ空間を通過した電子ビームの軌道を修正する。

第４実施形態では軌道調整用電磁石３１０が上述の切り替え部を構成する、と考えることができる。切り替え部は軌道調整制御部（不図示）又は軌道調整用電磁石３２０を更に含んでいると考えても良い。軌道調整用電磁石３１０及び３２０は、アンジュレータ装置の構成要素に含まれないと考えることも可能であるし、アンジュレータ装置の構成要素に含まれると考えることも可能である。軌道調整制御部、軌道調整用電磁石３１０及び３２０とアンジュレータ装置とでアンジュレータシステムが構成されると考えても良い。放射光施設に元々備えられている軌道調整用電磁石を、軌道調整用電磁石３１０又は３２０として機能させても良い。

＜＜第５実施形態＞＞
本発明の第５実施形態を説明する。図２０に、放射光施設４００の平面図を模式的に示す。放射光施設４００は、電子銃４０１、線形加速器４０２、シンクロトロン４０３、蓄積リング４０４、及び、１以上のビームライン４０５を有する。蓄積リング４０４における各ビームライン４０５の基部付近にアンジュレータ装置４１０が配置される。アンジュレータ装置４１０は、上述の任意の実施形態に示されたアンジュレータ装置（例えば図１６のアンジュレータ装置１００）である。

電子銃４０１から発射された電子ｅは、線形加速器４０２により１ＧｅＶ（ギガエレクトロンボルト）程度のエネルギの速度にまで加速された後、シンクロトロン４０３により高周波を用いて８ＧｅＶ程度のエネルギの速度にまで更に加速され、光速に近い速度を有した状態で蓄積リング４０４に入る。

電子ｅは、そのエネルギを維持したまま蓄積リング４０４内を高速で回り、蓄積リング４０４内に配置されているアンジュレータ磁石群４１０の形成磁場により蛇行せしめられて、放射光Ｒを放出する。放射光Ｒはビームライン４０５に入り、ビームライン４０５内で種々な研究及び実用的用途に利用される。

蓄積リング４０４内を回る電子ビームに対してアンジュレータ装置４１０を適用する構成を示したが、直線的に電子ビームを進行させるＸ線自由電子レーザ施設に対してアンジュレータ装置４１０を適用することもできる。

＜＜第６実施形態＞＞
本発明の第６実施形態を説明する。第６実施形態では、第１〜第５実施形態に対して適用可能な変形技術、応用技術等を説明する。

図１６の構成では、磁石列ブロック１０及び２０が上下方向に並んでいると考えたが、磁石列ブロック１０及び２０は上下方向以外の方向（例えば左右方向）に並んでいても良い。即ち、Ｙ軸方向が、上下方向であるのか、左右方向であるのか、それ以外の方向であるのかは任意である。

１周期λ_ｕの中に存在する磁石３０の個数Ｍが“４”であることを前提としてアンジュレータ磁石群１の構成を詳説したが、Ｍの値は“４”以外でも良く、例えば“Ｍ＝２”又は“Ｍ＝８”とすることも可能である。“Ｍ＝２”の場合、アンジュレータ磁石群１を構成する各磁石列において、磁石３０の磁化方向はＹＺ面内でＺ軸に平行な方向に沿って１８０°（＝３６０°／Ｍ）ずつ変化することになる。“Ｍ＝８”の場合、アンジュレータ磁石群１を構成する各磁石列において、磁石３０の磁化方向はＹＺ面内でＺ軸に平行な方向に沿って４５°（＝３６０°／Ｍ）ずつ変化することになる。

本発明は、真空封止化がなされないアンジュレータ装置に対しても適用可能である。即ち、磁石列ブロック１０及び２０間に真空チャンバを挟み込み、真空チャンバの内部空間に電子ビームを通すことで、アンジュレータ磁石群１のギャップ空間内に電子ビームを通すようにしても良い。

本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。

１ アンジュレータ磁石群
１０ 第１磁石列ブロック
２０ 第２磁石列ブロック
１１〜１３、２４〜２６ 磁石列（第１〜第６磁石列）
３０ 磁石
１００ アンジュレータ装置

Claims (7)

1. 互いに対向するように第１所定方向に並んで且つギャップ空間を挟んで平行に配置される第１磁石列ブロック及び第２磁石列ブロックより成るアンジュレータ磁石群を備え、前記ギャップ空間内を所定の電子ビーム進行方向に沿って進む電子ビームを蛇行させることにより放射光を発生させるアンジュレータ装置において、
   前記第１所定方向及び前記電子ビーム進行方向の夫々に直交する第２所定方向において、前記アンジュレータ磁石群と前記電子ビームが通る電子ビーム軌道との位置関係である対象位置関係を変更可能に構成され、
   前記アンジュレータ磁石群は、前記対象位置関係が所定の第１位置関係であるときに第１円偏光の放射光を前記電子ビームに発生させるための第１磁場を形成する第１磁石配列構造と、前記対象位置関係が前記第１位置関係と異なる所定の第２位置関係であるときに前記第１円偏光とは回転方向が逆の第２円偏光の放射光を前記電子ビームに発生させるための第２磁場を形成する第２磁石配列構造と、を有する
   ことを特徴とするアンジュレータ装置。
2. 前記第１磁石列ブロックは、第１磁石列と、前記第２所定方向において前記第１磁石列を挟んで配置される第２磁石列及び前記第３磁石列と、を有し、
   前記第２磁石列ブロックは、第４磁石列と、前記第２所定方向において前記第４磁石列を挟んで配置される第５磁石列及び前記第６磁石列と、を有し、
   前記第４磁石列、前記第５磁石列、前記第６磁石列は、前記ギャップ空間を挟んで、夫々、前記第１磁石列、前記第２磁石列、前記第３磁石列に対向配置され、
   前記第１磁石配列構造は、前記第１磁石列、前記第２磁石列、前記第４磁石列及び前記第５磁石列により構成され、前記第２磁石配列構造は、前記第１磁石列、前記第３磁石列、前記第４磁石列及び前記第６磁石列により構成され、
   前記対象位置関係が前記第１位置関係であるとき、前記ギャップ空間の内、前記第１磁石列、前記第２磁石列、前記第４磁石列及び前記第５磁石列により囲まれ且つ前記第１磁場が形成された空間内を前記電子ビーム進行方向に沿って前記電子ビームが進行することで前記第１円偏光の放射光が発生し、
   前記対象位置関係が前記第２位置関係であるとき、前記ギャップ空間の内、前記第１磁石列、前記第３磁石列、前記第４磁石列及び前記第６磁石列により囲まれ且つ前記第２磁場が形成された空間内を前記電子ビーム進行方向に沿って前記電子ビームが進行することで前記第２円偏光の放射光が発生する
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンジュレータ装置。
3. 前記第１磁石配列構造は、前記第１磁石列、前記第２磁石列、前記第４磁石列及び前記第５磁石列により囲まれた空間の中心軸の内、前記電子ビーム進行方向に平行な中心軸を第１螺旋軸とする第１螺旋磁場を前記第１磁場として生成し、
   前記第２磁石配列構造は、前記第１磁石列、前記第３磁石列、前記第４磁石列及び前記第６磁石列により囲まれた空間の中心軸の内、前記電子ビーム進行方向に平行な中心軸を第２螺旋軸とする第２螺旋磁場を前記第２磁場として生成し、
   前記第１螺旋磁場と前記第２螺旋磁場とが互いに逆回りの螺旋磁場となるよう前記第１磁石列〜前記第６磁石列の各磁石が配列される
   ことを特徴とする請求項２に記載のアンジュレータ装置。
4. 前記対象位置関係を、前記第１位置関係及び前記第２位置関係を含む複数の位置関係の何れかに切り替え可能な切り替え部を更に備える
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のアンジュレータ装置。
5. 前記切り替え部は、前記アンジュレータ磁石群を前記第２所定方向に沿って移動させることで前記対象位置関係を前記複数の位置関係の何れかに切り替え可能とする
   ことを特徴とする請求項４に記載のアンジュレータ装置。
6. 前記第１磁石列ブロックと前記第２磁石列ブロックとの間隔が可変となるように前記アンジュレータ磁石群を保持する保持部を更に備える
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のアンジュレータ装置。
7. 外部空間に対して内部の気圧が低く保たれたチャンバ内に前記アンジュレータ磁石群が配置される
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のアンジュレータ装置。