JP2935082B2 - 常電導磁石型電子蓄積リング - Google Patents
常電導磁石型電子蓄積リングInfo
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- JP2935082B2 JP2935082B2 JP26574292A JP26574292A JP2935082B2 JP 2935082 B2 JP2935082 B2 JP 2935082B2 JP 26574292 A JP26574292 A JP 26574292A JP 26574292 A JP26574292 A JP 26574292A JP 2935082 B2 JP2935082 B2 JP 2935082B2
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- bending electromagnet
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシンクロトロン放射光
（以下、ＳＲ光と呼ぶ）発生装置における電子蓄積リン
グの改良に関し、特に偏向電磁石として常電導型のもの
を用いた電子蓄積リングに関する。
（以下、ＳＲ光と呼ぶ）発生装置における電子蓄積リン
グの改良に関し、特に偏向電磁石として常電導型のもの
を用いた電子蓄積リングに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳＲ光発生装置は、電子（陽電子を含
む）を所定の軌道に沿って光速に近い速度で運動させる
ことにより、所定の位置からＳＲ光を取り出すようにし
たものであり、様々なタイプのものが提供されている。
特に、この種の装置は小型化の要求が高く、軌道半径が
０．５ｍ程度のものも実用化されている。
む）を所定の軌道に沿って光速に近い速度で運動させる
ことにより、所定の位置からＳＲ光を取り出すようにし
たものであり、様々なタイプのものが提供されている。
特に、この種の装置は小型化の要求が高く、軌道半径が
０．５ｍ程度のものも実用化されている。
【０００３】図１はレーストラック型と呼ばれる電子蓄
積リングを用いたＳＲ光発生装置の概略構成を示してお
り、２つの偏向電磁石１１ａ，１１ｂで曲率Ｒの円弧状
軌道をつくり、２つの円弧状軌道の間を２本の直線軌道
で連絡して真空容器内にレーストラック型の軌道１０を
つくるようにしている。直線軌道には４つの第１の４極
電磁石１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと４つの第２の
４極電磁石１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄとＲＦ加速
空胴１４の他に、電子ビームの入射部にビーム入射用キ
ッカー電磁石１５が配置されている。
積リングを用いたＳＲ光発生装置の概略構成を示してお
り、２つの偏向電磁石１１ａ，１１ｂで曲率Ｒの円弧状
軌道をつくり、２つの円弧状軌道の間を２本の直線軌道
で連絡して真空容器内にレーストラック型の軌道１０を
つくるようにしている。直線軌道には４つの第１の４極
電磁石１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと４つの第２の
４極電磁石１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄとＲＦ加速
空胴１４の他に、電子ビームの入射部にビーム入射用キ
ッカー電磁石１５が配置されている。
【０００４】入射加速器（図示せず）でつくられた電子
ビームは、ビーム導入部１６から真空容器内に導入さ
れ、上述したＲＦ加速空胴及び各種電磁石で加速あるい
は所望の曲率で偏向されて軌道１０を光速に近い速度で
周回する。
ビームは、ビーム導入部１６から真空容器内に導入さ
れ、上述したＲＦ加速空胴及び各種電磁石で加速あるい
は所望の曲率で偏向されて軌道１０を光速に近い速度で
周回する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、偏向電磁石
１１ａ，１１ｂは、超電導型のものと常電導型のものと
がある。このうち超電導型のものは、高磁場を発生する
ことができるが、周辺機器を含めると複雑化、大型化が
避けられないうえに製造に高度な技術を必要とし、製造
工数も多いため製造コストが高くなってしまう。一方、
常電導型のものは、電磁石を構成する鉄の飽和磁化強度
がせいぜい２．１５テスラ程度にとどまるという通念上
から、２．１５テスラ以下で使用されるのが普通であ
る。
１１ａ，１１ｂは、超電導型のものと常電導型のものと
がある。このうち超電導型のものは、高磁場を発生する
ことができるが、周辺機器を含めると複雑化、大型化が
避けられないうえに製造に高度な技術を必要とし、製造
工数も多いため製造コストが高くなってしまう。一方、
常電導型のものは、電磁石を構成する鉄の飽和磁化強度
がせいぜい２．１５テスラ程度にとどまるという通念上
から、２．１５テスラ以下で使用されるのが普通であ
る。
【０００６】一方、偏向電磁石１１ａ，１１ｂにおける
軌道半径は、その磁場強度によって決まる。そのため、
常電導型のものは超電導型のものに比べ上述した磁場強
度の制約のために電子蓄積リングの小型化に限界があっ
た。
軌道半径は、その磁場強度によって決まる。そのため、
常電導型のものは超電導型のものに比べ上述した磁場強
度の制約のために電子蓄積リングの小型化に限界があっ
た。
【０００７】本発明の課題は上記の如き問題点を解消し
て小型化及びコストダウンを実現することのできる常電
導磁石型電子蓄積リングを提供することにある。
て小型化及びコストダウンを実現することのできる常電
導磁石型電子蓄積リングを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による電子蓄積リ
ングは、偏向電磁石として常電導型のものを用い、その
偏向電磁石の磁極ギャップＧを４０ｍｍ以下とすること
により、２．１５テスラ以上の高磁場強度を得るように
したことを特徴とする。
ングは、偏向電磁石として常電導型のものを用い、その
偏向電磁石の磁極ギャップＧを４０ｍｍ以下とすること
により、２．１５テスラ以上の高磁場強度を得るように
したことを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明では、偏向電磁石の磁極のギャップを小
さくすることで、常電導コイルを用いた場合でも２．１
５テスラ以上の磁場を発生することができる点に着目し
ており、電子蓄積リングの垂直方向β関数を偏向電磁石
内で小さくなるようにすることにより、磁極のギャップ
を小さくすることができる。
さくすることで、常電導コイルを用いた場合でも２．１
５テスラ以上の磁場を発生することができる点に着目し
ており、電子蓄積リングの垂直方向β関数を偏向電磁石
内で小さくなるようにすることにより、磁極のギャップ
を小さくすることができる。
【００１０】
【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。図
１は本発明による常電導型偏向電磁石の断面図であり、
図２に示したレーストラック型の電子蓄積リングに適用
される。偏向電磁石の磁極ギャップＧを４０ｍｍ以下と
することで、常電導磁石でも２．１５テスラ以上の高磁
場強度を得ることができ、このことにより偏向電磁石中
のビーム軌道の曲率半径を小さくすることができて装置
の小型化を実現できる。また、偏向電磁石中から電子が
放射する光の波長も短かくなる。更に、偏向電磁石中の
ビームの水平方向広がりＨは曲率半径に比例する傾向に
あり、したがってビームサイズも小さくなり、より小さ
な光源が得られる。
１は本発明による常電導型偏向電磁石の断面図であり、
図２に示したレーストラック型の電子蓄積リングに適用
される。偏向電磁石の磁極ギャップＧを４０ｍｍ以下と
することで、常電導磁石でも２．１５テスラ以上の高磁
場強度を得ることができ、このことにより偏向電磁石中
のビーム軌道の曲率半径を小さくすることができて装置
の小型化を実現できる。また、偏向電磁石中から電子が
放射する光の波長も短かくなる。更に、偏向電磁石中の
ビームの水平方向広がりＨは曲率半径に比例する傾向に
あり、したがってビームサイズも小さくなり、より小さ
な光源が得られる。
【００１１】以下に、電子蓄積リングの垂直方向β関数
について説明する。偏向電磁石の磁極面に垂直な方向の
β関数の下限は、偏向電磁石中央ではβ＝Ｒθ／２、偏
向電磁石両端でβ＝Ｒθでそれぞれ与えられる。但し、
Ｒは偏向電磁石内の曲率半径、θは偏向角で、偏向電磁
石に磁場勾配は無いものとする。
について説明する。偏向電磁石の磁極面に垂直な方向の
β関数の下限は、偏向電磁石中央ではβ＝Ｒθ／２、偏
向電磁石両端でβ＝Ｒθでそれぞれ与えられる。但し、
Ｒは偏向電磁石内の曲率半径、θは偏向角で、偏向電磁
石に磁場勾配は無いものとする。
【００１２】偏向電磁石に磁場勾配を付けて垂直方向に
収束力を持たせれば、β関数を上式より小さくできる。
しかし、曲率半径に比例する点では同じである。ビーム
のエネルギーを一定にとると、曲率半径は磁場の強さに
反比例する。従って、磁場を強くするとβ関数の下限は
小さくなる。β関数をこの下限の値に設計する方法は種
々あり、特に方法を限定することはできない。ここでは
磁場を強くすると垂直方向のβ関数が磁場強度に反比例
して小さくなることが重要である。
収束力を持たせれば、β関数を上式より小さくできる。
しかし、曲率半径に比例する点では同じである。ビーム
のエネルギーを一定にとると、曲率半径は磁場の強さに
反比例する。従って、磁場を強くするとβ関数の下限は
小さくなる。β関数をこの下限の値に設計する方法は種
々あり、特に方法を限定することはできない。ここでは
磁場を強くすると垂直方向のβ関数が磁場強度に反比例
して小さくなることが重要である。
【００１３】次に、β関数と磁極ギャップＧとの関係に
ついて説明する。磁極ギャップＧを決める要因の１つに
真空中でのガス散乱によるビームの寿命がある。ビーム
とガスの弾性散乱によりビームが失なわれる散乱断面積
は、次の数式１で表わされる。
ついて説明する。磁極ギャップＧを決める要因の１つに
真空中でのガス散乱によるビームの寿命がある。ビーム
とガスの弾性散乱によりビームが失なわれる散乱断面積
は、次の数式１で表わされる。
【００１４】
【数１】
【００１５】ここで、ｋは比例定数、ｂはビームダクト
の垂直方向の半径、β0 は垂直方向のβ関数の最大値、
［β］は垂直方向のβ関数の軌道に沿った平均値であ
る。散乱断面積を一定に保った場合、β関数を小さくす
れば、β関数に比例してビームダクトの垂直方向半径も
比例して小さくできる。従って、偏向電磁石の磁極ギャ
ップＧも小さくできる。
の垂直方向の半径、β0 は垂直方向のβ関数の最大値、
［β］は垂直方向のβ関数の軌道に沿った平均値であ
る。散乱断面積を一定に保った場合、β関数を小さくす
れば、β関数に比例してビームダクトの垂直方向半径も
比例して小さくできる。従って、偏向電磁石の磁極ギャ
ップＧも小さくできる。
【００１６】次に、磁場強度とＳＲ光の臨界波長につい
て説明する。ＳＲ光の臨界波長λcは次の数式２で与え
られる。
て説明する。ＳＲ光の臨界波長λcは次の数式２で与え
られる。
【００１７】
【数２】
【００１８】ここで、Ｂは磁場強度（単位ＫＧ）であ
り、Ｅはエネルギー（単位ＧｅＶ）である。
り、Ｅはエネルギー（単位ＧｅＶ）である。
【００１９】従って、磁場の強さＢに反比例して臨界波
長λc も短かくなる。または、臨界波長λc を一定にと
ると、ビームのエネルギーＥを下げることができる。エ
ネルギーＥを下げれば、偏向電磁石の曲率半径Ｒも小さ
くなり、β関数はさらに小さくできる。以上を総合し
て、例えば磁極ギャップＧ＝３０ｍｍで３テスラの磁場
を発生するＲ＝０．７８（ｍ）の常電導型偏向電磁石を
使用し、電子エネルギー７００ＭｅＶの電子蓄積リング
が考えられる。この電子蓄積リングのＳＲ光の臨界波長
は１２．７オングストロームになる。
長λc も短かくなる。または、臨界波長λc を一定にと
ると、ビームのエネルギーＥを下げることができる。エ
ネルギーＥを下げれば、偏向電磁石の曲率半径Ｒも小さ
くなり、β関数はさらに小さくできる。以上を総合し
て、例えば磁極ギャップＧ＝３０ｍｍで３テスラの磁場
を発生するＲ＝０．７８（ｍ）の常電導型偏向電磁石を
使用し、電子エネルギー７００ＭｅＶの電子蓄積リング
が考えられる。この電子蓄積リングのＳＲ光の臨界波長
は１２．７オングストロームになる。
【００２０】以上の説明で明らかなように、偏向電磁石
の磁極ギャップＧを小さくするには、電子蓄積リングの
垂直方向のβ関数を偏向電磁石内で小さくするように設
計すれば良く、β関数が小さければ小さいほど磁極ギャ
ップＧを小さくできて励磁コイルの消費電力も小さくな
る。但し、実際の励磁コイルの冷却、電源のコスト等の
問題から、磁極ギャップＧが３０ｍｍの場合の磁場強度
は３テスラ程度が限界と思われる。また、偏向電磁石の
磁極材料としてＣｏ−Ｆｅ合金を用いることで磁場強度
を更に高くすることができる。
の磁極ギャップＧを小さくするには、電子蓄積リングの
垂直方向のβ関数を偏向電磁石内で小さくするように設
計すれば良く、β関数が小さければ小さいほど磁極ギャ
ップＧを小さくできて励磁コイルの消費電力も小さくな
る。但し、実際の励磁コイルの冷却、電源のコスト等の
問題から、磁極ギャップＧが３０ｍｍの場合の磁場強度
は３テスラ程度が限界と思われる。また、偏向電磁石の
磁極材料としてＣｏ−Ｆｅ合金を用いることで磁場強度
を更に高くすることができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、偏向電磁石における磁極ギャップを小さくして磁場
強度を２．１５テスラ以上にすることができるようにし
たことにより、偏向電磁石における曲率半径を小さくで
きるので超電導磁石を用いた電子蓄積リングとほぼ同じ
大きさの電子蓄積リングを常電導磁石を用いて実現する
ことができる。また、偏向電磁石における曲率半径を小
さくできるので、ビームサイズを小さくでき、得られる
光源の大きさを小さくできる。
ば、偏向電磁石における磁極ギャップを小さくして磁場
強度を２．１５テスラ以上にすることができるようにし
たことにより、偏向電磁石における曲率半径を小さくで
きるので超電導磁石を用いた電子蓄積リングとほぼ同じ
大きさの電子蓄積リングを常電導磁石を用いて実現する
ことができる。また、偏向電磁石における曲率半径を小
さくできるので、ビームサイズを小さくでき、得られる
光源の大きさを小さくできる。
【図１】本発明を説明するために電子蓄積リングにおけ
る偏向電磁石を断面図で示す。
る偏向電磁石を断面図で示す。
【図２】本発明が適用されるレーストラック型の電子蓄
積リングを概略的に示した図である。
積リングを概略的に示した図である。
１１ａ，１１ｂ 偏向電磁石 １２ａ〜１２ｄ 第１の４極電磁石 １３ａ〜１３ｄ 第２の４極電磁石 １４ ＲＦ加速空胴 １５ ビーム入射用キッカー電磁石 １６ ビーム導入部
Claims (1)
- 【請求項１】 常電導型の偏向電磁石を配置した常電導
磁石型電子蓄積リングにおいて、前記偏向電磁石の磁極
ギャップＧを４０ｍｍ以下とすることにより、２．１５
テスラ以上の高磁場を得るようにしたことを特徴とする
常電導磁石型電子蓄積リング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26574292A JP2935082B2 (ja) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | 常電導磁石型電子蓄積リング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26574292A JP2935082B2 (ja) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | 常電導磁石型電子蓄積リング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06119999A JPH06119999A (ja) | 1994-04-28 |
| JP2935082B2 true JP2935082B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=17421370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26574292A Expired - Fee Related JP2935082B2 (ja) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | 常電導磁石型電子蓄積リング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2935082B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2244193B (en) * | 1990-05-09 | 1995-01-18 | Samsung Electronics Co Ltd | A microwave oven |
-
1992
- 1992-10-05 JP JP26574292A patent/JP2935082B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06119999A (ja) | 1994-04-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990428 |
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| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
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