JP2968448B2

JP2968448B2 - Ｆｅｌ装置の波長切替方法

Info

Publication number: JP2968448B2
Application number: JP3944895A
Authority: JP
Inventors: 横山　　稔; 正之河合; 信治濱田; 鉄夫山崎; 家和勝山田
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1995-02-06
Filing date: 1995-02-06
Publication date: 1999-10-25
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: JPH08213717A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、ＳＲ光やＦＥＬを発
する電子蓄積リング型加速器に於けるＦＥＬの波長を連
続的に、且つ、自動的に発振可能なセッティングを所望
に行うアルゴリズムの技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、レーザーは各種産業、医
学，化学，バイオ等の各方面で利用されており、又、群
分離や核融合等の物理学の最先端分野での利用も将来考
えられ、そのうちでもＦＥＬ（自由電子レーザー）はそ
の波長が可視領域から遠赤外領域まで、しかも、連続的
に可変である等の種々の利点から多くの研究機関や企業
等において特別に注目され、鋭意の研究が種々なされて
いるが、所謂産業用フオトンとしてのＦＥＬ装置の現出
には未ださまざまなネックが横たわっており、そのうち
の１つには当該ＦＥＬの波長が連続可変であるという本
来的なメリットの特徴において、自動的に当該ＦＥＬの
波長を所望にセッティング出来ないことがあり、各研究
機関等ではさまざまな研究がなされ、予め所定にセッテ
ィングした波長について、単に各種の研究がなされてい
るに過ぎず、又、NUCLER INSTRUMENTSAND METHODS IN P
HYSICS RESEARCH(1993)ABS34-ABS39 の文献に自発放出
光の波長をアンジュレーターギャップを変更することに
より断続的に手動操作により切り替えることが示されて
あるに過ぎないものである。

【０００３】而して、ＦＥＬの波長を切替するにはリン
グ状に蓄積した電子ビームのエネルギーを変更する方
法、及び、アンジュレーターの該電子ビーム軌道上での
磁場強度を変更する（アンジュレーターギャップの変更
等）方法やこれらの双方を組合せた方法等が理論的に分
ってはいる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
の方法もそれらの変更に際し、アンジュレーターの垂直
方向の収束力の変化によるチューンシフトが生じ、その
ため電子蓄積リングのセッティングが変化してしまい、
当該変化が大きくなると、電子ビームが不安定になった
り、該電子ビームの寿命が短くなり、極端な場合は該電
子ビーム自体が失われてしまう欠点がある。

【０００５】又、電子蓄積リングに配設介装した四極電
磁石の配列態様においてＣ．Ｇ．やＴＢＡラティス等の
タイプでは同じチューンでも磁場のセッティングが異な
る場合があり、磁場に於ける電子ビームのエネルギーを
変更する場合において、偏向電磁石に印加する電流値を
確認しただけでは当該磁場のヒステリシスにより実際の
磁場強度の再現性が保証出来難いという難点がある。

【０００６】そして、これまでの操作方法では電子蓄積
リングに蓄積した電子ビームのエネルギーをモニタリン
グすることに関しては、偏向電磁石の作動の際に印加す
る電流値のみを検出しながら、（例えば、特開平５−４
７５００号公報発明）手動操作のみによって波長の切替
を行っていたために、チューンのずれやＣＯＤ（電子ビ
ームの閉軌道）のずれを生じ、適切なセッティングがな
されないという不具合があった。

【０００７】したがって、特殊な波長にチューン条件を
付与して電磁石の磁場強度等を適宜にコントロールする
ような実験的な操作が行われても、スムーズで自動的、
且つ、連続的にＦＥＬの波長の切り替えが実用的には行
えないという不都合さがあった。

【０００８】蓋し、該ＦＥＬの波長λは次式（数１）で
表される。

【０００９】

【数１】 λ＝λ_w（１＋Ｋ²／２）／２γ² Ｋ＝９３．４Ｂ・λ_w 但し、λはＦＥＬの波長であり、λ_wはアンジュレータ
ーの周期磁場の周期長、Ｋは該アンジュレーターの磁場
強度に比例した数値でＢはアンジュレーターのピーク磁
場強度、γは電子ビームのエネルギーを電子の静止質量
で割ったものである。

【００１０】そして、ＦＥＬ波長は該電子ビームのエネ
ルギーとアンジュレーターの周期磁場の強度によって決
定され、その切り替えをスムーズに行うためには、当該
アンジュレーターの磁場強度と電子ビームのエネルギー
について精度良くコントロールする必要がある。

【００１１】しかしながら、電子蓄積リングに於ては、
電子ビームのエネルギーは偏向電磁石の磁場強度によっ
て決定され、しかも、該電磁石の磁場強度は通常印加さ
れる電流値でコントロールされ、そのうえ、当該印加電
流値を基に波長をセッティングした場合、前述した如く
当該電磁石のヒステリシスにより磁場強度が保証され
ず、したがって、該電磁石の磁場強度を精度良くコント
ロールが出来ないがために、ＦＥＬの波長の切り替えが
スムーズにコントロール出来ないというデメリットがあ
ったものである。

【００１２】又、ＦＥＬのパワーは蓄積電子ビームのエ
ネルギーや共振系の反射ミラーの反射率，透過率等多く
のパラメータにより決定されるため、現在では直接判定
するのが最も良い方法であると言える。

【００１３】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づく波長の連続可変性のメリットを有するＦＥＬ装置
の本来的に優れた利点を有しながら、実用性のある産業
用フオトンのネックとなっている所望の波長を連続的に
切り替えるセッティングが出来ない問題点を解決すべき
技術的課題とし、理論的に分っている電子ビームのエネ
ルギーを変更する方法、及び、アンジュレーターの電子
ビーム軌道上での磁場強度を変更する（アンジュレータ
ーギャップの変更等）方法、及び、双方を組合せた方法
のいずれかを実用化出来るようにし、当該いずれかの方
法を用いる際にもアンジュレーターの縦方向の収束力の
変化によるチューンシフトが生じないようにし、ＣＯＤ
についてはビームポジションモニタリングをボタン電極
等により行って該電子ビームの位置測定を行い、波長に
関する校正データを予め作成してコンピュータに入力し
ておき、それを基に所定のアルゴリズムに従ってチュー
ンやＣＯＤ（電子ビームの閉軌道）を更に修正しなが
ら、波長を連続的に切り替えることが出来るようにし、
結果的に所望のＦＥＬの波長の切り替えをスムーズに所
望に行えるようにし、更にＦＥＬのパワーの制御も出来
るようにして各種産業における電子エネルギー技術利用
分野に益する優れたＦＥＬ装置の波長切替方法を提供せ
んとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述目的に沿い先述特許
請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成は、前述
課題を解決するために、電子蓄積リングにアンジュレー
ターを介設したＦＥＬ装置の運転パラメータを認識しな
がらＦＥＬの波長を所望にセッティングするＦＥＬ装置
の波長切替方法において、予め電子ビームの周回軌道チ
ューンを四極電磁石の磁場強度の調整により一定に保
ち、アンジュレーターのＣＯＤを許容範囲内に補正しつ
つ作成したアンジュレーターギャップと偏向電磁石の磁
場強度と波長との間の較正データテーブルを利用して上
記チューンをモニタリングし、一定に保つよう補正しつ
つ、併せてアンジュレーターのＣＯＤを許容範囲内にす
るように補正しながらアンジュレーターギャップもしく
は偏向電磁石の磁場を所定に変えるようにした制御のア
ルゴリズムに従って波長を徐々に切り替えていくように
することによりＦＥＬの波長を連続的に設定時間内で所
望にセッティングするようにすることを第一の基幹とす
るようにする。

【００１５】又、電子蓄積リングにアンジュレーターを
介設したＦＥＬ装置の運転パラメータを認識しながらＦ
ＥＬの波長を所望にセッティングするＦＥＬ装置の波長
切替方法において、予め電子ビームの周回軌道チューン
を四極電極石の磁場強度の調整により一定に保ち、アン
ジュレーターのＣＯＤを許容範囲内に補正しつつ作成し
たアンジュレーターギャップと偏向電磁石の磁場強度と
波長との間の較正データテーブルを利用して上記チュー
ンをモニタリングし、一定に保つよう補正しつつ、併せ
てアンジュレーターのＣＯＤを許容範囲内にするように
補正しながらアンジュレーターギャップもしくは偏向電
磁石の磁場を所定に変えるようにした制御のアルゴリズ
ムに従って波長を徐々に切り替えていくようにし、該較
正データテーブルに蓄積電流値とＦＥＬパワーのデータ
を加味し波長切り替え中のＦＥＬパワーを所望に制御す
るようにすることも可能とし、連続的に設定時間内でＦ
ＥＬの波長を所望にセッティングするようにすることを
第二の基幹とし、而して、上記電子ビームの周回軌道の
チューンのモニタリングを電子ビームの放射光に対して
フォトダイオードを介して行うようにすることを第２の
基幹とするようにした技術的手段を講じたものである。

【００１６】

【作用】而して、上述構成において、ＳＲ光やＦＥＬを
放射する電子蓄積リングにアンジュレーターを介設した
加速器であって、該ＦＥＬの波長を所望に連続的に切り
替えするに際し、上述波長切り替えを行う方法について
は蓄積電子ビームのエネルギーのみを変化させる方法、
アンジュレーターの磁場のみを変化させる方法、又、該
電子ビームのエネルギーとアンジュレーターの磁場の双
方を変化させる方法があるものであり、そして、上述３
つの測定制御系については電磁石へ電源を印加するため
の電源の制御も行うコンピューターを介し所定のアルゴ
リズムに従い、当該電磁石へ電源を印加するための電源
の制御も行うコンピューターに予めインプットしてお
き、電子ビームのエネルギーについて蓄積した電子ビー
ムの安定を図るには、パラメータのチューンを固定する
べく、電子ビームの放射光をフォトダイオード等で受光
して電気信号に変換し、その電気信号をＦＦＴアナライ
ザーを介してフーリエ解析により常時モニタリングする
ことで、プローブとして用い、そして、電子蓄積リング
において、当該蓄積した電子ビームのエネルギーについ
てホール素子やＮＭＲ等の磁場測定装置により常時偏向
電磁石の磁場を測定し、これまたプローブとして用いる
ようにし、又、アンジュレーターの磁場強度のコントロ
ールについては上下に設置された磁石の間隔をモータ駆
動等により変更することにより行い、ＣＯＤ補正につい
てはビームポジションのモニタリングとしてボタン電極
等を用い補正コイルにより電子ビーム軌道を校正するよ
うし、その際、予め上記インプットされている測定波長
のデータテーブルに従って算出して波長切り替え、及
び、ＦＥＬパワー制御を行うようにしたものである。

【００１７】

【発明が実施しようとする形態】次に、この出願の発明
の実施しようとする形態を実施例の態様として図面を参
照して説明すれば以下の通りである。

【００１８】図１，図２に示す実施例において、１はこ
の出願の発明の要旨の中心を成すＦＥＬ波長切替方法に
使用する機能を有するＳＲ光やＦＥＬを放射する電子蓄
積リング型加速器であり、その電子蓄積リング２にはセ
プタム電磁石３に対し図示しないリニアックから放出さ
れる電子の入射径路４が斜交して臨まされ、続いて後で
詳述する三種類の四極電磁石５，５´ ，５´´偏向電
磁石６等がレーストラック状に配列され、その所定の中
途部にはアンジュレーター７がその延長線上に発振用の
ミラー１３，１３をセットされてキッカー電磁石８を介
し、更に四極電磁石５，５´ ，５´´や偏向電磁石６
等を設置され、更にＲＦキャビティ９、及び、ＲＦノッ
クアウト電極１０が所定に配列されているものである。

【００１９】而して、アンジュレーター７の直前，直後
にはＣＯＤのモニタリング用として周公知のボタン電極
１１，１１が設けられて電子ビームの位置検出器（検波
器等）１４に接続され、更に、コンピュータ１５に接続
されている。

【００２０】又、該コンピュータ１５にデータを読み取
るために電気的に接続されているＦＦＴアナライザー
（トラッキングジュネレータ２８，ＦＦＴアナライザー
本体２９を含む）１７からはＲＦ出力が増幅器１６を介
してＲＦノックアウト電極１０へ送信されるように電気
的に接続されている。

【００２１】又、セプタム電磁石３の後段に設けられて
いる偏向電磁石６からの放射光に対してはチューンモニ
タリングヘッド１８が設けられて該ＦＦＴアナライザー
１７へ接続されている。

【００２２】而して、図２の実施例に示す様に、蓄積し
た電子ビーム２´ の安定性を保持するためには、チュ
ーンのパラメータを固定することが前述の如く必要であ
るが、当該周知のチューンモニタリング機構については
当該図２に示す様に、偏向電磁石６からの該電子ビーム
２´ から放射される放射光２´´を反射ミラー１２を
経てフォーカスレンズ２５を介し、フォトダイオード２
６へ入力されて電気変換され、各アンプ２７にて出力を
増幅し、各フォトダイオード２６からの出力の該アンプ
２７を経た後、左右方向のチューン用のアンプ２７´
と上下方向のチューン用のアンプ２７´´を経てＦＦＴ
アナライザー１７のＦＦＴアナライザー本体２９により
所定にＦＦＴ解析される。

【００２３】そして、電子ビーム２´ に対し設定チュ
ーンに相当したＲＦノックアウトを与え共振させるた
め、トラッキングジェネレータ２８を経てアンプ２７を
通し、その出力の一方側はフェーズコントローラー３０
へ、他方側は直接にアンプ２７へ出力され、上下、或い
は、左右に電子ビーム２´ にＲＦ振動を効率良く補給
することが出来るようにしておく。

【００２４】以上のようにＲＦノックアウトにより電子
ビーム２´ に振動を与え、その振動に共振した振動を
フォトダイオード２６により検出しＦＦＴ解析すること
により、常時モニタリングすることが出来、それをチュ
ーンのプローブとして利用する。

【００２５】そして、各電磁石へ電源を印加するための
電源の制御も行うコンピュータ１５からは図１に示す様
に、偏向電磁石電源１９、四極電磁石用電源２０，２
１，２２、及び、補正コイル２２´ 用へと次述データ
信号が入力されて送信されていくようにされている。

【００２６】このようにして電子ビーム２´ の放射光
２´´をフォトダイオード２６を介し光電変換を介しそ
の電気信号をＦＦＴアナライザー本体２９を介しフーリ
エ解析して常時モニタリングすることにより、チューン
のプローブとして使用する。

【００２７】しかし、電子ビームを水平方向にフォーカ
スし、垂直方向にデフォーカスする四極電磁石ＱＦ５、
及び、該電子ビームを水平方向にデフォーカスし、垂直
方向にはフォーカスする四極電磁石ＱＤ５´ 、及び、
第３の四極電磁石ＱＦ５´´の印加電流値の制御を介し
てチューンをコントロールし、一定に保持するようにす
るが、前記ＤＢＡやＴＢＡ等の電磁石の配列の種類によ
る３種の四極電磁石（３種の四極電磁石ＱＦ５，５´
´，ＱＤ５´ の配列は当業者にとって周知の如く電子
ビームの周回を調整するためである）を有する電子蓄積
リング２にあっては蓄積電子ビームのエネルギー分散に
よる該電子ビームの大きさを決定し、且つ横方向にフォ
ーカスさせる第３の四極電磁石ＱＦ５´´の磁場強度も
磁場測定装置によってモニタリングする必要があるが、
これは同じチューンであっても、その値が違う値であれ
ば異なったビームパラメータとなるからである。

【００２８】これに対処するには、図３に示す実施例の
如く、蓄積リング２に蓄積された電子ビームのエネルギ
ーのプローブとしての偏向電磁石６、第３の四極電磁石
ＱＦ５´´の１つに周知のホール素子やＮＭＲ等の磁場
測定装置２４，２４´ を常設状態にし、該偏向電磁石
６、第３の四極電磁石ＱＦ５´´用のコントローラ２
３，２３´ を介し電磁石へ電源を印加するための電源
の制御も行うコンピュータ１５に電気的に接続し、プロ
ーブとして用いる。

【００２９】又、アンジュレーター７の磁場強度のコン
トロールは永久磁石を用いるならば電子ビームが通過す
る磁石間の間隔をモーター等により駆動し、エンコーダ
等によりそのギャップ間隔を測定して制御するようにす
る。

【００３０】このように磁場，アンジュレーター７のギ
ャップ，チューン，ＣＯＤ（電子ビームの閉軌道）の４
つの測定、及び、コントロールを行い、コントロールに
関する校正データを予め作成し、これを基に所定のアル
ゴリズムに従ってチューンやＣＯＤ（電子ビームの閉軌
道）を更に修正しながら、ＦＥＬの波長を徐々に切り替
えるように調整するが、波長とアンジュレーターギャッ
プと偏向磁石との関係については表１とは同一内容であ
る。

【００３１】そこで、それぞれのパラメータを変更した
時の波長を次の表１に示す様に、可能な限り多く用意
し、それらの各波長の測定には分光器やモノクロメータ
ーを用いて測定し、これらのデータを予め所定のコンピ
ュータのデータバンクに入力しておく。

【００３２】更に、各波長の蓄積電流値とＦＥＬパワー
の関係も電流モニタ（ＤＣＣＴ）とフォトダイオード等
を用いて測定し、該データバンクに入力しておく。

【００３３】

【表１】次に、ＦＥＬの波長を切り替えする手段としては基本的
に蓄積された電子ビームのエネルギーのみを変化させ
る手段、アンジュレーターの磁場のみを変化させる手
段、蓄積された電子ビームのエネルギーとアンジュレ
ーターの磁場の両方を変化させる手段の３つがあり、次
にそれらの各手段についてのアルゴリズムを図４，図
５，図６に従って説明する。

【００３４】まず、電子ビームのエネルギーのみの変更
による波長切替のチャートを図４により示すと、現在の
波長λ₁ 、及び、偏向電磁石６の磁場強度Ｂ₁ （或いは
エネルギー）をコンピュータ１５に入力する（実質的に
は波長，磁場強度、アンジュレーター７のギャップのう
ちの２つのパラメータのみで良い）、又、第３の四極電
磁石５´´の磁場強度モニタリングを行い、値のずれが
ないことをチェックしたうえで、新たに切り替えしてセ
ッティングしたい波長λ₂ 、及び、これに対応した磁場
強度Ｂ₂ を上述の如くコンピュータ１５にインプットさ
れた測定波長の表１のデータテーブルから算出して入力
する。

【００３５】次いで、１回当りの偏向電磁石６の磁場強
度の変更幅ΔＢを入力する。

【００３６】そして、チューンをモニタリングしてフォ
ーカス四極電磁石ＱＦ５、及び、デフォーカスする四極
電磁石ＱＤ５´ の該両四極電磁石ＱＦ５，ＱＤ５´ の
値を磁場強度調整変更し、そして、ＣＯＤ補正を行いな
がら、徐々にエネルギーを変更していく。

【００３７】そして、この場合、各パラメータの変更の
刻み値は測定された前記表１のデータテーブルの較正デ
ータを用い、データがない場合は補間した値を用い、チ
ューンやＣＯＤの補正が許容度を超えた場合はそれぞれ
の修正ループにより値を両四極電磁石ＱＦ５，ＱＤ５´
の磁場強度の変更を介してチューンを再補正し、修正
していき、それぞれ修正された値は波長についてλ₁ か
らλ₂ への修正データとしてデータ記録しておく。

【００３８】そして、最終的に偏向電磁石６の磁場強度
をＢ₂ に変更し、変更されてない場合は偏向電磁石６の
磁場強度をΔＢ変更するループをたどるようにし波長の
連続的切り替えを終了させる。

【００３９】次に、アンジュレーターギャップのみを変
更することによる波長切り替えのフローチャートは図５
に示すアルゴリズムの通りであり、現在の波長λ₁ 、及
び、偏向電磁石６の磁場強度Ｂ₁ （或いは、エネルギ
ー）をコンピュータ１５に入力し、又、第３の四極電磁
石ＱＦ５´´の磁場強度をモニタリングし、値ずれがな
いことをチェックしたうえで、次に設定したい波長λ₂
をコンピュータに入力し、これに対応したアンジュレー
ターギャップの間隔ｈ₂ を予めコンピュータ１５に予め
作成しインプットされた表１の測定波長のデータテーブ
ルから算出する。

【００４０】次に、１回当りの変更幅Δｈを入力し、次
いで、アンジュレーターギャップΔｈのみを変更させ
る。

【００４１】そして、チューンやＣＯＤの補正が許容度
を越えた場合はそれぞれの修正ループにより値を修正
し、それぞれの修正された値は波長λ₁ からλ₂ への修
正データとしてデータ記録する。

【００４２】このようなステップを繰り返しながら、ア
ンジュレーターギャップの値をｈ₂へ変更し、波長λの
切り替えを完了する。

【００４３】次に、電子ビームのエネルギー、及び、ア
ンジュレーターギャップの両方を変更する波長切替チャ
ートについてのアルゴリズムは図６に示す通りであり、
上述アルゴリズム同様に現在の波長λ₁ 、及び、偏向電
磁石６の磁場強度Ｂ₁（或いは、エネルギー）を行うコ
ンピュータ１５へ入力する。

【００４４】又、第３の四極電磁石５´´の磁場強度を
モニタリングし、値ずれがないことをチェックしたうえ
で、次に設定したい波長λ₂ 、及び、アンジュレーター
ギャップの値ｈ₂ 、或いは、磁場強度Ｂ₂ をコンピュー
タ１５に入力し、それに対応した偏向電磁石６の磁場強
度Ｂ₂ 、或いは、アンジュレーターギャップ間隔ｈ₂を
電磁印加カレント用コンピュータに予めインプットされ
た前記表１の測定波長のデータテーブルから算出する。

【００４５】そして、それぞれの１回当りの変更幅Δ
ｈ、及び、ΔＢを入力する。

【００４６】次に、アンジュレーターギャップをｈ₁ か
らΔｈの変更をさせ、チューンやＣＯＤ（電子ビームの
閉軌道）の補正が許容度を超えた場合にはそれぞれの修
正ループにより値を修正し、それぞれの修正された値は
波長λ₁ からλ₂ への修正データとしてデータ記録す
る。

【００４７】同様にして修正ループにてＣＯＤとチュー
ンの修正を行い、同様にデータ記録をする。

【００４８】このようなステップを繰り返し偏向電磁石
６の値をＢ₂ へ、アンジュレーターギャップの値をｈ₂
で変更し、波長切り替えを完了させる。

【００４９】尚、図４，５，６に於てＱＦ（図１中
５），ＱＤ（図１中５´）はフォーカス四極電磁石、
デフォーカス四極電磁石を示すものである。

【００５０】尚、上述３態様において更に連続的にスム
ーズに波長切り替えを行う場合には、以上の試みで修正
されたデータによって行うが、この場合、ＣＯＤ（電子
ビームの閉軌道）やチューンの修正は必要がないため
に、処理スピードの改善に役立つものである。

【００５１】このようにしてＦＥＬの波長の所望の切替
セッティングが連続的、且つ、自動的にスムーズに可及
的に速やかに行うことが出来る。

【００５２】特に、蓄積された電子ビームのエネルギー
とアンジュレーターギャップの両方を変更する方法を用
いれば、現在の蓄積電流値をインプットし、波長切り替
え中のエネルギーとアンジュレーターギャップの変更値
を各波長でのＦＥＬ出力データを考慮して決定すること
により、例えば、波長切り替え中、一定のＦＥＬ出力が
得られるような波長切り替えが可能となる。

【００５３】尚、この出願の発明の実施態様は上述各実
施例に限るものでないことは勿論であり、例えば、チュ
ーンの補正ループやＣＯＤの補正ループにＰＩＤ制御を
用いて独立、或いは、従属的に常時補正し、ループを機
能させておき、それとは独立に上述した３つの手法で波
長を変更する方法も考えられる。（そして、当該図４，
５，６のＱＦ，ＱＤは図１中の５，５´ に示すもので
ある。）

【００５４】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に波長が連続的に可変である優れた利点を潜在的に有す
るＦＥＬの波長切替について電子蓄積リングに蓄積した
電子ビームのエネルギーを変更する方法やアンジュレー
ターの磁場強度を変更するアンジュレーターギャップ変
更方法、又、双方を組合せた方法等の３態様が理論的に
は考えられてはいるものの、実際には該電子蓄積リング
に蓄積した電子ビームのエネルギーをモニタリングして
偏向電磁石の印加電流値のみを認識しながら、手動操作
によってチューンの変更をしていたために、チューンの
変化やＣＯＤ（電子ビームの閉軌道）のずれ等に微妙に
対応出来ず、スムーズな切替が出来なかったものが、波
長に関する校正データテーブルを予め作成し、それを基
に所定の制御のアルゴリズムに従ってチューンやＣＯＤ
を調整しながら、波長を徐々に切り替えしていくように
し磁場のギャップ，チューン，ＣＯＤ（電子ビームの閉
軌道）の測定、及び、コントロールを行うことが出来る
ために、波長の所望の切り替えが極めてスムーズに、且
つ、自動的に更に連続的に行え、しかも、ＦＥＬ出力の
制御も行うことが出来るという優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の１実施例の模式機構図であ
る。

【図２】図１のチューンモニタリングの模式機構図であ
る。

【図３】他の実施例の図１相当の模式機構図である。

【図４】電子ビームのエネルギーのみを変更する場合の
波長切替チャートのアルゴリズムのフローチャート図で
ある。

【図５】アンジュレーターギャップのみを変更する場合
の波長切替チャートのアルゴリズムのフローチャート図
である。

【図６】アンジュレーターギャップ、及び、電子ビーム
のエネルギーを変更する波長アンジュレーターチャート
のアルゴリズムのフローチャート図である。

【符号の説明】

１ＦＥＬ装置２電子蓄積リング２´ ビーム２´´ 放射光３セプタム電磁石４ビーム入射経路５フォーカス四極電磁石５´ デフォーカス四極電磁石５´´ 第３の四極電磁石６偏向電磁石７アンジュレーター８キッカー電磁石９ＲＦキャビティ１０ＲＦノックアウト電極１１ボタン電極１２反射ミラー１３ＦＥＬ共振ミラー１４ビーム位置検出器（検波器等）１５コンピュータ１６増幅器１７ＦＦＴアナライザー（トラッキングジェネレ
ータを含む）１８チューンモニタリングヘッド１９偏向電磁石電源２０，２１，２２四極電磁石用電源２２´ 補正コイル用電源２３，２３´ 磁場測定装置コントローラ２４磁場測定装置２５フォーカスレンズ２６分割フォトダイオード２７アンプ２７´ 差分アンプ２８トラッキングジェネレータ２９ＦＦＴアナライザー３０フェーズコントローラ１２，１３反射ミラー

フロントページの続き (72)発明者濱田信治兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (72)発明者山崎鉄夫茨城県つくば市梅園１丁目１番４工業技術院電子技術総合研究所内 (72)発明者山田家和勝茨城県つくば市梅園１丁目１番４工業技術院電子技術総合研究所内審査官山下崇 (56)参考文献特開平６−326422（ＪＰ，Ａ) 特開平５−47500（ＪＰ，Ａ) 特開平６−294900（ＪＰ，Ａ) Ｏｈｇａｋｉｅｔａｌ，”Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ７ｔｈＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＡｃｃｅｌｅｒａｔｏｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”，ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＮｕｃｌｅａｒＰｈｙｓｉｃｓＯＳＡＫＡＵｎｉｖ．，Ｄｅｃ．1989．ｐ. 284−286 横山稔、外７名、”自由電子レーザ発振技術の研究（第１報）−可視域での発振について−”、川崎重工技報、平成５年４月、第117号、ｐ．１−10 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01S 3/30 G21K 5/00 H05H 13/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電子蓄積リングにアンジュレーターを介設
したＦＥＬ装置の運転パラメータを認識しながらＦＥＬ
の波長を所望にセッティングするＦＥＬ装置の波長切替
方法において、予め電子ビームの周回軌道チューンを四
極電極石の磁場強度の調整により一定に保ち、アンジュ
レーターのＣＯＤを許容範囲内に補正しつつ作成したア
ンジュレーターギャップと偏向電磁石の磁場強度と波長
との間の較正データテーブルを利用して上記チューンを
モニタリングし、一定に保つよう補正しつつ、併せてア
ンジュレーターのＣＯＤを許容範囲内にするように補正
しながらアンジュレーターギャップもしくは偏向電磁石
の磁場を所定に変えるようにした制御のアルゴリズムに
従って波長を徐々に切り替えていくようにすることによ
りＦＥＬの波長を連続的に設定時間内で所望にセッティ
ングするようにすることを特徴とするＦＥＬ装置の波長
切替方法。
【請求項２】電子蓄積リングにアンジュレーターを介設
したＦＥＬ装置の運転パラメータを認識しながらＦＥＬ
の波長を所望にセッティングするＦＥＬ装置の波長切替
方法において、予め電子ビームの周回軌道チューンを四
極電極石の磁場強度の調整により一定に保ち、アンジュ
レーターのＣＯＤを許容範囲内に補正しつつ作成したア
ンジュレーターギャップと偏向電磁石の磁場強度と波長
との間の較正データテーブルを利用して上記チューンを
モニタリングし、一定に保つよう補正しつつ、併せてア
ンジュレーターのＣＯＤを許容範囲内にするように補正
しながらアンジュレーターギャップもしくは偏向電磁石
の磁場を所定に変えるようにした制御のアルゴリズムに
従って波長を徐々に切り替えていくようにし、該校正デ
ータテーブルに蓄積電流値とＦＥＬパワーのデータを加
味し波長切り替え中のＦＥＬパワーを所望に制御するよ
うにすることも可能とし、連続的に設定時間内でＦＥＬ
の波長を所望にセッティングするようにすることを特徴
とするＦＥＬ装置の波長切替方法。
【請求項３】上記電子ビームの周回軌道のチューンのモ
ニタリングを電子ビームの放射光に対してフォトダイオ
ードを介して行うようにすることを特徴とする請求項
１，２いずれか記載のＦＥＬ装置の波長切替方法。