JP3324868B2 - Orbital axis displacement compensation type magnetic field generator used for undulator for hybrid insertion light source - Google Patents

Orbital axis displacement compensation type magnetic field generator used for undulator for hybrid insertion light source

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JP3324868B2
JP3324868B2 JP09449094A JP9449094A JP3324868B2 JP 3324868 B2 JP3324868 B2 JP 3324868B2 JP 09449094 A JP09449094 A JP 09449094A JP 9449094 A JP9449094 A JP 9449094A JP 3324868 B2 JP3324868 B2 JP 3324868B2
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magnetic
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茂美 佐々木
秀樹 小林
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日本原子力研究所
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、放射光発生あるいは自
由電子レーザを生成するためのハイブリッド型挿入光源
用アンジュレータに用いられる磁場発生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic field generator used in an undulator for a hybrid insertion light source for generating radiation or a free electron laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、図4に示されるような周
期磁場の中で高エネルギー電子を運動させると、指向性
が高く且つ極めて輝度の高い放射光が得られる。このよ
うな放射光を得るための装置が挿入光源である。永久磁
石のみで磁気回路を構成したものをピュア型挿入光源と
いい、一方、磁極に高透磁率高飽和磁性材料を用いて永
久磁石と組み合わせたものをハイブリッド型挿入光源と
呼び、例えば、”Permanent Magnet
Undulators”,K.Halbach,JOU
RNAL DE PHYSIQUE(Paris),4
4,1983,C1−211〜215に記載されている
ように、一般にハイブリッド型の方が強い磁場を発生す
る。
2. Description of the Related Art As is well known, when high-energy electrons are moved in a periodic magnetic field as shown in FIG. 4, radiation having high directivity and extremely high brightness can be obtained. An apparatus for obtaining such emitted light is an insertion light source. A light source that forms a magnetic circuit using only permanent magnets is called a pure insertion light source, while a light source that combines a permanent magnet with a high magnetic permeability and a high saturation magnetic material for a magnetic pole is called a hybrid insertion light source. For example, "Permanent" Magnet
Undulators ", K. Halbach, JOU
RNAL DE PHYSIQUE (Paris), 4
As described in U.S. Pat. No. 4,1983, C1-211 to 215, the hybrid type generally generates a stronger magnetic field.

【0003】図4は、ハイブリッド型挿入光源用アンジ
ュレータに用いられている従来の磁場発生装置の一例を
概略的に示した図である。図4において、110は永久
磁石を、112は磁極を示す。永久磁石110と磁極1
12とが交互に組み合わされて配列され、かつ両端が磁
極112で終わる1対の磁石列がある磁極間隔を有し対
向して設けられている。永久磁石110に示される矢印
は磁性方向を示している。通常、各磁極112は実質的
に同一の形状を有し、また永久磁石110は両端のもの
を除いて同一形状を有する。通常の挿入光源では磁場発
生装置の両端に配置された1つの永久磁石114は、図
4に示されるように、主要部分を構成する他の永久磁石
110に対して高さが実質的に半分になるように構成さ
れている。その他の材質、寸法等の構成諸元は図4に示
されるとおりである。寸法の単位はmmである。上記の
ように構成された磁場発生装置は、磁石列の方向に周期
的な磁場を発生する。この磁場発生装置のいわゆる磁気
回路中心軸は、磁石列の方向に直交する方向即ち図4に
示されるx軸方向における永久磁石110及び磁極11
2の長さの実質的に半分の位置を通り磁石列の方向に延
在する軸である。この磁気回路中心軸に一致する軸をz
軸とし、また、磁極間隔方向で図4に示される方向をy
軸とする。図4において、磁場発生装置の左端よりz軸
上に挿入された電子は、磁場発生装置により発生された
周期的な磁場によりz−x平面において蛇行した電子軌
道上を運動して磁場発生装置の右端より放出される。こ
のとき、電子が蛇行した電子軌道を運動することによ
り、電子の軌道軸に沿って放射光が放出される。
FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of a conventional magnetic field generator used for an undulator for a hybrid insertion light source. In FIG. 4, reference numeral 110 denotes a permanent magnet, and 112 denotes a magnetic pole. Permanent magnet 110 and magnetic pole 1
12 are alternately combined and arranged, and a pair of magnet rows having both ends ending with the magnetic pole 112 are provided to face each other with a certain magnetic pole interval. The arrow shown on the permanent magnet 110 indicates the magnetic direction. Usually, each magnetic pole 112 has substantially the same shape, and the permanent magnets 110 have the same shape except for those at both ends. In a normal insertion light source, one permanent magnet 114 disposed at both ends of the magnetic field generator is substantially half as high as the other permanent magnets 110 constituting the main part, as shown in FIG. It is configured to be. The other components such as materials and dimensions are as shown in FIG. The unit of the dimension is mm. The magnetic field generator configured as described above generates a periodic magnetic field in the direction of the magnet row. The central axis of the so-called magnetic circuit of this magnetic field generator is a permanent magnet 110 and a magnetic pole 11 in a direction orthogonal to the direction of the magnet row, that is, in the x-axis direction shown in FIG.
2 is an axis extending substantially half way along its length and in the direction of the magnet row. The axis coinciding with the center axis of this magnetic circuit is z
Axis, and the direction shown in FIG.
Axis. In FIG. 4, electrons inserted on the z-axis from the left end of the magnetic field generator move on an electron trajectory meandering in the zx plane due to the periodic magnetic field generated by the magnetic field generator, and Released from the right end. At this time, the emitted light is emitted along the orbit axis of the electron by the electron moving in the meandering electron orbit.

【0004】図5は、図4に示される磁場発生装置を用
いたときの電子軌道を示したものである。図5におい
て、横軸はz軸方向を示し、縦軸はx軸方向を示してい
る。縦軸の0を通るz軸と平行のラインが図4のz軸
(磁気回路中心軸)に相当する。上述したように、通常
の挿入光源では磁気回路である磁場発生装置の両端にあ
る永久磁石114の高さを主要部分の永久磁石110の
半分にして、永久磁石114の体積を主要部分の永久磁
石110の1/2にすることにより、磁場発生装置の左
端の入口においてz軸上に挿入された電子が磁場発生装
置の入口部でx軸方向において変位されるが、出口部で
再び変位されて元のz軸上の軌道にほぼ戻るようにされ
ている。このように、電子の軌道を元に戻すのは、電子
の収集を容易にする等のためである。
FIG. 5 shows an electron trajectory when the magnetic field generator shown in FIG. 4 is used. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the z-axis direction, and the vertical axis indicates the x-axis direction. A line parallel to the z-axis passing through 0 on the vertical axis corresponds to the z-axis (central axis of the magnetic circuit) in FIG. As described above, in a normal insertion light source, the height of the permanent magnets 114 at both ends of the magnetic field generator, which is a magnetic circuit, is reduced to half that of the permanent magnets 110 of the main part, and the volume of the permanent magnets 114 is reduced. By halving 110, electrons inserted on the z-axis at the left end entrance of the magnetic field generator are displaced in the x-axis direction at the entrance of the magnetic field generator, but are displaced again at the exit. The trajectory almost returns to the original trajectory on the z-axis. The purpose of restoring the electron trajectory is to facilitate electron collection and the like.

【0005】図5に示されるように、電子は、入口部で
変位させられた後で、磁場発生装置により発生された周
期的磁場によりほぼx軸方向においてほぼ正弦振動を行
いながら走行する。電子がほぼ正弦振動をして運動する
軌道の平均的な位置を電子軌道軸という。図5から分か
るように磁場中の電子軌道軸は磁気回路中心軸(図5に
おいて0を通る水平ラインのz軸)から変位しているた
め、電子軌道軸に沿って放出される放射光は磁気回路中
心軸からずれることになる。なお、磁場強度即ち磁束密
度をz軸に沿って2回積分したものは電子軌道に対応す
ることから、図5に示されるグラフの縦軸には、mmの
単位で表された電子の変位量の大きさと共に、G・cm
2の単位で表された磁束密度の2回積分値の大きさが示
してある。
[0005] As shown in FIG. 5, after being displaced at the entrance, the electrons travel while performing substantially sinusoidal vibration in the substantially x-axis direction by the periodic magnetic field generated by the magnetic field generator. The average position of the trajectory in which electrons move with substantially sinusoidal oscillation is called the electron trajectory axis. As can be seen from FIG. 5, since the electron orbit axis in the magnetic field is displaced from the central axis of the magnetic circuit (the z-axis of the horizontal line passing through 0 in FIG. 5), the radiation emitted along the electron orbit axis is magnetic. It will deviate from the circuit center axis. Since the magnetic field strength, that is, the magnetic flux density integrated twice along the z-axis corresponds to the electron orbit, the vertical axis of the graph shown in FIG. G · cm
The size of the double integration value of the magnetic flux density, expressed in 2 units is shown.

【0006】図4に示される磁場発生装置は、図4中の
磁極間隔を変化させることにより電子軌道軸上の磁場強
度を変化させ、種々の波長の放射光を得ることができ
る。その場合、実質的に電子軌道軸と一致する放射光光
軸のx軸方向の位置とz−x平面における傾き、即ちz
軸に対する角度ずれが不変であることが望ましい。即
ち、磁極間隔を変化させても電子軌道軸の位置が変わら
ないことが望ましい。前述したピュア型挿入光源におい
ては、”Pure Permanent Magnet
End−Configurations”,B.Di
viacco及びR.P.Walker,SINCRO
TRON TRIESTE,internal rep
ort,ST/M−TN−92/5が、放射光光軸の位
置・傾きが変化しないアンジュレータ用磁気回路を既に
示している。
The magnetic field generator shown in FIG. 4 can change the magnetic field intensity on the electron orbit axis by changing the magnetic pole interval in FIG. 4 to obtain emitted light of various wavelengths. In that case, the position in the x-axis direction of the optical axis of the emitted light substantially coincident with the electron orbit axis and the inclination in the z-x plane, that is, z
It is desirable that the angular displacement with respect to the axis be unchanged. That is, it is desirable that the position of the electron orbit axis does not change even if the magnetic pole interval is changed. In the pure insertion light source described above, “Pure Permanent Magnet” is used.
End-Configurations ", B. Di
viacco and R.A. P. Walker, SINCRO
TRON TRIESTE, internal rep
ort, ST / M-TN-92 / 5 already shows an undulator magnetic circuit in which the position and inclination of the optical axis of the emitted light do not change.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ハイブリッド型挿入光源のアンジュレータ用磁場発生装
置の電子軌道を示す図5は、磁極間隔を60mmから3
0mmに変化させると電子軌道軸の変位量が変わり、電
子軌道軸が一致しないことを示している。このように、
従来のハイブリッド型挿入光源のアンジュレータに用い
られる磁場発生装置は、電子軌道軸の変位に注意が払わ
れておらず、磁極間隔を変え磁場強度が変化すると、電
子軌道軸の変位量も変化せざるを得なかった。そのた
め、例えば、X線結晶解析等の実験ステーションにおい
て光学的経路に置かれた試料等は磁極間隔が変わるのに
応じてその位置を変えなければならない等、放射光利用
の上で不都合が生じていて問題であった。
However, FIG. 5 showing the electron trajectory of a magnetic field generator for an undulator of a conventional hybrid insertion light source is shown in FIG.
When the distance is changed to 0 mm, the displacement of the electron orbital axis changes, indicating that the electron orbital axes do not match. in this way,
The magnetic field generator used for the undulator of the conventional hybrid insertion light source does not pay attention to the displacement of the electron orbit axis, and if the magnetic field strength changes by changing the magnetic pole interval, the displacement amount of the electron orbit axis does not change Did not get. For this reason, for example, a sample placed on an optical path in an experimental station for X-ray crystal analysis or the like has to change its position in accordance with a change in the magnetic pole interval. Was a problem.

【0008】従って、本発明は、放射光発生あるいは自
由電子レーザを生成するためのハイブリッド型挿入光源
用アンジュレータに用いられる磁場発生装置であって、
種々の波長の放射光を得るために変える磁極間隔を変化
させても放射光光軸の位置・傾きが変化しない磁場発生
装置を提供することにある。
Accordingly, the present invention provides a magnetic field generator used in an undulator for a hybrid insertion light source for generating radiation light or generating a free electron laser,
It is an object of the present invention to provide a magnetic field generator in which the position and inclination of the optical axis of the emitted light do not change even if the magnetic pole interval is changed to obtain emitted light of various wavelengths.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、ハイブリッド型挿入光源用アンジュレータに用いら
れる本発明の磁場発生装置は、複数の永久磁石と磁極と
を周期的に組み合わせた1対の磁石列が対向して設けら
れており、更に前記1対の磁石列の各々の両端部に少な
くとも2つの永久磁石と少なくとも2つの磁極とを更に
交互に配設し、かつ前記少なくとも2つの永久磁石は、
前記1対の磁石列により発生された磁場の強度の、前記
磁石列に沿う方向における磁気回路中心軸に沿っての2
回積分値が前記磁石列の端部を除く主要部分で零値を中
心とした単振動となる磁場分布を発生するような形状及
び寸法を有しかつ配置されることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, a magnetic field generator of the present invention used in an undulator for a hybrid insertion light source comprises a pair of permanent magnets and magnetic poles periodically combined. A magnet row is provided to face each other, and at least two permanent magnets and at least two magnetic poles are further alternately arranged at both ends of each of the pair of magnet rows, and the at least two permanent magnets are arranged. Is
The intensity of the magnetic field generated by the pair of magnet rows along the central axis of the magnetic circuit in a direction along the magnet rows;
It is characterized in that it has a shape and dimensions and is arranged such that the integration value generates a magnetic field distribution that is a single oscillation centered on a zero value at a main portion except for the end of the magnet row.

【0010】即ち、本発明では、電子の入口出口にあた
る磁気回路端部の少なくとも2つの永久磁石の形状、寸
法及び配設位置を調整し、磁場発生装置の端部を除く主
要部分で磁場の2回積分値の中心軸即ち電子軌道軸が磁
気回路の中心軸に一致し、磁極間隔を変えても電子軌道
軸は不動となる磁石構成を見い出したものである。つま
り、磁気回路両端部の磁場分布を最適化することで上記
問題点を解決するものである。
That is, according to the present invention, the shape, size and arrangement of at least two permanent magnets at the ends of the magnetic circuit corresponding to the entrance and exit of the electrons are adjusted, and the main part of the magnetic field excluding the end of the magnetic field generator has a magnetic field of two. The present inventors have found a magnet configuration in which the central axis of the integration value, that is, the electron orbit axis coincides with the central axis of the magnetic circuit, and the electron orbit axis does not move even if the magnetic pole interval is changed. That is, the above problem is solved by optimizing the magnetic field distribution at both ends of the magnetic circuit.

【0011】[0011]

【作用】正弦波に近い周期磁場中では電子軌道も正弦波
状に近いものとなり、その蛇行している電子の軌道軸の
x軸方向の位置、z−x平面におけるz軸方向に対する
角度ずれである傾きは、磁場が正弦波に達するまでの入
口磁場によって決定される。よって、入口磁場を作って
いる入口付近の少なくとも2つの永久磁石の形状、寸
法、及び配設位置を微調整することにより、電子軌道軸
を修正し磁気回路中心軸に一致させることができる。電
子軌道は磁場値即ち磁場の磁束密度の値を磁気回路中心
軸に沿って2回積分することにより表され、その値が零
値を中心として単振動となれば、その状態においては、
電子軌道は磁気回路中心軸上を蛇行することとなる。
In a periodic magnetic field close to a sine wave, the electron trajectory also becomes close to a sine wave, and the position of the orbital axis of the meandering electron in the x-axis direction and the angular deviation from the z-axis direction in the zx plane. The slope is determined by the entrance field until the field reaches a sine wave. Therefore, by finely adjusting the shape, size, and arrangement position of at least two permanent magnets near the entrance forming the entrance magnetic field, the electron orbit axis can be corrected and made to coincide with the central axis of the magnetic circuit. The electron orbit is represented by integrating the value of the magnetic field, that is, the value of the magnetic flux density of the magnetic field twice along the center axis of the magnetic circuit. If the value becomes a simple oscillation centering on the zero value, in that state,
The electron trajectory meanders on the center axis of the magnetic circuit.

【0012】[0012]

【実施例】本発明の1実施例を図面を参照して以下に説
明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1は、放射光発生あるいは自由電子レー
ザを生成するためのハイブリッド型挿入光源用アンジュ
レータに用いられる磁場発生装置の本発明の1実施例を
上側の磁石列のみについて概略的に示した断面図であ
る。なお、図1の(A)においては、下側の磁石列は、
上側のものと同じ構成故省略されている。図1の(A)
において、磁場発生装置を構成する磁石列は、電子が挿
入される側に設けられた入口部10と、電子が正弦波状
に振動させられて蛇行する主要部12と、電子が放出さ
れる出口部14とに大きく分けられる。入口部10は、
電子が挿入される側より2つの磁極20と2つの永久磁
石22、24とがその順で交互に配設されている。主要
部12は、入口部10側より出口部14に向かって、後
述する磁石列全体で周期数が52となるように複数の磁
極26と永久磁石28とがその順で交互にかつ磁極26
で終わるように配設されている。出口部14は、主要部
12より電子が放出される側に向かって2つの永久磁石
30、32と2つの磁極34とがその順で交互に配設さ
れている。永久磁石22、24、28、30及び32に
ついて図1の(A)において示される矢印は磁性の方向
を示す。
FIG. 1 schematically shows an embodiment of the present invention of a magnetic field generator used in an undulator for a hybrid insertion light source for generating radiation light or generating a free electron laser, only for an upper row of magnets. It is sectional drawing. In FIG. 1A, the lower magnet row is
It is omitted because it has the same configuration as the upper one. (A) of FIG.
In the magnetic field generator, the magnet array includes an inlet 10 provided on the side where electrons are inserted, a main portion 12 in which electrons are meandered by being sine-wave oscillated, and an outlet where electrons are emitted. And fourteen. The entrance 10
Two magnetic poles 20 and two permanent magnets 22, 24 are alternately arranged in this order from the side where electrons are inserted. The main part 12 includes a plurality of magnetic poles 26 and permanent magnets 28 which are alternately arranged in this order from the inlet part 10 toward the outlet part 14 so that the number of cycles becomes 52 in the entire magnet row described later.
It is arranged to end with. In the outlet section 14, two permanent magnets 30, 32 and two magnetic poles 34 are alternately arranged in this order toward the side from which electrons are emitted from the main section 12. The arrows shown in FIG. 1A for the permanent magnets 22, 24, 28, 30, and 32 indicate the direction of magnetism.

【0014】これらの順に交互に並べられた2つの永久
磁石と2つの磁極とによりz軸方向における周期的な磁
場の1周期を形成する。後述するように、入口部10の
永久磁石22、24及び出口部14の永久磁石30、3
2のz軸方向の幅寸法が主要部12の永久磁石28の幅
寸法と異なるため、入口部10及び出口部14の磁場の
周期長は主要部12のそれと異なる値となっている。
One cycle of a periodic magnetic field in the z-axis direction is formed by two permanent magnets and two magnetic poles alternately arranged in these order. As will be described later, the permanent magnets 22 and 24 of the inlet 10 and the permanent magnets 30 and 3 of the outlet 14 are provided.
2 is different from the width of the permanent magnet 28 of the main part 12, the period length of the magnetic field of the inlet 10 and the outlet 14 is different from that of the main part 12.

【0015】図1の(B)は、主要部12に配設されて
いる磁極26及び永久磁石28の詳細寸法を示す。な
お、図1に示される寸法の単位及び主要部12における
周期長λuの単位はmmである。材質は、永久磁石2
2、24、28、30及び32についてはNd−Fe−
B(Br=12.1kG)であり、磁極20、26及び
34は高透磁率高飽和磁性特性を有するバナジウムパー
メンダである。主要部12の永久磁石28及び磁極26
のx軸に直交する断面形状は、図に示されているように
楔型をしており、かつ両者は入れ子に配置されている。
なお、永久磁石28のいずれも形状、寸法は同一であ
り、磁極26の形状、寸法も入口部10及び出口部14
のそれぞれに隣接する磁極26を除いて同一である。入
口部10及び出口部14にそれぞれ隣接する磁極26の
形状、寸法についても、断面形状が長方形をしている永
久磁石24、30に隣接する側面が傾斜してなくy軸に
平行である点以外、他の磁極26と実質的に同一であ
る。永久磁石28のy軸に直交する頂面の位置はいずれ
も同一の高さにあり、磁極26のy軸に直交する頂面は
いずれも永久磁石26の頂面より6.5mm下がった位
置にある。
FIG. 1B shows the detailed dimensions of the magnetic pole 26 and the permanent magnet 28 provided on the main part 12. The unit of the dimension shown in FIG. 1 and the unit of the period length λ u in the main part 12 are mm. The material is permanent magnet 2
For 2, 24, 28, 30, and 32, Nd-Fe-
B (Br = 12.1 kG), and the magnetic poles 20, 26 and 34 are vanadium permendas having high permeability and high saturation magnetic properties. Permanent magnet 28 and magnetic pole 26 of main part 12
Has a wedge shape as shown in the figure, and both are nested.
The shape and dimensions of the permanent magnets 28 are the same, and the shapes and dimensions of the magnetic poles 26 are the same as those of the inlet 10 and the outlet 14.
Are identical except for the magnetic pole 26 adjacent to each of them. Regarding the shape and dimensions of the magnetic poles 26 adjacent to the inlet 10 and the outlet 14, respectively, except that the side surfaces adjacent to the permanent magnets 24 and 30 having a rectangular cross-sectional shape are not inclined but parallel to the y-axis. , Are substantially the same as the other magnetic poles 26. The positions of the top surfaces of the permanent magnets 28 perpendicular to the y-axis are all at the same height, and the top surfaces of the magnetic poles 26 perpendicular to the y-axis are all 6.5 mm below the top surface of the permanent magnet 26. is there.

【0016】入口部10の2つの磁極20と出口部14
の2つの磁極34のいずれも形状、寸法共に同一であ
る。また、入口部10及び出口部14の永久磁石22、
24、30及び32の断面形状が長方形をしていること
から、それらに隣接する入口部10及び出口部14の磁
極20、34も長方形をしており、そのため、主要部1
2の磁極26と形状、寸法とも少し異なるが(なお、y
軸方向の高さは同一)、入口部10及び出口部14の磁
極20、34は主要部12の磁極26と実質的に同一と
みなしてよいものである。例えば、本発明は主要部12
の永久磁石28及び磁極26の断面形状が図1の従来の
ように長方形の場合にも当然に適用可能であるが、その
場合にはいずれも磁極も同一の形状、寸法が用いられる
ことになる。
The two magnetic poles 20 of the inlet 10 and the outlet 14
Both of the two magnetic poles 34 have the same shape and dimensions. Further, the permanent magnets 22 of the inlet 10 and the outlet 14,
Since the cross-sectional shapes of the sections 24, 30 and 32 are rectangular, the magnetic poles 20, 34 of the entrance section 10 and the exit section 14 adjacent thereto are also rectangular, so that the main section 1
2 and slightly different in shape and size (note that y
The magnetic poles 20, 34 of the inlet 10 and the outlet 14 may be regarded as substantially the same as the magnetic pole 26 of the main part 12. For example, the present invention relates to the main part 12
Naturally, the sectional shape of the permanent magnet 28 and the magnetic pole 26 can be applied to a rectangular shape as in the prior art shown in FIG. 1, but in that case, the same shape and size are used for the magnetic poles in each case. .

【0017】本実施例においては、永久磁石(M1)2
4の寸法は図1に示される数値を有し、永久磁石30の
寸法も永久磁石24のそれと同一である。また、永久磁
石(M2)22の寸法は図1に示される数値を有し、永
久磁石32の寸法も永久磁石22のそれと同一である。
In this embodiment, the permanent magnet (M1) 2
4 have the values shown in FIG. 1, and the dimensions of the permanent magnet 30 are the same as those of the permanent magnet 24. The dimensions of the permanent magnet (M2) 22 have the numerical values shown in FIG. 1, and the dimensions of the permanent magnet 32 are the same as those of the permanent magnet 22.

【0018】磁極20及び34のy軸と直交する頂面の
位置は磁極26の頂面のそれと同一である。入口部10
の永久磁石22、24及び出口部14の永久磁石30、
32のいずれもy軸に直交する頂面の位置は主要部12
の永久磁石28の頂面のそれと同一である。
The positions of the top surfaces of the magnetic poles 20 and 34 orthogonal to the y-axis are the same as those of the top surface of the magnetic pole 26. Entrance 10
Permanent magnets 22, 24 and the permanent magnet 30,
32, the position of the top surface perpendicular to the y-axis is
Of the top surface of the permanent magnet 28 of FIG.

【0019】これまでに図1を参照して説明した磁場発
生装置の構成諸元の場合について、電磁気学の法則に基
づくコンピュータを用いた既存の計算手法により、磁極
間隔(gap)を15mmと20mmにしたときの磁場
強度即ち磁束密度Byを求め、更に当該磁束密度Byに関
して磁気回路中心軸(z軸)に沿って2回積分した結果
を、それに対応する電子軌道軸の変位量と共に図2及び
図3に示す。図2は、磁極間隔が15mmの場合を、図
3は、磁極間隔が20mmの場合である。図2及び図3
から分かるように、磁極間隔が異なると、磁束密度By
が変化し、そのため、その2回積分(即ち電子軌道を表
す)の振幅が変わっているが、電子軌道軸は変わらず磁
気回路中心軸に一致している。よって、図1に示される
磁場発生装置をアンジュレータに適用したハイブリッド
型挿入光源は、磁極間隔が15〜20mmの範囲におい
て放射光光軸の位置・傾きが変化しない。
In the case of the configuration of the magnetic field generator described above with reference to FIG. 1, the gap between the magnetic poles (gap) is set to 15 mm and 20 mm by an existing calculation method using a computer based on the law of electromagnetism. calculated magnetic field strength i.e. the magnetic flux density B y when the FIG further the magnetic flux density B y result of integrating twice along the magnetic circuit center axis (z-axis) with respect to, the displacement of the corresponding electronic orbital axis to it 2 and FIG. FIG. 2 shows the case where the magnetic pole interval is 15 mm, and FIG. 3 shows the case where the magnetic pole interval is 20 mm. 2 and 3
As can be seen from FIG.
Has changed, so that the amplitude of the second integral (ie, representing the electron orbit) has changed, but the electron orbit axis does not change and coincides with the central axis of the magnetic circuit. Therefore, in the hybrid insertion light source in which the magnetic field generator shown in FIG. 1 is applied to the undulator, the position and inclination of the optical axis of the emitted light do not change in the range of the magnetic pole interval of 15 to 20 mm.

【0020】以上、好適実施例として、主要部12の永
久磁石及び磁極の断面形状が楔型のものについて本発明
を適用した場合の1例を詳細に説明したが、上記実施例
は、本発明がそのような特殊な形状に対しても適用可能
であることを示すもので、図4に示される従来の磁場発
生装置に使用されている長方形の断面形状を有する永久
磁石及び磁極にも適用可能であることはいうまでもな
い。本発明は、主要部12の永久磁石及び磁極の断面形
状について特定のものに限定されるものではない。
As described above, the preferred embodiment has been described in detail by way of example in which the present invention is applied to a wedge-shaped cross section of the permanent magnet and the magnetic pole of the main part 12. Indicates that the invention can be applied to such a special shape, and can also be applied to a permanent magnet and a magnetic pole having a rectangular cross-sectional shape used in the conventional magnetic field generator shown in FIG. Needless to say, The present invention is not limited to a specific shape of the sectional shape of the permanent magnet and the magnetic pole of the main part 12.

【0021】また、入口部10あるいは出口部14の永
久磁石及び磁極の個数について、上記実施例ではそれぞ
れ2個の場合を説明したが、本発明は2個に限定されず
に、それ以上の個数を用いてもよい。さらに、本発明
は、入口部10あるいは出口部14の永久磁石の形状、
寸法あるいは配設位置が上記実施例に限定されるもので
はない。
In the above embodiment, the number of the permanent magnets and the number of the magnetic poles in the inlet portion 10 or the outlet portion 14 is two. However, the present invention is not limited to two, and the number may be larger. May be used. Further, the present invention provides a shape of the permanent magnet at the entrance 10 or the exit 14,
The dimensions or the arrangement position are not limited to those in the above embodiment.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、ピュア型よりも高い磁場強度を発生するハ
イブリッド型挿入光源において、放射光の波長を変える
ため磁極間隔を変化させ電子軌道上の磁場強度を変化さ
せた場合でも電子の蛇行軌道の中心軸即ち電子軌道軸が
移動せず、そのため光軸のズレが生じない放射光を得る
ことができる。
According to the present invention, as described above, in a hybrid insertion light source that generates a higher magnetic field strength than a pure type, the electron orbit is changed by changing the magnetic pole interval in order to change the wavelength of emitted light. Even when the intensity of the magnetic field is changed, the center axis of the meandering trajectory of electrons, that is, the electron trajectory axis does not move, so that it is possible to obtain radiation light in which the optical axis does not shift.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】放射光発生あるいは自由電子レーザを生成する
ためのハイブリッド型挿入光源用アンジュレータに用い
られる磁場発生装置の本発明の1実施例を上側の磁石列
のみについて概略的に示した断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of the present invention of a magnetic field generator used for an undulator for a hybrid insertion light source for generating synchrotron radiation or generating a free electron laser only with respect to an upper magnet row. is there.

【図2】図1に示される磁場発生装置において、磁極間
隔を15mmにしたときの磁気回路中心軸に沿って発生
する磁束密度Byとその2回積分即ち電子軌道の計算結
果を示す図である。
In the magnetic field generating apparatus shown in FIG. 1. FIG, a diagram showing the calculation results of the magnetic flux density B y and double integration i.e. electron orbit thereof generated along the magnetic circuit center axis when the pole spacing 15mm is there.

【図3】図1に示される磁場発生装置において、磁極間
隔を20mmにしたときの磁気回路中心軸に沿って発生
する磁束密度Byとその2回積分即ち電子軌道の計算結
果を示す図である。
In the magnetic field generating apparatus shown in FIG. 3 FIG. 1, a diagram showing the calculation results of the magnetic flux density B y and double integration i.e. electron orbit thereof generated along the magnetic circuit center axis when the pole spacing 20mm is there.

【図4】ハイブリッド型挿入光源用アンジュレータに用
いられている従来の磁場発生装置の一例を概略的に示し
た図である。
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an example of a conventional magnetic field generator used in an undulator for a hybrid insertion light source.

【図5】図4に示される従来の磁場発生装置を用いたと
きの電子軌道を示した図である。
FIG. 5 is a diagram showing an electron trajectory when the conventional magnetic field generator shown in FIG. 4 is used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:入口部 12:主要部 14:出口部 20,26、34:磁極 22,24,28,30,32:永久磁石 10: Inlet part 12: Main part 14: Outlet part 20, 26, 34: Magnetic pole 22, 24, 28, 30, 32: Permanent magnet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−269700(JP,A) 特開 平4−134299(JP,A) 特開 平6−140195(JP,A) 特開 平6−203997(JP,A) 特開 平6−204900(JP,A) 特開 平6−188096(JP,A) 特開 平5−343200(JP,A) 特開 平6−188100(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05H 7/04 G21K 1/093 H05H 13/04 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-269700 (JP, A) JP-A-4-134299 (JP, A) JP-A-6-140195 (JP, A) JP-A-6-140195 203997 (JP, A) JP-A-6-204900 (JP, A) JP-A-6-188096 (JP, A) JP-A-5-343200 (JP, A) JP-A-6-188100 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H05H 7/04 G21K 1/093 H05H 13/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ハイブリッド型挿入光源用アンジュレー
タに用いられる磁場発生装置であって、複数の永久磁石
と磁極とを周期的に組み合わせた1対の磁石列が対向し
て設けられている磁場発生装置において、 前記1対の磁石列の各々の両端部に少なくとも2つの永
久磁石と少なくとも2つの磁極とを更に交互に配設し、
かつ前記少なくとも2つの永久磁石は、前記1対の磁石
列により発生された磁場の強度の、前記磁石列に沿う方
向における磁気回路中心軸に沿っての2回積分値が前記
磁石列のうちの両端部間に挟まれた部分で零値を中心と
した単振動となる磁場分布を発生する形状及び寸法を有
しかつ配置されることを特徴とする磁場発生装置。
1. A magnetic field generator for use in an undulator for a hybrid insertion light source, wherein a pair of magnet rows, which periodically combines a plurality of permanent magnets and magnetic poles, are provided to face each other. , At least two permanent magnets and at least two magnetic poles are further alternately arranged at both ends of each of the pair of magnet rows,
The at least two permanent magnets each have a twice integral value of the strength of the magnetic field generated by the pair of magnet rows along a central axis of a magnetic circuit in a direction along the magnet rows . magnetic field generating system characterized in that it is has a shape and dimensions that occur a single vibration becomes magnetic field distribution around the zero value at the portion sandwiched between the ends and arranged.
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