JP3429887B2 - 周期磁界装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は周期的な磁界を形成す
る周期磁界装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周期的な磁界を形成する周期磁界装置が
近年必要となってきている。例えば、荷電粒子が磁界の
中を進行するとき光を放射する現象はよく知られてお
り、特に磁界が荷電粒子の進行方向に沿って周期的に極
性が反転するような分布を持つとき（以下、周期磁界と
いう）は、特定の波長をもつ光が強く放射されることが
知られている。このため、特定の波長をもつ光を放射さ
せたい場合などには、周期磁界が必要となり、周期磁界
を形成する周期磁界装置が必要となる。この場合、放射
する光の強さは磁界の強度に依存し、放射する光の波長
は周期磁界の１周期当りの長さ（以下、周期長という）
に依存する。つまり、磁界の強度を強くすることによ
り、放射する光の強度は強くなり、周期磁界の周期長を
短くすることにより、放射する光の波長が短くなる。よ
って、周期磁界の周期長を短くすることにより、放射す
る光の波長を短くすることが可能となる。このように、
特定の波長をもつ光を放射させたい場合などには、周期
磁界が必要となり、特に波長の短い光を放射させたい場
合、周期長の短い周期磁界を形成する周期磁界装置が必
要である。

【０００３】次に、従来の周期磁界装置において、周期
磁界を形成する原理を示す図を図２４に示す。図２４
は”自由電子レーザとその応用”（電気学会 自由電子
レーザ調査専門委員会 編 初版第１刷発行 コロナ
社）のｐ４の図１．４に示された従来の周期磁界装置の
断面図である。図２４において、４０１は永久磁石、ま
たは電磁石などの磁石であり、図中Ｓ、およびＮは磁石
４０１の極性を表わす。隣合う磁石４０１は交互にその
極性が反転し、かつ等間隔に配置されている。４１５は
磁石４０１により形成される周期磁界であり、周期磁界
４１５は磁石４０１を交互にその極性を反転し、かつ等
間隔に配置しているため、紙面上で上向きの磁界と、下
向きの磁界とを有する。４１４は荷電粒子の進行方向で
あり、周期磁界４１５は荷電粒子の進行方向４１４に沿
って周期性を有している。荷電粒子が荷電粒子の進行方
向４１４に沿って周期磁界４１５の中を進行することに
より周期磁界４１５の周期長に依存する特定波長の光を
放射する。紙面左から右へと進行する荷電粒子は、周期
磁界４１５の中を周期磁界４１５と直交するよう進行さ
せることが望ましい。よって、磁石４０１により形成さ
れる周期磁界の向きが荷電粒子の進行方向と直交するよ
うに磁石４０１を配置している。４０２はコイルであ
り、磁石４０１が電磁石からなる場合、個々の磁石４０
１にはコイル４０２が巻かれており、コイル４０２に流
れる電流の強さと、コイル４０２に電流を流すことによ
り発生する磁界の強さとは比例する。よって、コイル４
０２に強い電流を流すことにより強い磁界が発生する。
発生する光の強度が磁界の強さに依存するため、コイル
に流す電流を適当に設計することにより、適当な強度を
もつ周期磁界が形成されるため、これにより使用者が意
図する強さの光を放射させることが可能となる。

【０００４】荷電粒子が周期磁界装置内に形成された周
期磁界の中を進行すると、光を放射するが、この原理に
ついて説明する。周期磁界装置４００における磁界の一
周期当りの長さ（周期長）をλｕ とする。いま、周期
磁界装置４００内を進行する荷電粒子が光を放射したと
し、そのとき放射した光の波長をλとする。このとき、
周期磁界装置４００内を通過する荷電粒子が距離λｕ
進むのに要する時間と、周期磁界装置４００内で放射し
た光が距離λｕ 進むのに要する時間との差が、放射し
た光が距離λ進むのに要する時間のｎ倍（ｎは自然数）
に等しいとき放射した光は互いに強め合い、それ以外の
光は干渉して弱め合うこととなる。光の速度をｃ、荷電
粒子の速度をｖとし、上述の干渉条件を数式で表現する
と ｎ×λ／ｃ ＝ λｕ ／ｖ − λｕ ／ｃ （１） λ ： 放射する光の波長 λｕ ： 磁界の１周期当りの長さ ｃ ： 光の速度 ｖ ： 荷電粒子の速度 ｎ ： 自然数 となり（１）式を満足するならば放射した光は互いに強
め合い、そうでなければ互いに干渉して弱め合うことに
なる。 （１）式において、ｎ＝１のときに対応する光の波長λ
を基本波と定義すると、荷電粒子の速度ｖを大きくする
か、磁界の一周期の長さλｕ の長さを短くしてやるこ
とにより周期磁界発生部４内で発生する基本波の波長を
短くすることが可能となる。また、荷電粒子のもつエネ
ルギーが高い場合、干渉条件は ２×ｎ×λ ＝ λｕ ×( １＋Ｋ２ ／２）／γ２ （２） λ ： 放射する光の波長 λｕ ： 周期磁界の１周期当りの長さ Ｋ ： 周期磁界の最大振幅とλｕ との積に依存する定 数 γ ： 荷電粒子のエネルギーと静止エネルギーとの比 ｎ ： 自然数 となり、荷電粒子のもつエネルギーが高い場合（２）式
を満足するλの波長をもつ光が放射することになる。ま
た、（２）式においてＫが１に比べて十分小さい場合に
は、干渉条件は ２×ｎ×λ ＝ λｕ ／γ２ （３） となる。

【０００５】荷電粒子のエネルギー状態により（１）、
（２）、または（３）式のなかの適切な１式を適用し、
この適用した式を満足するような波長λをもつ光ならば
放射した光は互いに強め合い、そうでなければ互いに干
渉して弱め合うことになる。 （２）、および（３）式において、ｎ＝１のときにおい
て、（２）式または（３）式に対応する波長λをもつ光
を基本波と定義すると、荷電粒子の速度ｖを大きくす
る、つまりγを大きくするか、または磁界の一周期の長
さλｕ の長さを短くすることにより周期磁界装置４０
０により荷電粒子が放射する光の基本波の波長を短くす
ることが可能となる。

【０００６】ここで、λｕ の長さを調節することによ
り、放射する光の基本波の波長を短くする場合、つまり
周期磁界の１周期当りの長さを短くすることにより放射
する光の基本波の波長を短くする場合、周期磁界装置４
００内に配置した磁石の大きさを小さくする必要があ
る。磁石の材料として永久磁石を用いた場合、周期磁界
の１周期当りの長さは磁石の大きさに依存する。つまり
λｕ の長さは永久磁石の加工や組み立ての可能な磁石
の大きさに依存することになり、現在の技術で作製でき
る最も小さな永久磁石を用いた場合に発生させることの
できる基本波の波長よりも短い基本波をもつ光を放射さ
せることはできない。つまり、永久磁石を用いて周期磁
界装置を構成した場合、放射する光の基本波の波長は加
工できる永久磁石の大きさに依存するということであ
る。また、永久磁石の大きさを小さくすると、発生する
磁界の大きさが小さくなり、このため荷電粒子が磁界中
を通過したとき、放射する光の強さが弱くなる、または
ほとんど光を放射しなくなる等の問題がある。また、磁
石の材料として電磁石を用いた場合、コイルによりコイ
ルに強い電流を流すことにより磁界を強めるのであるが
この場合、小さな電磁石に大電流を流すことは困難であ
り、このため小さな電磁石を用いた場合でも発生する磁
界の大きさは小さくなりこれにより放射する光の強さが
弱い、またはほとんど光を放射しなくなる等の問題があ
った。

【０００７】次に、上述の周期磁界装置を用いて、荷電
粒子装置を構成した一例を示す。荷電粒子装置は荷電粒
子が周期磁界中を進行することにより特定波長の光を放
射する装置である。図２５は例えば P.Bourgeois他著 "
Realization of a permanent magnet undulator for th
e CLIO infrared free electron laser at Orsay" ( Nu
clear Instruments and Methods in Physics Research,
A301 (1991) p150-160 ) に示された荷電粒子装置であ
る。図２５において１００は荷電粒子を発生させるため
の発生装置、２００は荷電粒子を加速させる加速装置、
４００は空間的に極性が反転する周期磁界の中を荷電粒
子が進行することにより光を放射する周期磁界装置であ
り、この分野ではアンジュレータと呼んでいる、５００
は周期磁界装置４００を通過した荷電粒子を回収する回
収装置、３００ａは加速装置２００で加速した荷電粒子
を周期磁界装置まで輸送するための輸送部、３００ｂは
周期磁界装置４００を通過した荷電粒子を回収装置へと
誘導する輸送部であり、輸送部３００ａと３００ｂとで
輸送装置３００を構成する。

【０００８】このような荷電粒子装置においては、その
周期磁界装置４００内の周期的な磁界を形成する際、磁
界は通常の磁石より発生する磁界を用いている。そし
て、この磁石を荷電粒子の進行方向に沿って交互に極性
を変えて周期的に配置することで、荷電粒子の進行方向
に沿って交互に極性の変わる周期磁界が形成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の周期磁界装置で
は、磁界の周期長を短くするためには、周期磁界装置を
構成する磁石の大きさを小さくする必要がある。従っ
て、周期長の下限は加工組立が可能な磁石の大きさに制
限されているという問題点がある。また磁石の大きさが
小さくなるに従って、形成する磁界の強度も弱くなって
しまうという問題点がある。また、周期磁界装置を用い
て荷電粒子装置を構成した場合、磁界の周期長を短くす
ることにより放射する光の波長を短くしているのである
が、周期磁界装置には上述の問題点があるため、荷電粒
子が周期磁界の中を進行しても製造者の意図する強度の
光を放射しないなどの問題があった。

【００１０】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたもので周期長が短くかつ強度の強い磁界を有す
る磁界装置を得ることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、特定方向に沿って周期的に極性が反転する磁束量子
を保持する超電導体を有する周期磁界形成機材を備え、
該磁束量子により周期磁界を形成する周期磁界装置にお
いて、周期磁界形成機材は、第一の基板と、該第一の基
板の面上に沿い、かつ一定間隔をおいて配列した超電導
体からなる第一の膜とを有し、該第一の膜を貫く第一の
磁束量子を前記第一の膜が配列する方向に沿って周期的
に極性が反転するように形成するとともに、前記第一の
磁束量子を前記第一の膜に保持する第一の磁束量子保持
板、および第二の基板と、該第二の基板の面上に沿い、
かつ一定間隔をおいて配列した超電導体からなる第二の
膜とを有し、該第二の膜を貫く第二の磁束量子を前記第
二の膜が配列する方向に沿って周期的に極性が反転する
ように形成するとともに、前記第二の磁束量子を前記第
二の膜に保持する第二の磁束量子保持板を備え、前記第
一の膜の配列する方向と、前記第二の膜の配列する方向
とを平行にするとともに、前記第一の磁束量子の位相
と、前記第二の磁束量子の位相とが整合するように前記
第一の膜と、前記第二の膜とを配置することにより第一
の磁束量子保持板と、第二の磁束量子保持板との間に周
期磁界を形成することを特徴とするものである。

【００１２】請求項２に記載の周期磁界装置において、
周期磁界形成機材は、第一の基板と、該第一の基板の上
に一様に堆積した超電導体からなる第一の膜とを有し、
該第一の膜を貫く第一の磁束量子が一定方向に沿って周
期的に極性が反転するように形成するとともに、前記第
一の磁束量子を前記第一の膜に保持する第一の磁束量子
保持板、および第二の基板と、該第二の基板の上に一様
に堆積した超電導体からなる第二の膜とを有し、該第二
の膜を貫く第二の磁束量子が一定方向に沿って周期的に
極性が反転するように形成するとともに、前記第二の磁
束量子を前記第二の膜に保持する第二の磁束量子保持
板、を備え、前記第一の磁束量子の極性が周期的に反転
する方向、および第二の磁束量子の極性が周期的に反転
する方向を平行にし、かつ前記第一の磁束量子の位相
と、前記第二の磁束量子の位相とが整合するように前記
第一の磁束量子保持板と、前記第二の磁束量子保持板と
を配置することにより前記第一の磁束量子保持板と、第
二の磁束量子保持板との間に周期磁界を形成することを
特徴とするものである。

【００１３】請求項３に記載の周期磁界装置において、
周期磁界形成機材は、第一の磁束量子が一定方向に沿っ
て周期的に極性を反転するように形成するとともに、前
記第一の磁束量子を保持する超電導体からなる第一の基
板、および第二の磁束量子が一定方向に沿って周期的に
極性を反転するように形成するとともに、前記第二の磁
束量子を保持する超電導体からなる第二の基板、を備
え、前記第一の磁束量子、および第二の磁束量子の極性
が周期的に反転する方向を同一にし、かつ前記第一の磁
束量子の位相と、前記第二の磁束量子の位相とが整合す
るように前記第一の基板と、前記第二の基板とを配置す
ることにより前記第一の基板と、前記第二の基板との間
に周期磁界を形成することを特徴とするものである。

【００１４】請求項４に記載の周期磁界装置において、
周期磁界形成機材は、第一の基板と、該第一の基板の面
上に沿って千鳥格子状に配列した超電導体からなる第一
の膜とを有し、該第一の膜を貫く第一の磁束量子を前記
第一の膜に保持する第一の磁束量子保持板、および第二
の基板と、該第二の基板の面上に沿い、かつ前記第一の
膜の配列と位相が半周期異なるよう千鳥格子状に配列し
た超電導体からなる第二の膜とを有し、該第二の膜を貫
く第二の磁束量子を前記第二の膜に保持する第二の磁束
量子保持板を備え、前記第一の膜の配列する方向と、前
記第二の膜の配列する方向とを平行にするとともに、前
記第一の磁束量子の位相と、前記第二の磁束量子の位相
とが半周期異なるように前記第一の膜と、前記第二の膜
とを配置することにより第一の磁束量子保持板と、第二
の磁束量子保持板との間に周期磁界を形成することを特
徴とするものである。

【００１５】請求項５に記載の周期磁界装置は、周期磁
界を形成する第一の周期磁界形成機材と、該第一の周期
磁界形成機材が周期的に極性が反転する方向と同じ方向
に周期的に極性が反転する第二の周期磁界形成機材とを
備え、前記第一の周期磁界形成機材と前記第二の周期磁
界形成機材とが一直線、または一直線とみなせる位置に
前記第一の周期磁界形成機材と前記第二の周期磁界形成
機材とを配置したことを特徴とするものである。

【００１６】請求項６に記載の周期磁界装置は周期磁界
発生機材を冷却する冷却装置を備えたことを特徴とする
ものである。

【００１７】請求項７に記載の周期磁界装置は、真空容
器、該真空容器の中に周期磁界発生機材、および前記真
空容器の中に前記周期磁界発生機材を冷却する冷却装置
を備えたことを特徴とするものである。

【００１８】請求項８に記載の周期磁界装置は、真空容
器、該真空容器の中に周期磁界発生機材、前記真空容器
の中に前記周期磁界発生機材を冷却する冷却装置、前記
真空容器の中に前記周期磁界発生機材を貫く磁界を発生
させるコイルを備えたことを特徴とするものである。

【００１９】請求項９に記載の周期磁界装置は、第一の
基板の位置に対する第二の基板の相対的な位置を調節す
る相対位置調節手段を備えたことを特徴とするものであ
る。

【００２０】請求項１０に記載の周期磁界装置におい
て、相対位置調節手段は、周期磁界装置を通過する荷電
粒子により放射する光の特性を測定する測定装置を備え
たことを特徴とするものである。

【００２１】請求項１１に記載の周期磁界装置は、第一
の周期磁界形成機材と、第二の周期磁界形成機材との間
隔を調節する間隔調節手段を備えたことを特徴とするも
のである。

【００２２】

【作用】

【００２３】請求項１に記載の周期磁界装置において、
周期磁界形成機材は、第一の基板と、該第一の基板の面
上に沿い、かつ一定間隔をおいて配列した超電導体から
なる第一の膜とを有し、該第一の膜を貫く第一の磁束量
子を前記第一の膜が配列する方向に沿って周期的に極性
が反転するように形成するとともに、前記第一の磁束量
子を前記第一の膜に保持する第一の磁束量子保持板、お
よび第二の基板と、該第二の基板の面上に沿い、かつ一
定間隔をおいて配列した超電導体からなる第二の膜とを
有し、該第二の膜を貫く第二の磁束量子を前記第二の膜
が配列する方向に沿って周期的に極性が反転するように
形成するとともに、前記第二の磁束量子を前記第二の膜
に保持する第二の磁束量子保持板を備え、前記第一の膜
の配列する方向と、前記第二の膜の配列する方向とを平
行にするとともに、前記第一の磁束量子の位相と、前記
第二の磁束量子の位相とが整合するように前記第一の膜
と、前記第二の膜とを配置することにより第一の磁束量
子保持板と、第二の磁束量子保持板との間に周期磁界を
形成することにより周期長が短く、かつ強度の強い周期
磁界を形成することが可能となる。

【００２４】請求項２に記載の周期磁界装置において、
周期磁界形成機材は、第一の基板と、該第一の基板の上
に一様に堆積した超電導体からなる第一の膜とを有し、
該第一の膜を貫く第一の磁束量子が一定方向に沿って周
期的に極性が反転するように形成するとともに、前記第
一の磁束量子を前記第一の膜に保持する第一の磁束量子
保持板、および第二の基板と、該第二の基板の上に一様
に堆積した超電導体からなる第二の膜とを有し、該第二
の膜を貫く第二の磁束量子が一定方向に沿って周期的に
極性が反転するように形成するとともに、前記第二の磁
束量子を前記第二の膜に保持する第二の磁束量子保持
板、を備え、前記第一の磁束量子の極性が周期的に反転
する方向、および第二の磁束量子の極性が周期的に反転
する方向を平行にし、かつ前記第一の磁束量子の位相
と、前記第二の磁束量子の位相とが整合するように前記
第一の磁束量子保持板と、前記第二の磁束量子保持板と
を配置することにより前記第一の磁束量子保持板と、第
二の磁束量子保持板との間に周期磁界を形成することに
より周期長が短く、かつ強度の強い周期磁界を形成する
とともに周期磁界の形成が容易になる。

【００２５】請求項３に記載の周期磁界装置において、
周期磁界形成機材は、第一の磁束量子が一定方向に沿っ
て周期的に極性を反転するように形成するとともに、前
記第一の磁束量子を保持する超電導体からなる第一の基
板、および第二の磁束量子が一定方向に沿って周期的に
極性を反転するように形成するとともに、前記第二の磁
束量子を保持する超電導体からなる第二の基板、を備
え、前記第一の磁束量子、および第二の磁束量子の極性
が周期的に反転する方向を同一にし、かつ前記第一の磁
束量子の位相と、前記第二の磁束量子の位相とが整合す
るように前記第一の基板と、前記第二の基板とを配置す
ることにより前記第一の基板と、前記第二の基板との間
に周期磁界を形成することにより、周期長が短く、かつ
強度の強い周期磁界を形成するとともに周期磁界の形成
が容易になる。

【００２６】請求項４に記載の周期磁界装置において、
周期磁界形成機材は、第一の基板と、該第一の基板の面
上に沿って千鳥格子状に配列した超電導体からなる第一
の膜とを有し、該第一の膜を貫く第一の磁束量子を前記
第一の膜に保持する第一の磁束量子保持板、および第二
の基板と、該第二の基板の面上に沿い、かつ前記第一の
膜の配列と位相が半周期異なるよう千鳥格子状に配列し
た超電導体からなる第二の膜とを有し、該第二の膜を貫
く第二の磁束量子を前記第二の膜に保持する第二の磁束
量子保持板を備え、前記第一の膜の配列する方向と、前
記第二の膜の配列する方向とを平行にするとともに、前
記第一の磁束量子の位相と、前記第二の磁束量子の位相
とが半周期異なるように前記第一の膜と、前記第二の膜
とを配置することにより第一の磁束量子保持板と、第二
の磁束量子保持板との間に周期磁界を形成することによ
り、周期長が短く、かつ強度の強い周期磁界を形成する
とともに周期磁界の形成が容易になる。

【００２７】請求項５に記載の周期磁界装置は、周期磁
界を形成する第一の周期磁界形成機材と、該第一の周期
磁界形成機材が周期的に極性が反転する方向と同じ方向
に周期的に極性が反転する第二の周期磁界形成機材とを
備え、前記第一の周期磁界形成機材と前記第二の周期磁
界形成機材とが一直線、または一直線とみなせる位置に
前記第一の周期磁界形成機材と前記第二の周期磁界形成
機材とを配置したことにより、周期磁界の領域が大きく
なる。

【００２８】請求項６に記載の周期磁界装置は周期磁界
発生機材を冷却する冷却装置を備えたことにより周期磁
界の形成が容易になる。

【００２９】請求項７に記載の周期磁界装置は、真空容
器、該真空容器の中に周期磁界発生機材、および前記真
空容器の中に前記周期磁界発生機材を冷却する冷却装置
を備えたことにより周期磁界の形成が容易になるととも
に、周期磁界発生機材を外気から保護することが可能と
なる。

【００３０】請求項８に記載の周期磁界装置は、真空容
器、該真空容器の中に周期磁界発生機材、前記真空容器
の中に前記周期磁界発生機材を冷却する冷却装置、前記
真空容器の中に前記周期磁界発生機材を貫く磁界を発生
させるコイルを備えたことにより周期磁界の形成が容易
になるとともに、周期磁界発生機材を外気から保護し、
さらにはコイルにより発生した磁界を直接周期磁界発生
機材に与えることが可能となる。

【００３１】請求項９に記載の周期磁界装置は、第一の
基板の位置に対する第二の基板の相対的な位置を調節す
る相対位置調節手段を備えたことにより荷電粒子の進行
方向を調節することが可能となる。

【００３２】請求項１０に記載の周期磁界装置におい
て、相対位置調節手段は、周期磁界装置を通過する荷電
粒子により放射する光の特性を測定する測定装置を備え
たことにより相対位置の調節が容易になる。

【００３３】請求項１１に記載の周期磁界装置は、第一
の周期磁界形成機材と、第二の周期磁界形成機材との間
隔を調節する間隔調節手段を備えたことにより前記第一
の周期磁界形成機材と、前記第二の周期磁界形成機材と
の間隔を適切な値に調節することが可能となる。

【実施例】

【００３４】実施例１． 本発明は、超電導体、特に第２種超電導体の磁束量子の
保持効果（ピニング効果、またはピン止め効果）を利用
して、磁束量子を特定方向に沿って周期性をもって極性
が反転するように形成し、これを保持し、これら保持し
た周期性を有する磁束量子を用いて、周期磁界を形成し
たことが特徴である。図１は本発明の周期磁界装置を説
明するための図である。図１において、４００は本発明
の周期磁界装置であり、周期磁界装置４００は内部に磁
束量子を特定方向に沿って周期的にその極性が反転する
ように形成し、これを保持する周期磁界形成機材（図示
せず）を有することにより周期磁界を形成している。４
１５は磁束量子を保持した磁束量形成機材（図示せず）
により形成された周期磁界であり、周期磁界４１５は磁
束量子が特定方向に沿って周期性を有することから周期
性を有する。特定方向に沿って形成された磁束量子の間
隔（周期磁界の周期長）は従来の周期磁界装置におい
て、隣合う磁石の間隔よりも小さくすることができ、か
つ保持する磁束量子の強さ（周期磁界の強さ）は従来の
装置よりも強くすることが可能である。４１４は周期磁
界４１５を通過する荷電粒子の進行方向であり、荷電粒
子の進行方向４１４と周期磁界の方向とは直交してい
る。周期磁界の周期長は従来の周期磁束装置により形成
される周期磁界の周期長よりも短くすることが可能であ
り、かつ周期磁界４１５の磁界の強さは従来の周期磁界
装置に比べて強くできるので、従来よりもより波長の短
い基本波の波長をもつ光を放射することが可能となる。

【００３５】次に、周期磁界形成機材に関して具体的な
説明をする。周期磁界形成機材は磁束量子を保持するこ
とが可能な超電導体を有する。本実施例において、周期
磁界形成機材は、基板と、該基板の上に堆積し、磁束量
子を保持することが可能な第２種超電導体からなる膜と
を有する磁束量子保持板を備えたことを特徴とするもの
である。図２は、実施例１の周期磁界装置において、磁
束量子保持板の具体的な一例を示す図である。図２にお
いて、４１１はセラミックなどの非磁性の部材を有する
基板、４１２は基板４１１の上に一定間隔をおいて堆積
した膜であり、第２種超電導体からなる。その厚さは基
板の厚さに比べ十分薄くなるように設計している。ま
た、隣合う膜４１２と膜４１２との間隔が一定となるよ
うに基板４１１上に膜４１２を堆積している。４１６は
膜４１２に保持された磁束量子であり、磁束量子４１６
は膜４１２の配列する方向に沿って垂直、かつ周期性を
もって極性が反転するように形成し、保持されているた
め、この磁束量子４１６により膜４１２の配列する方向
に沿って極性が反転する周期磁界が形成される。膜４１
２は真空蒸着などの製法により基板４１１の上に作られ
るため、その幅は従来の磁石の幅よりも小さくすること
ができ、かつ隣合う膜４１２と膜４１２との間隔は従来
の周期磁界装置における隣合う磁石と磁石との間隔より
も小さくすることが可能となる。よって磁束量子４１６
により形成される周期磁界の周期長は従来の周期磁界装
置により形成される周期磁界の周期長よりも短くするこ
とが可能となる。また、膜４１２に保持する磁束量子４
１６の強さは製造者が意図する強度をもつ光を放射する
ことができる程度の強さを有する。

【００３６】次にこの磁束量子保持板４１０を用いて周
期磁界形成機材を形成する一例を述べる。図３は周期磁
界形成機材の一例を示す図である。周期磁界形成機材４
１０は、向きおよび大きさが等しい磁束量子を保持する
膜４１２ａ、および４１２ｂとが互いに対向するように
磁束量子保持板４１３ａ、および４１３ｂを配置してい
る。４１５は膜４１２ａ、および４１２ｂに保持された
磁束量子により形成された周期磁界であり、形成される
周期長は従来のものよりも短く、かつ磁束量子により形
成される磁界の強さは製造者が意図する強度をもつ光を
放射できる程度の強さをもつため、荷電粒子が周期磁界
４１５の中を周期磁界４１５と直交するように進行する
ことにより、従来の周期磁界装置よりも波長が短かく、
かつ強度の大きい光を放射することが可能となる。

【００３７】また、隣合う膜４１２と膜４１２との間隔
を変えることで周期磁界４１５の周期長を変化させるこ
とが可能である。これにより製造者は隣合う膜４１２と
膜４１２との間隔を適当に設計することで、製造者が意
図する基本波の波長をもつ光を放射させることが可能で
ある。

【００３８】本実施例では磁束量子保持板４１３ａと、
磁束量子保持板４１３ｂとを対向させる際に膜４１２ｂ
を磁束量子保持板４１３ａと、磁束量子保持板４１３ｂ
との内側に配置するようにしたがこれを外側に配置する
ことにより、周期磁界４１５の中を進行する荷電粒子が
膜４１２ｂに衝突することによる膜４１２ｂの損傷を受
けることなどを防止することが可能となる。

【００３９】次に超電導体に磁束量子を保持する方法に
ついて述べる。本発明による周期磁界装置は、第２種超
電導体における磁束量子の保持効果（ピニング効果、ま
たはピン止め効果）により、磁束量子を第２種超電導体
を有する膜に保持し、保持した磁束量子を用いて周期磁
界４１５を形成することが特徴である。

【００４０】従来では周期磁界を発生させるのに磁石を
用いていたのに対し、本発明では第２種超電導体におけ
るピニング効果により膜４１２ａおよび４１２ｂを貫く
磁束量子を形成し、この磁束量子を用いて周期磁界４１
５を形成することが特徴である。ピニング効果は第２種
超電導体がもつ特有の現象である。具体的には外部から
磁界をかけた状態で第２種超電導体を臨界温度以下に下
げたとき、臨界温度に達した時点で第２種超電導体に与
えられた磁界に依存する磁束量子を第２種超電導体上に
保持する現象である。

【００４１】ピニング効果を用いて第２種超電導体を貫
く磁束量子を保持する方法を図４、図５および図６を用
いて述べる。図４（ａ）は周期磁界装置に外部から交流
磁界を与えるような構成を示すための説明図であり、図
４（ｂ）は周期磁束形成機材を膜の配列する方向に沿っ
て周期磁束形成機材を切ったときの断面図である。図４
（ａ）において４２０は周期磁界形成機材に外部から磁
界を与える磁界発生装置であり、本実施例では磁界発生
装置４２０として磁束量子保持板４１３ａの上方と４１
３ｂの下方とに磁界を発生させるためのコイル４２１
ａ、およびコイル４２１ｂ、並びにコイル４１２ａ、お
よびコイル４１２ｂに電流を流すための交流電源４２２
を備えたものを用いる。磁界発生装置４２０はコイル４
２１ａ、および４２１ｂに電流を流すことにより、磁束
量子保持板４１３ａの上方、および磁束量子保持板４１
３ｂの下方から大きさ、および向きが等しい交流磁界を
与えることが可能となる。まず図４（ａ）、および
（ｂ）に示すように膜４１２ａおよび４１２ｂが互いに
対向し、かつ膜４１２ａおよび４１２ｂにより形成され
る磁界が膜の配列する方向に対して垂直な磁界を形成す
るような位置に磁束量子保持板４１３ａおよび４１３ｂ
を配置する。また図４（ｂ）において、膜の配列する方
向に沿って平行な座標軸を設定し、磁束量子保持板４１
３ａ、および４１３ｂの位置を定義する。図４（ｂ）に
おいて、ＸＬは基板磁束量子保持板４１３ａ、および４
１３ｂの左端の位置を示し、ＸＲは基板磁束量子保持板
４１３ａ、および４１３ｂの右端の位置を示す。Ｘ１、
Ｘ２およびＸ３は膜４１２ａ、および４１２ｂの位置を
示す。

【００４２】次に、周期磁界形成機材を構成する膜４１
２ａ、および４１２ｂを垂直に貫く交流磁界を与える。
ここではその具体的な方法として、図４（ａ）に示すよ
うに磁束量子保持板４１３ａの上方と、磁束量子保持板
４１３ｂの下方とに磁界を発生させるためのコイル４２
１、およびコイル４２１に電流を流すための交流電源４
２２を備えた磁界発生装置４２０を用いて膜４１２ａ、
および４１２ｂを貫く交流磁界を与える。また図４
（ａ）において、磁束量子保持板４１３ａの上方に配置
したコイル４２１ａと、磁束量子保持板４１３ａの下方
とに交流磁界を発生させるためのコイル４２１ｂとは交
流電源４２２に対して並列に接続されおり、これら２つ
のコイル４２１ａ、および４２１ｂにより発生する交流
磁界の瞬時値は各時間において等しい。いま、交流磁界
の時間的変化に対する特性は図５（ａ）のようになるも
のとする。次に周期磁界形成機材を構成する磁束量子保
持板４１３ａ、および４１３ｂを適当な冷却手段（図示
せず）により、膜４１２の配列する方向に沿って温度が
伝搬するように冷却する。ここでは、磁束量子保持板の
右端と左端とに温度勾配をもたせるようにして冷却す
る。いま冷却手段により冷却したとき、時間に対する位
置−温度特性が図５（ｂ）のようになったとする。膜４
１２の厚さは、基板４１１の厚さに比べ十分薄く設計し
ておくと、膜４１２の温度は、それぞれの膜４１２の下
面に位置する基板の温度と等しいとみなすことが可能と
なる。図５（ｂ）において、θｃは第２種超電導体を有
する膜４１２ａおよび４１２ｂの臨界温度であり、個々
の膜４１２ａ、または４１２ｂの温度が臨界温度θｃに
達したとき、該膜４１３ａ、または４１３ｂに与えられ
た交流磁界に依存する磁束量子を保持する。

【００４３】図５（ｂ）より、時刻ｔ＝ｔ１のとき位置
Ｘ＝Ｘ１が臨界温度に達する。このとき、位置Ｘ＝Ｘ１
ではピニング効果により時刻ｔ＝ｔ１での交流磁界の瞬
時値に依存する磁束量子を位置Ｘ＝Ｘ１上に位置する膜
４１２ａ、および４１２ｂ上に保持する。さらに冷却し
ていき、位置Ｘ＝Ｘ２において、時刻ｔ＝ｔ２で臨界温
度に達したとき、位置Ｘ＝Ｘ２において、ピニング効果
により時刻ｔ＝ｔ２での交流磁界の瞬時値に依存する磁
束量子を位置Ｘ＝Ｘ２上に位置する膜４１２ａおよび４
１２ｂ上に保持する。さらに冷却していき、位置Ｘ＝Ｘ
３において、時刻ｔ＝ｔ３で臨界温度に達したとき、位
置Ｘ＝Ｘ３において、ピニング効果により時刻ｔ＝ｔ３
での交流磁界の瞬時値に依存する磁束量子を位置Ｘ＝Ｘ
３上に位置する膜４１２ａおよび４１２ｂ上に保持す
る。結果として、図６に示すように膜４１２ａおよび４
１２ｂが配列する方向に沿って、極性が反転し、かつ周
期性を有する磁束量子が膜４１２ａ、および４１２ｂに
保持され、この保持された磁束量子が周期性を有するこ
とにより周期磁界が形成される。また、図６において、
形成される磁束の幅ｄは膜の幅に等しい。また、膜の幅
が十分小さいとき、形成される磁束の分布は図６に示す
ように、それぞれの膜の左端と右端との間で一定の磁束
を保持しているのに対し、膜の幅が大きくなると、膜の
上に保持される磁束はそれぞれの膜の左端と右端との間
で連続的に変化するような磁束を保持するようになる
（図示せず）。

【００４４】周期磁界４１５において周期磁界の強さは
磁束量子の強さに依存し、磁束量子の強さは膜が位置す
る部分が臨界温度に達したときに外部から与えられる交
流磁界の瞬時値に依存する。よって、交流磁界の角周波
数と、基板の熱電導率との関係をあらかじめ調べておく
ことにより、その値を０から交流磁界の最大振幅までの
間の適当な値に設計することが可能である。荷電粒子は
上述のように形成された周期磁界４１５の中を周期磁界
４１５と直交するように進行することにより周期磁界の
周期長に依存する波長を持つ光を放射する。

【００４５】実施例２． 実施例１では、磁束量子保持板として、基板と、基板の
上に等間隔に堆積した膜とを有する磁束量子保持板を用
いた。本実施例では、基板と、基板の表面の上に一様に
堆積した膜とを有する磁束量子保持板を用いたことを特
徴とするものである。本実施例による磁束量子保持板を
図７に示す。図７において磁束量子保持板４１３は、基
板４１１と、基板４１１の表面の上に一様に堆積した膜
４１２を有する。本発明の磁束量子保持板を用いて実施
例１で述べた方法により磁束量子を保持すると、温度が
冷却する方向に沿って周期性を有し、かつ連続性を有す
る磁束量子が形成されることになる。このため周期磁界
形成機材４１０に形成される磁束の分布は図８に示すよ
うに連続的な分布をもつ。よって冷却により温度が伝搬
する方向と、荷電粒子が進行する方向とが平行となるよ
うに設計することにより、荷電粒子の進行方向に対して
極性が周期的に反転する磁界が形成されることになる。
実施例１のように周期磁界形成機材として、基板と、基
板の上に一定間隔をおいて堆積した膜とを備えた磁束量
子保持板を用いた場合、周期磁界形成機材により形成さ
れる周期磁界の周期数の最大値は磁束量子保持板に形成
した膜の数、および基板の熱伝導率と、外部からかける
交流磁界の角周波数との関係に依存するが、本発明の磁
束量子保持板を周期磁界形成機材として用いると、周期
磁界形成機材により形成される周期磁界の周期数の最大
値は基板の熱伝導率と、外部からかける交流磁界の角周
波数との関係に依存するため周期磁界を形成するための
設計が実施例１の周期磁界形成機材に比べ簡単になると
いう効果がある。

【００４６】実施例３． 実施例１では、周期磁界形成機材として、基板と、基板
の上に等間隔に堆積した膜とを有する磁束量子保持板を
用いた。本実施例では、磁束量子保持板を構成する基板
自体を第２種超電導体としたことを特徴とするものであ
る。本実施例の周期磁界形成機材を図９に示す。図９は
本実施例の周期磁界形成機材を示す斜視図である。本実
施例において、磁束量子保持板は第２種超電導体を有す
る基板４１２を備えたものである。本実施例で示した周
期磁界形成機材４１０は実施例２で述べた効果ばかりで
なく、本実施例の周期磁界形成機材は先の２つの実施例
のように第２種超電導体を有する膜を堆積する必要がな
いため、周期磁界形成機材の構成が簡単になるという効
果がある。

【００４７】実施例４． 本実施例の周期磁界装置は、第２種超電導体のピニング
効果を用いて周期磁界を発生させる際における基板の冷
却手段として冷却装置を備えたことを特徴とするもので
ある。図１０（ａ）に本実施例の周期磁界装置の斜視図
を示す。図１０（ａ）において、４５０は周期磁界形成
機材４１０を冷却するための冷却装置であり、４５１は
周期磁界形成機材４１０の両側を挟むように支持する支
持材であり、この支持材４５１は熱伝導率の高い材質を
用いている。４５２は支持材４５１の端に取り付けられ
た冷却装置本体であり、冷却装置本体４５２と支持材４
５１とで冷却装置４５０を構成する。冷却装置本体４５
２を冷却することにより、支持体４５１が冷却され、支
持体４５１が冷却されることにより周期磁界形成機材４
１０が冷却されることになる。４１７は磁界発生装置４
２０により発生した交流磁界であり、交流磁界４１７は
周期的に極性が反転する。

【００４８】周期磁界形成機材４１０を片側から冷却し
ていくと、冷却している一端の温度は他端の温度よりも
低くなるため時間が経過すると図１０（ｂ）に示すよう
に温度勾配が生じる。 図１０は冷却を開始してからの
時間がそれぞれｔ１、ｔ２、ｔ３、およびｔ４経過した
とき、それぞれの時間における位置−温度特性を示すも
のである。図１０（ｂ）において、横軸は磁束量子発生
機材４１０の位置を示し、ＸＬは磁束量子発生機材４１
０の左端の位置、ＸＲは磁束量子発生機材４１０の右端
の位置を示す。また、縦軸は磁束量子発生機材４１０の
温度を示し、θｃは磁束量子発生機材４１０に用いた磁
束量子を保持するための膜の材質である超電導体の臨界
温度を示す。また経過時間はｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ４な
る関係がある。本実施例では、冷却装置４５０を右側に
配置しているため、図１０（ｂ）に示すように、臨界温
度に達する周期磁界形成機材４１０の位置は時間の経過
とともに右から左へと移動することになる。よって、周
期磁界形成機材４１０の熱電導率と、磁界発生装置４２
０（図示せず）により与える交流磁界の角周波数との関
係を周期磁界形成機材４１０上に周期磁界を形成できる
よう適当に調節することにより周期磁界を形成すること
が可能となる。

【００４９】実施例５． 本発明の周期磁界装置は、周期磁界形成機材の両端に冷
却装置を備えたことが特徴である。図１１（ａ）に実施
例５の周期磁界装置の斜視図を示す。図１１（ａ）にお
いて、冷却装置４５０ａは支持材４５１ａ、および冷却
装置本体４５２ａを備え、冷却装置４５０ｂは支持材４
５１ａ、および冷却装置本体４５２ａを備えている。ま
た、支持材４５１ａおよび４５１ｂにより周期磁界形成
機材４１０の両端を支持することができるように冷却装
置４５０ａ、および４５０ｂを配置している。冷却装置
を周期磁界形成機材４１０の両端に配置することによ
り、周期磁界形成機材４１０の位置に対する温度の関係
を直線、もしくは直線に近い関係を持つように設計する
ことが可能となる。図１１（ｂ）に冷却を開始してから
の時間がそれぞれｔ１、ｔ２、ｔ３、およびｔ４経過し
たとき、それぞれの時間における位置−温度特性を示す
ものである。また、縦軸は磁束量子発生機材４１０の温
度を示し、θｃは磁束量子発生機材４１０に用いた磁束
量子を保持するための膜の材質である超電導体の臨界温
度を示す。また経過時間はｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ４なる
関係がある。本実施例では、周期磁界形成機材の両側に
冷却装置を配置しているため、周期磁界形成機材４１０
の左端（Ｘ＝ＸＬ）の温度と、右端（Ｘ＝ＸＲ）の温度
との温度差を一定にしながら周期磁界形成機材４１０の
温度を下げることが可能となり、かつ経過時間に対する
位置−温度特性を直線または直線に近い関係をもたせる
ことが可能となるため、実施例４の周期磁界装置に比べ
周期磁界の形成が容易になる。

【００５０】実施例６． 本実施例の周期磁界装置は、周期磁界形成機材と、周期
磁界形成機材を冷却する冷却装置とを真空容器の中に組
み込んだことを特徴とするものである。図１２に本実施
例の周期磁界装置の斜視図を示す。図１２において、４
６０は周期磁界形成機材４１０と、冷却装置４５０とを
中に組み込んだ真空容器であり、真空容器４６０には、
荷電粒子の進行方向４１４に荷電粒子が進行できるよう
に空孔４６１が形成されおり、空孔４６１から入射した
荷電粒子は周期磁界形成機材４１０上に形成された周期
磁界の中を磁界の極性が周期的に反転する方向へ進行す
ることにより周期磁界の周期長に依存する波長を有する
光を放射する。このように、周期磁界形成機材４１０
と、冷却装置４５０とを真空容器内に組み込むことによ
り、周期磁界形成機材４１０を大気温から断熱すること
が可能となる。また、周期磁界形成機材４１０と、冷却
装置４５０とを同一の真空容器４６０内に組み込むこと
により、これらを別々の真空容器に組み込むよりも周期
磁界装置をより小形にすることが可能となる。周期磁界
形成機材４１０の温度が臨界温度よりも高くなった場
合、周期磁界形成機材４１０に保持されていた磁束量子
は保持されなくなり、よって周期磁界形成機材４１０に
周期磁界が形成されなくなる。このような場合、周期磁
界形成機材４１０と、冷却装置４５０とを同一の真空容
器４６０内に組み込むことにより、真空容器の外側から
磁界発生装置（図示せず）により周期磁界形成機材４１
０を貫く交流磁界を発生させた後、冷却装置４５０を用
いて周期磁界形成機材４１０を実施例１で述べた方法に
より再び、周期磁界形成機材４１０に周期磁界を形成す
ることが可能となる。

【００５１】実施例７． 本実施例の周期磁界装置は、周期磁界形成機材と、周期
磁界形成機材を冷却する冷却装置と磁界発生装置内のコ
イルとを真空容器の中に組み込んだことを特徴とするも
のである。図１３に本実施例の周期磁界装置の斜視図を
示す。図１３において、４６０は周期磁界形成機材４１
０と、冷却装置４５０と、磁界発生装置４２０内のコイ
ル４２１とを中に組み込んだ真空容器であり、真空容器
４６０には、荷電粒子の進行方向４１４に荷電粒子が進
行できるように空孔４６１が形成されおり、空孔４６１
から入射した荷電粒子は周期磁界形成機材４１０上に形
成された周期磁界の中を磁界の極性が周期的に反転する
方向へ進行する。４２０は磁界発生装置であり、磁界発
生装置４２０内のコイル４２１は真空容器内に取り付け
られている。図１３では、コイル４２１は磁束量子保持
板４１３ａの上方にのみ配置しているが、磁束量子保持
板４１３ｂの下方にもコイル４２１を配置し、これらを
同期させて交流磁界を発生させるのでもよい（図示せ
ず）。また、実施例６の周期磁界装置では周期磁界を形
成する際、真空容器４６０の外側から磁界発生装置（図
示せず）により交流磁界を与えているため、周期磁界形
成機材４１０に与えられる磁界の大きさは、真空容器４
６０があるため磁界発生装置４２０より与えている磁界
の大きさよりも小さくなる。これに対し、本実施例の周
期磁界装置は進行容器４６０内に周期磁界形成機材４１
０に磁界を与えるためのコイル４２１を備えたことによ
り、上述のような問題がなくなり磁界発生装置４２０に
より与えた磁界がそのまま周期磁界形成機材４１０に与
えられることになる。

【００５２】実施例８． これまでの実施例では、磁束量子保持板４１３に磁束量
子を超電導体を有する膜の配列方向に沿って極性および
大きさが周期的に反転するように保持することにより周
期磁界を形成していた。図１４に本発明の１例である磁
束量子保持板、図１５に図１４に示した磁束量子保持板
を用いて周期磁界装置を構成したものを示す。本発明の
周期磁界装置は、大きさが同じであり、かつ極性が一方
向からなる磁束量子を保持する磁束量子保持板を備えた
ことが特徴である。

【００５３】本実施例の磁束量子保持板を図１４に示
す。図１４において、４１３ｅは本実施例に用いる磁束
量子保持板であり、この磁束量子保持板４１３ｅは、図
１４に示すようにその長辺に平行な千鳥格子状に配列し
た超電導体を有する膜４１２ｅ、および４１２ｆを備え
ている。膜４１２ｅ、および４１２ｆには紙面表から裏
に向かう大きさの等しい磁束量子が保持されている。４
１３ｇは４１３ｅと同様な磁束量子保持板であり、この
磁束量子保持板４１３ｇは、互いにその長辺に平行な千
鳥格子状に配列した超電導体を有する膜４１２ｇ、およ
び４１２ｈを備えている。ただし、磁束量子保持板４１
３ｇの膜４１２ｇ、および４１２ｈの千鳥格子状の配列
は４１３ｅのそれに対して長辺方向に半周期ずらしてあ
る。膜４１２ｇ、および４１２ｈには紙面表から裏に向
かう大きさの等しい磁束量子が保持されている。

【００５４】次に、この磁束量子保持板を用いて周期磁
界装置を構成した一例を図１５に示す。図１５に示すよ
うに本実施例の周期磁界装置は磁束量子保持板４１３
ｅ、および４１３ｇを有する周期磁界形成機材４１０を
備え、これらの磁束量子保持板４１３ｅ、および４１３
ｇにより周期磁界が形成されている。磁束量子保持板４
１３ｅには膜４１２ｅを貫く磁束量子、および４１２ｆ
を貫く磁束量子が保持され、かつ磁束量子保持板４１３
ｇには膜４１２ｇを貫く磁束量子、および４１２ｈを貫
く磁束量子が保持されおり、これらの膜を貫く磁束量子
により周期磁界が形成されるように磁束量子保持板を対
向して配置している。本実施例では、磁束量子保持板４
１２ｅおよび４１２ｇを平行にし、かつ膜４１２ｅと、
膜４１２ｈとが斜めに向い合い、かつ膜４１２ｆと膜４
１２ｇとが斜めに向かい合うように磁束量子保持板４１
３ｅと４１３ｇとを対向して配置する。このような配置
にすることにより、膜４１２ｅを貫く磁束量子、および
膜４１２ｈを貫く磁束量子により、膜４１２ｅと膜４１
２ｈとを貫く磁束が形成されるため下向きの磁界が形成
される。また、膜４１２ｆを貫く磁束量子、および膜４
１２ｇを貫く磁束量子により、膜４１２ｆと膜４１２ｇ
とを貫く磁束が形成されるため、上向きの磁界が形成さ
れる。図１６に形成される磁束の様子を示す。図１６
（ａ）は図１５に示す周期磁界装置のＡ−Ａ断面図、図
１６（ｂ）は図１５に示す周期磁界装置のＢ−Ｂ断面図
を示す。図１６に示すように膜４１２ｅ、および膜４１
２ｈを貫く下向きの磁束、並びに膜４１２ｅ、および膜
４１２ｆを貫く上向きの磁束が周期的に形成されるた
め、磁束量子保持板４１３ｅ、および４１３ｇの間には
周期磁界が形成される。

【００５５】このようにして構成した周期磁界装置にお
いて荷電粒子は磁束量子保持板４１３ｅおよび４１３ｇ
の間の中央部を磁界と直交するように進行することによ
り周期磁界の１周期当りの長さに対応する光を放射す
る。

【００５６】本実施例では磁束量子保持板４１３ｇにお
いて膜４１２ｇ、および膜４１２ｈを有する面が磁束量
子保持板４１３ｅ、および４１３ｇの間に位置する構成
にしている。しかし、この場合膜４１２ｇ、および膜４
１２ｈが磁束量子保持板４１３ｅの内側に位置している
ため、荷電粒子が膜４１２ｇ、または４１２ｈに衝突す
ることなどにより膜４１２ｇ、または４１２ｈが損傷を
受け、周期磁界を形成しなくなる恐れがある。よって膜
４１２ｇ、および膜４１２ｈを磁束量子保持板４１３ｇ
の外側に配置することにより荷電粒子の衝突などによる
膜の損傷を防止することが可能となる（図示せず）。

【００５７】次に、磁束量子保持板に周期性を有し、か
つ極性が一方向からなる大きさが等しい磁束量子を保持
する方法を述べる。本実施例では、超電導体を有する膜
４１２ｅ、４１２ｆ、４１２ｇおよび４１２ｈに保持す
る磁束量子の方向がすべて同じであるから周期磁界装置
全体に一様な直流磁界を与えながら、磁束量子保持板４
１３ｅ、および４１３ｇを臨界温度以下に冷却すること
により磁束量子の保持が可能となる。

【００５８】実施例９． 実施例８により構成した周期磁界形成機材において、磁
束量子保持板４１３ｅ、および４１３ｆの間の中央部に
形成された磁界を磁束量子保持板と平行な成分、および
垂直な成分に分解したときの図を図１７に示す。図１７
（ａ）において、４１５１は周期磁界形成機材により形
成された周期磁界において、下向きの磁界を示し、４１
５１ａは磁界４１５１において、磁束量子保持板と平行
な成分の磁界、４１５１ｂは磁界４１５１において、磁
束量子保持板と垂直な成分の磁界である。また、図１７
（ｂ）において、４１５２は周期磁界形成機材により形
成された周期磁界において、上向きの磁界を示し、４１
５２ａは磁界４１５２において、磁束量子保持板と平行
な成分の磁界、４１５２ｂは磁界４１５２において、磁
束量子保持板と垂直な成分の磁界である。磁界４１５１
ａと磁界４１５２ａとは大きさが同じで向きが逆、磁界
４１５１ｂと磁界４１５２ｂとは大きさ、および向きが
同じである。荷電粒子が周期磁界中を通過することによ
り特定の波長をもつ光を放射するのに作用している磁界
は磁界４１５１ａ、および磁界４１５２ａである。磁界
４１５１ｂ、および磁界４１５２ｂにより荷電粒子はそ
の極性に応じて磁束量子保持板と平行な方向に偏向す
る。荷電粒子が偏向すると荷電粒子が磁束量子保持板間
の中央部を通過しなくなり、製造者が意図する荷電粒子
の進行軌道からそれるため好ましくない。

【００５９】本発明の周期磁界装置は上述のように磁界
４１５１ｂおよび４１５２ｂが無視できない大きさの場
合に荷電粒子の軌道を補正することが可能となる周期磁
界装置を実現するものである。本発明の周期磁界装置は
同一の周期磁界形成機材を２つ用意し、個々の周期磁界
形成機材における磁束量子保持板間の中央部を荷電粒子
が通過するようにするとともに、これら２つの周期磁界
形成機材を回転対称となる位置に配置したものである。
図１８に本発明の周期磁界装置を示す。図１８において
周期磁界装置は紙面前方に磁束量子保持板４１３ｅ、紙
面後方に磁束量子保持板４１３ｇを配置した周期磁界形
成機材４１０ａと、紙面前方に磁束量子保持板４１３
ｇ、紙面後方に磁束量子保持板４１３ｅを配置した周期
磁界形成機材４１０ｂとを備えたものである。また、図
１８においてＤは周期磁界形成機材４１０ａにおいて最
右端にある下向きの磁界と、周期磁界形成機材４１０ｂ
において最左端にある上向きの磁界との距離を示し、こ
の距離Ｄは周期磁界の周期長の半分に相当する位置に周
期磁界形成機材４１０ｂを配置している。

【００６０】上述のような構成にすることにより、周期
磁界形成機材４１０ａに形成される磁界における磁束量
子保持板と垂直な成分と、周期磁界形成機材４１０ｂに
形成される磁界における磁束量子保持板と垂直な成分と
は互いに大きさが同じであり、かつ向きが逆であるため
周期磁界形成機材４１０ａを通過したことにより偏向し
た荷電粒子は、周期磁界形成機材４１０ｂを通過するこ
とにより周期磁界形成機材４１０ａで偏向した向きとは
逆向き、かつ同じ大きさだけ偏向することにより、周期
磁界形成機材４１０ａを通過することにより偏向した荷
電粒子の軌道を補正することが可能となる。

【００６１】実施例１０． 周期磁界装置において、周期磁界の方向は荷電粒子の進
行方向に対して垂直であることが望ましい。周期磁界
は、２枚の磁束量子保持板によって形成される場合、こ
れら２枚の相対的な位置関係によっては荷電粒子の進行
方向に対して垂直とはならない場合がある。よって本実
施例では２枚の磁束量子保持板の相対位置関係を調節す
る相対位置関係調節手段を備えた周期磁界装置について
述べる。図１９は本実施例の周期磁界装置を示す斜視図
である。図１９において、磁束量子保持板４１３ｅを荷
電粒子の進行方向と平行な方向をｘ軸、磁束量子保持板
４１３ｅを荷電粒子の進行方向、および磁束量子保持板
４１３ｅに対向する磁束量子保持板４１３ｇの面に垂直
な方向をｙ軸、並びに磁束量子保持板４１３ｅを荷電粒
子の進行方向に垂直であり、かつ磁束量子保持板４１３
ｅに対向する磁束量子保持板４１３ｇの面に平行な方向
をｚ軸と定義する。図１４において４８１は周期磁界形
成機材４１０を支持する支持台、４８２は磁束量子保持
板４１３ｇを支持台４８１に固定する手段を有する支持
板、４７０は磁束量子保持板４１３ｅを支持台４８１に
固定するとともに、磁束量子保持板４１３ｇとの相対位
置関係を調節する機能を備えた相対位置関係調節手段で
あり、相対位置関係調節手段４７０は磁束量子保持板４
１３ｅを荷電粒子の進行方向と平行な方向に移動するこ
とが可能なｘ軸方向調節手段４７１、磁束量子保持板４
１３ｅを荷電粒子の進行方向、および磁束量子保持板４
１３ｅに対向する磁束量子保持板４１３ｇの面に垂直な
方向に移動することが可能なｙ軸方向調節手段４７２、
並びに磁束量子保持板４１３ｅを荷電粒子の進行方向に
垂直であり、かつ磁束量子保持板４１３ｅに対向する磁
束量子保持板４１３ｇの面に平行な方向に移動すること
が可能なｚ軸方向調節手段４７３を備えており、本実施
例ではｘ軸方向調節手段４７１、ｙ軸方向調節手段４７
２、およびｚ軸方向調節手段４７３はスライダを有して
いる。この実施例ではｚ軸調節手段４７３が支持台４８
１に固着しているがｘ軸調節手段４７１、またはｙ軸調
節手段４７２が支持台に固着するような構成にしてもよ
い（図示せず）。

【００６２】本実施例のように相対位置調節手段４７０
を備えることにより、磁束量子保持板４１３ｅ、および
４１３ｇの相対位置関係を調節することが可能となりこ
れにより荷電粒子の進行方向に対して磁界の向きが垂直
となるように調節することが可能となる。

【００６３】実施例１１． 本実施例では相対位置調節手段として圧電素子を備えた
例について述べる。相対位置関係を調節する手段とし
て、圧電素子を備えることにより、数ミクロン単位で相
対位置関係の補正をすることが可能となる。図２０に本
実施例の周期磁界装置を示す。図２０において、４７０
は圧電素子を有する相対位置関係調節手段であり、相対
位置関係調節手段４７０はｘ軸方向調節手段４７１、ｙ
軸方向調節手段４７２、ｚ軸方向調節手段４７３を備え
ている。ｘ軸方向調節手段４７１は支持台４８１に固着
しており、ｘ軸方向を調節する手段としてスライダを備
えたものである。

【００６４】ｙ軸方向調節手段４７２は磁束量子保持板
４１３ｇに取り付けた２つの圧電素子４７２１と、圧電
素子４７２１を支持する支持板４７２２とを備えてい
る。圧電素子４７２１を２つ備えることにより、磁束量
子保持板４１３ｇをｘ軸方向に移動することが可能なば
かりでなく、磁束量子保持板４１３ｅと磁束量子保持板
４１３ｇとが平行に配置されていない場合、２つの圧電
素子によりこれらを平行な位置関係となるように磁束量
子保持板４１３ｅの位置を調節することが可能となる。
ｚ軸方向調節手段４７３は一端をｙ軸方向調節手段に取
り付け、他端を支持板４７７２に取り付けた圧電素子４
７３１を備えたものである。圧電素子４７３１を２つ備
えることにより、磁束量子保持板４１３ｅをｚ軸方向に
移動することが可能なばかりでなく、磁束量子保持板４
１３ｅが支持台４８１に対して傾いている場合、これを
補正することが可能となる。また、本実施例ではｙ軸調
節手段４７１としてスライダを用いたが、ｙ軸調節手段
４７１として圧電素子を用いてもよい（図示せず）。

【００６５】実施例１２． 周期磁界形成機材４１０を複数用いることにより周期磁
界を形成した場合異なる隣合う周期磁界形成機材の間隔
を適当に調節する間隔調節手段が必要である。本実施例
では周期磁界形成機材を複数用いて周期磁界を形成した
周期磁界装置において、隣合う周期磁界形成機材の間隔
を調節する間隔調節手段を備えたことを特徴とするもの
である。図２１に本実施例の周期磁界装置を示す。図２
１において、４８５は周期磁界形成機材４１０ａ、およ
び４１０ｂの間隔を調節する間隔調節手段であり、間隔
調節手段として本実施例では周期磁界形成機材４１０ｂ
を支持する支持台４８１ｂの上を周期磁界形成機材４１
０ａを支持する支持台４８１ａが荷電粒子の進行方向と
平行な方向に沿って移動すること、すなわちｙ軸に沿っ
て平行に移動することが可能なスライダ４８５を備えて
いる。間隔調節手段を備えることにより、隣合う周期磁
界形成機材４１０ａ、および４１０ｂの間隔を調節する
ことが可能となる。本実施例では間隔調節手段の一例と
して、スライダ４８５を用いたが圧電素子を用いて構成
してもよい（図示せず）。

【００６６】実施例１３． 相対位置調節手段、または間隔調節手段備えた周期磁界
装置において、相対位置または間隔の位置を決める指標
となる測定を行い、この測定結果により相対位置、また
は間隔を調節をすれば相対位置、または間隔の調節の手
間を大幅に軽減することが可能となる。本発明は、相対
位置、または間隔の位置を決定する際の指標となるよう
な測定手段を備えたことを特徴とするものである。本実
施例では、相対測定手段を備えた周期磁界装置におい
て、測定手段の一例として周期磁界中を通過する荷電粒
子により放射する光の強度、スペクトル、位置、角度な
どを測定する測定装置を備えたものについて述べる。

【００６７】図２２に本発明の周期磁界装置を示す。図
２２において、４９０は周期磁界中を進行する荷電粒子
により放射する光の強度、スペクトル、位置、角度を測
定する測定装置であり、測定装置４９０は荷電粒子によ
り放射する光の放射方向上に位置する。５００は周期磁
界装置を通過した荷電粒子を回収する回収装置、３００
ａは周期磁界中の最適な位置へ荷電粒子を通過させるた
めに設けた輸送部、３００ｂは周期磁界を通過した荷電
粒子を回収装置へと誘導するための輸送部であり、輸送
部３００ａ、および３００ｂで輸送装置３００を構成す
る。上述のような構成にすることにより、測定装置４９
０の測定結果をもとに相対位置調節手段により磁束量子
保持板４１３ｅを調節することにより最適な周期磁界の
配置をすることが可能となる。

【００６８】実施例１４． 本実施例では上述の周期磁界装置を荷電粒子装置に組み
込んだものである。図２３に本発明の周期磁界装置を荷
電粒子装置に組み込んだ図を示す。図２３において、１
００は荷電粒子を発生させるための発生装置、２００は
荷電粒子を加速させる加速装置、４００は空間的に極性
の交代する周期的な磁界中を荷電粒子が進行することに
より光を放射する周期磁界装置、５００は周期磁界装置
４００を通過した荷電粒子を回収する回収装置、３００
は加速装置２００で加速した荷電粒子を荷電粒子を周期
磁界装置まで輸送するための輸送装置である。このよう
に本発明の周期磁界装置を荷電粒子装置に備えることに
より、従来よりも波長の短い光を放射することが可能と
なる。また周期磁界装置を小型にすることができるた
め、荷電粒子装置も小型にすることが可能となる。

【００６９】

【発明の効果】請求項１に記載の周期磁界装置におい
て、周期磁界形成機材は、第一の基板と、該第一の基板
の面上に沿い、かつ一定間隔をおいて配列した超電導体
からなる第一の膜とを有し、該第一の膜を貫く第一の磁
束量子を前記第一の膜が配列する方向に沿って周期的に
極性が反転するように形成するとともに、前記第一の磁
束量子を前記第一の膜に保持する第一の磁束量子保持
板、および第二の基板と、該第二の基板の面上に沿い、
かつ一定間隔をおいて配列した超電導体からなる第二の
膜とを有し、該第二の膜を貫く第二の磁束量子を前記第
二の膜が配列する方向に沿って周期的に極性が反転する
ように形成するとともに、前記第二の磁束量子を前記第
二の膜に保持する第二の磁束量子保持板を備え、前記第
一の膜の配列する方向と、前記第二の膜の配列する方向
とを平行にするとともに、前記第一の磁束量子の位相
と、前記第二の磁束量子の位相とが整合するように前記
第一の膜と、前記第二の膜とを配置することにより第一
の磁束量子保持板と、第二の磁束量子保持板との間に周
期磁界を形成することにより周期長が短く、かつ強度の
強い周期磁界を形成することが可能となる。

【００７０】請求項２に記載の周期磁界装置において、
周期磁界形成機材は、第一の基板と、該第一の基板の上
に一様に堆積した超電導体からなる第一の膜とを有し、
該第一の膜を貫く第一の磁束量子が一定方向に沿って周
期的に極性が反転するように形成するとともに、前記第
一の磁束量子を前記第一の膜に保持する第一の磁束量子
保持板、および第二の基板と、該第二の基板の上に一様
に堆積した超電導体からなる第二の膜とを有し、該第二
の膜を貫く第二の磁束量子が一定方向に沿って周期的に
極性が反転するように形成するとともに、前記第二の磁
束量子を前記第二の膜に保持する第二の磁束量子保持
板、を備え、前記第一の磁束量子の極性が周期的に反転
する方向、および第二の磁束量子の極性が周期的に反転
する方向を平行にし、かつ前記第一の磁束量子の位相
と、前記第二の磁束量子の位相とが整合するように前記
第一の磁束量子保持板と、前記第二の磁束量子保持板と
を配置することにより前記第一の磁束量子保持板と、第
二の磁束量子保持板との間に周期磁界を形成することに
より周期長が短く、かつ強度の強い周期磁界を形成する
とともに周期磁界の形成が容易になる。

【００７１】請求項３に記載の周期磁界装置において、
周期磁界形成機材は、第一の磁束量子が一定方向に沿っ
て周期的に極性を反転するように形成するとともに、前
記第一の磁束量子を保持する超電導体からなる第一の基
板、および第二の磁束量子が一定方向に沿って周期的に
極性を反転するように形成するとともに、前記第二の磁
束量子を保持する超電導体からなる第二の基板、を備
え、前記第一の磁束量子、および第二の磁束量子の極性
が周期的に反転する方向を同一にし、かつ前記第一の磁
束量子の位相と、前記第二の磁束量子の位相とが整合す
るように前記第一の基板と、前記第二の基板とを配置す
ることにより前記第一の基板と、前記第二の基板との間
に周期磁界を形成することにより、周期長が短く、かつ
強度の強い周期磁界を形成するとともに周期磁界の形成
が容易になる。

【００７２】請求項４に記載の周期磁界装置において、
周期磁界形成機材は、第一の基板と、該第一の基板の面
上に沿って千鳥格子状に配列した超電導体からなる第一
の膜とを有し、該第一の膜を貫く第一の磁束量子を前記
第一の膜に保持する第一の磁束量子保持板、および第二
の基板と、該第二の基板の面上に沿い、かつ前記第一の
膜の配列と位相が半周期異なるよう千鳥格子状に配列し
た超電導体からなる第二の膜とを有し、該第二の膜を貫
く第二の磁束量子を前記第二の膜に保持する第二の磁束
量子保持板を備え、前記第一の膜の配列する方向と、前
記第二の膜の配列する方向とを平行にするとともに、前
記第一の磁束量子の位相と、前記第二の磁束量子の位相
とが半周期異なるように前記第一の膜と、前記第二の膜
とを配置することにより第一の磁束量子保持板と、第二
の磁束量子保持板との間に周期磁界を形成することによ
り、周期長が短く、かつ強度の強い周期磁界を形成する
とともに周期磁界の形成が容易になる。

【００７３】請求項５に記載の周期磁界装置は、周期磁
界を形成する第一の周期磁界形成機材と、該第一の周期
磁界形成機材が周期的に極性が反転する方向と同じ方向
に周期的に極性が反転する第二の周期磁界形成機材とを
備え、前記第一の周期磁界形成機材と前記第二の周期磁
界形成機材とが一直線、または一直線とみなせる位置に
前記第一の周期磁界形成機材と前記第二の周期磁界形成
機材とを配置したことにより、周期磁界の領域が大きく
なる。

【００７４】請求項６に記載の周期磁界装置は周期磁界
発生機材を冷却する冷却装置を備えたことにより周期磁
界の形成が容易になる。

【００７５】請求項７に記載の周期磁界装置は、真空容
器、該真空容器の中に周期磁界発生機材、および前記真
空容器の中に前記周期磁界発生機材を冷却する冷却装置
を備えたことにより周期磁界の形成が容易になるととも
に、周期磁界発生機材を外気から保護することが可能と
なる。

【００７６】請求項８に記載の周期磁界装置は、真空容
器、該真空容器の中に周期磁界発生機材、前記真空容器
の中に前記周期磁界発生機材を冷却する冷却装置、前記
真空容器の中に前記周期磁界発生機材を貫く磁界を発生
させるコイルを備えたことにより周期磁界の形成が容易
になるとともに、周期磁界発生機材を外気から保護し、
さらにはコイルにより発生した磁界を直接周期磁界発生
機材に与えることが可能となる。

【００７７】請求項９に記載の周期磁界装置は、第一の
基板の位置に対する第二の基板の相対的な位置を調節す
る相対位置調節手段を備えたことにより荷電粒子の進行
方向を調節することが可能となる。

【００７８】請求項１０に記載の周期磁界装置におい
て、相対位置調節手段は、周期磁界装置を通過する荷電
粒子により放射する光の特性を測定する測定装置を備え
たことにより相対位置の調節が容易になる。

【００７９】請求項１１に記載の周期磁界装置は、第一
の周期磁界形成機材と、第二の周期磁界形成機材との間
隔を調節する間隔調節手段を備えたことにより前記第一
の周期磁界形成機材と、前記第二の周期磁界形成機材と
の間隔を適切な値に調節することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１において、荷電粒子装置の構成を示
す説明図である。

【図２】 実施例１において、荷電粒子装置における磁
束量子保持板の構成の一例を示す説明図である。

【図３】 実施例１において、磁束量子保持板を用いて
周期磁界形成機材を構成した一例を示す説明図である。

【図４】 実施例１において、磁束量子を保持する方法
を述べるための説明図である。

【図５】 実施例１において、磁束量子を周期磁界形成
機材に保持するために外部から与えた磁界の時間に対す
る特性、および経過時間に対する、周期磁界形成機材の
位置−温度特性を示すための説明図である。

【図６】 実施例１において、磁束量子を保持したとき
の周期磁界形成機材上の磁束の分布を示すための説明図
である。

【図７】 実施例２において、磁束量子保持板の一例を
示すための説明図である。

【図８】 実施例２において、周期磁界形成機材上の磁
束の分布を示すための説明図である。

【図９】 実施例３において、磁束量子保持板の一例を
示すための説明図である。

【図１０】 実施例４において、周期磁界形成機材の冷
却方法の一例を示すための説明図である。

【図１１】 実施例５において、周期磁界形成機材の冷
却方法の一例を示すための説明図である。

【図１２】 実施例６における周期磁界装置の一例を示
すための説明図である。

【図１３】 実施例７における周期磁界装置の一例を示
すための説明図である。

【図１４】 実施例８の周期磁界装置において、磁束量
子保持板の一例を示すための説明図である。

【図１５】 実施例８の周期磁界装置において、周期磁
界形成機材の一例を示すための説明図である。

【図１６】 実施例８の周期磁界装置において、周期磁
界形成機材の断面図、および形成される磁束を示すため
の説明図である。

【図１７】 実施例８の周期磁界装置が形成する磁束に
ついての説明図である。

【図１８】 実施例９の周期磁界装置の一例を示すため
の説明図である。

【図１９】 実施例１０の周期磁界装置の一例を示すた
めの説明図である。

【図２０】 実施例１１の周期磁界装置の一例を示すた
めの説明図である。

【図２１】 実施例１２の周期磁界装置の一例を示すた
めの説明図である。

【図２２】 実施例１３の周期磁界装置の一例を示すた
めの説明図である。

【図２３】 実施例１４の荷電粒子装置を説明するため
の説明図である。

【図２４】 従来の周期磁界装置を説明するための説明
図である。

【図２５】 従来の荷電粒子装置を説明するための説明
図である。

【符号の説明】

１００ 荷電粒子発生装置 ２００ 荷電粒子加速部
３００ａ 輸送部 ３００ｂ 輸送部 ３００ 輸送装置 ４００ 周期磁界装置 ５００ 回収装置 ４０１ 磁石 ４０２ コイル ４１０、４１０ａ、４１０ｂ 周期磁界形成機材 ４１１、４１１ａ、４１１ｂ 基板 ４１２、４１２ａ、４１２ｂ 膜 ４１３、４１３ａ、４１３ｂ 磁束量子保持板 ４１４ 荷電粒子の進行方向 ４１５ 周期磁界 ４１６ 磁束量子 ４１７ 交流磁界 ４２１ コイル ４２２ 交流電源
４２０磁界発生装置 ４５１ 支持材 ４５２ 冷却装置本体
４５０冷却装置 ４６１ 空孔 ４６０ 真空容器 ４７０ 相対位置調節手段 ４７１ ｘ軸方向調節手
段 ４７２ ｙ軸方向調節手段 ４７３ ｚ軸方向調節手
段 ４７２１、４７３１ 圧電素子 ４８５ 間隔調節手段 ４９０ 測定装置

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−100808（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−119905（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−164085（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−66902（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−271000（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−326422（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−130300（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−264798（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−254800（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−47500（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−73988（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−145199（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−224288（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−85011（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05H 13/04 G21K 1/093 H01S 3/30

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定方向に沿って周期的に極性が反転す
   る磁束量子を保持する超電導体を有する周期磁界形成機
   材を備え、該磁束量子により周期磁界を形成する周期磁
   界装置において、 前記 周期磁界形成機材は、 第一の基板と、該第一の基板の面上に沿い、かつ一定間
   隔をおいて配列した超電導体からなる第一の膜とを有
   し、該第一の膜を貫く第一の磁束量子を前記第一の膜が
   配列する方向に沿って周期的に極性が反転するように形
   成するとともに、前記第一の磁束量子を前記第一の膜に
   保持する第一の磁束量子保持板、 および第二の基板と、該第二の基板の面上に沿い、かつ
   一定間隔をおいて配列した超電導体からなる第二の膜と
   を有し、該第二の膜を貫く第二の磁束量子を前記第二の
   膜が配列する方向に沿って周期的に極性が反転するよう
   に形成するとともに、前記第二の磁束量子を前記第二の
   膜に保持する第二の磁束量子保持板を備え、 前記第一の膜の配列する方向と、前記第二の膜の配列す
   る方向とを平行にするとともに、 前記第一の磁束量子の位相と、前記第二の磁束量子の位
   相とが整合するように前記第一の膜と、前記第二の膜と
   を配置することにより第一の磁束量子保持板と、第二の
   磁束量子保持板との間に周期磁界を形成することを特徴
   とする周期磁界装置。
2. 【請求項２】 特定方向に沿って周期的に極性が反転す
   る磁束量子を保持する超電導体を有する周期磁界形成機
   材を備え、該磁束量子により周期磁界を形成する周期磁
   界装置において、 前記 周期磁界形成機材は、 第一の基板と、該第一の基板の上に一様に堆積した超電
   導体からなる第一の膜とを有し、該第一の膜を貫く第一
   の磁束量子が一定方向に沿って周期的に極性が反転する
   ように形成するとともに、前記第一の磁束量子を前記第
   一の膜に保持する第一の磁束量子保持板、 および第二の基板と、該第二の基板の上に一様に堆積し
   た超電導体からなる第二の膜とを有し、該第二の膜を貫
   く第二の磁束量子が一定方向に沿って周期的に極性が反
   転するように形成するとともに、前記第二の磁束量子を
   前記第二の膜に保持する第二の磁束量子保持板、を備
   え、 前記第一の磁束量子の極性が周期的に反転する方向、お
   よび第二の磁束量子の極性が周期的に反転する方向を平
   行にし、 かつ 前記第一の磁束量子の位相と、前記第二の磁束量子の位
   相とが整合するように前記第一の磁束量子保持板と、前
   記第二の磁束量子保持板とを配置することにより前記第
   一の磁束量子保持板と、第二の磁束量子保持板との間に
   周期磁界を形成することを特徴とする周期磁界装置。
3. 【請求項３】 特定方向に沿って周期的に極性が反転す
   る磁束量子を保持する超電導体を有する周期磁界形成機
   材を備え、該磁束量子により周期磁界を形成する周期磁
   界装置において、 前記 周期磁界形成機材は、 第一の磁束量子が一定方向に沿って周期的に極性を反転
   するように形成するとともに、前記第一の磁束量子を保
   持する超電導体からなる第一の基板、および 第二の磁束量子が一定方向に沿って周期的に極性を反転
   するように形成するとともに、前記第二の磁束量子を保
   持する超電導体からなる第二の基板、 を備え、 前記第一の磁束量子、および第二の磁束量子の極性が周
   期的に反転する方向を同一にし、かつ 前記第一の磁束量子の位相と、前記第二の磁束量子の位
   相とが整合するように前記第一の基板と、前記第二の基
   板とを配置することにより前記第一の基板と、前記第二
   の基板との間に周期磁界を形成することを特徴とする周
   期磁界装置。
4. 【請求項４】 特定方向に沿って周期的に極性が反転す
   る磁束量子を保持する超電導体を有する周期磁界形成機
   材を備え、該磁束量子により周期磁界を形成する周期磁
   界装置において、 前記 周期磁界形成機材は、 第一の基板と、該第一の基板の面上に沿って千鳥格子状
   に配列した超電導体からなる第一の膜とを有し、該第一
   の膜を貫く第一の磁束量子を前記第一の膜に保持する第
   一の磁束量子保持板、および 第二の基板と、該第二の基板の面上に沿い、かつ前記第
   一の膜の配列と位相が半周期異なるよう千鳥格子状に配
   列した超電導体からなる第二の膜とを有し、該第二の膜
   を貫く第二の磁束量子を前記第二の膜に保持する第二の
   磁束量子保持板を備え、 前記第一の膜の配列する方向と、前記第二の膜の配列す
   る方向とを平行にするとともに、 前記第一の磁束量子の位相と、前記第二の磁束量子の位
   相とが半周期異なるように前記第一の膜と、前記第二の
   膜とを配置することにより第一の磁束量子保持板と、第
   二の磁束量子保持板との間に周期磁界を形成することを
   特徴とする周期磁界装置。
5. 【請求項５】 周期磁界を形成する第一の周期磁界形成
   機材と、該第一の周期磁界形成機材が周期的に極性が反
   転する方向と同じ方向に周期的に極性が反転する第二の
   周期磁界形成機材とを備え、前記第一の周期磁界形成機
   材と前記第二の周期磁界形成機材とが一直線、または一
   直線とみなせる位置に前記第一の周期磁界形成機材と前
   記第二の周期磁界形成機材とを配置したことを特徴とす
   る請求項１から４のいずれか一項に記載の周期磁界装
   置。
6. 【請求項６】 周期磁界発生機材を冷却する冷却装置を
   備えた請求項１から５のいずれか一項に記載の周期磁界
   装置。
7. 【請求項７】 真空容器、該真空容器の中に周期磁界発
   生機材、および前記真空容器の中に前記周期磁界発生機
   材を冷却する冷却装置を備えたことを特徴とする請求項
   １から５のいずれか一項に記載の周期磁界装置。
8. 【請求項８】 真空容器、該真空容器の中に周期磁界発
   生機材、前記真空容器の中に前記周期磁界発生機材を冷
   却する冷却装置、前記真空容器の中に前記周期磁界発生
   機材を貫く磁界を発生させるコイルを備えたことを特徴
   とする請求項１から５のいずれか一項に記載の周期磁界
   装置。
9. 【請求項９】 第一の基板の位置に対する第二の基板の
   相対的な位置を調節する相対位置調節手段を備えた請求
   項１から８のいずれか一項に記載の周期磁界装置。
10. 【請求項１０】 相対位置調節手段は、周期磁界装置を
    通過する荷電粒子により放射する光の特性を測定する測
    定装置を備えた請求項９記載の周期磁界装置。
11. 【請求項１１】 第一の周期磁界形成機材と、第二の周
    期磁界形成機材との間隔を調節する間隔調節手段を備え
    た請求項１から１０のいずれか一項に記載の周期磁界装
    置。