JP3995358B2 - 挿入型偏光発生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、挿入型偏光発生装置の磁気回路の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光速近くまで加速された電子ビームが磁界中で曲げられると、電子ビームの移動軌跡の接線方向に放射光を発光し、これをシンクロトロン放射光と呼んでいる。このようなシンクロトロン放射光を発生させる光源を、電子貯蔵リング（電子ビーム蓄積リング）の直線部に設置し、高指向性、高強度、高偏光性などの特性を生かした種々の技術の実用化のための研究が行われている。今日の電子貯蔵リングには、より高いビーム電流、より小さなビーム断面積による高輝度光源であるウイグラー又はアンジュレータと呼ばれている挿入型偏光発生装置が複数設けられている。
【０００３】
ここで従来技術にかかる挿入型偏光発生装置（アンジュレータ）を図５、図６、図７により説明する。図７において、このアンジュレータ１００は多数個の磁石ｍが列状に（１列に）配列された第１磁石列Ｍと、同じく多数個の磁石ｍ' が列状に（１列に）配列された第２磁石列Ｍ' とを備えており、これら第１磁石列Ｍと第２磁石列Ｍ' により磁気回路が構成されている。第１磁石列Ｍを構成する磁石ｍは個々にホルダー５０に保持されると共に、各ホルダー５０はさらに支持台５１にボルトなどの適宜の手段により固定されている。また、第２磁石列Ｍ' を構成する磁石ｍ' も個々にホルダー５２に保持されると共に、各ホルダー５２はさらに支持台５３に適宜の手段により固定されている。第１磁石列Ｍと第２磁石列Ｍ' とは所定のギャップ空間を隔てて配置されており、このギャップ空間を光速近くまで加速された電子ビーム（図７に示される矢印Ｅ方向）が移動するようになっている。
【０００４】
次に磁気回路を構成する第１、第２磁石列Ｍ，Ｍ' について図５によりさらに詳しく説明する。第１磁石列Ｍは、垂直方向（Ｙ方向）に磁化された磁石ｍ１と、水平方向（−Ｚ方向）に磁化された磁石ｍ２と、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石ｍ３と、水平方向（Ｚ方向）に磁化されたｍ４とで構成される４つの磁石を１単位として、これが繰り返し配列されたものである。また、この１単位を構成する磁石列の列方向の長さＬ（図５参照）を周期長と呼んでいる。また、第２磁石列Ｍ' についても同様で、垂直方向（Ｙ方向）に磁化された磁石ｍ１' と、水平方向（Ｚ方向）に磁化された磁石ｍ２' と、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石ｍ３' と、水平方向（−Ｚ方向）に磁化されたｍ４' とで構成される。第２磁石列Ｍ' の磁石が配列される周期長Ｌは、第１磁石列Ｍと等しく設定されている。
【０００５】
また、ギャップ空間における磁場の方向は図５の太い矢印で示され、磁束の流れの１例を示すと磁石ｍ１→ギャップ→磁石ｍ１' →磁石ｍ２' →磁石ｍ３' →ギャップ→磁石ｍ３→磁石ｍ２→磁石ｍ１となり、したがって、第１磁石列Ｍと第２磁石列Ｍ' との間には吸引力が作用することになる。
【０００６】
ところで、電子ビームが移動する空間であるギャップ空間は真空にする必要があり、この場合、ギャップ空間に真空チャンバを挿入し、真空チャンバの外側に磁気回路を構成するものがある。この構成によれば、真空チャンバの大きさを確保する必要があることから、第１磁石列Ｍと第２磁石列Ｍ' とのギャップは２０ｍｍよりも小さくすることができない。したがって、磁束密度が十分に大きくならず、得られる放射光のエネルギーや輝度が限られていた。大きなエネルギーや輝度を有する放射光を得るには、真空チャンバの中に磁気回路を構成し、第１磁石列Ｍと第２磁石列Ｍ' とのギャップを小さくして磁束密度を大きくすることが考えられる。
【０００７】
また、波長の短い放射光を作り出すためには、磁気回路の周期長を短くする必要がある。周期長を短くした場合にはギャップ空間における磁束密度を確保するためには、真空チャンバの内部に磁気回路を構成すると共に、ギャップを短くする必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ギャップを小さくして磁場を強くすると、第１磁石列Ｍと第２磁石列Ｍ' との間に作用する吸引力により、各ホルダー５０，５２及び支持台５１，５３が図６に示すように変形してしまう。ここで、吸引力Ｆは次の式で表わされる。
【０００９】
Ｆ＝２．０３×Ｓ×Ｂ2 (式１）
Ｓ：電子ビームが移動するギャップ空間に面する磁石列の面積（ｃｍ2 ）
Ｂ：磁束密度の大きさ（Ｔ）
ここで磁束密度Ｂの大きさはギャップの大きさに反比例するから、ギャップを小さくすると第１磁石列Ｍと第２磁石列Ｍ' との間に作用する吸引力Ｆは飛躍的に大きくなる（二乗できいてくる。）。したがって、ギャップを小さくすればするほど吸引力も大きくなるから図６に示されるたわみδ（Ｙ方向の変形量) も大きくなる。かかるたわみ変形が生じると、場所によってギャップが変わることになり（図６の例では列方向の中央部分でギャップが最も小さくなる。) 、均一な磁場分布が得られないことになる。磁場分布を均一にすると言うことは、所望の特定波長の放射光を得るためには重要な条件であるから、磁場分布が均一にならないといろいろな波長の放射光が出てくるため好ましくない。上記たわみδは、数十μｍのオーダーでも問題となり、極力押さえる必要がある。
【００１０】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁石列のたわみ変形を押さえることで所望の放射光を得ることのできる挿入型偏光発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る挿入型偏光発生装置は、
電子ビームが通過するためのギャップ空間と、
このギャップ空間を挟むように配置され、かつ、吸引力が作用するように磁石が列状に多数配列された第１主磁石列及び第２主磁石列と、
前記ギャップ空間を挟むように配置され、かつ、反発力が作用するように磁石が列状に多数配列された第１補助磁石列及び第２補助磁石列とを備え、
前記第１及び第２補助磁石列は、前記第１及び第２主磁石列の左右両側に配置され、第１及び第２補助磁石列を構成する磁石の配列は、左右で同じであることを特徴とするものである。
【００１１】
この構成によると、第１主磁石列と第２主磁石列の間には吸引力が作用するが、これら主磁石列のほかに第１補助磁石列と第２補助磁石列とを備え、これら補助磁石列の間には反発力が作用する。つまり、吸引力を打ち消すように反発力が作用する。従って、第１及び第２主磁石列を保持している保持部のたわみ変形を押さえることができる。その結果、所望の放射光を得ることのできる挿入型偏光発生装置を提供することができた。
【００１２】
本発明の目的を達成するための別の挿入型偏光発生装置は、
電子ビームが通過するためのギャップ空間と、
垂直方向に磁化された磁石と水平方向に磁化された磁石とが交互に列状に配列された第１主磁石列と、
この第１主磁石列と前記ギャップ空間を隔てて設けられ、垂直方向に磁化された磁石と水平方向に磁化された磁石とが交互に列状に配列され、垂直磁化方向が前記第１主磁石列と同じで水平磁化方向が前記第１主磁石列と反対向きになるように磁石が配列された第２主磁石列と、
垂直方向に磁化された磁石と水平方向に磁化された磁石とが交互に列状に配列された第１補助磁石列と、
この第１補助磁石列と前記ギャップ空間を隔てて設けられ、垂直方向に磁化された磁石と水平方向に磁化された磁石とが交互に列状に配列され、垂直磁化方向が前記第１補助磁石列と反対で水平磁化方向が前記第１補助磁石列と同じ向きになるように磁石が配列された第２補助磁石列と、
前記第１主磁石列と前記第１補助磁石列とを保持するための第１保持部と、
前記第２主磁石列と前記第２補助磁石列とを保持するための第２保持部とを備え、
前記第１及び第２補助磁石列は、前記第１及び第２主磁石列の左右両側に配置され、第１及び第２補助磁石列を構成する磁石の配列は、左右で同じであることを特徴とするものである。
【００１３】
この構成によると、まず第１主磁石列と第２主磁石列の垂直方向に磁化された磁石について着目すると、垂直磁化方向が同じになるように磁石が配列されている。つまり、ギャップ空間を隔ててＳ極とＮ極とが向かい合う関係になるように配列される。従って、第１主磁石列と第２主磁石列との間には吸引力が作用する。次に、第１補助磁石列と第２補助磁石列の垂直方向に磁化された磁石について着目すると、垂直磁化方向が反対方向になるように磁石が配列されている。つまり、ギャップ空間を隔ててＳ極とＳ極、又はＮ極とＮ極とが向かい合う関係になるように配列される。従って、第１補助磁石列と第２補助磁石列との間には反発力が作用する。
【００１４】
以上のことから、第１及び第２主磁石列の間に作用する吸引力を第１及び第２補助磁石列の間に作用する反発力により打ち消すことができる。従って、第１及び第２主磁石列を保持している保持部のたわみ変形を押さえることができ、所望の放射光を得ることのできる挿入型偏光発生装置を提供することができた。
【００１５】
なお、前記第１主磁石列と前記第１補助磁石列とを保持するための第１保持部を備えているが、第１保持部として、第１主磁石列を保持する部分と第１補助磁石列を保持する部分を一体に構成しても良いし、別々に構成しても良いものとする。この点は、前記第２主磁石列と前記第２補助磁石列とを保持するための第２保持部についても同様である。
【００１６】
本発明の好適な実施形態として、前記第１補助磁石列は、前記第１主磁石列の両側に一対配置され、前記第２補助磁石列は、前記第２主磁石列の両側に一対配置される構成のものがあげられる。第１補助磁石列は、第１主磁石列の方側に１つだけ配置しても良いが、両側に一対配置することにより、バランス良く吸引力を打ち消すことができる。
【００１７】
本発明の別の実施形態として、前記第１及び第２主磁石列の磁石配列の周期長と、前記第１及び第２補助磁石列の磁石配列の周期長とを等しくなるように設定していることが好ましい。
【００１８】
上記構成のように、周期長を等しく設定することで、主磁石列による変動磁場の周期 (吸引力が作用する周期) と同じ周期で反発力を作用させることができる。かかる構成により、主磁石列に作用する吸引力を打ち消すことができる補助磁石列による反発力の設定が容易なものになる。
【００１９】
本発明の更に別の実施形態として、前記第１及び第２補助磁石列は、それぞれ前記第１及び第２主磁石列に対して、水平方向において所定の距離を隔てて配置されていることが好ましい。
【００２０】
第１及び第２補助磁石列により構成される磁場からの漏れ磁束が、第１及び第２主磁石列により構成される磁場に対して影響を与えないことが好ましい。上記構成によると、補助磁石列は主磁石列に対して所定の距離を隔てて配置されるから、補助磁石列による漏れ磁束が主磁石列により構成される磁場に対して影響を与えないようにすることができる。従って、補助磁石列を設けることにより挿入型偏光発生装置の本来の性能を低下させることがない。
【００２１】
本発明の更に別の好適な実施形態として、前記第１主磁石列と前記第１補助磁石列との組み合わせで構成される第１ユニットと、
前記第１保持部として機能する、前記第１ユニットの複数が円周方向に沿って配置された第１回転支持体と、
前記第２主磁石列と前記第２補助磁石列との組み合わせで構成される第２ユニットと、
前記第２保持部として機能する、前記第２ユニットの複数が円周方向に沿って配置された第２回転支持体と、
前記第１回転支持体と前記第２回転支持体とを連動して回転させる機構とを備え、
前記第１ユニットと前記第２ユニットとの組み合わせ種類が複数になるように構成したものがあげられる。
【００２２】
この構成によると、第１回転支持体と第２回転支持体とを連動して回転させることにより、第１ユニットと第２ユニットとの組み合わせを複数設定することができる。このような回転式にすることで、複数種類の放射光を得ることができる。回転支持体の円周方向に沿って第１又は第２ユニットを設けると、長手方向に伸びるユニットの中央部分は構造的に支持体に固定することができず、長手方向の両側部分でのみ支持体に対して固定することができる。つまり、主磁石列による吸引力が作用した場合には、中央部分のたわみが通常のものに比べてより発生しやすくなる。したがって、回転式による場合は、補助磁石列を設ける構成を採用することはきわめて効果的であるということができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に図面を用いて本発明に係る挿入型偏光発生装置の１例であるアンジュレータの実施形態を説明する。
【００２４】
＜磁気回路の構成＞
アンジュレータの全体の構成については、既に説明した図７の装置を用いることができる。新規な磁気回路の構成は図１の模式図に示される。この磁気回路は、電子ビームの移動するギャップ空間を挟んで下側に配置される第１主磁石列Ｍ１、第１補助磁石列Ｍ２，Ｍ３と、上側に配置される第２主磁石列Ｍ４、第２補助磁石列Ｍ５，Ｍ６とを備えている。なお、磁化方向などをわかりやすく説明するために座標系が示されており、Ｘ軸（電子ビームの移動方向に対して水平方向に直交する方向）、Ｙ軸（電子ビームの移動方向に対して垂直方向に直交する方向) 、Ｚ軸 (電子ビームの移動方向) により定義される。
【００２５】
第１主磁石列Ｍ１は、垂直方向（Ｙ方向）に磁化された磁石１ａと、水平方向（−Ｚ方向）に磁化された磁石１ｂと、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石１ｃと、水平方向（Ｚ方向）に磁化された１ｄとで構成される４つの磁石を１単位として、これが繰り返し配列されたものである。また、この１単位を構成する磁石列の列方向の長さＬが周期長と呼ばれる。第２主磁石列Ｍ４は、垂直方向（Ｙ方向）に磁化された磁石４ａと、水平方向（Ｚ方向）に磁化された磁石４ｂと、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石４ｃと、水平方向（Ｚ方向）に磁化された４ｄとで構成される４つの磁石を１単位として、これが同じ周期長Ｌで繰り返し配列されたものである。ギャップ空間における磁場の方向は図１の太い矢印で示され、磁束の流れの１例を示すと磁石１ａ→ギャップ→磁石４ａ→磁石４ｂ→磁石４ｃ→ギャップ→磁石１ｃ→磁石１ｂ→磁石１ａとなる。磁石１ａと磁石４ａ、および、磁石１ｃと磁石４ｃはＮ極とＳ極が向かい合う関係にあり、吸引力が作用する。主磁石列Ｍ１，Ｍ４におけるほかの磁石も同様である。したがって、第１磁石列Ｍ１と第２磁石列Ｍ２との間には吸引力が作用する。
【００２６】
次に補助磁石列について説明する。第１補助磁石列Ｍ２は、垂直方向（Ｙ方向）に磁化された磁石２ａと、水平方向（−Ｚ方向）に磁化された磁石２ｂと、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石２ｃと、水平方向（Ｚ方向）に磁化された２ｄとで構成される４つの磁石を１単位として、これが主磁石列と同じ周期長Ｌで配列されたものである。第２補助磁石列Ｍ５は、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石５ａと、水平方向（−Ｚ方向）に磁化された磁石５ｂと、垂直方向（Ｙ方向）に磁化された磁石５ｃと、水平方向（Ｚ方向）に磁化された５ｄとで構成される４つの磁石を１単位として、これが同じ周期長Ｌで繰り返し配列されたものである。ギャップ空間における磁場の方向は図１の太い矢印で示され、磁束の流れの１例を示すと第１補助磁石列Ｍ２については磁石２ａ→ギャップ→磁石２ｃ→磁石２ｂ→磁石２ａとなる。第２補助磁石列Ｍ５については、磁石５ａ→ギャップ→磁石５ｃ→磁石５ｂ→磁石５ａとなる。磁石２ａと磁石５ａ、および、磁石２ｃと磁石５ｃは、Ｎ極とＮ極又はＳ極とＳ極が向かい合う関係にあり、反発力が作用する。補助磁石列Ｍ２，Ｍ５におけるほかの磁石も同様である。したがって、第１補助磁石列Ｍ２と第２補助磁石列Ｍ５との間には反発力が作用する。第１補助磁石列Ｍ３の構成は第１補助磁石列Ｍ２と同じである。第２補助磁石列Ｍ６の構成は第２補助磁石列Ｍ５の構成と同じである。
【００２７】
図３は、各磁石列の間に作用する吸引力と反発力をわかりやすく示したものであり、反発力が吸引力を打ち消すように作用し、従来技術の図６のようなたわみ変形は生じない。
【００２８】
また、図１の磁気回路のその他の特徴について説明する。主磁石列Ｍ１，Ｍ４の磁石よりも補助磁石列Ｍ２、Ｍ３，Ｍ５，Ｍ６の大きさは小さくなっている。更に詳しく説明すると、Ｘ方向の長さで比較して、主磁石列Ｍ１，Ｍ４の磁石のほうが長い。Ｚ方向の長さはすべて等しい。Ｙ方向の高さもすべて等しい。
【００２９】
第１補助磁石列Ｍ２，Ｍ３は第１主磁石列に対して水平方向において所定の間隔を隔てて配置されている。第２補助磁石列Ｍ５，Ｍ６についても第２主磁石列Ｍ４に対して水平方向において所定の同じ間隔を隔てて配置されている。これにより、補助磁石列Ｍ２、Ｍ３，Ｍ５，Ｍ６による磁気回路からの漏れ磁束が、主磁石列Ｍ１，Ｍ４による磁気回路に対して影響を与えないようにしている。また、主磁石列Ｍ１，Ｍ４の両側にある一方の補助磁石列Ｍ２、Ｍ３の磁場が他方の補助磁石列Ｍ５，Ｍ６に対して影響を与えないように、両側の補助磁石列の磁化方向は対称になるようにしている。
【００３０】
さらに、第１及び第２主磁石列Ｍ１，Ｍ４に作用する吸引力と、第１及び第２補助磁石列Ｍ２，Ｍ５に作用する反発力とＭ３，Ｍ６に作用する反発力との和が等しくなるように設定される。
【００３１】
電子ビームがギャップ空間内に進入してくると、変動磁界の内部をＸ方向に繰り返し振動しながらＺ方向に進行する。電子ビームが移動軌跡を曲げられるたびに強力な高輝度のシンクロトロン放射光を発生する。
【００３２】
＜磁石の取り付け構造＞
図２により、主磁石列及び補助磁石列の取り付け構造 (保持部Ｈ) の１例を説明する。保持部Ｈは、第１主磁石列Ｍ１の磁石１ａ、１ｂ・・・を保持するホルダー１０・・・とクランプ部材１３・・・と、第１補助磁石列Ｍ２の磁石２ａ，２ｂ・・・を保持するホルダー１１．１１・・・とクランプ部材１４と、第１補助磁石列Ｍ３の磁石３ａ，３ｂ・・・を保持するホルダー１２とクランプ部材１４と、ホルダー１０，１１，１２・・・を固定する支持台１５とを備えている。クランプ部材１３にはテーパ面１３ａが形成され、この部分で磁石１ａ，１ｂ・・・に形成された斜面部を押さえることで確実に保持される。クランプ部材１４も同様のテーパ面を備えている。クランプ部材１３，１４はそれぞれホルダー１０，１１，１２に対してボルト等により（不図示）結合される。ホルダー１０，１１，１２は、同様にボルト等により (不図示) 支持台１５に対して固定される。
【００３３】
第１主磁石列Ｍ１のために設けられたホルダー１０は、第１補助磁石列のために設けられたホルダー１１，１２とは別部材である。かかる構成により、補助磁石列を取り外した状態で、主磁石列の磁場の調整を行うことができるので便利である。磁石列に用いられる磁石は、好ましくはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石が用いられる。図２には示されないが、第２主磁石列と第２補助磁石列の保持部も同じ機構が採用される。
【００３４】
＜別実施形態＞
図４は、磁気回路の別実施形態の構成を示すものである。この構成は回転式ミニポールアンジュレータと呼ばれている。このアンジュレータは、回転軸２８，２９に固定された第１回転支持体３０ (第１保持部) と、回転軸３１，３２に固定された第２回転支持体３３ (第２保持部) とを備えている。第１回転支持体３０は、円周方向に沿って磁気回路ユニット２０、２２，２４，２６ (第１ユニット) を備えており、第２回転支持体３３は、円周方向に沿って磁気回路ユニット２１，２３，２５，２７ (第２ユニット) を備えている。
【００３５】
磁気回路ユニット２０を構成する第１主磁石列Ｍ１、第１補助磁石列Ｍ２，Ｍ３は図１に示されるものと同じである。磁気回路ユニット２１を構成する第２主磁石列Ｍ４、第２補助磁石列Ｍ５，Ｍ６も図１に示されるものと同じである。また、保持部Ｈ１、Ｈ２の構造も図２に示されるものと同じで良い。
【００３６】
図４のアンジュレータによると、磁気回路ユニット２０と２１、２２と２３、２４と２５，２６と２７の４通りの組み合わせのうちから任意の組み合わせを選択することができる。つまり、４通りの放射光を作り出すことができる。そのため、各組み合わせにおいては、ギャップ、周期長、磁石の種類等の条件を少しずつ変えている。
第１及び第２回転支持体３０，３３を連動させるための機構としては、例えば、回転軸２８，３１の一端にそれぞれギヤを取り付けてかみ合わせ、いずれかのギヤを電動モータに連結するようにすれば良い。
図４に示すような構造を採用すると、磁石列の両端部は回転支持体３０，３３に対して固定することができるが、磁石列の中央部分は構造的に回転支持体３０，３３に対して固定できない。つまり、補助磁石列を設けないと主磁石列の中央部分は通常のものに比べてよりたわみやすい。従って、補助磁石列を設ける構成は、図４に示すような回転式のアンジュレータにおいては、極めて効果的であると言うことができる。
【００３７】
＜具体的構成（実験）例＞
具体的な磁気回路の構成例として、主磁石列の磁石の幅を２ｃｍ、長さを１ｍ、ギャップ間の磁束密度を１Ｔとした場合に、補助磁石列による反発力が作用しない場合には、図６に示すように中央部分にたわみδが発生する。その際の吸引力は前述した式１により４０６Ｋｇｆ、たわみδは４０μｍとなる。主磁石列の両側に補助磁石列を配置した場合は、図３に示すように、主磁石列の吸引力に加えて両側の補助磁石列による反発力がかかる。この場合に、アンジュレータ全体に作用する吸引力は全ギャップ空間領域においてキャンセルされる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明 (本実施形態) の構成によると次に示すような効果を発揮する。
（１）主磁石列により発生する吸引力によるたわみがなくなり、ギャップの変動による磁場の変化が低減され、アンジュレータ内の磁場を均一にすることができる。
（２）主磁石列の両側に反発力の作用する補助磁石列を設けることで、吸引力を打ち消すことができるので、磁気回路を保持する保持部の必要な強度を小さくすることができる。又、保持部の軽量化も達成できる。
（３）保持部を軽量化することで、その構造も簡易にすることができ、その結果装置の安全性を高めることができる。
【００３９】
（４）保持部の必要強度を小さくすることで装置を小型化することができる。その結果、異なる磁場の磁気回路を１つの装置内に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁気回路の構成を示す模式図
【図２】本実施形態にかかる磁石列の取り付け構造を示す図
【図３】吸引力と反発力との関係をわかりやすく示す図
【図４】別実施形態に係る磁気回路の構成を示す図
【図５】従来技術にかかる磁気回路の構成を示す図
【図６】従来技術において吸引力によるたわみ変形が生じた状態を示す図
【図７】アンジュレータ (挿入型偏光発生装置) の外観を示す斜視図
【符号の説明】
Ｈ，Ｈ１，Ｈ２ 保持部
Ｍ１ 第１主磁石列
Ｍ４ 第２主磁石列
Ｍ２，Ｍ３ 第１補助磁石列
Ｍ５，Ｍ６ 第２補助磁石列
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 磁石
３ａ，３ｂ 磁石
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 磁石
２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７ 磁気回路ユニット
３０ 第１回転支持体
３３ 第２回転支持体
【発明の属する技術分野】
本発明は、挿入型偏光発生装置の磁気回路の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光速近くまで加速された電子ビームが磁界中で曲げられると、電子ビームの移動軌跡の接線方向に放射光を発光し、これをシンクロトロン放射光と呼んでいる。このようなシンクロトロン放射光を発生させる光源を、電子貯蔵リング（電子ビーム蓄積リング）の直線部に設置し、高指向性、高強度、高偏光性などの特性を生かした種々の技術の実用化のための研究が行われている。今日の電子貯蔵リングには、より高いビーム電流、より小さなビーム断面積による高輝度光源であるウイグラー又はアンジュレータと呼ばれている挿入型偏光発生装置が複数設けられている。
【０００３】
ここで従来技術にかかる挿入型偏光発生装置（アンジュレータ）を図５、図６、図７により説明する。図７において、このアンジュレータ１００は多数個の磁石ｍが列状に（１列に）配列された第１磁石列Ｍと、同じく多数個の磁石ｍ' が列状に（１列に）配列された第２磁石列Ｍ' とを備えており、これら第１磁石列Ｍと第２磁石列Ｍ' により磁気回路が構成されている。第１磁石列Ｍを構成する磁石ｍは個々にホルダー５０に保持されると共に、各ホルダー５０はさらに支持台５１にボルトなどの適宜の手段により固定されている。また、第２磁石列Ｍ' を構成する磁石ｍ' も個々にホルダー５２に保持されると共に、各ホルダー５２はさらに支持台５３に適宜の手段により固定されている。第１磁石列Ｍと第２磁石列Ｍ' とは所定のギャップ空間を隔てて配置されており、このギャップ空間を光速近くまで加速された電子ビーム（図７に示される矢印Ｅ方向）が移動するようになっている。
【０００４】
次に磁気回路を構成する第１、第２磁石列Ｍ，Ｍ' について図５によりさらに詳しく説明する。第１磁石列Ｍは、垂直方向（Ｙ方向）に磁化された磁石ｍ１と、水平方向（−Ｚ方向）に磁化された磁石ｍ２と、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石ｍ３と、水平方向（Ｚ方向）に磁化されたｍ４とで構成される４つの磁石を１単位として、これが繰り返し配列されたものである。また、この１単位を構成する磁石列の列方向の長さＬ（図５参照）を周期長と呼んでいる。また、第２磁石列Ｍ' についても同様で、垂直方向（Ｙ方向）に磁化された磁石ｍ１' と、水平方向（Ｚ方向）に磁化された磁石ｍ２' と、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石ｍ３' と、水平方向（−Ｚ方向）に磁化されたｍ４' とで構成される。第２磁石列Ｍ' の磁石が配列される周期長Ｌは、第１磁石列Ｍと等しく設定されている。
【０００５】
また、ギャップ空間における磁場の方向は図５の太い矢印で示され、磁束の流れの１例を示すと磁石ｍ１→ギャップ→磁石ｍ１' →磁石ｍ２' →磁石ｍ３' →ギャップ→磁石ｍ３→磁石ｍ２→磁石ｍ１となり、したがって、第１磁石列Ｍと第２磁石列Ｍ' との間には吸引力が作用することになる。
【０００６】
ところで、電子ビームが移動する空間であるギャップ空間は真空にする必要があり、この場合、ギャップ空間に真空チャンバを挿入し、真空チャンバの外側に磁気回路を構成するものがある。この構成によれば、真空チャンバの大きさを確保する必要があることから、第１磁石列Ｍと第２磁石列Ｍ' とのギャップは２０ｍｍよりも小さくすることができない。したがって、磁束密度が十分に大きくならず、得られる放射光のエネルギーや輝度が限られていた。大きなエネルギーや輝度を有する放射光を得るには、真空チャンバの中に磁気回路を構成し、第１磁石列Ｍと第２磁石列Ｍ' とのギャップを小さくして磁束密度を大きくすることが考えられる。
【０００７】
また、波長の短い放射光を作り出すためには、磁気回路の周期長を短くする必要がある。周期長を短くした場合にはギャップ空間における磁束密度を確保するためには、真空チャンバの内部に磁気回路を構成すると共に、ギャップを短くする必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ギャップを小さくして磁場を強くすると、第１磁石列Ｍと第２磁石列Ｍ' との間に作用する吸引力により、各ホルダー５０，５２及び支持台５１，５３が図６に示すように変形してしまう。ここで、吸引力Ｆは次の式で表わされる。
【０００９】
Ｆ＝２．０３×Ｓ×Ｂ2 (式１）
Ｓ：電子ビームが移動するギャップ空間に面する磁石列の面積（ｃｍ2 ）
Ｂ：磁束密度の大きさ（Ｔ）
ここで磁束密度Ｂの大きさはギャップの大きさに反比例するから、ギャップを小さくすると第１磁石列Ｍと第２磁石列Ｍ' との間に作用する吸引力Ｆは飛躍的に大きくなる（二乗できいてくる。）。したがって、ギャップを小さくすればするほど吸引力も大きくなるから図６に示されるたわみδ（Ｙ方向の変形量) も大きくなる。かかるたわみ変形が生じると、場所によってギャップが変わることになり（図６の例では列方向の中央部分でギャップが最も小さくなる。) 、均一な磁場分布が得られないことになる。磁場分布を均一にすると言うことは、所望の特定波長の放射光を得るためには重要な条件であるから、磁場分布が均一にならないといろいろな波長の放射光が出てくるため好ましくない。上記たわみδは、数十μｍのオーダーでも問題となり、極力押さえる必要がある。
【００１０】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁石列のたわみ変形を押さえることで所望の放射光を得ることのできる挿入型偏光発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る挿入型偏光発生装置は、
電子ビームが通過するためのギャップ空間と、
このギャップ空間を挟むように配置され、かつ、吸引力が作用するように磁石が列状に多数配列された第１主磁石列及び第２主磁石列と、
前記ギャップ空間を挟むように配置され、かつ、反発力が作用するように磁石が列状に多数配列された第１補助磁石列及び第２補助磁石列とを備え、
前記第１及び第２補助磁石列は、前記第１及び第２主磁石列の左右両側に配置され、第１及び第２補助磁石列を構成する磁石の配列は、左右で同じであることを特徴とするものである。
【００１１】
この構成によると、第１主磁石列と第２主磁石列の間には吸引力が作用するが、これら主磁石列のほかに第１補助磁石列と第２補助磁石列とを備え、これら補助磁石列の間には反発力が作用する。つまり、吸引力を打ち消すように反発力が作用する。従って、第１及び第２主磁石列を保持している保持部のたわみ変形を押さえることができる。その結果、所望の放射光を得ることのできる挿入型偏光発生装置を提供することができた。
【００１２】
本発明の目的を達成するための別の挿入型偏光発生装置は、
電子ビームが通過するためのギャップ空間と、
垂直方向に磁化された磁石と水平方向に磁化された磁石とが交互に列状に配列された第１主磁石列と、
この第１主磁石列と前記ギャップ空間を隔てて設けられ、垂直方向に磁化された磁石と水平方向に磁化された磁石とが交互に列状に配列され、垂直磁化方向が前記第１主磁石列と同じで水平磁化方向が前記第１主磁石列と反対向きになるように磁石が配列された第２主磁石列と、
垂直方向に磁化された磁石と水平方向に磁化された磁石とが交互に列状に配列された第１補助磁石列と、
この第１補助磁石列と前記ギャップ空間を隔てて設けられ、垂直方向に磁化された磁石と水平方向に磁化された磁石とが交互に列状に配列され、垂直磁化方向が前記第１補助磁石列と反対で水平磁化方向が前記第１補助磁石列と同じ向きになるように磁石が配列された第２補助磁石列と、
前記第１主磁石列と前記第１補助磁石列とを保持するための第１保持部と、
前記第２主磁石列と前記第２補助磁石列とを保持するための第２保持部とを備え、
前記第１及び第２補助磁石列は、前記第１及び第２主磁石列の左右両側に配置され、第１及び第２補助磁石列を構成する磁石の配列は、左右で同じであることを特徴とするものである。
【００１３】
この構成によると、まず第１主磁石列と第２主磁石列の垂直方向に磁化された磁石について着目すると、垂直磁化方向が同じになるように磁石が配列されている。つまり、ギャップ空間を隔ててＳ極とＮ極とが向かい合う関係になるように配列される。従って、第１主磁石列と第２主磁石列との間には吸引力が作用する。次に、第１補助磁石列と第２補助磁石列の垂直方向に磁化された磁石について着目すると、垂直磁化方向が反対方向になるように磁石が配列されている。つまり、ギャップ空間を隔ててＳ極とＳ極、又はＮ極とＮ極とが向かい合う関係になるように配列される。従って、第１補助磁石列と第２補助磁石列との間には反発力が作用する。
【００１４】
以上のことから、第１及び第２主磁石列の間に作用する吸引力を第１及び第２補助磁石列の間に作用する反発力により打ち消すことができる。従って、第１及び第２主磁石列を保持している保持部のたわみ変形を押さえることができ、所望の放射光を得ることのできる挿入型偏光発生装置を提供することができた。
【００１５】
なお、前記第１主磁石列と前記第１補助磁石列とを保持するための第１保持部を備えているが、第１保持部として、第１主磁石列を保持する部分と第１補助磁石列を保持する部分を一体に構成しても良いし、別々に構成しても良いものとする。この点は、前記第２主磁石列と前記第２補助磁石列とを保持するための第２保持部についても同様である。
【００１６】
本発明の好適な実施形態として、前記第１補助磁石列は、前記第１主磁石列の両側に一対配置され、前記第２補助磁石列は、前記第２主磁石列の両側に一対配置される構成のものがあげられる。第１補助磁石列は、第１主磁石列の方側に１つだけ配置しても良いが、両側に一対配置することにより、バランス良く吸引力を打ち消すことができる。
【００１７】
本発明の別の実施形態として、前記第１及び第２主磁石列の磁石配列の周期長と、前記第１及び第２補助磁石列の磁石配列の周期長とを等しくなるように設定していることが好ましい。
【００１８】
上記構成のように、周期長を等しく設定することで、主磁石列による変動磁場の周期 (吸引力が作用する周期) と同じ周期で反発力を作用させることができる。かかる構成により、主磁石列に作用する吸引力を打ち消すことができる補助磁石列による反発力の設定が容易なものになる。
【００１９】
本発明の更に別の実施形態として、前記第１及び第２補助磁石列は、それぞれ前記第１及び第２主磁石列に対して、水平方向において所定の距離を隔てて配置されていることが好ましい。
【００２０】
第１及び第２補助磁石列により構成される磁場からの漏れ磁束が、第１及び第２主磁石列により構成される磁場に対して影響を与えないことが好ましい。上記構成によると、補助磁石列は主磁石列に対して所定の距離を隔てて配置されるから、補助磁石列による漏れ磁束が主磁石列により構成される磁場に対して影響を与えないようにすることができる。従って、補助磁石列を設けることにより挿入型偏光発生装置の本来の性能を低下させることがない。
【００２１】
本発明の更に別の好適な実施形態として、前記第１主磁石列と前記第１補助磁石列との組み合わせで構成される第１ユニットと、
前記第１保持部として機能する、前記第１ユニットの複数が円周方向に沿って配置された第１回転支持体と、
前記第２主磁石列と前記第２補助磁石列との組み合わせで構成される第２ユニットと、
前記第２保持部として機能する、前記第２ユニットの複数が円周方向に沿って配置された第２回転支持体と、
前記第１回転支持体と前記第２回転支持体とを連動して回転させる機構とを備え、
前記第１ユニットと前記第２ユニットとの組み合わせ種類が複数になるように構成したものがあげられる。
【００２２】
この構成によると、第１回転支持体と第２回転支持体とを連動して回転させることにより、第１ユニットと第２ユニットとの組み合わせを複数設定することができる。このような回転式にすることで、複数種類の放射光を得ることができる。回転支持体の円周方向に沿って第１又は第２ユニットを設けると、長手方向に伸びるユニットの中央部分は構造的に支持体に固定することができず、長手方向の両側部分でのみ支持体に対して固定することができる。つまり、主磁石列による吸引力が作用した場合には、中央部分のたわみが通常のものに比べてより発生しやすくなる。したがって、回転式による場合は、補助磁石列を設ける構成を採用することはきわめて効果的であるということができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に図面を用いて本発明に係る挿入型偏光発生装置の１例であるアンジュレータの実施形態を説明する。
【００２４】
＜磁気回路の構成＞
アンジュレータの全体の構成については、既に説明した図７の装置を用いることができる。新規な磁気回路の構成は図１の模式図に示される。この磁気回路は、電子ビームの移動するギャップ空間を挟んで下側に配置される第１主磁石列Ｍ１、第１補助磁石列Ｍ２，Ｍ３と、上側に配置される第２主磁石列Ｍ４、第２補助磁石列Ｍ５，Ｍ６とを備えている。なお、磁化方向などをわかりやすく説明するために座標系が示されており、Ｘ軸（電子ビームの移動方向に対して水平方向に直交する方向）、Ｙ軸（電子ビームの移動方向に対して垂直方向に直交する方向) 、Ｚ軸 (電子ビームの移動方向) により定義される。
【００２５】
第１主磁石列Ｍ１は、垂直方向（Ｙ方向）に磁化された磁石１ａと、水平方向（−Ｚ方向）に磁化された磁石１ｂと、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石１ｃと、水平方向（Ｚ方向）に磁化された１ｄとで構成される４つの磁石を１単位として、これが繰り返し配列されたものである。また、この１単位を構成する磁石列の列方向の長さＬが周期長と呼ばれる。第２主磁石列Ｍ４は、垂直方向（Ｙ方向）に磁化された磁石４ａと、水平方向（Ｚ方向）に磁化された磁石４ｂと、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石４ｃと、水平方向（Ｚ方向）に磁化された４ｄとで構成される４つの磁石を１単位として、これが同じ周期長Ｌで繰り返し配列されたものである。ギャップ空間における磁場の方向は図１の太い矢印で示され、磁束の流れの１例を示すと磁石１ａ→ギャップ→磁石４ａ→磁石４ｂ→磁石４ｃ→ギャップ→磁石１ｃ→磁石１ｂ→磁石１ａとなる。磁石１ａと磁石４ａ、および、磁石１ｃと磁石４ｃはＮ極とＳ極が向かい合う関係にあり、吸引力が作用する。主磁石列Ｍ１，Ｍ４におけるほかの磁石も同様である。したがって、第１磁石列Ｍ１と第２磁石列Ｍ２との間には吸引力が作用する。
【００２６】
次に補助磁石列について説明する。第１補助磁石列Ｍ２は、垂直方向（Ｙ方向）に磁化された磁石２ａと、水平方向（−Ｚ方向）に磁化された磁石２ｂと、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石２ｃと、水平方向（Ｚ方向）に磁化された２ｄとで構成される４つの磁石を１単位として、これが主磁石列と同じ周期長Ｌで配列されたものである。第２補助磁石列Ｍ５は、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石５ａと、水平方向（−Ｚ方向）に磁化された磁石５ｂと、垂直方向（Ｙ方向）に磁化された磁石５ｃと、水平方向（Ｚ方向）に磁化された５ｄとで構成される４つの磁石を１単位として、これが同じ周期長Ｌで繰り返し配列されたものである。ギャップ空間における磁場の方向は図１の太い矢印で示され、磁束の流れの１例を示すと第１補助磁石列Ｍ２については磁石２ａ→ギャップ→磁石２ｃ→磁石２ｂ→磁石２ａとなる。第２補助磁石列Ｍ５については、磁石５ａ→ギャップ→磁石５ｃ→磁石５ｂ→磁石５ａとなる。磁石２ａと磁石５ａ、および、磁石２ｃと磁石５ｃは、Ｎ極とＮ極又はＳ極とＳ極が向かい合う関係にあり、反発力が作用する。補助磁石列Ｍ２，Ｍ５におけるほかの磁石も同様である。したがって、第１補助磁石列Ｍ２と第２補助磁石列Ｍ５との間には反発力が作用する。第１補助磁石列Ｍ３の構成は第１補助磁石列Ｍ２と同じである。第２補助磁石列Ｍ６の構成は第２補助磁石列Ｍ５の構成と同じである。
【００２７】
図３は、各磁石列の間に作用する吸引力と反発力をわかりやすく示したものであり、反発力が吸引力を打ち消すように作用し、従来技術の図６のようなたわみ変形は生じない。
【００２８】
また、図１の磁気回路のその他の特徴について説明する。主磁石列Ｍ１，Ｍ４の磁石よりも補助磁石列Ｍ２、Ｍ３，Ｍ５，Ｍ６の大きさは小さくなっている。更に詳しく説明すると、Ｘ方向の長さで比較して、主磁石列Ｍ１，Ｍ４の磁石のほうが長い。Ｚ方向の長さはすべて等しい。Ｙ方向の高さもすべて等しい。
【００２９】
第１補助磁石列Ｍ２，Ｍ３は第１主磁石列に対して水平方向において所定の間隔を隔てて配置されている。第２補助磁石列Ｍ５，Ｍ６についても第２主磁石列Ｍ４に対して水平方向において所定の同じ間隔を隔てて配置されている。これにより、補助磁石列Ｍ２、Ｍ３，Ｍ５，Ｍ６による磁気回路からの漏れ磁束が、主磁石列Ｍ１，Ｍ４による磁気回路に対して影響を与えないようにしている。また、主磁石列Ｍ１，Ｍ４の両側にある一方の補助磁石列Ｍ２、Ｍ３の磁場が他方の補助磁石列Ｍ５，Ｍ６に対して影響を与えないように、両側の補助磁石列の磁化方向は対称になるようにしている。
【００３０】
さらに、第１及び第２主磁石列Ｍ１，Ｍ４に作用する吸引力と、第１及び第２補助磁石列Ｍ２，Ｍ５に作用する反発力とＭ３，Ｍ６に作用する反発力との和が等しくなるように設定される。
【００３１】
電子ビームがギャップ空間内に進入してくると、変動磁界の内部をＸ方向に繰り返し振動しながらＺ方向に進行する。電子ビームが移動軌跡を曲げられるたびに強力な高輝度のシンクロトロン放射光を発生する。
【００３２】
＜磁石の取り付け構造＞
図２により、主磁石列及び補助磁石列の取り付け構造 (保持部Ｈ) の１例を説明する。保持部Ｈは、第１主磁石列Ｍ１の磁石１ａ、１ｂ・・・を保持するホルダー１０・・・とクランプ部材１３・・・と、第１補助磁石列Ｍ２の磁石２ａ，２ｂ・・・を保持するホルダー１１．１１・・・とクランプ部材１４と、第１補助磁石列Ｍ３の磁石３ａ，３ｂ・・・を保持するホルダー１２とクランプ部材１４と、ホルダー１０，１１，１２・・・を固定する支持台１５とを備えている。クランプ部材１３にはテーパ面１３ａが形成され、この部分で磁石１ａ，１ｂ・・・に形成された斜面部を押さえることで確実に保持される。クランプ部材１４も同様のテーパ面を備えている。クランプ部材１３，１４はそれぞれホルダー１０，１１，１２に対してボルト等により（不図示）結合される。ホルダー１０，１１，１２は、同様にボルト等により (不図示) 支持台１５に対して固定される。
【００３３】
第１主磁石列Ｍ１のために設けられたホルダー１０は、第１補助磁石列のために設けられたホルダー１１，１２とは別部材である。かかる構成により、補助磁石列を取り外した状態で、主磁石列の磁場の調整を行うことができるので便利である。磁石列に用いられる磁石は、好ましくはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石が用いられる。図２には示されないが、第２主磁石列と第２補助磁石列の保持部も同じ機構が採用される。
【００３４】
＜別実施形態＞
図４は、磁気回路の別実施形態の構成を示すものである。この構成は回転式ミニポールアンジュレータと呼ばれている。このアンジュレータは、回転軸２８，２９に固定された第１回転支持体３０ (第１保持部) と、回転軸３１，３２に固定された第２回転支持体３３ (第２保持部) とを備えている。第１回転支持体３０は、円周方向に沿って磁気回路ユニット２０、２２，２４，２６ (第１ユニット) を備えており、第２回転支持体３３は、円周方向に沿って磁気回路ユニット２１，２３，２５，２７ (第２ユニット) を備えている。
【００３５】
磁気回路ユニット２０を構成する第１主磁石列Ｍ１、第１補助磁石列Ｍ２，Ｍ３は図１に示されるものと同じである。磁気回路ユニット２１を構成する第２主磁石列Ｍ４、第２補助磁石列Ｍ５，Ｍ６も図１に示されるものと同じである。また、保持部Ｈ１、Ｈ２の構造も図２に示されるものと同じで良い。
【００３６】
図４のアンジュレータによると、磁気回路ユニット２０と２１、２２と２３、２４と２５，２６と２７の４通りの組み合わせのうちから任意の組み合わせを選択することができる。つまり、４通りの放射光を作り出すことができる。そのため、各組み合わせにおいては、ギャップ、周期長、磁石の種類等の条件を少しずつ変えている。
第１及び第２回転支持体３０，３３を連動させるための機構としては、例えば、回転軸２８，３１の一端にそれぞれギヤを取り付けてかみ合わせ、いずれかのギヤを電動モータに連結するようにすれば良い。
図４に示すような構造を採用すると、磁石列の両端部は回転支持体３０，３３に対して固定することができるが、磁石列の中央部分は構造的に回転支持体３０，３３に対して固定できない。つまり、補助磁石列を設けないと主磁石列の中央部分は通常のものに比べてよりたわみやすい。従って、補助磁石列を設ける構成は、図４に示すような回転式のアンジュレータにおいては、極めて効果的であると言うことができる。
【００３７】
＜具体的構成（実験）例＞
具体的な磁気回路の構成例として、主磁石列の磁石の幅を２ｃｍ、長さを１ｍ、ギャップ間の磁束密度を１Ｔとした場合に、補助磁石列による反発力が作用しない場合には、図６に示すように中央部分にたわみδが発生する。その際の吸引力は前述した式１により４０６Ｋｇｆ、たわみδは４０μｍとなる。主磁石列の両側に補助磁石列を配置した場合は、図３に示すように、主磁石列の吸引力に加えて両側の補助磁石列による反発力がかかる。この場合に、アンジュレータ全体に作用する吸引力は全ギャップ空間領域においてキャンセルされる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明 (本実施形態) の構成によると次に示すような効果を発揮する。
（１）主磁石列により発生する吸引力によるたわみがなくなり、ギャップの変動による磁場の変化が低減され、アンジュレータ内の磁場を均一にすることができる。
（２）主磁石列の両側に反発力の作用する補助磁石列を設けることで、吸引力を打ち消すことができるので、磁気回路を保持する保持部の必要な強度を小さくすることができる。又、保持部の軽量化も達成できる。
（３）保持部を軽量化することで、その構造も簡易にすることができ、その結果装置の安全性を高めることができる。
【００３９】
（４）保持部の必要強度を小さくすることで装置を小型化することができる。その結果、異なる磁場の磁気回路を１つの装置内に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁気回路の構成を示す模式図
【図２】本実施形態にかかる磁石列の取り付け構造を示す図
【図３】吸引力と反発力との関係をわかりやすく示す図
【図４】別実施形態に係る磁気回路の構成を示す図
【図５】従来技術にかかる磁気回路の構成を示す図
【図６】従来技術において吸引力によるたわみ変形が生じた状態を示す図
【図７】アンジュレータ (挿入型偏光発生装置) の外観を示す斜視図
【符号の説明】
Ｈ，Ｈ１，Ｈ２ 保持部
Ｍ１ 第１主磁石列
Ｍ４ 第２主磁石列
Ｍ２，Ｍ３ 第１補助磁石列
Ｍ５，Ｍ６ 第２補助磁石列
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 磁石
３ａ，３ｂ 磁石
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 磁石
２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７ 磁気回路ユニット
３０ 第１回転支持体
３３ 第２回転支持体
Claims (6)
- 電子ビームが通過するためのギャップ空間と、
このギャップ空間を挟むように配置され、かつ、吸引力が作用するように磁石が列状に多数配列された第１主磁石列及び第２主磁石列と、
前記ギャップ空間を挟むように配置され、かつ、反発力が作用するように磁石が列状に多数配列された第１補助磁石列及び第２補助磁石列とを備え、
前記第１及び第２補助磁石列は、前記第１及び第２主磁石列の左右両側に配置され、第１及び第２補助磁石列を構成する磁石の配列は、左右で同じであることを特徴とする挿入型偏光発生装置。 - 電子ビームが通過するためのギャップ空間と、
垂直方向に磁化された磁石と水平方向に磁化された磁石とが交互に列状に配列された第１主磁石列と、
この第１主磁石列と前記ギャップ空間を隔てて設けられ、垂直方向に磁化された磁石と水平方向に磁化された磁石とが交互に列状に配列され、垂直磁化方向が前記第１主磁石列と同じで水平磁化方向が前記第１主磁石列と反対向きになるように磁石が配列された第２主磁石列と、
垂直方向に磁化された磁石と水平方向に磁化された磁石とが交互に列状に配列された第１補助磁石列と、
この第１補助磁石列と前記ギャップ空間を隔てて設けられ、垂直方向に磁化された磁石と水平方向に磁化された磁石とが交互に列状に配列され、垂直磁化方向が前記第１補助磁石列と反対で水平磁化方向が前記第１補助磁石列と同じ向きになるように磁石が配列された第２補助磁石列と、
前記第１主磁石列と前記第１補助磁石列とを保持するための第１保持部と、
前記第２主磁石列と前記第２補助磁石列とを保持するための第２保持部とを備え、
前記第１及び第２補助磁石列は、前記第１及び第２主磁石列の左右両側に配置され、第１及び第２補助磁石列を構成する磁石の配列は、左右で同じであることを特徴とする挿入型偏光発生装置。 - 前記第１補助磁石列は、前記第１主磁石列の両側に一対配置され、前記第２補助磁石列は、前記第２主磁石列の両側に一対配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の挿入型偏光発生装置。
- 前記第１及び第２主磁石列の磁石配列の周期長と、前記第１及び第２補助磁石列の磁石配列の周期長とを等しくなるように設定していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の挿入型偏光発生装置。
- 前記第１及び第２補助磁石列は、それぞれ前記第１及び第２主磁石列に対して、水平方向において所定の距離を隔てて配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の挿入型偏光発生装置。
- 前記第１主磁石列と前記第１補助磁石列との組み合わせで構成される第１ユニットと、
前記第１保持部として機能する、前記第１ユニットの複数が円周方向に沿って配置された第１回転支持体と、
前記第２主磁石列と前記第２補助磁石列との組み合わせで構成される第２ユニットと、
前記第２保持部として機能する、前記第２ユニットの複数が円周方向に沿って配置された第２回転支持体と、
前記第１回転支持体と前記第２回転支持体とを連動して回転させる機構とを備え、
前記第１ユニットと前記第２ユニットとの組み合わせ種類が複数になるように構成したことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の挿入型偏光発生装置。
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