JP7273362B2 - insertion light source - Google Patents
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Description
本発明は、多数の磁石が列状に配置される第1磁石列と、この第1磁石列が取り付け支持される第1磁石支持体と、多数の磁石が列状に配置されると共に、前記第1磁石列に対してギャップを介して向かい合う第2磁石列と、この第2磁石列が取り付け支持される第2磁石支持体と、前記ギャップの大きさを変更するため、前記第1磁石支持体及び/又は前記第2磁石支持体を磁石列が向かい合う方向に駆動するためのギャップ駆動機構と、このギャップ駆動機構と前記磁石支持体を連結するための駆動連動機構と、を有する挿入光源(insertion device)に関するものである。 The present invention comprises a first magnet row in which a large number of magnets are arranged in a row, a first magnet support to which the first magnet row is attached and supported, a large number of magnets arranged in a row, and a second magnet row facing the first magnet row across a gap; a second magnet support to which the second magnet row is attached and supported; and the first magnet support for changing the size of the gap. an insertion light source ( insertion device).
真空中において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挿入光源(アンジュレータ)が複数設けられている。 When an electron beam accelerated to near the speed of light in a vacuum is bent in a magnetic field, it emits synchrotron radiation in the tangential direction of the trajectory of the electron beam, which is called synchrotron radiation. Practical use of various technologies by installing a light source that generates such synchrotron radiation in the straight part of an electron storage ring (electron beam storage ring) and taking advantage of its characteristics such as high directivity, high intensity, and high polarization. Research is being conducted to Today's electron storage rings are equipped with multiple insertion sources (undulators), which are bright sources with higher beam currents and smaller beam cross-sections.
かかる挿入光源として、例えば、下記非特許文献1に開示される挿入光源が知られている。この挿入光源は、多数の磁石が列状に配置される第1磁石列と、多数の磁石が列状に配置される第2磁石列がギャップを介して向かいあう構成を備えている。このように多数の磁石列が向かい合っているために、両者の間には大きな吸引力が作用する。この吸引力の作用により、ギャップ駆動機構に大きな負荷が生じることにより精密なギャップ駆動が損なわれるだけでなく、磁石列が支持されている磁石支持体が変形することになり、磁界発生空間(ギャップ)において初期に設定した電子ビーム方向の磁界強度分布が乱れてしまう。その結果、所望の特性を有するシンクロトロン放射光が得られなくなるという問題があった。
As such an insertion light source, for example, an insertion light source disclosed in Non-Patent
かかる問題を解決するためにキャンセルバネ(補償バネ:compensation spring)機構を設けた構成が下記特許文献1に開示されている。上記の磁石支持体は連結ビームに対して垂直方向の機構(連結軸)を介して連結されており、連結ビームを垂直方向に移動させることでギャップの大きさを変更する。一方、キャンセルバネ機構も連結部を介して連結ビームに連結される。
下記特許文献1の図3を見ても理解されるように、複数の連結軸の間に、キャンセルバネ機構の連結部が配置されている。これは、両者が物理的に干渉するためである。従って、連結軸の配置が決まってしまうと、必然的に連結部およびキャンセルバネ機構の配置もほぼ決まってしまうことになる。
As can be seen from FIG. 3 of
上記の構成を有する挿入光源において、本発明者らは、連結軸の配置に対して、最適なキャンセルバネ機構の配置がシミュレーションにより求められることを見出した。すなわち、連結ビームの長さや連結軸の取り付け位置、配置するキャンセルバネ機構の個数等により、連結ビームの変形を最も抑制できる最適なキャンセルバネ機構の位置があることが分かった。 In the insertion light source having the above configuration, the inventors of the present invention found that the optimum arrangement of the canceling spring mechanism for the arrangement of the connecting shaft can be obtained by simulation. That is, it has been found that there is an optimum position of the cancel spring mechanism that can most suppress the deformation of the connecting beam, depending on the length of the connecting beam, the mounting position of the connecting shaft, the number of cancel spring mechanisms to be arranged, and the like.
しかしながら、前述のように、連結軸が配置される箇所には連結部を配置することはできないため、連結軸の最適位置とキャンセルバネ機構の最適位置が競合することがある。そのため、キャンセルバネ機構を最適位置に配置することができず、連結ビームの変形を最小にすることができないという問題があった。 However, as described above, since the connecting portion cannot be arranged where the connecting shaft is arranged, the optimum position of the connecting shaft and the optimum position of the canceling spring mechanism may conflict. Therefore, there is a problem that the canceling spring mechanism cannot be arranged at the optimum position and the deformation of the connecting beam cannot be minimized.
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、キャンセルバネ機構の配置の最適化を図り、連結ビームの変形を最小化することが可能な挿入光源を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an insertion light source capable of optimizing the arrangement of the cancel spring mechanism and minimizing the deformation of the coupled beam.
上記課題を解決するため本発明に係る挿入光源は、
多数の磁石が列状に配置される第1磁石列と、
この第1磁石列が取り付け支持される第1磁石支持体と、
多数の磁石が列状に配置されると共に、前記第1磁石列に対してギャップを介して向かい合う第2磁石列と、
この第2磁石列が取り付け支持される第2磁石支持体と、
前記ギャップの大きさを変更するため、前記第1磁石支持体及び/又は前記第2磁石支持体を磁石列が向かい合う方向に駆動するためのギャップ駆動機構と、
前記第1磁石支持体と一体的に連結された第1連結ビームと、
前記第2磁石支持体と一体的に連結された第2連結ビームと、
前記第1連結ビームと前記第2連結ビームの少なくとも一方と、前記ギャップ駆動機構とを連結するための駆動連動機構と、
第1磁石列と第2磁石列間に作用する吸引力をキャンセルする方向に作用するキャンセルバネ機構と、
キャンセルバネ機構と前記連結ビームを連結するためのバネ連動機構と、を備え、
前記バネ連動機構は、前記第1連結ビーム、第2連結ビームのいずれか一方と一対の第1連結部を介して連結される第1補助フレームと、
前記第1連結ビーム、第2連結ビームのいずれか他方と一対の第2連結部を介して連結される第2補助フレームと、
前記第1補助フレームに取り付けられる第1バネ支持フレームと、
前記第2補助フレームに取り付けられる第2バネ支持フレームと、
これら第1バネ支持フレームと第2バネ支持フレームの前記磁石列が向かい合う方向の相対移動をガイドするためのガイド機構と、を備え、
前記第1バネ支持フレームと第2バネ支持フレームの双方に前記キャンセルバネ機構が取り付けられており、前記ギャップの大きさを変更したときに、前記第1バネ支持フレームと第2バネ支持フレームの磁石列が向かい合う方向の相対移動を許容することでキャンセルバネ機構が動作するように構成され、
前記第1補助フレームは、前記一対の第1連結部の間に、前記第1磁石支持体と前記第1連結ビームとを連結するための機構を配置可能であり、
前記第2補助フレームは、前記一対の第2連結部の間に、前記第2磁石支持体と前記第2連結ビームとを連結するための機構を配置可能であることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the insertion light source according to the present invention includes:
a first magnet row in which a large number of magnets are arranged in a row;
a first magnet support to which the first magnet row is attached and supported;
a second magnet row in which a large number of magnets are arranged in a row and faces the first magnet row across a gap;
a second magnet support to which the second magnet row is attached and supported;
a gap drive mechanism for driving the first magnet support and/or the second magnet support in opposing magnet array directions to vary the size of the gap;
a first connecting beam integrally connected with the first magnet support;
a second connecting beam integrally connected with the second magnet support;
a driving interlocking mechanism for connecting at least one of the first connecting beam and the second connecting beam and the gap driving mechanism;
a canceling spring mechanism acting in a direction to cancel the attractive force acting between the first magnet row and the second magnet row;
a canceling spring mechanism and a spring interlocking mechanism for connecting the connecting beam,
The spring interlocking mechanism includes a first auxiliary frame connected to either one of the first connecting beam and the second connecting beam via a pair of first connecting portions;
a second auxiliary frame connected to the other of the first connecting beam and the second connecting beam via a pair of second connecting portions;
a first spring support frame attached to the first auxiliary frame;
a second spring support frame attached to the second auxiliary frame;
a guide mechanism for guiding the relative movement of the magnet rows of the first spring support frame and the second spring support frame in the facing direction,
The canceling spring mechanism is attached to both the first spring support frame and the second spring support frame, and when the size of the gap is changed, the magnets of the first spring support frame and the second spring support frame The canceling spring mechanism is configured to operate by allowing relative movement in the direction in which the rows face each other,
the first auxiliary frame is capable of arranging a mechanism for connecting the first magnet support and the first connection beam between the pair of first connection parts;
The second auxiliary frame is characterized in that a mechanism for connecting the second magnet support and the second connecting beam can be arranged between the pair of second connecting parts. .
この構成による挿入光源の作用・効果は以下の通りである。第1磁石支持体は第1連結ビームに一体的に連結され、第2磁石支持体は第2連結ビームに一体的に連結される。ギャップ駆動機構は、第1連結ビームと第2連結ビームの少なくとも一方を駆動することで、ギャップの大きさを変更する。一方、バネ連動機構は、第1バネ支持フレームと第2バネ支持フレームを有しており、それぞれ、第1補助フレームと第2補助フレームに取り付けられる。これら、第1補助フレームと第2補助フレームがそれぞれ一対の第1連結部と第2連結部を介して第1連結ビームと第2連結ビームに連結される。また、第1バネ支持フレームと第2バネ支持フレームはガイド機構により相対的に磁石列が向かい合う方向に移動できるようになっている。かかる構成にすることで、キャンセルバネ機構の動作により生ずるモーメントをガイド機構で受け止めるようにすることができ、第1・第2連結部を介してのギャップ駆動機構への影響を抑制することができる。これにより、キャンセルバネの動作が精密なギャップ駆動に影響を与えないようにすることができる。 The functions and effects of the inserted light source with this configuration are as follows. A first magnet support is integrally connected to the first connecting beam and a second magnet support is integrally connected to the second connecting beam. The gap driving mechanism changes the size of the gap by driving at least one of the first connecting beam and the second connecting beam. On the other hand, the spring interlocking mechanism has a first spring support frame and a second spring support frame, which are attached to the first auxiliary frame and the second auxiliary frame, respectively. These first and second auxiliary frames are connected to the first and second connection beams through a pair of first and second connection parts, respectively. Also, the first spring support frame and the second spring support frame can be moved in a direction in which the magnet rows face each other relatively by a guide mechanism. With such a configuration, the guide mechanism can receive the moment generated by the operation of the canceling spring mechanism, and the influence on the gap driving mechanism via the first and second connecting portions can be suppressed. . This can prevent the operation of the cancel spring from affecting precise gap driving.
さらに、前記第1補助フレームと第2補助フレームは、前記磁石支持体と前記連結ビームとを連結するための機構を配置可能な空間を確保できるようになっている。これにより、キャンセルバネ機構を上記空間以外の場所に配置可能になり、最適なキャンセルバネ機構の配置を実現可能になる。 Further, the first auxiliary frame and the second auxiliary frame can secure a space in which a mechanism for connecting the magnet support and the connecting beam can be arranged. As a result, the cancel spring mechanism can be arranged in a place other than the above space, and the optimum arrangement of the cancel spring mechanism can be realized.
なお、磁石列が向かい合う方向とは、磁石列が設置される態様に依存するものであり、例えば、垂直方向、水平方向、任意の傾斜方向が含まれる。また、磁石列が向かい合う方向の移動は、磁石列が接近する場合と遠ざかる場合の両方がある。 The direction in which the magnet rows face each other depends on the manner in which the magnet rows are installed, and includes, for example, a vertical direction, a horizontal direction, and an arbitrary inclined direction. Moreover, the movement in the direction in which the magnet arrays face each other includes both cases in which the magnet arrays approach and separate from each other.
本発明において、前記第1補助フレームは、前後方向に延びる一対の第1前後プレートと、この一対の第1前後プレートを連結するための左右方向に延びる第1左右プレートとを備え、
前記第2補助フレームは、前後方向に延びる一対の第2前後プレートと、この一対の第2前後プレートを連結するための左右方向に延びる第2左右プレートとを備え、
前記一対の第1前後プレートが前記第1連結部を介して前記第1連結ビームに連結され、
前記一対の第2前後プレートが前記第2連結部を介して前記第2連結ビームに連結されることが好ましい。
In the present invention, the first auxiliary frame includes a pair of first front and rear plates extending in the front-rear direction, and a first left and right plate extending in the left-right direction for connecting the pair of first front and rear plates,
The second auxiliary frame includes a pair of second front and rear plates extending in the front-rear direction, and a second left and right plate extending in the left-right direction for connecting the pair of second front and rear plates,
The pair of first front and rear plates are connected to the first connecting beam via the first connecting portion,
Preferably, the pair of second front and rear plates are connected to the second connection beam through the second connection portion.
かかる構成を有する補助フレームによれば、一対の前後プレートの間に、前記磁石支持体と前記連結ビームとを連結するための機構を配置することができる。また、左右プレートにバネ支持フレームを取り付けることができ、その取り付け位置として最適な位置を決めることができる。 According to the auxiliary frame having such a configuration, a mechanism for connecting the magnet support and the connecting beam can be arranged between the pair of front and rear plates. Also, the spring support frame can be attached to the left and right plates, and the optimum mounting position can be determined.
本発明において、前記第1補助フレーム及び前記第2補助フレームは、平面視で門型形状を呈していることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the first auxiliary frame and the second auxiliary frame have a portal shape in plan view.
門型形状を呈することで、磁石支持体と前記連結ビームとを連結するための機構を配置する空間を確保することができる。 By providing the gate shape, it is possible to secure a space for arranging a mechanism for connecting the magnet support and the connecting beam.
本発明において、前記第1左右プレート及び前記第2左右プレートは、前記第1バネ支持フレームを取り付けるための取り付け穴と前記第2バネ支持フレームを取り付けるための取り付け穴の双方が形成されていることが好ましい。 In the present invention, the first left and right plates and the second left and right plates are formed with both a mounting hole for mounting the first spring support frame and a mounting hole for mounting the second spring support frame. is preferred.
これにより、第1左右プレートと第2左右プレートを共通の部材で製造することが可能になり、部材管理やコストダウンに資することができる。 This makes it possible to manufacture the first left and right plates and the second left and right plates with common members, which contributes to member management and cost reduction.
本発明に係る挿入光源の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る挿入光源の正面側の斜視図である。図2は、背面側の斜視図である。図3は、正面図である。図4は、上方から見た平面図である。図5は、右側から見た側面図である。図6は図3のA-A断面図である。図7は、図3のB-B断面図である。図8は、図3のC-C断面図である。なお、以下の説明において、説明の便宜上、図3の紙面の左右方向を挿入光源の左右方向とし、それに直交する方向を前後方向であるとする。 A preferred embodiment of an insertion light source according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front perspective view of an insertion light source according to this embodiment. FIG. 2 is a perspective view of the back side. FIG. 3 is a front view. FIG. 4 is a plan view seen from above. FIG. 5 is a side view seen from the right side. FIG. 6 is a sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view along BB in FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 3. FIG. In the following description, for convenience of explanation, the left-right direction of the paper surface of FIG. 3 is the left-right direction of the inserted light source, and the direction orthogonal thereto is the front-rear direction.
図5に示すように、挿入光源は、多数の磁石が列状に配置される第1磁石列M1と、同じく多数の磁石が列状に配置される第2磁石列M2がギャップδを介して向かい合っている。このギャップ空間を電子ビームが通過する。なお、磁石列としては、例えば、特許文献1に挙げたもののほか、特開2001-143899号公報や特開2014-13658号公報に開示されるものなど、種々の構成例が考えられる。従って、特定の磁石の配置に限定されるものではない。
As shown in FIG. 5, the insertion light source consists of a first magnet row M1 having a large number of magnets arranged in a row and a second magnet row M2 having a large number of magnets arranged in a row through a gap δ. facing each other. An electron beam passes through this gap space. As the magnet array, for example, in addition to the one cited in
第1磁石列M1は、第1磁石支持体1により支持され、第2磁石列M2は、第2磁石支持体2により支持される。例えば、第1磁石列M1を構成する個々の磁石が第1磁石支持体1に対してボルト等により結合される。第2磁石列M2も同様である。
The first magnet row M1 is supported by the
また、第1磁石列M1と第2磁石列M2の磁石列が向かい合う方向は垂直方向であるが、挿入光源としては、上記に限定されるものではなく、水平方向や傾斜方向、また、複数の方向の組み合わせを有していてもよい。 Also, the direction in which the first magnet row M1 and the second magnet row M2 face each other is the vertical direction, but the insertion light source is not limited to the above. It may have a combination of directions.
なお、真空槽3は、支持体600によりベース10の上に支持されている。図5にも示すように、支持体600の上には支持部材610が設けられており、真空槽3の下部を受け止めている。支持体600、支持部材610、真空槽3は、不図示の機械的手段(例えば、ボルトナット)により結合されている。また、支持体600もベース10に対して適宜の機械的手段(例えば、ボルトナット)により結合されている。
Note that the
第1磁石支持体1の上部には、連結軸100が取り付けられ、連結軸100の上端は連結プレート101に連結されている。図3に示すように、連結軸100は、左右方向に沿って14個配置され、連結プレート101も同じく14個配置される。図5等に示すように連結軸100は正面側から見て前後方向に沿って2個配置され、この2個の連結軸100が1個の連結プレート101により連結される。すなわち、図3と図5により示す例では、連結軸100は合計28個配置され、この28個の連結軸100が2個ずつ、14個の連結プレート101により連結される。
A connecting
連結軸100が配置された上方には第1連結ビーム103が配置される。第1連結ビーム103と連結プレート101は、リニアガイド等の磁石支持体ガイド機構102により連結される。これは、第1磁石支持体1が熱膨張で水平方向に長さが変化したときに、その変化を吸収するために設けている。従って、熱膨張の影響がギャップ駆動機構や駆動連動機構に及ばないようにしている。以上のように、第1磁石支持体1と第1連結ビーム103は、一体的に連結されている。第1連結ビーム103が垂直方向(磁石列が向かい合う方向の一例:以下も同様)に移動すれば、それに連動して第1磁石支持体1も一体的に垂直方向に移動する。垂直方向の移動量は同じになる。なお、第1連結ビーム103と第1磁石支持体1を一体的に連結させる機構は上記に限定されるものではなく、種々の変形例が適用可能である。
A
第2磁石支持体2も連結軸200、連結プレート201、磁石支持体ガイド機構202を介して第2連結ビーム203と一体的に連結されている。その構成は、第1連結ビーム103の場合と同じであるので説明は省略する。以下の説明に関しても同様である。
The
図1に示すように、第1連結ビーム103は、左右方向に沿って伸びる直方体形状を有した本体フレーム103aを有している。さらに、本体フレーム103aの後方側に2か所支持フレーム103bが連結されており、正面側から見て前後方向に沿って伸びている。
As shown in FIG. 1, the first connecting
<ギャップ駆動機構>
挿入光源の後方上部に前述のギャップδの大きさを変更するためのギャップ駆動機構50が設けられている。ギャップ駆動機構50は、フレーム500を介してベース10の上に設置されている。図2に示すように、フレーム500は、水平方向の断面が矩形の直方体形状を有しており、2本設けられている。フレーム500の上部に載置プレート501が設けられており、その上にギャップ駆動機構50が載置される。
<Gap drive mechanism>
A
ギャップ駆動機構50は、駆動モータ51と、変換部52,53,54を有している。変換部52は、駆動伝達の方向を90゜変換する。変換部53は、駆動伝達の方向を変換するとともに左右に分岐して動力を伝達する。変換部54は左右に一対設けられており、水平方向の駆動を垂直方向に変換する。具体的な構成は、傘歯車等の公知の機械要素により行われるものである。
The
変換部54により垂直方向の駆動伝達に変換されるが、例えば、図8に示すように、垂直軸を有するボールネジ機構7を駆動する。ボールネジ機構7は、周知の構造であり、ねじ軸部70とナット部71により構成される。ねじ軸部70の上下は軸受70aに支持されており、この軸受70aはフレーム500に取り付けられている。ナット部71は支持フレーム103bに取り付けられている。
The
ボールネジ機構7を駆動することで、ねじ軸部70が回転してナット部71が上下動することができる。したがって、第1連結ビーム103を垂直方向に移動させることができる。第1連結ビーム103を垂直方向に移動させるために支持フレーム103bが設けられている(図1、図8等参照)。正面側から見て支持フレーム103bの後方側は、2つのフレームガイド機構103cにより正面側から見てフレーム500の前方側に取り付けされている。正面側から見て支持フレーム103bの前方側は、第1連結ビーム103に取り付けされる。
By driving the
以上のように、フレームガイド機構103cと、変換部54により駆動されるボールネジ機構7は、第1連結ビーム103とギャップ駆動機構50とを連結するための駆動連動機構に相当する。駆動モータ51を駆動することで、第1連結ビーム103を垂直方向に移動させることができ、第1磁石支持体1及び第1磁石列M1を垂直方向に移動させることができる。すなわち、ギャップδの大きさを変えることができる。
As described above, the
なお、下側に位置する第2連結ビーム203も同様に下側に配置されたギャップ駆動機構(不図示)により垂直方向に移動させることができ、その構成は基本的には第1連結ビーム103の場合と同じであるので説明は省略する。以上のような構成で第1連結ビーム103と第2連結ビーム203を垂直方向に移動させることでギャップδの大きさを変えることができる。第1連結ビーム103と第2連結ビーム203を互いに近づける方向に移動させるとギャップδは小さくなり、互いに遠ざける方向に移動させることでギャップδは大きくなる。
The second connecting
<補償モジュール>
次に、本発明に係る補償モジュールの好適な実施形態として、補償モジュール8を構成するキャンセルバネ機構40とバネ連動機構30のうち、まずバネ連動機構30について図9~図15を中心に説明する。図9は、バネ連動機構30の構成を示す正面側から見た斜視図である。図10は、同じく背面側から見た斜視図である。図11は、側面図である。図12は、正面図である。図13は、図12のF-F断面図である。図14は、平面図(上方から見た図)である。図15は、図12のE-E断面図である。図16は、図11のD-D断面図である。これらの図面は、補償モジュールを説明するための図面であり、それ以外の機構は、省略している。
<Compensation module>
Next, as a preferred embodiment of the compensating module according to the present invention, of the canceling
バネ連動機構30は、第1バネ支持フレーム31と第2バネ支持フレーム32により構成される。第2バネ支持フレーム32は、一対の第2プレート部320を有しており、その厚みの方向は左右方向に対応する。第2プレート部320は、垂直方向にプレートを立てたような態様で設置される。第2プレート部320は、上部突出部320a、下部突出部320b、これらの中央に形成される凹部320cを有している。図5にも示すように、凹部320cは、真空槽3が配置される空間を確保するための形状である。図9、図11等に示すように、下部突出部320bと上部突出部320aの磁石列側への突出量は同じである。
The
図9に示すように、一対の第2プレート部320は、軸状の間隔部材322を介してボルト321により結合されている。ボルト321は、下側に2カ所、上側に2カ所設けられている。間隔部材322の長さにより、一対の第2プレート部320の間隔が設定される。
As shown in FIG. 9 , the pair of
図10に示すように、一対の第2プレート部320の背面側(磁石列から遠い側)は、連結プレート34(プレート結合部に相当)により一体的に連結されている。連結プレート34と一対の第2プレート部320は、多数のボルト323により結合される。
As shown in FIG. 10, the back sides of the pair of second plate portions 320 (the side far from the magnet row) are integrally connected by a connecting plate 34 (corresponding to a plate connecting portion). The connecting
第1バネ支持フレーム31は、1つの第1プレート部310を有しており、垂直方向にプレートを立てたような態様で設置される。第1プレート部310の上部には上部突出部310aが磁石列に近い側に設けられている(図13参照)。この上部突出部310aは、第2プレート部320の上部突出部320aと同じ量だけ突出している。図12からも分かるように第1プレート部310は、一対の第2プレート部320の間に挟まれるように配置されており、これらは所定の隙間を有した状態で配置される。第1プレート部310は、一対の第2プレート部320のちょうど真ん中に位置する。
The first
図13に示すように、下側の間隔部材322は、第1プレート部310と干渉しない位置に設けられている。上側の間隔部材322(2カ所)は、上下方向に長い長穴310bを形成することで、第1プレート部310と干渉しないようにしている。穴を長穴310bにしているのは、後述するように、第1プレート部310と第2プレート部320の相対的な上下移動を許容するためである。
As shown in FIG. 13 , the
図13に示すように、磁石列に遠い側となる第1プレート部310の後方側には、載置プレート35が配置され、この載置プレート35と連結プレート34との間にガイド機構36が配置される。載置プレート35と、第1プレート部310とは、多数のボルト350により結合されている。なお、以下の説明では他の部分に設置されるガイド機構と区別してわかりやすくするためにこのガイド機構36を垂直ガイド機構36と称する。ただしガイド機構36が垂直方向に設置されることに限定することを意味するものではない。
As shown in FIG. 13, the mounting
垂直ガイド機構36は、例えば、リニアガイドを用いることができ、そのガイドレール360が連結プレート34に配置され、ガイドブロック361が第1プレート部310に配置される(図13、図15参照)。なお、ガイドレールとガイドブロックの配置は逆にしてもよい。垂直ガイド機構36は、リニアガイド以外のガイド機構を用いてもよい。垂直ガイド機構36は、第1バネ支持フレーム31と第2バネ支持フレーム32の垂直(磁石列が向かい合う)方向の相対移動をガイドするためのガイド機構に相当する。
A linear guide, for example, can be used for the
以上のように構成することで、第1バネ支持フレーム31を第2バネ支持フレーム32に対して垂直方向に相対的に移動させることができる。
By configuring as described above, the first
第2プレート部320の上端面にはバネ載置部320dが設けられている。また、第1プレート部310の上端部には圧縮力作用部310bが設けられている。圧縮力作用部310bは水平面を有するプレート状に形成されている。バネ載置部320dと圧縮力作用部310bの間にキャンセルバネ42が配置される。したがって、圧縮力作用部310bもバネ載置部として機能する。
A
図9を用いてバネ連動機構30とともに補償モジュール8を構成するキャンセルバネ機構40について説明する。バネ載置部320dの上面にはバネ設置プレート41が設けられている。このバネ設置プレート41の上に多数のキャンセルバネ42が設置される。キャンセルバネ42は、正面側から見て前後方向に6個配置される。なお、この配置個数は適宜設定することができる。図4の上方から見た平面図に示すように、補償モジュール8(バネ連動機構30及びキャンセルバネ機構40)は、左右方向(電子ビームの進行方向)に4か所配置される。なお、この配置個数は挿入光源の左右方向の長さに応じて適宜設定することができる。1か所のキャンセルバネ機構40に関して、キャンセルバネ42は2列(第2プレート部320が一対あるため)に配列されており、合計12個が配置される。
The canceling
キャンセルバネ42は、圧縮コイルバネが用いられる。キャンセルバネ42の下端部はバネ設置プレート41の上に載置される。キャンセルバネ42の上端部には、プッシャー43が配置される。プッシャー43は、押圧部43aとボルト部43bが一体形成されている。押圧部43aがキャンセルバネ42の上端部を押圧するように構成される。ボルト部43bにより、プッシャー43を圧縮力作用部310bに締結することができる。ナット44によりプッシャー43を位置決め固定することができる。プッシャー43により、個々のキャンセルバネ42の初期圧縮量を調整することができる。なお、圧縮力作用部310bは、6カ所のボルト310dにより第1プレート部310の上端面に結合されている。
A compression coil spring is used as the cancel
次に、バネ連動機構30と第1・第2連結ビーム103,203との連結構造について説明する。図9に示すように、第1バネ支持フレーム31は、上側にある第1補助フレーム91に取り付けられ、第2バネ支持フレーム32は、下側にある第2補助フレーム92に取り付けられる。すなわち、第1・第2バネ支持フレーム31,32は、直接第1・第2連結ビーム103,203に取り付けられるのではなく、第1・第2補助フレーム91,92を介して取り付けられる。なお、第1補助フレーム91と第2補助フレーム92の基本構造は同じであるので、第1補助フレーム91を主に説明する。
Next, the connecting structure between the
第1補助フレーム91は、第1左右プレート910と一対の第1前後プレート911により構成される。第1左右プレート910の左右端部において一対の第1前後プレート911がボルト912(図10参照)により結合される。これらのプレートが結合された状態で、上方からの平面視で門型形状を呈している。これにより、一対の第1前後プレート911の間に空間が形成される。第2補助フレーム92も同様に、第2左右プレート920と一対の第2前後プレート921により構成される。
The first
第1左右プレート910には、上下方向に5つの穴が形成された穴列が左右方向に3列形成される。なお、穴の個数や穴列の数等はこの実施形態に限定されるものではない。図12に示すように、第1バネ支持フレーム31の第1プレート部310は、3列の穴列のうち真ん中の穴列を利用してボルト913(図12参照)により第1左右プレート910に結合される。
The first left-
また、第2バネ支持フレーム32の第2プレート部320は、3列の穴列の内の左右の穴列を利用してボルト923(図12参照)により結合される。従って、第1左右プレート910と第2左右プレート920は、同じ部材を用いることができる。
The
第1補助フレーム91を第1連結ビーム103に結合するために、一対の第1連結部91Aが設けられる。第1連結部91Aは、左右一対の第1前後プレート911の先端部に設けられている。第1連結部91Aは、連結部材914と連結軸915を備えている。連結部材914は、軸穴部914a(図10参照)と平面部914bが一体形成されている。平面部914bが第1連結ビーム103の下面側からボルト916により連結される。
A pair of first connecting
図16に示すように、連結軸915は、第1前後プレート911に形成された穴911aに摺動を許容するように挿入される。連結軸915の外径の大きさと連結部材914の穴914cの間には隙間が形成されるような嵌合である。連結軸915の下方にはボルト917が位置しており、ボルト917により連結部材914と連結軸915を固定するようにしている。第1前後プレート911は固定されず回転が許容される。
As shown in FIG. 16, the connecting
下側の第2補助フレーム92を第2連結ビーム203に結合するために、一対の第2連結部92Aが設けられる。第2連結部92Aは、第2連結ビーム203の上側に位置する。第2連結部92Aの構成は、第1連結部91Aと同じであるので説明を省略する。
A pair of second connecting
以上のような構成により、バネ連動機構30と第1・第2連結ビーム103,203とが連結される。すなわち、キャンセルバネ機構40と、第1磁石支持体1,第2磁石支持体2は、連結ビーム103,203等の種々の部材を介して、バネ連動機構30により連結される。第1補助フレーム91および第2補助フレーム92は、それぞれ、第1連結ビーム103及び第2連結ビーム203に対して完全に固定されるのではなく、回転移動が許容される。
The
なお、図1~図8では、補償モジュール8はいずれも磁石列の後方側(真空槽3に対してフレーム500側)に設置されているが、補償モジュール8が設置される挿入光源の構成や必要とされるバネ力の大きさに応じて、前方側(真空槽3に対してフレーム500の反対側)に設置してもよいし、真空槽3の両側に設置してもよい。
1 to 8, the
図5に示すように、第1磁石支持体1と第1連結ビーム103とを連結するための磁石/ビーム連結機構として、連結軸100、連結プレート101、磁石支持体ガイド機構102などが備えられている。第2磁石支持体2と第2連結ビーム203を連結するための磁石/ビーム連結機構も同様である。
As shown in FIG. 5, a connecting
図3に示すように、第1連結部91Aと第2連結部92Aは、磁石/ビーム連結機構の間の空間に配置されている(図14も参照)。しかしながら、キャンセルバネ機構40は、その空間には配置されていない。仮に、補助フレームがない場合には、第1バネ支持フレーム31と第2バネ支持フレーム32を、隣接する磁石/ビーム連結機構の間に配置することになり、当然、キャンセルバネ機構40もこの空間に配置することになる。しかしながら、磁石支持体の変形を最小にできるキャンセルバネ機構40の配置が隣接する磁石/ビーム連結機構の間であるとは限らない。
As shown in FIG. 3, the
本発明者らは、最適なキャンセルバネ機構40の配置がシミュレーションにより求められることを見出した。すなわち、連結ビーム103,203の長さや連結軸100,200の取り付け位置、配置するキャンセルバネ機構40の個数等により、連結ビーム103,203の変形を最も抑制できる最適なキャンセルバネ機構40の位置があることが分かった。
The inventors have found that the optimum arrangement of the canceling
しかしながら、前述のように、磁石/ビーム連結機構(連結軸100,200等)が配置される箇所には第1・第2連結部91A,92Aを配置することはできないため、連結軸100,200の最適位置と連結部91A,92Aの最適位置が競合することがある。そのため、従来においては、キャンセルバネ機構40を最適位置に配置することができず、連結ビーム103,203の変形を最小にすることができないという問題があった。
However, as described above, since the first and second connecting
しかしながら、本発明の構成によれば、キャンセルバネ機構40の配置可能箇所に融通性がある。図14に示すように、本実施形態では、連結軸100のほぼ後ろにキャンセルバネ機構40が配置されている。従って、補助フレームがなければ本来この箇所(正面視で連結軸100と配置が競合する位置)にはキャンセルバネ機構40を配置できないが、本発明の構成によれば、そのような配置が可能になる。
However, according to the configuration of the present invention, there is flexibility in where the cancel
また、キャンセルバネ機構40の取り付け個所は、図14からも理解されるように、第1左右プレート910の幅Wの範囲内で変更可能である。第1・第2バネ支持フレーム31,32を取り付けるための穴列を最適な位置にあわせて設計変更すればよい。
Also, as can be understood from FIG. 14, the mounting location of the cancel
<ギャップ変更動作>
ギャップδを変更するときの動作を図6~図8を用いて説明する。ギャップ駆動機構50により、第1連結ビーム103を下方に移動させるとともに、第2連結ビーム203を上方に移動させる。これにより、第1磁石支持体1と第1磁石列M1が下方に移動するとともに、第2磁石支持体2と第2磁石列M2が上方に移動する。これにより、第1磁石列M1と第2磁石列M2が接近しギャップδが小さくなる。それと同時に、磁石の吸引力も大きくなる。
<Gap change operation>
The operation for changing the gap δ will be described with reference to FIGS. 6 to 8. FIG. The
また、第1連結ビーム103が下方に移動することで第1プレート部310が下方に移動するとともに、第2連結ビーム203が上方に移動することで第2プレート部320が上方に移動する。その結果、キャンセルバネ機構40のキャンセルバネ42が圧縮されていく。ギャップδが小さくなると磁石の吸引力も大きくなるが、それに連動してキャンセルバネ機構40のバネ力も大きくなるように構成されている。吸引力が大きくなると磁石列が支持されている磁石支持体と一体的に連結された連結ビームが変形しようとする力が作用する。連結ビームが変形すると磁石支持体も変形し、ギャップδの大きさが電子ビーム方向である左右方向において一定でなくなるため、初期に設定した電子ビーム方向の磁界強度分布を保てなくなる。そこで、吸引力による連結ビームの変形を抑制するためにキャンセルバネ機構40が設けられている。
Further, the downward movement of the first connecting
キャンセルバネ42の圧縮力の増大に伴い、第1連結部91Aと第2連結部92Aのそれぞれに方向が正反対のモーメントが作用する可能性が生じる。この両モーメントを垂直ガイド機構36の部分で相殺するようにしている。したがって、第1・第2連結部91A,92Aには、それほど大きなモーメントは作用しない。また、本実施形態では、第1・第2連結部91A,92Aは、軸と嵌合穴による連結構造であるから、相殺誤差による残留モーメントが作用した場合でも、若干の軸と嵌合穴の相対回転によりモーメントが吸収される。したがって、キャンセルバネ機構40がもたらすモーメントが、ギャップ駆動機構50に悪影響を及ぼすことを抑制し、精密なギャップ駆動に影響を与えないようにすることができる。
As the compressive force of the canceling
また、本実施形態において、第1・第2連結部91A,92Aは、それぞれ第1連結ビーム103の下端部と第2連結ビーム203の上端部とに設けられている。すなわち、いずれも磁石列に近い側に設けられている。したがって、第1バネ支持フレーム31と第2バネ支持フレーム32が上下方向に大型化することを抑制することができる。さらに、キャンセルバネ機構40は、真空槽3よりも正面側から見て後方側に設けており、真空槽3の正面側から見て前方側は開放されている。したがって、正面側から見て前方側から真空槽3や磁石列にアクセスする作業に邪魔になることがない。
Also, in this embodiment, the first and second connecting
なお、バネ連動機構30を構成する各要素については、素材やその製法、部品をどのように構成するか、例えば、1部品で構成するのか、複数部品を組み合わせて構成するのかについては、適宜設定することができる。例えば、1つの部品で一体形成されていてもよいし、複数の部品をボルト等で繋いで形成してもよい。また、プレート部の構成についても同様であり、その形状が、完全なプレート(平板)に限定されるものではない。
Regarding each element that constitutes the
本明細書において、図面に沿って部品の個数を説明している個所があるが、それらの個数は図面の個数に限定されず、適宜設定される。 In this specification, there are places where the numbers of parts are described along the drawings, but the numbers are not limited to the numbers in the drawings and can be set as appropriate.
<別実施形態>
本実施形態では、すべての補償モジュール8に関して補助フレームを用いて連結しているが、シミュレーション結果に応じて、補助フレームを用いる場合と補助フレームを用いない補償モジュール8が混在して配置されていてもよい。
<Another embodiment>
In this embodiment, all the
M1 第1磁石列
M2 第2磁石列
δ ギャップ
1 第1磁石支持体
2 第2磁石支持体
3 真空槽
4 台座
10 ベース
100 連結軸(磁石支持体連結軸)
101 連結プレート(磁石支持体連結プレート)
102 磁石支持体ガイド機構
103 第1連結ビーム
104 連結プレート(ビーム連結プレート)
105 連結軸(ビーム連結軸)
200 連結軸(磁石支持体連結軸)
201 連結プレート(磁石支持体連結プレート)
202 磁石支持体ガイド機構
203 第2連結ビーム
204 連結プレート(ビーム連結プレート)
205 連結軸(ビーム連結軸)
30 バネ連動機構
31 第1バネ支持フレーム
32 第2バネ支持フレーム
33 連結ブロック
33a 嵌合穴
34 連結プレート
36 ガイド機構(垂直ガイド機構)
310 第1プレート部
310a 上部突出部
310b 下部突出部
310d バネ載置部
310e 突出部
310f 嵌合穴
320 第2プレート部
320a 上部突出部
320b 圧縮力作用部
320e 突出部
320f 嵌合穴
40 キャンセルバネ機構
42 キャンセルバネ
43 プッシャー
43a 押圧部
50 ギャップ駆動機構
60 固定フレーム
61 支持フレーム
62 固定フレーム
7 ボールネジ機構
70 ねじ軸部
71 ナット部
8 補償モジュール
91 第1補助フレーム
91A 第1連結部
910 第1左右プレート
911 第1前後プレート
914 連結部材
915 連結軸
92 第2補助フレーム
92A 第2連結部
920 第2左右プレート
921 第2前後プレート
M1 First magnet row M2 Second magnet row δ
100 connecting shaft (magnet support connecting shaft)
101 connection plate (magnet support connection plate)
102 magnet
105 connecting shaft (beam connecting shaft)
200 connecting shaft (magnet support connecting shaft)
201 connection plate (magnet support connection plate)
202 magnet
205 connecting shaft (beam connecting shaft)
30
310
Claims (4)
この第1磁石列が取り付け支持される第1磁石支持体と、
多数の磁石が列状に配置されると共に、前記第1磁石列に対してギャップを介して向かい合う第2磁石列と、
この第2磁石列が取り付け支持される第2磁石支持体と、
前記ギャップの大きさを変更するため、前記第1磁石支持体及び/又は前記第2磁石支持体を磁石列が向かい合う方向に駆動するためのギャップ駆動機構と、
前記第1磁石支持体と一体的に連結された第1連結ビームと、
前記第2磁石支持体と一体的に連結された第2連結ビームと、
前記第1連結ビームと前記第2連結ビームの少なくとも一方と、前記ギャップ駆動機構とを連結するための駆動連動機構と、
第1磁石列と第2磁石列間に作用する吸引力をキャンセルする方向に作用するキャンセルバネ機構と、
キャンセルバネ機構と前記連結ビームを連結するためのバネ連動機構と、を備え、
前記バネ連動機構は、前記第1連結ビーム、第2連結ビームのいずれか一方と一対の第1連結部を介して連結される第1補助フレームと、
前記第1連結ビーム、第2連結ビームのいずれか他方と一対の第2連結部を介して連結される第2補助フレームと、
前記第1補助フレームに取り付けられる第1バネ支持フレームと、
前記第2補助フレームに取り付けられる第2バネ支持フレームと、
これら第1バネ支持フレームと第2バネ支持フレームの前記磁石列が向かい合う方向の相対移動をガイドするためのガイド機構と、を備え、
前記第1バネ支持フレームと第2バネ支持フレームの双方に前記キャンセルバネ機構が取り付けられており、前記ギャップの大きさを変更したときに、前記第1バネ支持フレームと第2バネ支持フレームの磁石列が向かい合う方向の相対移動を許容することでキャンセルバネ機構が動作するように構成され、
前記第1補助フレームは、前記一対の第1連結部の間に、前記第1磁石支持体と前記第1連結ビームとを連結するための機構を配置可能であり、
前記第2補助フレームは、前記一対の第2連結部の間に、前記第2磁石支持体と前記第2連結ビームとを連結するための機構を配置可能であることを特徴とする挿入光源。 a first magnet row in which a large number of magnets are arranged in a row;
a first magnet support to which the first magnet row is attached and supported;
a second magnet row in which a large number of magnets are arranged in a row and faces the first magnet row across a gap;
a second magnet support to which the second magnet row is attached and supported;
a gap drive mechanism for driving the first magnet support and/or the second magnet support in opposing magnet array directions to vary the size of the gap;
a first connecting beam integrally connected with the first magnet support;
a second connecting beam integrally connected with the second magnet support;
a driving interlocking mechanism for connecting at least one of the first connecting beam and the second connecting beam and the gap driving mechanism;
a canceling spring mechanism acting in a direction to cancel the attractive force acting between the first magnet row and the second magnet row;
a canceling spring mechanism and a spring interlocking mechanism for connecting the connecting beam,
The spring interlocking mechanism includes a first auxiliary frame connected to either one of the first connecting beam and the second connecting beam via a pair of first connecting portions;
a second auxiliary frame connected to the other of the first connecting beam and the second connecting beam via a pair of second connecting portions;
a first spring support frame attached to the first auxiliary frame;
a second spring support frame attached to the second auxiliary frame;
a guide mechanism for guiding the relative movement of the magnet rows of the first spring support frame and the second spring support frame in the facing direction,
The canceling spring mechanism is attached to both the first spring support frame and the second spring support frame, and when the size of the gap is changed, the magnets of the first spring support frame and the second spring support frame The canceling spring mechanism is configured to operate by allowing relative movement in the direction in which the rows face each other,
the first auxiliary frame is capable of arranging a mechanism for connecting the first magnet support and the first connection beam between the pair of first connection parts;
The insertion light source, wherein the second auxiliary frame is capable of disposing a mechanism for connecting the second magnet support and the second connecting beam between the pair of second connecting portions.
前記第2補助フレームは、一対の第2前後プレートと、この一対の第2前後プレートを連結するための第2左右プレートとを備え、前記第2バネ支持フレームは前記第2左右プレートに取り付けられており、
前記一対の第1前後プレートが前記第1連結部を介して前記第1連結ビームに連結され、
前記一対の第2前後プレートが前記第2連結部を介して前記第2連結ビームに連結されることを特徴とする請求項1に記載の挿入光源。 The first auxiliary frame includes a pair of first front and rear plates and a first left and right plate for connecting the pair of first front and rear plates, and the first spring support frame is attached to the first left and right plates. and
The second auxiliary frame includes a pair of second front and rear plates and a second left and right plate for connecting the pair of second front and rear plates, and the second spring support frame is attached to the second left and right plates. and
The pair of first front and rear plates are connected to the first connecting beam via the first connecting portion,
2. The insertion light source of claim 1, wherein the pair of second front and rear plates are connected to the second connecting beam through the second connecting portion.
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