JPH02239600A - Light storage ring - Google Patents

Light storage ring

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JPH02239600A
JPH02239600A JP6047989A JP6047989A JPH02239600A JP H02239600 A JPH02239600 A JP H02239600A JP 6047989 A JP6047989 A JP 6047989A JP 6047989 A JP6047989 A JP 6047989A JP H02239600 A JPH02239600 A JP H02239600A
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light
orbit
bunch
charged particle
synchrotron radiation
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Hiroshige Yamada
廣成 山田
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to generate the interference of SOR and to pick up the SOR of a single color responding to a specific wavelength and the wavelength of its higher harmonics as an output light by setting adequately the curvature radius of a reflection device of the SOR arranged to surround the outer periphery of the orbit of charged particles at the reflection point. CONSTITUTION:In order to give an adequate light passage difference to make the mutual interference between an SOR output from a certain bunch and reflected and an SOR output from a bunch advancing thereafter or its reflected light, the curvature radius of a reflection mirror 2 and the curvature radius of the orbit 1 of charged particles are set in a specific value described later. By setting the curvature radius of the reflection mirror 2 and the orbit 1 of the charged particles in such a specific value, the SOR output from the first bunch 6 at the point A on the orbit 1 of the charged particles at a specific time can be crossed to the second bunch 7 running on the orbit 1 of the charged particles by reflecting the SOR at the point B on the reflection mirror 2. In this case, the SOR output from the first bunch 6 and that output from the second bunch 7 can be interfered each other.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、シンクロトロン放射光発生装置を使用した先
蓄積リングに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a prestorage ring using a synchrotron radiation generator.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近、荷電粒子を所定の曲率を持つ軌道に沿って光速に
近い速度で運動させることにより、軌道の接線方向へシ
ンクロトロン放射光を発生するシンクロトロン放射光装
置が注目を浴びている。本発明者はこのようなシンクロ
トロン放射光装置にR電粒子軌道の外周を取巻くように
反射鏡を設置し、この反射鏡によりシンクロトロン放射
光を反射することによって、シンクロトロン放射光を反
射鏡内に蕎積する光蓄積リングを特願昭H−22854
3号明細書で明らかにした。このような光蓄積リングで
は、通常のシンクロトロン放射光装置に比べて、シンク
ロトロン放射光の利用効率を著しく改善することができ
る。したがって、この種の光蓄積リングは単に、超LS
I等の微細加工だけでなく、レーザ加工装置、レーザ核
融合装置等、幅広い応用が期待できる。
Recently, synchrotron radiation devices that generate synchrotron radiation in the tangential direction of a trajectory by moving charged particles at a speed close to the speed of light along a trajectory with a predetermined curvature have been attracting attention. The present inventor installed a reflecting mirror in such a synchrotron radiation device so as to surround the outer periphery of the R electron particle trajectory, and by reflecting the synchrotron radiation with this reflecting mirror, the synchrotron radiation was reflected by the reflecting mirror. Patent application Sho H-22854 for a light storage ring that accumulates inside
This was clarified in the Specification No. 3. With such a light storage ring, the utilization efficiency of synchrotron radiation light can be significantly improved compared to a normal synchrotron radiation device. Therefore, this kind of light storage ring is simply an ultra-LS
It can be expected to have a wide range of applications, not only in microfabrication such as I, but also in laser processing equipment, laser fusion equipment, etc.

【発明が解決しようとする課題] 更に、この光蓄積リングにおいて、単色化されたシンク
ロトロン放射光を出射光として取り出すことができれば
、光蓄積リングの利用分野並びに応用分野は更に拡大さ
れるものと考えられる。
[Problems to be Solved by the Invention] Furthermore, if monochromatic synchrotron radiation light can be extracted as emitted light in this light storage ring, the fields of use and application of the light storage ring will be further expanded. Conceivable.

しかしながら、上記提案にかかる光蓄積リングでは、シ
ンクロトロン放射光の利用効率の改善に限られ、単色光
の取り出しについては考慮されていない。
However, the light storage ring according to the above proposal is limited to improving the utilization efficiency of synchrotron radiation light, and does not take into consideration the extraction of monochromatic light.

従って、本発明の課題は、単色化されたシンクロトロン
放射光を取り出すことができる光蓄積リングを提供する
ことである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a light storage ring capable of extracting monochromatic synchrotron radiation light.

〔課題を解決するための手段] 本発明によると、荷電粒子を所定の曲率を有する軌道に
沿って光速に近い速度で運動させることにより、前記軌
道の接線方向へシンクロトロン放射光を発生し、該シン
クロトロン放射光を前記軌道の外周を取巻くように配置
された反射手段で反射することにより、前記反射手段内
に前記シンクロトロン放射光を蓄積すると共に、蓄積さ
れたシンクロトロン放射光を出射光として光JI’出手
段を介して取り出す光蓄積リングにおいて、前記シンク
ロトロン放射光と該シンクロトロン放射光の反射光との
間の干渉及び前記反射光同士の干渉のうちの少なくとも
一方の干渉を利用して特定の波長を持った単色先及びそ
の高調波を強調できることを特徴とする光蓄積リングが
得られる。
[Means for Solving the Problems] According to the present invention, synchrotron radiation is generated in the tangential direction of the trajectory by moving a charged particle at a speed close to the speed of light along a trajectory having a predetermined curvature, By reflecting the synchrotron radiation light by a reflecting means arranged so as to surround the outer periphery of the orbit, the synchrotron radiation light is accumulated in the reflecting means, and the accumulated synchrotron radiation light is converted into an output beam. In a light storage ring that extracts light through a light JI' output means, at least one of interference between the synchrotron radiation light and reflected light of the synchrotron radiation light and interference between the reflected lights is used. As a result, a light storage ring is obtained which is characterized by being able to emphasize a monochromatic component having a specific wavelength and its harmonics.

【実施f111 第1図を参照して、本発明の一実施例に係るシンクロト
ロン放射光発生装置、即ち、光蓄積リングを説明する,
,第1図に示された光蓄積リングは、円形形状の真空容
器(図示せず)及び超伝導電磁石等の偏向磁石によって
構成された磁場発生装置(図示せず)とを備え、電子等
の荷電粒子が入射加速器からインフレクタ等を介して真
空容器内に入射される。真空容器内には、上記した磁場
発生装置によって数テスラーに達する磁場が発生されて
いるから、入射した荷電粒子は印加される磁場の強度に
よって定まる曲率を有する円形軌道]を描いて光速に近
い速度で運動する。ここでは、荷電粒子軌道1の曲率中
心をOとする。荷電粒子は円形軌道l上で局部的に密集
し、所;胃、バンチを複数個形成した状態で運動する。
[Embodiment f111 With reference to FIG. 1, a synchrotron radiation light generating device, ie, a light storage ring, according to an embodiment of the present invention will be explained.
, The optical storage ring shown in FIG. 1 is equipped with a circular vacuum container (not shown) and a magnetic field generator (not shown) constituted by a deflection magnet such as a superconducting electromagnet. Charged particles are introduced into a vacuum vessel from an incident accelerator via an inflector or the like. Inside the vacuum container, a magnetic field reaching several Teslas is generated by the above-mentioned magnetic field generator, so the incident charged particles trace a circular trajectory with a curvature determined by the strength of the applied magnetic field and travel at a speed close to the speed of light. exercise with. Here, the center of curvature of the charged particle trajectory 1 is assumed to be O. The charged particles move in a state where they are locally densely packed on a circular orbit l, forming a plurality of bunches.

バンチの長さ及び数はシンクロトロン放射光発生装置の
運転条件及び設計条件によって定まる。各バンチは等間
隔を維持した状態で、荷電粒子軌道1上を光速に近い速
度で周回する。この実施例では、円形の荷電粒子軌道1
の半径をrとし・て説明し、第1及び第2のバンチ6及
び7が荷電粒子軌道1上を周回しているものとして説明
する。この状態で、各バンチ6及び7からは円形荷電粒
子軌道1の接線方向にシンクロトロン放射光が放出され
る。
The length and number of bunches are determined by the operating conditions and design conditions of the synchrotron radiation generator. Each bunch orbits on the charged particle trajectory 1 at a speed close to the speed of light while maintaining equal intervals. In this example, a circular charged particle trajectory 1
The description will be made assuming that the radius of is r and that the first and second bunches 6 and 7 are orbiting on the charged particle trajectory 1. In this state, each bunch 6 and 7 emits synchrotron radiation in the tangential direction of the circular charged particle trajectory 1.

図示された光蓄積リングは円形の荷電粒子軌道1の外周
を全体的に取巻く反射tf12及び反#1鏡2の一部に
設けられた先取出口3を有する。ここでは、荷電粒子は
電子であるものとして説明するが、陽電子、イオン等で
あってもよい。因に示された反射鏡2は荷電粒子軌道1
と同様に、円形であり、反射鏡2の曲率中心は荷電粒子
軌道1の曲率中心Oと実質的に一致するように、配置さ
れているものとし、その曲率半径をRとする。したがっ
て、この例では、反射鏡2は荷電粒子軌道1と曲率半径
Rの同心円を構成していることになる。
The illustrated light storage ring has a reflection tf 12 that entirely surrounds the outer periphery of a circular charged particle trajectory 1 and a pre-extraction port 3 provided in a part of the anti-#1 mirror 2. Here, the charged particles will be explained as electrons, but they may also be positrons, ions, or the like. The reflecting mirror 2 shown in the above is the charged particle trajectory 1
Similarly, it is assumed that it is circular, and that the center of curvature of the reflecting mirror 2 substantially coincides with the center of curvature O of the charged particle trajectory 1, and its radius of curvature is R. Therefore, in this example, the reflecting mirror 2 constitutes a concentric circle with a radius of curvature R with the charged particle trajectory 1.

反射ft1!2と荷電粒子軌道1とが同心円を構成して
いる場合、各バンチ6及び7から荷電粒子軌道1の接線
方向に放出されたシンクロトロン放射光(以下SOR光
と呼ぶ)は、反射鏡2により、荷電粒子軌道lに接する
ように反射される。したがって、この構成では、各バン
チ6及び7から放出されたSOR光は荷電粒子軌道1と
繰り返し接しながら、先取出口3に導かれる。このこと
は、反射tl!2で反射されたSOR光と荷電粒子軌道
1との接点位置で放出されたSOR光が全て同一の光路
を通って、先取出口3に導かれることを意味し、これに
よって、SOR先の利用効率を改善できる。
When the reflection ft1!2 and the charged particle trajectory 1 form concentric circles, the synchrotron radiation light (hereinafter referred to as SOR light) emitted from each bunch 6 and 7 in the tangential direction of the charged particle trajectory 1 is reflected. It is reflected by the mirror 2 so as to be in contact with the charged particle trajectory l. Therefore, in this configuration, the SOR light emitted from each bunch 6 and 7 is guided to the pre-extraction port 3 while repeatedly coming into contact with the charged particle trajectory 1. This is a reflection tl! This means that the SOR light emitted at the point of contact between the SOR light reflected at 2 and the charged particle trajectory 1 is all guided to the pre-extraction exit 3 through the same optical path, which improves the utilization efficiency of the SOR destination. can be improved.

第1図に示された光蓄積リングは反射したSoR光同志
、或いは、放出されたSOR光と反射したSOR光とを
干渉させて、特定の波長の光を強調させることができる
構成を有している。
The optical storage ring shown in FIG. 1 has a configuration that allows reflected SoR light to interfere with each other, or emitted SOR light and reflected SOR light to emphasize light of a specific wavelength. ing.

上記したSOR光間の干渉を行わせ、特定波長の光を強
調させるためには、荷電粒子軌道1の曲串半径rと反射
#J!2の曲率半径Rとの間には特別な関係が必要であ
る。
In order to cause the above-mentioned interference between the SOR lights and to emphasize the light of a specific wavelength, the curved radius r of the charged particle trajectory 1 and the reflection #J! A special relationship is required between the radius of curvature R and the radius of curvature R of 2.

第1図に示した実施例では、或るバンチより出て反射し
たSOR光と、それ以降に進行して来るバンチから出た
SOR先またはその反射光との間に適当な光路差(本例
では時間差に対応)を持たせ、干渉させるために、反射
鏡2の曲率半径と荷電粒子軌道lの曲率半径とを後述す
るある特定の値に設定している。
In the embodiment shown in FIG. 1, an appropriate optical path difference (in this example (corresponding to the time difference), and in order to cause interference, the radius of curvature of the reflecting mirror 2 and the radius of curvature of the charged particle trajectory l are set to certain specific values, which will be described later.

反射鏡2の曲率半径と荷電粒子軌道1の曲率半径とが上
記した特定の値に設定されると、荷電粒子軌道1上のA
点において第1のバンチ6からある時刻に出たSOR光
を反射鏡2上のB点で反射させることにより、荷電粒子
軌道1上を走行している第2のバンチ7と交わらせるこ
とが出来る。
When the radius of curvature of the reflecting mirror 2 and the radius of curvature of the charged particle trajectory 1 are set to the above-mentioned specific values, A on the charged particle trajectory 1
By reflecting the SOR light emitted from the first bunch 6 at a certain time at a point B at a point B on the reflecting mirror 2, it can be made to intersect with the second bunch 7 traveling on the charged particle trajectory 1. .

この場合、第1のバンチ6からのSOR光と第2のバン
チ7から出たSOR光とを干渉させることが可能である
In this case, it is possible to cause the SOR light from the first bunch 6 and the SOR light emitted from the second bunch 7 to interfere with each other.

以下、このことをより具体的に説明する。まず、荷電粒
子軌道1上のA点において、第1のバンチ6から時刻1
−0にSOR光が荷電粒子軌道1の接線方向に放出され
、光路11を通って反射m2の反射点Bに達し、この反
射点Bで反射された後,光′j812を介して、荷電粒
子軌道1上のC点に至るものとする。ここで、第1のバ
ンチ6からのSOR光がA点からC点まで進行するのに
要する時間をT1とする。
This will be explained in more detail below. First, at point A on the charged particle trajectory 1, from the first bunch 6 at time 1
−0, the SOR light is emitted in the tangential direction of the charged particle trajectory 1, passes through the optical path 11, reaches the reflection point B of reflection m2, and after being reflected at this reflection point B, the charged particle Assume that the path reaches point C on trajectory 1. Here, the time required for the SOR light from the first bunch 6 to travel from point A to point C is assumed to be T1.

一方、時点1−0で半周期遅れた位置(第1図の破線位
置7′)にいた第2のバンチ7がC点まで進行するのに
要する時間をT2とすると、荷電粒子軌道1の曲率半径
rと反射鏡2の曲率半径Rとを選択することにより、T
1とT2をほぼ等しくすることができる。
On the other hand, if the time required for the second bunch 7, which was at the position 1-0 delayed by half a period (dotted line position 7' in Fig. 1), to advance to point C, is T2, then the curvature of the charged particle trajectory 1 is By selecting the radius r and the radius of curvature R of the reflecting mirror 2, T
1 and T2 can be made approximately equal.

一般に、光の干渉の原理によると、2つの光源から出る
光の光路差が干渉の基本波長に対応している。また、こ
の実施例の場合、この光路差はT1とT2の時間差に対
応している。
Generally, according to the principle of light interference, the optical path difference between the lights emitted from two light sources corresponds to the fundamental wavelength of interference. Further, in this embodiment, this optical path difference corresponds to the time difference between T1 and T2.

ここで、荷電粒子軌道lの曲率中心OとA点とを結ぶ線
分OAと、0と反射点Bとを結ぶ線分OBの成す角をθ
とすると、この角度θは線分OBとOCの成す角に等し
い。したがって、光路11は光路12と等しい長さを有
している。一方、第2のバンチ7は破線位置7′から2
『θ十〇π『だけ進行する。
Here, the angle formed by the line segment OA connecting the center of curvature O of the charged particle trajectory l and the point A and the line segment OB connecting 0 and the reflection point B is θ
Then, this angle θ is equal to the angle formed by line segments OB and OC. Therefore, the optical path 11 has the same length as the optical path 12. On the other hand, the second bunch 7 is 2
It progresses by ``θ10π''.

このため、SOR先の速度をC,第2のバンチ7の速度
をVとして、次の式が得られる。
Therefore, the following equation can be obtained, where C is the speed of the SOR destination and V is the speed of the second bunch 7.

T1=2rtan (θ)/e    (1)T2−(
2rθ+rzrr)/v    (2)ところで、通常
、入射光を反射鏡によって反射するとー、反射光は入射
光に対して、その基本波長λの半分だけ位相がずれる。
T1=2rtan (θ)/e (1)T2−(
2rθ+rzrr)/v (2) Normally, when incident light is reflected by a reflecting mirror, the phase of the reflected light is shifted by half of its fundamental wavelength λ with respect to the incident light.

このことを加味して、干渉により強調される光の波長λ
と荷電粒子軌道1の半径rとの間には次の関係が成り立
つ。
Taking this into consideration, the wavelength λ of the light emphasized by interference is
The following relationship holds true between the radius r of the charged particle trajectory 1 and the radius r of the charged particle trajectory 1.

1 (2rtan (θ)±λ/2)/c(nyr+2
  θ)r/v|=m λ/C・・・ (3) (但し、nは正の整数でn個後方のバンチを意味し、m
は整数で高調波の次数をあらわし、且、±λ/2は反射
鏡による位相のずれを考慮した補正項である。) 尚、
反射鏡による位相のずれは反射鏡によっても異なること
があるから、上記した補正項は一般にνであらわされて
もよい。このことは、他の実施例についても同様である
1 (2rtan (θ)±λ/2)/c(nyr+2
θ)r/v|=m λ/C... (3) (However, n is a positive integer and means the bunch after n, and m
is an integer and represents the harmonic order, and ±λ/2 is a correction term that takes into account the phase shift caused by the reflecting mirror. ) In addition,
Since the phase shift caused by the reflecting mirror may differ depending on the reflecting mirror, the above correction term may generally be expressed as ν. This also applies to other embodiments.

また、反射鏡2の半径Rは次式で与えられる。Further, the radius R of the reflecting mirror 2 is given by the following equation.

R=r/cos(θ)      −(4)上式(3)
及び(4)を満足するように、反射鏡2の曲率半径Rを
設定すれば、第1のバンチ6から放出され反射鏡2によ
り反射点Bで反射させた反射光を第1のバンチ6の後に
続くバンチから放出されたSOR光とを特定の光路差を
持って干渉させることができる。
R=r/cos(θ) −(4) Above formula (3)
If the radius of curvature R of the reflecting mirror 2 is set so as to satisfy (4), the reflected light emitted from the first bunch 6 and reflected at the reflection point B by the reflecting mirror 2 will be reflected from the first bunch 6. It is possible to cause the SOR light emitted from the subsequent bunch to interfere with each other with a specific optical path difference.

この様にして次々に出るSOR光を反射させて干渉させ
るならば、例えば、r m0.5 ms R−1.48
5847mで、出射光として、基本波長λ約0.20μ
mの光及びそのriE波を得ることが出来る。
If the SOR lights emitted one after another are reflected and interfered in this way, for example, r m0.5 ms R-1.48
At 5847m, the fundamental wavelength λ is approximately 0.20μ as the emitted light.
m light and its riE wave can be obtained.

上記した光蓄桔リングは、干渉を利用する点ではアンジ
ュレータに類似しているが、アンジュレータでは磁極の
数が増えたときに先の時間差を一定に保つことが困難で
ある。これに対して光蓄積リングでは電子が毎回加速さ
れるために、電子の速度が一定であり、時間差をより精
度よく保つことができる。また、アンジュレータでは強
い磁場を用いることが困難であるが、光蓄積リングでは
、数テスラーの磁場を使用できるので、より強度の大き
い光ビームを発生させることができる。
The above-mentioned optical storage ring is similar to an undulator in that it uses interference, but with an undulator, it is difficult to keep the previous time difference constant when the number of magnetic poles increases. On the other hand, in a photo-storage ring, the electrons are accelerated each time, so the speed of the electrons is constant, and the time difference can be maintained more accurately. Further, although it is difficult to use a strong magnetic field with an undulator, a light storage ring can use a magnetic field of several Teslas, so it is possible to generate a more intense light beam.

上述の(3)式はバンチの数が2の場合であったが、バ
ンチの数をkと一般化し、反射の回数をqとした場合に
は、(3)は次のように書き直すことが出来る。
Equation (3) above was for the case where the number of bunches was 2, but if we generalize the number of bunches to k and the number of reflections to q, then (3) can be rewritten as follows. I can do it.

|q (2rtan (θ)±λ/2)/c(2nπ/
k+2θq)r/v|=mλ/C・・・(3′) [実施例2] 第2図は本発明のもう一つの実施例による光蓄積リング
の原理を説明するための概略平面図であり、第1図の各
部と対応する部分には、同一の参照番号が付されている
。尚、荷電粒子軌道1の曲率半径rと反射m2の曲率半
径Rとの関係は後述するように、第1図の場合と異なっ
ている。
|q (2rtan (θ)±λ/2)/c(2nπ/
k+2θq)r/v|=mλ/C...(3') [Example 2] FIG. 2 is a schematic plan view for explaining the principle of a light storage ring according to another example of the present invention. , parts corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numerals. The relationship between the radius of curvature r of the charged particle trajectory 1 and the radius of curvature R of the reflection m2 is different from that in FIG. 1, as will be described later.

第1図では、或るバンチから出たSOR光が他のバンチ
から出たSOR光と干渉する例を上げたが、第2図に示
す実施例では、17バンチが所定の長さを持っているた
めに、或るバンチの先頭部から出て反射#1!2により
反射した反射光(第1のSOR光)を同一バンチの尾部
から出た第2のSOR光と特定の光路差を持って干渉さ
せる。
In Fig. 1, an example was given in which the SOR light emitted from one bunch interferes with the SOR light emitted from another bunch, but in the example shown in Fig. 2, 17 bunches have a predetermined length. Therefore, the reflected light (first SOR light) that comes out from the head of a bunch and is reflected by reflection #1!2 has a specific optical path difference from the second SOR light that comes out from the tail of the same bunch. to interfere.

第2図において、バンチ6の先頭部は時刻t−0におい
て荷電粒子軌道1上のA点にあり、且、時刻1−0から
或る時間経過後、当該バンチ6の尾部は荷電粒子軌道1
上のC点にあるものとする。
In FIG. 2, the head of the bunch 6 is at point A on the charged particle trajectory 1 at time t-0, and after a certain period of time has passed from time 1-0, the tail of the bunch 6 is on the charged particle trajectory 1.
Assume that it is at point C above.

一方、t−0でバンチ6の先頭部から出たSOR先は光
路l1を通って、反射鏡2のB点で反射され、T3時間
の経過後、C点に到達するものとする。
On the other hand, it is assumed that the SOR destination emerging from the head of the bunch 6 at t-0 passes through the optical path l1, is reflected at point B of the reflecting mirror 2, and reaches point C after a time T3 has elapsed.

バンチ6の尾部がT4の時間経過後、C点に到達するも
のとし、バンチ6の長さをL−Loとするならば、L−
Loより短いLに対して、(1).(2)式と同様にし
て、T3及びT4は次式で与えられる。
Assume that the tail of the bunch 6 reaches point C after the elapse of time T4, and if the length of the bunch 6 is L-Lo, then L-
For L shorter than Lo, (1). Similarly to equation (2), T3 and T4 are given by the following equations.

T3−2rtan(φ)/c   −(5)T4−(2
rφ+L)/v   −C6)従って、干渉を起こす波
長λは同禄にして、lT3±λ/2c−T41−mλ/
C ・・・ (7) で求めることが出来る。上式において、r−0.5mと
すると、バンチの長さLoは3cm程度であるから、反
射鏡2の半径RはR − 0.55m程度かそれより短
くできる。
T3-2rtan(φ)/c-(5)T4-(2
rφ+L)/v −C6) Therefore, the wavelength λ that causes interference is set to be the same as lT3±λ/2c−T41−mλ/
C... (7) It can be found as follows. In the above equation, if r - 0.5 m, the length Lo of the bunch is about 3 cm, so the radius R of the reflecting mirror 2 can be about R - 0.55 m or shorter.

この時、反射鏡2に対する入射角を非常に大きくするこ
とができ、反射の効率、つまり、反射率を向上できる。
At this time, the angle of incidence on the reflecting mirror 2 can be made very large, and the efficiency of reflection, that is, the reflectance can be improved.

この点では、より短波長の光を増幅するのに有利である
In this respect, it is advantageous to amplify light with a shorter wavelength.

また、この様にして干渉を起こさせることができるのは
1回限りであるが、第1図の実施例のように、この干渉
光を別のバンチから出た光と同じ位相条件で交わらせる
こともできる。即ち、干渉光がq回反射された後、その
次にやってくるバンチの先頭部に入射させることができ
る。この場合の条件は q (T3±λ/2c) (n,v+2qθ)r/v−mλ/C ・・・(8) で与えられる。ここで、整数n Iin個後方のバンチ
を意味する。即ち、LがL0より小さい任意の数である
ので、(5)〜(8)式を満足するような解を見つける
ことができる。rm0.5mのときnmlに対して、q
−50で(8)式を満足するような解が1gられる。反
射鏡2の反射率は、通常、99.95%程度で有るから
、50回反射した場合の反射率は約99.5%となり、
反射光の強度の減少は比較的少ない。
Also, although interference can only be caused in this way once, as in the embodiment shown in Figure 1, this interference light is made to intersect with light emitted from another bunch under the same phase conditions. You can also do that. That is, after the interference light is reflected q times, it can be made incident on the head of the next bunch. The conditions in this case are given by q (T3±λ/2c) (n, v+2qθ)r/v−mλ/C (8). Here, it means a bunch after an integer number nIin. That is, since L is an arbitrary number smaller than L0, a solution that satisfies equations (5) to (8) can be found. When rm0.5m, q
-50, 1g of solutions that satisfy equation (8) are found. The reflectance of the reflecting mirror 2 is usually about 99.95%, so if it is reflected 50 times, the reflectance will be about 99.5%.
The decrease in the intensity of reflected light is relatively small.

尚、上述の(8)式は、バンチの数が2の場合であった
が、バンチの数をkと一般化すれば、(8)式は以下の
ように書き直すことが出来る。
Note that the above equation (8) is for the case where the number of bunches is 2, but if the number of bunches is generalized to k, equation (8) can be rewritten as follows.

|q(T3 ±λ/2 c) ( 2 n x / k + 2 q  θ)r/v|
=mλ/C・・・ (8 ′ ) 第3図を参照すると、第1図及び第2図に示された光蓄
積リングの具体的構成例が上げられている。この先蓄量
リングは真空容器21,この真空容器21の内側に配置
された反射vt2とを備え、この反射鏡2は荷電粒子軌
道と同一の曲率中心を有している。反射鏡2はSLC等
の基板及びこのU板上に金等を被膜した反射面とを有し
ている。
|q(T3 ±λ/2 c) (2 n x / k + 2 q θ) r/v |
=mλ/C... (8') Referring to FIG. 3, a specific example of the structure of the optical storage ring shown in FIGS. 1 and 2 is listed. The pre-storage ring comprises a vacuum vessel 21 and a reflection vt2 arranged inside the vacuum vessel 21, the reflection mirror 2 having the same center of curvature as the charged particle trajectory. The reflecting mirror 2 has a substrate such as SLC and a reflecting surface made of a U plate coated with gold or the like.

この反射面は図の水平方向に所定の曲串を有しており、
且、垂直方向にも曲率を有している。この垂直方向の曲
率は、SOR.光が垂直方向にも放射状に放出されるか
ら、反射したSOR光を荷電粒子軌道上で再び収束させ
るためのものである。具体的には、rtan(θ)の曲
率が反射鏡2の垂直方向につけられている。
This reflective surface has a predetermined curved skewer in the horizontal direction of the figure.
Moreover, it also has a curvature in the vertical direction. This vertical curvature is the SOR. Since light is also emitted radially in the vertical direction, this is to refocus the reflected SOR light on the charged particle trajectory. Specifically, a curvature of rtan(θ) is given in the vertical direction of the reflecting mirror 2.

反射鏡2の一部には、光瑣出口3が取り付けられており
、この光取出口3は中空の管を通して、真空容器21外
部の光取出サポート22に接続されている。
A light output port 3 is attached to a part of the reflecting mirror 2, and the light extraction port 3 is connected to a light extraction support 22 outside the vacuum container 21 through a hollow tube.

更に、反射鏡2はSOR先の反射によって熱せられて膨
脹するため、反射m2の曲率が変化する場合がある。こ
のように、曲率半径が変化した場合、干渉を起こす光の
波長が時間と共に変化してしまう。
Further, since the reflecting mirror 2 is heated and expanded by the reflection at the SOR destination, the curvature of the reflection m2 may change. In this way, when the radius of curvature changes, the wavelength of the light that causes interference changes with time.

反射鏡2の熱膨張による曲串半径の変化を防止するため
、反射鏡2の反射面とは反対側の面に、水冷用の溝部2
4が取り付けられており、この溝部24は配管25を介
して真空容器21の外部に接続されている。更に、図に
示された光蓄積リングは反射tfl2を後数個のセグメ
ント201及び202等に分割し、各セグメント201
及び202がピエゾ索子等を.用いて上下方向及び曲率
半径方向に@調整できるように、ビエゾ素子等を用いた
上下方向微調装置26及び半径方向微調装置27が各セ
グメント201、202に取り付けられている。
In order to prevent changes in the radius of the skewer due to thermal expansion of the reflector 2, a groove 2 for water cooling is provided on the surface opposite to the reflective surface of the reflector 2.
4 is attached, and this groove portion 24 is connected to the outside of the vacuum container 21 via a pipe 25. Furthermore, the optical storage ring shown in the figure divides the reflected tfl2 into several segments 201 and 202, etc., and each segment 201
and 202 is a piezo chord etc. A vertical fine adjustment device 26 and a radial fine adjustment device 27 using a Viezo element or the like are attached to each segment 201, 202 so that adjustment can be made in the vertical direction and the radial direction of curvature.

[発明の効果] 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、荷電粒
子の軌道の外周を取巻くように配置されているSOR光
の反射手段の反射点の曲率半径を適当に設定することに
より、SOR先の干渉を起こさせて、特定の波長および
その高調波の波長に相当する単色のSOR光を出射光と
して取り出すことができるという効果がある。
[Effects of the Invention] As is clear from the above explanation, according to the present invention, the radius of curvature of the reflection point of the SOR light reflection means arranged so as to surround the outer periphery of the orbit of the charged particles is appropriately set. This has the effect of causing interference at the SOR destination and allowing monochromatic SOR light corresponding to a specific wavelength and its harmonic wavelength to be extracted as emitted light.

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

第1図は本発明の一実施例による光蓄積リングの原理を
説明するための概略平面図、第2図は本発明の他の実施
例による先蓄積リングの原理を説明するための概略平面
図、及び第3図は第1図及び第2図で使用される光蓄積
リングの具体的構成を示す部分斜視図である。 l・・・荷電粒子軌道、2・・・反射鏡、3・・・光取
出口、6・・・第1のバンチ、7・・・第2のバンチ、
ll・・・SOR先の光路. 12・・・反射光の光路
FIG. 1 is a schematic plan view for explaining the principle of an optical storage ring according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic plan view for explaining the principle of a pre-storage ring according to another embodiment of the present invention. , and FIG. 3 are partial perspective views showing the specific structure of the optical storage ring used in FIGS. 1 and 2. l... Charged particle trajectory, 2... Reflector, 3... Light extraction port, 6... First bunch, 7... Second bunch,
ll... Optical path at the SOR destination. 12... Optical path of reflected light.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)荷電粒子を所定の曲率を有する軌道に沿って光速
に近い速度で運動させることにより、前記軌道の接線方
向へシンクロトロン放射光を発生し、該シンクロトロン
放射光を前記軌道の外周を取巻くように配置された反射
手段で反射することにより、前記反射手段内に前記シン
クロトロン放射光を蓄積すると共に、蓄積されたシンク
ロトロン放射光を出射光として光取出手段を介して取り
出す光蓄積リングにおいて、前記シンクロトロン放射光
と該シンクロトロン放射光の反射光との間の干渉及び前
記反射光同士の干渉のうちの少なくとも一方の干渉を利
用して特定の波長を持った単色光及びその高調波を強調
できることを特徴とする光蓄積リング。
(1) By moving a charged particle at a speed close to the speed of light along a trajectory with a predetermined curvature, synchrotron radiation is generated in the tangential direction of the trajectory, and the synchrotron radiation is directed around the outer periphery of the trajectory. A light storage ring that accumulates the synchrotron radiation light within the reflection means by reflecting it with reflection means arranged so as to surround it, and takes out the accumulated synchrotron radiation light as output light via a light extraction means. In this method, monochromatic light having a specific wavelength and its harmonics are produced using at least one of the interference between the synchrotron radiation light and the reflected light of the synchrotron radiation light, and the interference between the reflected lights. A light storage ring that is characterized by its ability to emphasize waves.
(2)前記荷電粒子は複数のバンチを成して前記軌道上
を周回している請求項1記載の光蓄積リングにおいて、
前記バンチの一つからある時刻に出た前記シンクロトロ
ン放射光と、当該バンチの後に続くバンチより発生した
前記シンクロトロン放射光または反射光とが特定の光路
差を持って干渉するように、光路を設定していることを
特徴とする光蓄積リング。
(2) The optical storage ring according to claim 1, wherein the charged particles form a plurality of bunches and orbit on the orbit.
The optical path is set such that the synchrotron radiation light emitted from one of the bunches at a certain time and the synchrotron radiation light or reflected light generated from the bunch following the bunch interfere with each other with a specific optical path difference. A light storage ring characterized by the following settings.
(3)請求項2の光蓄積リングにおいて、前記荷電粒子
の軌道が軌道半径rの円形であり、前記反射手段の曲率
中心が該荷電粒子の軌道の曲率中心Oと実質的に一致し
ており、且、前記バンチの一つから、ある時刻に前記軌
道上のA点から出たシンクロトロン放射光が前記反射手
段上のB点で反射して、再び、前記荷電粒子の軌道のC
点に達するものとすると、前記荷電粒子の軌道半径r及
び前記反射手段の曲率半径Rは、次式(a)及び(b)
を満足するように選択されており、これによって、前記
シンクロトロン放射光間の前記特定の光路差が実現でき
ることを特徴とする光蓄積リング。 |(2qθ+2nπ/k)r/v −q(2rtan(θ)±ν)/c| =mλ/c(a) R=r/cos(θ)(b) (但し、nは正の整数、kはバンチの数、qは正の整数
で反射の回数、vは荷電粒子の速度、cは光速度、λは
干渉光の基本波長、mは整数で高調波の次数、θは線分
OAとOBの成す角であり、且、νは前記反射手段によ
り光の位相が変化することを考慮した補正項である)。
(3) In the optical storage ring according to claim 2, the orbit of the charged particle is circular with an orbit radius r, and the center of curvature of the reflecting means substantially coincides with the center of curvature O of the orbit of the charged particle. , and from one of the bunches, synchrotron radiation light emitted from point A on the orbit at a certain time is reflected at point B on the reflecting means, and C of the orbit of the charged particle is again reflected.
Assuming that the charged particle reaches a point, the orbital radius r of the charged particle and the curvature radius R of the reflecting means are expressed by the following equations (a) and (b).
The optical storage ring is selected so as to satisfy the following: whereby the specific optical path difference between the synchrotron radiation lights can be realized. |(2qθ+2nπ/k)r/v −q(2rtan(θ)±ν)/c| =mλ/c(a) R=r/cos(θ)(b) (However, n is a positive integer, k is the number of bunches, q is a positive integer and the number of reflections, v is the velocity of the charged particle, c is the speed of light, λ is the fundamental wavelength of the interference light, m is an integer and the harmonic order, and θ is the line segment OA. is the angle formed by OB, and ν is a correction term taking into account that the phase of light changes due to the reflecting means).
(4)前記荷電粒子は複数のバンチを成して前記軌道上
を周回しており、各バンチは先頭部と尾部とを有する請
求項1記載の光蓄積リングにおいて、前記バンチの一つ
の先頭部から出て反射されたシンクロトロン放射光と、
同一のバンチの尾部から出たシンクロトロン放射光とが
前記特定の光路差を持って干渉するように、光路が設定
されていることを特徴とする光蓄積リング。
(4) The light storage ring according to claim 1, wherein the charged particles form a plurality of bunches and orbit on the orbit, and each bunch has a leading end and a tail. synchrotron radiation reflected from the
A light storage ring characterized in that an optical path is set so that synchrotron radiation light emitted from the tail of the same bunch interferes with the specific optical path difference.
(5)前記荷電粒子の軌道が軌道半径rの円形であり、
前記反射手段の曲率中心が該荷電粒子の軌道の曲率中心
Oと実質的に一致している構成を備えると共に、前記バ
ンチの先頭部のA点から出たシンクロトロン放射光が前
記反射手段上のB点で反射して、C点で荷電粒子軌道と
接するときに、当該バンチの尾部がC点に到達するよう
に構成されている場合に、前記反射手段の曲率半径R及
び荷電粒子の軌道半径には実質上次式(c)、(d)、
(e)を満足することを特徴とする請求項4記載の光蓄
積リング。 |(2rtan(θ)±ν)/c −(2rθ+L)/v|=mλ/c(c) |q(2rtan(θ)±ν)/c −(2nπ/k+2qθ)r/v|=mλ/c(d)R
=r/cos(θ)(e) (但し、nは正の整数、kはバンチの数、qは正の整数
で反射の回数、vは荷電粒子の速度、cは光速度、λは
干渉光の基本波長、mは整数で高調波の次数、θは線分
OAとOBの成す角、Lはバンチの最大長Lbまで可変
できる任意の長さ、νは前記反射手段により光の位相が
変化することを考慮した補正項である)。
(5) the orbit of the charged particle is circular with an orbit radius r;
The center of curvature of the reflecting means substantially coincides with the center of curvature O of the trajectory of the charged particle, and the synchrotron radiation light emitted from point A at the head of the bunch is directed onto the reflecting means. The radius of curvature R of the reflecting means and the radius of the orbit of the charged particle when the tail of the bunch reaches point C when it is reflected at point B and comes into contact with the charged particle trajectory at point C. In effect, the following equations (c), (d),
The optical storage ring according to claim 4, characterized in that it satisfies (e). |(2rtan(θ)±ν)/c −(2rθ+L)/v|=mλ/c(c) |q(2rtan(θ)±ν)/c −(2nπ/k+2qθ)r/v|=mλ/ c(d)R
= r/cos(θ)(e) (where n is a positive integer, k is the number of bunches, q is a positive integer and the number of reflections, v is the speed of the charged particle, c is the speed of light, and λ is the interference The fundamental wavelength of the light, m is an integer and the harmonic order, θ is the angle formed by the line segments OA and OB, L is an arbitrary length that can be varied up to the maximum length Lb of the bunch, and ν is the phase of the light due to the reflection means. This is a correction term that takes into account changes in the
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