JPH04242196A - 挿入光源用磁気回路の磁場強度調整方法 - Google Patents
挿入光源用磁気回路の磁場強度調整方法Info
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- JPH04242196A JPH04242196A JP1582791A JP1582791A JPH04242196A JP H04242196 A JPH04242196 A JP H04242196A JP 1582791 A JP1582791 A JP 1582791A JP 1582791 A JP1582791 A JP 1582791A JP H04242196 A JPH04242196 A JP H04242196A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、挿入光源用磁気回路の
磁場強度を調整する方法に関し、特にハルバック型アン
ジュレ−タ（後述）磁気回路の磁場強度調整方法に関す
る。
磁場強度を調整する方法に関し、特にハルバック型アン
ジュレ−タ（後述）磁気回路の磁場強度調整方法に関す
る。
【０００２】
【従来技術と問題点】周知のように、高エネルギ−電子
を周期磁場の中で運動させると指向性が高く且つ極めて
輝度の高い放射光が得られる。このような放射光を得る
装置が挿入（型）光源である。挿入光源は多数の磁極（
通常２０〜２００極）で構成されており、磁場の強さに
よってウィグラ−（強磁場型）或いはアンジュレ−タ（
弱磁場型）と呼ばれる。挿入光源という名称はこの装置
を電子蓄積リング内の直線部に挿入設置することに由来
する。ウィグラ−は超伝導電磁石により電子軌道を急激
に曲げて短波長の放射光を取り出すものである。一方、
ハルバック型アンジュレ−タは多数の永久磁石を磁場の
向きを交互に逆向きにして周期的に並べたものであり、
その磁極間を通る電子ビ−ムを蛇行させ、各磁極間で発
生する光を干渉させて、狭い特定帯域の光の強度を１０
０〜１０００倍程度強めて準単色光源を得る装置である
。
を周期磁場の中で運動させると指向性が高く且つ極めて
輝度の高い放射光が得られる。このような放射光を得る
装置が挿入（型）光源である。挿入光源は多数の磁極（
通常２０〜２００極）で構成されており、磁場の強さに
よってウィグラ−（強磁場型）或いはアンジュレ−タ（
弱磁場型）と呼ばれる。挿入光源という名称はこの装置
を電子蓄積リング内の直線部に挿入設置することに由来
する。ウィグラ−は超伝導電磁石により電子軌道を急激
に曲げて短波長の放射光を取り出すものである。一方、
ハルバック型アンジュレ−タは多数の永久磁石を磁場の
向きを交互に逆向きにして周期的に並べたものであり、
その磁極間を通る電子ビ−ムを蛇行させ、各磁極間で発
生する光を干渉させて、狭い特定帯域の光の強度を１０
０〜１０００倍程度強めて準単色光源を得る装置である
。
【０００３】本発明は、上述したように、アンジュレ−
タに分類される挿入光源（以下単に装置と称する場合が
ある）用磁気回路の磁場強度を調整する方法に関する。 挿入光源に要求される条件として： （ａ） 挿入光源への電子ビ−ムの入射方向と挿入光源
からの電子ビ−ムの出射方向に差がなく、 （ｂ） 電子ビ−ムが挿入光源を通過することによって
電子ビ−ムに変位が生じないことである。
タに分類される挿入光源（以下単に装置と称する場合が
ある）用磁気回路の磁場強度を調整する方法に関する。 挿入光源に要求される条件として： （ａ） 挿入光源への電子ビ−ムの入射方向と挿入光源
からの電子ビ−ムの出射方向に差がなく、 （ｂ） 電子ビ−ムが挿入光源を通過することによって
電子ビ−ムに変位が生じないことである。
【０００４】このため、従来、回路の入口及び出口に磁
場調整用の永久磁石または電磁石を設け、これらの磁石
の方向又は磁石に流す電流値を試行錯誤的に調整して上
記２条件を満足させる方法及び装置が提案されている。 しかしながら、このような試行錯誤的な調整方法は、調
整に非常な時間を要するという問題がある。更に、調整
個所が回路の入口と出口の２個所しかないので、入口と
出口での電子ビームの変位は生じないが、回路内で蛇行
する電子の軌道の山及び谷が揃わないという問題があっ
た。即ち、電子軌道の山及び谷が揃わないため放射光が
広がり、所望の波長の光が得られなかったり、或いは、
輝度が弱まるという問題があった。
場調整用の永久磁石または電磁石を設け、これらの磁石
の方向又は磁石に流す電流値を試行錯誤的に調整して上
記２条件を満足させる方法及び装置が提案されている。 しかしながら、このような試行錯誤的な調整方法は、調
整に非常な時間を要するという問題がある。更に、調整
個所が回路の入口と出口の２個所しかないので、入口と
出口での電子ビームの変位は生じないが、回路内で蛇行
する電子の軌道の山及び谷が揃わないという問題があっ
た。即ち、電子軌道の山及び谷が揃わないため放射光が
広がり、所望の波長の光が得られなかったり、或いは、
輝度が弱まるという問題があった。
【０００５】上記の従来の問題を解決するため、対向し
て配列された永久磁石の各々を対向方向及びそれと直角
方向に移動させることにより、電子軌道の山及び谷を揃
える調整方法及び装置が提案された。しかしながら、磁
石自身を移動させる調整方法では磁場強度の微調整は困
難である。更に、永久磁石の各々に位置調整機構を設け
る必要があるため、装置が大型化するという問題の他に
、調整機構が精密であるため製造費が高いという問題も
あった。
て配列された永久磁石の各々を対向方向及びそれと直角
方向に移動させることにより、電子軌道の山及び谷を揃
える調整方法及び装置が提案された。しかしながら、磁
石自身を移動させる調整方法では磁場強度の微調整は困
難である。更に、永久磁石の各々に位置調整機構を設け
る必要があるため、装置が大型化するという問題の他に
、調整機構が精密であるため製造費が高いという問題も
あった。
【０００６】以下、本発明の効果と比較するために、図
２乃至図５を参照して従来の磁石移動型装置（永久磁石
の各々に位置調整機構を設けてある装置）を更に詳しく
説明する。図２はアンジュレ−タを説明するための概略
図である。尚、図２は本発明の実施例の説明にも使用す
る。
２乃至図５を参照して従来の磁石移動型装置（永久磁石
の各々に位置調整機構を設けてある装置）を更に詳しく
説明する。図２はアンジュレ−タを説明するための概略
図である。尚、図２は本発明の実施例の説明にも使用す
る。
【０００７】図２に示す直方体セグメント磁石２２及び
２４の各々（矢印は磁化方向を表わす）を、Ｎｄ−Ｆｅ
−Ｂ磁石とし、磁気特性及び対向する磁石の間隔等を以
下に示すようにして行なった発明者の実験結果を説明す
る。即ち、磁気特性を Ｂｒ（残留磁束密度） ≒ １１
．５ＫＧΔＢｒ／Ｂｒ（磁化のばらつき）＝ ±０．
６％ｉＨｃ（保磁力） ＝
１６ＫＯｅ磁石寸法（ａ×ｂ×ｃ）
＝ １０×１０×５０ｍｍ とし、更に、 対向する磁石の間隔（ギャップ）Ｇ＝２０ｍｍ磁気回路
の長さＬ＝４８０ｍｍ（図面参照）周期長（λ）
＝４０ｍｍ 周期数（Ｎ） ＝１２ 電子エネルギ− ＝２Ｇｅｖ とした。 先ず、磁場強度調整を行なわなかった場合、即ち、磁石
移動機構を用いなかった場合、Ｚ軸上におけるＹ軸方向
の磁場強度分布とＸ軸方向の電子軌道は、夫々、図３、
図４に示すようになった。図３に示すようにＹ軸方向の
磁場強度分布の山と谷は未だ完全には揃っていない。更
に、図示はしていないが、入口と出口の電子ビームの方
向差（Ｘ軸方向への）は、１２．６μｒａｄであった。 更に又、図４に示すように、装置の入口及び出口での電
子の位置の差（電子の変位）は５．５μｍであり、電子
軌道の山及び谷は揃っていない。
２４の各々（矢印は磁化方向を表わす）を、Ｎｄ−Ｆｅ
−Ｂ磁石とし、磁気特性及び対向する磁石の間隔等を以
下に示すようにして行なった発明者の実験結果を説明す
る。即ち、磁気特性を Ｂｒ（残留磁束密度） ≒ １１
．５ＫＧΔＢｒ／Ｂｒ（磁化のばらつき）＝ ±０．
６％ｉＨｃ（保磁力） ＝
１６ＫＯｅ磁石寸法（ａ×ｂ×ｃ）
＝ １０×１０×５０ｍｍ とし、更に、 対向する磁石の間隔（ギャップ）Ｇ＝２０ｍｍ磁気回路
の長さＬ＝４８０ｍｍ（図面参照）周期長（λ）
＝４０ｍｍ 周期数（Ｎ） ＝１２ 電子エネルギ− ＝２Ｇｅｖ とした。 先ず、磁場強度調整を行なわなかった場合、即ち、磁石
移動機構を用いなかった場合、Ｚ軸上におけるＹ軸方向
の磁場強度分布とＸ軸方向の電子軌道は、夫々、図３、
図４に示すようになった。図３に示すようにＹ軸方向の
磁場強度分布の山と谷は未だ完全には揃っていない。更
に、図示はしていないが、入口と出口の電子ビームの方
向差（Ｘ軸方向への）は、１２．６μｒａｄであった。 更に又、図４に示すように、装置の入口及び出口での電
子の位置の差（電子の変位）は５．５μｍであり、電子
軌道の山及び谷は揃っていない。
【０００８】そこで、磁石移動機構を用いて磁気回路２
０の磁場調整を行ない、磁場強度分布の山と谷を揃えた
結果、入口と出口の電子ビームの方向差は上記の１２．
６μｒａｄから０．６μｒａｄまで小さくすることがで
きた。更に、Ｘ軸方向の電子軌道（図５）を磁場調整前
の電子軌道（図４）と比べてみるとわかるように、出口
における電子の変位は上記の５．５μｍから０．２１μ
ｍと小さくなり、電子軌道の山及び谷がかなり揃った。 即ち、大幅な改善がみられた。しかしながら、実際には
、アンジュレータに使用される複数の直方体セグメント
磁石の各々の磁気特性のばらつき、磁石寸法のばらつき
、磁石組み立ての際の磁石位置のばらつき等に基づく種
々の誤差を磁石移動機構のみを用いて除去しきれない場
合がある。更に、磁石移動機構による磁場調整方法は、
前述したように装置の大型化、高価化をもたらすという
問題もある。
０の磁場調整を行ない、磁場強度分布の山と谷を揃えた
結果、入口と出口の電子ビームの方向差は上記の１２．
６μｒａｄから０．６μｒａｄまで小さくすることがで
きた。更に、Ｘ軸方向の電子軌道（図５）を磁場調整前
の電子軌道（図４）と比べてみるとわかるように、出口
における電子の変位は上記の５．５μｍから０．２１μ
ｍと小さくなり、電子軌道の山及び谷がかなり揃った。 即ち、大幅な改善がみられた。しかしながら、実際には
、アンジュレータに使用される複数の直方体セグメント
磁石の各々の磁気特性のばらつき、磁石寸法のばらつき
、磁石組み立ての際の磁石位置のばらつき等に基づく種
々の誤差を磁石移動機構のみを用いて除去しきれない場
合がある。更に、磁石移動機構による磁場調整方法は、
前述したように装置の大型化、高価化をもたらすという
問題もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、直方体セグ
メント磁石の対向面に強磁性体片（例えば、球あるいは
多角形体）を設け、磁場の微調整を行なうことにより、
挿入光源への電子ビ−ムの入射方向と挿入光源からの電
子ビ−ムの出射方向に差をなくし、装置の入口と出口で
の電子軌道の変位をゼロとし、更に、電子の蛇行軌道の
山及び谷を揃え、極めて良好な放射光を得ることができ
る挿入光源用磁気回路の磁場強度調整方法を提供するこ
とを目的とする。
メント磁石の対向面に強磁性体片（例えば、球あるいは
多角形体）を設け、磁場の微調整を行なうことにより、
挿入光源への電子ビ−ムの入射方向と挿入光源からの電
子ビ−ムの出射方向に差をなくし、装置の入口と出口で
の電子軌道の変位をゼロとし、更に、電子の蛇行軌道の
山及び谷を揃え、極めて良好な放射光を得ることができ
る挿入光源用磁気回路の磁場強度調整方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
直方体セグメント永久磁石を対向させ、対向する直方体
セグメント永久磁石対の間の空隙に磁場を形成する挿入
光源用磁気回路において、上記直方体セグメント永久磁
石対の対向面に強磁性体片を設けることにより、磁場強
度を調整することができる。
直方体セグメント永久磁石を対向させ、対向する直方体
セグメント永久磁石対の間の空隙に磁場を形成する挿入
光源用磁気回路において、上記直方体セグメント永久磁
石対の対向面に強磁性体片を設けることにより、磁場強
度を調整することができる。
【００１１】
【実施例】以下、図１乃至図３を参照して本発明の実施
例を説明する。上述したように図２の磁気回路に発生す
る周期磁場２６は、図３に示すように山と谷は多少不揃
いである（磁場調整前の場合）。この山と谷を揃えるよ
うに、直方体セグメント永久磁石の対向面に図１のよう
に鉄球１２を設けて磁場調整を行なった場合の結果につ
いて述べる。
例を説明する。上述したように図２の磁気回路に発生す
る周期磁場２６は、図３に示すように山と谷は多少不揃
いである（磁場調整前の場合）。この山と谷を揃えるよ
うに、直方体セグメント永久磁石の対向面に図１のよう
に鉄球１２を設けて磁場調整を行なった場合の結果につ
いて述べる。
【００１２】使用した鉄球の直径は２ｍｍ、１ｍｍ及び
０．５ｍｍの３種類であり、鉄球により調整される磁場
強度の変化量は、鉄球の直径が大きい程、又、鉄球の数
が多い程大きい。調整可能な最小の磁場強度変化量は約
０．１ガウスであり、磁石移動機構による場合の調整可
能な最小の磁場強度変化量（数十ガウス）に比べて非常
に小さく、そのため磁場強度の微調整が可能となる。
０．５ｍｍの３種類であり、鉄球により調整される磁場
強度の変化量は、鉄球の直径が大きい程、又、鉄球の数
が多い程大きい。調整可能な最小の磁場強度変化量は約
０．１ガウスであり、磁石移動機構による場合の調整可
能な最小の磁場強度変化量（数十ガウス）に比べて非常
に小さく、そのため磁場強度の微調整が可能となる。
【００１３】図１のように、磁場強度を強くしたい部分
の上下両方の永久磁石の対向面に、同じ数・大きさの鉄
球を、磁石の中心線上（Ｘ軸方向）に等間隔で上下同じ
位置に設ける（図には、上側の永久磁石に設けられた鉄
球は描かれていない）。この磁場強度調整の結果、入口
と出口の電子ビームの方向差は０．１１μｒａｄまで改
善された。更に、Ｘ軸方向の電子軌道は図５よりも格段
に改善され、入口と出口の電子軌道の変位は０．０１８
μｍと、磁石移動機構により磁場調整を行なった場合（
０．２１μｍ）よりもはるかに小さな値になった。表１
に磁場強度調整前の場合、磁石移動機構による磁場強度
調整後の場合、本発明の方法で磁場強度調整を行なった
場合の上記の値をまとめて示す。以上の如く、本発明に
よれば磁石移動機構という大がかりで高価な方法を用い
ない簡単な方法により微小な磁場調整が可能であり、そ
のため高い精度を出すことができた。
の上下両方の永久磁石の対向面に、同じ数・大きさの鉄
球を、磁石の中心線上（Ｘ軸方向）に等間隔で上下同じ
位置に設ける（図には、上側の永久磁石に設けられた鉄
球は描かれていない）。この磁場強度調整の結果、入口
と出口の電子ビームの方向差は０．１１μｒａｄまで改
善された。更に、Ｘ軸方向の電子軌道は図５よりも格段
に改善され、入口と出口の電子軌道の変位は０．０１８
μｍと、磁石移動機構により磁場調整を行なった場合（
０．２１μｍ）よりもはるかに小さな値になった。表１
に磁場強度調整前の場合、磁石移動機構による磁場強度
調整後の場合、本発明の方法で磁場強度調整を行なった
場合の上記の値をまとめて示す。以上の如く、本発明に
よれば磁石移動機構という大がかりで高価な方法を用い
ない簡単な方法により微小な磁場調整が可能であり、そ
のため高い精度を出すことができた。
【００１４】
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
永久磁石の対向面に設ける強磁性体片の大きさ及び使用
数を変えることにより磁石の磁気特性及び寸法のばらつ
き、及び、装置組み立ての誤差を調整して理想的な電子
軌道を得ることが出来る。従って、良好な放射光を得る
ために極めて有効である。即ち、本発明によれば、磁石
移動機構が不必要になり、磁気回路の小型軽量化・低価
格化が可能となる。
永久磁石の対向面に設ける強磁性体片の大きさ及び使用
数を変えることにより磁石の磁気特性及び寸法のばらつ
き、及び、装置組み立ての誤差を調整して理想的な電子
軌道を得ることが出来る。従って、良好な放射光を得る
ために極めて有効である。即ち、本発明によれば、磁石
移動機構が不必要になり、磁気回路の小型軽量化・低価
格化が可能となる。
【図１】磁気回路（アンジュレータ）の直方体セグメン
ト磁石の対向面に鉄球を設けた図。
ト磁石の対向面に鉄球を設けた図。
【図２】磁気回路（アンジュレータ）を説明するための
概略図。
概略図。
【図３】図２に示した磁気回路において磁場調整を行な
わなかった場合のＹ軸方向の磁場強度分布を示す図。
わなかった場合のＹ軸方向の磁場強度分布を示す図。
【図４】図２に示した磁気回路において磁場調整を行な
わなかった場合のＸ軸方向の電子軌道を示す図。
わなかった場合のＸ軸方向の電子軌道を示す図。
【図５】磁石移動機構により磁場調整を行なった場合の
Ｘ軸方向の電子軌道を示す図。
Ｘ軸方向の電子軌道を示す図。
１２ 強磁性体片（鉄球）
２０ 磁気回路
２２ 直方体セグメント磁石
２４ 直方体セグメント磁石
２６ Ｙ軸方向の周期磁場
Claims (2)
- 【請求項１】 複数の直方体セグメント永久磁石を対
向させ、対向する直方体セグメント永久磁石対の間の空
隙に磁場を形成する挿入光源用磁気回路において、上記
直方体セグメント永久磁石対の対向面に強磁性体片を設
けることにより磁場を調整することを特徴とする挿入光
源用磁気回路の磁場強度調整方法。 - 【請求項２】 上記強磁性体片の形状は、球あるいは
多角形体である請求項１の挿入光源用磁気回路の磁場強
度調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1582791A JPH04242196A (ja) | 1991-01-16 | 1991-01-16 | 挿入光源用磁気回路の磁場強度調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1582791A JPH04242196A (ja) | 1991-01-16 | 1991-01-16 | 挿入光源用磁気回路の磁場強度調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04242196A true JPH04242196A (ja) | 1992-08-28 |
Family
ID=11899685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1582791A Pending JPH04242196A (ja) | 1991-01-16 | 1991-01-16 | 挿入光源用磁気回路の磁場強度調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04242196A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015002176A (ja) * | 2013-06-12 | 2015-01-05 | メビオン・メディカル・システムズ・インコーポレーテッド | 可変エネルギーを有する荷電粒子を生成する粒子加速器 |
| US9622335B2 (en) | 2012-09-28 | 2017-04-11 | Mevion Medical Systems, Inc. | Magnetic field regenerator |
| US11717700B2 (en) | 2014-02-20 | 2023-08-08 | Mevion Medical Systems, Inc. | Scanning system |
-
1991
- 1991-01-16 JP JP1582791A patent/JPH04242196A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9622335B2 (en) | 2012-09-28 | 2017-04-11 | Mevion Medical Systems, Inc. | Magnetic field regenerator |
| US10368429B2 (en) | 2012-09-28 | 2019-07-30 | Mevion Medical Systems, Inc. | Magnetic field regenerator |
| JP2015002176A (ja) * | 2013-06-12 | 2015-01-05 | メビオン・メディカル・システムズ・インコーポレーテッド | 可変エネルギーを有する荷電粒子を生成する粒子加速器 |
| US9730308B2 (en) | 2013-06-12 | 2017-08-08 | Mevion Medical Systems, Inc. | Particle accelerator that produces charged particles having variable energies |
| US11717700B2 (en) | 2014-02-20 | 2023-08-08 | Mevion Medical Systems, Inc. | Scanning system |
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