JPH04269700A - 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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- JPH04269700A JPH04269700A JP5391691A JP5391691A JPH04269700A JP H04269700 A JPH04269700 A JP H04269700A JP 5391691 A JP5391691 A JP 5391691A JP 5391691 A JP5391691 A JP 5391691A JP H04269700 A JPH04269700 A JP H04269700A
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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。
め要約のデータは記録されません。
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、特にハイブリッド型ア
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、特にハイブリッド型ア
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、
ハイブリッド型アンジュレ−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、それぞれの間にポールピ
ースをはさんだものを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１００〜
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、
ハイブリッド型アンジュレ−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、それぞれの間にポールピ
ースをはさんだものを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１００〜
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、ハイブリッド
型アンジュレ−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。
型アンジュレ−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。
【０００４】このためハイブリッド型アンジュレ−タで
は、従来、回路の入口及び出口に磁場調整用の永久磁石
、ポ−ルピ−スまたは電磁石を設け、これらの磁石、ポ
ールピースのギャップ方向位置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。
は、従来、回路の入口及び出口に磁場調整用の永久磁石
、ポ−ルピ−スまたは電磁石を設け、これらの磁石、ポ
ールピースのギャップ方向位置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
て配列されたポールピース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
、ポールピース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、ポールピースの各々に位
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。
て配列されたポールピース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
、ポールピース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、ポールピースの各々に位
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を参照してハイブリッド型アンジュレ−タの
従来のポ−ルピ−ス移動型装置（ポ−ルピ−スの各々に
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はハイブリッド型アンジュレ−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を参照してハイブリッド型アンジュレ−タの
従来のポ−ルピ−ス移動型装置（ポ−ルピ−スの各々に
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はハイブリッド型アンジュレ−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、直方体ポ−ルピ−ス２３及び２５の各々をパ
−メンジュ−ルとし、磁気特性及び対向する磁石、ポ−
ルピ−ス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とし、更に、 磁石寸法（ａ×ｂ×ｃ） ＝
３０×１０×５０ｍｍ ポールピース寸法（ｄ×ｅ×ｆ） ＝ ３０×
１０×５０ｍｍ 対向する磁石の間隔（ギャップ）ＧＭ ＝３０ｍｍ対向
するポ−ルピ−スの間隔ＧＰ ＝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。（永久磁石及びポ−ルピ−スの形状は、ここで
は直方体を用いたが、ギャップ面に向かってテ−パ−の
付いた形状のものも存在する。） 先ず、磁場強度調整を行なわなかった場合、即ち、ポ−
ルピ−ス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、装置の入口と出口の
電子ビームの方向差（Ｘ軸方向への）は、１９．１μｒ
ａｄ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８．９μ
ｍ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、直方体ポ−ルピ−ス２３及び２５の各々をパ
−メンジュ−ルとし、磁気特性及び対向する磁石、ポ−
ルピ−ス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とし、更に、 磁石寸法（ａ×ｂ×ｃ） ＝
３０×１０×５０ｍｍ ポールピース寸法（ｄ×ｅ×ｆ） ＝ ３０×
１０×５０ｍｍ 対向する磁石の間隔（ギャップ）ＧＭ ＝３０ｍｍ対向
するポ−ルピ−スの間隔ＧＰ ＝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。（永久磁石及びポ−ルピ−スの形状は、ここで
は直方体を用いたが、ギャップ面に向かってテ−パ−の
付いた形状のものも存在する。） 先ず、磁場強度調整を行なわなかった場合、即ち、ポ−
ルピ−ス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、装置の入口と出口の
電子ビームの方向差（Ｘ軸方向への）は、１９．１μｒ
ａｄ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８．９μ
ｍであり、電子軌道の山及び谷は揃っていない。
【０００８】そこで、ポ−ルピ−ス移動機構を用いて磁
気回路２０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−ムの方向差は上記
の１９．１μｒａｄから３．５μｒａｄ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８．９μｍから０
．６μｍ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、ハイブリッド型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
、磁石及びポ−ルピースの寸法のばらつき、それらを組
み立てる際の位置のばらつき等に基づく種々の誤差をポ
−ルピ−ス移動機構のみを用いて除去しきれない場合が
ある。更に、ポールピース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。
気回路２０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−ムの方向差は上記
の１９．１μｒａｄから３．５μｒａｄ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８．９μｍから０
．６μｍ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、ハイブリッド型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
、磁石及びポ−ルピースの寸法のばらつき、それらを組
み立てる際の位置のばらつき等に基づく種々の誤差をポ
−ルピ−ス移動機構のみを用いて除去しきれない場合が
ある。更に、ポールピース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、ポールピー
ス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。
ス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と複数の直方体ポ−ルピ−ス
とを交互に配置した第１の組合せ体と、複数の直方体セ
グメント永久磁石と複数の直方体ポ−ルピ−スとを交互
に配置した第２の組合せ体とを、ポ−ルピ−ス同士が向
かい合うように対向させ、該対向した組合せ体の間の空
隙に磁場を形成する挿入光源用磁気回路において、上記
ポ−ルピ−ス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ができる。
直方体セグメント永久磁石と複数の直方体ポ−ルピ−ス
とを交互に配置した第１の組合せ体と、複数の直方体セ
グメント永久磁石と複数の直方体ポ−ルピ−スとを交互
に配置した第２の組合せ体とを、ポ−ルピ−ス同士が向
かい合うように対向させ、該対向した組合せ体の間の空
隙に磁場を形成する挿入光源用磁気回路において、上記
ポ−ルピ−ス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、ポールピースの対向面に図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、ポールピースの対向面に図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、ポ−ルピ−ス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、ポ−ルピ−ス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
の上下両方のポ−ルピ−スの対向面に、同じ数・大きさ
の鉄球を、ポ−ルピ−スの中心線上（Ｘ軸方向）に等間
隔で上下同じ位置に設ける（図には、上側のポ−ルピ−
ス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、装置の入口と出口の電子ビ−ムの方向差は
０．２１μｒａｄ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０．０３μｍと、ポ−ルピ−ス磁石移動機
構により磁場調整を行なった場合（０．６μｍ）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、ポ−ルピ−ス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、本発明によればポ−ル
ピ−ス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。
の上下両方のポ−ルピ−スの対向面に、同じ数・大きさ
の鉄球を、ポ−ルピ−スの中心線上（Ｘ軸方向）に等間
隔で上下同じ位置に設ける（図には、上側のポ−ルピ−
ス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、装置の入口と出口の電子ビ−ムの方向差は
０．２１μｒａｄ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０．０３μｍと、ポ−ルピ−ス磁石移動機
構により磁場調整を行なった場合（０．６μｍ）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、ポ−ルピ−ス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、本発明によればポ−ル
ピ−ス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】
【表１】
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ポ−ルピ−ス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、磁石及びポ
−ルピ−スの寸法のばらつき、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、ポ−ルピ−ス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。
ポ−ルピ−ス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、磁石及びポ
−ルピ−スの寸法のばらつき、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、ポ−ルピ−ス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（ハイブリッド型アンジュレ−タ）の
ポ−ルピ−スの対向面に鉄球を設けた図。
ポ−ルピ−スの対向面に鉄球を設けた図。
【図２】磁気回路（ハイブリッド型アンジュレ−タ）を
説明するための概略図。
説明するための概略図。
【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】ポ−ルピ−ス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。
た場合のＸ軸方向の電子軌道を示す図。
【符号の説明】
１２ 強磁性体片（鉄球）
２０ 磁気回路
２２ 直方体セグメント磁石
２３ 直方体ポ−ルピ−ス
２４ 直方体セグメント磁石
２５ 直方体ポ−ルピ−ス
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と複
数の直方体ポ−ルピ−スとを交互に配置した第１の組合
せ体と、複数の直方体セグメント永久磁石と複数の直方
体ポ−ルピ−スとを交互に配置した第２の組合せ体とを
有し、第１の組合せ体と第２の組合せ体を、ポ−ルピ−
ス同士が向かい合うように対向させ、該対向した組合せ
体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、上記ポ−ルピ−ス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 |
|---|---|---|---|
| JP5391691A JPH04269700A (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP5391691A JPH04269700A (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 挿入光源用磁気回路の磁場強度調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04269700A true JPH04269700A (ja) | 1992-09-25 |
Family
ID=12956036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5391691A Pending JPH04269700A (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 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) | JPH04269700A (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
- 1991-02-26 JP JP5391691A patent/JPH04269700A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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