JPH06294900A - ウィグラ磁場の偏向自動調整装置 - Google Patents

ウィグラ磁場の偏向自動調整装置

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JPH06294900A
JPH06294900A JP8429893A JP8429893A JPH06294900A JP H06294900 A JPH06294900 A JP H06294900A JP 8429893 A JP8429893 A JP 8429893A JP 8429893 A JP8429893 A JP 8429893A JP H06294900 A JPH06294900 A JP H06294900A
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JP
Japan
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magnetic field
phase difference
wiggler
deflection
displacement
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Withdrawn
Application number
JP8429893A
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English (en)
Inventor
Naoaki Ikeda
直昭 池田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウィグラ磁場の偏向調整に用する時間、労力
を大幅に短縮、軽減し、ユーザーからの偏光切替要求に
対して迅速、かつ高精度に対応する。 【構成】 ウィグラ2,3により発生する周期磁場中に
金属ワイヤ4を張設してパルス電流を通電し、ローレン
ツ力により生じたワイヤ4の変位をセンサ8,9で検出
する。この検出変位波形を波形取込部12で取込み、磁
場分布波形演算部13で磁場分布への変換演算を行な
う。この磁場分布波形間の位相差を位相差判定部14で
検出し、偏向方向設定入力部15による設定値と比較す
る。等しくない場合は、その位相差量に応じてモータ2
1〜24を駆動し、ウィグラ2,3が所定の相対位置ず
れ量となるように調整する。その後、再び金属ワイヤ4
にパルス電流を印加し、上記の調整動作を繰り返して実
行し、予め設定した偏向方向の位相差と、検出した磁場
分布間の位相差が一致した時点で調整を終了する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自由電子レーザ装置や
シンクロトロン放射光装置に設置されるウィグラまたは
アンジュレータと呼ばれる周期磁場装置に係り、特にウ
ィグラ磁場の偏向自動調整装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、図4に示すような同一の周期長λ
ωを持つ2つの平面ウィグラA(25)、ウィグラB
(26)を共通のZ軸を持ち、両方の磁場が直交するよ
うに配置した直交ウィグラにおいて、ウィグラA,Bを
Z方向に相互位置調整することにより、中心軸(Z軸)
上の周期磁場の偏向方向を可変できることが知られてい
る。
【0003】上記のようなウィグラ磁場において、周期
磁場の偏向方向を可変する際には、従来、次に示すよう
な方法により、互いに直交するウィグラ磁場の相互位置
調整を行なっている。以下、−45°の直線偏向から左
回り円偏向へ偏向方向を調整する場合を例として説明す
る。
【0004】図5に示すように、−45°の直線偏向2
7は、直交する2つのウィグラA,Bの相互位置ずれ量
ZB が0の時に得られる。この時、直交する2方向の磁
場分布及び合成磁場をxy平面に投影した様子を図5
(b)に示す。この時、図5(a)から判るように、直
交する2方向の磁場分布波形の位相差は0である。図5
は、図4の直交ウィグラにおいて、相対位置ずれ量がZ
B =0の時の合成磁場の偏向方向を示したものである。
【0005】これに対して左回り円偏向は、直交するウ
ィグラA,Bの相対位置ずれ量がZB =λω/4の時に
得られる。この場合の磁場分布及びxy平面に投影した
合成磁場を図6(b)に示す。同図に示す矢印28は、
合成磁場の偏向方向を示している。このとき直交する2
方向の磁場分布波形の位相差は、図6(a)に示すよう
にπ/2である。
【0006】従来は、上記したような直交2方向の磁場
分布を計測するために、ウィグラ中心軸(Z軸)上をホ
ール素子でスキャニングさせる方法を用いている。直交
する2つのウィグラの相対位置は、位置ずれ量ZB を計
測することで管理できるはずであるが、相対位置決め精
度を高めることができるとしても、最終的には偏向の切
替完了は、中心軸上磁場の位相差で評価する必要があ
り、上記の中心軸上における磁場計測は不可避であっ
た。
【0007】図7は、偏向方向の切替時の一連の作業フ
ローを示したものである。まず、直交するウィグラの相
対位置を調整し(ステップX1 )、直交2方向の磁場を
ホール素子により計測する(ステップX2 )。そして、
この計測結果から位相ずれを検出して(ステップX3
)、その位相ずれが所定値となったか否かを判断し
(ステップX4 )、位相ずれが所定値に達していなけれ
ば(ステップX1 )に戻る。上記のように位相ずれが所
定値に収束するまで、ウィグラの相対位置調整と磁場計
測を繰り返し、位相ずれが所定値となった時点で偏向切
替作業を終了する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記従来における周期
磁場の偏向方向の切替作業では、ウィグラの相対位置調
整を行なう度にホール素子による磁場計測を行なうが、
この方法では磁場計測に長時間を用するため、自由電子
レーザ光、シンクロトロン放射光の偏光方向をユーザー
の要求に応えて迅速に切替ることができない。
【0009】また、ウィグラの周期長λωが1cm以下
となるような短ピッチのウィグラ(所謂マイクロウィグ
ラ)に適用する際、ホール素子のスキャニング系の位置
決め精度に対する要求が高くなり、計測システム全体が
複雑化すると共に、コストが上昇する。
【0010】更に、マイクロウィグラの場合、ホール素
子を挿入するウィグラのギャップ部分は、通常0.5〜
1cm程度しかなく、ホール素子そのものの大きさと殆
ど同定度又はそれ以下となるため、計測そのものが不可
能となる場合がある。
【0011】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、磁場計測に用する時間を短縮して、ウィグラ磁場の
偏向調整に用する時間、労力を大幅に短縮、軽減するこ
とができ、ユーザーからの偏光切替要求に対して迅速、
かつ高精度に対応できるウィグラ磁場の偏向自動調整装
置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に係るウィグラ磁
場の偏向自動調整装置は、互いに直交して配置したウィ
グラにより周期磁場を発生する周期磁場発生手段と、上
記周期磁場の偏向方向を予め設定する偏向方向設定手段
と、上記ウィグラ中心軸上に張設された金属ワイヤと、
この金属ワイヤに電流パルスを通電するパルス電源と、
このパルス電源による電流パルスの通電によって生じる
金属ワイヤの直交2方向の変位から上記ウィグラ中心軸
上での直交2方向の周期磁場を計測する計測手段と、こ
の計測手段により計測された2方向計測波形の位相差と
上記偏向方向設定手段による設定値との位相差を判定す
る位相差判定出手段と、この判定手段により判定された
位相差に基づいて上記直交するウィグラの相対位置を調
整し、上記直交2方向の周期磁場の位相差量を上記設定
値に一致させる手段とを具備したことを特徴とする。
【0013】
【作用】まず、偏向方向設定手段により偏向方向をプリ
セットした後、パルス電源より金属ワイヤにパルス電流
を印加する。この結果、上記金属ワイヤには、ウィグラ
により生じる周期磁場と電流パルスとの相互作用によ
り、周期磁場分布に応じた変位を生じる。この変位を計
測手段で計測し、変位波形から磁場分布への変換演算を
行なって磁場分布波形を求める。そして、位相差判定手
段で、上記磁場分布波形間の位相差と偏向方向設定手段
で設定された値と一致比較し、等しくない場合は、その
位相差量をモータドライバの駆動量に換算してウィグラ
駆動用モータを駆動し、ウィグラが所定の相対位置ずれ
量となるように調整する。上記の調整動作を繰り返して
実行し、予め設定した偏向方向に対応する位相差量と、
検出、演算した磁場分布間の位相差量が一致した時点で
調整を終了する。
【0014】この結果、任意の偏向方向へのウィグラ磁
場の切替を簡便、迅速、かつ低コストで行なえるように
なり、ユーザーからの自由電子レーザ光、シンクロトロ
ン放射光の偏光可変要求に素早く対応できる。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例に係
るウィグラ磁場の偏向自動調整装置について説明する。
図1において、2,3は互いに直交して配置されたウィ
グラで、ウィグラ2はBy 方向の周期磁場を発生し、ウ
ィグラ3はBx 方向の周期磁場を発生する。これらのウ
ィグラ2,3の中心軸上に極細の金属ワイヤ4が張設さ
れる。この金属ワイヤ4の一端は固定端5により固定さ
れ、他端はローラ6を介して重り7が取り付けられる。
この重り7により、金属ワイヤ4に張力を与えている。
この金属ワイヤ4には、パルス電源1から電流パルス印
加される。また、金属ワイヤ4には、側部に光学式のX
方向変位検出センサ8が設けられると共に、下部にY方
向変位検出センサ9が設けられる 上記金属ワイヤ4には、ウィグラ2,3により生じる周
期磁場と、パルス電源1からの電流パルスとの相互作用
(ローレンツ力)により、周期磁場分布に応じた変位を
生じる。この変位は、横波となって金属ワイヤ4中を伝
搬する。この金属ワイヤ4中を伝搬する横波は、時系列
変位波形として変位検出センサ8,9で検出される。こ
の変位検出センサ8,9で検出された変位波形は、X方
向変位計アンプ10、Y方向変位計アンプ11で増幅さ
れた後、波形取込部12でA/D変換され、磁場分布波
形演算部13で変位波形から磁場分布への変換演算が行
なわれると同時に、雑音除去等の信号処理が施される。
この磁場分布波形演算部13での磁場分布波形のイメー
ジを図3(a),(b)に示す。
【0016】そして、上記図3(a),(b)に示した
Bx ,By の波形間の位相差が位相差判定部14で検出
され、偏向方向設定入力部15で入力された設定値に基
づく位相差と比較される。この位相差は、ウィグラ移動
量演算部16で、モータドライバの駆動量に換算され
る。この駆動量は、モータドライバ17,18及びモー
タ切替回路19,20を介してウィグラ駆動用モータ2
1〜24に伝達され、ウィグラ2,3が所定の相対位置
ずれ量となるようにZ方向に移動される。
【0017】この一連の処理が終了すると、再びパルス
電源1から金属ワイヤ4にパルス電流を印加し、上記の
調整を繰り返す。図2は、上記の調整動作をフローチャ
ートにより示したものである。以下、このフローチャー
トに従って全体の調整動作を説明する。まず、偏向方向
設定入力部15により、偏向方向、即ち位相差をプリセ
ットする(ステップA1 )。次いで、パルス電源1より
金属ワイヤ4にパルス電流を印加する(ステップA2
)。この結果、上記金属ワイヤ4には、ウィグラ2,
3により生じる周期磁場と、パルス電源1からの電流パ
ルスとの相互作用により、周期磁場分布に応じた変位を
生じる。この変位は、横波となって金属ワイヤ4中を伝
搬し、時系列変位波形として変位検出センサ8,9によ
り検出される。この変位検出センサ8,9で検出された
変位波形は、変位計アンプ10,11で増幅された後、
波形取込部12でA/D変換されて磁場分布波形演算部
13に入力される(ステップA3 )。これにより磁場分
布波形演算部13は、変位波形から磁場分布への変換演
算を行ない、図3(a),(b)に示すように磁場分布
波形Bx ,By を求める(ステップA4 )。
【0018】そして、上記磁場分布波形Bx ,By 間の
位相差が位相差判定部14で検出され、上記偏向方向設
定入力部15で入力されたプリセット値に等しいか否か
比較される(ステップA5 ,A6 )。磁場分布波形Bx
,By 間の位相差がプリセット値に等しくない場合
は、検出値とプリセット値との位相差量が、ウィグラ移
動量演算部16で、モータドライバの駆動量に換算され
る(ステップA7 )。この駆動量は、モータドライバ1
7,18及びモータ切替回路19,20を介してウィグ
ラ駆動用モータ21〜24に伝達され、ウィグラ2,3
が所定の相対位置ずれ量となるようにZ方向に移動され
る(ステップA8 )。
【0019】その後、ステップA2 に戻り、再びパルス
電源1から金属ワイヤ4にパルス電流を印加し、上記の
調整動作を繰り返して実行する。この繰り返し調整を行
なって、予め設定した偏向方向に対応する位相差量と、
検出、演算した磁場分布Bx ,BY 間の位相差量が一致
した時点で調整が終了する。
【0020】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、周
期磁場中に張設した金属ワイヤにパルス電流を通電し、
ローレンツ力によって生じたワイヤの変位から周期磁場
の強度を計測しているので、磁場計測に要する時間を大
幅に短縮でき、ウィグラ磁場の偏向調整に要する時間、
労力を大幅に短縮、軽減することができる。これに伴っ
て、単位時間当りの調整繰り返し頻度を高めて、短時間
で高精度の偏向調整機能を実現でき、ユーザーからの自
由電子レーザ光やシンクロトロン放射光の偏光切替要求
に対して迅速かつ高精度に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るウィグラ磁場の偏向自
動調整装置の構成を示すブロック図。
【図2】同実施例の動作を示すフローチャート。
【図3】同実施例における偏向調整前後の磁場分布波形
を示す図。
【図4】可変偏向機能を持つ直交ウィグラの外観構成を
示す斜視図。
【図5】図4の直交ウィグラにおいて、相対位置ずれ量
ZB が0の時の合成磁場の偏向方向を示す図。
【図6】図4の直交ウィグラにおいて、相対位置ずれ量
ZB がπ/2の時の合成磁場の偏向方向を示す図。
【図7】従来における偏向調整の手順を示すフローチャ
ート。
【符号の説明】
1 パルス電源 2 By 方向の周期磁場を発生するウィグラ 3 Bx 方向の周期磁場を発生するウィグラ 4 金属ワイヤ 5 金属ワイヤの固定端 6 金属ワイヤ支持用ローラ 7 金属ワイヤに張力を与える重り 8 X方向変位検出センサ 9 Y方向変位検出センサ 10 X方向変位計アンプ 11 Y方向変位計アンプ 12 変位波形取込部 13 磁場分布波形演算部 14 位相差判定部 15 偏向方向設定入力部 16 ウィグラ移動量演算部 17,18 ウィグラ駆動用モータドライバ 19,20 ウィグラ駆動用モータ切替回路 21〜24 ウィグラ駆動用モータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに直交して配置したウィグラにより
    周期磁場を発生する周期磁場発生手段と、上記周期磁場
    の偏向方向を予め設定する偏向方向設定手段と、上記ウ
    ィグラ中心軸上に張設された金属ワイヤと、この金属ワ
    イヤに電流パルスを通電するパルス電源と、このパルス
    電源による電流パルスの通電によって生じる金属ワイヤ
    の直交2方向の変位から上記ウィグラ中心軸上での直交
    2方向の周期磁場を計測する計測手段と、この計測手段
    により計測された2方向計測波形の位相差と上記偏向方
    向設定手段による設定値との位相差を検出する位相差検
    出手段と、この検出手段により検出された位相差に基づ
    いて上記直交するウィグラの相対位置を調整し、上記直
    交2方向の周期磁場の位相差量を上記設定値に一致させ
    る手段とを具備したことを特徴とするウィグラ磁場の偏
    向自動調整装置。
JP8429893A 1993-04-12 1993-04-12 ウィグラ磁場の偏向自動調整装置 Withdrawn JPH06294900A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7176680B1 (en) * 1999-05-11 2007-02-13 Gravitec Instruments Limited Measurement of magnetic fields using a string fixed at both ends

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7176680B1 (en) * 1999-05-11 2007-02-13 Gravitec Instruments Limited Measurement of magnetic fields using a string fixed at both ends

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