JPH0757899A

JPH0757899A - 多連偏向電磁石装置

Info

Publication number: JPH0757899A
Application number: JP20428693A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Fukumoto; 信太郎福本; Kazunori Bessho; 和典別所; Yoshihiko Tsumura; 嘉彦津村; Shigeaki Matsui; 重明松井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-08-18
Filing date: 1993-08-18
Publication date: 1995-03-03
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: JP2862459B2

Abstract

(57)【要約】【目的】装置全体を小型化すると共に周期長及び周期
数を変えることができる多連偏向電磁石装置を提供す
る。【構成】本多連偏向電磁石装置は、垂直方向で対向配
置された上下一対の磁極１、１及び各磁極１、１をそれ
ぞれ励磁する励磁用コイル３、３を有する電磁石１０を
備え、且つ上下の各電磁石１０、１０はそれぞれ電子ビ
ームの軌道に沿って複数配置され、電子を蛇行させる磁
場発生手段として構成され、上下の各磁極１、１の両側
端部間に非磁性材料からなるピラー８、８がそれぞれ介
装され、各ピラー８、８によって対向する電磁石１０、
１０を直接支持するように構成されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シンクロトロン放射(s
ynchrotron radiation)の光源装置を構成する多連偏向
電磁石装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シンクロトロン放射は、光とほぼ同じ速
度を持つ高エネルギー電子が磁界により円軌道を運動す
るときに発生する光であり、電子のエネルギーが十分に
高ければ、そのスペクトルは真空紫外領域からＸ線領域
に及ぶ連続分布を示し、その波長域の汎用光源になる。

【０００３】そして、本出願人は、特願平３−２８７４
９４号において図１０、図１１に示す多連偏向電磁石装
置を上述の光源装置として提案した。図１０、図１１に
おいて、１は磁極、２は継鉄、３は励磁用コイル、４
ａ、４ｂは架台、５は垂直磁場発生用電磁石、６は水平
磁場発生用電磁石、７は端部用電磁石である。

【０００４】つまり、多連偏向電磁石装置は、図１０に
示すように、磁極１、継鉄２及び励磁用コイル３によっ
て磁気回路が構成され、励磁用コイル３に電流を流すこ
とにより磁極間に偏向磁場が発生するように構成されて
いる。また図１１に示すように、架台４ａ上に垂直磁場
発生用電磁石５及び水平磁場発生用電磁石６が交互に配
置され、両端に端部用電磁石７、７がそれぞれ配置され
ている。ここでこの装置を単純化して水平磁場発生用電
磁石６がないものと仮定すれば、他の垂直磁場発生用電
磁石５は、電子ビーム軸に沿って交互に極性が反転する
ように電気的な結線がなされている。また、図１０、図
１１によれば、端部用電磁石７も垂直磁場発生用電磁石
５と同様のものに看做されるが、端部用電磁石７は偏向
能力が内側の電磁石の半分になるようにする必要があ
り、それには全ての電磁石を直列励磁できるように端部
の電磁石は励磁用コイルの巻き数を減らすか、端部は別
電源とし、その励磁電流を減らすかして偏向の力を調整
するようにすればよい。

【０００５】上述した条件下で垂直磁場発生用電磁石５
は周期的に変化する磁場を発生し、入射した電子ビーム
はローレンツ力により磁場と直交する力を受けて周期的
に蛇行する。この時、電子は加速度を受けシンクロトロ
ン放射を行なう。

【０００６】例えば、上記周期磁場Ｂyを式（１）で表
わせば、電子軌道のｚ軸に対する最大の傾きΨ₀とγ^-1
との比Ｋは、磁場強度Ｂ₀（テスラ）と周期長λ_u（ｃ
ｍ）とで式（２）で表わされる。Ｂ_y＝Ｂ₀ｓｉｎ（２πｚ／λ_u）・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）Ｋ＝Ψ₀／γ^-1＝０.９３４Ｂ₀（テスラ）λ_u（ｃｍ）・・・・・・・・(2) 但し、電子のエネルギーをＥ（ＧｅＶ）とすればγは式
（３）で表わされる。 γ＝１９５７・Ｅ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）また、このシンクロトロン放射の基本波長λ₁は、式
（４）で表わされる値になり、Ｋが大きくなる値、即ち
周期長λ_uが長く、磁場が高いほど、あるいは電子ビー
ムのエネルギーが低いほど基本波の波長が長くなること
が判る。 λ₁＝λ_u（１＋Ｋ²／２）／２γ²・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）一方、放射光の強度は周期数Ｎを増すと、Ｎ倍から可干
渉性により最大でＮ²倍に増幅される。更に、高調波特
性がこのＫ値に強く依存し、Ｋ≪の場合にはスペクトル
は基本波のみとなり、Ｋ≫１の場合には円軌道のシンク
ロトロン放射によく似た高調波の列となり、広帯域連続
スペクトル光となる。Ｋ＜３の放射をアンジュレータ放
射、Ｋ＞３の場合をウィグラー放射と呼んでいる。特
に、アンジュレータ放射は、円軌道のシンクロトロン放
射の１０³〜１０⁴倍の高輝度が得られ、波長可変の準単
色光となり、電子ビームの蛇行面に平行な電気ベクトル
を持つ直線偏向となる。この特性は極めて実用的価値の
高いものである。

【０００７】例えば、上述のような電磁石の配列が可能
な周期長（水平磁場発生用電磁石２台分の長さに相当す
る）λ_uを６０（ｃｍ）として、電子のエネルギーが６
（ＧｅＶ）の電子蓄積リングに用いる場合、式（３）に
よりγ＝１１７４２、Ｋ＝２.５とし、式（１）より磁
場強度Ｂ₀を０.０４４６（テスラ）とすれば、式（４）
よりアンジュレータ放射の基本波長は約９００（ｎｍ）
になることが判る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
多連偏向電磁石装置は、上述のように構成されているた
め、個別の偏向電磁石を複数台並べて配置する必要があ
り、構造が複雑で且つ大掛りになるという課題があっ
た。また、波長の選択には式（３）、（４）からも明ら
かなように電子ビームエネルギーまたはＫ値（パラメー
タ）を制御する必要があり、また、多連偏向電磁石装置
を装着する電子蓄積リングのビームエネルギーは長期間
に亘って固定されているのが普通であるから、波長の選
択には日常的にはＫ値を可変にすることによって行なわ
れている。しかしながら、従来の多連偏向電磁石装置の
場合には周期長を可変にしたり周期数を変更することが
困難であるなどという課題があった。

【０００９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、装置全体を小型化すると共に周期長及び周
期数を変えることができる多連偏向電磁石装置を提供す
ることを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の多連偏向電磁石装置は、電子ビームの軌道上に配置さ
れ、この電子を蛇行させるための磁場を発生させる磁場
発生手段を備え、この磁場発生手段は、複数の垂直また
は水平に対向配置される磁極を持つ電磁石を有するとと
もに、互いに対向する電磁石同士はこれら両者間に介装
した非磁性材料からなる支持部材により支持されたもの
である。

【００１１】また、本発明の請求項２に記載の多連偏向
電磁石装置は、電子ビームの軌道上に配置され、この電
子を蛇行させるための磁場を発生させる磁場発生手段を
備え、この磁場発生手段は、複数の垂直または水平に対
向配置される磁極を持つ電磁石を有するとともに、互い
に対向する電磁石同士はこれらの一方の側縁部で非磁性
材料からなる湾曲支持部材により支持されたものであ
る。

【００１２】また、本発明の請求項３に記載の多連偏向
電磁石装置は、電子ビームの軌道上に配置され、この電
子を蛇行させるための磁場を発生させる磁場発生手段を
備え、この磁場発生手段は、複数の偏向電磁石をビーム
軌道上に等間隔に配設して構成され、かつ各電磁石間の
間隔をそれぞれ等しく保ったまま移動させる移動機構を
備えたものである。

【００１３】また、本発明の請求項４に記載の多連偏向
電磁石装置は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の
発明において、各磁極の対向面を電子ビームの軸方向の
長さを段階的に変化させて形成すると共に、これらの各
磁極を電子ビームの軸方向と直交する方向へ移動させる
移動機構を設けたものである。

【００１４】また、本発明の請求項５に記載の多連偏向
電磁石装置は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の
発明において、電子ビームの軌道軸及び磁場の方向に垂
直な方向に、薄い電磁鋼板を積層して各磁極及び継鉄を
形成したものである。

【００１５】また、本発明の請求項６に記載の多連偏向
電磁石装置は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の
発明において、各磁極の極性パターンを選択する励磁切
替回路を設けたものである。

【００１６】

【作用】本発明の請求項１に記載の発明によれば、複数
の垂直または水平に対向配置される磁極を持つ電磁石か
ら構成し、対向する電磁石同士を非磁性材料部材で支持
したため、電磁石を小型化することができ、また、励磁
用コイルが内径側から寸法制限されるだけのため、電磁
石を容易且つ低コストで製作することができる。

【００１７】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、複数の垂直または水平に対向配置される磁極を持
つ電磁石から構成し、対向する電磁石同士を非磁性材料
からなる湾曲支持部材の両端で支持したため、磁極周辺
の空間が広くなり、電磁石を分解することなく真空ダク
トを取り付け、取り外すことができ、保守点検の作業性
に優れている。

【００１８】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、磁場発生手段として複数の偏向電磁石をビーム軌
道上に等間隔に配設して構成し、各電磁石間の間隔をそ
れぞれ等しく保ったまま移動させる移動機構を設けたた
め、電磁石を小型化して容易且つ低コストで製作するこ
とができ、しかもシンクロトロン放射の基本波長を容易
に変えることができる。

【００１９】また、本発明の請求項４に記載の発明によ
れば、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明にお
いて、各磁極の対向面を電子ビームの軸方向の長さを段
階的に変化させて形成すると共にこれらの各磁極を電子
ビームの軸方向と直交する方向へ移動させる移動機構を
設けたため、磁場の周期を変えてシンクロトロン放射の
基本波長を容易に変えることができる。

【００２０】また、本発明の請求項５に記載の発明によ
れば、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明にお
いて、電子ビームの軌道軸及び磁場の双方に垂直方向に
薄い電磁鋼板を積層して各磁極及び継鉄を形成したた
め、磁極間のピッチ及び磁極の長さを高精度に製作し、
しかも低コストで大量生産することができる。

【００２１】また、本発明の請求項６に記載の発明によ
れば、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明にお
いて、各磁極の極性パターンを選択する励磁切替回路を
設けたため、必要に応じて励磁切換器を適宜切り換える
だけでシンクロトロン放射の基本波長を容易に変更する
ことができる。

【００２２】

【実施例】以下、図１〜図９に示す実施例に基づいて従
来と同一または相当部分には同一符号を付して本発明を
説明する。図１は本発明の多連偏向電磁石装置の一実施
例を示す図で、同図（ａ）はその斜視図、同図（ｂ）は
同図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図２は本発明の
多連偏向電磁石装置の他の実施例を示す図で、同図
（ａ）はその斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ
線に沿った断面図、図３は本発明の多連偏向電磁石装置
の更に他の実施例を示す図で、同図（ａ）はその斜視
図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面
図、図４は本発明の多連偏向電磁石装置の更に他の実施
例を示す斜視図、図５は本発明の多連偏向電磁石装置の
更に他の実施例を示す斜視図、図６は本発明の多連偏向
電磁石装置の更に他の実施例を示す図で、同図（ａ）は
その斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）の磁極間でのビー
ム軌道を説明するための平面図、図７は本発明の多連偏
向電磁石装置の更に他の実施例を示す図で、同図（ａ）
はその鉄心部を示す斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）の
電磁鋼板を示す平面図、図８は本発明の多連偏向電磁石
装置の更に他の実施例のコイルの結線状態を示す説明
図、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図８に示す
多連偏向電磁石装置の励磁パターンを示す説明図であ
る。

【００２３】実施例１．本実施例の多連偏向電磁石装置
は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、垂直方向で対向
配置された上下一対の磁極１、１、これらの磁極１、１
がそれぞれ一体化した継鉄２、２及び各磁極１、１をそ
れぞれ励磁する励磁用コイル３、３を有する電磁石１０
を備え、且つ上下の各電磁石１０、１０はそれぞれ電子
ビームの軌道に沿って所定間隔を空けてそれぞれ一体の
継鉄２、２に一体化した状態で複数配置され、電子を蛇
行させる磁場発生手段として構成されている。そして、
本実施例では、上下の各磁極１、１の両側端部間に非磁
性材料からなるピラー８、８がそれぞれ支持部材として
介装され、各ピラー８、８によって対向する電磁石１
０、１０を直接支持するようになっている。そして、各
ピラー８、８は、同図（ｂ）に示すように、励磁用コイ
ル３、３の内側に位置し且つ磁極１、１間に配設されて
いる。

【００２４】従って本実施例によれば、非磁性材料から
なるピラー８を励磁用コイル３の大きさと無関係に磁極
１、１の対向面を直接支持するとができ、しかも継鉄２
の幅を磁極１と同一幅に形成することができるため、電
磁石１０を小型化することができる。また、励磁用コイ
ル３は、内径側から寸法制限されるだけのため、電磁石
１０を容易に製作することができる。

【００２５】実施例２．本実施例の多連偏向電磁石装置
は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、垂直方向で対向
配置された上下一対の磁極１、１、これらの磁極１、１
がそれぞれ一体化した継鉄２、２及び各磁極１、１をそ
れぞれ励磁する励磁用コイル３、３を有する電磁石１０
を備え、且つ上下の各電磁石１０、１０はそれぞれ電子
ビームの軌道に沿って所定間隔を空けてそれぞれ一体の
継鉄２、２に一体化した状態で複数配置され、電子を蛇
行させる磁場発生手段として構成されている。そして本
実施例では、上下の各磁極１、１間に非磁性材料からな
る真空ダクト９が真空ダクト兼支持部材として介装さ
れ、この真空ダクト９よって対向する電磁石１０、１０
を直接支持するように構成されている。そして、真空ダ
クト９は、同図（ｂ）に示すように、励磁用コイル３、
３の内側に位置し且つ磁極１、１間に配設されている。

【００２６】従って、本実施例によれば、実施例１と同
様の作用効果を期することができる他、本実施例では真
空ダクト９を磁極１、１間に介装してあるため、真空ダ
クト９を組み立てた状態のまま電磁石１０、１０間に組
み込むことができ、従来の真空ダクトのように組み立て
時に上下に分解できる構造にしておく必要がなく、真空
ダクト９に組み立てを簡素化することができ、これによ
って真空ダクトを別途設ける必要がない。

【００２７】実施例３．本実施例の多連偏向電磁石装置
は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、垂直方向で対向
配置された上下一対の磁極１、１、これらの磁極１、１
がそれぞれ一体化した継鉄２、２及び各磁極１、１をそ
れぞれ励磁する励磁用コイル３、３を有する電磁石１０
を備え、且つ上下の各電磁石１０、１０はそれぞれ電子
ビームの軌道に沿って所定間隔を空けてそれぞれ一体の
継鉄２、２に一体化した状態で複数配置され、電子を蛇
行させる磁場発生手段として構成されている。そして、
本実施例では、上下の各磁極１、１を形成する継鉄２、
２それぞれの一側端が非磁性材料を湾曲してＣ型に形成
されたＣ型ピラー１１にそれぞれ接続され、Ｃ型ピラー
１１によって対向する電磁石１０、１０を直接支持する
ように構成されている。

【００２８】従って、本実施例によれば、実施例１と同
様の作用効果を期することができる他、本実施例ではＣ
型ピラー１１で磁極１、１を支持するようにしたため、
磁極１、１周辺の空間が広くなり、電磁石１０を分解す
ることなく真空ダクトを取り付け、取り外すことがで
き、保守点検の作業性に優れている。

【００２９】実施例４．本実施例の多連偏向電磁石装置
は、図４に示すように、垂直方向で対向配置された上下
一対の磁極１、１、これらの磁極１、１が形成された継
鉄２、２及び各磁極１、１をそれぞれ励磁する励磁用コ
イル３、３を有する電磁石１０を備え、且つ上下の各電
磁石１０、１０はそれぞれ独立した状態で電子ビームの
軌道に沿って等間隔を空けて複数配置され、電子を蛇行
させる磁場発生手段として構成されている。そして、本
実施例では、上下の各磁極１、１を継鉄２、２を介して
Ｃ型に形成された偏向電磁石１２として一体化し、しか
も上下の各電磁石１０がそれぞれ隣の上下の電磁石１０
から独立し、これらはレール１３上を移動できるように
構成されている。更に、各電磁石１０は、それぞれの上
側の継鉄２においてそれぞれ連結器１４により連結さ
れ、図示しない駆動機構により連結器１５を駆動して互
いの間隔を等しく保ったまま狭くしたり、広くしたりす
ることができるように構成されている。尚、上記レール
１３及び連結器１４により電磁石１０、１０間の間隔を
それぞれ等しく保ったまま移動させる移動機構を構成し
ている。

【００３０】従って、本実施例によれば、端部に配置さ
れた偏向電磁石１０のみをビーム軸Ｂの方向で移動させ
ると、他の電磁石１０も連結器１４を介して連動して引
っ張られ、各電磁石１０、１０の間隔を常に等しくした
状態で移動させ、磁場の周期長を変えてシンクロトロン
放射の基本波長λ₁を容易に変えることができる。その
他上記各実施例に準じた作用効果を期することができ
る。

【００３１】実施例５．本実施例の多連偏向電磁石装置
は、図５に示すように、垂直方向で対向配置された上下
一対の磁極１、１、これらの磁極１、１が一体化した継
鉄２、２及び各磁極１、１をそれぞれ励磁する励磁用コ
イル３、３を有する電磁石１０を備え、且つ上下の各電
磁石１０、１０はそれぞれ電子ビームの軌道に沿って所
定間隔を空けてそれぞれ一体の継鉄２、２に複数配置さ
れ、電子を蛇行させる磁場発生手段として構成されてい
る。そして本実施例では、上下の各磁極１、１の両側端
部間に非磁性材料からなるピラー８、８がそれぞれ実施
例１の場合と同様に介装され、各ピラー８、８によって
対向する電磁石１０、１０を直接支持するように構成さ
れている。そして、各ピラー８、８は、励磁用コイル
３、３の内側に位置し且つ磁極１、１間に配設されてい
る。

【００３２】また、各継鉄２、２のうち上側の継鉄２に
は電子ビームの軌道軸方向に沿って細長い長孔１５が形
成され、上側の各磁極１には磁極固定ボルト１６が取り
付けられ、これらの各磁極固定ボルト１６により上側の
各磁極１が移動可能に連結されている。そして、上記各
電磁石１０、１０は磁極固定ボルト１６を介して電子ビ
ームの軌道軸に沿ってそれぞれ移動させ、磁極固定ボル
ト１６により適宜固定できるように構成されている。更
に、上記電磁石１０は位置決めピン１７によって所定位
置で位置決めできるように構成されている。

【００３３】従って、本実施例によれば、各電磁石１０
は、継鉄２の長孔１５及び磁極固定ボルト１６を介して
電子ビームの軌道軸方向の任意の位置で固定して磁極
１、１の周期を変えてシンクロトロン放射の基本波長λ
₁を容易に変えることができる。また、電磁石１０を固
定する際には下側継鉄２の磁極側位置決めピン１７によ
って精度良く位置決めすることができる。その他上記各
実施例に準じた作用効果を期することができる。

【００３４】実施例６．本実施例の多連偏向電磁石装置
は、図６（ａ）に示すように、垂直方向で対向配置され
た上下一対の磁極１、１、これらの磁極１、１がそれぞ
れ一体化した継鉄２、２及び各磁極１、１をそれぞれ励
磁する励磁用コイル３、３を有する電磁石１０を備え、
且つ上下の各電磁石１０、１０はそれぞれ電子ビームの
軌道に沿って所定間隔を空けてそれぞれ一体の継鉄２、
２に一体化した状態で複数配置され、電子を蛇行させる
磁場発生手段として構成されている。そして、本実施例
では、上下の各磁極１、１を形成する継鉄２、２それぞ
れの一側端が非磁性材料を湾曲してコ字状に形成された
ピラー１１にそれぞれ接続され、コ字状ピラー１１によ
って対向する電磁石１０、１０を直接支持するように構
成されている。そして、上記各磁極１は、同図（ｂ）に
示すように、上記各磁極１、１の対向面を上記電子ビー
ムの軌道軸Ｂ方向の長さを段階的に変化させて形成する
と共に、これらの各磁極１、１を電子ビームの軌道軸Ｂ
方向と直交する方向へレール１３に沿って移動させるよ
うに構成されている。

【００３５】従って、本実施例によれば、上記各磁極
１、１の対向面を上記電子ビームの軌道軸Ｂ方向の長さ
を段階的に変化させて形成すると共に、これらの各磁極
１、１を電子ビームの軌道軸Ｂ方向と直交する方向へレ
ール１３に沿って移動させるように構成されているた
め、磁極１、１間の間隔を段階的に変えることにより同
図（ｂ）の電子ビームの各軌道軸Ｂ₁、Ｂ₂、Ｂ₃での磁
場の周期を変えてシンクロトロン放射の基本波長λ₁を
容易に変えることができる。その他上記各実施例に準じ
た作用効果を期することができる。

【００３６】実施例７．本実施例の多連偏向電磁石装置
は、図７（ａ）に示すように、その鉄心部１８の構造を
上記各実施例と異にする以外は上記各実施例に応じて構
成されている。そこで、本実施例に用いられる鉄心部１
８について説明すると、この鉄心部１８は、同図に示す
ように、電子ビームの軌道軸及び磁場の双方に垂直方向
に薄い電磁鋼板１９を積層して各磁極１及び継鉄２が一
体的に形成され、そして各電磁鋼板１９は連結固定柱２
０及び締付ボルト２１によってそれぞれ一体化されてい
る。また、縦列の各磁極１及び継鉄２はそれぞれ端板２
２及びキー２３によって連結され、これら両者によって
磁極１、１間の相対的な位置を位置決めするように構成
されている。

【００３７】従って、本実施例によれば、電子ビームの
軌道軸及び磁場の双方に垂直方向に、同一パターンに打
ち抜いた薄い電磁鋼板１９を積層して各磁極１及び継鉄
２が一体的に形成されているため、磁極１、１間のピッ
チ及び磁極１の長さを高精度に製作することができ、こ
れによって磁場の周期の精度を向上させることができ
る。また、各電磁石１０を構成する磁極１、継鉄２をモ
ジュール化することにより、磁極１の追加、削減を容易
に行なうことができ、用途に応じて放射光強度の選定を
容易に行なうことができる。更に、各磁極１が図７
（ｂ）に示すように単一形状の電磁鋼板１９からなるた
め、製作の機械化が容易で、低コストで大量生産するこ
とができる。その他上記各実施例に準じた作用効果を期
することができる。

【００３８】実施例８．本実施例の多連偏向電磁石装置
は、図８に示すように、上下の各磁極１、１を励磁する
各励磁用コイル３、３に各磁極１、１の極性パターンを
選択する励磁切換器２４と、この切換器２４に電源を供
給する電源装置２５を備えた以外は上記各実施例に準じ
て構成されている。従って、この励磁切換器２４によっ
て上記各磁極１、１の極性パターン、つまり磁場の周期
長を適宜切り換えるように構成されている。例えば、図
９（ａ）のように全て励磁用コイル３、３によって上下
の各磁極１、１を全て励磁した場合の各磁極１、１の極
性パターンの周期長をλ_uとすれば、同図（ｂ）のよう
に一つ置きに上下の各磁極１、１を励磁用コイル３、３
によって励磁すれば、この時の磁場の周期長は２λ_uと
なり、同図（ｃ）のように二つ置きに上下の各磁極１、
１を励磁用コイル３、３によって励磁すれば、この時の
磁場の周期長は３λ_uとなるように構成されている。

【００３９】従って、本実施例によれば、励磁切換器２
４によって各磁極１、１の極性パターンを図９の
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように切り換えるように
したため、必要に応じて励磁切換器２４を適宜切り換え
るだけで磁場の周期長、つまりシンクロトロン放射の基
本波長を容易に変更することができる。その他上記各実
施例に準じた作用効果を期することができる。

【００４０】尚、上記各実施例では、磁極１、１をそれ
ぞれ上下で対をなすものについて説明したが、各磁極
１、１は水平方向で対をなすように配置しても同様の作
用効果を期することができる。また、本発明は、上記各
実施例に何等制限されるものではなく、本発明の要旨を
逸脱しない限り、全て本発明に包含される。

【００４１】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の発明によれ
ば、複数の垂直または水平に対向配置される磁極を持つ
電磁石から構成し、対向する電磁石同士を非磁性材料部
材で支持したため、電磁石を小型化することができ、ま
た、励磁用コイルが内径側から寸法制限されるだけのた
め、電磁石を容易且つ低コストで製作することができる
多連偏向電磁石装置を提供することができる。

【００４２】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、複数の垂直または水平に対向配置される磁極を持
つ電磁石から構成し、対向する電磁石同士を非磁性材料
からなる湾曲支持部材の両端で支持したため、磁極周辺
の空間が広くなり、電磁石を分解することなく真空ダク
トを取り付け、取り外すことができ、保守点検の作業性
に優れた多連偏向電磁石装置を提供することができる。

【００４３】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、磁場発生手段として複数の偏向電磁石をビーム軌
道上に等間隔に配設して構成し、各電磁石間の間隔をそ
れぞれ等しく保ったまま移動させる移動機構を設けたた
め、電磁石を小型化して容易且つ低コストで製作するこ
とができ、しかも磁場の周期長を変えてシンクロトロン
放射の基本波長を容易に変えることができる多連偏向電
磁石装置を提供することができる。

【００４４】また、本発明の請求項４に記載の発明によ
れば、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明にお
いて、各磁極の対向面を電子ビームの軸方向の長さを段
階的に変化させて形成すると共にこれらの各磁極を電子
ビームの軸方向と直交する方向へ移動させる移動機構を
設けたため、磁場の周期長を変えてシンクロトロン放射
の基本波長を容易に変えることができる多連偏向電磁石
装置を提供することができる。

【００４５】また、本発明の請求項５に記載の発明によ
れば、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明にお
いて、電子ビームの軌道軸及び磁場の双方に垂直方向に
薄い電磁鋼板を積層して各磁極及び継鉄を形成したた
め、磁極間のピッチ及び磁極の長さを高精度に製作し、
しかも低コストで大量生産することができる多連偏向電
磁石装置を提供することができる。

【００４６】また、本発明の請求項６に記載の発明によ
れば、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明にお
いて、各磁極の極性パターンを選択する励磁切替回路を
設けたため、必要に応じて励磁切換器を適宜切り換える
だけで磁場の周期長を変えてシンクロトロン放射の基本
波長を容易に変えることができる多連偏向電磁石装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多連偏向電磁石装置の一実施例を示す
図で、同図（ａ）はその斜視図、同図（ｂ）は同図
（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図２】本発明の多連偏向電磁石装置の他の実施例を示
す図で、同図（ａ）はその斜視図、同図（ｂ）は同図
（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図３】本発明の多連偏向電磁石装置の更に他の実施例
を示す図で、同図（ａ）はその斜視図、同図（ｂ）は同
図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図４】本発明の多連偏向電磁石装置の更に他の実施例
を示す斜視図である。

【図５】本発明の多連偏向電磁石装置の更に他の実施例
を示す斜視図である。

【図６】本発明の多連偏向電磁石装置の更に他の実施例
を示す図で、同図（ａ）はその斜視図、同図（ｂ）は同
図（ａ）の磁極間でのビーム軌道を説明するための平面
図である。

【図７】本発明の多連偏向電磁石装置の更に他の実施例
を示す図で、同図（ａ）はその鉄心部を示す斜視図、同
図（ｂ）は同図（ａ）の電磁鋼板を示す平面図である。

【図８】本発明の多連偏向電磁石装置の更に他の実施例
のコイルの結線状態を示す説明図である。

【図９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図８に示す
多連偏向電磁石装置の励磁パターンを示す説明図であ
る。

【図１０】従来の多連偏向電磁石装置の一例を示す正面
図である。

【図１１】図１０に示す多連偏向電磁石装置を示す側面
図である。

【符号の説明】

１磁極２継鉄３励磁用コイル８ピラー９真空ダクト１０電磁石１１Ｃ型ピラー１２偏向電磁石１３レール（移動機構）１４連結器（移動機構）１５長孔（移動機構）１９電磁鋼板２４励磁切換器

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１２月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】例えば、上記周期磁場Ｂyを式（１）で表
わせば、電子軌道のｚ軸に対する最大の傾きΨ₀とγ^-1
との比Ｋは、磁場強度Ｂ₀（テスラ）と周期長λ_u（ｃ
ｍ）とで式（２）で表わされる。Ｂ_y＝Ｂ₀ｓｉｎ（２πｚ／λ_u）・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）Ｋ＝Ψ₀／γ^-1＝０.９３４Ｂ₀（テスラ）λ_u（ｃｍ）・・・・・・・・(2) 但し、電子のエネルギーをＥ（ＧｅＶ）とすればγは式
（３）で表わされる。 γ＝１９５７・Ｅ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）また、このシンクロトロン放射の基本波長λ₁は、式
（４）で表わされる値になり、Ｋが大きくなるほど、即
ち周期長λ_uが長く、磁場が高いほど、あるいは電子ビ
ームのエネルギーが低いほど基本波の波長が長くなるこ
とが判る。 λ₁＝λ_u（１＋Ｋ²／２）／２γ²・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）一方、放射光の強度は周期数Ｎを増すと、Ｎ倍から可干
渉性により最大でＮ²倍に増幅される。更に、高調波特
性がこのＫ値に強く依存し、Ｋ≪の場合にはスペクトル
は基本波のみとなり、Ｋ≫１の場合には円軌道のシンク
ロトロン放射によく似た高調波の列となり、広帯域連続
スペクトル光となる。Ｋ＜３の放射をアンジュレータ放
射、Ｋ＞３の場合をウィグラー放射と呼んでいる。特
に、アンジュレータ放射は、円軌道のシンクロトロン放
射の１０³〜１０⁴倍の高輝度が得られ、波長可変の準単
色光となり、電子ビームの蛇行面に平行な電気ベクトル
を持つ直線偏向となる。この特性は極めて実用的価値の
高いものである。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、磁場発生手段として複数の偏向電磁石をビーム軌
道上に等間隔に配置して構成し、各電磁石間の間隔をそ
れぞれ等しく保ったまま移動させる移動機構を設けたた
め、電磁石を小型化して容易且つ低コストで製作するこ
とができ、しかもシンクロトロン放射の基本波長を容易
に変えることができる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】実施例４．本実施例の多連偏向電磁石装置
は、図４に示すように、垂直方向で対向配置された上下
一対の磁極１、１、これらの磁極１、１が形成された継
鉄２、２及び各磁極１、１をそれぞれ励磁する励磁用コ
イル３、３を有する電磁石１０を備え、且つ上下の各電
磁石１０、１０はそれぞれ独立した状態で電子ビームの
軌道に沿って等間隔を空けて複数配置され、電子を蛇行
させる磁場発生手段として構成されている。そして、本
実施例では、上下の各磁極１、１を継鉄２、２を介して
Ｃ型に形成された偏向電磁石１２として一体化し、しか
も上下の各電磁石１０がそれぞれ隣の上下の電磁石１０
から独立し、これらはレール１３上を移動できるように
構成されている。更に、各電磁石１０は、それぞれの上
側の継鉄２においてそれぞれ連結器１４により連結さ
れ、図示しない駆動機構により連結器１４を駆動して互
いの間隔を等しく保ったまま狭くしたり、広くしたりす
ることができるように構成されている。尚、上記レール
１３及び連結器１４により電磁石１０、１０間の間隔を
それぞれ等しく保ったまま移動させる移動機構を構成し
ている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松井重明神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番２号三菱電機株式会社神戸製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビームの軌道上に配置され、この電
子を蛇行させるための磁場を発生させる磁場発生手段を
備え、この磁場発生手段は、複数の垂直または水平に対
向配置される磁極を持つ電磁石を有するとともに、互い
に対向する電磁石同士はこれら両者間に介装した非磁性
材料からなる支持部材により支持されたことを特徴とす
る多連偏向電磁石装置。
【請求項２】電子ビームの軌道上に配置され、この電
子を蛇行させるための磁場を発生させる磁場発生手段を
備え、この磁場発生手段は、複数の垂直または水平に対
向配置される磁極を持つ電磁石を有するとともに、互い
に対向する電磁石同士はこれらの一方の側縁部で非磁性
材料からなる湾曲支持部材により支持されたことを特徴
とする多連偏向電磁石装置。
【請求項３】電子ビームの軌道上に配置され、この電
子を蛇行させるための磁場を発生させる磁場発生手段を
備え、この磁場発生手段は、複数の偏向電磁石をビーム
軌道上に等間隔に配設して構成され、各電磁石間の間隔
をそれぞれ等しく保ったまま移動させる移動機構を備え
たことを特徴とする多連偏向電磁石装置。
【請求項４】各磁極の対向面を電子ビームの軸方向の
長さを段階的に変化させて形成すると共に、これらの各
磁極を上記電子ビームの軸方向と直交する方向へ移動さ
せる移動機構を設けたことを特徴とする請求項１〜請求
項３のいずれかに記載の多連偏向電磁石装置。
【請求項５】垂直または水平に対向配置された電磁石
の磁極および継鉄を、電子ビームの軌道軸及び磁場の方
向に垂直な方向に薄い電磁鋼板を積層して形成したこと
を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の多
連偏向電磁石装置。
【請求項６】各磁極の極性パターンを選択する励磁切
替回路を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５の
いずれかに記載の多連偏向電磁石装置。