JPH0793200B2 - 多極ウィグラ - Google Patents
多極ウィグラInfo
- Publication number
- JPH0793200B2 JPH0793200B2 JP3202002A JP20200291A JPH0793200B2 JP H0793200 B2 JPH0793200 B2 JP H0793200B2 JP 3202002 A JP3202002 A JP 3202002A JP 20200291 A JP20200291 A JP 20200291A JP H0793200 B2 JPH0793200 B2 JP H0793200B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particle beam
- charged particle
- wiggler
- magnetic field
- multipolar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/02—Permanent magnets [PM]
- H01F7/0273—Magnetic circuits with PM for magnetic field generation
- H01F7/0278—Magnetic circuits with PM for magnetic field generation for generating uniform fields, focusing, deflecting electrically charged particles
- H01F7/0284—Magnetic circuits with PM for magnetic field generation for generating uniform fields, focusing, deflecting electrically charged particles using a trimmable or adjustable magnetic circuit, e.g. for a symmetric dipole or quadrupole magnetic field
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シンクロトロンや線形
加速器にてレーザ光や放射光を得るために電子ビームに
周期磁場を与えるための多極ウィグラに関する。
加速器にてレーザ光や放射光を得るために電子ビームに
周期磁場を与えるための多極ウィグラに関する。
【０００２】
【従来の技術】シンクロトロンや線形加速器内に蓄積さ
れる荷電粒子、例えば電子の軌道を蛇行させ放射光を発
生させる多極ウィグラに付いて、例えば Nuclear Instr
umentsand Methods in Physics Research １７２（１
９８０）の４５頁ないし５３頁には、図５に示すように
磁化方向（図中矢印参照）を周期配列させた上下一対の
永久磁石１、１’から４、４’を、異極どうしが対向す
るように配列することにより、電子ビームに対して周期
磁場を発生させる旨が開示されている。
れる荷電粒子、例えば電子の軌道を蛇行させ放射光を発
生させる多極ウィグラに付いて、例えば Nuclear Instr
umentsand Methods in Physics Research １７２（１
９８０）の４５頁ないし５３頁には、図５に示すように
磁化方向（図中矢印参照）を周期配列させた上下一対の
永久磁石１、１’から４、４’を、異極どうしが対向す
るように配列することにより、電子ビームに対して周期
磁場を発生させる旨が開示されている。
【０００３】従来の多極ウィグラは、図５からもわかる
ように、ｚ方向の電子軌道５をはさみ、ｘ方向に長い矩
形状の磁石１から４及び１’から４’を上述のように周
期配列させた構成を有する。よって、電子軌道５に発生
する磁場は電子軌道５の中心付近でｘ方向にわたって一
定であった（図６参照）。従って、電子ビームの多極ウ
ィグラへの入射状態によっては、電子ビームが多極ウィ
グラから外に飛び出してしまうと言う問題点があった。
ように、ｚ方向の電子軌道５をはさみ、ｘ方向に長い矩
形状の磁石１から４及び１’から４’を上述のように周
期配列させた構成を有する。よって、電子軌道５に発生
する磁場は電子軌道５の中心付近でｘ方向にわたって一
定であった（図６参照）。従って、電子ビームの多極ウ
ィグラへの入射状態によっては、電子ビームが多極ウィ
グラから外に飛び出してしまうと言う問題点があった。
【０００４】この問題点は、例えば Nuclear Instrumen
ts and Methods in Physics Research A３０４（１９９
１）７５３頁ないし７５８頁に詳しく開示されており、
これを解決するには多極ウィグラ内で電子にｘ方向の収
束力を与えればよいことが示され、その具体的な解決手
段として、図７の（ａ）から（ｄ）に示すごとき多極ウ
ィグラが掲げられている。図７の（ａ）は上下に対向す
る磁石が幅方向の全体にわたり湾曲したもの、同（ｂ）
は幅方向の中央部分のみが湾曲したものである。同
（ｃ）は台形磁石を用いたものであり、同（ｄ）は台形
磁石とひし形磁石を組合せて用いたものである。
ts and Methods in Physics Research A３０４（１９９
１）７５３頁ないし７５８頁に詳しく開示されており、
これを解決するには多極ウィグラ内で電子にｘ方向の収
束力を与えればよいことが示され、その具体的な解決手
段として、図７の（ａ）から（ｄ）に示すごとき多極ウ
ィグラが掲げられている。図７の（ａ）は上下に対向す
る磁石が幅方向の全体にわたり湾曲したもの、同（ｂ）
は幅方向の中央部分のみが湾曲したものである。同
（ｃ）は台形磁石を用いたものであり、同（ｄ）は台形
磁石とひし形磁石を組合せて用いたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の図７の各多極ウ
ィグラは、いずれも図５の場合に比べ構造的に複雑であ
り、また磁石の製作が困難である問題がある。更に、い
ずれの場合も電子ビームに与えられる収束力は一定であ
り、製作後の収束力調整が困難であって、このため収束
力が強すぎる場合も起こり得る。
ィグラは、いずれも図５の場合に比べ構造的に複雑であ
り、また磁石の製作が困難である問題がある。更に、い
ずれの場合も電子ビームに与えられる収束力は一定であ
り、製作後の収束力調整が困難であって、このため収束
力が強すぎる場合も起こり得る。
【０００６】そこで、本発明は構造が簡単で製作も容易
な多極ウィグラにより、電子ビームに適当な収束力を与
えるようにすることを第１の課題とする。また、その収
束力を適宜調整できるようにすることを第２の課題とす
る。
な多極ウィグラにより、電子ビームに適当な収束力を与
えるようにすることを第１の課題とする。また、その収
束力を適宜調整できるようにすることを第２の課題とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記第１の課題を解決す
るための手段は、互いに対面する磁極に挾まれる空間に
当該磁極の延在方向に沿って荷電粒子ビームを通過さ
せ、その荷電粒子ビーム進行方向に沿って磁場分布を正
負交互に発生させることにより荷電粒子ビームの軌道を
周期的に蛇行させる多極ウィグラにおいて、その荷電粒
子ビームを偏向させる交番磁場分布を作る長方体磁石の
集合からなる対向一対の磁石列のうち、磁極の対向面と
平行な面内方向に磁化した磁石を挟んで配置された垂直
な面内方向に磁化した磁石を上記磁極の対向面に平行な
面内で荷電粒子の進行方向に対して垂直方向に中心から
ずらせ、そのずらせる方向を交互に逆方向とする配置と
した構成としたものである。
るための手段は、互いに対面する磁極に挾まれる空間に
当該磁極の延在方向に沿って荷電粒子ビームを通過さ
せ、その荷電粒子ビーム進行方向に沿って磁場分布を正
負交互に発生させることにより荷電粒子ビームの軌道を
周期的に蛇行させる多極ウィグラにおいて、その荷電粒
子ビームを偏向させる交番磁場分布を作る長方体磁石の
集合からなる対向一対の磁石列のうち、磁極の対向面と
平行な面内方向に磁化した磁石を挟んで配置された垂直
な面内方向に磁化した磁石を上記磁極の対向面に平行な
面内で荷電粒子の進行方向に対して垂直方向に中心から
ずらせ、そのずらせる方向を交互に逆方向とする配置と
した構成としたものである。
【０００８】また、第２の課題を解決するための手段
は、上記の構成をもった多極ウィグラを実現するため、
その荷電粒子ビームを偏向させる交番磁場分布を作る長
方体磁石の集合からなる対向一対の磁石列のうち、磁極
の対向面と平行な面内方向に磁化した磁石を挟んで配置
された垂直な面内方向に磁化した磁石を上記磁極の対向
面に平行な面内で荷電粒子の進行方向に対して垂直方向
に中心からずらせ、そのずらせる方向を交互に逆方向と
する調整装置を当該磁石に設けた構成としたものであ
る。
は、上記の構成をもった多極ウィグラを実現するため、
その荷電粒子ビームを偏向させる交番磁場分布を作る長
方体磁石の集合からなる対向一対の磁石列のうち、磁極
の対向面と平行な面内方向に磁化した磁石を挟んで配置
された垂直な面内方向に磁化した磁石を上記磁極の対向
面に平行な面内で荷電粒子の進行方向に対して垂直方向
に中心からずらせ、そのずらせる方向を交互に逆方向と
する調整装置を当該磁石に設けた構成としたものであ
る。
【０００９】上記構成の多極ウィグラを図１に基づいて
更に詳しく説明する（なお、荷電粒子の一例として電子
を用いるものとする）。
更に詳しく説明する（なお、荷電粒子の一例として電子
を用いるものとする）。
【００１０】図１において、１から４及び１’から４’
は永久磁石であり、１、１’は垂直方向上向き、２、
２’は電子進行方向、３、３’は垂直方向下向き、４、
４’は電子進行方向と逆向きに磁化されて４個一組で一
周期となる磁石列を構成している。１から４の永久磁石
の組を含む上部の磁石列と、１’から４’の永久磁石の
組を含む下部の磁石列は、電子ビーム軌道５を挾んで平
行であり、かつ１と１’、２と４’、３と３’、４と
２’とが上下に対向している。
は永久磁石であり、１、１’は垂直方向上向き、２、
２’は電子進行方向、３、３’は垂直方向下向き、４、
４’は電子進行方向と逆向きに磁化されて４個一組で一
周期となる磁石列を構成している。１から４の永久磁石
の組を含む上部の磁石列と、１’から４’の永久磁石の
組を含む下部の磁石列は、電子ビーム軌道５を挾んで平
行であり、かつ１と１’、２と４’、３と３’、４と
２’とが上下に対向している。
【００１１】この１から４の永久磁石のうち、上面から
見た際電子ビーム軌道５に対して２と４及び２’と４’
の永久磁石はｘ方向に均等に配置されているが、１と３
及び１’と３’の永久磁石は電子ビーム軌道５に対して
ｘ方向に不均等に、図中ａだけ各々反対方向に調整装置
（図示省略）によりずらされて配置されている。なお、
電子ビームの入射されるビームダクトは図示を省略して
いる。
見た際電子ビーム軌道５に対して２と４及び２’と４’
の永久磁石はｘ方向に均等に配置されているが、１と３
及び１’と３’の永久磁石は電子ビーム軌道５に対して
ｘ方向に不均等に、図中ａだけ各々反対方向に調整装置
（図示省略）によりずらされて配置されている。なお、
電子ビームの入射されるビームダクトは図示を省略して
いる。
【００１２】
【作用】このように２と４及び２’と４’の永久磁石に
対して１と３及び１’と３’の永久磁石を各々反対方向
にａだけずらせることにより、磁石列中での磁場のｘ軸
方向の対称性が崩れ、図１でのｘ方向に沿って磁場のｙ
方向成分が変化する。この状態を有限要素法を用いて３
次元の磁場解析を行うと図２のようになり、電子軌道位
置における磁場のｙ方向成分が変化し、ｘ方向に傾斜を
持った分布を形成することが確認された。またこの磁場
のｙ方向成分の変化率は図１のａを変化させることによ
り調整し得ることも確認された。
対して１と３及び１’と３’の永久磁石を各々反対方向
にａだけずらせることにより、磁石列中での磁場のｘ軸
方向の対称性が崩れ、図１でのｘ方向に沿って磁場のｙ
方向成分が変化する。この状態を有限要素法を用いて３
次元の磁場解析を行うと図２のようになり、電子軌道位
置における磁場のｙ方向成分が変化し、ｘ方向に傾斜を
持った分布を形成することが確認された。またこの磁場
のｙ方向成分の変化率は図１のａを変化させることによ
り調整し得ることも確認された。
【００１３】このようにｘ方向に磁場分布を変化させる
ことにより、中心よりずれた電子は中心を通る電子より
強い磁場中を通過することになる。すると磁場による電
子の偏向半径が小さくなり電子は中心へ戻されようとす
る。このようにして電子のｘ方向の発散が抑えられ、多
極ウィグラのｘ方向に外れようとする電子があっても多
極ウィグラの中央部に電子を収束させることができる。
ことにより、中心よりずれた電子は中心を通る電子より
強い磁場中を通過することになる。すると磁場による電
子の偏向半径が小さくなり電子は中心へ戻されようとす
る。このようにして電子のｘ方向の発散が抑えられ、多
極ウィグラのｘ方向に外れようとする電子があっても多
極ウィグラの中央部に電子を収束させることができる。
【００１４】またｘ方向の収束力が不要であればａを０
とすることにより図５と同じ状態になり、ｘ方向の収束
力をなくすこともできる。
とすることにより図５と同じ状態になり、ｘ方向の収束
力をなくすこともできる。
【００１５】
【実施例】図３及び図４は、上記多極ウィグラの実施例
であり、上下の磁石列を構成する各永久磁石１０は非磁
性体の上向きコの字形のホルダー１１に保持される。各
ホルダー１１の裏面にガイド軸１２が突設される。上下
に対向したベース１３、１３には、永久磁石１０の幅方
向に長いガイド穴１４が設けられ、上記のガイド軸１２
がこれに挿通され、軸端のヘッド部１５により抜け止め
される。各ホルダー１１及びこれに保持された永久磁石
１０は隣接するものどうしが接触し、前記のガイド穴１
４に沿って自由にスライドする。各ホルダー１１の一端
に回転自在に取付けられた調整ねじ１６は、ベース１３
に固定された軸受部材１７のねじ穴１８により回転自在
に支持される。図中１９はビームダクトである。
であり、上下の磁石列を構成する各永久磁石１０は非磁
性体の上向きコの字形のホルダー１１に保持される。各
ホルダー１１の裏面にガイド軸１２が突設される。上下
に対向したベース１３、１３には、永久磁石１０の幅方
向に長いガイド穴１４が設けられ、上記のガイド軸１２
がこれに挿通され、軸端のヘッド部１５により抜け止め
される。各ホルダー１１及びこれに保持された永久磁石
１０は隣接するものどうしが接触し、前記のガイド穴１
４に沿って自由にスライドする。各ホルダー１１の一端
に回転自在に取付けられた調整ねじ１６は、ベース１３
に固定された軸受部材１７のねじ穴１８により回転自在
に支持される。図中１９はビームダクトである。
【００１６】上記の調整ねじ１６を回転させることによ
り、ホルダー１１及びこれに保持された永久磁石１０の
幅方向の位置を調整し、図１に示すように所要の永久磁
石１０をａだけずらせ、磁場のｘ軸方向の磁場分布を変
化させる。また、ａが０になるように調整することもで
きる。
り、ホルダー１１及びこれに保持された永久磁石１０の
幅方向の位置を調整し、図１に示すように所要の永久磁
石１０をａだけずらせ、磁場のｘ軸方向の磁場分布を変
化させる。また、ａが０になるように調整することもで
きる。
【００１７】なお、調整装置は、図１の１と３、１’と
３’に相当する永久磁石１０にのみ設けるようにしても
よい。
３’に相当する永久磁石１０にのみ設けるようにしても
よい。
【００１８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、電
子ビーム軸上に電子ビーム進行方向と垂直な方向に傾斜
した磁場分布を形成することができ、これにより多極ウ
ィグラに入射した電子ビームが多極ウィグラ内で広が
り、外れることがなくなる。
子ビーム軸上に電子ビーム進行方向と垂直な方向に傾斜
した磁場分布を形成することができ、これにより多極ウ
ィグラに入射した電子ビームが多極ウィグラ内で広が
り、外れることがなくなる。
【００１９】また収束力を持たせた他の多極ウィグラと
比べ構造的に簡単であり高精度のものを作り易く、さら
にその収束力調整が容易に行える。
比べ構造的に簡単であり高精度のものを作り易く、さら
にその収束力調整が容易に行える。
【図１】本発明の多極ウィグラの概略を示す斜視図
【図２】図１のｙ方向磁場成分のｘ方向分布を３次元磁
場解析により求めた計算結果のグラフ
場解析により求めた計算結果のグラフ
【図３】実施例の一部を示す断面図
【図４】同上の一部を示す平面図
【図５】従来例の多極ウィグラの概略を示す斜視図
【図６】図５のｙ方向磁場成分のｘ方向分布を３次元磁
場解析により求めた計算結果のグラフ
場解析により求めた計算結果のグラフ
【図７】（ａ）〜（ｄ）は従来から提唱されている多極
ウィグラの諸例の概略斜視図
ウィグラの諸例の概略斜視図
１〜４ 永久磁石 １’〜４’ 永久磁石 ５ 電子軌道 １０ 永久磁石 １１ ホルダー １２ ガイド軸 １３ ベース １４ ガイド穴 １５ 頭部 １６ 調整ねじ １７ 軸受部材 １８ ねじ穴 １９ ビームダクト
Claims (2)
- 【請求項１】 互いに対面する磁極に挾まれる空間に当
該磁極の延在方向に沿って荷電粒子ビームを通過させ、
その荷電粒子ビーム進行方向に沿って磁場分布を正負交
互に発生させることにより荷電粒子ビームの軌道を周期
的に蛇行させる多極ウィグラにおいて、その荷電粒子ビ
ームを偏向させる交番磁場分布を作る長方体磁石の集合
からなる対向一対の磁石列のうち、磁極の対向面と平行
な面内方向に磁化した磁石を挟んで配置された垂直な面
内方向に磁化した磁石を、上記磁極の対向面に平行な面
内で荷電粒子の進行方向に対して垂直方向に中心からず
らせ、そのずらせる方向を交互に逆方向とする配置とし
たことを特徴とする多極ウィグラ。 - 【請求項２】 互いに対面する磁極に挾まれる空間に当
該磁極の延在方向に沿って荷電粒子ビームを通過させ、
その荷電粒子ビーム進行方向に沿って磁場分布を正負交
互に発生させることにより荷電粒子ビームの軌道を周期
的に蛇行させる多極ウィグラにおいて、その荷電粒子ビ
ームを偏向させる交番磁場分布を作る長方体磁石の集合
からなる対向一対の磁石列のうち、磁極の対向面と平行
な面内方向に磁化した磁石を挟んで配置された垂直な面
内方向に磁化した磁石を、上記磁極の対向面に平行な面
内で荷電粒子の進行方向に対して垂直方向に中心からず
らせ、そのずらせる方向を交互に逆方向とする調整装置
を当該磁石に設けたことを特徴とする多極ウィグラ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3202002A JPH0793200B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 多極ウィグラ |
| US07/991,566 US5420556A (en) | 1991-08-12 | 1992-12-15 | Multipolar wiggler |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3202002A JPH0793200B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 多極ウィグラ |
| US07/991,566 US5420556A (en) | 1991-08-12 | 1992-12-15 | Multipolar wiggler |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0547494A JPH0547494A (ja) | 1993-02-26 |
| JPH0793200B2 true JPH0793200B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=26513127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3202002A Expired - Lifetime JPH0793200B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 多極ウィグラ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5420556A (ja) |
| JP (1) | JPH0793200B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5528212A (en) * | 1995-03-09 | 1996-06-18 | Sti Optronics, Inc. | Method and apparatus for control of a magnetic structure |
| JP3249930B2 (ja) * | 1997-04-14 | 2002-01-28 | 信越化学工業株式会社 | 挿入光源 |
| US5886432A (en) * | 1997-04-28 | 1999-03-23 | Ultratech Stepper, Inc. | Magnetically-positioned X-Y stage having six-degrees of freedom |
| US6573817B2 (en) | 2001-03-30 | 2003-06-03 | Sti Optronics, Inc. | Variable-strength multipole beamline magnet |
| US7148778B2 (en) * | 2001-11-30 | 2006-12-12 | The Regents Of The University Of California | High performance hybrid magnetic structure for biotechnology applications |
| US6954128B2 (en) * | 2001-11-30 | 2005-10-11 | The Regents Of The University Of California | High performance hybrid magnetic structure for biotechnology applications |
| US8009001B1 (en) * | 2007-02-26 | 2011-08-30 | The Boeing Company | Hyper halbach permanent magnet arrays |
| US10040618B2 (en) | 2011-12-12 | 2018-08-07 | Airguard Ltd. | Inflated package, precursor and method |
| NL2010515C2 (en) * | 2013-03-25 | 2014-09-29 | Univ Delft Tech | Magnet and device for magnetic density separation including magnetic field correction. |
| WO2014199368A1 (en) | 2013-06-12 | 2014-12-18 | Bag Pack (B.P.) Ltd. | Inflator device and method for inflatable packaging |
| CN104217779B (zh) * | 2014-09-15 | 2015-09-23 | 华中科技大学 | 一种电子束扩散截面修整装置及方法 |
| KR102227479B1 (ko) * | 2014-09-17 | 2021-03-15 | 삼성디스플레이 주식회사 | 마그넷 플레이트 조립체, 이를 포함하는 증착 장치 및 증착 방법 |
| ITUB20160680A1 (it) * | 2016-02-11 | 2017-08-11 | Elettra Sincrotrone Trieste S C P A | Ondulatore per la generazione di radiazione elettromagnetica e relativo metodo operativo |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4549155A (en) * | 1982-09-20 | 1985-10-22 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Permanent magnet multipole with adjustable strength |
| JPS61140031A (ja) * | 1984-12-13 | 1986-06-27 | Tdk Corp | 電磁偏向歪補正装置 |
| US4727551A (en) * | 1985-11-21 | 1988-02-23 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Wiggler plane focusing in a linear free electron laser |
| US4876687A (en) * | 1987-05-05 | 1989-10-24 | Varian Associates, Inc. | Short-period electron beam wiggler |
| US4731598A (en) * | 1987-08-24 | 1988-03-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Periodic permanent magnet structure with increased useful field |
| JPH034500A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電子ビーム用ウィグラ |
| US5010640A (en) * | 1989-07-21 | 1991-04-30 | Amoco Corporation | Method for improving a wiggler |
| US4994778A (en) * | 1989-11-14 | 1991-02-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Adjustable twister |
| US5014028A (en) * | 1990-04-25 | 1991-05-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Triangular section permanent magnetic structure |
| JPH04271000A (ja) * | 1991-01-11 | 1992-09-28 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 挿入光源用磁場発生装置 |
| US5099175A (en) * | 1991-03-20 | 1992-03-24 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Tunability enhanced electromagnetic wiggler |
-
1991
- 1991-08-12 JP JP3202002A patent/JPH0793200B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-12-15 US US07/991,566 patent/US5420556A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0547494A (ja) | 1993-02-26 |
| US5420556A (en) | 1995-05-30 |
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