JPH0992498A - 挿入光源装置用磁気回路 - Google Patents

挿入光源装置用磁気回路

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JPH0992498A
JPH0992498A JP27194595A JP27194595A JPH0992498A JP H0992498 A JPH0992498 A JP H0992498A JP 27194595 A JP27194595 A JP 27194595A JP 27194595 A JP27194595 A JP 27194595A JP H0992498 A JPH0992498 A JP H0992498A
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JP
Japan
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magnet
magnetic
light source
source device
permanent magnet
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JP27194595A
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English (en)
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Takeo Takada
武雄 高田
Hideki Kobayashi
秀樹 小林
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来より大きな磁場強度を得る。 【解決手段】 1周期を構成する4個の永久磁石11
A、12A、13A、14Aが複数周期分配列されてな
る磁石列10Aと4個の永久磁石11B、12B、13
B、14Bが複数周期分配列されてなる磁石列10Bが
所定間隔Gを置いて対向するように設けられ、永久磁石
11A、11Bは−y方向、永久磁石12A、14Bは
−z方向、12B、14Aは+z方向、13A、13B
は+y方向、12B、14Aは+z方向にそれぞれ磁化
され、磁石列10A、10Bの各々の外側に磁性体20
A、20Bを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光速に近い速度を
持つ電子の蛇行により放射光を発生させる挿入光源装置
に用いられる磁気回路に関する。さらに詳しくは、放射
光の波長チューニング範囲が大きな挿入光源装置用磁気
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】加速器中を周回する光速に近い速度を持
つ電子を、該2極磁場により蛇行運動を行わせると、各
蛇行点から放射光を生じることが知られている。この原
理を利用して、永久磁石あるいは電磁石を用いて正弦波
周期磁場を発生する磁気回路中を光速に近い速度で運動
する電子が蛇行しながら通過する際に強い放射光(赤外
線からX線までの特定の光)を発生させる装置が挿入光
源装置(アンジュレータ)である。
【0003】挿入光源装置は、永久磁石を複数個配列し
た2本の磁石列を対向させて空隙が形成されるように配
置して構成される。この磁気回路は電子蓄積リングの直
線部に真空チャンバーを挟む形で挿入されてなり、磁気
回路の空隙内に正弦波周期磁場を発生する。この挿入光
源装置の一つとして、永久磁石のみで構成されたハルバ
ック型がある。
【0004】図7及び8は、ハルバック型の磁気回路の
一例を示す。この装置では、磁石列10A及び10Bが
空隙Gを介して上下に平行に配列されており、各磁石列
は、磁化方向の異なる長方形の永久磁石が複数個配置さ
れている。例えば4個の永久磁石で構成される1周期分
を見れば、磁石列10Aにおいては、磁化方向がそれぞ
れ−y、−z、+y、+zである永久磁石11A、12
A、13A、14Aが空隙Gの軸線方向に隣り合って配
置されて1周期を構成し、磁石列10Bにおいては、磁
化方向がそれぞれ−y、+z、+y、−zである永久磁
石11B、12B、13B、14Bが空隙Gの軸線方向
に隣り合って配置されて1周期を構成する。このような
配列がN(Nは2以上の整数である。)周期繰り返して
配列され、磁気回路を構成している。上記構成の磁気回
路においては、閉塞した矢印で示すような磁束の流れが
生じ、空隙G内に周期磁場を発生する。
【0005】挿入光源装置は物理、化学等の各種分野に
おいて物質のミクロな構造や化学反応のプロセス等を解
析するために利用され、放射光の波長を変えてスキャン
することでより多くの知見が得られる。特に波長のく強
度の大きい放射光を用いることにより、より微細な構造
の解析を行うことができる。
【0006】挿入光源装置で発生させる放射光の波長
は、磁石の周期長あるいは磁場強度に依存するが、一般
には磁場強度を変化して放射光の波長を変えている。磁
場強度の変化には磁石列の間隔(ギャップ)を変化する
ことにより行われる。すなわち、ギャップを小さくすれ
ば磁場が強くなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のように挿入光源
装置においては、従来はギャップを変化することにより
磁場強度を変えて放射光の波長を変えていた。しかし、
ギャップの最小幅は装置構成によって制限されるので、
広い波長のチューニング範囲を得るには一定の限界があ
る。すなわち、ギャップ内には真空ダクトが挿入される
ので、真空ダクトの外(径)寸法によってギャップの最
小幅が制限され、一般には20mm程度である。従っ
て、装置構成上の制限から、磁場強度の上限も制限さ
れ、得られる放射光の最大波長も制限が生じる。すなわ
ち、放射光の波長のチューニング範囲も狭くなる。
【0008】そこで、真空ダクト内に磁石を設置して短
いギャップを実現する試みもなされているが、真空ダク
ト内に磁石を設置する構成では、製造が困難で製造コス
トも上昇するという問題点があった。また、磁石を真空
ダクト内に設置するので、電子線により磁石が劣化し磁
力が落ちたり、磁石からガスが発生し真空度が下がる恐
れもある。
【0009】そこで本発明は、従来より大きな磁場強度
が得られ、且つ製造が容易で製造コストも比較的安く済
む挿入光源装置用磁気回路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】本願の請求項1記載の発
明は、1周期を構成する第1ないし第4の隣り合う4個
の永久磁石が複数周期分配列されてなる第1及び第2の
磁石列が所定間隔を置いて対向するように設けられ、各
磁石列において、前記第1の永久磁石は磁石列の軸方向
に対して垂直な一の向きに磁化され、前記第2の永久磁
石は磁石列の軸方向に対して水平な一の向きに磁化さ
れ、前記第3の永久磁石は磁石列の軸方向に対して垂直
で且つ前記第1の永久磁石の磁化方向と逆向きに磁化さ
れ、前記第4の永久磁石は軸方向に対して水平で且つ前
記第2の永久磁石の磁化方向と逆向きに磁化されてな
り、該第1及び第2の磁石列の間に周期磁場を発生させ
るハルバック型の挿入光源装置用磁気回路において、該
第1及び第2の磁石列の各々の外側に磁性体を設けたこ
とを特徴とする挿入光源装置用磁気回路を提供する。
【0011】本願の請求項2記載の発明は、前記磁性体
が、前記各磁石列の前記第2及び第4の永久磁石底部の
下部に空隙が設けられていることを特徴とする請求項1
記載の挿入光源装置用磁気回路を提供する。
【0012】本願の請求項3記載の発明は、前記磁性体
が鉄からなることを特徴とする請求項1又は請求項2記
載の挿入光源装置用磁気回路を提供する。
【0013】本願の請求項1記載の発明においては、2
個の磁石列の各々の外側に磁性体を設けたことにより、
第1又は第2の永久磁石から磁石列の外側に漏れ出た磁
束が磁性体を介して第2又は第1の永久磁石に還元され
るので、磁石列の内側のギャップ側における磁場強度が
上がる。
【0014】本願の請求項2記載の発明においては、前
記磁性体が、前記各磁石列の前記第2及び第4の永久磁
石底部の下部に空隙が設けられていることにより、磁性
体を介した第1の永久磁石から第3の永久磁石への磁束
とは逆向きで且つギャップ側における磁場強度の向上に
寄与しない第2の永久磁石の底部側で自己ループで流れ
る磁束を抑制することができる。
【0015】本願の請求項3記載の発明においては、前
記磁性体が特に鉄または飽和磁束密度の高い鉄・コバル
ト合金からなるので、磁性体を設けたことによる効果が
より大きくなる。
【0016】
【実施例】次に、本発明を実施例を挙げてさらに詳細に
説明する。
【0017】図1は本発明の挿入光源装置用磁気回路の
一実施例を示す部分側断面図である。本実施例の磁気回
路は、空隙Gに面して対向して対をなす磁石列10A及
び10Bを備えている点では従来技術と同じであるが、
本実施例においては両磁石列10A及び10Bの外側に
それぞれ鉄製の磁性体20A及び20Bを備えている。
【0018】すなわちこの装置では、磁石列10A及び
10Bが空隙Gを介して上下に平行に配列されており、
各磁石列は、磁化方向の異なる長方形の永久磁石が複数
個配置されている。例えば4個の永久磁石で構成される
1周期分を見れば、磁石列10Aにおいては、磁化方向
がそれぞれ−y、−z、+y、+zである永久磁石11
A、12A、13A、14Aが空隙Gの軸線方向に隣り
合って配置されて1周期を構成し、磁石列10Bにおい
ては、磁化方向がそれぞれ−y、+z、+y、−zであ
る永久磁石11B、12B、13B、14Bが空隙Gの
軸線方向に隣り合って配置されて1周期を構成する。こ
のような配列がN(Nは2以上の整数である。)周期繰
り返して配列され、磁気回路を構成している。そして、
両磁石列10A及び10Bの外側(空隙G側と反対側)
の近接した位置に棒状の鉄製磁性体20A及び20Bが
設けられている。
【0019】本実施例の構成によれば、例えば、+y方
向に磁化された永久磁石13Aから外側に漏れ出した磁
束は磁性体20Aに入った後、−y方向に磁化された永
久磁石11Aに還元され、ギャップG内の磁場強度に寄
与する。
【0020】図2は本発明の挿入光源装置用磁気回路の
他の実施例を示す部分断面図である。本実施例の基本構
成は図1と同じであるが、本実施例では、磁性体20A
及び20Bのそれぞれが、−z方向に磁化された永久磁
石12A、14Bと+z方向に磁化された永久磁石12
B、14Aに近接する部分に凹部21A及び21Bが設
けられている。
【0021】凹部21A及び21Bを設ける理由は以下
の通りである。すなわち、磁性体20A及び20B内を
通る磁束は、磁性体20Aに関しては、+y方向に磁化
された永久磁石13Aから−y方向に磁化された永久磁
石11Aに向う磁束の他に、−z方向に磁化された永久
磁石12A又は+z方向に磁化された永久磁石14Aに
よって微弱ではあるが逆方向の磁束が生じ得る。この磁
束は磁性体20A、20Bを設けたことによる効果を小
さくし得るものである。そこで、凹部21A及び21B
を設けることにより、このような逆方向の磁束がなくな
り、磁場強度をより強くすることができる。
【0022】次に、本発明の実施例の挿入光源装置用磁
気回路について磁場分布を調べた。ここで、磁石周期長
λuは80mm、周期数Nuは5.5、1個の永久磁石の
高さhは20mmで幅wは100mm、永久磁石の残留
磁束密度Brは1.21Т(テスラ)、永久磁石の保磁
力bHcは11.6kOeである。ピーク磁場は永久磁
石11Aと11Bのそれぞれの中心線を結ぶ線上(z=
0)のギャップに生じ、上記z=0の位置からzが+方
向の磁束密度の分布を調べた。
【0023】表1及び図3は、図1及び2に示した挿入
光源装置用磁気回路(実施例1、2)と図7又は8に示
した磁性体を設けていない従来の挿入光源装置用磁気回
路(比較例)とでギャップが30mmの場合の磁気分布
を示したものである。
【0024】表2は、上記実施例2及び比較例の挿入光
源装置用磁気回路について、それぞれギャップが20m
m、30mm及び50mmの場合のピーク磁場(z=
0)を示し、図10〜12は各ギャップの場合の磁場分
布を示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、製造
が容易で製造コストも安く済み、且つ磁場強度を大きく
することができ、より長い波長の放射光を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の挿入光源装置用磁気回路の一実施例を
示す部分側断面図である。
【図2】本発明の挿入光源装置用磁気回路の他の実施例
を示す部分側断面図である。
【図3】実施例1、2及び比較例の挿入光源装置用磁気
回路におけるギャップが30mmの場合の磁束密度分布
を示す図である。
【図4】実施例2及び比較例の挿入光源装置用磁気回路
におけるギャップが20mmの場合の磁束密度分布を示
す図である。
【図5】実施例2及び比較例の挿入光源装置用磁気回路
におけるギャップが30mmの場合の磁束密度分布を示
す図である。
【図6】実施例2及び比較例の挿入光源装置用磁気回路
におけるギャップが50mmの場合の磁束密度分布を示
す図である。
【図7】従来のハルバック型挿入光源装置用磁気回路の
一例を示す部分斜視図である。
【図8】従来のハルバック型挿入光源装置用磁気回路の
一例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
10A,10B 磁石列 11A,11B,12A,12B,13A,13B,1
4A,14B 永久磁石 20A,20B 磁性体 21A,21B 凹部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1周期を構成する第1ないし第4の隣り
    合う4個の永久磁石が複数周期分配列されてなる第1及
    び第2の磁石列が所定間隔を置いて対向するように設け
    られ、各磁石列において、前記第1の永久磁石は磁石列
    の軸方向に対して垂直な一の向きに磁化され、前記第2
    の永久磁石は磁石列の軸方向に対して水平な一の向きに
    磁化され、前記第3の永久磁石は磁石列の軸方向に対し
    て垂直で且つ前記第1の永久磁石の磁化方向と逆向きに
    磁化され、前記第4の永久磁石は軸方向に対して水平で
    且つ前記第2の永久磁石の磁化方向と逆向きに磁化され
    てなり、該第1及び第2の磁石列の間に周期磁場を発生
    させるハルバック型の挿入光源装置用磁気回路におい
    て、該第1及び第2の磁石列の各々の外側に磁性体を設
    けたことを特徴とする挿入光源装置用磁気回路。
  2. 【請求項2】 前記磁性体は、前記各磁石列の前記第2
    及び第4の永久磁石底部の下部に空隙が設けられている
    ことを特徴とする請求項1記載の挿入光源装置用磁気回
    路。
  3. 【請求項3】 前記磁性体は鉄または飽和磁束密度の高
    い鉄・コバルト合金からなることを特徴とする請求項1
    又は請求項2記載の挿入光源装置用磁気回路。
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