JPH10289800A - 挿入光源およびその磁石の着磁方法 - Google Patents
挿入光源およびその磁石の着磁方法Info
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- JPH10289800A JPH10289800A JP9095542A JP9554297A JPH10289800A JP H10289800 A JPH10289800 A JP H10289800A JP 9095542 A JP9095542 A JP 9095542A JP 9554297 A JP9554297 A JP 9554297A JP H10289800 A JPH10289800 A JP H10289800A
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- 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
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- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 磁場精度・磁石位置精度に優れた、周期長10
mm以下の短周期長の挿入光源およびその磁石の着磁方法
を提供する。 【解決手段】 周期長が10mm以下の挿入光源において、
磁石ブロックに周期的に切れ目を設け、該切れ目に該磁
石ブロックに対して垂直な磁化方向を有する磁石かまた
は軟磁性を有するポールピースを挿入してなる複合磁石
ブロックを、複数個対向させる。
mm以下の短周期長の挿入光源およびその磁石の着磁方法
を提供する。 【解決手段】 周期長が10mm以下の挿入光源において、
磁石ブロックに周期的に切れ目を設け、該切れ目に該磁
石ブロックに対して垂直な磁化方向を有する磁石かまた
は軟磁性を有するポールピースを挿入してなる複合磁石
ブロックを、複数個対向させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子加速器や電子
蓄積リングの直線部に挿入して輝度の高い放射光を発生
する、周期長が短く周期数の大きなコンパクト挿入光源
およびその磁石の着磁方法に関するものである。
蓄積リングの直線部に挿入して輝度の高い放射光を発生
する、周期長が短く周期数の大きなコンパクト挿入光源
およびその磁石の着磁方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】永久磁石または永久磁石と磁性材（鉄や
鉄コバルト合金）で構成される挿入光源（図３（ａ）参
照）は、電子加速器（または電子蓄積リング）の直線部
分に挿入され、強力な放射光を発生する装置として有用
である。挿入光源は、磁石列間の空隙中にサインカーブ
状の周期磁場を発生する（図３（ｂ）参照）。周期磁場
を発生する挿入光源は、図４に示すように、永久磁石の
みで構成されるハルバック型（ａ）と永久磁石と磁極と
で構成されるハイブリッド型（ｂ）がある。図３（ｃ）
に示すように、加速器中を回る高速電子は、該周期磁場
により蛇行運動を行い、各蛇行点から放射光を生じる
（Halbach,Nuclear Instruments andMethod 187,(198
1),109 ）。蛇行の程度により、ウィグラーモードとア
ンジュレーターモードがある。ウィグラーモードでは各
蛇行点から発生する放射光が重畳され、偏向電磁石から
の放射光より10〜1000倍高いパワーの白色放射光が得ら
れる。これに対してアンジュレーターモードでは、各蛇
行運動から発生する放射光は干渉し、基本波とその高次
光とでは、ウィグラー光の更に10〜1000倍程度強力な光
が得られる。ウィグラーモードかアンジュレーターモー
ドかは、Ｋ値（＝0.934 λm・Bg；λm ＝周期長、Bg＝周
期磁場のピーク値）と呼ばれるパラメータにより分類で
きる。Ｋ値が１前後かそれ以下の場合はアンジュレータ
ーとなり、それ以外のＫ値ではウィグラーとなる。本発
明では、一括してアンジュレーターまたは挿入光源と呼
ぶ。また対向する磁石列方向を空隙方向、電子の軌道方
向を軸方向と呼ぶ事にする。
鉄コバルト合金）で構成される挿入光源（図３（ａ）参
照）は、電子加速器（または電子蓄積リング）の直線部
分に挿入され、強力な放射光を発生する装置として有用
である。挿入光源は、磁石列間の空隙中にサインカーブ
状の周期磁場を発生する（図３（ｂ）参照）。周期磁場
を発生する挿入光源は、図４に示すように、永久磁石の
みで構成されるハルバック型（ａ）と永久磁石と磁極と
で構成されるハイブリッド型（ｂ）がある。図３（ｃ）
に示すように、加速器中を回る高速電子は、該周期磁場
により蛇行運動を行い、各蛇行点から放射光を生じる
（Halbach,Nuclear Instruments andMethod 187,(198
1),109 ）。蛇行の程度により、ウィグラーモードとア
ンジュレーターモードがある。ウィグラーモードでは各
蛇行点から発生する放射光が重畳され、偏向電磁石から
の放射光より10〜1000倍高いパワーの白色放射光が得ら
れる。これに対してアンジュレーターモードでは、各蛇
行運動から発生する放射光は干渉し、基本波とその高次
光とでは、ウィグラー光の更に10〜1000倍程度強力な光
が得られる。ウィグラーモードかアンジュレーターモー
ドかは、Ｋ値（＝0.934 λm・Bg；λm ＝周期長、Bg＝周
期磁場のピーク値）と呼ばれるパラメータにより分類で
きる。Ｋ値が１前後かそれ以下の場合はアンジュレータ
ーとなり、それ以外のＫ値ではウィグラーとなる。本発
明では、一括してアンジュレーターまたは挿入光源と呼
ぶ。また対向する磁石列方向を空隙方向、電子の軌道方
向を軸方向と呼ぶ事にする。
【０００３】挿入光源は、前記のように、大きく分けて
ハルバック型、ハイブリッド型の２つの型があるが、ど
ちらもほぼ同等の磁場強度や分布を示し、大きな違いは
ない。しかし、一般的にはハイブリッド型の方が、使用
磁石重量が少なくなることが多い。また、挿入光源開発
の初期段階では、永久磁石の角度や特性ばらつきが大き
かったため、ハルバック型よりハイブリッド型の方が、
磁場強度を揃え易かった。最近では、永久磁石のばらつ
きが小さく、特性が均一になっており、また、磁石対の
組み替え手法が導入され、改善されてきたため、どちら
の方式でもほぼ同等の磁場分布が得られる。空隙を変え
たときの電子軌道のずれは、ハルバック型はほぼ線形性
が成り立つため小さいが、ハイブリッド型は、軟磁性ポ
ールピース３２を使用し、非線形なため、電子軌道のず
れが生じやすい。図４（ａ）、（ｂ）に示すような挿入
光源は、いずれも平面アンジュレーターと呼ばれる一般
的なタイプである。したがって、どちらのタイプを採用
するかは目的により使い分けをすればよく、特にどちら
が優れているというものではない。平面アンジュレータ
ー（ハルバック型・ハイブリッド型）の磁石を固定する
ためには、図５に示す磁石・非磁性カセット形状が一般
的に用いられ、磁石はカセットに機械的手段か、または
接着剤により、またはこれらを併用して固定される。基
本的に磁石を機械的手段により固定することができるの
で、信頼性が高い固定方法である。さらに、カセットの
側面や底面に調整穴を設けることにより、磁場調整を行
うことが可能である。カセットは、フライスや旋盤によ
る加工ができるので、寸法精度も永久磁石に比較すれば
相対的に得易い。特に、積層方向の磁石の位置出し精度
は重要であるが、カセットと止め穴精度を確保する事に
より、高い位置精度が得られる。このような理由から、
カセットを用いた固定方法が一般的に使用されている。
ハルバック型、ハイブリッド型の２つの型があるが、ど
ちらもほぼ同等の磁場強度や分布を示し、大きな違いは
ない。しかし、一般的にはハイブリッド型の方が、使用
磁石重量が少なくなることが多い。また、挿入光源開発
の初期段階では、永久磁石の角度や特性ばらつきが大き
かったため、ハルバック型よりハイブリッド型の方が、
磁場強度を揃え易かった。最近では、永久磁石のばらつ
きが小さく、特性が均一になっており、また、磁石対の
組み替え手法が導入され、改善されてきたため、どちら
の方式でもほぼ同等の磁場分布が得られる。空隙を変え
たときの電子軌道のずれは、ハルバック型はほぼ線形性
が成り立つため小さいが、ハイブリッド型は、軟磁性ポ
ールピース３２を使用し、非線形なため、電子軌道のず
れが生じやすい。図４（ａ）、（ｂ）に示すような挿入
光源は、いずれも平面アンジュレーターと呼ばれる一般
的なタイプである。したがって、どちらのタイプを採用
するかは目的により使い分けをすればよく、特にどちら
が優れているというものではない。平面アンジュレータ
ー（ハルバック型・ハイブリッド型）の磁石を固定する
ためには、図５に示す磁石・非磁性カセット形状が一般
的に用いられ、磁石はカセットに機械的手段か、または
接着剤により、またはこれらを併用して固定される。基
本的に磁石を機械的手段により固定することができるの
で、信頼性が高い固定方法である。さらに、カセットの
側面や底面に調整穴を設けることにより、磁場調整を行
うことが可能である。カセットは、フライスや旋盤によ
る加工ができるので、寸法精度も永久磁石に比較すれば
相対的に得易い。特に、積層方向の磁石の位置出し精度
は重要であるが、カセットと止め穴精度を確保する事に
より、高い位置精度が得られる。このような理由から、
カセットを用いた固定方法が一般的に使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、周期長が短
くなり、磁石厚みが薄くなってくると、種々の問題が生
じる。例えば、周期長10mmのハルバック型挿入光源を想
定すると、１つの磁石厚みは2.5mm と薄い。挿入光源用
途では、永久磁石個々の磁気特性ばらつきが、加速電子
の軌道に大きな乱れを生じる。したがって、永久磁石の
残留磁化ばらつきや角度ばらつきを最小限にしなければ
ならない。しかし、厚みの薄い磁石では幾つかの要因が
重畳して、磁気特性のばらつきが従来以上に大きくな
る。これらの要因は、１）磁石寸法精度の厚みに対する
相対ばらつきが大きくなる、２）磁石加工による劣化層
の体積比率が相対的に増加する、３）耐食性皮膜の相対
的厚みばらつきが大きくなる、などである。更に、粉末
冶金法により作製される事による、通常の磁気特性ばら
つきが重畳される。組み付け精度の面からも問題が生じ
る。挿入光源において、対向磁石間の空隙距離は周期長
の半分程度にするのが普通である。周期長10mmの挿入光
源では、空隙距離は５mm前後で使用する事になる。磁石
の寸法精度は通常±0.05mm程度であるが、空隙方向には
組み付け段階で２％幅の磁場強度ばらつきを与え、電子
の進行方向には４％程度の積分磁場ばらつきを与える可
能性がある。したがって、通常の周期長（30mm以上）を
有する挿入光源に比較して、本発明の短周期挿入光源に
使用する磁石の寸法精度は、１／２〜１／３以下のばら
つきで製作されねばならない。その結果、永久磁石の固
定方法にも困難が生じてくる。何故なら、例えば図５の
カセットにおいて、磁石の飛び出しを抑えるコマ止めの
幅が小さくなり、これをカセットに止めるネジは小さい
ものしか使用できなくなる。例えば、周期長10mmのハル
バック型挿入光源では、磁石１個の厚みは 2.5mmとな
り、磁石１個をカセット１個に納めるとカセット厚みは
2.5mmである。 2.5mm厚みでは、磁石を固定するコマ止
め固定には加工やボルト頭の大きさを考慮すると、Ｍ１
程度のボルトしか使用できない。対向磁石間の吸引力は
大きいため、磁石の止めが十分でなくなる。カセットを
使用しないで、ベースに直接磁石を止める事は可能であ
るが、磁石間には反発・回転力が働くため、磁石を積層
した時、磁石間に隙間ができ易い。したがって、積層方
向の磁石位置出しが十分でなく、空隙の磁場強度分布に
誤差を引き起こし易い。以上のような点から、周期長10
mm以下の短周期長挿入光源を実現するためには、従来法
の延長や改良では十分でなく、新しい技術の提案が望ま
れている。
くなり、磁石厚みが薄くなってくると、種々の問題が生
じる。例えば、周期長10mmのハルバック型挿入光源を想
定すると、１つの磁石厚みは2.5mm と薄い。挿入光源用
途では、永久磁石個々の磁気特性ばらつきが、加速電子
の軌道に大きな乱れを生じる。したがって、永久磁石の
残留磁化ばらつきや角度ばらつきを最小限にしなければ
ならない。しかし、厚みの薄い磁石では幾つかの要因が
重畳して、磁気特性のばらつきが従来以上に大きくな
る。これらの要因は、１）磁石寸法精度の厚みに対する
相対ばらつきが大きくなる、２）磁石加工による劣化層
の体積比率が相対的に増加する、３）耐食性皮膜の相対
的厚みばらつきが大きくなる、などである。更に、粉末
冶金法により作製される事による、通常の磁気特性ばら
つきが重畳される。組み付け精度の面からも問題が生じ
る。挿入光源において、対向磁石間の空隙距離は周期長
の半分程度にするのが普通である。周期長10mmの挿入光
源では、空隙距離は５mm前後で使用する事になる。磁石
の寸法精度は通常±0.05mm程度であるが、空隙方向には
組み付け段階で２％幅の磁場強度ばらつきを与え、電子
の進行方向には４％程度の積分磁場ばらつきを与える可
能性がある。したがって、通常の周期長（30mm以上）を
有する挿入光源に比較して、本発明の短周期挿入光源に
使用する磁石の寸法精度は、１／２〜１／３以下のばら
つきで製作されねばならない。その結果、永久磁石の固
定方法にも困難が生じてくる。何故なら、例えば図５の
カセットにおいて、磁石の飛び出しを抑えるコマ止めの
幅が小さくなり、これをカセットに止めるネジは小さい
ものしか使用できなくなる。例えば、周期長10mmのハル
バック型挿入光源では、磁石１個の厚みは 2.5mmとな
り、磁石１個をカセット１個に納めるとカセット厚みは
2.5mmである。 2.5mm厚みでは、磁石を固定するコマ止
め固定には加工やボルト頭の大きさを考慮すると、Ｍ１
程度のボルトしか使用できない。対向磁石間の吸引力は
大きいため、磁石の止めが十分でなくなる。カセットを
使用しないで、ベースに直接磁石を止める事は可能であ
るが、磁石間には反発・回転力が働くため、磁石を積層
した時、磁石間に隙間ができ易い。したがって、積層方
向の磁石位置出しが十分でなく、空隙の磁場強度分布に
誤差を引き起こし易い。以上のような点から、周期長10
mm以下の短周期長挿入光源を実現するためには、従来法
の延長や改良では十分でなく、新しい技術の提案が望ま
れている。
【０００５】本発明者は以前に、例えば図６のように磁
石ブロックをパルス磁場着磁によりＮ極２０、Ｓ極４０
を交互にかつ精密に制御着磁してなる短周期挿入光源を
提案した（特開平８−２５５７２６号公報参照）。これ
は周期長20mm以下の挿入光源を実現するものである。そ
の特長は、１磁石ブロックで１周期分以上（通常のハル
バック型で４個以上の磁石に相当）の磁石数に相当する
ため、磁石寸法精度要求が緩和される、磁石の加工劣化
が軽減される、磁石の固定法が従来通りでよい、組み付
け精度も磁石個数が減少する分緩和できる等であり、種
々の利点がある。しかし、この方法においては、着磁磁
場分布の精度と、着磁位置の精密制御が要求される。巻
線をした着磁ヘッドで連続的に着磁を行うと、巻線部の
抵抗による発熱で巻線の抵抗が高くなり、発生するパル
ス磁場強度分布が変化する。着磁磁場強度に対して希土
類磁石は非線形な着磁挙動を示すので、永久磁石の着磁
パターンに変化が生じる。特にＮ・Ｓ極の境界領域（図
６では２０と４０の境界領域）が影響を受けやすい。結
果的に、アンジュレーターに組み上げた時、磁場分布に
乱れが生じ、電子の不整軌道を招く。また、磁石ブロッ
クを着磁する時、着磁位置を精密に制御する必要があ
る。着磁位置の不整は、１つ１つの磁石単位の厚み分布
を乱す事になる。したがって、着磁ヘッドまたは着磁ヘ
ッドに対する永久磁石の位置制御は±0.05mm以下、望ま
しくは±0.02mm以下にする必要がある。これは非常に厳
しい要求であり、精密制御された着磁ヘッド駆動系が必
要とされる。
石ブロックをパルス磁場着磁によりＮ極２０、Ｓ極４０
を交互にかつ精密に制御着磁してなる短周期挿入光源を
提案した（特開平８−２５５７２６号公報参照）。これ
は周期長20mm以下の挿入光源を実現するものである。そ
の特長は、１磁石ブロックで１周期分以上（通常のハル
バック型で４個以上の磁石に相当）の磁石数に相当する
ため、磁石寸法精度要求が緩和される、磁石の加工劣化
が軽減される、磁石の固定法が従来通りでよい、組み付
け精度も磁石個数が減少する分緩和できる等であり、種
々の利点がある。しかし、この方法においては、着磁磁
場分布の精度と、着磁位置の精密制御が要求される。巻
線をした着磁ヘッドで連続的に着磁を行うと、巻線部の
抵抗による発熱で巻線の抵抗が高くなり、発生するパル
ス磁場強度分布が変化する。着磁磁場強度に対して希土
類磁石は非線形な着磁挙動を示すので、永久磁石の着磁
パターンに変化が生じる。特にＮ・Ｓ極の境界領域（図
６では２０と４０の境界領域）が影響を受けやすい。結
果的に、アンジュレーターに組み上げた時、磁場分布に
乱れが生じ、電子の不整軌道を招く。また、磁石ブロッ
クを着磁する時、着磁位置を精密に制御する必要があ
る。着磁位置の不整は、１つ１つの磁石単位の厚み分布
を乱す事になる。したがって、着磁ヘッドまたは着磁ヘ
ッドに対する永久磁石の位置制御は±0.05mm以下、望ま
しくは±0.02mm以下にする必要がある。これは非常に厳
しい要求であり、精密制御された着磁ヘッド駆動系が必
要とされる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の問題
を解決すべく、種々の検討を行った結果、本発明を完成
させた。すなわち本発明は、周期長が10mm以下の挿入光
源において、磁石ブロックに周期的に切れ目を設け、該
切れ目に該磁石ブロックに対して垂直な磁化方向を有す
る磁石かまたは軟磁性を有するポールピースを挿入して
なる複合磁石ブロックを、複数個対向させてなることを
特徴とするものである。
を解決すべく、種々の検討を行った結果、本発明を完成
させた。すなわち本発明は、周期長が10mm以下の挿入光
源において、磁石ブロックに周期的に切れ目を設け、該
切れ目に該磁石ブロックに対して垂直な磁化方向を有す
る磁石かまたは軟磁性を有するポールピースを挿入して
なる複合磁石ブロックを、複数個対向させてなることを
特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は周期長が10mm以下の短周
期長を実現するものである。以下、本発明の挿入光源の
複合磁石ブロックの作製について、図に基いて詳細に述
べる。図１は本発明の平面アンジュレータの一例を示し
たもので、（ａ）はハルバック型、（ｂ）はハイブリッ
ド型である。複合磁石ブロック１は、挿入光源で１周期
分以上に相当するもので、例えば図１（ａ）、（ｂ）に
示す構造を有するものである。図１（ａ）で、元の磁石
ブロック２４は空隙方向２および４の方向に磁化容易軸
を有している。この磁石ブロック２４を成形研削盤のよ
うな機械で、研削砥石を用いて、磁石１個分に相当する
切れ目（磁石３、５が挿入されているスリット、以後、
スリットとする）を複数個、周期的に設ける。該スリッ
トに別に作製した軸方向に磁化した永久磁石３、５を挿
入して複合磁石ブロック１を形成し、該複合磁石１を複
数個組み合わせてハルバック型アンジュレーターの配置
に組み上げる。磁石ブロック２４のスリットに挿入する
磁石３、５の固着は接着剤などを用いて行えばよい。
期長を実現するものである。以下、本発明の挿入光源の
複合磁石ブロックの作製について、図に基いて詳細に述
べる。図１は本発明の平面アンジュレータの一例を示し
たもので、（ａ）はハルバック型、（ｂ）はハイブリッ
ド型である。複合磁石ブロック１は、挿入光源で１周期
分以上に相当するもので、例えば図１（ａ）、（ｂ）に
示す構造を有するものである。図１（ａ）で、元の磁石
ブロック２４は空隙方向２および４の方向に磁化容易軸
を有している。この磁石ブロック２４を成形研削盤のよ
うな機械で、研削砥石を用いて、磁石１個分に相当する
切れ目（磁石３、５が挿入されているスリット、以後、
スリットとする）を複数個、周期的に設ける。該スリッ
トに別に作製した軸方向に磁化した永久磁石３、５を挿
入して複合磁石ブロック１を形成し、該複合磁石１を複
数個組み合わせてハルバック型アンジュレーターの配置
に組み上げる。磁石ブロック２４のスリットに挿入する
磁石３、５の固着は接着剤などを用いて行えばよい。
【０００８】この複合磁石ブロック１を作製する際に、
既に静磁場もしくはパルス磁場で着磁を行った空隙方向
２、４に磁化した磁石ブロック２４と、軸方向に磁化し
た磁石３、５を着磁磁石同士で組み上げてもよく、ま
た、未着磁の磁石２、３、４、５を複合磁石ブロックに
仮組みしておいて、これをパルス磁場により１度に着磁
してもよい。着磁された複合磁石ブロック１は磁石カセ
ットに挿入保持し、これを複数個組み合わせて挿入光源
を構成する。
既に静磁場もしくはパルス磁場で着磁を行った空隙方向
２、４に磁化した磁石ブロック２４と、軸方向に磁化し
た磁石３、５を着磁磁石同士で組み上げてもよく、ま
た、未着磁の磁石２、３、４、５を複合磁石ブロックに
仮組みしておいて、これをパルス磁場により１度に着磁
してもよい。着磁された複合磁石ブロック１は磁石カセ
ットに挿入保持し、これを複数個組み合わせて挿入光源
を構成する。
【０００９】また磁石ブロック２４の磁化方向が軸方向
で、スリットに挿入する磁石３、５が空隙方向に磁化を
有するものでもよい。しかし前者の方がより好ましい。
その理由は、図１（ａ）において軸方向磁化磁石３、５
は隣接する空隙方向磁化磁石２４より、空隙反対方向に
反発力を受けるため、スリット底部に押し付けられる。
したがって、空隙方向に軸方向磁化永久磁石３、５の位
置出しが自動的に行われる事になり、磁石を接着剤で固
着する必要もなくなるためである。
で、スリットに挿入する磁石３、５が空隙方向に磁化を
有するものでもよい。しかし前者の方がより好ましい。
その理由は、図１（ａ）において軸方向磁化磁石３、５
は隣接する空隙方向磁化磁石２４より、空隙反対方向に
反発力を受けるため、スリット底部に押し付けられる。
したがって、空隙方向に軸方向磁化永久磁石３、５の位
置出しが自動的に行われる事になり、磁石を接着剤で固
着する必要もなくなるためである。
【００１０】図１（ｂ）に示すハイブリッド型の場合
は、磁石ブロック３５は軸方向３、５に磁化された磁石
であり、上記と同様に形成したスリットにポールピース
１２を挿入して、複合磁石ブロック１を形成する。した
がって、ハイブリッド型の複合磁石は、スリットに挿入
するのが軟磁性のポールピースである点以外は、図１
（ａ）のハルバック型と基本的に同じである。
は、磁石ブロック３５は軸方向３、５に磁化された磁石
であり、上記と同様に形成したスリットにポールピース
１２を挿入して、複合磁石ブロック１を形成する。した
がって、ハイブリッド型の複合磁石は、スリットに挿入
するのが軟磁性のポールピースである点以外は、図１
（ａ）のハルバック型と基本的に同じである。
【００１１】本発明の特徴の一つは、永久磁石の軸方向
に厚み誤差が集積しにくく、着磁も正確に行われる事で
ある。何故なら、研削加工によってスリットを設け、空
隙方向磁化と軸方向磁化磁石の位置を決めてしまうた
め、短周期長になっても１個１個の磁石誤差の和になら
ないので誤差が重畳しにくいためである。
に厚み誤差が集積しにくく、着磁も正確に行われる事で
ある。何故なら、研削加工によってスリットを設け、空
隙方向磁化と軸方向磁化磁石の位置を決めてしまうた
め、短周期長になっても１個１個の磁石誤差の和になら
ないので誤差が重畳しにくいためである。
【００１２】本発明の着磁方法について詳細に説明す
る。図２（ａ）はパルス磁場による着磁装置の断面模式
図を示したものである。着磁方法は、複合磁石ブロック
を図のように配置し、コンデンサーバンク７に充電した
電荷を、サイリスタースイッチ８で瞬時に放電すると、
コイル９に短時間の間、大電流が流れ、大きな磁場を永
久磁石１に印加する事ができる。磁場を効率よく発生す
るために、Ｎ、Ｓの２極ずつ着磁して、着磁ヘッドで発
生させた磁束が、Ｎ１から永久磁石を経由してＳ１に戻
ってくる閉磁路を組むようにする。着磁される１つの磁
石２、４幅は、機械加工された櫛歯状磁石ブロックの幅
で決められているため、着磁ヘッド６の位置決め精度は
緩くてよい。したがって、着磁ヘッドのＮ１、Ｓ１の幅
を櫛歯状磁石２、４よりすこし大きめに作製しておけ
ば、ほとんど一定の磁場強度分布で着磁する事が可能と
なり、着磁遷移領域の不完全着磁の問題が生じない。着
磁磁場強度はピーク値で15kOe 以上あればほぼ着磁され
るが、望ましくは18kOe 以上がよい。パルス磁場で着磁
を行う場合、その幅は 500μsec 以上あればよいが、望
ましくは2msec 以上ある方がよい。もちろん同様な着磁
を静磁場を発生する電磁石で行うこともできるが、電源
が大規模になり、望ましくない。
る。図２（ａ）はパルス磁場による着磁装置の断面模式
図を示したものである。着磁方法は、複合磁石ブロック
を図のように配置し、コンデンサーバンク７に充電した
電荷を、サイリスタースイッチ８で瞬時に放電すると、
コイル９に短時間の間、大電流が流れ、大きな磁場を永
久磁石１に印加する事ができる。磁場を効率よく発生す
るために、Ｎ、Ｓの２極ずつ着磁して、着磁ヘッドで発
生させた磁束が、Ｎ１から永久磁石を経由してＳ１に戻
ってくる閉磁路を組むようにする。着磁される１つの磁
石２、４幅は、機械加工された櫛歯状磁石ブロックの幅
で決められているため、着磁ヘッド６の位置決め精度は
緩くてよい。したがって、着磁ヘッドのＮ１、Ｓ１の幅
を櫛歯状磁石２、４よりすこし大きめに作製しておけ
ば、ほとんど一定の磁場強度分布で着磁する事が可能と
なり、着磁遷移領域の不完全着磁の問題が生じない。着
磁磁場強度はピーク値で15kOe 以上あればほぼ着磁され
るが、望ましくは18kOe 以上がよい。パルス磁場で着磁
を行う場合、その幅は 500μsec 以上あればよいが、望
ましくは2msec 以上ある方がよい。もちろん同様な着磁
を静磁場を発生する電磁石で行うこともできるが、電源
が大規模になり、望ましくない。
【００１３】複合磁石１の着磁は、組み上げ前でも、組
み上げ後でもよい。着磁が組み上げ前の場合は、櫛歯状
磁石ブロック２４のスリット部に、磁石２、４に対し直
交する磁化を有する磁石３、５を吸引または反発力を受
けながら組み込む必要がある。一方、着磁が組み上げ後
の場合は、未着磁磁石を複合磁石とした後で着磁する。
この場合は、図２（ｂ）のように空隙磁化磁石方向に着
磁磁場が印加され、この際、着磁磁束Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３
は空隙方向磁化磁石から、軸方向磁化磁石３を通って、
閉磁路を形成するため、空隙方向磁化磁石とともに軸方
向磁化磁石も同時に着磁される。また既に述べたよう
に、スリット部の磁石３、５は隣接磁石部２、４より吸
引または反発力を受けるため、着磁複合磁石ブロック１
を形成すると同時に空隙方向位置出しが自ら行われる。
以上はハルバック型磁石の着磁方法について説明した
が、ハイブリッド型磁石の着磁についても、同様に行う
ことができる。
み上げ後でもよい。着磁が組み上げ前の場合は、櫛歯状
磁石ブロック２４のスリット部に、磁石２、４に対し直
交する磁化を有する磁石３、５を吸引または反発力を受
けながら組み込む必要がある。一方、着磁が組み上げ後
の場合は、未着磁磁石を複合磁石とした後で着磁する。
この場合は、図２（ｂ）のように空隙磁化磁石方向に着
磁磁場が印加され、この際、着磁磁束Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３
は空隙方向磁化磁石から、軸方向磁化磁石３を通って、
閉磁路を形成するため、空隙方向磁化磁石とともに軸方
向磁化磁石も同時に着磁される。また既に述べたよう
に、スリット部の磁石３、５は隣接磁石部２、４より吸
引または反発力を受けるため、着磁複合磁石ブロック１
を形成すると同時に空隙方向位置出しが自ら行われる。
以上はハルバック型磁石の着磁方法について説明した
が、ハイブリッド型磁石の着磁についても、同様に行う
ことができる。
【００１４】永久磁石の材質は、希土類焼結磁石であれ
ば、空隙中に強い磁場を形成できるので、SmCo系やRFeB
系のどのような種類でもよい。しかし、パルス磁場で組
み上げ後着磁を行う場合は、着磁が容易な RFeB 系の方
が望ましい。複合磁石ブロックは１周期分以上の厚みを
有しているので、磁石保持を従来と同様にカセット方式
で行うことに何の問題も生じない。カセットは非磁性で
あればAl系、SUS 、真鍮などのどれでもよい。望ましく
は摺動抵抗の高い SUSの方がよい。スリットに挿入する
ポールピースは鉄または鉄合金系がよく、例えばS400な
どの低炭素鋼やSUY、FeCo合金などがよい。該複合磁石
ブロックを複数個組み合わせて短周期長アンジュレータ
ーを作製する時、周期長10mmと仮定すると、１ｍ長で10
0 周期が得られる。アンジュレーターの放射光強度は理
想的には周期数Ｎの２乗に比例するので、コンパクトな
加速器リングで非常に強力な光を発生することが可能と
なる。
ば、空隙中に強い磁場を形成できるので、SmCo系やRFeB
系のどのような種類でもよい。しかし、パルス磁場で組
み上げ後着磁を行う場合は、着磁が容易な RFeB 系の方
が望ましい。複合磁石ブロックは１周期分以上の厚みを
有しているので、磁石保持を従来と同様にカセット方式
で行うことに何の問題も生じない。カセットは非磁性で
あればAl系、SUS 、真鍮などのどれでもよい。望ましく
は摺動抵抗の高い SUSの方がよい。スリットに挿入する
ポールピースは鉄または鉄合金系がよく、例えばS400な
どの低炭素鋼やSUY、FeCo合金などがよい。該複合磁石
ブロックを複数個組み合わせて短周期長アンジュレータ
ーを作製する時、周期長10mmと仮定すると、１ｍ長で10
0 周期が得られる。アンジュレーターの放射光強度は理
想的には周期数Ｎの２乗に比例するので、コンパクトな
加速器リングで非常に強力な光を発生することが可能と
なる。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。 実施例 寸法40mm×40mmの厚み20mmの NdFeB系焼結磁石ブロック
（信越化学工業社製、品番号 N42、磁化方向20mm厚み方
向）を公知の方法で作製し、該磁石ブロックに２mm間隔
で厚さ２mm、深さ15mmのスリットを研削砥石により設け
た。該磁石スリットにちょうど納まるように、該磁石ブ
ロックの磁化方向に直交する磁化方向磁石を挿入して、
複合磁石ブロックを40個作製した。該複合磁石ブロック
を一度にパルス着磁できるように、５周期分の着磁歯を
持つ着磁ヘッドを作製した。ヨークは純鉄の厚み0.5mm
打ち抜き薄板を積層して形成し、これに巻線を施した。
該着磁ヘッドを複合磁石ブロック表面に接触・対向さ
せ、4000Ｖ×5000μＦのコンデンサーバンクに接続し
て、該複合磁石ブロックのパルス着磁を行った。この
時、ピーク磁場は20kOe を超えていた。該複合磁石ブロ
ックをSUS 316L材質を使用して作製した非磁性カセット
に収納し、該磁石カセットを20個ずつ並べ、一対の磁石
列を対向させて、長さ800mm で周期数100 の短周期長ア
ンジュレーターを作製した。対向磁石列間の空隙を４mm
とし、空隙中の磁場分布を小面積ホール素子で計測した
ところ、磁場調整なしでピーク磁場分布が 1.5％に収ま
っていることが確認でき、これにより非常に良好な磁場
分布が得られたことがわかった。
（信越化学工業社製、品番号 N42、磁化方向20mm厚み方
向）を公知の方法で作製し、該磁石ブロックに２mm間隔
で厚さ２mm、深さ15mmのスリットを研削砥石により設け
た。該磁石スリットにちょうど納まるように、該磁石ブ
ロックの磁化方向に直交する磁化方向磁石を挿入して、
複合磁石ブロックを40個作製した。該複合磁石ブロック
を一度にパルス着磁できるように、５周期分の着磁歯を
持つ着磁ヘッドを作製した。ヨークは純鉄の厚み0.5mm
打ち抜き薄板を積層して形成し、これに巻線を施した。
該着磁ヘッドを複合磁石ブロック表面に接触・対向さ
せ、4000Ｖ×5000μＦのコンデンサーバンクに接続し
て、該複合磁石ブロックのパルス着磁を行った。この
時、ピーク磁場は20kOe を超えていた。該複合磁石ブロ
ックをSUS 316L材質を使用して作製した非磁性カセット
に収納し、該磁石カセットを20個ずつ並べ、一対の磁石
列を対向させて、長さ800mm で周期数100 の短周期長ア
ンジュレーターを作製した。対向磁石列間の空隙を４mm
とし、空隙中の磁場分布を小面積ホール素子で計測した
ところ、磁場調整なしでピーク磁場分布が 1.5％に収ま
っていることが確認でき、これにより非常に良好な磁場
分布が得られたことがわかった。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、周期長10mm以下で、磁
場精度・磁石位置精度に優れた短周期長挿入光源を実現
することができた。
場精度・磁石位置精度に優れた短周期長挿入光源を実現
することができた。
【図１】本発明の挿入光源の複合磁石の概略図である。
（ａ）はハルバック型の例である。（ｂ）はハイブリッ
ド型の例である。
（ａ）はハルバック型の例である。（ｂ）はハイブリッ
ド型の例である。
【図２】（ａ）本発明の挿入光源のパルス磁場による着
磁装置の断面模式図である。（ｂ）は（ａ）の磁束の流
れを示した着磁装置の断面模式図である。
磁装置の断面模式図である。（ｂ）は（ａ）の磁束の流
れを示した着磁装置の断面模式図である。
【図３】（ａ）はアンジュレーターの斜視概略図であ
る。（ｂ）は（ａ）の周期磁場である。（ｃ）は（ａ）
の電子軌道である。
る。（ｂ）は（ａ）の周期磁場である。（ｃ）は（ａ）
の電子軌道である。
【図４】平面アンジュレーターの基本磁石配置の概略図
であり、（ａ）はハルバック型である。（ｂ）はハイブ
リッド型である。
であり、（ａ）はハルバック型である。（ｂ）はハイブ
リッド型である。
【図５】平面アンジュレーターの磁石固定方法の一例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図６】従来の短周期長アンジュレーターの着磁パター
ンの一例である。
ンの一例である。
１‥‥‥‥‥‥複合磁石ブロック ２４、３５‥‥元の磁石ブロック ２、２０‥‥‥空隙方向磁化永久磁石 ３、３０‥‥‥軸方向磁化永久磁石 ４、４０‥‥‥空隙方向磁化永久磁石 ５、５０‥‥‥軸方向磁化永久磁石 ６‥‥‥‥着磁ヘッド ７‥‥‥‥コンデンサーバンク ８‥‥‥‥サイリスタースイッチ ９‥‥‥‥コイル １０‥‥‥磁石ブロック １２、３２‥‥ポールピース Ｎ１、Ｓ１‥‥着磁ヘッドのＮ、Ｓ極 Ｂ、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３‥‥着磁磁束の流れ
Claims (4)
- 【請求項１】 周期長が10mm以下の挿入光源において、
磁石ブロックに周期的に切れ目を設け、該切れ目に該磁
石ブロックに対して垂直な磁化方向を有する磁石かまた
は軟磁性を有するポールピースを挿入してなる複合磁石
ブロックを、複数個対向させてなることを特徴とする挿
入光源。 - 【請求項２】 空隙方向に磁化した磁石ブロックまたは
軸方向に磁化した磁石ブロックに周期的に切れ目を設
け、該切れ目に該磁石ブロックに対して垂直な磁化方向
を有する磁石を挿入してなる複合磁石を、複数個対向さ
せたハルバック型の請求項１に記載の挿入光源。 - 【請求項３】 軸方向に磁化した磁石ブロックに周期的
に切れ目を設け、該切れ目に軟磁性を有する鉄または鉄
合金系ポールピースを挿入してなる複合磁石を、複数個
対向させたハイブリッド型の請求項１に記載の挿入光
源。 - 【請求項４】 請求項１に記載の挿入光源において、未
着磁で前記複合磁石ブロックを形成し、該複合磁石ブロ
ックをパルス磁場で一度に着磁し、その後、該複合磁石
ブロックを複数個対向させることを特徴とする挿入光源
磁石の着磁方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09554297A JP3249930B2 (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | 挿入光源 |
| EP98400896A EP0877397A3 (en) | 1997-04-14 | 1998-04-10 | Magnet block assembly for insertion device |
| US09/059,086 US6057656A (en) | 1997-04-14 | 1998-04-13 | Magnet block assembly for insertion device |
| KR10-1998-0013306A KR100487082B1 (ko) | 1997-04-14 | 1998-04-14 | 삽입장치용자석블럭조립체 |
| CNB98106910XA CN1149594C (zh) | 1997-04-14 | 1998-04-14 | 用于插入装置的磁铁块组件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09554297A JP3249930B2 (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | 挿入光源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10289800A true JPH10289800A (ja) | 1998-10-27 |
| JP3249930B2 JP3249930B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=14140462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09554297A Expired - Fee Related JP3249930B2 (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | 挿入光源 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0877397A3 (ja) |
| JP (1) | JP3249930B2 (ja) |
| KR (1) | KR100487082B1 (ja) |
| CN (1) | CN1149594C (ja) |
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| JP2006222131A (ja) * | 2005-02-08 | 2006-08-24 | Neomax Co Ltd | 永久磁石体 |
| JP2018201018A (ja) * | 2017-05-26 | 2018-12-20 | 日東電工株式会社 | 磁石の製造方法および磁石の着磁方法 |
| CN109137644A (zh) * | 2018-09-12 | 2019-01-04 | 赣州富尔特电子股份有限公司 | 一种永磁悬浮轨道装配工装及其装配方法 |
| CN112002545A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-11-27 | 包头市英思特稀磁新材料股份有限公司 | 一种海尔贝克磁环组件的组装工艺 |
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|---|---|---|---|---|
| JP4021982B2 (ja) * | 1998-03-03 | 2007-12-12 | 信越化学工業株式会社 | ハイブリッド型ウイグラ |
| DE19953650C2 (de) * | 1999-11-08 | 2003-07-24 | Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh | Verfahren zur Herstellung und Magazinierung von Einzelmagnetbauteilen sowie deren Montage zur Herstellung von miniaturisierten Magnetsystemen und solche Magnetsysteme |
| US6545436B1 (en) * | 1999-11-24 | 2003-04-08 | Adelphi Technology, Inc. | Magnetic containment system for the production of radiation from high energy electrons using solid targets |
| US7956557B1 (en) | 2007-09-11 | 2011-06-07 | Advanced Design Consulting Usa, Inc. | Support structures for planar insertion devices |
| US20140211360A1 (en) * | 2009-06-02 | 2014-07-31 | Correlated Magnetics Research, Llc | System and method for producing magnetic structures |
| CN102110523B (zh) * | 2010-12-22 | 2012-08-15 | 北京中科科仪技术发展有限责任公司 | 一种磁铁装配装置 |
| WO2012135231A2 (en) | 2011-04-01 | 2012-10-04 | Social Communications Company | Creating virtual areas for realtime communications |
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| CN104409129B (zh) * | 2014-11-17 | 2017-02-22 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种波荡器 |
| CN105957707B (zh) * | 2016-05-30 | 2018-11-20 | 彭林 | 一种海尔贝克磁阵列的制造方法及其所使用的充磁装置 |
| CN106601425A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-04-26 | 包头市英思特稀磁新材料有限公司 | 一种高效永磁连接组件及磁铁安装方法 |
| CN106601427B (zh) * | 2017-01-12 | 2018-07-24 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 均匀磁场发生器 |
| RU2718537C1 (ru) * | 2019-12-04 | 2020-04-08 | Андрей Борисович Захаренко | Способ намагничивания и сборки кольца Хальбаха ротора электромашины (варианты) |
| JP2022182315A (ja) * | 2021-05-28 | 2022-12-08 | トヨタ自動車株式会社 | ハルバッハ磁石配列体を製造する方法 |
| KR102554298B1 (ko) * | 2023-01-02 | 2023-07-11 | 주식회사 노바텍 | 낮은 자속밀도 및 강한 결합을 위한 자석 조립체 |
| CN115995929B (zh) * | 2023-03-24 | 2023-06-13 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 直线型海尔贝克阵列的装配装置及装配方法 |
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| DE3813460A1 (de) * | 1987-05-05 | 1988-11-24 | Varian Associates | Elektronenstrahlwiggler mit kurzer periode |
| US5049053A (en) * | 1988-08-18 | 1991-09-17 | Hitachi Metals, Ltd. | Metal mold for molding anisotropic permanent magnets |
| 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 |
| US5107238A (en) * | 1991-04-01 | 1992-04-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Magnetic cladding for use in periodic permanent magnet stacks |
| JPH0793200B2 (ja) * | 1991-08-12 | 1995-10-09 | 住友電気工業株式会社 | 多極ウィグラ |
| US5596304A (en) * | 1994-03-29 | 1997-01-21 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Permanent magnet edge-field quadrupole |
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-
1997
- 1997-04-14 JP JP09554297A patent/JP3249930B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-04-10 EP EP98400896A patent/EP0877397A3/en not_active Withdrawn
- 1998-04-13 US US09/059,086 patent/US6057656A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-14 CN CNB98106910XA patent/CN1149594C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-14 KR KR10-1998-0013306A patent/KR100487082B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR100487082B1 (ko) | 2005-08-29 |
| CN1149594C (zh) | 2004-05-12 |
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| EP0877397A2 (en) | 1998-11-11 |
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