JPH11251097A - ハイブリッド型ウイグラ - Google Patents
ハイブリッド型ウイグラInfo
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Abstract
るハイブリッド型ウイグラを提供する。 【解決手段】 永久磁石と磁束集中用磁性材の組み合わ
せからなるハイブリッド型ウイグラにおいて、該磁性材
の飽和磁化以上の高い磁場を発生させるため、磁性材の
四方にそれぞれの永久磁石の磁束が磁性材に集中させる
ように永久磁石を配置する。
Description
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
する挿入光源、特にはウイグラに関するものである。
鉄コバルト合金)で構成される挿入光源(図6(a)参
照)は、電子加速器(または電子蓄積リング)の直線部
分に真空チェンバーを挟む形で挿入され、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6
(b)参照)。図6(c)に示すように、電子加速器中
を回る高速電子は、該周期磁場により蛇行し、各蛇行点
から放射光を生じる。周期磁場を発生する挿入光源に
は、図7のように永久磁石41、42のみで構成されるハル
バック型と、図8に示すように永久磁石41と磁極(ポー
ルピース)43となる磁束集中用磁性材との組み合わせで
構成されるハイブリッド型がある。ハルバック型、ハイ
ブリッド型の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。挿
入光源は周期長と磁場強度の大きさで決まるK値によ
り、アンジュレータまたはウイグラに分類される。K値
が1前後またはそれ以下の場合はアンジュレータとな
り、K値が大きい場合にはウイグラとなる。本発明はハ
イブリッド型挿入光源に関するもので、特にウイグラに
適用できる。従来のハイブリッド型ウイグラの構造は図
8(a)、(b)に示すようにポールピース43を互いに
逆向きの磁化を持つ永久磁石41で挟む形となっており、
ポールピースに磁束が集中し、空隙中に高い磁場を発生
させる。電子が通過する中心軸上に磁束を集中するため
に、ポールピース43のx方向サイズは磁石41より小さく
なっている。
ネルギーの放射光(硬X線)を発生させるために用いら
れ、そのためには磁場強度が高くなければならない。磁
場強度は上下磁石列間の空隙距離(以下ギャップ値また
は gapとする)によって変化し、空隙が狭いほど高い磁
場が得られる。しかし真空チェンバーのスペースを確保
すると、最小ギャップはgap=10mm程度に制限されるのが
現状である。また、磁石の体積を大きくすればある程度
までは磁場が強くなるが、ハイブリッド型ではポールピ
ースが磁気飽和してしまい、それ以上の強磁場を発生す
るのは難しく、ハルバック型では空隙中心から離れた位
置で体積を増やしても効果は薄い。中型の放射光施設で
硬X線を利用するためには、周期磁場のピーク値で2T
を超える強磁場を発生するウイグラが必要となる。その
他の放射光施設でも、ウイグラは磁場強度が高いほど利
用価値が上がり、広いエネルギー範囲の放射光を提供で
きる。本発明は、上記の問題を解決して、従来よりも高
い磁場強度を発生できるウイグラを提供することを目的
とする。
た結果、永久磁石と磁束集中用磁性材の組み合わせから
なるハイブリッド型ウイグラにおいて、従来型では使用
しなかったスペースにも磁石を配置する磁石列構造によ
ってより高い磁場を発生できることをみいだし、該磁性
材の飽和磁化以上の高い磁場を発生させるため、磁性材
の四方にそれぞれの永久磁石の磁束が磁性材に集中する
ように永久磁石を配置した。
1は本発明のハイブリッド型ウイグラの模式図であり、
図1の(a)はxz面の断面図、(b)は(a)のA−
A′面の断面図である。永久磁石1は従来タイプと同様
にポールピース3をz方向から挟む形となっており、空
隙中に発生する磁場の主要な部分を担っている。永久磁
石2はポールピース3をx方向から挟んでおり、その磁
化方向は互いに逆向きで、永久磁石1が発生している空
隙中の磁場をさらに強める向きになっている。永久磁石
1および永久磁石2の空隙に向いている面(以下、ギャ
ップ面)11および21は、ポールピース3のギャップ面31
と同じ平面内にあり、上下の磁石の間隔はギャップ値と
一致している。ポールピースの外側の面36は永久磁石
1、2の外側の面16、26とは一致せず、内側に沈み込ん
でおり、磁束が外側に逃げるのを防ぎ、逆に空隙側に集
中させる働きをしている。
る仕様が厳しいため、磁石列を組み立てた後に磁場調整
を行なう必要がある。磁場調整の方法には、永久磁石の
ギャップ面に磁性材の薄板を貼り付ける方法や、磁石列
の外側に調整用の磁性材を配置する方法などがあるが、
本発明のウイグラでは、ギャップ面に薄板を貼るスペー
スがなく、また磁石列外側に磁性材を置く方法は磁石列
架台の構造を複雑にする傾向がある。よって、本発明で
は例えば図2のような磁石保持構造とし、ポールピース
3の位置を上下方向(空隙方向)に押し引きすることに
よって磁場調整を可能とする。図2中、4は磁石ホルダ
ー、8は磁極ホルダーである。ポールピース3の押し引
きは固定ボルト5を回転して行なえばよい。ポールピー
スの位置は空隙中の磁場強度に大きく影響するため、僅
かな上下量で十分に磁場調整できる。
系材料等が例示されるが、高い飽和磁場を有することか
ら Fe-Co系材料からなることが好ましい。
イグラを製作した。図3の(a)は長手方向断面図、
(b)は(a)のA−A′面の断面図、(c)は(a)
のB−B′面の断面図である。使用した永久磁石は Nd-
Fe-B焼結磁石(信越化学工業株式会社製品名 N42H 、Br
=12.9kG 、iHc=12.9kOe )、ポールピースにはセメンジ
ュール(トーキン社製Fe-Co 系合金製品名、飽和磁化 2
3.1kG )を用いた。ポール数は3、ポール間距離は100m
m 、gap=3〜30mmとする。図3の6は磁石止めコマ、7
はベースプレート、9は保護バー、10は磁極調整穴であ
る。本実施例は、ウイグラの実機を想定した寸法 1/2の
試作機であり、実機でgap=10mmは、本試作機のgap=5mm
に相当する。
軸上の磁場を測定した結果を図4、図5に示す。図4は
gap=3.5mm(実線)、5mm(点線) での中心軸上の磁場分
布を示したグラフで、中央のピーク磁場をピーク2、そ
の隣のピーク磁場をピーク1とすると、ピーク2の方が
若干低めになっている。これはピーク2が逆向きのピー
ク磁場に挟まれているためである。周期数が多い実機の
ウイグラでのピーク磁場は、中央ピークであるピーク2
に近い値となる。ピーク1、ピーク2の絶対値の、ギャ
ップ値に対する変化を示したグラフが図5である。中央
ピークのピーク2(点線)の値は、gap=5mm で 2.8T、
gap=3.5mm で 3.0Tとなった。実機ではそれぞれ2倍の
ギャップ値 gap=10mm、gap=7mm に対応する。
性材の飽和磁化以上である3T以上の高いピーク磁場を
発生させることができ、このような高い磁場強度によ
り、広いエネルギー範囲の放射光を提供できる。
り、(a)はxz面の断面図、(b)は(a)のA−
A′面の断面図である。
調整機構の一例を示した断面模式図である。
ラの長手方向断面図である。(b)は(a)のA−A′
面の断面図、(c)は(a)のB−B′面の断面図であ
る。
グラフである。
変化を示したグラフである。
(a)の周期磁場である。(c)は(a)の電子軌道で
ある。
である。
り、(a)はxz面の断面図、(b)はyz面の断面図
である。
石 3、43‥ポールピース 4 ‥‥磁石ホ
ルダー 5 ‥‥固定ボルト 6 ‥‥磁石止
めコマ 7 ‥‥ベースプレート 8 ‥‥磁極ホ
ルダー 9 ‥‥保護バー 10 ‥‥磁極調
整穴 11、21‥永久磁石のギャップ面 31 ‥‥ポール
ピースのギャップ面 16、26‥永久磁石の外側面 36 ‥‥ポール
ピースの外側面
Claims (3)
- 【請求項1】 永久磁石と磁束集中用磁性材の組み合わ
せからなるハイブリッド型ウイグラにおいて、該磁性材
の飽和磁化以上の高い磁場を発生させるため、磁性材の
四方にそれぞれの永久磁石の磁束が磁性材に集中するよ
うに永久磁石を配置してなることを特徴とするハイブリ
ッド型ウイグラ。 - 【請求項2】 該磁性材の位置を上下することにより磁
場調整が可能である請求項1記載のハイブリッド型ウイ
グラ。 - 【請求項3】 該磁性材に Fe-Co系材料を用いる請求項
1または2記載のハイブリッド型ウイグラ。
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