JPS6119100A - 偏光発生装置 - Google Patents

偏光発生装置

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JPS6119100A
JPS6119100A JP13765584A JP13765584A JPS6119100A JP S6119100 A JPS6119100 A JP S6119100A JP 13765584 A JP13765584 A JP 13765584A JP 13765584 A JP13765584 A JP 13765584A JP S6119100 A JPS6119100 A JP S6119100A
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JP
Japan
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polarized light
magnet
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circularly polarized
magnets
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小貫 英雄
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、線形加速器で加速された高速電子や電子蓄積
リング等の高速電子を利用して、右回りと左回りの円偏
光(これらの二つの円偏光の関係は互いに直交している
という)と、偏光面が直交した二つの直線偏光のいずれ
かを利用でき、また、容易に他の偏光に切り換えられる
偏光発生装置に関するものである。
〔従来技術〕
周知のように、物質の二色性1円二色性、磁気円二色性
を調べるには、直交した二つの直線偏光あるいは直交し
た二つの円偏光(右回りと左回りの円偏光)を発生する
偏光発生装置が必要であり、さらに交互に速やかに偏光
が切り換えられれば測定が容易になる。
従来の装置としては、直線偏光を作り出すためには、光
源の前に偏光子を置くことにより得られ、この偏光子を
90°回転することにより90°偏りが違う直交した直
線偏光が得られる。また、最近では電子蓄積リングから
のシンク0トロン放射光は直線偏光をしており、この直
線偏光を応用する例もでてきた。このシンクロトロン放
射光の場合、直交した二つの直線偏光を交互に得る装置
は現在存在していない。
円偏光の発生に関する従来の方法は、光学素子を用いる
ものが主流であり、1 /4波長板を使用する方法、結
晶の電気光学効果を利用する方法、さらに結晶の応力ひ
ずみを利用する方法等が動作原理として採用されてきた
。このために透過波長の最も短かい7ン化リチウム(L
jF )を用いても1050人より短波長の円偏光を作
り出すことができなかった。
これに対して、原理的には波長限界のない装置として高
速電子の軌道中に二重螺旋コイルを配し、この各フィル
に互に逆向きの電流を与えることにより、この二重螺旋
コイルの中心軸上で軸に対して横方向に磁場をもち、軸
に沿って磁場方向が螺旋状に回転する磁場分布をもつヘ
リカルウィグラと呼ばれるものがあった。この二重螺旋
コイルの中心軸圧沿って高速電子を走らせると、ローレ
ンツ力によって電子も螺旋を描きながら進むので、円偏
光した制動放射光を前方方向に放出する。また、この放
射光はコイルの1周期の長さに応じて特定の波長で干渉
するために強い光が得られる(■B、 M、 Kinc
ajd著[A 5hort Period Heric
alWilggler as an Improved
 5ource of 5ynchrotron、 几
adjation J Journal  of Ap
plied Physics s Vol s48、N
o、7.July  1977、P、2684〜269
1゜■L% R% Elias他著[0bservat
1on of StimulatedEmjssion
  of Radlation  by Re1atl
vlstjc Electronsin  a  5p
atially Periodic Transver
ce MagneticField J  Physi
cal  几evlew  Letters  Vol
 、  36. No。
13  March 1976、 P717〜720.
■北村英男著「新しい放射源」数理科学No、 243
. September1983、P22〜3oを参照
。このうち、文献■はヘリカルウィグラから円偏光が放
射されていることを実証している。また、文献■は同一
平面内で交互に磁場方向が変わる磁場分布をもっ7ンジ
ユレータと呼ばれる装置からの干渉した直線偏光の発生
について解説している)。
このような従来装置では、二重螺旋コイルの巻き方で電
子の螺旋運動の回転方向が一義的に決められ、したがっ
て、右回りまたは左回りのいずれか一方の円偏光しか得
られなかった。これに対して本発明と類似してはいるが
、一つの磁石列が電磁石で構成され、この電磁石で得ら
れた磁場の方向を周期的に逆転させること罠より右・左
を交互に発生する円偏光発生装置(特願昭58−231
007号参照)か最近提案されている。一方、本発明の
ものは上記出願のものと原理的に異なる方法によるもの
であり、磁場の発生をすべて永久磁石だけで構成するこ
とが可能で、上記出願の円偏光発生装置とは異なり、直
交した二つの直線偏光が利用できることである。
〔発明の概要〕
本発明は、上述した従来装置の欠点にかんがみなされた
もので、線形加速器や電子蓄積リング等の高速電子ビー
ムを利用し、直交する二つの円偏光(右回りと左回りの
円偏光)および直交する二つの直線偏光のいずれか一つ
の偏光を発生でき、かつ、他の偏光に容易に切り換える
ことかできる偏光発生装置を提供するものである。以下
、本発明について説明する。
〔発明の*m例〕
第1図は本発明の一実施例を示す構成図で、上下1対の
磁石A、により一方向の磁場を作り、これと逆方向の磁
場を作るために同様に上下1対の磁石A、を隣に並べる
。このようにして、各磁石A1tA、を交互に変えて繰
り返し、電子ビーム軌道Ebの進行方向の中心軸Mに沿
って配列し1組の磁石列Aを構成させる。各磁石A4m
Agは常に同じ磁場の強さを保つ必要があり、永久磁石
で作ってもよい。隣り合う二つの磁石Al m AHの
間隔はすべて等しくする。これらの一連の磁石(A、。
^1 # Al m AHm・・・・・・AH* AH
と並ぶ)により中心軸Mに沿って磁場の向きが周期的に
反転する磁場分布を形成する。
次に磁石へ1.A、の一連の磁石列Aに直交させ、磁石
A、とへ鵞と同様な効果をもつ磁石の組B、とB、(シ
たがって、磁石B、と8.とは磁場の向きは逆である)
を一連の磁石列Aと同数配列し他の1組の磁石列Bを構
成させる。そして、磁石列へと磁石列Bのいずれか一方
を中心軸Mの長手方向に沿って動かして相対位置を変え
る駆動手段(図示せず)を設けることにより、本発明の
偏光発生装置が構成される。
次に、作用について説明する。
磁石81 a Blを磁石A1mA1の間にそれぞれ配
置した場合、磁場の中心軸MIC沿っての方向分布は第
2図(a)、  (b)ic示すように回転している(
矢印は中心軸M上での磁場の向きを示す)。第2図(a
)の場合には、右回りの回転である。第2図(a)の磁
石列A、Bの配置に対して磁石列Bを中心軸Mに沿って
λ。/2(λ。:磁場の一周期長)だげ手前に移動する
ことKより第2図(b)の配列に変わり、磁場の方向は
左回りKなる。すなわち、磁石列への組に対する磁石月
日の組の相対的な位置を変えることにより、磁場の回転
方向を切り換えることができる。
次に、中心軸MK沿って磁石列AとBの各綴位置が一致
するように磁石列Bを動かす場合に二つの配置があり、
磁石A、とBlとが一致するようにする磁石配置(これ
をC3ということにする)と、磁石A、と8.とが一致
するようにする磁石間*(これをC1ということにする
)である。磁石A1が垂直下向きの磁場を生ずるもので
(Tii石A、は上向きになる)磁石B1が水平左向き
の磁場(磁石B2は水平右向き)とすれば、磁石配置C
1では磁石列Aと磁石列Bの合成磁場により中心軸M上
では第3図(a)のようになる。すなわち、第3図(b
)K示すように水平軸(X軸)に対して45°傾いた実
線の矢印方向に磁場が揃い、方向が交互に逆向きになっ
ている。磁石配置C1では磁石列へと磁石列Bの合成磁
場により中心軸M上では第3図telのよ5になる。す
なわち、第3図(d) K示されているように水平方向
の軸(X軸)に対して135゜傾いている。したがって
、第3図(a)と(C)とでは磁場の方向が直交してい
る。なお、y軸は垂直方向の軸である。
第2図(a)、  (b)の螺旋状の磁場分布をもつ空
間の中心軸Mに沿つ【高速電子が入射すると、高速電子
はローレンツ力を受け、第2図(a)の場合には右回り
の螺旋を描きながら走り、第2図(b)の場合には左回
りの螺旋運動を行う。螺旋運動を行う高速電子からは円
偏光を放射する(上記参考文献■P、2685.文献■
P、718参照)。左回りの螺旋運動を行う電子からは
右回りの円偏光を、右回りの螺旋運動をする電子からは
左回りの円偏光をそれぞれ放射する(ここで、円偏光の
回転方向は放射光が進行する方向と逆方向から観測して
、放射光の電気ベクトルが右回りの円偏光が右回りの円
偏光と定義する)。第3図の磁場分布の場合、中心軸M
を通る高速電子は、−一しンツカを受け、磁場の方向と
垂直な平面内で蛇行運動をして進む。
したがつ【、第3図(a)の磁場分布では第3図(b)
の点線の矢印方向に偏光面をもつ直線偏光を、第3図<
c>の磁場分布では、第3図(d)の点線の矢印方向に
偏光した直線偏光を放射する(参考文献■を参照)。た
だし、第3図(c)の場合、両端の独立した磁石の部分
で発生する光は異なった偏光面をもっているが光量が小
さいので無視した。第3図(a)と<c>では互に偏光
面が直交した関係になっている。
円偏光の発生でも直線偏光の場合でも、電子の速度が光
速に近いと相対論的効果により光は強く前方方向に集中
する。さらに磁石A(磁石Bも同様)の各磁場で放射さ
れた光は互に干渉し、中心軸M上で、進行してくる光を
観測すると下記m (11式に示される波長λ1゜(λ
)で強め合う(上記参考文献■、■参照) λ、。=λo(l十にり/2γ宜  ・・・・・・・・
・・・・(1)ただし、K=0.093XB0Xλ。、
γ=E10.51  で与えられる。ここで、λ0は第
2図、第3図に示された磁場の一周期長(cm)、 3
30は磁場の強さくKGauss )、 Bは電子のエ
ネルギー(MeV)をそれぞれ表わす。
具体例として、B 6 = 2 K Gauss e 
λ。=6cm、B= 600 MeVとしてλ、。は4
70Xとなった。第2図の配置で円偏光を発生させた場
合、螺旋運動する相対論的な電子の回転半径が約10μ
m、ピッチ角(中心軸Mに対する螺旋軌道のなす角)が
約1 m radianとそれぞれ判明した。また、上
記第(1)式から明らかなように、電子のエネルギーE
および磁場の強さBoが変化すると干渉する波長λ1゜
は変化する(このことはすでに実証されている。
上記参考文献■参照)ので、電子のエネルギーまたは磁
場の強さを連続的に変えれば、波長可変の直交した円偏
光、直交した直線偏光が得られる。
なお、磁場の発生に関する具体例を第4図に示す。第4
図は、わかり易くするために垂直方向の磁場を作る磁石
列の概略図で、同一寸法の永久磁石(材質SmCo6m
残留磁場9000 Gauss )を矢印(磁石内の磁
場の方向を示す)のように配列しく太矢印は空間にでき
た磁場の方向を示す)、周期長λ0を6の、磁石の一辺
の長さく短かい方)dをl、 5 cIIL、上下磁石
間のギャップGの大きさと磁石の奥行1を等しくG=1
ととり5aとすると中心軸Mで得られる磁場の強さBo
は約I K Gauss。
ギャップGを3.5 cmとすると、磁場の強さBoは
約2 K Gaussの強さの磁場が得られる(上記参
考文献■参照)。同様な構造をもつ磁石列を水平面上i
ct<ことにより、同様の強さの水平方向の磁場を得る
ことができる。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように本発明は、極性を交互に変え
繰り返し配列した複数個の磁石からなる1組の磁石列と
、同じく極性を交互に変え繰り返し配列した複数個の磁
石からなり、1組の磁石列の作る急場と直交して配置さ
れた他の1組の磁石列と、これら2組の磁石列間を通過
する高速電子ビームに右回り円偏光、左回り円偏光およ
び直交する二つの直線偏光を発生させるため前記2mの
磁石列の長手方向の相対位置を変える手段とを設けて偏
光発生装置を構成したので、右回り、左回りの円偏光や
直線偏光な容易に発生させることができ、かつ、既存の
電子蓄積リングの直線部分に組み込むことも、また、線
型加速器からの高速電子を利用することもでき、従来不
可能であった1000A以下の短波長領域における直交
する二つの円偏光、直交する二つの直線偏光を利用でき
るので、赤外線から軟X線までの広い波長範囲にわたっ
て、物質の二色性1円二色性および磁気円二色性の測定
が可能となり、応用範囲が広く、自由度の高い偏光発生
装置が得られる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図(a)
、  (b)は磁場の方向分布および電子ビーム軌道を
示す模式図、第3図(a)、  (C)は合成磁場の方
向分布を示す模式図、第3図(b)、  (d)は合成
磁場の方向と直線偏光の光の偏りの方向を示す図、第4
図は垂直方向磁場の発生に関する磁石列の具体例を示す
斜視図である。 図中、A、Bは磁石列、AS * Al * B@ +
 B@は磁石、Mは中心軸、Ebは電子ビーム軌道であ
る。 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 極性を交互に変え繰り返し配列した複数個の磁石からな
    る1組の磁石列と、同じく極性を交互に変え繰り返し配
    列した複数個の磁石からなり前記1組の磁石列の作る磁
    場と直交して配置された他の1組の磁石列と、これら2
    組の磁石列間を通過する高速電子ビームに右回り円偏光
    、左回り円偏光および直交する2つの直線偏光を発生さ
    せるため前記2組の磁石列の長手方向の相対位置を変え
    る手段とからなることを特徴とする偏光発生装置。
JP59137655A 1984-07-04 1984-07-04 偏光発生装置 Expired - Lifetime JPH0612720B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05303000A (ja) * 1992-04-28 1993-11-16 Japan Atom Energy Res Inst 円偏光及び垂直直線偏光特性を持つ放射光を得るための挿入光源用磁場発生装置
JP2006228500A (ja) * 2005-02-16 2006-08-31 Institute Of Physical & Chemical Research 磁場発生方法および磁場発生装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3822410A (en) * 1972-05-08 1974-07-02 J Madey Stimulated emission of radiation in periodically deflected electron beam

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