KR19980081399A - 삽입장치를 위한 자기블록 조립품 - Google Patents

Abstract

Halbach형 또는 혼성형의 삽입장치를 위한 새로운 혼합 자기조립품을 예를 들어, 가속기에 삽입하여서, 두 개의 마주보도록 면하고 있는 혼합 자기블록 배열 사이의 공기 틈에 사인 곡선의 주기적인 자기장을 생성한다고 기재되어 있다. 다수의 연속 자기블록 또는 연속 자기블록 및 소프트 자기 폴단편 교대의 조립품으로 이루어진 종래의 자기블록과 다른, 본 발명의 자기블록 조립품은 삽입 자기단편 또는 삽입 폴단편이 삽입된 것으로 다수의 슬릿을 제공한 단일 기부 자기블록으로 각각 형성된 마주보도록 면하고 있는 다수의 혼합 자기블록으로 구성됨으로써, 길이방향 자기블록 조립품의 차원의 정확성이 크게 감소되어 주기적인 자기장의 규칙성을 향상시킬 수 있다. Halbach형 조립품의 삽입 자기단편 뿐 아니라 기부 자기블록을 펄스자기장의 적용으로 조립 후에 자화할 수 있다.

Description

삽입장치를 위한 자기블록 조립품

본 발명은 고강도의 싱크로트론 방사선을 방출하기 위한 전자가속기의 선형부 또는 전자저장고리로 삽입하는 삽입장치용의 새로운 자기블록 조립품에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 자기블럭의 자화를 위한 방법 뿐 아니라 소형화에도 큰 주기를 가지는 단주기의 소형삽입장치를 위한 연속 자기블록의 조립품에 관한 것이다.

공지된 바와 같이, 삽입장치는 고강도의 싱크로트론 방사선을 방출하기 위해 전자가속기의 선형부 또는 전자저장고리로 삽입하는 장치이다. 종래기술의 삽입장치는 도3에서 투시도로 나타낸 바와 같이 그 사이에 공기 틈을 형성하기 위해 서로 마주보도록 배치된 연속적인 자기블록의 둘 이상의 배열로 구성된 자기블록 조립품 구조를 보유하는 장치이다. 각각의 연속적인 자기블록의 자화 방향을 도3A에서 나타낸 바와 같이 각각의 자기블록의 단면에 작은 화살표로 나타낼 때, 도3B로 나타낸 바와 같은 주기적인 자기장이 도3A의 Z축 및 Y축으로 정의된 면에서 사인곡선으로 나타내는 것으로 자기블록의 반대편 정렬 사이의 공기 틈에서 생성된다. 그러한 주기적인 자기장을 생성하기 위한 삽입장치는 측면도로써 도4A에서 개략적으로 나타낸 바와 같이 연속적인 자기블록(20, 30, 40, 50,……)으로 구성된 Halbach형과 연속적인 자기블록(30, 50,……) 및 소프트 자기 재료 또는 폴(pole)단편(32) 블록으로 번갈아 가며 배열된 혼성타입의 두가지로 구분된다.

전자가속기에서 이동하는 고속전자를 도3A의 Z방향을 따라 자기블록 배열 사이의 주기적인 자기장에 넣을 때, 전자는 도3C로 나타낸 바와 같이 Z축 및 X축으로 정의된 평면으로 구불구불한 동작을 하면서 Halbach에 의해 Nuclear Instruments and Methods의 제187권 109페이지(1981)에서 보고된 바와 같은 각각의 만곡점에 싱크로트론 방사선을 방출한다. 싱크로트론 방사선 방출에 대한 형태를 전자 굴곡정도에 따라서 위글러(wiggler)형식이나 파동형식으로 부른다. 위글러형식 방출에서, 각각의 굴곡점에서 방출된 방사선은 포개져서 굽은 전자자기로부터의 방사선보다 10 내지 1000배 더 높은 전체 강도를 가지는 흰색 싱크로트론 방사선을 제공한다. 한편, 파동형식에서, 각각의 만곡점으로부터 방출된 방사선은 다른 것을 각각 방해하여 기초 방사선에 관해 위글러형식보다도 역시 높고 그의 조파(harmonics)보다도 높은 10 내지 1000배의 방사선 강도를 제공한다. 위글러형식 방사선과 파동형식 방사선 사이의 차이점은 매개변수 K=0.934λm(m)·Bg(Tesla)으로 나타낼 수 있고, 여기서, λ는 주기의 길이이고, Bg는 주기적인 자기장의 피이크 값이다. 즉, 파동형식은 K값이 약1 이하일 때 얻어지고, K가 그렇지 않으면, 방사선이 위글러형식이다. 간편함을 위해서, 파동 및 삽입장치에 관하여는 본 발명을 사용하여 이들 두 형식 모두에 적용시킨다. 더욱이, 다음 설명에서, 공기 틈 방향은 첫 번째 자기블록 배열의 자기블록으로부터 첫 번째 배열의 자기블록과 반대쪽 즉, 도3A의 Y축 방향의 두 번째 자기블록 배열의 자기블록까지를 의미한다. 다음 설명에서의 축 방향은 자기블록 배열 즉, 도3A의 Z축 사이의 주기적인 자기장을 통해 들어오고 이동하는 전자궤도 방향을 의미한다.

상술한 바와 같이, 삽입장치가 Halbach형 및 혼성형의 삽입장치로 크게 나뉘어질 때, 자기장의 배전 및 값과 비교해서 그 사이에는 큰 차이가 없음을 발견했다. 대체로, 자기블록의 전체 중량은 Halbach형에서보다 혼성형에서 더 작아질 수 있다. 첨가로, 혼성형 삽입장치는 생산 기술이 자기블록의 자화 값 및 각도와 관계해서 높은 정확성을 가지는 자기블록을 제공하지 않는 낮은 레벨일 때, 발전 초기단계에서 바람직하고, 상기 정확성에 관한 요구는 Halbach형에서보다 혼성형에서 더 낮다. 최근에, 만족스러운 자기장 배전을 자기 생산기술 향상 및 자기블록 쌍 재결합을 위한 방법 도입의 결과로써 Halbach형 및 혼성형 각각의 삽입장치에서 얻을 수 있다. 공기 틈 간격의 변화에 의해 발생된 전자 궤도의 배치는 소프트 자기폴단편(32)의 비선형화를 가지는 혼성형과 비교하여 여기에 생긴 선형화이므로 혼성형에서보다 Halbach형에서 더 작아서, 전자궤도의 비교적 큰 배치를 유발시킨다. 도4A 및 도4B에서 도시한 자기블록 배열은 각각 종래의 것이고, 평면파동이라고 한다. 따라서, 이들 타입 중 하나의 선택은 우등 또는 열등의 문제가 아니라 삽입장치의 특정 적용에 전적으로 달려있다.

연속하는 자기블록을 배열로 고정 및 조립하는 가장 일반적인 방법을 도3A의 X-Y평면의 횡단면도로써 도5에 나타낸다. 따라서, 자기블록(20)을 비자기재료의 단단한 카세트(21) 안에 설치하고, 접착을 사용하거나 압착기플래이트(23) 및 볼트(24)를 보유한 기계적 장치에 의해 고정한다. 기본적으로, 기계적 장치는 접착결합보다 더욱 확실하다. 자기블록에 의해 생성된 자기장은 카세트(21)의 측벽 또는 바닥에 형성된 조절공(adjustment hole)(22)에 의해 조절된다. 카세트(21)가 정밀기구를 사용하는 기계적 작업으로 준비될 수 있기 때문에, 카세트(21)의 차원의 정확성은 일반적으로 자기블록(20)과 비교해서 높다. 길이방향 자기블록 배열에서 자기블록(20)의 배치 정확성은 특히 중요하기 때문에, 카세트(21)의 공간에서의 정확성 및 볼트(24)에서 암나사를 확실하게 할 때, 요구에 의해 자기블록의 배치 정확성을 얻을 수 있다. 이들 이점을 고려하여, 삽입장치의 연속 자기블록(20)을 일반적으로 대분분의 경우 카세트(21)를 사용하여 고정하고 조립한다.

다수의 자기블록을 조립하기 위해 카세트를 사용함으로써 얻어진 상술한 이점은 삽입장치의 주기 길이(도3A에 도시)가 각각의 자기블록이 얇아서 소형일 때, 더 이상 일어나지 않는다. 10㎜의 주기 길이를 가지는 Halbach형의 삽입장치라고 가정하면, 단일 주기가 네 개의 자기블록으로부터 형성되고, 각각의 자기블록의 두께가 단지 2.5㎜이다. 삽입장치에서 가속화된 전자의 궤도형이 각각의 연속 자기블록의 자기특성에서 비균일로써 크게 산란되기 때문에, 잔여 자화에서의 에러 및 자화 각도 에러를 최소화하는 것이 필수적이다. 각각의 자기블록 두께가 매우 작을 때에라도, 자기 특성에서의 에러는 (1) 두께에 비례하여 자기블록의 공간에서 증가된 에러, (2) 자기블록의 기계적 작용에 의해 발생한 작업-붕괴층의 부피비의 상대적인 증가 및 (3) 항부식면층의 상대적인 두께의 에러에서의 증가를 포함하는 몇몇 요인으로 증가되는 것을 피할 수 없다. 이들 에러는 연속 자기블록의 준비를 위한 분말야금법의 결과로써 자기특성에서 보통의 에러로 부과된다.

또 다른 문제는 또한 자기블록 조립의 정확성의 대해서 발생한다. 두 개의 배열에서 마주보도록 면하고 있는 자기블록 사이의 공기 틈이 주기 길이의 약 1/2로 되도록 선택되는 삽입장치의 고안이 일반적이기 때문에, 주기 길이 10㎜의 삽입장치는 약 5㎜의 공기 틈을 두고 사용한다. 기계적 작업에 의해 준비된 연속 자기블록 배열에서의 차원에러가 ±0.05㎜보다 훨씬 작아질 수가 없을 때, ±2%의 에러를 공기 틈 방향으로 자기장의 가능한 최대량으로써 기대하고, ±4%의 통합에러를 축방향으로 자기장의 가능한 최대량으로써 기대한다. 따라서, 거기에 사용된 연속 자기블록의 차원의 정확성에서의 에러가 종래의 주기길이 30㎜ 이상을 가지는 삽입장치의 1/2 또는 1/3을 초과하지 않는 주기길이 10㎜의 삽입장치에서 필수적이다.

상술한 각각의 연속 자기블록 차원 에서의 고정확성의 요구는 배열로 자기블록의 조립 정확성에 의해 수행지 않으면 별로 중요하지 않고, 그것은 단지 곤란함을 줄 수 있다. 각각 2.5㎜ 두께의 자기블록(20)이 비자기 카세트(21)를 사용함으로써 조립된다고 가정할 때, 도5에서 도시된 바와 같이, 카세트(21)의 두께가 단일 자기블록(20)을 지지하기 위해 역시 2.5㎜이기 때문에, 예를들어, 압착기판(23) 넓이가 매우 작고, 볼트(24)가 비슷하게 작은 10㎜ 주기 길이의 Halbach형 삽입장치를 형성한다. 2.5㎜ 두께의 카세트 오목한 곳으로 넣은 볼트(24)가 암나사산 깍기의 어려움을 고려한 볼트의 M1크기 및 볼트머리의 크기보다 더 클 리가 없다. 두 개의 배열에서 서로 마주보도록 면하고 있는 두 개의 연속 자기블록 사이의 자기인력이 대단히 강하기 때문에, 매우 확실한 조립 자기블록이 없는 것은 작은 볼트(24)로 약한 지지장치를 안전하게 할 수 있다. 그것이 연속 자기블록이 분리된 카세트를 사용하는 것 대신에 단일 기부 판에 곧바로 부착하는 외관상 가능한 방법이라도, 이 방법은 틈 공간이 가끔 자기블록 배열의 길이방향으로 자기블록을 배치하는 비정확성 및 그 결과로 자기블록 배열 사이의 공기 틈 내에 배전된 자기장의 증가된 에러의 결과로 생긴 그 사이의 반발력 및 회전력으로 인접한 자기블록 사이에서 형성되기 때문에 항상 실용적인 것은 아니다.

10㎜를 넘지 않는 주기 길이를 가지는 삽입장치를 위한 연속 자기블록 조립품 준비에서 종래 기술의 상술한 문제점 및 단점에 있어서, 단순한 향상 또는 종래기술 방법의 연장과는 거리가 먼 얇은 연속 자기블록 조립을 위한 새로운 방법을 개발하고자 하는 요구가 강하다.

보조 발명자와 함께, 발명자 중 한명이 일본국 특허 제8-255726에서 이전에 제안한 도6에서 나타낸 바와 같은 단주기 삽입장체를 위한 자기블록 조립품, 다수의 자기블록이 배열에서 조립되고 배열의 길이방향으로 수직으로 번갈아 가며 반대방향으로 고정밀도로 자화된다. 거기에 제안된 자기블록 배열은 20㎜를 넘지 않는 주기 길이의 삽입장치를 실현하도록 제공된다. 이 자기블록 조립품으로 얻어진 특징적인 단점은, 단일 연속 자기블록이 네 개 이상의 자기블록으로 구성된 Halbach형 삽입장치에서 주기 이상을 적용하기 때문에 주기 또는 종래의 네 개 이상의 자기블록으로 구성된 각각의 자기블록의 차원 정확성에 대한 요구의 감소, 자기블록의 작용 붕괴면 층으로 줄어든 문제점, 비자기 카세트로 종래 조립방법의 적용 가능성, 및 많은 자기블록 감소의 결과로 자기블록 조립의 정확성 감소를 포함한다. 그러나, 이 방법은 자기블록 자화를 위한 자기장 배전의 정확성 및 자화의 위치 조절 정밀도와 관련된 다른 어려움울 가지고 있다.

자기블록의 자화가 코일을 가지는 자화헤드를 사용함으로써, 자기장의 펄스로 연속적으로 수행될 때, 코일의 전기저항성이 그의 온도 증가로써 점차 증가되고, 그 온도 생성의 결과로써, 펄스 자기장 배전에서 이동이 유발되는 것을 피할 수 없다. 희토류 기초 연속 자기의 자화반응이 자화에 대한 자기장에 관해 비선형이기 때문에, 연속 자기블록의 자화패턴이 따라서 변화하게 된다. 이러한 현상은 자기블록(20)과 인접한 블록(40) 사이의 한계영역 등의 N극 및 S극의 한계에서 특히 현저하다. 결과적으로, 방해가 삽입장치의 전자궤도 불규칙성의 결과로써 생긴 연속 자기블록을 조립함으로써 형성된 파동 주위의 자기장 배전으로 유발된다.

자화 위치를 정확하게 조절하기 위해서 파동의 자기블록 자화가 중요하다. 자기블록의 자화 위치에서 어떤 불규칙성이 각각의 자기단위의 불규칙적인 배전 두께로 인해 생긴다. 자화헤드의 배치 또는 자화헤드 및 연속 자기블록의 상관적인 위치가 ±0.05㎜, 바람직하게 ±0.02㎜ 이하의 오차로 정확하다. 이러한 매우 정밀한 요구는 단지 자화헤드를 위한 정밀구동 시스템의 사용에 의해서만 만족된다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 어려움 및 단점을 간편한 장치로 극복할 수 있는 예를들어 10㎜를 넘지 않는 단주기 길이의 삽입장치를 위한 연속 자기블록의 새로운 조립품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그러므로, 본 발명에 의해 제공된 삽입장치를 위한 자기블록 조립품은

(A) 규칙적인 간격으로 기부 블록의 두 개의 켄티레버 단면부 사이의 기부블록과 각각 만나는 다수 슬릿으로 제공된 연속 자기의 기부블록, 공기틈을 가로질러 번갈아가며 반대방향으로 수직 또는 평행으로 각각 자회된 켄티레버 단면부로 제공된 연속 자기의 기부블록으로 구성된 둘 이상의 마주보도록 면한 혼합 자기블록; 및

(B) 기부 블록의 슬릿 중 하나로 각각 삽입된 다수의 삽입 자기단편 또는 소프트 자기재료의 삽입 폴단편, 기부 블록의 켄티레버 단면부에 수직으로 된 삽입 자기단편의 자기화 방향을 포함하는 조립품이다.

도 1A 및 도1B는 각각 본 발명에 따른 Halbach형 및 혼성형 삽입장치에 대한 연장된 혼성 자기블록의 개략적인 길이방향 횡단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 삽입장치에 대한 혼성 자기블록의 자화를 위한 자화 시스템의 개략도이다.

도 3A는 종래의 삽입장치에 대한 Halbach형의 자기블록 배열의 개략적인 투시도이다.

도 3B는 도 3A의 자기블록 배열 사이의 공기 틈에 생성된 사인 곡선으로 된 주기적인 자기장을 나타낸 그래프이다.

도 3C는 도 3B로 나타낸 주기적인 자기장의 구불구불한 전자 궤도 움직임을 나타낸 도면이다.

도 4A는 Halbach형 삽입장치의 연속 자기블록 조립품의 기본 배열을 나타낸 도면이다.

도 4B는 혼합형 삽입장치의 연속 자기블록 및 소프트 폴 단편의 기본 배열을 나타낸 도면이다.

도 5는 평면 파동으로 둘러 쌓인 비자기 카세트 안에 넣은 연속 자기블록의 횡단면도이다.

도 6은 짧은 주기 파동의 연속 자기블록의 자화 패턴을 나타낸 도면이다.

상기한 삽입장치에 대한 본 발명의 자기블록 조립품의 원리가 어떠한 크기의 삽입장치에 적용가능하더라도, 본 발명을 예를들면 10㎜를 초과하지 않는 주기 길이를 가지는 삽입장치에 적용할 때에 특히 유용하고 유리하다.

다음은 본 발명에 따른 삽입장치의 자기블록 조립품을 수반한 도면을 참조로 자세하게 설명한다.

도 1A 및 도 1B는 각각 Halbach형 및 혼성형 삽입장치의 평면파동(1A 및 1B) 혼합 자기블록의 길이방향의 횡단면도이다.

물론, 혼합 자기블록(1A, AB) 기초로써 연속 자기(10A 또는 10B)의 기부(基部) 블록은 삽입장치의 하나 이상의 주기에 대응하는 충분한 길이를 가진다. 기부 자기블록(10A)이 이방성 자기일 때, 그의 자화가 쉬운 축은 공기 틈 방향 즉, 축 방향인 전자 이동 방향에 수직인 방향, 기부 자기블록(10A)에 나타낸 화살표가 가리키는 공기 틈에 있다.

자기블록(10A)은 연삭숫돌을 보유하는 적당한 기구를 사용하여 자기블록의 기계적 작업으로 마련된다. 즉, 자기블록은 삽입 자기단편(3A, 5A, 7A,…)을 규칙적인 간격으로 삽입, 각각 두 개의 인접한 캔티레버 단면부(2A, 4A, 6A, 8A,…) 사이에 삽입되는 것으로 블록을 가로지르는 다수의 슬릿을 형성하기 위해 기계적으로 작용되어서 파동의 주기를 한정한다. 기부 자기블록(10A)을 가로질러 형성된 각각의 슬릿은 여기에서 어떠한 작동도 없이 삽입되고, 예를들면, 전체 혼합 자기블록(1A)에 접착제를 사용함으로써 거기에 고정되는 삽입 자기단편(3A, 5A, 7A,…)을 단지 고정하기 위한 두께를 가진다.

삽입 자기단편(3A, 5A, 7A…)이 화살표로써 나타낸 바와 같이 번갈아가며 반대축 방향으로 자화될 때, 다수의 슬릿을 가지는 기부 자기블록(10A)은 각 부분을 화살표로 나타낸 바와 같이 번갈아가며 반대의 공기 틈 방향으로 겐티레버 단면부(2A, 4A, 6A, 8A,…)에서 자화된다. 기부 자기블록(10A) 및 삽입 자기단편(3A, 5A, 7A,…)은 혼합 자기블록(1A)으로 그의 조립에 앞서서 개별적으로 자화될 수 있다. 자화 전에 이들 부재가 혼합 자기블록(1A) 형성으로 조립되고, 부재들이 자화를 위해 펄스자기장으로 한번 자화되는 것 중 하나의 선택 가능한 방법이다. 이 경우에, 혼합 자기블록 중 하나의 각 삽입 자기단편이 또 다른 혼합 자기블록 단편을 마주보도록 면하고 있는 삽입 자기단편부에 축방향 반대쪽으로 자화될 때, 마주보는 혼합 자기블록(1A, 1A) 위의 두 개의 반대편 캔티레버 단면부가 동일한 공기 틈 방향에서 자화된다.

다소 바람직하지 않더라도, 켄티레버 단면부(2A, 4A, 6A, 8A,…)가 번갈아 가며 반대방향의 축방향으로 자화되고, 삽입 자기단편(3A, 5A, 7A,…)이 번갈아가며 방대방향의 공기 틈 방향에서 자화되는 Halbach형 삽입장치를 위한 각각의 혼합 자기블럭의 자화방법에 관한 선택 가능한 방법이다. 다음은 이 자화 방법이 보다 덜 바람직한 이유이다. 자기 부재의 자화 방향이 도1A로 나타낸 바와 같을 때, 축방향으로 자화된 각각의 삽입 자기단편(3A, 5A, 7A,…)을 공기 틈 방향으로 자화된 켄티레버 단면부(2A, 4A, 6A, 8A,…)로부터 얻은 반발력이 삽입 자기단편을 각각의 슬릿 바닥에 대항해서 밀어냄으로써, 삽입 자기단편 배치를 어떠한 접착제 없이도 자발적으로 달성할 수 있다.

도 1B는 혼성형의 삽입장치에 대해 혼합 자기블록(1B)의 개략적인 길이방향 횡단면도이다. 여기서, 기부 자기블록(10B)은 삽입 폴 단편의 소프트 자기재료(3B, 5B, 7B,…)를 켄티레버 단면부(2B, 4B, 6B, 8B,…) 각각의 사이에 도1A의 삽입 자기단편(3A, 5A, 7A,…) 대신 삽입한 기부 자기블록(10B)을 가로지르는 다수의 슬릿을 가지는 Halbach형에 대해 도 1A로 나타낸 기부 자기블록(10A)과 등각이다. 이 경우에, 켄티레버 단면부(2B, 4B, 6B, 8B,…)가 번갈아가며 반대방향으로 된 축 방향으로 각각 자화되는 것이 바람직하다. 연장된 자기블록(10B)이 이방성으로 자성을 띨 때, 그의 쉬운 자화 축은 축 방향인 것이 바람직하다. 그러한 두 개의 자기블록(1B,1B) 조립에서, 각각의 켄티레버 단면부 자화 방향은 다른 혼합 자기블록(1B)의 켄티레버 단면부를 마주보도록 면하고 있는 것에 관해 역으로 축 방향이다.

상술한 바와 같이, 기부 자기블록의 슬릿으로 삽입하는 삽입 자기단편 또는 삽입 폴단편의 삽입으로 종래기술의 다수 단위의 자기블록 통합 대신에, 단일 기부 자기블록(10A,10B)의 기부에 구성된 혼합 자기블록(1A,1B)은 종래기술의 각각의 단위 자기블록 두께 에러 부과로 축방향의 차원 에러가 없다고 하는 장점이 있다. 이러한 이점은 주기 길이가 예를들어 10㎜ 이하인 작은 삽입장치에서 특히 중요하다.

다음에, 상술한 혼합 자기블록의 자화를 위한 방법을 도2를 참조로 상세히 기재하고, 여기서 혼합 자기블록(1A)은 도1A에서 나타낸 Halbach형이다.

도2는 자화 헤드로써 전자자기(6)의 횡단면도로 혼합 자기블록(1A)의 자화를 위한 펄스 자기장을 생성하는 시스템을 개락적으로 도시한 것이다.

도2로 나타낸 혼합자기블록(1A) 위에 부착된 자화 헤드로 콘덴서 뱅크(7)에 축적된 전기충전은 사이리스터 스위치(8)로 저절로 방전되어 전자자기(6) 코일(9)을 통해 매우 큰 전류가 발생함으로써, 각각의 화살표B로 가리키는 펄스방향의 큰 자기장이 켄티레버 단면부(4A), 삽입 자기단편(3A) 및 켄티레버 단면부(2A)를 통해 N1극부터 S1극 까지의 경로를 따라서, 폐쇄자기회로를 형성하기 위해 생성되고, 각각의 화살표로 나타낸 방향으로 자화된다. 켄티레버 단면부(2A,4A) 사이의 거리가 삽입 자기단편(3A)이 삽입되는 슬릿 형성을 위한 기계 가공 정확성으로 결정됨으로써 일정하기 때문에, 자화 헤드 폴 배치의 정확성은 반드시 필요한 것은 아니다. 이 경우의 자화를 위한 자기장은 우수한 정확성을 가지는 자화를 달성하기 위해 적어도 15kOe, 또는 바람직하게 적어도 18kOe이여야 한다. 펄스 자기장의 펄스 넓이는 적어도 0.5msecond 또는 바람직하게 적어도 2msecond이다. 그렇게 큰 용량의 전자자기 및 DC전력원이 그 때문에 고비용이되는 것을 무시하고 사용할 때, 정전기 자기장으로 자화를 달성할 수 있다.

혼합 자기블록(1A)을 얻기 위한 상술한 공정에서, 자화가 혼합 자기블록(1A)으로 슬릿을 가지는 기부 자기블록(10A) 및 삽입 자기단편(3A, 5A, 7A,…)을 조립 후에 행해지더라도, 슬릿을 가지는 기부 자기블록(10A) 빛 삽입 자기단편(3A, 5A, 7A,…)이 먼저 각각 자화되고, 따라서 자화된 부재가 자화된 혼합 자기블록(1A)으로 조립되는 것을 임으로 한다. 그러나, 선조립 자화의 후자의 경우에, 후조립 자화의 전자의 경우에 반해, 이미 자화된 각각의 삽입 자기단편(3A, 5A, 7A,…)을 삽입 자기단편(3A, 5A, 7A,…)에 수직 방향으로 자화된 기부 자기블록(10A)의 하나의 슬릿으로 반발력 또는 인력 하에서 삽입하기 때문에 어려움을 피할 수 없다.

도2에 도시한 후조립 자화 공정에서, 자화를 위한 자기 플럭스는 각각 화살표(B1, B2, 및 B3)로 나타낸 바와 같이 켄티레버 단면부(4A), 삽입 자기단편(3A) 및 켄티레버 단면부(2A)를 통해 자화헤드(6)의 N1극으로부터 그의 S1극까지의 폐쇄회로를 형성함으로써, 켄티레버 단면부(2A, 4A) 및 삽입 자기단편(3A)을 삽입 자기단편(3A, 5A, 7A,…)은 켄티레버 단면부(2A, 4A, 6A,8A,…)를 가지고 반발력 또는 인력으로 저절로 위치할 수 있게 하는 자화된 혼합 자기블록(1A)을 제공하기 위해 동시에 자화할 수 있다.

혼합 자기블록(1B)의 자화를 위한 공정은 상술한 Halbach형 혼합 자기블록(1A)과 대체로 동일하다.

혼합 자기블록(1A,1B)을 형성하는 연속 자기 타입은 특별하게 제한되어 있지는 않지만, 사마륨-코발트 합금 및 희토류-철-붕소 합금 등의 희토류-금속 기초 합금으로부터의 분말 정련공정으로 마련된 이방성으로 자화 가능한 자기가 혼합 자기블록 사이의 공기 틈에 생성된 강한 자기장에 대해서 바람직하다. 혼합 자기블록(1A 또는 1B)이 후조립 자화 공정으로 이루어질 때, 특히, 희토류-철-붕소 합금은 펄스 자기장으로 자화를 용이하게 함으로써 더욱 바람직하다. 자화된 혼합 자기블록을 문제 없이 지지(holding)카세트에 각각 넣는다. 재료가 알루미늄 또는 알루미늄 기초 합금, 스테인레스스틸 및 놋쇠를 포함하는 고형 및 비자성이고, 스테인레스스틸류가 높은 미끄럼저항에 대해 바람직하다면, 카세트를 형성하기 위한 재료를 특별하게 제한하지 않는다. 혼성형 혼합 자기블록(1B)에 대해 기부 자기블록(10B)의 슬릿으로 삽입하는 삽입 폴단편을 위한 소프트 자기재료는 철 또는 저탄소강철SS400, SUY 및 철-코발트합금 등의 철 기초 합금이 바람직하다.

두 개 이상의 혼합 자기블록(1A 또는 1B)을 삽입장치를 위한 단 주기의 파동으로 조립하고, 100㎝ 혼합 자기블록의 주기수N은 본 발명에 따라서 10㎜ 주기 길이를 취하여 100만큼 커질 수 있다. 삽입장치로부터의 방사선 방출의 이론상 강도가 수N의 제곱에 비례하기 때문에, 매우 강한 싱크로트론 방사선이 본 발명에 따른 삽입장치로 제공된 소형 가속기에서도 방출될 수 있다.

다음으로, 본 발명을 특정 실시예로써 더욱 상세하게 설명한다.

(실시예)

자화가 쉬운 축이 20㎜두께 방향에 있는 네오디뮴-철-붕소 자기 합금의 40㎜×40㎜폭 및 20㎜ 두께의 소결된 덩어리는 역삭숫돌을 가지고 각각 기계적으로 작동되어 한쪽 측면에 평행한 2㎜의 불규칙적인 간격으로 두께 2㎜ 깊이 15㎜를 가지는 슬릿을 형성하여 기부 자기블록을 제공한다.

개별적으로, 자화가 쉬운 축이 2㎜ 두께 방향에 있는 40㎜×15㎜×2㎜의 차원을 가지는 각각의 삽입자기단편을 동일한 희토류 자기합금으로부터 마련한다. 이들 삽입 자기단편을 기부 자기블록의 슬릿에 삽입하여 움직임이 없도록 거기에 고정시켜 4개의 혼합 자기블록을 제공한다.

한편, 5주기 스팬의 자화 이(teeth)형상을 가지는 자화 헤드를 마련함으로써, 한번에 상기 마련된 혼합 자기블록 중 하나의 자화를 가능하게 한다. 자화 헤드를 위한 전자자기의 요크를 천공 형성된 0.5㎜ 두께의 순수한 철판을 적층함으로써 형성하여 코일로 제공한다. 자화 이형상의 자화 헤드는 혼합 자기블록의 표면과 접착을 초래하고 그의 자화는 4000볼트×5000㎌ 용량의 콘덴서 뱅크로 코일에 전류를 통하게함으로써 이루어져, 피이크 값으로써 20kOe 이상의 펄스 자기장을 생성한다.

각각의 자화된 혼합 자기블록을 비자기 스테인레스스틸SUS 316L로부터 만든지지 카세트로 삽입하고, 20개 한그룹의 카세트를 모든 혼합 자기블록 각각의 삽입 자기단편이 배열을 가로지르는 평면 내에 있는 그 방향으로 80㎜의 긴 연장된 혼합 자기블록 배열을 형성하기 위해 일직선으로 조립한다. 배열 중 하나의 삽입 자기단편 각각이 공기 틈 4㎜을 가지고 다른 배열의 삽입 단편을 단지 마지보고 있도록 하는 방법으로 한쌍의 혼합 자기블록 배열을 서로 마주보도록 배치한다.

그렇게 마련된 800㎜의 장 파동 100 주기의 주기적인 자기장의 배전을 소구역 Hall 센서를 사용함으로써 측정하여, 주기적인 자기장의 피이크 값이 어떠한 조절 장치도 작동시키지 않고서 ±1.5의 다양성으로 매우 일정하다는 것을 발견하였다.

본 발명의 자기블록 조립품은 삽입 자기단편 또는 삽입 폴단편이 삽입된 것으로 다수의 슬릿을 제공한 단일 기부 자기블록으로 각각 형성된 마주보도록 면하고 있는 다수의 혼합 자기블록으로 구성됨으로써, 길이방향 자기블록 조립품의 차원의 정확성이 크게 감소되어 주기적인 자기장의 규칙성을 향상시킬 수 있다. Halbach형 조립품의 삽입 자기단편 뿐 아니라 기부 자기블록을 펄스자기장의 적용으로 조립 후에 자화할 수 있다.

Claims (6)

1. (A) 규칙적인 간격으로 기부 블록의 두 개의 켄티레버 단면부 사이에서 기부블록과 각각 만나는 다수의 슬릿으로 제공된 연속 자기의 기부 블록, 공기틈을 가로질러 번갈아가며 역으로된 방향 또는 기부 블록의 길이방향으로 평행한 자화된 켄티레버 단면부를 포함하는 각각의 사이에 공기틈을 가지는 둘 이상의 마주보도록 면한 혼합 자기블록; 및

   (B) 기부 블록의 슬릿 중 하나로 각각 삽입된 다수의 삽입 자기단편 또는 소프트 자기재료의 삽입 폴단편, 기부 블록의 켄티레버 단면부에 수직으로 된 삽입 자기단편의 자기화 방향을 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입장치를 위한 자기블록 조립품.
2. (A1) 규칙적인 간격으로 기부 블록의 두 개의 켄티레버 단면부 사이에서 기부블록과 각각 만나는 다수 슬릿으로 제공된 연속 자기의 기부블록, 공기틈을 가로질러 번갈아가며 역으로된 방향으로 자화된 켄티레버 단면부를 포함하는 각각의 사이에 공기틈을 가지는 둘 이상의 마주보도록 면한 혼합 자기블록; 및

   (B1) 기부 블록의 슬릿 중 하나로 각각 삽입된 다수의 삽입 자기단편, 기부 블록의 켄티레버 단면부에 수직으로 된 삽입 자기단편의 자화 방향을 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입장치를 위한 자기블록 조립품.
3. 제2항에 있어서, 기부 자기블록(A1)이 공기틈을 가로지르는 방향으로 쉬운 자화 축을 가지는 희토류 기초 자기합금의 이방성으로 자기 소결된 자기블록으로 만들어지고, 각각의 삽입 자기단편(B1)이 기부 블록의 길이방향으로 평행한 방향으로 쉬운 자화 축을 가지는 희토류 기초 자기합금의 이방성으로 자기 소결된 자기블록으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 삽입장치를 위한 자기블록 조립품.
4. (A2) 규칙적인 간격으로 기부 블록의 두 개의 켄티레버 단면부 사이에서 기부 블록과 각각 만나는 다수의 슬릿으로 제공된 연속 자기의 기부블록, 공기 틈을 가로질러 번갈아가며 역으로 된 방향으로 자화된 켄티레버 단면부를 포함하는 각각의 사이에 공기 틈을 가지는 둘 이상의 마주보도록 면한 혼합 자기블록; 및

   (B2) 기부 블록의 슬릿 중 하나로 각각 삽입된 소프트 자기 재료의 다수의 삽입 폴 단편을 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입장치를 위한 자기블록 조립품.
5. 제4항에 있어서, 기부 자기블록(A2)이 기부 블록의 길이방향으로 평행한 방향으로 쉬운 자화 축을 가지는 희토류 기초 자기 합금의 이방성으로 자기 소결된 자기블록으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 삽입장치를 위한 자기블록 조립품.
6. (a) 한쌍의 켄티레버 단면부의 자화되지 않은 연속 자기의 기부 블록 사이의 다수 슬릿 중 하나로 다수의 비자화 삽입 자기단편 또는 소프트 자기재료의 삽입 폴단편을 각각 삽입하여서 혼합 자기블록을 형성하고;

   (b) 기부 자기블록 또는 기부 자기블록 및 삽입 자기단편을 자화하기 충분한 펄스 자기장, 하나의 켄티레버 단면부, 삽입 자기단편 또는 삽입 폴단편 및 또 다른 켄티레버 단면부를 통과하는 폐쇄 자기회로를 형성하는 자기장을 사용하는 단계를 포함하는 삽입장치용의 자화된 자기블록 조립품 준비를 위한 방법.