JPH02195700A - 荷電粒子ビーム装置 - Google Patents
荷電粒子ビーム装置Info
- Publication number
- JPH02195700A JPH02195700A JP1393889A JP1393889A JPH02195700A JP H02195700 A JPH02195700 A JP H02195700A JP 1393889 A JP1393889 A JP 1393889A JP 1393889 A JP1393889 A JP 1393889A JP H02195700 A JPH02195700 A JP H02195700A
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- JP
- Japan
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- particle beam
- charged particle
- magnetic field
- undulator
- flat
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、荷電粒子ビーム装置、特に、シンクロトロン
放射光の発生に好適なウィグラー、または、アンデュレ
ータに関する。
放射光の発生に好適なウィグラー、または、アンデュレ
ータに関する。
シンクロトロン放射光（以下、放射光と記す）は、はぼ
、光速で運動する電子ｅが磁場Ｂによって軌道を曲げら
れるときに放射される電磁波である。これは、軌道の接
線方向に鋭い指向性を持ち、また、大強度であることか
ら幅広い分野において光源として利用されている。
、光速で運動する電子ｅが磁場Ｂによって軌道を曲げら
れるときに放射される電磁波である。これは、軌道の接
線方向に鋭い指向性を持ち、また、大強度であることか
ら幅広い分野において光源として利用されている。
放射光は、通常、電子蓄積リングの偏向マグネットから
得られるが、更に、強力で、しかも直線的な指向性を持
つ放射光を発生する装置として、電子蓄積リングの直線
部で電子軌道を何回も蛇行させるウィグラ、または、ア
ンデュレータ（以下、アンデュレータと記す）が知られ
ている。こうした装置の例は、日本物理学会誌、第３６
巻、第４号（１９８１）の第２８０頁から第２８４頁に
記載されている。
得られるが、更に、強力で、しかも直線的な指向性を持
つ放射光を発生する装置として、電子蓄積リングの直線
部で電子軌道を何回も蛇行させるウィグラ、または、ア
ンデュレータ（以下、アンデュレータと記す）が知られ
ている。こうした装置の例は、日本物理学会誌、第３６
巻、第４号（１９８１）の第２８０頁から第２８４頁に
記載されている。
以下、簡単に従来技術の動作及び構成を説明する。
アンデュレータの中心軸方向を２、アンデュレータ中心
軸上の磁場の方向をｙ、ｘを２及びｙ軸と垂直な座標と
すると、アンデュレータの中心軸に沿った磁場は（１）
式で与えられる。
軸上の磁場の方向をｙ、ｘを２及びｙ軸と垂直な座標と
すると、アンデュレータの中心軸に沿った磁場は（１）
式で与えられる。
λ
ここに、Ｂｏは磁場のピーク値、λはアンデュレータの
周期である。
周期である。
こうした周期的に変化する磁場は、例えば第２図にアン
デュレータのｙｚ断面を示すように、磁極６と永久磁石
５を交互に配置したものを、電子ビーム４を中心に対向
して配置することにより得られる。
デュレータのｙｚ断面を示すように、磁極６と永久磁石
５を交互に配置したものを、電子ビーム４を中心に対向
して配置することにより得られる。
（１）式の磁場分布を持つアンデュレータへエネルギー
Ｅの電子がアンデュレータの中心軸に沿って入射すると
、電子はＺＸ平面上において蛇行運動し、電子のＸ座標
は、（２）式で与えられる周期がλの慎振動となる。
Ｅの電子がアンデュレータの中心軸に沿って入射すると
、電子はＺＸ平面上において蛇行運動し、電子のＸ座標
は、（２）式で与えられる周期がλの慎振動となる。
ここに、ρ０は電子の電荷をｅ、光速をＣとして
で表わされる。
電子は、以上で述べた蛇行運動を行うので、電子ビーム
の軌道が曲げられる毎に放射光が放射され、これらの重
ね合せ、あるいは、干渉効果によって高輝度の放射光が
電子の進行方向に放出される。
の軌道が曲げられる毎に放射光が放射され、これらの重
ね合せ、あるいは、干渉効果によって高輝度の放射光が
電子の進行方向に放出される。
従来装置は以上のように動作するが、放射光の輝度は（
２）式で表わされる理想的な蛇行運動からのずれによっ
て大きな影響を受ける。特に、多周期のアンデュレータ
の場合、軌道のずれが許容値以上になると、放射光の輝
度ま大幅に低下する。
２）式で表わされる理想的な蛇行運動からのずれによっ
て大きな影響を受ける。特に、多周期のアンデュレータ
の場合、軌道のずれが許容値以上になると、放射光の輝
度ま大幅に低下する。
こうした軌道のずれの要因としては、第２図に示した永
久磁石５が持つｙ方向の誤差磁化Ｍｙが最も重要である
。Ｂｙをこの誤差磁化が作るアンデュレータの中心軸上
のｙ方向磁場として、磁場Ｂｙを中心軸に沿ってアンデ
ュレータの入口から出口まで積分すると、 の性質を持つ。（４）式は誤差磁化Ｍｙが作る磁場Ｂｙ
によって電子軌道が曲げられることを意味し、電子が誤
差磁化によって曲げられた後、電子がアンデュレータ内
を進むに従って、軌道のずれが大きくなる問題がある。
久磁石５が持つｙ方向の誤差磁化Ｍｙが最も重要である
。Ｂｙをこの誤差磁化が作るアンデュレータの中心軸上
のｙ方向磁場として、磁場Ｂｙを中心軸に沿ってアンデ
ュレータの入口から出口まで積分すると、 の性質を持つ。（４）式は誤差磁化Ｍｙが作る磁場Ｂｙ
によって電子軌道が曲げられることを意味し、電子が誤
差磁化によって曲げられた後、電子がアンデュレータ内
を進むに従って、軌道のずれが大きくなる問題がある。
誤差磁化Ｍ、は、永久磁石に着磁する際に着磁方向がわ
ずかにずれたことにより生じたもので、上述の問題を考
慮しながら軌道のずれが許容値以下になるアンデュレー
タを製作するためには、すべての永久磁石の誤差磁化を
あらかじめ測定し、これにもとづいて誤差磁化による影
響が打消し合うように永久磁石の配置を決める必要があ
る。特に、永久磁石を多数使用する多周期アンデュレー
タの場合、以上で述べたことを行うには１時間もかかり
１手続きも複雑になる。
ずかにずれたことにより生じたもので、上述の問題を考
慮しながら軌道のずれが許容値以下になるアンデュレー
タを製作するためには、すべての永久磁石の誤差磁化を
あらかじめ測定し、これにもとづいて誤差磁化による影
響が打消し合うように永久磁石の配置を決める必要があ
る。特に、永久磁石を多数使用する多周期アンデュレー
タの場合、以上で述べたことを行うには１時間もかかり
１手続きも複雑になる。
本発明の目的は、永久磁石の誤差磁化による電子ビーム
の軌道のずれを極力少なくり、（２）式で表わされる電
子の理想的な蛇行運動を容易に実現できるアンデュレー
タを提供することにある。
の軌道のずれを極力少なくり、（２）式で表わされる電
子の理想的な蛇行運動を容易に実現できるアンデュレー
タを提供することにある。
上記目的は、完全反磁性あるいはほぼ完全な反磁性を示
す一対の平板を、アンデュレータの同側面に隣接して配
置することにより達成される。
す一対の平板を、アンデュレータの同側面に隣接して配
置することにより達成される。
上記平板は、完全反磁性、または、はぼ完全な反磁性を
示すので、永久磁石が作る磁場がアンデュレータの側面
から外部へ漏れることをほぼ防止する働きを持つ、この
結果、上記一対の平板によって囲まれた領域の磁場分布
は、アンデュレータがＸ方向に無限に幅広い場合の磁場
分布とほぼ等しくなり５この領域における磁場は二次元
的な分布を持つようになる。つまり、上記領域内の任意
のＸ座標に対して、磁束はｙｚ平面上で閉じた分布にな
る。この性質によって、（４）式のＢｙに関する積分値
がほぼＯとなることが保証され、上で述べた問題を解決
することができる。
示すので、永久磁石が作る磁場がアンデュレータの側面
から外部へ漏れることをほぼ防止する働きを持つ、この
結果、上記一対の平板によって囲まれた領域の磁場分布
は、アンデュレータがＸ方向に無限に幅広い場合の磁場
分布とほぼ等しくなり５この領域における磁場は二次元
的な分布を持つようになる。つまり、上記領域内の任意
のＸ座標に対して、磁束はｙｚ平面上で閉じた分布にな
る。この性質によって、（４）式のＢｙに関する積分値
がほぼＯとなることが保証され、上で述べた問題を解決
することができる。
以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明
する。
する。
第１図は、本実施例のアンデュレータの斜視図、第２図
はアンデュレータのｙｚ断面図である。
はアンデュレータのｙｚ断面図である。
第１図の２８及び２ｂは、第２図に示すように、磁極６
、及び、永久磁石５を周期的にアンデュレータの軸方向
に並べた構造になっている。永久磁石５の磁化７の向き
は、第２図に示すように上・下及び隣り同士で逆向きに
なっており、２ａと２ｂを対向して配置することにより
、そのギャップにおいて２方向に周期的に変化する磁場
を作る。
、及び、永久磁石５を周期的にアンデュレータの軸方向
に並べた構造になっている。永久磁石５の磁化７の向き
は、第２図に示すように上・下及び隣り同士で逆向きに
なっており、２ａと２ｂを対向して配置することにより
、そのギャップにおいて２方向に周期的に変化する磁場
を作る。
３ａ及び３ｂは鉄板であり、アンデュレータの上部及び
下部に向う磁束の磁路を形成するためのものである。こ
れにより、永久磁石５による磁場は、アンデュレータの
上部及び下部に漏れない。
下部に向う磁束の磁路を形成するためのものである。こ
れにより、永久磁石５による磁場は、アンデュレータの
上部及び下部に漏れない。
ｌａ及びｌｂは、完全反磁性、あるいは、はぼ完全な反
磁性を示す平行平板で、２ａ及び２ｂの同側面に隣接し
て配置する。これらにより、永久磁石５が作る磁場が、
平行平板１ａ及び１ｂでほぼ完全に磁気シールドでき、
２ａ及び２ｂの同側面からの磁束の漏れを防止できる。
磁性を示す平行平板で、２ａ及び２ｂの同側面に隣接し
て配置する。これらにより、永久磁石５が作る磁場が、
平行平板１ａ及び１ｂでほぼ完全に磁気シールドでき、
２ａ及び２ｂの同側面からの磁束の漏れを防止できる。
この結果、平板１ａ及び１ｂと鉄板３ａ及び３ｂで囲ま
れた領域の磁場分布は二次元的になり、上記領域内の任
意のＸ座標に対して磁束はｙｚ平面上で閉じた分布にな
る。磁場分布がこうした性質を持つので、Ｂｙを永久磁
石５のＸ方向の誤差磁化ＭｙによるＺ軸上のＸ方向磁場
として、（４）式左辺の積分値は、はぼ、Ｏになり、誤
差磁化Ｍｙによる電子軌道のずれを大幅に低減できる。
れた領域の磁場分布は二次元的になり、上記領域内の任
意のＸ座標に対して磁束はｙｚ平面上で閉じた分布にな
る。磁場分布がこうした性質を持つので、Ｂｙを永久磁
石５のＸ方向の誤差磁化ＭｙによるＺ軸上のＸ方向磁場
として、（４）式左辺の積分値は、はぼ、Ｏになり、誤
差磁化Ｍｙによる電子軌道のずれを大幅に低減できる。
第３図は、本発明の第二の実施例で、アンデュレータの
ｘｙ断面を示す。本実施例では、完全反磁性、あるいは
、はぼ完全な反磁性を示す。中空角形パイプによってア
ンデュレータ全長を囲むようになっている。この中空角
形パイプは第一の実施例で述べた完全反磁性平板１ａ、
及び、１ｂと鉄板３ａ及び３ｂの上部、及び、下部に隣
接して配置した完全反磁性平板８ａ及び８ｂより成り、
これらを連結して形成し、中空角形パイプ状にしたもの
である。
ｘｙ断面を示す。本実施例では、完全反磁性、あるいは
、はぼ完全な反磁性を示す。中空角形パイプによってア
ンデュレータ全長を囲むようになっている。この中空角
形パイプは第一の実施例で述べた完全反磁性平板１ａ、
及び、１ｂと鉄板３ａ及び３ｂの上部、及び、下部に隣
接して配置した完全反磁性平板８ａ及び８ｂより成り、
これらを連結して形成し、中空角形パイプ状にしたもの
である。
本実施例によれば、アンデュレータ全体を磁気シールド
できるので、第一の実施例で述べた効果の他に外部磁場
１例えば、地磁気がアンデュレータ内に進入し、電子ビ
ーム４の軌道に悪影響を及ぼすことを防ぐことができる
。
できるので、第一の実施例で述べた効果の他に外部磁場
１例えば、地磁気がアンデュレータ内に進入し、電子ビ
ーム４の軌道に悪影響を及ぼすことを防ぐことができる
。
第１図及び第３図に示した本発明の第−及び第二の実施
例において、アンデュレータの側面と完全反磁性板１ａ
及び１ｂの間に放射線シールド板を配置してもよい。こ
れによって、電子ビームが残留ガスと衝突することによ
り発生するＸ線等の放射線をほぼ止めることができ、完
全反磁性板の放射線による劣化を防ぐことができる。
例において、アンデュレータの側面と完全反磁性板１ａ
及び１ｂの間に放射線シールド板を配置してもよい。こ
れによって、電子ビームが残留ガスと衝突することによ
り発生するＸ線等の放射線をほぼ止めることができ、完
全反磁性板の放射線による劣化を防ぐことができる。
第１図に示した本発明の第一の実施例で、アンデュレー
タ、及び、完全反磁性板１ａ及び１ｂの全長を囲むよう
に、中空の鉄パイプを配置してもよい。これによって、
第二の実施例と同様の外部磁場をシールドする効果があ
る。
タ、及び、完全反磁性板１ａ及び１ｂの全長を囲むよう
に、中空の鉄パイプを配置してもよい。これによって、
第二の実施例と同様の外部磁場をシールドする効果があ
る。
本発明によれば、永久磁石の誤差磁化による電子ビーム
軌道のずれを大幅に低減できるので、軌道のずれが少な
い、多周期のウィグラまたはアンデュレータを容易に提
供でき、良好な特性のシンクロトロン放射光を簡単に得
られる。
軌道のずれを大幅に低減できるので、軌道のずれが少な
い、多周期のウィグラまたはアンデュレータを容易に提
供でき、良好な特性のシンクロトロン放射光を簡単に得
られる。
第１図は１本発明の一実施例の斜視図、第２図は、第１
図におけるｙｚ断面図、第３図は、本発明の他の実施例
の断面図である。
図におけるｙｚ断面図、第３図は、本発明の他の実施例
の断面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、荷電粒子ビームの軌道方向に、周期的に変化する磁
場を発生させ、前記周期磁場によつて前記荷電粒子ビー
ムを何回も蛇行運動させる装置において、 完全反磁性またはほぼ完全な反磁性を示す平板を前記装
置の同側面に隣接して配置したことを特徴とする荷電粒
子ビーム装置。 ２、対向して配置した前記平板の上部及び下部を同等の
磁気的性質をもつ完全反磁性板で連結し、中空パイプ状
に形成したことを特徴とする特許請求項第１項記載の荷
電粒子ビーム装置。 ３、特許請求項第１項において、 前記平板と前記装置の側面との間に放射線シールド板を
配置したことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 ４、特許請求項第１項において、 前記装置の全長を囲むように、中空の鉄パイプを配置し
たことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 ５、特許請求項第１項において、 平板状超電導体と前記超電導体を内蔵する平板状クライ
オスタットを前記装置の側面に隣接し、しかも前記周期
磁場の向きと平行に配置したことを特徴とする荷電粒子
ビーム装置。 ６、荷電粒子ビームの軌道方向に、周期的に変化する磁
場を発生し、前記周期磁場によつて前記荷電粒子ビーム
を何回も蛇行運動させる装置において、 前記周期磁場が前記装置の側面より外部へ漏れることを
防止する手段を設けたことを特徴とする荷電粒子ビーム
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1393889A JPH02195700A (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 荷電粒子ビーム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1393889A JPH02195700A (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 荷電粒子ビーム装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02195700A true JPH02195700A (ja) | 1990-08-02 |
Family
ID=11847144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1393889A Pending JPH02195700A (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 荷電粒子ビーム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02195700A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2026028274A1 (ja) * | 2024-07-30 | 2026-02-05 | Ｎｔｔ株式会社 | バリア装置 |
-
1989
- 1989-01-25 JP JP1393889A patent/JPH02195700A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2026028274A1 (ja) * | 2024-07-30 | 2026-02-05 | Ｎｔｔ株式会社 | バリア装置 |
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