JPH0660998A - 収束型多極アンジュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁石対の並びを不規則に設けて電子ビーム
の偏向を抑制し電子ビーム軌道を中心位置に保つように
する。 【構成】 収束型アンジュレータとして、主電磁石１、
１’の各対を互いに対向して直線状に設け、主電磁石に
対して補助電磁石２、２’対を千鳥状に付設して成る。
主電磁石１、１’のコイルと補助電磁石２、２’対のコ
イルとはそれぞれ別々に独立して励磁電流を流して磁場
強度の分布を変化させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自由電子レーザやシ
ンクロトロンなどでレーザ光や放射光を得るために電子
ビームに周期磁場を与えるための収束型多極アンジュレ
ータに関する。

【０００２】

【従来の技術】自由電子レーザやシンクロトロンなどで
レーザ光や放射光を得るため電子ビームに周期磁場を与
える手段として、一般にハルバッハ形のアンジュレータ
（又はウイグラ）が知られている。このアンジュレータ
は、長方形永久磁石を上下２段に並設し、それぞれの磁
極向きを９０°ずつ隣り合って周期的に変化させたもの
から成る。

【０００３】かかる一般的、原理的なアンジュレータに
ついては、電子ビームが進行する軌道方向と直角な各磁
石の長さ方向に亘って発生する磁場が一定であるため、
電子ビームのアンジュレータへの入射状態によっては電
子ビームがアンジュレータから外へ飛び出してしまうと
いう問題点が、例えば Nuclear Instruments and Metho
ds in Physics Research A304(1991) において指摘され
ている。

【０００４】これに対処する手段として、図２に示すも
のが特願平３−２０２００２により提案されている。こ
のアンジュレータは、上段の永久磁石１１〜１４と下段
の永久磁石１１’〜１４’を上下互いに対向するように
構成したものから成る。矢印は磁化方向を示し、１５は
電子ビームの進行方向を示す。そして上記磁石のうち縦
方向に磁化された磁石を距離ａだけ左右にずらして設け
ている。

【０００５】このように磁石を水平方向左右に変位させ
ることにより電子ビームに収束力を与え、アンジュレー
タ中に入射された電子ビームが発散することなく効率よ
くアンジュレータ出口まで電子ビームを輸送する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アンジュレ
ータによる周期磁場中を電子ビームが光速に近い速度で
走行する間に電子ビームは蛇行させられ、磁界との共鳴
作用によってレーザ光等を放射するが、その間に電子ビ
ームの進行方向に対しわずかな振れがあると電子ビーム
が磁場中心からずれてそのずれが発散することがある。

【０００７】前述した永久磁石を電子ビームの進行方向
と直交する方向に左右いずれかずつずらして形成したア
ンジュレータでは、磁石対を左右に位置調整自在とする
ことによって磁場中心での磁界強度を変化させ、幅方向
にグラディエントな磁場成分を持つ磁界とすることによ
って電子ビームの磁場による偏向半径を変化させ、電子
ビームの進行方向へのずれを収束させるようにしてい
る。

【０００８】しかしながら、かかる従来の方法では機械
的に磁極をずらせて、このずらし量により一定の収束力
を得ており、収束力として最適のものを得るためには左
右のずらし量を可変とする必要から調整ねじにより位置
調整自在としているため全体として構造的に複雑となっ
ていた。

【０００９】この発明は、かかる従来の周期磁場を形成
するためのアンジュレータにおける問題点に留意して、
電子ビームの進行方向に沿う主電磁石列とこれに対し千
鳥状に配列した補助電磁石対とにより構成し、それぞれ
のコイルの励磁電流をコントロールするだけで簡単に収
束力を可変とすることのできる収束型多極アンジュレー
タを提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
としての発明は、互いに対向する磁極に挾まれた空間に
その磁極列の延びる方向に送り込まれる電子ビームの進
行方向に沿って磁場分布を周期的に変化させ電子ビーム
軌道を蛇行させる主電磁石列と、この主電磁石列に対し
電子ビームの蛇行する軌道面と平行な面内に磁場を形成
するよう千鳥状に配設した補助電磁石対とを備えて成る
収束型多極アンジュレータの構成としたのである。

【００１１】この場合、前記主電磁石列のコイルと補助
電磁石対のコイルの励磁電流をそれぞれ独立に調整自在
としたものとするのが好ましい。

【００１２】

【作用】以上のように構成したこの発明のアンジュレー
タに電子ビームを送り込むと周期的に変化する磁場によ
って蛇行しながら電子ビームが進行し、レーザ光（自由
電子レーザ）やシンクロトロン光などを放射する。

【００１３】電子ビームの進行は、一般にアンジュレー
タ内で一定の広がりを持ち、従って何ら制御しないまま
では電子ビームが電磁石列からずれて外れることがあり
得る。しかし、この発明では千鳥状に配列した補助電磁
石の励磁電流を調整することによって電子ビームの偏向
半径を調整し、常に中心位置に保持しつつ電子ビームを
進行させることができる。

【００１４】

【実施例】以下この発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１５】図１は実施例の収束型多極アンジュレータ
の概略斜視図である。このアンジュレータは、主電磁石
１、１’と補助電磁石２、２’から成る。主電磁石１、
１’は、互いに対向して磁極を有する上下一対の電磁石
を複数組一直線上にＺ方向に並べて設けられている。

【００１６】上記主電磁石１、１’の各電磁石対は、図
２と同様に、隣り合う各対ごとに磁化の方向が９０°ず
つ異なるようにコイル電流を流すことによって４個１組
で一周期となる磁石列を形成している。

【００１７】これに対して、補助電磁石２、２’の各対
は、上から見た際電子ビーム軌道４に対してＸ方向に不
均等にかつ千鳥状に設けられている。各対の補助電磁石
はその属する主電磁石１、１’と同一方向に磁化される
ものとする。なお、電子ビームが通るビームダクトは図
示省略している。又、補助電磁石のコイルの励磁電流は
主電磁石コイルの励磁電流と独立して調整できるものと
する。

【００１８】上記のように構成した実施例のアンジュレ
ータでは、電子ビーム軌道４上で電子ビームは周期的に
変化する電磁場によって軌跡３のように蛇行させられ電
磁場との共鳴作用によりレーザ光等を放射する。その際
磁場列中での磁場のＸ軸方向の分布は、Ｘ方向に沿って
磁場のＹ方向成分が変化する。そして、このＹ方向成分
の変化率は補助電磁石２、２’のコイル励磁電流を電気
的に調整することにより変化させることができる。

【００１９】このようにＸ方向に磁場分布を変化させる
ことにより、中心よりずれた電子は中心を通る電子より
強い磁場中を通過する。このため磁場による電子の偏向
半径が小さくなり電子は中心へ戻されようとする。こう
して電子ビームのＸ方向の発散が抑えられ、アンジュレ
ータのＸ方向へ外れようとする電子があってもアンジュ
レータの中央部に電子を収束させることができる。

【００２０】

【効果】以上詳細に説明したように、この発明によるア
ンジュレータは直線方向に配列した上下各対の主電磁石
列に対して、補助電磁石対を千鳥状に配設したものとし
たから、励磁電流を調整することにより磁場強度の分布
をＸ方向に変化させ強い磁場により電子ビームの偏向を
抑制して電子ビームを中心部に戻すことができ、電子ビ
ームがアンジュレータから外れることを容易に調整する
ことができる。

【００２１】又、主電磁石列のコイルと補助電磁石対の
コイルの励磁電流を別々に独立して調整できるようにし
たから磁場変化のＸ方向変化率を変えることも容易に行
なえるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のアンジュレータの概略構成を示す斜視
図

【図２】従来例のアンジュレータの概略構成を示す斜視
図

【符号の説明】

１、１’ 主電磁石 ２、２’ 補助電磁石 ３ 軌跡 ４ 電子ビーム軌道

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに対向する磁極に挾まれた空間にその
   磁極列の延びる方向に送り込まれる電子ビームの進行方
   向に沿って磁場分布を周期的に変化させ電子ビーム軌道
   を蛇行させる主電磁石列と、この主電磁石列に対し電子
   ビームの蛇行する軌道面と平行な面内に磁場を形成する
   よう千鳥状に配設した補助電磁石対とを備えて成る収束
   型多極アンジュレータ。
2. 【請求項２】前記主電磁石列のコイルと補助電磁石対の
   コイルの励磁電流をそれぞれ独立に調整自在としたこと
   を特徴とする収束型多極アンジュレータ。