JPH0882700A - Undulator and intensity control system for undulator radiation - Google Patents

Undulator and intensity control system for undulator radiation

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JPH0882700A
JPH0882700A JP24476594A JP24476594A JPH0882700A JP H0882700 A JPH0882700 A JP H0882700A JP 24476594 A JP24476594 A JP 24476594A JP 24476594 A JP24476594 A JP 24476594A JP H0882700 A JPH0882700 A JP H0882700A
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intensity
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Abstract

(57)【要約】 【目的】X線領域の波長のアンジュレーター放射光の強
度制御を容易に行うことができるようにする。 【構成】所定のアンジュレーター磁界Bを発生させる一
対のアンジュレーター磁極102a、102bと、アン
ジュレーター磁極102a、102bによって発生され
るアンジュレーター磁界Bの垂直方向に電界を発生可能
なプラス側電極18aおよびマイナス側電極18bと、
プラス側電極18aおよびマイナス側電極18bを制御
して所定の強度の電界を発生させる制御装置16とを有
するアンジュレーター10と、アンジュレーター10か
ら放射されるアンジュレーター放射光が入射され、アン
ジュレーター放射光のブラッグ反射を起こす単結晶板2
2とを有する。
(57) [Summary] [Object] To make it possible to easily control the intensity of undulator radiation having a wavelength in the X-ray region. A pair of undulator magnetic poles 102a and 102b for generating a predetermined undulator magnetic field B, a plus electrode 18a capable of generating an electric field in a direction perpendicular to the undulator magnetic field B generated by the undulator magnetic poles 102a and 102b, and A negative electrode 18b;
An undulator 10 having a control device 16 that controls the plus side electrode 18a and the minus side electrode 18b to generate an electric field of a predetermined intensity, and undulator radiation emitted from the undulator 10 are incident, and undulator radiation Single crystal plate 2 that causes Bragg reflection of light
And 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アンジュレーターおよ
びアンジュレーター放射光の強度制御システムに関し、
さらに詳細には、X線領域の波長のアンジュレーター放
射光の強度を高速度で制御する際に用いて好適であり、
X線リソグラフィーやX線による物質の構造解析などの
ようなX線の種々の利用技術に用いることができるアン
ジュレーターおよびアンジュレーター放射光の強度制御
システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an undulator and an intensity control system for undulator radiation.
More specifically, it is suitable for use when controlling the intensity of undulator radiation having a wavelength in the X-ray region at a high speed,
The present invention relates to an undulator and an intensity control system of undulator radiation that can be used in various X-ray utilization techniques such as X-ray lithography and structural analysis of a substance by X-rays.

【0002】[0002]

【発明の背景】大型放射光施設における電子ビーム蓄積
リングにおいては、電子ビームの軌道を曲げるための偏
向電磁石と偏向電磁石との間の電子ビームが直進する部
分に、アンジュレーターやウイグラーと称される永久磁
石群や超伝導電磁石群を挿入して、より輝度の高い放射
光や、より波長の短い放射光を取り出すことができるよ
うになされている。
BACKGROUND OF THE INVENTION In an electron beam storage ring in a large synchrotron radiation facility, an undulator or a wiggler is provided at a portion where the electron beam goes straight between bending electromagnets for bending the trajectory of the electron beam. By inserting a group of permanent magnets and a group of superconducting electromagnets, it is possible to extract radiated light with higher luminance and radiated light with shorter wavelength.

【0003】図5には、こうした従来のアンジュレータ
ーの概略構成が示されており、アンジュレーター100
は、一対のアンジュレーター磁極102a、102bを
備えている。
FIG. 5 shows a schematic configuration of such a conventional undulator.
Has a pair of undulator magnetic poles 102a and 102b.

【0004】これらアンジュレーター磁極102a、1
02bは、S極とN極とが規則正しく交互に連続するよ
うに永久磁石を多数並べて構成されたものであり、アン
ジュレーター磁極102aのS極(あるいはN極)とア
ンジュレーター磁極102bのN極(あるいはS極)と
が、互いに対向するように配置されている。
[0004] These undulator magnetic poles 102a, 1
Reference numeral 02b denotes a structure in which a number of permanent magnets are arranged so that the S pole and the N pole are regularly and alternately continuous. The S pole (or N pole) of the undulator magnetic pole 102a and the N pole (or N pole) of the undulator magnetic pole 102b Or the S pole) are arranged to face each other.

【0005】以上の構成において、アンジュレーター磁
極102a、102bによる多数の永久磁石を規則正し
く並べて作った磁場の中を電子ビームが通過するとき、
電子の軌道は何回も蛇行させられてその都度放射光を発
生することになる。こうして発生された放射光は重なり
合い、非常に強く干渉し合って、特定の波長の光だけが
高い輝度で得られるようになる。こうして得られる光の
波長としては、X線領域の波長も含まれている。
In the above configuration, when an electron beam passes through a magnetic field formed by regularly arranging a number of permanent magnets formed by undulator magnetic poles 102a and 102b,
The trajectory of the electron is meandered many times, each time generating an emitted light. The emitted light thus overlapped and interfered very strongly, so that only light of a specific wavelength could be obtained with high brightness. The wavelength of the light thus obtained includes the wavelength in the X-ray region.

【0006】なお、上記のようにしてアンジュレーター
から放射される特定波長の高い輝度の光を、本明細書に
おいては「アンジュレーター放射光」と称することとす
る。
[0006] The high-luminance light of a specific wavelength emitted from the undulator as described above is referred to as "undulator radiation" in this specification.

【0007】こうしたアンジュレーター放射光は、シン
クロトロン放射光(SOR)と比較して、その輝度が格
段に高いため、X線領域の波長のアンジュレーター放射
光は、新しいX線源として注目されている。
Since such undulator radiation has much higher brightness than synchrotron radiation (SOR), undulator radiation having a wavelength in the X-ray region has attracted attention as a new X-ray source. I have.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいては、アンジュレーターによって発生されたX線領
域の波長のアンジュレーター放射光の適当な強度変調方
法がなかったため、X線領域のアンジュレーター放射光
の強度制御を行うことができないという問題点があっ
た。
However, in the prior art, there has not been a proper method of modulating the intensity of the undulator radiation light having a wavelength in the X-ray region generated by the undulator. There was a problem that intensity control could not be performed.

【0009】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、X線領域の波長のアンジュレーター放射光の強
度制御を容易に行うことができるようにしたアンジュレ
ーターおよびアンジュレーター放射光の強度制御システ
ムを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to easily control the intensity of undulator radiation having a wavelength in the X-ray range. It is an object of the present invention to provide an undulator and an intensity control system for undulator radiation light.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明におけるアンジュレーターおよびアンジュレ
ーター放射光の強度制御システムは、アンジュレーター
の特性値Kを変化させるとアンジュレーター放射光の波
長が変化するという知見に着目してなされたものであ
る。
In order to achieve the above object, the undulator and the intensity control system of the undulator radiation light according to the present invention, when the characteristic value K of the undulator is changed, the wavelength of the undulator radiation light is changed. It was made focusing on the knowledge that it changes.

【0011】即ち、アンジュレーター磁界に加えて電界
を用いることにより、アンジュレーターの特性値Kを容
易に高速度で制御できるアンジュレーターを構成し、こ
のアンジュレーターからのアンジュレーター放射光をブ
ラッグ反射を起こす単結晶板へ入射し、上記単結晶板に
入射されるアンジュレーター放射光の波長を、アンジュ
レーターの特性値Kを制御することにより変化させ、ア
ンジュレーターによるブラッグ反射の条件を満たすアン
ジュレーター放射光の発生時間を制御して、ブラッグ反
射されるアンジュレーター放射光の強度制御を行うよう
にしたものである。
That is, by using an electric field in addition to the undulator magnetic field, an undulator capable of easily controlling the characteristic value K of the undulator at a high speed is formed, and the undulator radiation light from this undulator is subjected to Bragg reflection. The undulator radiation that satisfies the condition of Bragg reflection by the undulator by changing the wavelength of the undulator radiation light incident on the single crystal plate to be caused and incident on the single crystal plate by controlling the characteristic value K of the undulator The intensity of the undulator radiation light reflected by the Bragg is controlled by controlling the light generation time.

【0012】さらに詳細には、本発明におけるアンジュ
レーターは、S極とN極とが規則正しく交互に連続する
ように永久磁石を多数並べて構成されるとともに、上記
S極と上記N極とが互いに対向するように配置され、所
定のアンジュレーター磁界を発生させる一対のアンジュ
レーター磁極と、上記アンジュレーター磁極によって発
生されるアンジュレーター磁界の垂直方向に電界を発生
可能な電界発生手段と、上記電界発生手段を制御して所
定の強度の電界を発生させる制御手段とを有し、上記制
御手段によって上記電界発生手段を制御して、上記アン
ジュレーター磁界の垂直方向に所定の強度の電界を発生
させてアンジュレーターの特性値Kを変化させるように
したものである。
More specifically, the undulator according to the present invention is constituted by arranging a large number of permanent magnets so that S poles and N poles are regularly and alternately continued, and the S pole and the N pole face each other. A pair of undulator magnetic poles arranged to generate a predetermined undulator magnetic field, an electric field generating means capable of generating an electric field in a direction perpendicular to the undulator magnetic field generated by the undulator magnetic pole, and the electric field generating means Controlling the electric field generation means by the control means to generate an electric field of a predetermined intensity in the vertical direction of the undulator magnetic field. The characteristic value K of the radiator is changed.

【0013】また、本発明によるアンジュレーター放射
光の強度制御システムは、S極とN極とが規則正しく交
互に連続するように永久磁石を多数並べて構成されると
ともに、上記S極と上記N極とが互いに対向するように
配置され、所定のアンジュレーター磁界を発生させる一
対のアンジュレーター磁極と、上記アンジュレーター磁
極によって発生されるアンジュレーター磁界の垂直方向
に電界を発生可能な電界発生手段と、上記電界発生手段
を制御して所定の強度の電界を発生させる制御手段とを
有するアンジュレーターと、上記アンジュレーターから
放射されるアンジュレーター放射光が入射され、上記ア
ンジュレーター放射光のブラッグ反射を起こす単結晶板
とを有し、上記制御手段によって上記電界発生手段を制
御して、上記アンジュレーター磁界の垂直方向に所定の
強度の電界を発生させて上記アンジュレーターの特性値
Kを変化させ、上記単結晶板に入射される上記アンジュ
レーター放射光の波長を変化させることにより、上記ア
ンジュレーターによるブラッグ反射の条件を満たす上記
アンジュレーター放射光の発生時間を制御して、上記単
結晶板によりブラッグ反射される上記アンジュレーター
放射光の強度制御を行うようにしたものである。
Further, the undulator radiation light intensity control system according to the present invention is constituted by arranging a large number of permanent magnets so that the S pole and the N pole are regularly and alternately continued, and the S pole and the N pole are connected to each other. Are disposed so as to face each other, a pair of undulator magnetic poles for generating a predetermined undulator magnetic pole, and an electric field generating means capable of generating an electric field in a vertical direction of the undulator magnetic field generated by the undulator magnetic pole, An undulator having control means for controlling the electric field generating means to generate an electric field of a predetermined intensity; and a undulator radiated light emitted from the undulator being incident thereon and causing Bragg reflection of the undulator radiated light. A crystal plate, the electric field generating means being controlled by the control means, By generating an electric field of a predetermined intensity in the vertical direction of the undulator magnetic field to change the characteristic value K of the undulator and changing the wavelength of the undulator radiation light incident on the single crystal plate, the undulator And the intensity of the undulator radiation that is Bragg-reflected by the single crystal plate is controlled by controlling the generation time of the undulator radiation that satisfies the Bragg reflection condition.

【0014】[0014]

【作用】アンジュレーターの特性値Kは、アンジュレー
ター磁極によるアンジュレーター磁界により与えられる
特性値と電界発生手段により発生される電界により与え
られる特性値との和となる。従って、制御手段によっ
て、電界発生手段により発生される電界の強度を適宜制
御することにより、アンジュレーターの特性値Kの制御
を行うことができる。
The characteristic value K of the undulator is the sum of the characteristic value given by the undulator magnetic field by the undulator magnetic pole and the characteristic value given by the electric field generated by the electric field generating means. Therefore, by appropriately controlling the intensity of the electric field generated by the electric field generating means by the control means, the characteristic value K of the undulator can be controlled.

【0015】そして、上記のようにしてアンジュレータ
ーの特性値Kの制御を行うことにより、アンジュレータ
ー放射光の波長を制御することができる。
By controlling the characteristic value K of the undulator as described above, the wavelength of the undulator radiation light can be controlled.

【0016】このため、制御手段によって、電界発生手
段により発生される電界の強度を適宜制御してアンジュ
レーターの特性値の制御を行い、アンジュレーター放射
光の波長をブラッグ反射の条件を満足する波長に一致あ
るいは一致させないようにして、ブラッグ反射の条件を
満たすアンジュレーター放射光の発生時間を制御する
と、ブラッグ反射されるアンジュレーター放射光の強度
制御を行うことができるようになる。
For this reason, the control means controls the characteristic value of the undulator by appropriately controlling the intensity of the electric field generated by the electric field generation means, and adjusts the wavelength of the undulator radiation light to a wavelength satisfying the condition of Bragg reflection. When the generation time of the undulator radiation light that satisfies the Bragg reflection condition is controlled so as to match or not to the above, the intensity of the undulator radiation light that is Bragg reflected can be controlled.

【0017】[0017]

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明によるアンジ
ュレーターおよびアンジュレーター放射光の強度制御シ
ステムの実施例を詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an undulator and an intensity control system for undulator radiation according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0018】図1乃至図3には、本発明によるアンジュ
レーターの一実施例が示されており、図1は概略縦断面
であり、図2はII−II線による横断面図であり、図
3はIII−III線による横断面図である。なお、上
記した図5に示す従来のアンジュレーターと同一または
相当する構成については、図5と同一の符号を付して示
すことにより、その詳細な説明は省略する。
FIGS. 1 to 3 show an embodiment of the undulator according to the present invention. FIG. 1 is a schematic longitudinal section, and FIG. 2 is a transverse sectional view taken along line II-II. 3 is a transverse sectional view taken along line III-III. Note that the same or corresponding components as those of the conventional undulator shown in FIG. 5 described above are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 5, and detailed description thereof is omitted.

【0019】即ち、このアンジュレーター10は、一対
のアンジュレーター磁極102aとアンジュレーター磁
極102bとの間に、電子ビームが通過する真空ダクト
12が配設されている。
That is, the undulator 10 has a vacuum duct 12 through which an electron beam passes between a pair of undulator magnetic poles 102a and 102b.

【0020】この真空ダクト12内には、ケーブル14
を介して制御装置16に接続されていて、任意の電界E
を発生することができるようになされた一対のプラス側
電極18aとマイナス側電極18bとが、アンジュレー
ター磁極102a、102bにより発生されるアンジュ
レーター磁界Bと垂直方向に電界Eを発生するようにし
て配設されている。
A cable 14 is provided in the vacuum duct 12.
Connected to the control device 16 via the
A pair of plus side electrode 18a and minus side electrode 18b configured to generate an electric field E in a direction perpendicular to the undulator magnetic field B generated by the undulator magnetic poles 102a and 102b. It is arranged.

【0021】さらに詳細には、これらプラス側電極18
aおよびマイナス側電極18bは、アンジュレーター磁
極102a、102bにより発生されるアンジュレータ
ー磁界Bの向きの変化に対応して電界Eの向きが変化す
るように、プラス側電極18aとマイナス側電極18b
とが規則正しく交互に連続するように多数並べて構成さ
れるとともに、プラス側電極18aとマイナス側電極1
8bとが、アンジュレーター磁極により発生されるアン
ジュレーター磁界Bと垂直方向に互いに対向するように
配置されている。
More specifically, the positive electrode 18
a and the negative electrode 18b are connected to the positive and negative electrodes 18a and 18b so that the direction of the electric field E changes in response to the change in the direction of the undulator magnetic field B generated by the undulator magnetic poles 102a and 102b.
Are arranged side by side so as to be regularly and alternately continuous, and the plus side electrode 18a and the minus side electrode 1
8b are disposed so as to be vertically opposed to the undulator magnetic field B generated by the undulator magnetic pole.

【0022】ここにおいて、アンジュレーターにより高
輝度のアンジュレーター放射光を得るためには、アンジ
ュレーターの特性値Kが「1」付近でアンジュレーター
を動作することが不可欠であることが知られている。
Here, it is known that it is essential to operate the undulator when the characteristic value K of the undulator is near "1" in order to obtain high-brightness undulator radiation with the undulator. .

【0023】また、一対のアンジュレーター磁極102
a、102bにより発生されるアンジュレーター磁界B
により与えられるアンジュレーターの特性値Kを「K=
B」とすると、 KB=0.0934×λ0(cm)×B(kG) ・・・ (1) λ0:アンジュレーターの周期長(相隣合うS極(ある
いはN極)とS極(あるいはN極)との間の距離) B:一対のアンジュレーター磁極により発生されるアン
ジュレーター磁界 となる。
A pair of undulator magnetic poles 102
a, undulator magnetic field B generated by 102b
The characteristic value K of the undulator given by
K B = K B = 0.0934 × λ 0 (cm) × B (kG) (1) λ 0 : Period length of the undulator (the adjacent S pole (or N pole) and S B: The undulator magnetic field generated by a pair of undulator magnetic poles.

【0024】上記式(1)において、一般的なアンジュ
レーターの周期長として「λ0=5(cm)」で計算す
ると、「KB=1」を得るためのアンジュレーター磁界
Bは、「B=2.15(kG)」となるが、この程度の
大きさのアンジュレーター磁界Bは容易に発生すること
ができる。
In the above equation (1), when the calculation is performed using “λ 0 = 5 (cm)” as the period length of a general undulator, the undulator magnetic field B for obtaining “K B = 1” is “B = 2.15 (kG) ", but an undulator magnetic field B of this magnitude can be easily generated.

【0025】一方、プラス側電極18aとマイナス側電
極18bとの間に発生される電界により与えられるアン
ジュレーターの特性値Kを「K=KE」とすると、 KE=3.115×10-4×λ0(cm)×E(kV) ・・・ (2) E:電界 となり、「KE=1」を得るための電界は、「E=64
2(kV/cm)」と算出される。
On the other hand, assuming that the characteristic value K of the undulator given by the electric field generated between the plus side electrode 18a and the minus side electrode 18b is “K = K E ”, K E = 3.115 × 10 − 4 × λ 0 (cm) × E (kV) (2) E: electric field, and the electric field for obtaining “K E = 1” is “E = 64”.
2 (kV / cm) ".

【0026】しかしながら、こうした高い電界強度を真
空ダクト12中において安定に発生させることは極めて
困難であるので、本発明においては、アンジュレーター
磁界Bにより与えられる特性値KBによりアンジュレー
ターの特性値Kとしての「1」をほぼ満足するように設
定し、電界により与えられる特性値KEを加えることに
より、アンジュレーターの特性値Kを僅かに変化するよ
うにしている。
However, since it is extremely difficult to stably generate such a high electric field intensity in the vacuum duct 12, in the present invention, the undulator characteristic value K B given by the undulator magnetic field B is used. Is set so as to substantially satisfy “1”, and the characteristic value K of the undulator is slightly changed by adding the characteristic value K E given by the electric field.

【0027】即ち、上記した実施例においては、時間的
に変化しないアンジュレーター磁界Bがアンジュレータ
ー磁極102a、102bによって常に印加されてい
て、アンジュレーター磁界Bによる特性値KBが与えら
れる。このアンジュレーター磁界Bにより与えられる特
性値KBにより、アンジュレーターの特性値Kとして
「K=1」をほぼ満足するように、アンジュレーター磁
極102a、102bを適宜構成してアンジュレーター
磁界Bの大きさを予め設定しておく。
That is, in the above-described embodiment, the undulator magnetic field B which does not change with time is always applied by the undulator magnetic poles 102a and 102b, and the characteristic value KB by the undulator magnetic field B is given. The characteristic value K B provided by the undulator field B, so as to substantially satisfy the "K = 1" as the characteristic value K of the undulator, the size of the undulator field B constitute undulator magnetic pole 102a, 102b as appropriate Is set in advance.

【0028】こうした状態において、制御装置16の制
御により、ケーブル14を介してプラス側電極18aお
よびマイナス側電極18bにパルス電圧を印加して、ア
ンジュレーター磁界と垂直方向に周期的な電界Eを発生
させる。こうして電界Eが発生されると、この電界Eに
よる特性値KEが与えられる。
In such a state, a pulse voltage is applied to the plus side electrode 18a and the minus side electrode 18b through the cable 14 under the control of the control device 16 to generate a periodic electric field E perpendicular to the undulator magnetic field. Let it. When the electric field E is generated in this manner, a characteristic value K E due to the electric field E is given.

【0029】従って、アンジュレーター10の総合的な
特性値Kは、「K=KB+KE」となるので、微小な特性
値KEを与えるための強度の小さな電界Eを発生するだ
けで、アンジュレーター10の総合的な特性値Kを変化
することができる。
[0029] Therefore, the overall characteristic value K of the undulator 10, since the "K = K B + K E", only generates a small electric field E of the intensity to provide a small characteristic value K E, The overall characteristic value K of the undulator 10 can be changed.

【0030】そして、電界Eの変化は、制御装置16の
制御により高速で行うことができるので、アンジュレー
ター10の総合的な特性値Kも高速で変化することがで
きるようになる。
Since the electric field E can be changed at a high speed under the control of the control device 16, the overall characteristic value K of the undulator 10 can also be changed at a high speed.

【0031】また、各プラス側電極18aならびにマイ
ナス側電極18bへのパルス電圧の印加を、電子の移動
速度に応じて遅延させながら行うこともできるので、よ
り効率的にアンジュレーター放射光を得ることができる
ようになる。
Further, since the application of the pulse voltage to each of the plus side electrode 18a and the minus side electrode 18b can be performed while being delayed according to the moving speed of the electrons, undulator radiation can be obtained more efficiently. Will be able to

【0032】次に、図4に基づいて、本発明によるアン
ジュレーター放射光の強度制御システムの一実施例につ
いて説明する。
Next, an embodiment of an undulator radiation light intensity control system according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0033】図4には、電子ビーム蓄積リングの一部が
示されており、偏向電磁石20a、20bの間に、上記
した本発明によるアンジュレーター10が配置されてい
る。
FIG. 4 shows a part of the electron beam storage ring, in which the above-described undulator 10 according to the present invention is disposed between the bending electromagnets 20a and 20b.

【0034】そして、このアンジュレーター10はX線
領域の波長のアンジュレーター放射光を放射するように
構成されており、アンジュレーター10から放射された
X線領域の波長のアンジュレーター放射光は、ブラッグ
反射を起こす単結晶板22に入射されるように構成され
ている。
The undulator 10 is configured to emit undulator radiation having a wavelength in the X-ray region, and the undulator radiation having a wavelength in the X-ray region emitted from the undulator 10 It is configured to be incident on the single crystal plate 22 that causes reflection.

【0035】なお、アンジュレーター10から出射され
た電子ビームは、電子ビーム蓄積リングを回り続けるこ
とになる。
The electron beam emitted from the undulator 10 continues to rotate around the electron beam storage ring.

【0036】ここにおいて、ブラッグ反射の条件は、 λ=2d・sinθ λ:アンジュレーター放射光の波長(X線領域の波長) d:ブラッグ反射を起こす単結晶板22の格子定数 θ:入射角(アンジュレーター放射光と単結晶板22と
のなす角) であり、アンジュレーター10が総合的な特性値K(=
B+KE)のときのアンジュレーター放射光の波長をλ
とすると、「λ=2d・sinθ」たるブラッグ反射の
条件を正確に満たすように、単結晶板22の格子定数d
および入射角θを設定する。
Here, the conditions of Bragg reflection are as follows: λ = 2d · sin θ λ: wavelength of undulator radiation (wavelength in X-ray region) d: lattice constant of single crystal plate 22 causing Bragg reflection θ: incident angle ( The angle between the undulator radiation and the single crystal plate 22), and the undulator 10 has an overall characteristic value K (=
The wavelength of the undulator radiation at the time of the K B + K E) λ
Then, the lattice constant d of the single crystal plate 22 is set so as to exactly satisfy the condition of Bragg reflection of “λ = 2d · sin θ”.
And the incident angle θ.

【0037】以上の構成において、制御装置16の制御
により、ケーブル14を介してプラス側電極18aおよ
びマイナス側電極18bにパルス電圧を印加して、アン
ジュレーター磁界Bと垂直方向に周期的な電界Eを発生
せると、この電界Eにより特性値KEが与えられること
になるので、アンジュレーター10が総合的な特性値K
(=KB+KE)を示し、波長λのアンジュレーター放射
光が単結晶板22に放射される。
In the above configuration, under the control of the control device 16, a pulse voltage is applied to the plus side electrode 18a and the minus side electrode 18b via the cable 14, and an electric field E that is periodic in the direction perpendicular to the undulator magnetic field B. Is generated, the characteristic value K E is given by the electric field E, so that the undulator 10 has the overall characteristic value K E.
(= K B + K E) indicates, undulator radiation at a wavelength λ is emitted to the single crystal plate 22.

【0038】こうした波長λのアンジュレーター放射光
は、上記したようにブラッグ反射の条件を満たすもので
あるため、ブラッグ反射されたアンジュレーター放射光
がターゲットに照射されることになる。
Since the undulator radiation having the wavelength λ satisfies the Bragg reflection condition as described above, the target is irradiated with the Bragg-reflected undulator radiation.

【0039】一方、制御装置16の制御により、ケーブ
ル14を介してプラス側電極18aおよびマイナス側電
極18bへのパルス電圧の印加を停止して、アンジュレ
ーター磁界Bと垂直方向に周期的な電界Eが与えられな
いと、電界Eによる特性値KEが与えられないことにな
るので、アンジュレーター10は特性値KBを示し、波
長λとは異なる波長のアンジュレーター放射光が単結晶
板22に放射される。
On the other hand, under the control of the control device 16, the application of the pulse voltage to the plus side electrode 18a and the minus side electrode 18b via the cable 14 is stopped, and the periodic electric field E in the direction perpendicular to the undulator magnetic field B. If is not given, it means that the characteristic value K E by the electric field E is not given, the undulator 10 shows the characteristic value K B, the undulator radiation wavelength is a single crystal plate 22 which is different from the wavelength λ Radiated.

【0040】こうした波長λとは異なる波長のアンジュ
レーター放射光は、上記したようにブラッグ反射の条件
を満たさないものであるため、ブラッグ反射は起きず、
アンジュレーター放射光がターゲットに照射されること
はない。
Since the undulator radiation having a wavelength different from the wavelength λ does not satisfy the Bragg reflection conditions as described above, Bragg reflection does not occur.
The undulator radiation is not illuminated on the target.

【0041】即ち、制御装置16の制御によって、ケー
ブル14を介してプラス側電極18aおよびマイナス側
電極18bへのパルス電圧の印加を制御して、電界Eに
よってアンジュレーター10の特性値Kを変化すること
により、単結晶板22に入射されるアンジュレーター放
射光の波長を変化することができる。これにより、ブラ
ッグ反射の条件を満たすアンジュレーター放射光の発生
時間を制御して、単結晶板22によりブラッグ反射され
てターゲットへ照射されるX線領域の波長のアンジュレ
ーター放射光の強度を任意に制御することができる。
That is, under the control of the controller 16, the application of the pulse voltage to the plus side electrode 18a and the minus side electrode 18b via the cable 14 is controlled, and the characteristic value K of the undulator 10 is changed by the electric field E. Thereby, the wavelength of the undulator radiation light incident on the single crystal plate 22 can be changed. Thereby, the generation time of the undulator radiation light that satisfies the condition of Bragg reflection is controlled, and the intensity of the undulator radiation light having a wavelength in the X-ray region that is Bragg-reflected by the single crystal plate 22 and irradiated to the target is arbitrarily set. Can be controlled.

【0042】しかも、上記したように、電界Eの変化
は、制御装置16の制御により高速で行うことができる
ので、アンジュレーター10の総合的な特性値Kも高速
で変化することができるようになるため、ターゲットへ
照射されるX線領域の波長のアンジュレーター光の強度
も高速で制御することができる。このため、ターゲット
へ照射されるX線領域の波長のアンジュレーター光を、
パルス化することができるようになる。
Further, as described above, the change of the electric field E can be performed at a high speed under the control of the control device 16, so that the overall characteristic value K of the undulator 10 can be changed at a high speed. Therefore, the intensity of the undulator light having a wavelength in the X-ray region irradiated on the target can be controlled at high speed. For this reason, undulator light having a wavelength in the X-ray region irradiated to the target is
It can be pulsed.

【0043】なお、ブラッグ反射の条件を正確に満たす
アンジュレーター放射光の波長λは、上記したブラッグ
反射の条件によって決定されるが、実際的には所定の許
容範囲にある波長のアンジュレーター放射光はブラッグ
反射が起きることになる。
Although the wavelength λ of the undulator radiation light that exactly satisfies the Bragg reflection condition is determined by the above Bragg reflection condition, it is actually undulator radiation light having a wavelength within a predetermined allowable range. Will cause Bragg reflection.

【0044】従って、ターゲットに完全なオン/オフの
パルス状のアンジュレーター放射光を照射したい場合に
は、電界Eにより与えられることになる特性値KEが与
えられておらず、アンジュレーター10の総合的な特性
値Kがアンジュレーター磁界Bにより与えられる特性値
Bのみよって与えられているときに、アンジュレータ
ー放射光の波長がこの許容範囲の波長に含まれないよう
に、アンジュレーター10の総合的な特性値K、アンジ
ュレーター磁界Bにより与えられる特性値KBならびに
電界Eにより与えられる特性値KEを設定すればよい。
Therefore, when it is desired to irradiate the target with complete ON / OFF pulsed undulator radiation, the characteristic value K E given by the electric field E is not given, and the undulator 10 when overall characteristic value K is given by only the characteristic value K B given by undulator field B, as the wavelength of the undulator synchrotron radiation is not included in the wavelength of the allowable range, the undulator 10 What is necessary is just to set the overall characteristic value K, the characteristic value KB given by the undulator magnetic field B, and the characteristic value K E given by the electric field E.

【0045】また、ブラッグ反射の条件を完全に満たす
アンジュレーター放射光が単結晶板22に放射された場
合には、最も強いブラッグ反射によるアンジュレーター
放射光がターゲットに放射され、その許容範囲波長がブ
ラッグ反射の条件を完全に満たす波長から離れるに従っ
て、ブラッグ反射によりターゲットに照射されるアンジ
ュレーター放射光の強度が弱くなる。
When the undulator radiation light that completely satisfies the Bragg reflection condition is radiated to the single crystal plate 22, the undulator radiation light due to the strongest Bragg reflection is radiated to the target, and the allowable wavelength range is changed. As the distance from the wavelength completely satisfies the condition of Bragg reflection, the intensity of undulator radiation emitted to the target by Bragg reflection decreases.

【0046】そして、電界Eの強度を変化すると電界E
により与えられる特性値KEが変化するので、特性値KE
の変化により、ブラッグ反射の条件を完全に満たす波長
から許容範囲の波長までのアンジュレーター放射光を、
アンジュレーター10から放射することができるように
しておけば、ターゲットに照射されるアンジュレーター
放射光の強度を任意に制御することができるようにな
る。
When the intensity of the electric field E changes, the electric field E
Since given characteristic value K E is changed by the characteristic value K E
, The undulator radiation from a wavelength that completely satisfies the condition of Bragg reflection to an acceptable wavelength,
If the target can be radiated from the undulator 10, the intensity of the undulator radiation emitted to the target can be arbitrarily controlled.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、アンジュレーターの特性値Kを高速で制御
することができ、それによりアンジュレーター放射光の
波長を高速で可変することができる。
Since the present invention is configured as described above, the characteristic value K of the undulator can be controlled at a high speed, whereby the wavelength of the undulator radiation light can be varied at a high speed. it can.

【0048】さらに、アンジュレーター放射光の波長を
高速で可変することができるため、X線領域の波長のア
ンジュレーター放射光の強度制御を高速で行うことがで
きるものである。
Further, since the wavelength of the undulator radiation can be varied at high speed, the intensity of the undulator radiation having a wavelength in the X-ray range can be controlled at high speed.

【0049】従って、X線リソグラフィーやX線による
物質の構造解析などのようなX線の種々の利用技術に用
いることができるX線の強度を、高速に制御することが
できるようになる。
Therefore, the intensity of X-rays that can be used in various X-ray utilization techniques such as X-ray lithography and structural analysis of substances by X-rays can be controlled at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるアンジュレーターの一実施例を示
す概略縦断面である。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing one embodiment of an undulator according to the present invention.

【図2】図1のII−II線による横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG.

【図3】図1のIII−III線による横断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG.

【図4】電子ビーム蓄積リングの一部が示す概略構成図
である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a part of an electron beam storage ring.

【図5】従来のアンジュレーターを示す概略斜視図であ
る。
FIG. 5 is a schematic perspective view showing a conventional undulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、100 アンジュレーター 12 真空ダクト 14 ケーブル 16 制御装置 18a プラス側電極 18b マイナス側電極 20a、20b 偏向電磁石 22 単結晶板 102a、102b アンジュレーター磁極 10, 100 Undulator 12 Vacuum duct 14 Cable 16 Controller 18a Positive electrode 18b Negative electrode 20a, 20b Bending electromagnet 22 Single crystal plate 102a, 102b Undulator magnetic pole

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 S極とN極とが規則正しく交互に連続す
るように永久磁石を多数並べて構成されるとともに、前
記S極と前記N極とが互いに対向するように配置され、
所定のアンジュレーター磁界を発生させる一対のアンジ
ュレーター磁極と、 前記アンジュレーター磁極によって発生されるアンジュ
レーター磁界の垂直方向に電界を発生可能な電界発生手
段と、 前記電界発生手段を制御して所定の強度の電界を発生さ
せる制御手段とを有し、前記制御手段によって前記電界
発生手段を制御して、前記アンジュレーター磁界の垂直
方向に所定の強度の電界を発生させてアンジュレーター
の特性値Kを変化させるようにしたことを特徴とするア
ンジュレーター。
A plurality of permanent magnets arranged so that an S pole and an N pole are regularly and alternately continuous; and the S pole and the N pole are arranged so as to face each other,
A pair of undulator magnetic poles for generating a predetermined undulator magnetic field, an electric field generating means capable of generating an electric field in a direction perpendicular to the undulator magnetic field generated by the undulator magnetic pole, Control means for generating an electric field of an intensity, and controlling the electric field generating means by the control means to generate an electric field of a predetermined intensity in a direction perpendicular to the undulator magnetic field, thereby setting a characteristic value K of the undulator. An undulator characterized by being changed.
【請求項2】 前記電界発生手段は、パルス状に電界を
発生させる請求項1記載のアンジュレーター。
2. The undulator according to claim 1, wherein said electric field generating means generates an electric field in a pulsed manner.
【請求項3】 S極とN極とが規則正しく交互に連続す
るように永久磁石を多数並べて構成されるとともに、前
記S極と前記N極とが互いに対向するように配置され、
所定のアンジュレーター磁界を発生させる一対のアンジ
ュレーター磁極と、前記アンジュレーター磁極によって
発生されるアンジュレーター磁界の垂直方向に電界を発
生可能な電界発生手段と、前記電界発生手段を制御して
所定の強度の電界を発生させる制御手段とを有するアン
ジュレーターと、 前記アンジュレーターから放射されるアンジュレーター
放射光が入射され、前記アンジュレーター放射光のブラ
ッグ反射を起こす単結晶板とを有し、前記制御手段によ
って前記電界発生手段を制御して、前記アンジュレータ
ー磁界の垂直方向に所定の強度の電界を発生させて前記
アンジュレーターの特性値Kを変化させ、前記単結晶板
に入射される前記アンジュレーター放射光の波長を変化
させることにより、前記アンジュレーターによるブラッ
グ反射の条件を満たす前記アンジュレーター放射光の発
生時間を制御して、前記単結晶板によりブラッグ反射さ
れる前記アンジュレーター放射光の強度制御を行うよう
にしたことを特徴とするアンジュレーター放射光の強度
制御システム。
3. A structure in which a number of permanent magnets are arranged so that an S pole and an N pole are regularly and alternately continued, and the S pole and the N pole are arranged so as to face each other;
A pair of undulator magnetic poles for generating a predetermined undulator magnetic field, electric field generating means capable of generating an electric field in a direction perpendicular to the undulator magnetic field generated by the undulator magnetic pole, An undulator having control means for generating a strong electric field, and a single crystal plate to which undulator radiation emitted from the undulator is incident and causes Bragg reflection of the undulator radiation, Means for controlling the electric field generating means to generate an electric field having a predetermined intensity in a direction perpendicular to the undulator magnetic field, thereby changing the characteristic value K of the undulator, and causing the undulator to be incident on the single crystal plate. By changing the wavelength of the emitted light, the The generation time of the undulator radiation light that satisfies the condition of reflection of the undulator, and the intensity of the undulator radiation light that is Bragg-reflected by the single crystal plate is controlled. Intensity control system.
【請求項4】 前記電界発生手段は、パルス状に電界を
発生させる請求項3記載のアンジュレーター放射光の強
度制御システム。
4. The system for controlling the intensity of undulator radiation light according to claim 3, wherein said electric field generation means generates an electric field in a pulsed manner.
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CN119834050A (en) * 2023-10-13 2025-04-15 张江国家实验室 Undulator control method and device, undulator and optical system

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