JP3129354B2 - Periodic magnetic field generator - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、自由電子レーザ装置や
シンクロトン放射光装置に設置されるウィグラ又はアン
ジュレータと呼ばれる周期磁場発生装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a periodic magnetic field generator called a wiggler or undulator which is installed in a free electron laser device or a synchrotron radiation device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ウィグラ又はアンジュレータと呼
ばれる周期磁場発生装置においては、円偏光を発生させ
るためには、一定周期で巻き付けた二重螺旋ヘリカルコ
イルが発生する周期回転磁場を用いる方法が一般的であ
った。一方、直線偏光を発生させるには、極性の異なる
永久磁石を交互に対向させて配置し、平面的な周期磁場
を用いる方法が一般的であった。2. Description of the Related Art Conventionally, in a periodic magnetic field generator called a wiggler or an undulator, in order to generate circularly polarized light, a method of using a periodic rotating magnetic field generated by a double spiral helical coil wound at a constant period is generally used. Met. On the other hand, in order to generate linearly polarized light, a method in which permanent magnets having different polarities are alternately arranged to face each other and a planar periodic magnetic field is used is generally used.
【０００３】しかし、上記の方法では、何れも周期磁場
の構成方法により、発生する周期磁場の偏光方向が特定
されてしまい、この結果、電子ビームとの相互作用によ
り発生する電磁波の偏光方向も変えることができなかっ
た。However, in any of the above methods, the polarization direction of the generated periodic magnetic field is specified by the method of forming the periodic magnetic field, and as a result, the polarization direction of the electromagnetic wave generated by the interaction with the electron beam is also changed. I couldn't do that.
【０００４】上記のような問題点は従来より指摘されて
おり、これを解決する方法の一つとして、図８に示すよ
うに、同一のウィグラ磁場周期λωを持つ二対の永久磁
石ブロック１８を用いたｘ方向磁場発生用ウィグラ
（Ａ）１９，ｙ方向磁場発生用ウィグラ（Ｂ）２０を共
通のｚ軸に持ち、両方の磁場が直交する配置とした近接
形直交ウィグラが提案されている。[0004] The above-mentioned problems have been pointed out in the past, and as one method of solving them, as shown in FIG. 8, two pairs of permanent magnet blocks 18 having the same wiggler magnetic field period λω are used. A proximity orthogonal wiggler has been proposed in which the wiggler (A) 19 for generating an x-direction magnetic field and the wiggler (B) 20 for generating a y-direction magnetic field are used on a common z-axis, and both magnetic fields are arranged orthogonally.
【０００５】この場合、各々の磁極間隔の調整により磁
場の強度を変化させるだけでなく、ウィグラ（Ａ）１
９、ウィグラ（Ｂ）２０のｚ方向の相互位置調整により
周期磁場の偏光方向も変化させることができる。これ
は、例えば電気学会自由電子レーザ調査専門委員会編，
自由電子レーザとその応用，コロナ社，Nuclear Instru
ments and Methods in Physics Research A246(1986)94
-98 に示されている。In this case, not only the intensity of the magnetic field is changed by adjusting the interval between the magnetic poles, but also the wiggler (A) 1
9. The polarization direction of the periodic magnetic field can be changed by adjusting the mutual position of the wiggler (B) 20 in the z direction. This is, for example, edited by the Institute of Electrical Engineers Free Electron Laser Survey Special Committee
Free Electron Laser and Its Applications, Corona, Nuclear Instru
ments and Methods in Physics Research A246 (1986) 94
-98.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記従来装置では、永
久磁石による平面ウィグラを直交配置した近接形直交ウ
ィグラにより、電子ビームとの相互作用で生ずる電磁波
の偏光状態は可変とすることができるが、この方式では
以下のような問題がある。In the above-mentioned conventional apparatus, the polarization state of the electromagnetic wave generated by the interaction with the electron beam can be made variable by the proximity orthogonal wiggler in which the planar wiggler by the permanent magnet is orthogonally arranged. This method has the following problems.
【０００７】（１）永久磁石方式であるため、ウィグラ
磁場周期λωを短ピッチ化することが難しい。特に、λ
ω＜１ｃｍのようなマイクロウィグラの場合、永久磁石
は一般に焼結法で製作されるため、寸法精度、磁場精度
の揃った厚さ数ｍｍの永久磁石を製作することは非常に
難しい。(1) Since the permanent magnet system is used, it is difficult to reduce the pitch of the wiggler magnetic field period λω. In particular, λ
In the case of a micro wiggler such as ω <1 cm, since permanent magnets are generally manufactured by a sintering method, it is very difficult to manufacture a permanent magnet having a thickness of several mm with uniform dimensional accuracy and magnetic field accuracy.
【０００８】（２）上記（１）で要求される永久磁石は
製作可能であるとしても高価であり、かつ、組立が困難
である。即ち、組み立て作業は、永久磁石同志の吸引・
反発があるため、細心の注意を要し、容易ではなかっ
た。特に、高い残留磁束密度を持つ磁石材を用いる時に
は、吸引・反発時の衝撃で磁石が破損する可能性が高
く、細心の注意が必要である。(2) The permanent magnet required in the above (1) can be manufactured, but is expensive and difficult to assemble. In other words, the assembling work involves the attraction of permanent magnets
Because of the rebound, it required careful attention and was not easy. In particular, when a magnet material having a high residual magnetic flux density is used, there is a high possibility that the magnet will be damaged by an impact at the time of attraction / repulsion, so that careful attention is required.
【０００９】（３）自由電子レーザの発振波長を変える
ためにウィグラ磁場のＫパラメータを変更する場合、永
久磁石の残留磁束密度は可変できないため、永久磁石の
ギャップを可変する必要がある。このため二対のウィグ
ラ磁場各々にギャップ可変機構が必要であり、全体の構
造が極めて複雑なものとなっている。また、このギャッ
プ可変機構は、ウィグラ周期の短ピッチ化の上で大きな
障害となっている。(3) When changing the K parameter of the wiggler magnetic field to change the oscillation wavelength of the free electron laser, the gap of the permanent magnet needs to be changed because the residual magnetic flux density of the permanent magnet cannot be changed. Therefore, a variable gap mechanism is required for each of the two pairs of wiggler magnetic fields, and the overall structure is extremely complicated. Further, this gap variable mechanism is a major obstacle in reducing the pitch of the wiggler cycle.
【００１０】（４）永久磁石を使用した場合、中心軸上
における発生磁場強度の上限は磁石材料の残留磁束密度
で決まる。マイクロウィグラ化してウィグラ磁場周期λ
ωを小さくすると、ウィグラ磁場の性能指標となるＫパ
ラメータの値を大きくとることができない。(4) When a permanent magnet is used, the upper limit of the generated magnetic field strength on the central axis is determined by the residual magnetic flux density of the magnet material. Micro wiggler and wiggler magnetic field period λ
When ω is reduced, the value of the K parameter, which is a performance index of the wiggler magnetic field, cannot be increased.
【００１１】（５）ウィグラ磁場では、電子ビームの伝
搬性を改善するために、一般に端部付近に弱い磁場から
定格磁場まで徐々に磁場強度を変化させるテーパ磁場を
設ける。従来装置では、ウィグラ端部で磁場を徐々に弱
めるために、ウィグラギャップを端部にいくに従って広
げることで実現しているが、これは構造が複雑になる
上、調整のために個々の永久磁石のギャップの設定を変
える必要があり、作業に手間と時間を要するという問題
があった。(5) In the wiggler magnetic field, in order to improve the propagating property of the electron beam, a taper magnetic field is generally provided near the end to gradually change the magnetic field strength from a weak magnetic field to a rated magnetic field. In the conventional device, in order to gradually weaken the magnetic field at the end of the wiggler, this is realized by widening the wiggler gap toward the end, but this requires a complicated structure and individual permanent parts for adjustment. There is a problem that it is necessary to change the setting of the gap of the magnet, and it takes time and effort for the operation.
【００１２】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、高価な永久磁石を使用せず、空心コイルと磁性体だ
けでウィグラ磁場を構成できると共に、任意の向きの直
線偏光および左右任意の回転方向の円偏光を発生させる
ことができる極めて安価で且つ高精度の周期磁場発生装
置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and it is possible to form a wiggler magnetic field only with an air-core coil and a magnetic material without using an expensive permanent magnet, and to obtain linearly polarized light in any direction and arbitrary rotation in the left and right directions. It is an object of the present invention to provide an extremely inexpensive and highly accurate periodic magnetic field generator capable of generating circularly polarized light in directions.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明に係る周期磁場発
生装置は、軸方向磁場を発生する空心ソレノイドコイル
中に、軸方向に凹凸の周期構造を有する対の磁性体ブロ
ックを互いに直交させて各々の対の磁性体ブロックを軸
方向に相対的に変位可能に二対配置し、この二対の磁性
体ブロック間の中心軸上に発生する周期磁場の偏光方向
を制御可能に構成したことを特徴とする。According to the present invention, there is provided a periodic magnetic field generator comprising a pair of magnetic blocks having a periodic structure having irregularities in the axial direction intersecting each other in an air-core solenoid coil for generating an axial magnetic field. Two pairs of magnetic blocks of each pair are arranged so as to be relatively displaceable in the axial direction, and the polarization direction of the periodic magnetic field generated on the central axis between the two pairs of magnetic blocks can be controlled. Features.
【００１４】また、本発明に係る周期磁場発生装置は、
空心ソレノイドコイル巻枠内に軸方向溝を有する非磁性
の支持枠を挿入配置し、この支持枠に設けた上記溝中
に、軸方向に凹凸の周期構造を有する二対の磁性体ブロ
ックを互いに直交するように挿入し、支持枠及び磁性体
ブロックを軸方向にスライド可能に構成し、上記二対の
磁性体ブロック間の中心軸上に発生する周期磁場の偏光
方向を制御可能としたことを特徴とする。Further, the periodic magnetic field generating device according to the present invention comprises:
Air core insert disposed a nonmagnetic support frame having an axial groove in the solenoid coil winding frame, in the groove provided on the support frame, a magnetic material blocks of two pairs having a periodic structure of irregularities in the axial directions The support frame and the magnetic block are configured to be slidable in the axial direction .
Polarization of periodic magnetic field generated on the central axis between magnetic blocks
It is characterized in that the direction can be controlled .
【００１５】[0015]
【作用】空心ソレノイドコイルにより発生した軸方向磁
場中に、二対の磁性体ブロックを互いに直交させて配置
し、ソレノイドコイルにより発生させた磁束を磁性体ブ
ロックギャップ部に導くことにより、永久磁石を用いた
近接直交形ウィグラの場合と同じように、中心軸上に周
期磁場を発生させることができる。しかも、ウィグラ磁
場周期が１ｃｍ以下となるようなマイクロウィグラを、
永久磁石を用いる場合に比べて安価、簡便かつ高精度に
実現することができる。また、対をなす磁性体ブロック
を軸方向にスライドさせることにより、左右任意の回転
方向の円偏光を発生させることができる。In the axial magnetic field generated by the air-core solenoid coil, two pairs of magnetic blocks are arranged orthogonally to each other, and the magnetic flux generated by the solenoid coil is guided to the magnetic block gap to form a permanent magnet. As in the case of the proximity orthogonal wiggler used, a periodic magnetic field can be generated on the central axis. In addition, a micro wiggler whose wiggler magnetic field period is 1 cm or less,
Compared to the case where a permanent magnet is used, the present invention can be realized at low cost, simply, and with high accuracy. In addition, by sliding the pair of magnetic blocks in the axial direction, it is possible to generate circularly polarized light in any rotational direction.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は本発明の一実施例に係る周期磁場発生装
置の外観構成を示すもので、１は軸方向磁場（Ｂz ）発
生用の空心ソレノイドコイルである。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an external configuration of a periodic magnetic field generator according to an embodiment of the present invention, wherein 1 is an air-core solenoid coil for generating an axial magnetic field (Bz).
【００１７】図２（ａ），（ｂ）は、図１中のソレノイ
ドコイル１を各々Ａ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面より見た場合
の断面構造を示している。図２において、２はソレノイ
ドコイル巻枠であり、この巻枠２の外側にソレノイドコ
イル１が巻き付けられている。３，４は軸方向（ｚ方
向）に凹凸の周期構造を持った磁性体ブロックであり、
互いに噛み合う形状の３ａ，３ｂ，及び４ａ，４ｂが対
をなしており、ギャップｄだけ隔てられて対向して配置
されている。上記のように巻枠２内に二対の磁性体ブロ
ック３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂが設けられており、互いに
直交するように配置されている。FIGS. 2 (a) and 2 (b) show a sectional structure of the solenoid coil 1 in FIG. 1 when viewed from an AA section and a BB section, respectively. In FIG. 2, reference numeral 2 denotes a solenoid coil winding frame, and a solenoid coil 1 is wound around the outside of the winding frame 2. Numerals 3 and 4 denote magnetic blocks having a periodic structure with irregularities in the axial direction (z direction).
The meshing shapes 3a, 3b and 4a, 4b form a pair and are opposed to each other with a gap d therebetween. As described above, two pairs of magnetic substance blocks 3a, 3b, 4a, 4b are provided in the winding frame 2, and are arranged so as to be orthogonal to each other.
【００１８】上記ソレノイドコイル１中に挿入する磁性
体ブロック３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂは、一般的には図３
（ａ）に示すような鉅歯状の周期構造体であるが、エッ
ジ部に磁力線を集中させるために、図３（ｂ）のように
エッジ部を尖らせた構造の周期構造体を採用することも
考えられる。The magnetic blocks 3a, 3b, 4a and 4b inserted into the solenoid coil 1 generally have the configuration shown in FIG.
The periodic structure has a sawtooth shape as shown in FIG. 3A. In order to concentrate the lines of magnetic force on the edges, a periodic structure having a sharpened edge as shown in FIG. It is also possible.
【００１９】また、後述するように、直線偏光磁場を形
成した場合、偏光面と直交する方向には磁場が生じない
ため、図３（ｃ）に示すように周期構造体の歯の部分を
湾曲させて、通過する電子ビームに対して収束効果を持
たせることも考えられる。さらに、図３（ｃ）に図３
（ｂ）の効果を重ね合わせた図３（ｄ）のような周期構
造体の採用も考えられる。上記二対の磁性体ブロック３
ａ，３ｂ，４ａ，４ｂは、次に示すようにしてソレノイ
ドコイル１内に設置される。図４はソレノイドコイル１
内に挿入する支持枠１４の構造を示す図、図５は支持枠
１４をソレノイドコイル１内に挿入した時の断面図であ
る。As will be described later, when a linearly polarized magnetic field is formed, no magnetic field is generated in a direction perpendicular to the plane of polarization, so that the teeth of the periodic structure are curved as shown in FIG. It is also conceivable to have a convergence effect on the passing electron beam. Further, FIG.
It is also conceivable to adopt a periodic structure as shown in FIG. 3D in which the effect of FIG. The above two pairs of magnetic blocks 3
a, 3b, 4a, and 4b are installed in the solenoid coil 1 as described below. FIG. 4 shows the solenoid coil 1
FIG. 5 is a sectional view showing the structure of the support frame 14 inserted into the solenoid coil 1 when the support frame 14 is inserted into the solenoid coil 1.
【００２０】上記支持枠１４は、例えばアルミニウム、
ステンレス等の非磁性体を用いて構成したもので、図４
に示すように軸方向に直交する二対の磁性体ブロック３
ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを収納する溝１５，１６が設けら
れている。また、支持枠１４の中心軸に電子ビームの伝
搬用スペースとなる透孔１７が開けられている。The support frame 14 is made of, for example, aluminum,
It is made of non-magnetic material such as stainless steel.
Two pairs of magnetic blocks 3 orthogonal to the axial direction as shown in FIG.
Grooves 15 and 16 for accommodating a, 3b, 4a and 4b are provided. In addition, a through hole 17 is formed in the center axis of the support frame 14 as a space for electron beam propagation.
【００２１】上記支持枠１４は、ソレノイドコイル１を
巻き付ける巻枠２の内部に挿入される構造となってお
り、巻枠２の内面と支持枠１４の溝１５，１６との間で
形成される空間に、磁性体ブロック３ａ，３ｂ，４ａ，
４ｂが差し込まれる。巻枠２の内面および溝１５、１６
の底面および側面は機械加工により平滑に仕上げられて
おり、磁性体ブロック３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂが軸方向
（ｚ方向）に自在にスライドできるようになっている。
次に、上記のように構成された周期磁場発生装置におい
て、まず、対向する磁性体ブロック３または４間の空間
に周期磁場が発生する原理について説明する。The support frame 14 is structured to be inserted into the winding frame 2 around which the solenoid coil 1 is wound, and is formed between the inner surface of the winding frame 2 and the grooves 15 and 16 of the support frame 14. In the space, the magnetic blocks 3a, 3b, 4a,
4b is inserted. Inner surface of groove 2 and grooves 15, 16
The bottom surface and side surfaces of the magnetic material blocks are smoothed by machining so that the magnetic blocks 3a, 3b, 4a, and 4b can slide freely in the axial direction (z direction).
Next, the principle of generating a periodic magnetic field in the space between the opposing magnetic blocks 3 or 4 in the periodic magnetic field generator configured as described above will be described.
【００２２】ソレノイドコイル１により発生した軸方向
（ｚ方向）磁場は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、
磁性体ブロック３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ内では矢印５，
６で示す方向の磁力線となる。磁性体ブロック３ａ，３
ｂ，４ａ，４ｂは、前述のように対をなすものが対向し
て配置されているため、凹凸が向い合う周期構造のエッ
ジ部の間に磁力線７，８を生じる。The axial (z-direction) magnetic field generated by the solenoid coil 1 is as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).
Arrows 5 in the magnetic blocks 3a, 3b, 4a, 4b
The lines of magnetic force in the direction indicated by 6 are obtained. Magnetic block 3a, 3
As described above, b, 4a, and 4b are opposed to each other, so that the lines of magnetic force 7, 8 are generated between the edges of the periodic structure in which the irregularities face each other.
【００２３】この結果、対向する各磁性体ブロック３
ａ，３ｂ間，及び４ａ，４ｂ間には、軸方向（ｚ方向）
に９，１０のような正弦波状の分布を持つ周期磁場が生
じることになる。次に、偏光の可変性について説明す
る。As a result, each of the opposing magnetic blocks 3
a, 3b and between 4a, 4b, in the axial direction (z direction)
Thus, a periodic magnetic field having a sinusoidal distribution such as 9 or 10 is generated. Next, the variability of polarization will be described.
【００２４】図２において、ウィグラ磁場周期λωの磁
性体ブロック３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂの二対のうち一
対、ここでは磁性体ブロック４ａ，４ｂを図２（ｂ）に
示すように軸方向（ｚ方向）にＺB だけ相対的に変位さ
せることを考える。In FIG. 2, a pair of two pairs of magnetic substance blocks 3a, 3b, 4a, 4b having a wiggler magnetic field period λω, in this case, the magnetic substance blocks 4a, 4b are arranged in the axial direction (FIG. 2B). Consider a relative displacement in the z-direction) by ZB.
【００２５】ＺB ＝０の時は、図６（ａ）に示すよう
に、ｙ方向の磁場１１およびｘ方向の磁場１２は位相差
がなく、ｘｙ平面で見た合成磁場１３は−４５°方向の
直線偏光となる。次に、ＺB ＝λω／４とすると、図６
（ｂ）のようにｙ方向磁場１１とｘ方向磁場１２の位相
差はπ／２となり、合成磁場１３は左回りの円偏光とな
る。When ZB = 0, as shown in FIG. 6A, the magnetic field 11 in the y direction and the magnetic field 12 in the x direction have no phase difference, and the combined magnetic field 13 viewed in the xy plane is in the -45 ° direction. Of linearly polarized light. Next, assuming that ZB = λω / 4, FIG.
As shown in (b), the phase difference between the y-direction magnetic field 11 and the x-direction magnetic field 12 is π / 2, and the combined magnetic field 13 is counterclockwise circularly polarized light.
【００２６】さらに、図６（ｃ）に示すように、ＺB ＝
λω／２とすると、ｙ方向磁場１１とｘ方向磁場１２の
位相差はπとなり、合成磁場１３は＋４５°方向の直線
偏光となる。また、図６（ｄ）のＺB ＝３λω／４の時
は、位相差は３π／２となり、右回りの円偏光が発生す
る。以上のように、直交する二対の磁性体ブロック３，
４の相対変位量ＺB を変えることにより、合成磁場１３
の偏光を可変とすることができる。さらに、二対の磁性
体ブロック３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂのうち、一対の磁性
体ブロックを完全に取り去った場合について説明する。
磁性体ブロック４ａ，４ｂを取り去れば、図７（ａ）に
示すように、ｙ方向磁場１１だけとなり、合成磁場１３
はｙｚ平面内の直線偏光となる。同様に、磁性体ブロッ
ク３ａ，３ｂだけを取り去れば、図７（ｂ）に示すよう
に、ｘ方向磁場１２だけが残り、合成磁場１３はｘｚ平
面内の直線偏光となる。Further, as shown in FIG. 6C, ZB =
If λω / 2, the phase difference between the y-direction magnetic field 11 and the x-direction magnetic field 12 becomes π, and the combined magnetic field 13 becomes linearly polarized light in the + 45 ° direction. When ZB = 3λω / 4 in FIG. 6D, the phase difference is 3π / 2, and clockwise circularly polarized light is generated. As described above, two orthogonal pairs of magnetic blocks 3
4 by changing the relative displacement ZB of the composite magnetic field 13.
Can be made variable. Further, a case where a pair of magnetic blocks is completely removed from the two pairs of magnetic blocks 3a, 3b, 4a, 4b will be described.
When the magnetic blocks 4a and 4b are removed, only the y-direction magnetic field 11 becomes, as shown in FIG.
Is linearly polarized light in the yz plane. Similarly, if only the magnetic blocks 3a and 3b are removed, only the x-direction magnetic field 12 remains, and the combined magnetic field 13 becomes linearly polarized light in the xz plane, as shown in FIG. 7B .
【００２７】上記のように二対の磁性体ブロックの相対
変化量を調整することにより、任意の向きの直線偏光お
よび左右任意の回転方向の円偏光を発生させることがで
きる。By adjusting the relative amount of change between the two pairs of magnetic blocks as described above, it is possible to generate linearly polarized light in any direction and circularly polarized light in any left and right rotation directions.
【００２８】上記のように、磁性体ブロック３，４を磁
場発生源として用いることにより精密機械加工が可能に
なり、λω＜１ｃｍといった短ピッチウィグラを安価か
つ簡便に精度良く製作できる。As described above, by using the magnetic blocks 3 and 4 as a magnetic field source, precision machining can be performed, and a short pitch wiggler of λω <1 cm can be manufactured inexpensively, simply, and accurately.
【００２９】上記磁性体ブロック３，４は機械加工によ
り一体加工品とすることが可能であり、基本的に磁場発
生部分の組立作業が不要である。また、巻枠２等へ磁性
体ブロック３，４を挿入する際も、ソレノイドコイル１
に通電しない状態であれば、磁性体ブロック３，４に磁
場は発生していないので、吸引・反発力も生じず、極め
て容易に挿入作業を行うことができる。The magnetic blocks 3 and 4 can be made into an integrally processed product by machining, so that the assembly of the magnetic field generating portion is basically unnecessary. Also, when inserting the magnetic blocks 3 and 4 into the winding frame 2 and the like, the solenoid coil 1
If no current is supplied to the magnetic block 3, no magnetic field is generated in the magnetic blocks 3 and 4, so that no suction / repulsion force is generated and the insertion operation can be performed extremely easily.
【００３０】更に、磁性体ブロック３，４に高透磁率材
（パーメンダ等）を使用し、ソレノイドコイル磁場に超
伝導コイル等の強磁場を併用することで、容易に永久磁
石の性能を上回ることが可能である。Further, by using a high magnetic permeability material (permender or the like) for the magnetic blocks 3 and 4 and using a strong magnetic field such as a superconducting coil for the solenoid coil magnetic field, the performance of the permanent magnet can be easily exceeded. Is possible.
【００３１】ウィグラ磁場の強度のコントロールは、磁
性体ブロック３，４外部のソレノイドコイル１の磁場を
変えるだけで容易に実現でき、ウィグラを短ピッチ化し
ても、安価かつ簡便にＫパラメータの変更ができる。The control of the strength of the wiggler magnetic field can be easily realized only by changing the magnetic field of the solenoid coil 1 outside the magnetic blocks 3 and 4. Even if the pitch of the wiggler is shortened, the K parameter can be changed easily and inexpensively. it can.
【００３２】上記ソレノイド磁場の端部では、磁場が自
動的に弱くなっており、従って、磁性体ブロック３，４
の配置等を変えずにウィグラ端部で簡単に、テーパ磁場
を変えることができる。また、ソレノイドコイル１を複
数組み合わせることで、簡単に所望のテーパ磁場を発生
させることができる。At the end of the solenoid magnetic field, the magnetic field is automatically weakened.
The taper magnetic field can be easily changed at the end of the wiggler without changing the arrangement or the like. In addition, a desired tapered magnetic field can be easily generated by combining a plurality of solenoid coils 1.
【００３３】更に、磁性体ブロック３，４を差し換える
だけで極めて簡単にウィグラ周期を変更することがで
き、従って、ウィグラのＫパラメータを簡単に変更する
ことができる。Furthermore, the wiggler cycle can be changed very easily only by replacing the magnetic blocks 3 and 4, so that the K parameter of the wiggler can be easily changed.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、高
価な永久磁石を使用せずに、空心コイルと磁性体だけで
ウィグラ磁場を構成できると共に、任意の向きの直線偏
光および左右任意の回転方向の円偏光を発生させること
ができる極めて安価で且つ高精度の周期磁場発生装置を
提供することができる。As described above in detail, according to the present invention, a wiggler magnetic field can be constituted only by an air-core coil and a magnetic material without using an expensive permanent magnet, and a linearly polarized light having an arbitrary direction and an arbitrary left and right direction can be formed. It is possible to provide an extremely inexpensive and highly accurate periodic magnetic field generator that can generate circularly polarized light in the rotation direction.
【図１】本発明の一実施例に係る周期磁場発生装置の外
観斜視図。FIG. 1 is an external perspective view of a periodic magnetic field generator according to one embodiment of the present invention.
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ
断面図。2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG.
Sectional view.
【図３】ソレノイドコイル内に挿入する磁性体ブロック
の各種形状を示す図。FIG. 3 is a view showing various shapes of a magnetic block inserted into a solenoid coil.
【図４】ソレノイドコイル内に挿入する支持枠構造を示
す図。FIG. 4 is a diagram showing a support frame structure inserted into a solenoid coil.
【図５】ソレノイドコイル内に支持枠を挿入した時の断
面図。FIG. 5 is a sectional view when a support frame is inserted into the solenoid coil.
【図６】磁性体ブロックの一対を相対変位させた時の偏
光の変化を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a change in polarization when a pair of magnetic blocks is relatively displaced.
【図７】磁性体ブロックの一対を取り去った時に発生す
る偏光を示す図。FIG. 7 is a view showing polarized light generated when a pair of magnetic material blocks is removed.
【図８】従来の永久磁石を用いた近接直交形ウィグラの
外観図。FIG. 8 is an external view of a proximity orthogonal wiggler using a conventional permanent magnet.
１ 空心ソレノイドコイル ２ ソレノイドコイル巻枠 ３ ｙ方向磁場発生用磁性体ブロック ４ ｘ方向磁場発生用磁性体ブロック ５ 磁性体ブロック３の中の磁力線 ６ 磁性体ブロック４の中の磁力線 ７ 磁性体ブロック３ａ，３ｂ間のギャップに生じる磁
力線 ８ 磁性体ブロック４ａ，４ｂ間のギャップに生じる磁
力線 ９ 磁性体ブロック３ａ，３ｂ間のギャップ中に生じる
軸方向の磁場分布 １０ 磁性体ブロック４ａ，４ｂ間のギャップ中に生じ
る軸方向の磁場分布 １１ 磁性体ブロックにより生じるｙ方向の磁場分布 １２ 磁性体ブロックにより生じるｘ方向の磁場分布 １３ 磁性体ブロックにより生じるｘとｙ両方向の磁場
の合成磁場 １４ 支持枠 １５ ｙ方向磁性体ブロック挿入用溝 １６ ｘ方向磁性体ブロック挿入用溝 １７ 電子ビーム伝搬用透孔 １８ 永久磁石ブロック １９ ｘ方向磁場発生用ウィグラＡ ２０ ｙ方向磁場発生用ウィグラＢDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air-core solenoid coil 2 Solenoid coil winding frame 3 Magnetic block for y-direction magnetic field generation 4 Magnetic block for x-direction magnetic field generation 5 Magnetic lines of force in magnetic block 3 6 Magnetic lines of force in magnetic block 4 7 Magnetic block 3a , 3b 8 Lines of magnetic force generated in the gap between the magnetic blocks 4a, 4b 9 Magnetic field lines in the axial direction generated in the gap between the magnetic blocks 3a, 3b 10 In the gap between the magnetic blocks 4a, 4b Magnetic field distribution in the axial direction generated in the magnetic field 11 Magnetic field distribution in the y direction generated by the magnetic block 12 Magnetic field distribution in the x direction generated by the magnetic block 13 Composite magnetic field generated by the magnetic block in both the x and y directions 14 Support frame 15 y direction Groove for inserting magnetic block 16 Groove for inserting magnetic block in x direction 17 Electron beam propagation Hole 18 wiggler A permanent magnet blocks 19 x-direction magnetic field generating 20 y-direction magnetic field generating wiggler B
Claims (2)
イル中に、軸方向に凹凸の周期構造を有する対の磁性体
ブロックを互いに直交させて各々の対の磁性体ブロック
を軸方向に相対的に変位可能に二対配置し、この二対の
磁性体ブロック間の中心軸上に発生する周期磁場の偏光
方向を制御可能に構成したことを特徴とする周期磁場発
生装置。In an air-core solenoid coil for generating an axial magnetic field, a pair of magnetic blocks having a periodic structure having irregularities in the axial direction are orthogonal to each other, and each pair of magnetic blocks is relatively moved in the axial direction. A periodic magnetic field generator, wherein two pairs are displaceably arranged to control a polarization direction of a periodic magnetic field generated on a central axis between the two pairs of magnetic blocks.
を有する非磁性の支持枠を挿入配置し、この支持枠に設
けた上記溝中に、軸方向に凹凸の周期構造を有する二対
の磁性体ブロックを互いに直交するように挿入し、支持
枠及び磁性体ブロックを軸方向にスライド可能に構成
し、上記二対の磁性体ブロック間の中心軸上に発生する
周期磁場の偏光方向を制御可能としたことを特徴とする
周期磁場発生装置。2. A coreless insert disposed support frame of nonmagnetic having an axial groove in the solenoid coil winding frame, in the groove provided on the support frame, two pairs having a periodic structure of irregularities in the axial direction
Of a magnetic material block inserted so as to be perpendicular to each other, the support frame and the magnetic block slidably configured in the axial direction, generated on the central axis between the magnetic blocks of the two pairs
A periodic magnetic field generator , wherein the polarization direction of the periodic magnetic field can be controlled .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04336221A JP3129354B2 (en) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | Periodic magnetic field generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04336221A JP3129354B2 (en) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | Periodic magnetic field generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06188100A JPH06188100A (en) | 1994-07-08 |
| JP3129354B2 true JP3129354B2 (en) | 2001-01-29 |
Family
ID=18296890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04336221A Expired - Fee Related JP3129354B2 (en) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | Periodic magnetic field generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3129354B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008062971A1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-07-01 | Ludwig-Maximilians-Universität | Undulator for use as x-ray source in table-top free-electron laser, has quadrupole lenses whose magnetic axis is arranged about preset distance to form undulator field that emits undulator radiation to charged particle beam |
-
1992
- 1992-12-16 JP JP04336221A patent/JP3129354B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH06188100A (en) | 1994-07-08 |
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