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技術 放射光用挿入光源装置

出願人 日本原子力研究所信越化学工業株式会社
発明者 佐々木茂美谷川均大橋健
出願日 1993年5月6日 (26年11ヶ月経過) 出願番号 1993-105320
公開日 1994年11月15日 (25年5ヶ月経過) 公開番号 1994-318767
状態 拒絶査定
技術分野 粒子加速器 レーザ(2) レーザ(2)
主要キーワード 列磁石 間隙変化 上下合わせ 磁石回路 位相移動 コモンベース 各磁石列 隣接磁石
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年11月15日)のものです。
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図面 (5)

目的

磁石回路を構成する磁石列が配置された円偏光放射光を発生させるための光源装置であって、光源内部に電子加速器又は電子蓄積装置の直線部を挿入可能にするために磁石列の相対移動を可能にしたもの。

構成

電子加速機又は電子蓄積装置の直線部に挿入して、放射光を発生させる挿入光源において、上下方向に2対の永久磁石磁気回路列が対向し、対角方向の磁石列は位相を保って、隣接磁石列に対して水平移動可能で、且つ隣接磁石列どうし機械的に結合されていて、隣接磁石列は位相を保って対向磁石列との間のギャップ可変にする機構を有することを特徴とする、円偏光放射光又は楕円偏光放射光を発生させることが可能な挿入光源装置である。そして、この対角磁石列の位相を保った状態での隣接磁石列間の移動と隣接磁石列の位相を保った状態での対向磁石列との間のギャップの変化をリニアガイドスライドにより行うことが可能である

概要

背景

本発明は、円偏光挿入装置に関するものであるので、先ず円偏光放射光を実現するための磁気回路について説明する。

円偏光放射光を発生させるための挿入光源は、既に幾つか発明されている。発明者の小貫によるものは、図1に示されるように、2対の磁石列を直交させて4面に配置する。それらの各々の方向は図1示されるとおりである。対向する磁石対位相を、もう1対の磁石の位相に対してZ方向に変化させることにより、楕円偏光又は円偏光放射光を得ることができる。

概要

磁石回路を構成する磁石列が配置された円偏光放射光を発生させるための光源装置であって、光源内部に電子加速器又は電子蓄積装置の直線部を挿入可能にするために磁石列の相対移動を可能にしたもの。

電子加速機又は電子蓄積装置の直線部に挿入して、放射光を発生させる挿入光源において、上下方向に2対の永久磁石磁気回路列が対向し、対角方向の磁石列は位相を保って、隣接磁石列に対して水平移動可能で、且つ隣接磁石列どうし機械的に結合されていて、隣接磁石列は位相を保って対向磁石列との間のギャップ可変にする機構を有することを特徴とする、円偏光放射光又は楕円偏光放射光を発生させることが可能な挿入光源装置である。そして、この対角磁石列の位相を保った状態での隣接磁石列間の移動と隣接磁石列の位相を保った状態での対向磁石列との間のギャップの変化をリニアガイドスライドにより行うことが可能である

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

電子加速機又は電子蓄積装置の直線部に挿入して、放射光を発生させる挿入光源において、上下方向に2対の永久磁石からなる磁気回路列が対向し、対角方向の磁石列位相を保って、隣接磁石列に対して水平移動可能で、且つ隣接磁石列どうし機械的に結合されていて、隣接磁石列は位相を保って対向磁石列との間のギャップ可変にする機構を有することを特徴とする、円偏光放射光又は楕円偏光放射光を発生させることが可能な挿入光源装置

請求項2

使用される永久磁石が希土類永久磁石で、対角磁石列の位相を保った状態での隣接磁石列間の移動と隣接磁石列の位相を保った状態での対向磁石列との間のギャップの変化をリニアガイドスライドにより行うことを特徴とする、請求項1に記載の挿入光源装置。

請求項3

前記2対の磁石列が支持架台片持ち構造で支持されており、加速器又は蓄積装置の真空ダクトをはずすことなく、挿入設置できることを特徴とする挿入光源装置。

請求項4

前記磁石列の間に3mm以下の隙間があり、この隙間に潤滑性を有する薄膜が挿入されており、この薄膜の両面が隣接磁石列又は磁石列を固定するカセット又はベース板と接触していることを特徴とする、請求項1に記載の挿入光源装置。

請求項5

前記隣接磁石列が位相移動する時、その隣接磁石列間に働く吸引反発力によるボルトの緩み又は磁石列間の間隙の変化を抑えるために、位相移動方向にずれ防止のストッパー又は隣接磁石列間の間隙変化を抑える補強を施すことを特徴とする、請求項1に記載の挿入光源装置。

技術分野

0001

本発明は、円偏光を発生する挿入光源装置駆動機構に関するものである。特に、本発明においては、電子加速器高速電子からの円偏光放射光を使用して強磁性体電子状態を明らかにする磁性物理分野において、又強磁性体を利用して材料開発を行う磁気工学の分野において利用可能であって、それらのミクロな電子状態に関する情報を得ることができる。

背景技術

0002

本発明は、円偏光挿入装置に関するものであるので、先ず円偏光放射光を実現するための磁気回路について説明する。

0003

円偏光放射光を発生させるための挿入光源は、既に幾つか発明されている。発明者の小貫によるものは、図1に示されるように、2対の磁石列を直交させて4面に配置する。それらの各々の方向は図1示されるとおりである。対向する磁石対位相を、もう1対の磁石の位相に対してZ方向に変化させることにより、楕円偏光又は円偏光放射光を得ることができる。

発明が解決しようとする課題

0004

該タイプは、磁石構成が平面アンジュレーターの組み合わせで簡単である。しかし、該挿入光源内部に挿入する加速器又は蓄積リング真空ダクトは通常偏平であり、少なくとも1対の磁石列(図1ではX方向)は、真空ダクトの寸法で制限されるためにそのギャップを狭くできないという問題点があった。他方の磁石列(図1ではY方向)は、ギャップをもっと狭くすることは可能であるが、X方向とY方向のギャップ長を変えると、楕円偏光の光しか得られないという欠点があった。

0005

そこで、円偏光と楕円偏光との両方の光を得るためには、長手ギャップに合わせた配置にしなければならない。したがって、光のチューニング範囲を広げるためには、大きな磁石を使用して磁場強度を高めなければならない。又、各磁石列のギャップを変えることは不可能ではないが、装置構造の上から非常に困難である。

0006

これに対し、本発明者らを含む佐々木らは、新型の磁場可変偏光挿入光源を発明して既に特願平4−110236号として出願をした。この挿入光源の磁気回路部の概略を図2に示すが、上下方向に2対の磁石列で構成されている。図2においてはX方向の磁場成分を発生させるために直方体の斜め方向に磁化の向いた磁石を使用している。対向する対角方向の1対の磁石列の位相に保ち、残る対角方向の1対の磁石列に対してZ方向に位相をずらせることにより、垂直偏光、円偏光、楕円偏光、水平偏光の光を発生させることが可能である。しかも、円偏光と楕円偏光については、右回り左回りの両方の光を発生させることが可能である。

0007

前記小貫のタイプで問題であったX方向の磁石列が必要でないために、真空ダクトの形状による制限も少なくなり、ギャップを狭める狭めることが可能なので、広い範囲で磁場強度の整理が可能となり、放射光のチューニング範囲が広く取れるようになった。又、ギャップを狭くすることが可能なので、永久磁石の使用量も従来より少なくてすむことになった。

0008

Elleaumeらは、前記佐々木らとは異なる円偏光放射光を発生させるための磁気回路を考案している『Nuclear Instruments and Methodsin Physics Research A291,(1990),371』。該回路は上下に2組の磁石列を配置したもので、各磁石はそれぞれ磁化方向を有している。上2列磁石(又は下2列磁石)を下2列磁石(又は上2列磁石)に対して水平方向にずらせると、位相角度により円偏光から直線偏光まで連続的に変化させることができる。

0009

彼らは、かかる回路の変形としてその他の回路も考案している『Nuclear Instruments and Methodsin PhysicsResearch A304,(1991),719』。彼らの回路は、佐々木らの回路と同様な利点をゆうしているが、磁場強度を高くとれないのが欠点の1つである。

0010

又、この回路では磁石の同極を対向させるので、磁石間反発力のために組上げが難しいという問題点もある。更に又、電子蛇行面が水平面に対して45°方向にあるために放射光も45°方向に出てくるので、測定上不都合が生じる。

0011

そこで、佐々木らの回路は偏光放射光の発生のためには非常に利点の多いほうしきであるが、位相移動とギャップ可変を同時に実現する必要があるために、駆動装置が複雑になる。本発明は、この挿入光源を実現するための機構及び構造に関するものである。

課題を解決するための手段

0012

本発明は、電子加速機又は電子蓄積装置の直線部に挿入して、放射光を発生させる挿入光源において、上下方向に2対の永久磁石磁気回路列が対向し、対角方向の磁石列は位相を保って、隣接磁石列に対して水平移動可能で、且つ隣接磁石列どうし機械的に結合されていて、隣接磁石列は位相を保って対向磁石列との間のギャップを可変にする機構を有することを特徴とする、円偏光放射光又は楕円偏光放射光を発生させることが可能な挿入光源装置である。

0013

又、本発明においては、この対角磁石列の位相を保った状態での隣接磁石列間の移動と隣接磁石列の位相を保った状態での対向磁石列との間のギャップの変化をリニアガイドスライドにより行うことが可能であるので、水平偏光、垂直偏光、楕円偏光、円偏光の全ての偏光放射光を発生させることが可能であり、又磁石列ギャップを真空ダクトの矩形方向で制限される寸法まで狭められ、磁場強度を可変にすることの可能な挿入光源の装置の構造が実現される。

0014

以下、本発明の一実施例を図3に基づいて説明する。

0015

本発明の装置は、対角方向の磁石列の位相を保持したまま、隣接磁石列に対して移動する動作と、隣接磁石列が一緒に対向磁石列に対してギャップを変化させる動作とを両立させる必要がある。

0016

先ず、対角方向に対向する磁石列間の位相移動の機構について述べる。ギャップを挟んで対向する対角方向の磁石列が固着されたコモンベース5、14は、プレート7、8に接続されている。プレート7、8はギャップを広げるための垂直方向移動のためのLMガイド17を介してプレート3、4に固着されている。プレート3、4は水平移動(コモンベース5、14の位相移動)させるためのLMガイド16を介して、ベースプレート1に接続されている。上下1対のLMガイド16に接続されたコモンベース5、14(とそれに固着された磁石列)は、ボールネジ18により位相をたもったまま、コモンベース9、10に対して、位相移動を行う。コモンベース9、10は、プレート6に固着されており、LMガイド17とレールサポート21を介して、ベースプレート1に接続されている。

0017

したがって、コモンベース9、10に固着された磁石列の水平方向への移動はできない。勿論、この磁石列を水平移動させることは可能である。

0018

次に、コモンベース10、14に固着された隣接磁石列と対向するコモンベース5、9に固着された隣接磁石列の間のギャップを可変にする機構について説明する。コモンベース10、14に固着された隣接磁石列は、LMガイド15を介して互いに接続されている。同じく対向側のコモンベース5、9どうしもLMガイド15により接続されている。

0019

コモンベース14と対角方向で対向するコモンベース5は、LMガイド17の外側のLMガイドに接続されており、上下方向の移動が可能である。又、コモンベース9、10もLMガイド17の内側のLMガイドに接続されており、上下方向の移動が可能である。

0020

ところが、既に説明したようにコモンベース10、14及びコモンベース5、9は、LMガイド(上下合わせて計2本)により接続されているので、コモンベース10、14とコモンベース5、9の上下方向の移動は、隣接の1対どうしが一緒に移動する。この移動は、プレート6に接続されたボールネジ19、20により行う。コモンベース10と14及びコモンベース5と9の隣接コモンベースどうしの移動方向は、互いに逆方向になるので、左右のボールネジどうしをLMガイド15のカップリングで接続してハンドル26をを回すことにより、逆方向の移動を行わせる。このボールネジの回転は手動で行うが、これをモーター駆動にすることは当然可能である。

0021

コモンベース10、14に固着された隣接磁石列とそれに対向するコモンベース5、9に固着された隣接磁石列の間には常に吸引力が働くので、任意のギャップで固定することができるようにクランプレバー22がついている。又、ギャップを狭めたとき、吸引力により各磁石列どうしがぶつかり合って破損することを回避するためにストッパー28を設けている。

0022

コモンベース9、10を水平方向に移動し、コモンベース5、14に対して位相を変化させる時、隣接する磁石列間には(コモンベース5と9、10と14に固着された隣接磁石列どうし)、位相0°の時に最大の反発力が働き、又位相180°の時に最大の吸引力が働く。したがって、位相をずらせる場合も吸引力方向に落ち着こうとする力が働くので、任意の位相で固定するためにクランプレバー23が設けられている。

0023

コモンベース5と9、及び10と14の各は、LMガイド15で一体化され、LMガイド17等により最終的にベースプレート1に片持ち構造で接続されている。片持ち構造にすることにより、加速器等の真空チャンバーをはずすことなく、簡単に挿入することが可能である。構造的にはコモンベース5と9、及び10と14を両端で保持する両持ち構造の方が安定なので、両持ち構造にすることは勿論可能である。しかし、両持ち構造にする場合、真空チャンバーを一度はずしてから挿入しなければならないために、その設置がやっかいである。コモンベース5と9、10と14に固着されている各々の対向磁石列間に吸引力が働くが、それに耐えられる強度を持つLMガイドを使用すれば片持ち構造は十分実用性がある。

0024

本発明の装置は、1つの駆動源モーター又は手動)で位相を変化させるのに対して、位相を変化させる対角磁石列を各々独立に駆動させ、対角磁石列間の位相を保持できるようにすることも可能である。しかし、この場合、駆動源を位置検出器が2組は必要となるので、装置が高価なものとなる。

発明の効果

0025

本発明においては、この対角磁石列の位相を保った状態での隣接磁石列間の移動と隣接磁石列の位相を保った状態での対向磁石列との間のギャップの変化をリニアガイドのスライドにより行うことが可能であるので、水平偏光、垂直偏光、楕円偏光、円偏光の全ての偏光放射光を発生させることが可能であり、又磁石列ギャップを真空ダクトの矩形方向で制限される寸法まで狭められ、磁場強度を可変にすることの可能な挿入光源の装置の構造が実現されるという、本発明に特有の顕著な効果を生じる。

図面の簡単な説明

0026

図1従来技術の2対の磁石列を直交させて4面に配置させた円偏光挿入光源を示す図である。
図2それぞれ2列で構成される2対の磁石列を上下方向に配列し、対向する列を移動させることで水平/垂直直線偏光又は左右の円/楕円偏光を持つ放射光を発生する挿入光源を示す図である。
図3本発明の対角方向の磁石列の位相を保持したまま、隣接磁石列に対して移動する動作と、隣接磁石列が一緒に対向磁石列に対してギャップを変化させる動作とを両立させることが可能な挿入光源装置を示す図である。
図4アンジュレータ出口からみた電子軌道軌跡を示す図である。なお、縦軸はvetical displacement y(μm)を表し、横軸はhorizontal displacement x(μm)を表す。

--

0027

1:ベースプレート
2、3、4、6、7、8、12、13:プレート
5、9、10、14:コモンベース
15、16、17:LMガイド
18、19、20:ボールネジ
21:カップリング
22、23:クランプレバー
24、25:ウォーム減速機
26:アルミハンドル
28:ストッパー

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