CN103337332A - 波荡器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种波荡器。该波荡器包括依次排列的若干永磁体组，每个永磁体组均包括两组超导永磁体和两组稀土永磁体，该两组超导永磁体和该两组稀土永磁体均分别设于该电子束传输路径的两侧，该两组超导永磁体的磁极方向相反，该两组稀土永磁体产生的磁场在该电子束传输路径上加强该两组超导永磁体产生的磁场，该两组超导永磁体的温度低于该两组超导永磁体的超导临界温度，该若干永磁体组产生的磁场在该电子束传输路径上的磁感应强度沿该电子束传输路径的方向周期性变化。本发明的波荡器通过采用超导永磁体和稀土永磁体，以磁场叠加的方式来产生更高磁感应强度的磁场，改善了波荡器的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种波荡器。
背景技术
波荡器是一种产生周期磁场的元件，是同步辐射装置和自由电子激光装置中的核心部件。在同步辐射装置和自由电子激光装置中要求电子束经过波荡器时产生高强度和高亮度的X射线，因此对波荡器的磁感应强度提出了非常高的要求。
现有的波荡器是常温稀土永磁波荡器，其主要局限性在于常温稀土永磁材料本身的最大剩磁场限制，磁感应强度大小已经达到了极限。常温稀土永磁体产生的磁场的最大磁感应强度为2.2特斯拉，而超导永磁体可以在77K的温度下，产生磁感应强度达3特斯拉的磁场。而如果将温度降到30K以下，超导永磁体产生的磁场的磁感应强度可高达10特斯拉以上，远远超过稀土常温永磁体的磁感应强度性能极限，发展潜力巨大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的波荡器所能提供的磁场的磁感应强度受到常温稀土永磁材料的性能限制，无法提供更大磁感应强度的磁场的缺陷，提出一种波荡器，通过采用超导永磁体，利用稀土永磁体的磁场和超导永磁体的磁场的叠加来产生更大磁感应强度的磁场。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供了一种波荡器，其特点在于，包括沿一电子束传输路径的方向依次排列的若干永磁体组，每个永磁体组均包括两组超导永磁体和两组稀土永磁体，该两组超导永磁体和该两组稀土永磁体均分别设于该电子束传输路径的两侧，该两组超导永磁体的中心连线和该两组稀土永磁体的中心连线均垂直于该电子束传输路径的所在平面，该两组超导永磁体和该两组稀土永磁体的磁极方向均垂直于该电子束传输路径的所在平面，该两组超导永磁体的磁极方向相反，该两组稀土永磁体产生的磁场在该电子束传输路径上加强该两组超导永磁体产生的磁场，该两组超导永磁体的温度低于该两组超导永磁体的超导临界温度，该若干永磁体组产生的磁场在该电子束传输路径上的磁感应强度沿该电子束传输路径的方向周期性变化。
尽管电子束传输路径需要由波荡器使用过程中用于输出电子束的设备的设置才能决定，但在波荡器的使用中必然有电子束从波荡器中穿过，用于输出电子束的设备不能任意的设置，并且电子束必然要从波荡器中的永磁体阵列间穿过，所以一波荡器的电子束传输路径的方向实际上是确定的。本发明的该若干永磁体组，每一个永磁体组均包括两组超导永磁体和两组稀土永磁体，其设置方式为在该电子束传输路径的两侧分别设有一组超导永磁体和一组稀土永磁体，对位于同一侧的该组超导永磁体和该组稀土永磁体的相对位置不作限制。
本领域技术人员应当理解，上述磁极方向是指一永磁体的南极和北极的连线方向。该若干永磁体组产生的磁场在该电子束传输路径上的磁感应强度沿该电子束传输路径的方向周期性变化，即该若干永磁体组总的形成一个在沿该电子束传输路径的方向周期变化的周期磁场，该周期磁场使得该电子束传输路径上各点的磁感应强度呈正弦变化，磁感应强度的方向垂直于该电子束传输路径的所在平面。
较佳地，每个永磁体组中的该两组超导永磁体与该电子束传输路径间的距离小于该两组稀土永磁体与该电子束传输路径间的距离。
容易理解的，超导永磁体能够比稀土永磁体产生更强的磁场，上述设置能够使得该两组超导永磁体与该电子束传输路径的距离更近，从而使得该电子束传输路径上的磁感应强度更大。
较佳地，每组超导永磁体均采用钇钡铜氧或均采用钆钡铜氧材料。
较佳地，每组稀土永磁体均采用钕铁硼材料或均采用钐钴材料。
较佳地，每个永磁体组中的该两组超导永磁体依次排列形成相互平行的两列超导永磁体，每个永磁体组中的该两组稀土永磁体依次排列形成相互平行的两列稀土永磁体，该两列超导永磁体平行于该两列稀土永磁体。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的一种波荡器，通过采用超导永磁体加上现有波荡器中的稀土永磁体以产生更强的磁场，突破了稀土永磁材料的性能限制，改善了波荡器的性能。
附图说明
图1为本发明实施例1的波荡器的侧视图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
如图1所示，本实施例的波荡器包括沿一电子束传输路径2的方向依次排列的若干永磁体组1，每个永磁体组1均包括两组超导永磁体11和两组稀土永磁体12，图1中示例性的以虚线框示出一永磁体组1。该两组超导永磁体11和该两组稀土永磁体12均分别设于该电子束传输路径2的两侧，本领域技术人员应当理解，图1中的该电子束传输路径2包括一直线和一曲线，该直线仅仅表示电子束传输的方向，该曲线则示意性的示出电子束在该波荡器中的实际传输路径，并且图1中仅仅示出在该波荡器内的该电子束传输路径2。该两组超导永磁体11的中心连线和该两组稀土永磁体12的中心连线均垂直于该电子束传输路径2的所在平面，该两组超导永磁体11和该两组稀土永磁体12的磁极方向均垂直于该电子束传输路径2的所在平面，该两组超导永磁体11的磁极方向相反，该两组稀土永磁体12产生的磁场在该电子束传输路径2上加强该两组超导永磁体11产生的磁场，该两组超导永磁体11的温度低于该两组超导永磁体11的超导临界温度，该若干永磁体组1产生的磁场在该电子束传输路径2上的磁感应强度沿该电子束传输路径2的方向周期性变化。本领域技术人员应当理解，图1仅是示意性示出该波荡器，并不由图1而限定该波荡器中该两组超导永磁体11必须位于该两组稀土永磁体12内侧，也不能仅由图1得出对本发明的其他限制。
为了产生更强的磁场，每个永磁体组1中的该两组超导永磁体11与该电子束传输路径2间的距离小于该两组稀土永磁体12与该电子束传输路径2间的距离。即该两组超导永磁体11分别设置于该两组稀土永磁体12和该电子束传输路径2之间。以使得该电子束传输路径2上的磁感应强度更大。优选地，每组超导永磁体11均采用钇钡铜氧或均采用钆钡铜氧材料，每组稀土永磁体12均采用钕铁硼材料或均采用钐钴材料。
在一个优选实施例中，每个永磁体组1中的该两组超导永磁体11依次排列形成相互平行的两列超导永磁体11，每个永磁体组1中的该两组稀土永磁体12依次排列形成相互平行的两列稀土永磁体12，该两列超导永磁体11平行于该两列稀土永磁体12。即该波荡器包括了互相平行的两列超导永磁体11和两列稀土永磁体12，在每列超导永磁体11中，相邻两个超导永磁体11的磁极方向相反，举例来说，如图1中所示的，相邻两个超导永磁体11的北极分别指向图中向上和向下方向，每列稀土永磁体12中，相邻两个稀土永磁体12的磁极方向也相反。
本领域技术人员应当理解，本实施例的波荡器中永磁体的设置方法并不是唯一的。比如，该若干永磁体组1之间可以有间距，该若干永磁体组1中的该两组稀土永磁体12及该两组超导永磁体11和该电子束传输路径2的距离也可以有不同的设置，只需要该若干永磁体组1产生的磁场满足正弦变化的周期性磁场条件，皆可适用。此外，本发明中将该波荡器中的永磁体分为该若干永磁体组1只是为了清楚说明该若干永磁体组1产生的磁场，并不限定同一永磁体组1中的永磁体有任何连接关系，在该波荡器的制造中也无须先形成该若干永磁体组1，任何结构和磁场实质相同的波荡器均落入本发明的保护范围。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种波荡器，其特征在于，包括沿一电子束传输路径的方向依次排列的若干永磁体组，每个永磁体组均包括两组超导永磁体和两组稀土永磁体，该两组超导永磁体和该两组稀土永磁体均分别设于该电子束传输路径的两侧，该两组超导永磁体的中心连线和该两组稀土永磁体的中心连线均垂直于该电子束传输路径的所在平面，该两组超导永磁体和该两组稀土永磁体的磁极方向均垂直于该电子束传输路径的所在平面，该两组超导永磁体的磁极方向相反，该两组稀土永磁体产生的磁场在该电子束传输路径上加强该两组超导永磁体产生的磁场，该两组超导永磁体的温度低于该两组超导永磁体的超导临界温度，该若干永磁体组产生的磁场在该电子束传输路径上的磁感应强度沿该电子束传输路径的方向周期性变化。
2.如权利要求1所述的波荡器，其特征在于，每个永磁体组中的该两组超导永磁体与该电子束传输路径间的距离小于该两组稀土永磁体与该电子束传输路径间的距离。
3.如权利要求1所述的波荡器，其特征在于，每组超导永磁体均采用钇钡铜氧或均采用钆钡铜氧材料。
4.如权利要求1所述的波荡器，其特征在于，每组稀土永磁体均采用钕铁硼材料或均采用钐钴材料。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的波荡器，其特征在于，每个永磁体组中的该两组超导永磁体依次排列形成相互平行的两列超导永磁体，每个永磁体组中的该两组稀土永磁体依次排列形成相互平行的两列稀土永磁体，该两列超导永磁体平行于该两列稀土永磁体。
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