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JP5401198B2 - Insertion light source device - Google Patents

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JP5401198B2 JP2009180320A JP2009180320A JP5401198B2 JP 5401198 B2 JP5401198 B2 JP 5401198B2 JP 2009180320 A JP2009180320 A JP 2009180320A JP 2009180320 A JP2009180320 A JP 2009180320A JP 5401198 B2 JP5401198 B2 JP 5401198B2
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Description

本発明は、挿入光源装置に係り、特に、蓄積リング及びシンクロトロン放射光リングなどに適用するのに好適な挿入光源装置に関する。 The present invention relates to insert the light source device, in particular, of a preferred insert light source device for applying such to a storage ring and synchrotron radiation ring.

電子ビーム及び陽電子などの荷電粒子ビームに対し、ビーム進行方向及びこれと垂直な方向に加速度を与えることで放射光を発生させる技術がある。荷電粒子ビームに周期的な運動を加えるために、荷電粒子ビームが通過するビームダクト(真空ダクト)のビーム軌道上に挿入光源装置を設置する。挿入光源装置に備えられた偏向電磁石装置によって磁場を生成して、ビームダクト内を通過する荷電粒子ビームを偏向し、放射光を発生させる。挿入光源装置としてウィグラーを利用することによって、より強い磁場を生成し、短い波長の放射光を発生させる技術がある。   There is a technique for generating radiation light by applying acceleration to a charged particle beam such as an electron beam and a positron in a beam traveling direction and a direction perpendicular thereto. In order to apply periodic motion to the charged particle beam, an insertion light source device is installed on the beam trajectory of a beam duct (vacuum duct) through which the charged particle beam passes. A magnetic field is generated by a deflecting electromagnet device provided in the insertion light source device to deflect the charged particle beam passing through the beam duct and generate radiated light. There is a technique of generating a stronger magnetic field and generating short-wavelength radiation by using a wiggler as an insertion light source device.

図1は、挿入光源装置として利用されている従来のウィグラーの一例を示す概念図である。ウィグラーは、ビームダクト(図示せず)の直線部に沿って、第一の偏向電磁石装置2A,第二の偏向電磁石装置1及び第三の偏向電磁石装置2Bを有する。第一の偏向電磁石装置2Aは、入射された荷電粒子ビームを偏向する磁場を生成する。第二の偏向電磁石装置1は、放射光を発生させる目的で設けられ、強い磁場を生成している。第三の偏向電磁石装置2Bは、第一の偏向電磁石装置2Aと同じ方向の磁場を生成して荷電粒子ビームを偏向し、ビーム軌道をリング軌道に戻す。   FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a conventional wiggler used as an insertion light source device. The wiggler has a first deflection electromagnet device 2A, a second deflection electromagnet device 1 and a third deflection electromagnet device 2B along a straight portion of a beam duct (not shown). The first deflecting electromagnet apparatus 2A generates a magnetic field that deflects an incident charged particle beam. The second bending electromagnet apparatus 1 is provided for the purpose of generating radiated light, and generates a strong magnetic field. The third deflection electromagnet apparatus 2B generates a magnetic field in the same direction as the first deflection electromagnet apparatus 2A, deflects the charged particle beam, and returns the beam trajectory to the ring orbit.

ウィグラーに入射した荷電粒子ビームは、第一の偏向電磁石装置2Aが生成した磁場によって偏向され、第二の偏向電磁石装置1を通過する際に強い磁場で逆方向に偏向され、さらに第三の偏向電磁石装置2Bに入射されて第二の偏向電磁石装置1と反対方向に偏向され、出射される。この結果、ウィグラーを通過する荷電粒子ビームは、図1に示すビーム軌道3に沿って進行する。第二の偏向電磁石装置1で生成する磁場を強くすることによって、強い放射光を得ることができる。特開平5−74594号公報には、C字型の偏向電磁石装置を第二の偏向電磁石装置1として採用する技術が開示されている。   The charged particle beam incident on the wiggler is deflected by the magnetic field generated by the first deflecting electromagnet apparatus 2A, deflected in the reverse direction by a strong magnetic field when passing through the second deflecting electromagnet apparatus 1, and further the third deflection The light enters the electromagnet device 2B, is deflected in the opposite direction to the second deflection electromagnet device 1, and is emitted. As a result, the charged particle beam passing through the wiggler travels along the beam trajectory 3 shown in FIG. By strengthening the magnetic field generated by the second bending electromagnet apparatus 1, strong radiated light can be obtained. Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-74594 discloses a technique that employs a C-shaped deflection electromagnet device as the second deflection electromagnet device 1.

特開平5−74594号公報JP-A-5-74594

例えば、放射光を発生させる目的で設けられる第二の偏向電磁石装置1として、図2及び図3で示すようなC字型の偏向電磁石装置1Aを用いることが考えられる。図2は、第二の偏向電磁石装置1Aの支持部材中心及びコイル対称軸を含む縦断面図である。偏向電磁石装置1Aは、メインポール11A,11B,磁場を生成するためのコイル4A,4B、及びメインポール11A,11Bを取り付けるための磁性材で作られたヨーク5を備える。メインポール11Aはメインポール11Bの上方に配置される。ヨーク5は、図2に示すように、ビーム進行方向から見た場合にC字型の形状を有する。コイル4A,4Bによる起磁力によって、メインポール11Aとメインポール11Bの間に磁場(磁力線6)を生成する。この磁場はヨーク5を介して閉じた磁気回路を形成する。図3に偏向されたビーム軌道3に垂直な方向から見た偏向電磁石装置11の概念図を示す。図3の磁力線6は、ヨーク5を介してメインポール11A,11Bを通る閉ループの磁気回路を形成する。メインポール11Aとメインポール11Bの間に生成される偏向磁場は一方向であるため、偏向されたビーム軌道3方向の磁場分布は偏向軌道方向に幅広い分布となる。   For example, it is conceivable to use a C-shaped bending electromagnet apparatus 1A as shown in FIGS. 2 and 3 as the second bending electromagnet apparatus 1 provided for the purpose of generating radiated light. FIG. 2 is a longitudinal sectional view including the support member center and the coil symmetry axis of the second bending electromagnet apparatus 1A. The deflection electromagnet apparatus 1A includes main poles 11A and 11B, coils 4A and 4B for generating a magnetic field, and a yoke 5 made of a magnetic material for attaching the main poles 11A and 11B. The main pole 11A is disposed above the main pole 11B. As shown in FIG. 2, the yoke 5 has a C-shape when viewed from the beam traveling direction. A magnetic field (line of magnetic force 6) is generated between the main pole 11A and the main pole 11B by the magnetomotive force generated by the coils 4A and 4B. This magnetic field forms a closed magnetic circuit via the yoke 5. FIG. 3 shows a conceptual diagram of the deflection electromagnet apparatus 11 viewed from a direction perpendicular to the deflected beam trajectory 3. 3 forms a closed-loop magnetic circuit that passes through the main poles 11A and 11B via the yoke 5. Since the deflection magnetic field generated between the main pole 11A and the main pole 11B is unidirectional, the magnetic field distribution in the deflected beam trajectory 3 direction has a wide distribution in the deflection trajectory direction.

このような偏向電磁石装置1Aにおいて、放射光の放出時に、荷電粒子ビームがメインポール11Aとメインポール11Bの間に形成される間隙に入射されたとき、メインポール11A,11Bの作用でビーム軌道3上に生成された磁場によって、荷電粒子ビームのビーム軌道が偏向される。この場合、メインポール11A,11Bによって生成された偏向磁場の偏向軌道方向の分布が幅広いため、偏向軌道はリング軌道から大きく逸脱してしまう。一方、放射光を出さない場合には、偏向電磁石装置11は励磁されておらず、荷電粒子ビームは偏向されずにリング軌道上を通過することになる。このため、偏向された荷電粒子ビームのビーム軌道と、荷電粒子ビームを偏向させない場合のビーム軌道を考慮して真空ダクトを構成する必要があり、真空ダクトが大型化することがあった。   In such a deflection electromagnet apparatus 1A, when a charged particle beam is incident on a gap formed between the main pole 11A and the main pole 11B when emitting radiated light, the beam trajectory 3 is operated by the action of the main poles 11A and 11B. The beam trajectory of the charged particle beam is deflected by the magnetic field generated above. In this case, since the distribution of the deflection magnetic field generated by the main poles 11A and 11B in the deflection trajectory direction is wide, the deflection trajectory greatly deviates from the ring trajectory. On the other hand, when the radiant light is not emitted, the deflecting electromagnet apparatus 11 is not excited, and the charged particle beam passes through the ring orbit without being deflected. For this reason, it is necessary to configure the vacuum duct in consideration of the beam trajectory of the deflected charged particle beam and the beam trajectory when the charged particle beam is not deflected, and the vacuum duct may be increased in size.

本発明の目的は、小型化できる挿入光源装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a insert light source device that can downsize.

上記した目的を達成する本発明の特徴は、第一の偏向電磁石装置と、第二の偏向電磁石装置と、第三の偏向電磁石装置とを備え、
第一の偏向電磁石装置、第二の偏向電磁石装置及び第三の偏向電磁石装置が、荷電粒子ビームの進行方向においてこの順序に配置され、
第一の偏向電磁石装置及び第三の偏向電磁石装置が、第二の偏向電磁石装置に隣接して配置され、
第二の偏向電磁石装置が、
磁性体の第1ヨークと、この第1ヨークの下方に配置されて非磁性体の支持部材で第1ヨークに連結された磁性体の第2ヨークとを備え、
第1ヨークが、第1リターンポール、第1メインポール、第2リターンポールを含んでおり、第2ヨークが、第3リターンポール、第2メインポール、第4リターンポールを含んでおり、
磁場を生成する第1コイルが第1メインポールに設けられ、磁場を生成する第2コイルが第2メインポールに設けられ、
第1リターンポール、第2リターンポール、第3リターンポール及び第4リターンポールには、コイルが設けられていなく、
第1リターンポールと第3リターンポールが、第1メインポールと第2メインポールが、及び第2リターンポールと第4リターンポールが、それぞれ、荷電粒子ビームが通過する間隙を間に挟んで対向して配置されている
構成を有していることにある。
A feature of the present invention that achieves the above-described object includes a first deflection electromagnet device, a second deflection electromagnet device, and a third deflection electromagnet device.
The first deflection electromagnet device, the second deflection electromagnet device, and the third deflection electromagnet device are arranged in this order in the traveling direction of the charged particle beam,
A first deflection electromagnet device and a third deflection electromagnet device are disposed adjacent to the second deflection electromagnet device;
The second bending magnet device is
A magnetic first yoke and a magnetic second yoke disposed below the first yoke and connected to the first yoke by a nonmagnetic support member;
The first yoke includes a first return pole, a first main pole, and a second return pole. The second yoke includes a third return pole, a second main pole, and a fourth return pole.
A first coil for generating a magnetic field is provided on the first main pole, a second coil for generating a magnetic field is provided on the second main pole,
The first return pole, the second return pole, the third return pole and the fourth return pole are not provided with a coil,
The first return pole and the third return pole face each other, the first main pole and the second main pole, and the second return pole and the fourth return pole face each other with a gap through which the charged particle beam passes. Arranged
It has a configuration .

第1リターンポールと第3リターンポールが、第1コイルを設けた第1メインポールと第2コイルを設けた第2メインポールが、及び第2リターンポールと第4リターンポールが、それぞれ、荷電粒子ビームが通過する間隙を間に挟んで対向して配置されているので、偏向磁場領域を狭くすることができて偏向軌道のリング軌道からのずれを小さくすることができる。このため、第二の偏向電磁石装置を小型化することができる。 The first return pole and the third return pole are the first main pole provided with the first coil, the second main pole provided with the second coil, and the second return pole and the fourth return pole are charged particles, respectively. Since they are arranged facing each other with a gap through which the beam passes, the deflection magnetic field region can be narrowed and the deviation of the deflection trajectory from the ring trajectory can be reduced. For this reason, the second bending electromagnet device can be reduced in size.

好ましくは、第1メインポールを、荷電粒子ビームの進行方向において、第1リターンポールと第2リターンポールの間に配置し、第2メインポールを、荷電粒子ビームの進行方向において、第3リターンポールと第4リターンポールの間に配置することが望ましい。これによって、第1メインポールを中心に磁石体系が対称となるため、第一及び第三の偏向電磁石装置を含めて、製作性が向上する。   Preferably, the first main pole is disposed between the first return pole and the second return pole in the traveling direction of the charged particle beam, and the second main pole is disposed in the third return pole in the traveling direction of the charged particle beam. And a fourth return pole. As a result, the magnet system is symmetric with respect to the first main pole, so that the manufacturability including the first and third deflection electromagnet devices is improved.

本発明によれば、偏向電磁石装置を小型化することができる。   According to the present invention, the deflection electromagnet device can be reduced in size.

挿入光源装置の一種であり3ポールで構成される従来のウィグラーの配置を上方から見た概念図である。It is the conceptual diagram which looked at the arrangement | positioning of the conventional wiggler which is a kind of insertion light source device and comprised from 3 poles from the upper direction. 従来の第二の偏向電磁石装置の偏向軌道方向から見た構成図である。It is the block diagram seen from the deflection | deviation track | orbit direction of the 2nd conventional bending electromagnet apparatus. 図2に示す偏向電磁石装置の偏向軌道に垂直な方向から見た構成図である。It is the block diagram seen from the direction perpendicular | vertical to the deflection | deviation track | orbit of the bending electromagnet apparatus shown in FIG. 本発明の好適な一実施例である挿入光源装置の斜視図である。It is a perspective view of the insertion light source device which is one suitable Example of this invention. 図4に示す第二の偏向電磁石装置の偏向軌道に垂直な方向から見た構成図である。It is the block diagram seen from the direction perpendicular | vertical to the deflection | deviation track | orbit of the 2nd bending electromagnet apparatus shown in FIG. 図5に示す第二の偏向電磁石装置の偏向軌道方向から見た構成図である。It is the block diagram seen from the deflection | deviation track | orbit direction of the 2nd bending electromagnet apparatus shown in FIG. 図4に示す第二の偏向電磁石装置の鳥瞰図である。It is a bird's-eye view of the 2nd bending electromagnet apparatus shown in FIG. 第二の偏向電磁石装置の磁場中心からの距離に対する磁場強度の変化を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the change of the magnetic field intensity with respect to the distance from the magnetic field center of a 2nd bending magnet apparatus. 図4に示す第二の偏向電磁石装置に第三の偏向電磁石装置を併設した場合での第二の偏向電磁石装置の磁場中心からの距離に対する磁場強度の変化を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a change in magnetic field strength with respect to a distance from the magnetic field center of the second deflection electromagnet apparatus when a third deflection electromagnet apparatus is provided together with the second deflection electromagnet apparatus shown in FIG. 4. 図4に示す第二の偏向電磁石装置における、図9に示す磁場による偏向軌道のリング軌道からのずれを示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a deviation of the deflection trajectory from the ring trajectory due to the magnetic field shown in FIG. 9 in the second deflection electromagnet apparatus shown in FIG. 4. 図2に示す従来の第二の偏向電磁石装置に第三の偏向電磁石装置を併設した場合でのこの第二の偏向電磁石装置の磁場中心からの距離に対する磁場強度の磁場解析結果を示す図である。It is a figure which shows the magnetic field analysis result of the magnetic field strength with respect to the distance from the magnetic field center of this 2nd deflection | deviation electromagnet apparatus in the case where the 3rd deflection | deviation electromagnet apparatus is also attached to the conventional 2nd deflection | deviation electromagnet apparatus shown in FIG. . 図2に示す従来の第二の偏向電磁石装置における、図11に示す磁場による、ビーム軌道のリング軌道からのずれを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the shift | offset | difference from the ring orbit of the beam orbit by the magnetic field shown in FIG. 11 in the 2nd conventional bending electromagnet apparatus shown in FIG.

以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明の好適な一実施例である挿入光源装置を、図4,図5,図6及び図7を用いて説明する。本実施例の挿入光源装置は、例えば、シンクロトロン放射光リングに設けられる。   An insertion light source device according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4, 5, 6 and 7. The insertion light source device of the present embodiment is provided, for example, in a synchrotron radiation light ring.

本実施例の挿入光源装置12は、図4に示すように、第一の偏向電磁石装置13,第二の偏向電磁石装置14及び第三の偏向電磁石装置15を備える。荷電粒子ビームが通過するビームダクト(図示せず)に沿って、荷電粒子ビームの進行方向の上流側から順に、第一の偏向電磁石装置13,第二の偏向電磁石装置14,第三の偏向電磁石装置15が配置される。偏向電磁石装置15は、偏向電磁石装置14によって曲げられた荷電粒子ビームを偏向電磁石装置14の通過後にリング軌道に戻すために、ビーム軌道上でかつ偏向電磁石装置14の近傍に設置される。偏向電磁石装置13も、上流側において、ビーム軌道上で偏向電磁石装置14の近傍に設置されることが好ましい。偏向電磁石装置14は加速器用偏向電磁石装置である。   As shown in FIG. 4, the insertion light source device 12 of this embodiment includes a first deflection electromagnet device 13, a second deflection electromagnet device 14, and a third deflection electromagnet device 15. A first deflecting electromagnet device 13, a second deflecting electromagnet device 14, and a third deflecting electromagnet in order from the upstream side in the traveling direction of the charged particle beam along a beam duct (not shown) through which the charged particle beam passes. A device 15 is arranged. The deflection electromagnet device 15 is installed on the beam trajectory and in the vicinity of the deflection electromagnet device 14 in order to return the charged particle beam bent by the deflection electromagnet device 14 to the ring orbit after passing through the deflection electromagnet device 14. The deflection electromagnet device 13 is also preferably installed in the vicinity of the deflection electromagnet device 14 on the beam trajectory on the upstream side. The deflection electromagnet device 14 is a deflection electromagnet device for an accelerator.

偏向電磁石装置13及び15は同じ構成要素を有する。偏向電磁石装置13は、環状の一対のコイル10A,10B及びC字状のヨーク16を有する。C字状のヨーク16は、上部ヨーク16A及び上部ヨーク16Aよりも下方に配置された下部ヨーク16Bを有する。サイドポール2Aが上部ヨーク16Aの端部に設けられて下方に向かって伸びている。サイドポール2Bが下部ヨーク16Bの端部に設けられて上方に向かって伸びている。サイドポール2Aの下端とサイドポール2Bの上端の間に、間隙が形成されている。コイル10Aが、サイドポール2Aを取り囲んでサイドポール2Aに設置される。コイル10Bが、サイドポール2Bを取り囲んでサイドポール2Bに設置される。   The deflection electromagnet devices 13 and 15 have the same components. The deflection electromagnet device 13 includes a pair of annular coils 10 </ b> A and 10 </ b> B and a C-shaped yoke 16. The C-shaped yoke 16 has an upper yoke 16A and a lower yoke 16B disposed below the upper yoke 16A. A side pole 2A is provided at the end of the upper yoke 16A and extends downward. A side pole 2B is provided at the end of the lower yoke 16B and extends upward. A gap is formed between the lower end of the side pole 2A and the upper end of the side pole 2B. A coil 10A surrounds the side pole 2A and is installed on the side pole 2A. A coil 10B surrounds the side pole 2B and is installed on the side pole 2B.

偏向電磁石装置15は、環状の一対のコイル10C,10D及びC字状のヨーク17を有する。C字状のヨーク17は、上部ヨーク17A及び上部ヨーク17Aよりも下方に配置された下部ヨーク17Bを有する。サイドポール2Cが上部ヨーク17Aの端部に設けられて下方に向かって伸びている。サイドポール2Dが下部ヨーク17Bの端部に設けられて上方に向かって伸びている。サイドポール2Cの下端とサイドポール2Dの上端の間に、間隙が形成されている。コイル10Cが、サイドポール2Cを取り囲んでサイドポール2Cに設置される。コイル10Dが、サイドポール2Dを取り囲んでサイドポール2Dに設置される。   The deflection electromagnet device 15 has a pair of annular coils 10 </ b> C and 10 </ b> D and a C-shaped yoke 17. The C-shaped yoke 17 has an upper yoke 17A and a lower yoke 17B disposed below the upper yoke 17A. A side pole 2C is provided at the end of the upper yoke 17A and extends downward. A side pole 2D is provided at the end of the lower yoke 17B and extends upward. A gap is formed between the lower end of the side pole 2C and the upper end of the side pole 2D. A coil 10C surrounds the side pole 2C and is installed on the side pole 2C. A coil 10D surrounds the side pole 2D and is installed on the side pole 2D.

サイドポール2A,2B,2C,2Dは磁性材で作られている。コイル10A,10Bは偏向電磁石装置13の起磁力を発生するためのコイルであり、コイル10C,10Dは偏向電磁石装置15の起磁力を発生するためのコイルである。ヨーク16,17は該当するコイルで生成された磁力線を導くために磁性材で作られている。   The side poles 2A, 2B, 2C, 2D are made of a magnetic material. The coils 10 </ b> A and 10 </ b> B are coils for generating a magnetomotive force of the deflection electromagnet device 13, and the coils 10 </ b> C and 10 </ b> D are coils for generating a magnetomotive force of the deflection electromagnet device 15. The yokes 16 and 17 are made of a magnetic material in order to guide magnetic field lines generated by the corresponding coils.

偏向電磁石装置14を、図5、図6及び図7を用いて具体的に説明する。偏向電磁石装置14は、メインポール11A,11B、コイル4A,4B、リターンポール7A,7B,7C,7D、支持部材8及び連結部材9A,9Bを備える。メインポール11A,11B、リターンポール7A,7B,7C,7D及び連結部材9A,9Bは磁性体であり、支持部材8は非磁性体である。水平方向に伸びる連結部材9Aが支持部材8の上端部に設けられ、水平方向に伸びる連結部材9Bが連結部材9Aの下方に配置されて支持部材8の下端部に設けられる。   The deflection electromagnet device 14 will be specifically described with reference to FIGS. 5, 6, and 7. The deflection electromagnet device 14 includes main poles 11A, 11B, coils 4A, 4B, return poles 7A, 7B, 7C, 7D, a support member 8, and connecting members 9A, 9B. The main poles 11A, 11B, the return poles 7A, 7B, 7C, 7D and the connecting members 9A, 9B are magnetic bodies, and the support member 8 is a non-magnetic body. A connecting member 9A extending in the horizontal direction is provided at the upper end portion of the support member 8, and a connecting member 9B extending in the horizontal direction is disposed below the connecting member 9A and provided at the lower end portion of the supporting member 8.

図5に示すように、リターンポール7A,メインポール11A及びリターンポール7Bが、この順序でビーム進行方向(ビーム軌道3)の上流側から順に配置され、連結部材9Aに接して固定される。リターンポール7A,メインポール11A及びリターンポール7Bは、連結部材9Aから下方に向かって伸びている。また、リターンポール7A,メインポール11A及びリターンポール7Bの下方に配置されたリターンポール7C,メインポール1B及びリターンポール7Dが、この順序でビーム進行方向(ビーム軌道3)の上流側から順に配置され、連結部材9Bに接して固定される。リターンポール7C,メインポール1B及びリターンポール7Dは、連結部材9Bから上方に向かって伸びている。   As shown in FIG. 5, the return pole 7A, the main pole 11A, and the return pole 7B are sequentially arranged in this order from the upstream side in the beam traveling direction (beam trajectory 3), and are fixed in contact with the connecting member 9A. The return pole 7A, the main pole 11A, and the return pole 7B extend downward from the connecting member 9A. Also, the return pole 7C, the main pole 1B, and the return pole 7D arranged below the return pole 7A, the main pole 11A, and the return pole 7B are arranged in this order from the upstream side in the beam traveling direction (beam trajectory 3). , Fixed in contact with the connecting member 9B. The return pole 7C, the main pole 1B, and the return pole 7D extend upward from the connecting member 9B.

リターンポール7Aの下端がリターンポール7Cの上端と向き合っており、メインポール11Aの下端がメインポール1Bの上端と向き合っている。リターンポール7Bの下端がリターンポール7Bの上端と向き合っている。リターンポール7Aとリターンポール7Cの間、メインポール11Aとメインポール11Bの間、及びリターンポール7Bとリターンポール7Dの間には、それぞれ、間隙が形成されている。   The lower end of the return pole 7A faces the upper end of the return pole 7C, and the lower end of the main pole 11A faces the upper end of the main pole 1B. The lower end of the return pole 7B faces the upper end of the return pole 7B. Gaps are formed between the return pole 7A and the return pole 7C, between the main pole 11A and the main pole 11B, and between the return pole 7B and the return pole 7D, respectively.

メインポール11A,第1リターンポール7A,第2リターンポール7B及び連結部材9Aが偏向電磁石装置14の1つのヨーク(第1ヨーク)を構成し、メインポール11B,第1リターンポール7C,第2リターンポール7D及び連結部材9Bが偏向電磁石装置14の他のヨーク(第2ヨーク)を構成する。第1ヨーク及び第2ヨークは、荷電粒子ビームが通過する間隙を挟んでそれぞれ3つの凸部(1つのメインポール及び2つのリターンポール)を有し、この間隙を介して上下に対向して配置されている。偏向電磁石装置14が第1ヨーク及び第2ヨークを有しているので、コイル4A,4Bで生成された磁力を効率的に所望の方向に取り出す(導く)ことができる。   The main pole 11A, the first return pole 7A, the second return pole 7B, and the connecting member 9A constitute one yoke (first yoke) of the deflection electromagnet device 14, and the main pole 11B, the first return pole 7C, and the second return The pole 7D and the connecting member 9B constitute another yoke (second yoke) of the bending electromagnet device 14. The first yoke and the second yoke each have three convex portions (one main pole and two return poles) across a gap through which the charged particle beam passes, and are arranged facing each other up and down through the gap. Has been. Since the deflection electromagnet device 14 includes the first yoke and the second yoke, the magnetic force generated by the coils 4A and 4B can be efficiently extracted (guided) in a desired direction.

環状のコイル4Aが、メインポール11Aを取り囲んでメインポール11Aに設置される。同様に、環状のコイル4Bが、メインポール11Bを取り囲んでメインポール11Bに設置される。コイル4A,4Bの巻き付け方向が同じであり、コイル4A,4Bには同じ方向に電流が流れる。これらのコイル4A,4Bを励磁することによって、偏向電磁石装置14に磁場が生成される。偏向電磁石装置14は、図6に示すように、偏向電磁石装置14への荷電粒子ビームの入射方向から見ると(ビーム進行方向の上流側に配置される偏向電磁石装置13から見ると)、C字型の形状を有している。偏向電磁石装置14は、C字型の形状にすることによって、H型形状の偏向電磁石と比較して設置スペースを狭くすることができる。更に、メンテナンス等で偏向電磁石14を移動する場合にも、荷電粒子ビームのビーム軌道を含む真空ダクトを取り外す必要がない。非磁性体の支持部材8が、前述したように、連結部材9Aと連結部材9Bを連結している。支持部材8が非磁性体であるので、磁気抵抗が磁性体(メインポール,リターンポール及び連結部材)よりも大きくなる。このため、後述するように、メインポールからリターンポールを通る磁気回路を形成することができる。   An annular coil 4A surrounds the main pole 11A and is installed on the main pole 11A. Similarly, an annular coil 4B surrounds the main pole 11B and is installed on the main pole 11B. The winding directions of the coils 4A and 4B are the same, and currents flow through the coils 4A and 4B in the same direction. By exciting these coils 4A and 4B, a magnetic field is generated in the deflection electromagnet device 14. As shown in FIG. 6, the deflection electromagnet apparatus 14 is C-shaped when viewed from the incident direction of the charged particle beam to the deflection electromagnet apparatus 14 (as viewed from the deflection electromagnet apparatus 13 arranged on the upstream side in the beam traveling direction). Has the shape of a mold. The deflecting electromagnet device 14 can be made C-shaped to reduce the installation space compared to the H-shaped deflecting electromagnet. Further, when moving the deflection electromagnet 14 for maintenance or the like, it is not necessary to remove the vacuum duct including the beam trajectory of the charged particle beam. As described above, the nonmagnetic support member 8 connects the connecting member 9A and the connecting member 9B. Since the support member 8 is a non-magnetic material, the magnetic resistance is larger than that of the magnetic material (main pole, return pole and connecting member). For this reason, as will be described later, a magnetic circuit passing from the main pole to the return pole can be formed.

本実施例では、第1ヨークを、別々の部材であるメインポール11A、リターンポール7A,7B及び連結部材9Aを組み立てて構成したが、これら部材を一体成型して第1ヨークを構成してもよい。第2ヨークも、メインポール11B、リターンポール7C,7D及び連結部材9Bを一体成型して構成してもよい。   In this embodiment, the first yoke is constructed by assembling the main pole 11A, the return poles 7A and 7B, and the connecting member 9A, which are separate members, but the first yoke may be configured by integrally molding these members. Good. The second yoke may also be configured by integrally molding the main pole 11B, the return poles 7C and 7D, and the connecting member 9B.

リターンポール7A,7B,7C,7Dの寸法は、図6に示された上下方向の偏向磁場の向き及びこれに直交する水平方向(左右方向)の偏向磁場の向きのいずれに対してもメインポール11A,11Bの寸法と同程度としている。これにより、図6における上下方向の偏向磁場及び水平方向(左右方向)の磁場の分布は、偏向軌道方向(図6の紙面に垂直な方向)にほぼ一様となる。また、リターンポール7A,7B,7C,7Dの大きさは互いに同じであることが望ましい。リターンポール7A,7B,7C,7Dの大きさが異なる場合には、各リターンポールの磁気抵抗に差が生じ、リターンポール7Aとリターンポール7Cの間に生成される磁場の強度とリターンポール7Bとリターンポール7Dの間に生成される磁場の強度が異なる。このため、荷電粒子ビーム軌道をリング軌道に戻すために、偏向電磁石装置13と偏向電磁石装置15のそれぞれの仕様を変える必要がある。リターンポール7A,7B,7C,7Dの大きさを同じにすることによって、そのような問題を解消することができ、偏向電磁石装置13及び偏向電磁石装置15の各仕様を同じにすることができる。   The dimensions of the return poles 7A, 7B, 7C, and 7D are the same as the main pole with respect to any of the vertical deflection magnetic field direction and the horizontal (left-right) deflection magnetic field direction shown in FIG. The dimensions are the same as those of 11A and 11B. Thereby, the distribution of the vertical deflection magnetic field and the horizontal (left / right) magnetic field in FIG. 6 is substantially uniform in the deflection trajectory direction (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 6). The return poles 7A, 7B, 7C, and 7D are preferably the same in size. When the sizes of the return poles 7A, 7B, 7C, and 7D are different, a difference occurs in the magnetic resistance of each return pole, and the strength of the magnetic field generated between the return pole 7A and the return pole 7C and the return pole 7B The strength of the magnetic field generated between the return poles 7D is different. For this reason, in order to return the charged particle beam trajectory to the ring trajectory, it is necessary to change the specifications of the deflection electromagnet device 13 and the deflection electromagnet device 15. By making the sizes of the return poles 7A, 7B, 7C, and 7D the same, such a problem can be solved, and the specifications of the deflection electromagnet device 13 and the deflection electromagnet device 15 can be made the same.

シンクロトロン放射光リングに設けられた、荷電粒子ビームが内部を通過する環状のビームダクト(真空ダクト)(図示せず)が、サイドポール2Aとサイドポール2Bの間、リターンポール7Aとリターンポール7Cの間、メインポール11Aとメインポール11Bの間、リターンポール7Bとリターンポール7Dの間、及びサイドポール2Cとサイドポール2Dの間にそれぞれ形成された各間隙内に配置される。   An annular beam duct (vacuum duct) (not shown) provided in the synchrotron radiation ring through which the charged particle beam passes is provided between the side pole 2A and the side pole 2B, and between the return pole 7A and the return pole 7C. Between the main pole 11A and the main pole 11B, between the return pole 7B and the return pole 7D, and between the side pole 2C and the side pole 2D.

本実施例の挿入光源装置12における偏向電磁石装置14の作用について説明する。   The operation of the bending electromagnet device 14 in the insertion light source device 12 of this embodiment will be described.

コイル4Aにコイル電流を通電することによって起磁力が発生し、図5及び図6に記載されたように、メインポール11A、連結部材9A及びリターンポール7Aをこの順に(もしくはこの逆順に)通過する磁場(磁力線6)、及びメインポール11A、連結部材9A及びリターンポール7Bをこの順に(もしくはこの逆順に)通過する磁場(磁力線6)がそれぞれ生成される。コイル4Bにコイル電流を通電することによって起磁力が発生し、リターンポール7C,連結部材9B及びメインポール11Bをこの順に(もしくはこの逆順に)通過する磁場(磁力線6)、及びリターンポール7D、連結部材9B及びメインポール11Bをこの順に(もしくはこの逆順に)通過する磁場(磁力線6)がそれぞれ生成される。連結部材9Aと連結部材9Bを接続する支持部材8は、非磁性体で構成されているため、磁気抵抗が磁性体(メインポール11A,11B,リターンポール7A,7B,7C,7D及び連結部材9A,9B)よりも大きい。磁気回路は磁気抵抗の小さくなる磁路で閉じられる。このため、メインポールからリターンポールを通る磁路の磁気抵抗が、メインポールから非磁性材である支持部材8を通る磁路のそれよりも小さくなるので、後述の、図5に示すような磁気回路が形成される。   A magnetomotive force is generated by applying a coil current to the coil 4A, and passes through the main pole 11A, the connecting member 9A, and the return pole 7A in this order (or in the reverse order) as described in FIGS. A magnetic field (line of magnetic force 6) and a magnetic field (line of magnetic force 6) that passes through the main pole 11A, the connecting member 9A, and the return pole 7B in this order (or vice versa) are generated. A magnetomotive force is generated by applying a coil current to the coil 4B, and a magnetic field (line of magnetic force 6) that passes through the return pole 7C, the connecting member 9B, and the main pole 11B in this order (or vice versa), and the return pole 7D, the connection Magnetic fields (lines of magnetic force 6) that pass through the member 9B and the main pole 11B in this order (or vice versa) are respectively generated. Since the supporting member 8 that connects the connecting member 9A and the connecting member 9B is made of a non-magnetic material, the magnetic resistance is a magnetic material (main poles 11A, 11B, return poles 7A, 7B, 7C, 7D and connecting member 9A). , 9B). The magnetic circuit is closed by a magnetic path with a small magnetic resistance. For this reason, the magnetic resistance of the magnetic path passing from the main pole to the return pole is smaller than that of the magnetic path passing from the main pole to the support member 8 which is a non-magnetic material. A circuit is formed.

コイル4A及び4Bにコイル電流を流したとき、図5に示すように、メインポール11A及び11Bに生成される偏向磁場とは逆向きの戻り磁場が、リターンポール7Aとリターンポール7Cの間、及びリターンポール7Bとリターンポール7Dの間に、それぞれ生成される。メインポールとリターンポールが磁性体の連結部材で連結されているので、メインポール11A、リターンポール7A、リターンポール7C、メインポール11B及びメインポール11Aをこの順序で連絡する、閉じた磁気回路、及びメインポール11A、リターンポール7B、リターンポール7D、メインポール11B及びメインポール11Aをこの順序で連絡する、閉じた磁気回路がそれぞれ形成される。   When a coil current is passed through the coils 4A and 4B, as shown in FIG. 5, a return magnetic field opposite to the deflection magnetic field generated in the main poles 11A and 11B is generated between the return pole 7A and the return pole 7C, and Each is generated between the return pole 7B and the return pole 7D. Since the main pole and the return pole are connected by a magnetic connecting member, a closed magnetic circuit that connects the main pole 11A, the return pole 7A, the return pole 7C, the main pole 11B, and the main pole 11A in this order, and Closed magnetic circuits that connect the main pole 11A, the return pole 7B, the return pole 7D, the main pole 11B, and the main pole 11A in this order are formed.

図6において、磁力線6のうち、実線の矢印で示された6Aがメインポール11A,11Bを通る磁力線,点線の矢印で示された6Bがリターンポール7A及び7C、及びリターンポール7B及び7Dを通る磁力線である。第1ヨークと第2ヨークを連結する支持部材8が非磁性体であるので、前述したように、支持部材8を介した磁路が形成されにくくなっている。   In FIG. 6, among the magnetic force lines 6, 6A indicated by solid arrows pass through the main poles 11A and 11B, 6B indicated by dotted arrows pass through the return poles 7A and 7C, and return poles 7B and 7D. Magnetic field lines. Since the support member 8 that connects the first yoke and the second yoke is a non-magnetic material, it is difficult to form a magnetic path via the support member 8 as described above.

シンクロトロン放射光リングが起動されると、シンクロトロン(加速器)によって加速された荷電粒子ビームが環状のビームダクト内を周回する。挿入光源装置12において、放射光を放出しないときには、コイル10A,10B,4A,4B,10C及び10Dに電流を流さない。このため、荷電粒子ビームは、リング軌道に沿って環状のビームダクト内を通過する。放射光を放出するとき、コイル10A,10B,4A,4B,10C及び10Dにそれぞれ通電される。コイル10A,10Bに通電されたとき、偏向電磁石装置13に磁場が生成され、ビームダクト内を通過する荷電粒子ビームが偏向電磁石装置13によって偏向される。通電されたコイル4A,4Bによって偏向電磁石装置14に磁場が生成されて前述した2つの磁気回路が形成される。偏向電磁石装置13で偏向されてビームダクト内を通過する荷電粒子ビームが、これらの磁気回路の形成によって、再度偏向され、偏向電磁石装置14で放射光を放出する。通電されたコイル10C,10Dによって偏向電磁石装置15に磁場が生成される。この偏向電磁石装置15は、偏向電磁石装置14を通過した荷電粒子ビームを偏向させてリング軌道に戻す。 When the synchrotron radiation ring is activated, the charged particle beam accelerated by the synchrotron (accelerator) goes around in the annular beam duct. In inserting the light source device 12, when not emit emitted light does not pass the coil 10 A, 10 B, 4A, current to 4B, 10 C and 10 D. For this reason, the charged particle beam passes through the annular beam duct along the ring trajectory. When releasing radiation, coils 10 A, 10 B, 4A, are respectively energized 4B, 10 C and 10 D. When the coils 10 A and 10 B are energized, a magnetic field is generated in the deflection electromagnet apparatus 13, and the charged particle beam passing through the beam duct is deflected by the deflection electromagnet apparatus 13. A magnetic field is generated in the deflection electromagnet device 14 by the energized coils 4A and 4B, and the two magnetic circuits described above are formed. The charged particle beam deflected by the deflecting electromagnet device 13 and passing through the beam duct is deflected again by the formation of these magnetic circuits, and emitted light is emitted by the deflecting electromagnet device 14. A magnetic field is generated in the deflecting electromagnet apparatus 15 by the energized coils 10 C and 10 D. The deflection electromagnet device 15 deflects the charged particle beam that has passed through the deflection electromagnet device 14 and returns it to the ring orbit.

第二の偏向電磁石装置を対象にした磁場解析結果を図8に示す。横軸は、第二の偏向電磁石装置内の偏向されたビーム軌道3に沿った、磁石中心Oを基点とした偏向軌道上の距離である。その磁場解析では、偏向軌道上の磁場を、ビーム軌道上の磁場を偏向電磁石装置14の中心軸上の1次元磁場によって近似している。縦軸は第二の偏向電磁石装置によって荷電粒子に作用する垂直磁場である。図8には、本実施例で用いられた偏向電磁石装置14での磁場分布と併せて、リターンポールを備えていない従来の偏向電磁石装置1A(図2参照)での磁場分布も記載されている。偏向電磁石装置14での磁場分布は「リターンポールあり」として表され、偏向電磁石装置1Aでの磁場分布は「リターンポールなし」として表されている。「リターンポールあり」では、垂直磁場が正となる領域を「リターンポールなし」に比べて狭い領域に抑え、垂直磁場が負となる領域を広げている。ビーム軌道の偏向前後でのビーム方向を同じとするには、垂直磁場が正となる領域での磁場曲線および縦横軸で囲まれた面積と垂直磁場が負となる領域での磁場曲線および横軸で囲まれた面積が一致する必要があり、不足した負の垂直磁場領域は第三の偏向電磁石で生成し補う。   A magnetic field analysis result for the second bending electromagnet apparatus is shown in FIG. The horizontal axis represents the distance on the deflection trajectory along the deflected beam trajectory 3 in the second deflection electromagnet apparatus with the magnet center O as a base point. In the magnetic field analysis, the magnetic field on the deflection trajectory is approximated by the one-dimensional magnetic field on the central axis of the deflection electromagnet apparatus 14. The vertical axis represents a vertical magnetic field that acts on charged particles by the second bending electromagnet apparatus. FIG. 8 also shows the magnetic field distribution in the conventional bending electromagnet apparatus 1A (see FIG. 2) that does not include a return pole, in addition to the magnetic field distribution in the bending electromagnet apparatus 14 used in this embodiment. . The magnetic field distribution in the deflection electromagnet apparatus 14 is represented as “with return pole”, and the magnetic field distribution in the deflection electromagnet apparatus 1A is represented as “without return pole”. In “with return pole”, the region in which the vertical magnetic field is positive is suppressed to a narrower region than in “without return pole”, and the region in which the vertical magnetic field is negative is expanded. To make the beam direction the same before and after the deflection of the beam trajectory, the magnetic field curve in the region where the vertical magnetic field is positive and the area surrounded by the vertical and horizontal axes and the magnetic field curve and the horizontal axis in the region where the vertical magnetic field is negative The areas surrounded by are required to coincide with each other, and the deficient negative vertical magnetic field region is generated and compensated by the third bending magnet.

具体的な偏向軌道のリング軌道からのずれを示すために、仮想的な第三の偏向電磁石装置による磁場(常伝導磁石を仮定し約1Tとした)を加えた磁場分布を、磁石中心Oを基点として、図9及び図11に示す。図9はリターンポールを備えた偏向電磁石装置14におけるその磁場分布を示し、図11はリターンポールを備えていない偏向電磁石装置1Aにおけるその磁場分布を示している。偏向電磁石装置14に生じる図9に示す磁場分布に起因した、偏向軌道のリング軌道からのずれを、磁石中心Oを基点として、図10に示す。偏向電磁石装置1Aに生じる図11に示す磁場分布に起因した、偏向軌道のリング軌道からのずれを、磁石中心Oを基点として、図12に示す。   In order to show the deviation of the specific deflection trajectory from the ring trajectory, a magnetic field distribution obtained by applying a magnetic field (about 1 T assuming a normal conducting magnet) by a virtual third deflecting electromagnet apparatus is represented by the magnet center O. As a base point, it shows in FIG.9 and FIG.11. FIG. 9 shows the magnetic field distribution in the deflection electromagnet apparatus 14 provided with the return pole, and FIG. 11 shows the magnetic field distribution in the deflection electromagnet apparatus 1A not provided with the return pole. FIG. 10 shows the deviation of the deflection trajectory from the ring trajectory due to the magnetic field distribution shown in FIG. 9 occurring in the deflection electromagnet apparatus 14 with the magnet center O as a base point. FIG. 12 shows the deviation of the deflection trajectory from the ring trajectory due to the magnetic field distribution shown in FIG. 11 that occurs in the deflection electromagnet apparatus 1A, with the magnet center O as a base point.

図10及び図12に示すそれぞれの特性から、偏向電磁石装置14は、偏向軌道のリング軌道からのずれを約3割低減でき、更に、第三の偏向電磁石装置、すなわち、偏向電磁石装置15による磁場領域を約3割小さくすることができることが分かった。偏向電磁石装置15による磁場領域の低減は、本実施例に用いる偏向電磁石装置15の小型化をもたらす。ここで、偏向電磁石装置15を考慮したが、偏向電磁石装置14の磁石中心Oを基点に偏向電磁石装置15と対称に配置されている偏向電磁石装置13を考慮してもよい。偏向電磁石装置13を考慮したときには、偏向電磁石装置15と同様な効果が生じる。正の垂直磁場領域を狭くするために、第二の偏向円磁石装置のメインポール11A,11B、コイル4Aおよび4Bのビーム軌道方向の厚さを薄くする方法もあるが、コイルの巻き半径が小さくなって製造上の問題があることに加え、コイル断面積が小さくなるために電流密度が上昇してしまう。   10 and 12, the deflection electromagnet apparatus 14 can reduce the deviation of the deflection trajectory from the ring orbit by about 30%, and further, the magnetic field generated by the third deflection electromagnet apparatus, that is, the deflection electromagnet apparatus 15. It has been found that the area can be reduced by about 30%. Reduction of the magnetic field region by the deflecting electromagnet device 15 leads to miniaturization of the deflecting electromagnet device 15 used in this embodiment. Here, the deflection electromagnet device 15 is considered, but the deflection electromagnet device 13 arranged symmetrically with the deflection electromagnet device 15 with respect to the magnet center O of the deflection electromagnet device 14 may be considered. When the deflection electromagnet device 13 is considered, the same effect as the deflection electromagnet device 15 is produced. In order to narrow the positive vertical magnetic field region, there is a method of reducing the thickness of the main poles 11A and 11B and the coils 4A and 4B of the second deflection circular magnet device in the beam trajectory direction, but the coil winding radius is small. In addition to manufacturing problems, the coil cross-sectional area is reduced, and the current density is increased.

本実施例では、磁性体の第1ヨーク及び第1ヨークの下方に配置される磁性体の第2ヨークが非磁性体の支持部材で連結され、第1ヨークが、第1リターンポール、第1メインポール、第2リターンポールを含んでおり、第2ヨークが、第3リターンポール、第2メインポール、第4リターンポールを含んでおり、第1リターンポールと第3リターンポールが、第1メインポールと第2メインポールが、及び第2リターンポールと第4リターンポールが、それぞれ、対向して配置されているため、荷電粒子ビームの偏向軌道上に相反する向きの磁場が生成される。つまり、メインポール11Aとメインポール11Bの間に形成された間隙(荷電粒子ビームが通過する領域)に生成される磁場の向きが、第1のリターンポールであるリターンポール7Aとリターンポール7Cの間に形成された間隙(荷電粒子ビームが通過する領域)に生成される磁場の向き、及び第2のリターンポールであるリターンポール7Bとリターンポール7Dの間に形成された間隙(荷電粒子ビームが通過する領域)に生成される磁場の向きと逆向きとなるよう構成されている。このため、荷電粒子を偏向させるための正の垂直磁場領域を狭くすることができる。これにより、荷電粒子ビームの偏向軌道とリング軌道との差(距離)を短くでき、偏向電磁石装置14全体の大きさを小さくすることができる。偏向電磁石装置14が荷電粒子ビームの偏向軌道のリング軌道からのずれを小さくできるため、その分リング軌道を含む真空ダクトも小型化できる。また、偏向電磁石装置14に隣接して配置される偏向電磁石装置13,15のサイズも小さくすることができる。この結果、偏向電磁石装置13,14,15を有する挿入光源装置12が、小型化される。   In this embodiment, a magnetic first yoke and a magnetic second yoke disposed below the first yoke are connected by a nonmagnetic support member, and the first yoke is a first return pole, a first return pole, and a first return pole. The main pole and the second return pole are included, the second yoke includes the third return pole, the second main pole and the fourth return pole, and the first return pole and the third return pole are the first main pole. Since the pole and the second main pole, and the second return pole and the fourth return pole are arranged to face each other, a magnetic field in the opposite direction is generated on the deflection trajectory of the charged particle beam. That is, the direction of the magnetic field generated in the gap formed between the main pole 11A and the main pole 11B (the region through which the charged particle beam passes) is between the return pole 7A and the return pole 7C as the first return pole. The direction of the magnetic field generated in the gap formed in (the region through which the charged particle beam passes) and the gap formed between the return pole 7B and the return pole 7D that are the second return poles (the charged particle beam passes) In a direction opposite to the direction of the magnetic field generated in the region). For this reason, the positive vertical magnetic field region for deflecting charged particles can be narrowed. Thereby, the difference (distance) between the deflection trajectory and the ring trajectory of the charged particle beam can be shortened, and the overall size of the deflection electromagnet device 14 can be reduced. Since the deflection electromagnet device 14 can reduce the deviation of the deflection trajectory of the charged particle beam from the ring trajectory, the vacuum duct including the ring trajectory can be reduced in size. In addition, the size of the deflection electromagnet devices 13 and 15 disposed adjacent to the deflection electromagnet device 14 can be reduced. As a result, the insertion light source device 12 having the deflection electromagnet devices 13, 14, and 15 is reduced in size.

本実施例によれば、偏向電磁石装置14の小型化を実現できるため、必要な電磁石装置の設置スペースを抑制できる。また、真空ダクトの冷却系も小型化することができる。   According to the present embodiment, the deflection electromagnet device 14 can be reduced in size, so that a necessary installation space for the electromagnet device can be suppressed. Also, the cooling system for the vacuum duct can be reduced in size.

本実施例によれば、偏向電磁石装置14のメインポール11A,11Bを小さくできるため、偏向電磁石装置14に要求される冷凍機の容量を小さくすることができ、偏向電磁石装置14の立ち上げ及びシャットダウンに要する時間を短縮できる。例えば、コイル4A,4Bを超電導コイルにした偏向電磁石装置14では、メインポール11A,11Bが小さくなることによって冷却すべき機器(例えば、超電導コイル等)を従来よりも小さく構成できるので、その機器を冷却する冷媒(例えば、ヘリウム)を冷やす冷凍機の容量を小さくできる。また、常伝導電磁石を有する偏向電磁石装置14では、常電導で発生したジュール熱を冷却する冷却システムを簡素化できる。   According to this embodiment, since the main poles 11A and 11B of the deflection electromagnet device 14 can be reduced, the capacity of the refrigerator required for the deflection electromagnet device 14 can be reduced, and the deflection electromagnet device 14 is started up and shut down. Can be shortened. For example, in the deflection electromagnet device 14 in which the coils 4A and 4B are superconducting coils, the main poles 11A and 11B can be made smaller so that a device to be cooled (for example, a superconducting coil) can be configured smaller than the conventional one. The capacity of the refrigerator that cools the cooling refrigerant (for example, helium) can be reduced. Moreover, in the deflection electromagnet apparatus 14 having a normal conducting magnet, a cooling system for cooling Joule heat generated by normal conduction can be simplified.

偏向電磁石装置14のコイル4A,4Bがレーストラック状である場合、メインポール11A,11Bの長手方向が、レーストラック状の直線部の長手方向と平行となるように、メインポール11A,11B及びコイル4A,4Bを配置すると更に良い。このような構成により、メインポール11Aとメインポール11Bの間の荷電粒子ビームが通過する領域における磁場をさらに均一にすることができる。これにより、荷電粒子ビームの損失を低く抑えることもできる。   When the coils 4A and 4B of the deflection electromagnet device 14 have a racetrack shape, the main poles 11A and 11B and the coils are arranged so that the longitudinal direction of the main poles 11A and 11B is parallel to the longitudinal direction of the linear portion of the racetrack shape. It is better to arrange 4A and 4B. With such a configuration, the magnetic field in the region through which the charged particle beam passes between the main pole 11A and the main pole 11B can be made more uniform. Thereby, the loss of a charged particle beam can also be suppressed low.

本発明は、偏向電磁石装置に適用することができる。   The present invention can be applied to a bending electromagnet apparatus.

2A,2B,2C,2D…サイドポール、3…ビーム軌道、4A,4B,1A,10B,10C,10D…コイル、7A,7B,7C,7D…リターンポール、8…支持部材、9A,9B…連結部材、11A,11B…メインポール、12…挿入光源装置、13…第一の偏向電磁石装置、14…第二の偏向電磁石装置、15…第三の偏向電磁石装置、16,17…ヨーク。   2A, 2B, 2C, 2D ... side pole, 3 ... beam trajectory, 4A, 4B, 1A, 10B, 10C, 10D ... coil, 7A, 7B, 7C, 7D ... return pole, 8 ... support member, 9A, 9B ... 11A, 11B ... main pole, 12 ... insertion light source device, 13 ... first deflection electromagnet device, 14 ... second deflection electromagnet device, 15 ... third deflection electromagnet device, 16, 17 ... yoke.

Claims (4)

第一の偏向電磁石装置と、第二の偏向電磁石装置と、第三の偏向電磁石装置とを備え、
前記第一の偏向電磁石装置、前記第二の偏向電磁石装置及び前記第三の偏向電磁石装置が、荷電粒子ビームの進行方向においてこの順序に配置され、
前記第一の偏向電磁石装置及び前記第三の偏向電磁石装置が、前記第二の偏向電磁石装置に隣接して配置され、
前記第二の偏向電磁石装置が、
磁性体の第1ヨークと、この第1ヨークの下方に配置されて非磁性体の支持部材で前記第1ヨークに連結された磁性体の第2ヨークとを備え、
前記第1ヨークが、第1リターンポール、第1メインポール、第2リターンポールを含んでおり、前記第2ヨークが、第3リターンポール、第2メインポール、第4リターンポールを含んでおり、
磁場を生成する第1コイルが前記第1メインポールに設けられ、磁場を生成する第2コイルが前記第2メインポールに設けられ、
前記第1リターンポール、前記第2リターンポール、前記第3リターンポール及び前記第4リターンポールには、コイルが設けられていなく、
前記第1リターンポールと前記第3リターンポールが、前記第1メインポールと前記第2メインポールが、及び前記第2リターンポールと前記第4リターンポールが、それぞれ、荷電粒子ビームが通過する間隙を間に挟んで対向して配置されている
構成を有していることを特徴とする挿入光源装置
A first deflection electromagnet device, a second deflection electromagnet device, and a third deflection electromagnet device;
The first deflection electromagnet device, the second deflection electromagnet device, and the third deflection electromagnet device are arranged in this order in the traveling direction of the charged particle beam,
The first deflection electromagnet device and the third deflection electromagnet device are disposed adjacent to the second deflection electromagnet device;
The second bending magnet device is
A magnetic first yoke, and a magnetic second yoke disposed below the first yoke and connected to the first yoke by a nonmagnetic support member;
The first yoke includes a first return pole, a first main pole, and a second return pole; and the second yoke includes a third return pole, a second main pole, and a fourth return pole;
A first coil for generating a magnetic field is provided on the first main pole, and a second coil for generating a magnetic field is provided on the second main pole;
The first return pole, the second return pole, the third return pole, and the fourth return pole are not provided with a coil,
The first return pole and the third return pole, the first main pole and the second main pole, and the second return pole and the fourth return pole respectively have gaps through which the charged particle beam passes. It is arranged to face each other
An insertion light source device characterized by having a configuration .
前記第1メインポールを、前記荷電粒子ビームの進行方向において、前記第1リターンポールと前記第2リターンポールの間に配置し、前記第2メインポールを、前記荷電粒子ビームの進行方向において、前記第3リターンポールと前記第4リターンポールの間に配置する請求項1に記載の挿入光源装置。 The first main pole is disposed between the first return pole and the second return pole in the traveling direction of the charged particle beam, and the second main pole is disposed in the traveling direction of the charged particle beam. The insertion light source device according to claim 1, wherein the insertion light source device is disposed between a third return pole and the fourth return pole. 前記第1コイルが前記第1メインポールを取り囲んでおり、前記第2コイルが前記第2メインポールを取り囲んでおり、前記第1コイルと前記第2コイルは電流の流れる方向が同じになっている請求項1または2に記載の挿入光源装置。 The first coil surrounds the first main pole, the second coil surrounds the second main pole, and the first coil and the second coil have the same direction of current flow. The insertion light source device according to claim 1 or 2. 前記第1コイル及び前記第2コイルはレーストラック状コイルであり、
前記第1コイルの前記レーストラックの直線部が、前記第1メインポールの、水平方向での長手方向の側面と平行となるように配置され、
前記第2コイルの前記レーストラックの直線部が、前記第2メインポールの、水平方向での長手方向の側面と平行となるように配置される請求項3に記載の挿入光源装置。
The first coil and the second coil are racetrack coils;
The straight part of the race track of the first coil is arranged so as to be parallel to the side surface in the horizontal direction of the first main pole,
4. The insertion light source device according to claim 3, wherein the straight portion of the race track of the second coil is disposed so as to be parallel to a side surface of the second main pole in the horizontal direction in the horizontal direction.
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