JP3242576B2 - Wigler for two-dimensional scanning - Google Patents
Wigler for two-dimensional scanningInfo
- Publication number
- JP3242576B2 JP3242576B2 JP27191696A JP27191696A JP3242576B2 JP 3242576 B2 JP3242576 B2 JP 3242576B2 JP 27191696 A JP27191696 A JP 27191696A JP 27191696 A JP27191696 A JP 27191696A JP 3242576 B2 JP3242576 B2 JP 3242576B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wiggler
- magnet
- magnetic field
- sub
- electron beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄積リングなどに
挿入して放射光を発生させるウィグラーに関し、特に放
射光を2次元的に発生するようにした新しい多極ウィグ
ラーに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiggler for generating radiation by inserting it into a storage ring or the like, and more particularly to a new multipole wiggler for generating radiation two-dimensionally.
【0002】[0002]
【従来の技術】蓄積リングなどの直線部にウィグラーを
挿入して発生させるシンクロトロン放射光は、広い波長
域で波長可変であり高輝度であるという特徴と持つた
め、治療や診断など生体への応用や、化学合成・精製分
離や蒸発や溶断など産業利用、あるいは科学研究での利
用がなされており、さらに活発に用途の開発が図られて
いる。このような放射光の用途には、例えばアンジオグ
ラフィなど画像処理をする場合や化学合成、気象測定な
ど、広い範囲にわたって照射する必要がある場合が多
い。ところが、従来の装置においてはウィグラーの主磁
石は水平あるいは鉛直の1方向に対峙して配設され、放
射光が1平面内に放射されるようになっていたため、照
射方向が1次元方向に限られていた。2. Description of the Related Art Synchrotron radiation, which is generated by inserting a wiggler into a linear portion such as a storage ring, has the characteristics of being variable in wavelength over a wide wavelength range and having high brightness, and is therefore useful for treatment and diagnosis. Applications, industrial uses such as chemical synthesis / purification separation, evaporation and melting, and use in scientific research have been made, and more active uses are being developed. In many cases, such radiation needs to be irradiated over a wide range, for example, when performing image processing such as angiography, or in chemical synthesis or weather measurement. However, in the conventional apparatus, the main magnet of the wiggler is disposed so as to face in one of the horizontal and vertical directions, and the radiated light is emitted in one plane. Therefore, the irradiation direction is limited to the one-dimensional direction. Had been.
【0003】このような2次元的な照射をするという要
求に対して、従来は反射鏡を用いて放射光を2次元的に
走査させたり、被照射体を光ビームに対して上下方向に
移動させて、2次元画像を得る方法が採用されてきた。
また、ウィグラーの前後に軌道変更用電磁石システムを
挿入して磁場制御することにより電子ビームの軌道を変
えて放射光を走査させる方法や、分光器の非対称性を利
用して放射光の幅を広げる方法も考えられる。さらに、
放射光の波長選択性を活用したアンジオグラフィ(心臓
冠状動脈造影システム)において放射光の自然開き角を
利用する形態が特開平7−236632号公報に開示さ
れている。この方法では放射光発生装置と被照射体との
距離が大きいため装置全体を大型にする必要がある。こ
れらの各方法では、高価な付属機器が必要であったり、
装置全体が大規模になって、経済的な困難が大きかっ
た。特に電子ビームの軌道を変えるシステムは電子ビー
ムのエネルギが高いほど複雑で高価になる。また、これ
らの方法では放射光を高速で2次元照射することは不可
能であった。[0003] In response to such a demand for two-dimensional irradiation, conventionally, a reflecting mirror is used to two-dimensionally scan radiated light, or an object to be irradiated is moved vertically with respect to a light beam. Thus, a method of obtaining a two-dimensional image has been adopted.
In addition, a method of scanning the emitted light by changing the orbit of the electron beam by controlling the magnetic field by inserting an orbit changing electromagnet system before and after the wiggler, or expanding the width of the emitted light by using the asymmetry of the spectroscope A method is also conceivable. further,
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-236632 discloses a configuration in which the natural opening angle of emitted light is used in angiography (cardiac coronary angiography system) utilizing the wavelength selectivity of emitted light. In this method, since the distance between the synchrotron radiation generator and the irradiation target is large, it is necessary to make the entire apparatus large. Each of these methods requires expensive accessory equipment,
The whole apparatus became large-scale, and the economic difficulty was great. In particular, a system for changing the trajectory of an electron beam becomes complicated and expensive as the energy of the electron beam is high. Further, it has been impossible with these methods to irradiate the emitted light at high speed in two dimensions.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、ウィグラーに高価な機器を付属さ
せないで2次元に照射する放射光を得ることにある。特
に、ウィグラーから放射される放射光自体が2次元的に
走査するようにした新しいウィグラーを提供するところ
にある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a two-dimensional radiated light without attaching an expensive device to a wiggler. In particular, it is an object of the present invention to provide a new wiggler in which the radiation itself emitted from the wiggler scans two-dimensionally.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の2次元走査用ウィグラーは、複数の主磁石
対を磁界が交番するように周期的に配列し、この主磁石
対の列により形成される磁界に対してほぼ垂直の方向に
磁界を発生する副磁石対を前記主磁石の間にほぼ等間隔
に複数配列して、放射光の2次元走査を行うようにした
ことを特徴とする。なお、主磁石列により発生する磁場
と副磁石列により発生する磁場の電子軌道に沿った1次
積分値がほぼゼロとなるように配設することがより好ま
しい。さらに、副磁石列は最初の磁石対により電子ビー
ムに大きな偏向角を与え、続く複数の磁石対で階段状に
反対方向に偏向させ、最後の磁石対により元の磁場強度
との差を補償することにより、副磁石列で形成される磁
場の電子軌道に沿った1次積分値がほぼゼロとなるよう
にするとよい。また、主磁石および副磁石は電磁石であ
ることが好ましい。さらに主磁石は超伝導電磁石である
ことがより好ましい。さらに、上記課題を解決するた
め、本発明の放射光発生方法は、多極ウィグラー内の電
子ビームを1方向に周期的に蛇行させると同時に該蛇行
方向と垂直の方向に走査させることにより放射光を2次
元的に発生させることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a two-dimensional scanning wiggler of the present invention has a plurality of main magnet pairs periodically arranged so that a magnetic field alternates. A plurality of pairs of sub-magnets generating a magnetic field in a direction substantially perpendicular to the magnetic field formed by the main magnets are arranged at substantially equal intervals between the main magnets, and two-dimensional scanning of emitted light is performed. And It is more preferable to dispose the magnetic field generated by the main magnet row and the magnetic field generated by the sub magnet row so that the primary integral along the electron trajectory becomes substantially zero. In addition, the sub-magnet array imparts a large deflection angle to the electron beam with the first magnet pair, and deflects in the opposite direction in a stepwise manner with the subsequent magnet pairs, and compensates for the difference from the original magnetic field strength with the last magnet pair. Thus, it is preferable that the first-order integral value of the magnetic field formed by the sub-magnet row along the electron trajectory becomes substantially zero. Further, the main magnet and the sub magnet are preferably electromagnets. More preferably, the main magnet is a superconducting electromagnet. Furthermore, in order to solve the above-mentioned problem, the method of generating emitted light according to the present invention is characterized in that an emitted electron beam in a multipole wiggler is periodically meandered in one direction and simultaneously scanned in a direction perpendicular to the meandering direction. Is generated two-dimensionally.
【0006】本発明の2次元走査用ウィグラーは、磁界
が交番する主磁石列により電子ビームが蛇行するため、
磁界を横切る方向に往復走査する放射光を電子ビームの
進行方向に放射する。さらに、副磁石列が発生する磁場
により電子ビームの進行方向が上記の往復走査方向に対
して垂直の方向に階段的に偏向するため放射光の照射方
向が2次元的に変化し、ウィグラーから放射される放射
光は2次元的に走査してほぼ長方形の断面を有するよう
になる。従って、本発明の2次元走査用ウィグラーで発
生した放射光を用いると、放射光を2次元的に走査させ
る装置や被照射体を2次元的に動かす特別な移動装置が
なくても、直接的に被照射体の所定の面積を照射するこ
とが可能になる。このため、病気診断や環境観測におけ
る画像処理、あるいは広い範囲における化学反応の促進
等、放射光の各種応用分野に適用して大きな効果があ
る。また、ウィグラーの磁石列に副磁石列を付加する必
要はあるが、ウィグラーの外部に付属機器を付ける必要
がなく、装置総体として小型化が可能となり経済的にも
優れたものとなる。In the two-dimensional scanning wiggler of the present invention, since the electron beam meanders due to the main magnet row in which the magnetic field alternates,
Radiation light that reciprocally scans in a direction crossing the magnetic field is emitted in the traveling direction of the electron beam. Further, the traveling direction of the electron beam is stepwise deflected by the magnetic field generated by the sub-magnet row in a direction perpendicular to the reciprocating scanning direction, so that the irradiation direction of the radiation light changes two-dimensionally, and the radiation from the wiggler is performed. The emitted light scans two-dimensionally to have a substantially rectangular cross section. Therefore, when the radiation light generated by the two-dimensional scanning wiggler of the present invention is used, the radiation light can be directly scanned without a device for scanning the radiation light two-dimensionally or a special moving device for moving the irradiation target two-dimensionally. To a predetermined area of the object to be irradiated. Therefore, there is a great effect when applied to various application fields of synchrotron radiation, such as image processing in disease diagnosis and environmental observation, and promotion of chemical reactions in a wide range. In addition, although it is necessary to add an auxiliary magnet row to the wiggler magnet row, there is no need to attach an accessory device outside the wiggler, and the apparatus as a whole can be reduced in size, which is economically excellent.
【0007】なお、主磁石列により発生する磁場と副磁
石列により発生する磁場の電子軌道に沿った1次積分値
がほぼゼロとなるように配設することにより、ウィグラ
ーを挿入したことにより変更された電子軌道がウィグラ
ーを挿入する前の位置に戻るため、ウィグラーを挿入す
る蓄積リング等の電子軌道を的確に維持することが容易
になる。さらに、副磁石列は最初に電子ビームに大きな
偏向角を与え、その後反対側に階段状に徐々に偏向さ
せ、最後に元の電子軌道に戻るようにすると、ウィグラ
ーの開口を最大限活用して走査線間隔の細かい良好な放
射光を得ることができる上、磁場分布の調整も容易にな
る効果がある。また、主磁石および副磁石が電磁石であ
る場合は磁場調整が容易で組み立て後に行える利点があ
る。なお主磁石が超伝導電磁石であれば、強い磁場を発
生するため短波長の高輝度の2次元走査放射光を得るこ
とができる。It is to be noted that the arrangement is such that the primary integral value of the magnetic field generated by the main magnet row and the magnetic field generated by the sub-magnet row along the electron trajectory becomes almost zero. Since the set electron trajectory returns to the position before the wiggler is inserted, it becomes easy to properly maintain the electron trajectory of the storage ring or the like into which the wiggler is inserted. In addition, the secondary magnet array gives the electron beam a large deflection angle first, then gradually deflects it in a stepwise manner on the opposite side, and finally returns to the original electron trajectory, making full use of the wiggler's aperture It is possible to obtain good radiated light having a fine scanning line interval and to easily adjust the magnetic field distribution. Further, when the main magnet and the sub magnet are electromagnets, there is an advantage that the magnetic field can be easily adjusted and can be performed after assembly. If the main magnet is a superconducting electromagnet, a strong magnetic field is generated, so that short-wavelength, high-brightness two-dimensional scanning radiation can be obtained.
【0008】さらに、本発明の放射光発生方法は、多極
ウィグラー内の電子ビームを1方向に周期的に蛇行させ
ると同時にこの蛇行方向に対して垂直の方向に走査させ
ることにより放射光を2次元的に発生させるため、ウィ
グラーから放射される放射光自体が長方形の断面積を持
った用途の広い光線となり、特別な付属機器が不要とな
る。なお、蛇行方向に垂直方向に走査させるために印加
する磁界は連続的であっても階段状であってもよい。Further, according to the method for generating radiation light of the present invention, the radiation beam is periodically meandered in one direction and simultaneously scanned in a direction perpendicular to the meandering direction in the multipole wiggler, whereby the radiation light is generated in two directions. Since the light is emitted in a two-dimensional manner, the radiation itself emitted from the wiggler becomes a versatile light beam having a rectangular cross-sectional area, and special accessories are not required. The magnetic field applied for scanning in the direction perpendicular to the meandering direction may be continuous or stepwise.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明に係る
2次元走査用ウィグラーを詳細に説明する。図1は本発
明の2次元走査用ウィグラーの1実施例における磁石配
置を示す図面、図2は本実施例における磁場分布図、図
3は同じく電子ビームの軌道変位図、図4は同じく電子
ビームの偏向角を表す図面、図5は本発明のウィグラー
内における電子ビームの軌道を示す斜視図、図6は本発
明の2次元走査用ウィグラーからの放射光により走査し
た軌跡を示す図面である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a two-dimensional scanning wiggler according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a drawing showing a magnet arrangement in one embodiment of a two-dimensional scanning wiggler of the present invention, FIG. 2 is a magnetic field distribution diagram in this embodiment, FIG. 3 is an electron beam orbit displacement diagram, and FIG. FIG. 5 is a perspective view showing the trajectory of the electron beam in the wiggler of the present invention, and FIG. 6 is a drawing showing the trajectory scanned by the emitted light from the two-dimensional scanning wiggler of the present invention.
【0010】[0010]
【実施例】図面に示した本実施例の2次元走査用ウィグ
ラーは水平ウィグラーで、通常のウィグラーが備えるビ
ームダクト内の電子ビーム軌道に対して鉛直方向に交番
磁場を発生する主磁石列に加えて、水平方向に磁場を発
生する副磁石列を備えている。図1は本実施例における
磁石配置を示す垂直断面図である。本実施例における鉛
直方向磁場発生用主磁石列は、7cmずつ等間隔に配置
された21個の奇数極の主磁石対M1〜M21と、入口
側のサイド磁石対Minと出口側のサイド磁石対Mot
からなる。主磁石対により電子軌道EBに沿って磁場強
度3T周期14cmの交番磁場を発生する。磁場強度は
磁石の近くで3.5Tに及び超伝導コイルが使用され
る。サイド磁石対が発生する磁場強度を主磁石対のほぼ
半分に選び、電子軌道に沿った鉛直方向磁場の1次積分
値がゼロになるようにしてある。また、水平方向磁場発
生用副磁石列は、鉛直方向磁場発生用主磁石列の各磁石
対の中間に直交するように設けられた22個の電磁石対
S1〜S22と、最外側に設けられた2極のサイド磁石
対Sin、Sotとからなる。電磁石対S1〜S22に
より発生する磁場の向きは同じで、磁場強度がそれぞれ
0.13T、周期長は7cmである。サイド磁石対Si
n、Sotにより発生する磁場の向きは磁石対S1〜S
22のものと逆の方向で、磁場強度は電子軌道に沿った
水平方向磁場の1次積分値がゼロになるようにしてあ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The two-dimensional scanning wiggler of the present embodiment shown in the drawings is a horizontal wiggler, in addition to a main magnet row which generates an alternating magnetic field in a vertical direction with respect to an electron beam orbit in a beam duct provided in a normal wiggler. And a sub-magnet row for generating a magnetic field in the horizontal direction. FIG. 1 is a vertical sectional view showing the magnet arrangement in the present embodiment. The main magnet row for generating a vertical magnetic field in this embodiment includes 21 odd-pole main magnet pairs M1 to M21 arranged at equal intervals of 7 cm, an inlet side magnet pair Min and an outlet side magnet pair. Mot
Consists of An alternating magnetic field having a magnetic field strength of 3T and a period of 14 cm is generated along the electron orbit EB by the main magnet pair. The field strength is 3.5T near the magnet and superconducting coils are used. The intensity of the magnetic field generated by the side magnet pair is selected to be approximately half that of the main magnet pair, so that the first-order integral value of the vertical magnetic field along the electron trajectory becomes zero. The sub-magnet row for horizontal magnetic field generation is provided on the outermost side with 22 electromagnet pairs S1 to S22 provided so as to be orthogonal to the middle of each magnet pair of the main magnet row for vertical magnetic field generation. It consists of a pair of side pole magnets Sin and Sot. The directions of the magnetic fields generated by the electromagnet pairs S1 to S22 are the same, the magnetic field intensity is 0.13T, and the period length is 7 cm. Side magnet vs. Si
n, the direction of the magnetic field generated by Sot is the magnet pair S1 to S
In the opposite direction to that of 22, the magnetic field strength is such that the first-order integral of the horizontal magnetic field along the electron trajectory is zero.
【0011】図2は上記の磁石列により電子軌道に沿っ
て生じる磁場分布を示す図面である。横軸は電子軌道の
あるウィグラー軸方向の距離、縦軸は磁場強度を表し、
点線が鉛直方向磁場、実線が水平方向磁場の分布状態を
表している。鉛直方向磁場は、入口側のサイド磁石対M
inによりウィグラー入口で負の方向にほぼ1.5Tだ
け正弦曲線を描いて振れた後、極性が交互に変化する主
磁石列M1〜M21によりゼロを挟み振幅6Tでほぼ正
弦波状に10山半変化し、出口のサイド磁石対Motに
より入口と同じ方向にほぼ1.5Tだけ正弦曲線を描い
て振れて、ゼロに回帰する。主磁石列M1〜M21によ
り生ずる半周期分の偏差は2個のサイド磁石対Min、
Motにより相殺され、ウィグラー入口から出口までの
電子軌道に沿った鉛直方向磁場の1次積分値はゼロにな
る。また、水平方向磁場は、入口のサイド磁石対Sin
により負の方向に大きく振られた後、22個の電磁石対
S1〜S22により正方向にピーク値0.13Tを持つ
22個の山を等間隔に形成し、出口のサイド磁石対Mo
tにより入口側と同じ方向に大きく振れてゼロに回帰す
る。水平方向磁場についても、電磁石列S1〜S22に
より生ずる磁場と2個のサイド磁石対Sin、Sotに
より生ずる磁場は相殺され、電子軌道に沿った水平方向
磁場の1次積分値はゼロになる。なお、このときウィグ
ラー入口から出口までの電子軌道に沿った鉛直方向およ
び水平方向の磁場の2次積分値についてもゼロになるよ
うに調整すると、ウィグラーを通過した電子ビームの位
置ばかりでなく運動の方向も元の電子軌道に一致するの
で、蓄積リングにおける周回軌道を維持することが容易
になる。FIG. 2 is a diagram showing a magnetic field distribution generated along the electron trajectory by the above-mentioned magnet array. The horizontal axis represents the distance of the electron orbit in the direction of the wiggler axis, and the vertical axis represents the magnetic field strength.
The dotted line represents the distribution of the vertical magnetic field, and the solid line represents the distribution of the horizontal magnetic field. The vertical magnetic field is determined by the side magnet pair M on the entrance side.
In, a sine curve is drawn in the negative direction at the entrance of the wiggler by about 1.5T, and the polarity is changed alternately. Then, the pair of side magnets at the outlet swings in a sine curve by approximately 1.5 T in the same direction as the inlet and returns to zero. The deviation for a half cycle caused by the main magnet rows M1 to M21 is two side magnet pairs Min,
The first-order integral of the vertical magnetic field along the electron trajectory from the entrance to the exit of the wiggler is offset by the mot, and becomes zero. In addition, the horizontal magnetic field is generated by the side magnet pair Sin at the entrance.
After a large swing in the negative direction, 22 peaks having a peak value of 0.13T in the positive direction are formed at equal intervals by the 22 electromagnet pairs S1 to S22, and the exit side magnet pair Mo is formed.
Due to t, it swings largely in the same direction as the inlet side and returns to zero. As for the horizontal magnetic field, the magnetic field generated by the electromagnet arrays S1 to S22 and the magnetic field generated by the two side magnet pairs Sin and Sot cancel each other out, and the first-order integral value of the horizontal magnetic field along the electron trajectory becomes zero. At this time, if the secondary integral values of the vertical and horizontal magnetic fields along the electron trajectory from the wiggler entrance to the exit are adjusted to be zero, not only the position of the electron beam passing through the wiggler but also the motion Since the direction also matches the original electron orbit, it is easy to maintain the orbit in the storage ring.
【0012】図3はウィグラー内における電子ビームの
軌道変位図であり、横軸はウィグラー軸方向の距離、縦
軸は電子軌道の元の位置からの変位量を表し、点線が鉛
直方向磁場により生ずる水平方向変位量、実線が水平方
向磁場による鉛直方向変位量を表している。電子ビーム
の水平方向変位は入口側のサイド磁石対Minで発生す
る負の方向の磁場により一方に偏りを生じ、その後主磁
石列M1〜M21によりほぼ正弦波状に往復運動して出
口のサイド磁石対Motにより元の軌道位置に戻され
る。この間の最大変位量はほぼ0.6mmに達する。こ
のように磁場によって蛇行する電子は軌道の接線方向に
軌道の曲率半径の2乗に反比例する強度を有する光を放
射する。一方、鉛直方向の変位は入口でサイド磁石対S
inによる下方に強い加速力を受けた後、電磁石列S1
〜S22により階段的に上方に戻る方向の力を受けて、
最後にサイド磁石列Sotにより元の軌道に戻り、全体
で放物線を描くようになる。ウィグラーの中央で最大の
変位を持ち、元の軌道からの偏差は約2.3mmにな
る。FIG. 3 is a diagram showing the trajectory displacement of the electron beam in the wiggler. The horizontal axis represents the distance in the wiggler axis direction, the vertical axis represents the displacement from the original position of the electron trajectory, and the dotted line is caused by the vertical magnetic field. The horizontal displacement and the solid line represent the vertical displacement due to the horizontal magnetic field. The horizontal displacement of the electron beam is biased to one side by the negative magnetic field generated at the entrance side magnet pair Min, and then reciprocates in a substantially sinusoidal manner by the main magnet arrays M1 to M21, and the exit side magnet pair. It is returned to the original orbital position by the mot. The maximum displacement during this time reaches approximately 0.6 mm. The electrons meandering by the magnetic field emit light in the tangential direction of the trajectory having an intensity inversely proportional to the square of the radius of curvature of the trajectory. On the other hand, the displacement in the vertical direction is
After receiving a strong acceleration force downward by in, the electromagnet row S1
~ S22 receives the force in the direction of returning upward step by step,
Finally, the side magnet array Sot returns to the original trajectory, and a parabola is drawn as a whole. It has the largest displacement at the center of the wiggler, with a deviation from the original orbit of about 2.3 mm.
【0013】図4は本実施例における電子ビームの偏向
角の変化を表す図表である。横軸はウィグラー軸方向の
距離、縦軸は電子ビームの偏向角を表し、点線が水平方
向の電子ビーム偏向角、実線が鉛直方向の偏向角であ
る。電子ビームの水平方向偏向角は電子軌道の接線方向
の変化に従ってウィグラーの入口から出口の間に11個
の正弦波に近い周期形状を描く。偏向角の振幅は約10
mradとなる。一方、鉛直方向偏向角は入口のサイド
磁石対Sinによりほぼ5mrad程度の強い偏向を受
けた後、電磁石列S1〜S22により階段的に反対方向
に偏向を解消していき、ウィグラーのほぼ中央位置で偏
向角がゼロの位置を通過してさらに5mradまで行き
過ぎてから、出口のサイド磁石列Sotにより偏向角ゼ
ロの位置に戻るようになる。FIG. 4 is a chart showing a change in the deflection angle of the electron beam in this embodiment. The horizontal axis represents the distance in the wiggler axis direction, and the vertical axis represents the deflection angle of the electron beam. The dotted line represents the electron beam deflection angle in the horizontal direction, and the solid line represents the deflection angle in the vertical direction. The horizontal deflection angle of the electron beam describes a periodic shape close to eleven sine waves between the entrance and the exit of the wiggler according to the change in the tangential direction of the electron orbit. The deflection angle amplitude is about 10
mrad. On the other hand, the vertical deflection angle undergoes strong deflection of about 5 mrad by the side magnet pair Sin at the entrance, and then the deflection is eliminated stepwise in the opposite direction by the electromagnet rows S1 to S22, and at the substantially central position of the wiggler. After passing the position where the deflection angle is zero and going too far to 5 mrad, the exit side magnet array Sot returns to the position where the deflection angle is zero.
【0014】図5は、本発明のウィグラー内における電
子ビームの軌道を取り出して示す斜視図である。電子ビ
ームはウィグラーに入射して垂直下方に偏向し、次いで
鉛直方向交番磁場により水平方向に往復運動しながら進
行する。そしてこの間1周期ごとに徐々に鉛直上方に戻
す力を受けるため、全体として放物線状の弧を描いてウ
ィグラーの出口に達する。蓄積リングにおける周回軌道
を維持するためには、ウィグラー出口における電子ビー
ムの位置と向きが蓄積リングにウィグラーを挿入しない
ときと同じ状態に復している必要がある。このようにし
て形成された電子ビームの軌跡は振幅が約0.6mmの
正弦波状で、最大垂下量が約2.3mmの帯状になって
いる。また、電子ビームから放出される放射光は水平方
向に偏向角10mradずつ変動しながら、電子ビーム
がウィグラーへ入射してから出射するまでの間に垂直方
向の偏向角が−5mradから+5mradまで変化す
る。FIG. 5 is a perspective view showing a trajectory of an electron beam in the wiggler of the present invention. The electron beam is incident on the wiggler, deflected vertically downward, and then proceeds while reciprocating horizontally in the vertical alternating magnetic field. Then, during this period, a force gradually returning vertically upward is received for each cycle, so that a parabolic arc is drawn as a whole to reach the exit of the wiggler. In order to maintain the orbit in the storage ring, the position and orientation of the electron beam at the exit of the wiggler must be restored to the same state as when the wiggler is not inserted into the storage ring. The trajectory of the electron beam formed in this manner is a sine wave having an amplitude of about 0.6 mm and a band having a maximum droop of about 2.3 mm. The radiation emitted from the electron beam fluctuates in the horizontal direction by a deflection angle of 10 mrad, and the deflection angle in the vertical direction changes from -5 mrad to +5 mrad during the period from when the electron beam enters the wiggler until the electron beam exits. .
【0015】従って、ウィグラーから適当に離れた位置
において観察する放射光の投影軌跡は図6に示すように
長方形の平面をスキャンするようになる。すなわち、ウ
ィグラーに入射した電子ビームの偏向角はウィグラーの
入口位置で水平方向磁場発生用副磁石列の入口側サイド
電磁石Sinにより変化し、放射光の照射位置が図面中
の原点Oから垂直下方にキックして照射面下辺中央の図
中A点に移動する。次に、放射光の照射位置は鉛直方向
磁場発生用主磁石列の入口側サイド磁石対Minにより
水平方向にキックして照射面下辺の一方の端点である図
中B点に移動する。さらに、電子ビームが主磁石列によ
り水平方向逆向きにキックする間に副磁石列の電磁石列
S1により鉛直方向に偏向角を変化させるため、照射位
置は照射面下辺の他方の端点である図中C点に移動す
る。以下同様に照射面内を水平に往復動しながら下から
上に向かって移動し、最後に出口側サイド磁石対Mot
により照射面上辺の一方の端点であるU点から上辺中央
のW点に移動した照射位置を出口側サイド磁石対Sot
によりW点から原点Oにキックして1回の走査を終了す
る。このようにして放射光はウィグラーを通過する極め
て短時間内にほぼ長方形平面を走査することができる。Therefore, the projection trajectory of the radiated light observed at a position appropriately distant from the wiggler scans a rectangular plane as shown in FIG. That is, the deflection angle of the electron beam incident on the wiggler is changed at the entrance position of the wiggler by the entrance side electromagnet Sin of the sub-magnet row for generating the horizontal magnetic field, and the irradiation position of the emitted light is vertically downward from the origin O in the drawing. Kick and move to point A in the figure at the center of the lower side of the irradiation surface. Next, the irradiation position of the radiated light is kicked in the horizontal direction by the pair of entrance-side side magnets Min of the main magnet row for generating a vertical magnetic field, and moves to a point B in the drawing, which is one end point of the lower side of the irradiation surface. Furthermore, while the electron beam is kicked in the opposite horizontal direction by the main magnet row, the deflection angle is changed in the vertical direction by the electromagnet row S1 of the sub-magnet row, so that the irradiation position is the other end point on the lower side of the irradiation surface in the figure. Move to point C. In the same manner, in the same manner, the laser beam moves upward and downward from the bottom while reciprocating horizontally within the irradiation surface.
The irradiation position moved from point U, which is one end point of the upper side of the irradiation surface, to point W at the center of the upper side is set as the exit side magnet pair Sot.
As a result, the scanning is kicked from the point W to the origin O, and one scan is completed. In this way, the emitted light can scan a substantially rectangular plane within a very short time after passing through the wiggler.
【0016】従って、本発明の2次元走査用ウィグラー
を用いることにより直接的に極めて高速に平面走査する
ことが可能となり、対象物を面状に照射する必要がある
場合に、ウィグラーから放射される放射光を2次元的に
揺動する反射鏡で偏向させたり、照射対象物を2次元的
に駆動する必要がなくなる。また、本実施例の走査機構
を放射光の波長を変更する手段とともに用いると、ヨウ
素のK吸収端を挟んだ2つの波長を約2msで切り替え
て2次元走査面に照射することにより、ヨウ素のK吸収
端の前後でエックス線の質量吸収係数が大きく異なるこ
とを利用した心臓冠状動脈のアンジオグラフィが容易に
得られるようになる。なお、放射光には自然広がり角が
あるが、図6では広がり角を無視して放射光の中心の軌
跡を表示してある。Accordingly, by using the two-dimensional scanning wiggler of the present invention, it is possible to directly perform extremely high-speed planar scanning, and to radiate the object from the wiggler when it is necessary to irradiate the object in a planar manner. There is no need to deflect the emitted light with a two-dimensionally oscillating reflecting mirror or to drive the irradiation target two-dimensionally. Further, when the scanning mechanism of this embodiment is used together with a means for changing the wavelength of the emitted light, the two wavelengths sandwiching the K-absorption edge of iodine are switched at about 2 ms to irradiate the two-dimensional scanning surface, so that the iodine is changed. Angiography of the coronary artery of the heart utilizing the large difference in the mass absorption coefficient of the X-ray before and after the K absorption edge can be easily obtained. Although the emitted light has a natural spread angle, the trajectory of the center of the emitted light is displayed in FIG. 6 ignoring the spread angle.
【0017】上記実施例の説明は、21個の電磁石対か
らなる主磁石列を持った多周期ウィグラーに基づいて行
ったが、磁石対の数によらないことは本発明の技術的思
想に照らして明らかである。また、主磁石に超伝導電磁
石を利用したウィグラーについて説明したが、主磁石や
副磁石に常電導電磁石や永久磁石、あるいはハイブリッ
ド型の磁石を用いるウィグラーであっても何ら変更なく
適用できることはいうまでもない。また、本実施例では
水平ウィグラーについて説明したが、垂直ウィグラーで
あっても同様に主磁石列に垂直に副磁石列を設備して同
じ効果を得ることができることはいうまでもない。な
お、副磁石対を離散的に配設して階段的に水平磁場を変
化させる態様について説明したが、連続的に磁場を変化
させてもよい。また、副磁石列による磁場分布はウィグ
ラー中央に対して点対称になるようにしたが、要は偏向
角が副走査方向に徐変すればよいので、例えば入口側サ
イド磁石対により発生する磁場を内側の磁石対により相
殺して出口側のサイド磁石対を省略するように構成する
ようなことも可能である。また、本実施例では2次元走
査用ウィグラーを蓄積リングに挿入して用いているが、
リニアックに適用しても同じ作用効果を得ることができ
る。Although the above embodiment has been described based on a multi-period wiggler having a main magnet row composed of 21 electromagnet pairs, it does not depend on the number of magnet pairs in light of the technical idea of the present invention. It is clear. Although the wiggler using a superconducting electromagnet as the main magnet has been described, it goes without saying that the wiggler using a normal electroconductive magnet, a permanent magnet, or a hybrid magnet as the main magnet and the sub magnet can be applied without any change. Nor. In this embodiment, the horizontal wiggler has been described. However, it is needless to say that the same effect can be obtained by equipping the sub-magnet row perpendicularly to the main magnet row in the case of the vertical wiggler. Although the mode in which the horizontal magnetic field is changed stepwise by discretely disposing the sub magnet pairs has been described, the magnetic field may be changed continuously. In addition, the magnetic field distribution by the sub-magnet array is set to be point-symmetric with respect to the center of the wiggler, but the point is that the deflection angle only needs to gradually change in the sub-scanning direction. It is also possible to adopt a configuration in which the inner side magnet pair cancels out and the exit side magnet pair is omitted. In the present embodiment, the two-dimensional scanning wiggler is inserted into the storage ring and used.
The same effect can be obtained even when applied to a linac.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明の2次
元走査用ウィグラーは、高速で2次元走査をする放射光
を直接に発生するため、平面的に広がった放射光を必要
とする照射対象物に適用することができる。また本発明
の2次元走査用ウィグラーは、特別な付属機器を用いず
にウィグラー自体に組み込んだ磁石列により構成するた
め、比較的経済的に製造することができ、産業上の利用
が容易である。As described in detail above, the two-dimensional scanning wiggler of the present invention directly generates radiation for two-dimensional scanning at a high speed, and therefore requires irradiation which requires radiation spread in a plane. It can be applied to objects. Also, the two-dimensional scanning wiggler of the present invention can be manufactured relatively economically because it is constituted by a magnet array incorporated in the wiggler itself without using any special accessories, and is easily used industrially. .
【図1】本発明の2次元走査用ウィグラーの1実施例に
おける磁石配置を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a magnet arrangement in an embodiment of a two-dimensional scanning wiggler of the present invention.
【図2】本実施例におけるウィグラー内の磁場分布図で
ある。FIG. 2 is a magnetic field distribution diagram in a wiggler in the present embodiment.
【図3】本実施例における電子ビームの軌道変位図であ
る。FIG. 3 is an orbital displacement diagram of an electron beam in the present embodiment.
【図4】本実施例における電子ビームの偏向角を表す図
面である。FIG. 4 is a drawing showing a deflection angle of an electron beam in the present embodiment.
【図5】本発明のウィグラー内における電子ビームの軌
道を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a trajectory of an electron beam in a wiggler of the present invention.
【図6】本発明の2次元走査用ウィグラーからの放射光
により走査した軌跡を示す図面である。FIG. 6 is a view showing a trajectory scanned by light emitted from a two-dimensional scanning wiggler of the present invention.
Min 鉛直方向磁場発生用主磁石列の入口側サイド磁
石対 M1〜M21 同上主磁石列の主磁石対 Mot 同上主磁石列の出口側サイド磁石対 Sin 水平方向磁場発生用副磁石列の入口側サイド磁
石対 S1〜S22 同上副磁石列の電磁石対 Sot 同上副磁石列の出口側サイド磁石対Min Inlet side magnet pairs of the main magnet row for generating a vertical magnetic field M1 to M21 Main magnet pairs of the same main magnet row Mot Outlet side magnet pairs of the same main magnet row Sin Sin On the inlet side of the sub magnet row for horizontal magnetic field generation Magnet pair S1 to S22 Electromagnet pair of sub-magnet row as above Sot Outlet side magnet pair of sub-magnet row as above
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−267100(JP,A) 特開 昭60−68539(JP,A) 特開 平5−242999(JP,A) 特開 昭60−146500(JP,A) 特開 平5−217696(JP,A) 特開 昭60−180100(JP,A) 特開 平8−138898(JP,A) 特開 昭63−226899(JP,A) 特開 平4−36698(JP,A) 特開 平4−204300(JP,A) 特開 平4−42988(JP,A) 特開 平7−236632(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05H 13/04 G21K 1/093 H05H 7/04 Continuation of the front page (56) References JP-A-4-267100 (JP, A) JP-A-60-68539 (JP, A) JP-A-5-242999 (JP, A) JP-A-60-146500 (JP, A) JP-A-5-217696 (JP, A) JP-A-60-180100 (JP, A) JP-A-8-138988 (JP, A) JP-A-63-226899 (JP, A) 4-36698 (JP, A) JP-A-4-204300 (JP, A) JP-A-4-42988 (JP, A) JP-A-7-236632 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H05H 13/04 G21K 1/093 H05H 7/04
Claims (4)
周期的に配列した多極ウィグラーであって、該主磁石対
の列による磁界に対してほぼ垂直の方向に磁界を発生す
る副磁石対を前記主磁石の間にほぼ等間隔に複数配列し
たものであって、前記主磁石列は発生する磁場の電子軌
道に沿った1次積分値がほぼゼロとなるように配設し、
かつ前記副磁石列は最初の磁石対により電子ビームに大
きな偏向角を与え、続く複数の磁石対で階段状に反対方
向に偏向させ、最後の磁石対により差を補償することに
より、該副磁石列が発生する磁場の電子軌道に沿った1
次積分値がほぼゼロとなるように配設して、電子ビーム
を前記主磁石対の列により蛇行させながら前記副磁石対
により蛇行面に対してほぼ垂直の方向に副走査させるこ
とにより放射光を2次元走査させるようにした2次元走
査用ウィグラー。1. A multi-pole wiggler having a plurality of main magnet pairs periodically arranged so that magnetic fields alternate, and a sub-polar wiggler for generating a magnetic field in a direction substantially perpendicular to a magnetic field generated by a row of the main magnet pairs. A plurality of magnet pairs are arranged at substantially equal intervals between the main magnets.
Wherein the main magnet row has an electronic trajectory of a generated magnetic field.
Arranged so that the first-order integral along the road is almost zero,
In addition, the sub-magnet row is enlarged by the first magnet pair to the electron beam.
To provide a large deflection angle, followed by multiple pairs of magnets in opposite steps
To compensate for the difference with the last magnet pair.
1 along the electron trajectory of the magnetic field generated by the sub magnet array.
Arrangement is made so that the next integral value becomes substantially zero, and the electron beam is sub-scanned in a direction substantially perpendicular to the meandering surface by the sub-magnet pair while meandering by the row of the main magnet pairs. Is a two-dimensional scanning wiggler that allows two-dimensional scanning.
あることを特徴とする請求項1記載の2次元走査用ウィ
グラー。2. A two-dimensional scanning wiggler according to claim 1, wherein the main magnet and the auxiliary magnet is an electromagnet.
であることを特徴とする請求項1または2記載の2次元
走査用ウィグラー。3. A 2-dimensional scanning wiggler according to claim 1 or 2, wherein said main magnet is an electromagnet with a superconducting winding.
に周期的に蛇行させると共に該蛇行方向に対して垂直の
方向に副走査させることにより放射光を2次元的に発生
させることを特徴とする放射光発生方法であって、該副
走査が最初に大きく偏向し、続いて階段状に反対方向に
偏向していって、最後に初期の方向との差を補償するま
で偏向して初期の方向に戻るようにすることを特徴とす
る放射光発生方法。4. The radiation beam is two-dimensionally generated by periodically meandering an electron beam in a multipole wiggler in one direction and by sub-scanning in a direction perpendicular to the meandering direction. The sub-scanning is largely deflected first, then deflected stepwise in the opposite direction, and finally deflected until it compensates for the difference from the initial direction. A method of generating emitted light, comprising returning to a direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27191696A JP3242576B2 (en) | 1996-09-21 | 1996-09-21 | Wigler for two-dimensional scanning |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27191696A JP3242576B2 (en) | 1996-09-21 | 1996-09-21 | Wigler for two-dimensional scanning |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1097899A JPH1097899A (en) | 1998-04-14 |
| JP3242576B2 true JP3242576B2 (en) | 2001-12-25 |
Family
ID=17506665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27191696A Expired - Fee Related JP3242576B2 (en) | 1996-09-21 | 1996-09-21 | Wigler for two-dimensional scanning |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3242576B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114501769B (en) * | 2022-02-25 | 2023-05-05 | 中国科学院高能物理研究所 | mango wiggler |
-
1996
- 1996-09-21 JP JP27191696A patent/JP3242576B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1097899A (en) | 1998-04-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1319988B1 (en) | High luminosity source for EUV lithography | |
| JPH0668995A (en) | Synchrotron radiation light source apparatus | |
| CN103177919A (en) | Electron optical apparatus, x-ray emitting device and method of producing an electron beam | |
| JP2002528911A (en) | Raster scanning gaussian beam writing strategy and method of pattern generation | |
| US6487003B1 (en) | Optical interaction device | |
| CN110383175A (en) | EUV photogenerated device | |
| JP3242576B2 (en) | Wigler for two-dimensional scanning | |
| JP2005106799A (en) | X-ray diaphragm, x-ray irradiator, and x-ray photographing apparatus | |
| JP5872328B2 (en) | Compact and lightweight gantry and particle beam therapy system using the same | |
| JP4532478B2 (en) | X-ray optical system with adjustable convergence | |
| JPH0652680B2 (en) | Optically pulsed electron accelerator | |
| JP3956285B2 (en) | Wiggle ring | |
| JPS62139300A (en) | Method of taking out emitted light of cynchrotron and electron wave ring employing the method | |
| US7046703B2 (en) | Bessel free electron laser device | |
| JPH11142596A (en) | Charged particle beam extraction device | |
| JP3460867B2 (en) | Undulator and intensity control system for undulator radiation | |
| JP2002237642A (en) | Multipass laser inverse Compton scattered light generator | |
| JP2000162398A (en) | X-ray generator | |
| JPH0757899A (en) | Multiple bending electromagnet device | |
| JP2814688B2 (en) | High-speed scanning X-ray generator | |
| JPS61200700A (en) | Electronic wave ring | |
| JP3480524B2 (en) | Magnetic field generator for insertion light source emitting white light with narrow divergence angle and method of emitting white light | |
| JP2625062B2 (en) | Free electron laser generator | |
| JP3080760B2 (en) | X-ray lithography equipment | |
| JPH0195500A (en) | Electronic wave motion ring |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |