(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダーの上面にボルトで止着した板状ポールピースの両方主面に板状磁石主面を密着させ、磁石の両端に設けた突起部をクランプ材の凹部と嵌合させ、このクランプ材をホルダーの上面にボルトで止着し、２枚の板状磁石とこれに挟まれた板状ポールピースとで１ユニットとして板厚み方向に多数配列される各ポールピースの板厚み端面に相互に異磁極が形成された一対の磁石列が相対向配置されている挿入型偏光発生装置。
【請求項２】
請求項１において、磁石端面の突起部がホルダー中心側へ傾斜面を形成し、クランプ材の凹部がホルダーの長手方向にＵまたはＶ字型に開く形状である挿入型偏光発生装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、一対の板状磁石の各表面にＮ拡散層を有したＴｉ被膜を介してＴｉＮ被膜層が形成されている挿入型偏光発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アンジュレーターと呼ばれる挿入型偏光発生装置の磁気回路の改良に係り、接着剤を使用しない機械的な固着にてポールピースと磁石をタイトに密着固定したハイブリット型磁気回路からなる挿入型偏光発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光速に近い電子ビームが磁界中を通過すると電磁波、すなわちシンクロトロン放射光を発生するが、シンクロトロン放射光源としてこれを電子貯蔵リングに用いることにより、シンクロトロン放射の基本的性質である高指向性、高強度、高偏光性等の特性を種々活用できることから、科学技術、加工技術への多種多様の応用が可能な理想的な光源として飛躍的に応用範囲が拡大されている。
【０００３】
今日の電子貯蔵リングには、より高いビーム電流、小さなビーム断面積による高輝度光源であるウイグラーまたはアンジュレーターと呼ばれる挿入型光源が複数用いられている。
すなわち、異磁極磁石を交互に配置して磁界方向が交互に変化する磁界中に光速に近い電子ビームを通過させると、電子ビームの軌道が曲げられる（蛇行）ごとに強い光（放射光）が発生し、その光が相互に干渉し合いより輝度の高い光が得られるが、蛇行角度の違いから、磁界の周期数（Ｎ）の２Ｎ倍の光が得られるタイプがウイグラー、これより磁界が弱く電子軌道の振幅が極めて小さいがＮ２の強度の光が得られるタイプがアンジュレーターと呼ばれている。
【０００４】
挿入型偏光発生装置の構成は、所要寸法の多数個の磁化方向が異なる磁石を、磁界方向が交互に変化するように所要パターンで配列した一対の磁石列を、垂直支柱に種々の機械的支持機構を用いて相対向させてあり、所定の波長の高輝度放射光を得るためには磁界強度を変化させる必要があり、この磁石列間を所要のギャップ（Ｌｇ）寸法に調整位置決めできるように構成してある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
挿入型偏光発生装置の磁気回路には、前述の磁石のみで構成するものの他、磁石板で挟んだ板状のポールピースに所定の磁極を形成し、このポールピースと２枚の磁石を１ユニットとしてポールピースにＮとＳが交互に現れるように当該ユニットを多数個配列した構成が提案されている。
【０００６】
従来、上記のポールピースと磁石からなるハイブリット型の磁気回路ユニットの作製には、治具を用いてポールピースに接着剤にて磁石を貼着固定する方法が採用されていた。
しかし、接着剤を介してポールピースと磁石を固着することは僅かなギャップを形成することとなり必ずしも好ましい構成とは言えず、また、当該偏光発生装置を超高真空環境内で使用する際には、磁石からの樹脂揮発等があり、接着剤を使用することができない問題がある。
【０００７】
この発明は、挿入型偏光発生装置を構成するポールピースと磁石からなるハイブリット型の磁気回路において、接着剤を使用しないで磁気回路を形成できる構成を目的とし、機械的な固着にてポールピースと磁石をタイトに密着固定した磁気回路からなる挿入型偏光発生装置の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、挿入型偏光発生装置における機械的な固着にてポールピースと磁石をタイトに密着固定した磁気回路を目的に種々検討した結果、２枚の板状磁石とこれに挟まれた板状ポールピースとで１ユニットとしてこれを長尺棒状の非磁性ホルダーの上面に着設することに着目し、ホルダーの上面にボルトで止着した板状ポールピースの両方主面に板状磁石を着設するに際して、磁石の両端に設けた突起部をクランプ材の凹部と嵌合させ、このクランプ材をホルダーの上面にボルトで止着することにより、一対の板状磁石が強固に固着できることを知見し、この発明を完成した。
【０００９】
すなわち、発明者らは、長尺棒状の非磁性ホルダーの上面中央に板状ポールピースの板厚み長手部分をホルダー下面側からのボルトで止着し、ポールピースの両主面にそれぞれ厚み方向に磁化された板状磁石主面を密着させ、ホルダーの長手方向両端に現れる各磁石の短端面に設けた突起部が、クランプ材の凹部と嵌合し、クランプ材が少なくともホルダーの上面から下面方向へボルト止着され、あるいはさらにホルダーの長手方向に押ボルト止着されることにより一対の板状磁石が強固に固着されること、また、磁石の短端面の突起部をテーパー面とし、クランプ材の凹部をＵまたはＶ字型凹部となすことにより、一対の板状磁石をポールピースの両主面に一層密着度を高めることができ、さらに、真空環境内で使用される場合、ポールピース表面にＴｉＮ被膜層が形成され、一対の板状磁石の各表面にＮ拡散層を有したＴｉ被膜を介してＴｉＮ被膜層が形成されていることにより、ポールピースと磁石体からのガス発生、放出を防止でき、１×１０−９Ｐａ以下の超高真空にも使用できることを知見し、この発明を完成した。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明による挿入型偏光発生装置の構成を図面に基づいて詳述する。図１Ａは挿入型偏光発生装置を構成する磁石列の２ユニット分を示す斜視説明図であり、Ｂはクランプ材の斜視説明図である。図２はこの発明の他の構成を示す斜視説明図であり、Ａはホルダーの要部、Ｂはクランプ材を示す。図３はこの発明によるホルダーの一部破断説明図である。
【００１１】
ホルダー１は上面に浅い階段状の凹みを有する長尺棒状の非磁性材からなり、中央部の凹みである着設座２に板状ポールピース１０とこれを挟む板状磁石１１，１１の３枚を配置して着設し、その長手方向の両側に設けたＬ型座面３にクランプ材２０，２０が上面から下面方向へ並びにホルダー１の外側から長手方向へボルトにて固着される構成である。
【００１２】
また、板状ポールピース１０は、ホルダー１の着設座２の長手中心線に沿って板状ポールピース１０の板厚み長手部分をホルダー１下面に設けた孔部４からのボルトで止着される。ポールピース１０の両主面にはそれぞれ板厚み方向（図の矢印方向）に磁化される板状磁石１１，１１の主面を密着させて配置する。
【００１３】
各板状磁石１１の両側の短端面は、図１Ａに示すごとく、ここでは上面端部を切り欠きかつ主面側からＬ型座面３方向へ傾斜させた突起部１２に形成してある。また、非磁性材からなるブロック状のクランプ材２０は、座面３に当接するその下面を反転して上側に図示する図１Ｂに示すごとく、磁石１１に対向する面に凹部２１が設けられ、ここではクランプ材２０の下面から上面にＶ字型溝を設けるがごとく図で水平にＶ字型に開く形状であるが、Ｖ字型溝は上面にまで達することなく所要厚みのひさし部２２が残され、ひさし部２２は板状磁石１１の突起部１２の上面（板状磁石１１の切り欠き上面端部）に当接するよう形成してある。
【００１４】
クランプ材２０がＬ型座面３に配置されるとその凹部２１は、ホルダー１の着設座２に配列された一対の磁石１１，１１の突起部１２，１２と嵌合するもので、ひさし部２２は板状磁石１１の突起部１２の上面に当接し、Ｖ字型溝部分には傾斜面先端が当接し、クランプ材２０，２０が上面から下面方向へ並びにホルダー１の外側から長手方向へボルトにて固着されると、一対の磁石１１，１１はホルダー１上面に押圧されかつ凹部２１のＶ字型溝部分で磁石がポールピース１０の両主面へ押圧されて密着する。
【００１５】
クランプ材２０のＬ型座面３への当接面は、図１Ｂに示すごとく、凹部２１とは反対側の外側のみに突起部２３が設けてあり、クランプ材２０をＬ型座面３へボルト締めする際に凹部２１と板状磁石１１の突起部１２との食い込みを良好にする機能を有している。
【００１６】
クランプ材２０の凹部２１の形状は、一対の磁石１１，１１の突起部と嵌合して磁石１１を拘束できればいずれの形状も選定できるが、磁石がポールピース１０の両主面へ押圧密着させることができる水平にＵ、Ｖ字型に開く形状が望ましく、また、ひさし部２２の形状は、図１の段差との嵌合の他、図２に示すごとく、突起部１２の上面をテーパー面としてこれに密着するように傾斜面に形成することができ、さらには、ひさし部２２の厚みを薄く延出させて板状磁石１１の上面端を被覆するがごとく接触させることもできる。
【００１７】
図１Ａに示す挿入型偏光発生装置を構成する磁石列ユニットは組立後にユニット毎に磁気特性の測定が行われ、磁石はもちろん全ての構成部品の寸法を高精度に加工することにより、所定位置で所定の磁界を発生させることが可能であるが、もし磁力などに差が出た場合には、図３に示すようにホルダー１の裏面に設けたねじ孔５に磁石片を挿入した後、非磁性ねじにて螺合固着させ、磁石長さやその磁気特性を変えることにより、該磁界の調整を行うことができる。
【００１８】
各部の材質には、非磁性材のホルダー１やクランプ材２０はステンレス鋼、アルミ合金等を用いることができ、板状ポールピース１０にはパーメンジュール、純鉄等を用いることができ、板状磁石１１には高磁気特性のＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石等の希土類磁石が採用できる。
【００１９】
また、ポールピースや板状磁石には、超高真空雰囲気で使用する場合、腐食や材料からの発生、放出ガスにより、超高真空雰囲気を維持できなくなる可能性があるため、要求される真空度や使用する材質に応じて、表面に緻密な被膜を設けることが必要で、被膜には下地との密着性がすぐれ緻密な金属被膜であるＴｉＮ被膜が望ましい。
特に、永久磁石体表面へのＴｉＮ被膜形成するには、磁石体表面を洗浄化した後、薄膜形成法により、前記磁石体面に膜厚０．１μｍ〜５．０μｍのＴｉ被膜を形成後、Ｔｉ被膜上にＮ２濃度が増加するＮ拡散層（組成ＴｉＮｘ）を形成後、薄膜形成法にて膜厚０．５μｍ〜１０μｍのＴｉＮ被膜相を形成することが望ましい。
【００２０】
図１に示す磁石列ユニットは、板状ポールピース１０と一対の板状磁石１１，１１を１セットとしているが、この２セットを１ユニットとすることも可能であり、ポールピースや磁石を２分割してユニットを構成し、磁石列を構成する際に一体化することも可能であるが、磁気回路中に磁気的ギャップを多数形成することになり好ましい構成とは言い難い。
【００２１】
【実施例】
実施例１
ＳＵＳ３１６Ｌからなるホルダー寸法が幅１２ｍｍ、長さ９１ｍｍ、最大高さ２１ｍｍ、着設座高さ１０ｍｍ、パーメンジュールからなる板状ポールピース寸法が幅４ｍｍ、長さ４２ｍｍ、高さ１５ｍｍ、（ＢＨ）ｍａｘ３０ＭＧＯｅのＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石からなる板状磁石寸法が幅４ｍｍ、長さ５２ｍｍ、高さ１５ｍｍ、同突起部寸法が長さ２ｍｍ、高さ１３ｍｍで、傾斜面を磁石幅の半分まで設け、ＳＵＳ３１６Ｌからなるクランプ材寸法は幅１１．５ｍｍ、長さ１８ｍｍ、最大高さ１２ｍｍに設定して、図１に示す磁石列ユニットを作製した。
【００２２】
上記の磁石列ユニットをＵ型ヨーク内に挿入配置して磁気的な閉回路を構成し、磁石列ユニットのポールピースとＵ型ヨーク底面との距離を２．５ｍｍに設定した後、Ｕ型ヨーク底面部に配置した磁気検出素子にて磁束密度を測定した。
上記構成からなるこの発明の磁石列ユニットは、上記の測定方法で９０００Ｇの値を得た。
【００２３】
実施例２
実施例１のポールピースと磁石にＴｉＮ被膜を設けた。製法は、被処理材を真空容器内に入れ、真空容器内を１×１０−３Ｐａ以下に排気してＡｒガス圧５Ｐａ、−６００Ｖで２０分間、表面スパッターを行って磁石体表面を清浄化した後、Ａｒガス圧０．２Ｐａ、バイアス電圧−８０Ｖ、アーク電流１２０Ａ、基板磁石温度を３８０℃にてターゲットとして金属Ｔｉをアークイオンプレーティング法にて磁石体表面に０．５μｍ厚のＴｉ被膜層を形成し、次にＴｉ被膜表面にＮ２濃度が順次増加する窒素拡散層（組成ＴｉＮｘ）を形成し、さらに、Ｎ２ガス１．５Ｐａ、バイアス電圧−１００Ｖ、アーク電流１２０Ａでイオンプレーティングを行って前記窒素拡散層上にＴｉＮ被膜を５μｍ形成した。
このＴｉＮ被膜を設けたユニットを超高真空装置に入れて最終到達真空度を測定したところ、真空度１×１０−９Ｐａ以下を達成できた。
【００２４】
【発明の効果】
この発明は、挿入型偏光発生装置における機械的な固着にてポールピースと磁石をタイトに密着固定した磁気回路を特徴とし、ホルダーの上面にボルトで止着した板状ポールピースの両方主面に板状磁石を着設するに際して、磁石の両端に設けた突起部をクランプ材の凹部と嵌合させ、このクランプ材をホルダーの上面にボルトで止着することにより、一対の板状磁石を接着剤を使用することなく強固に固着できるものである。
【００２５】
さらに、ポールピース表面にＴｉＮ被膜層を形成し、一対の板状磁石の各表面にＮ拡散層を有したＴｉ被膜を介してＴｉＮ被膜層を形成することにより、ポールピースと磁石体からのガス発生、放出を防止でき、１×１０−９Ｐａ以下の超高真空内に使用でき、極めて安定した磁場特性を発揮できる挿入型偏光発生装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは挿入型偏光発生装置を構成する磁石列の２ユニット分を示す斜視説明図であり、Ｂはクランプ材の斜視説明図である。
【図２】この発明の他の構成を示す斜視説明図であり、Ａはホルダーの要部、Ｂはクランプ材を示す。
【図３】この発明によるホルダーの一部破断説明図である。
【符号の説明】
１  ホルダー
２  着設座
３  Ｌ型座面
４  孔部
５  ねじ孔
１０  板状ポールピース
１１  板状磁石
１２  突起部
２０  クランプ材
２１  凹部
２２  ひさし部
２３  突起部
【図１】
0003628794.tif 000002
【図２】
0003628794.tif 000003
【図３】
0003628794.tif 000004