(57)【要約】【課題】省スペース化を実現しつつもユーザーの多様な要請に対応できる挿入光源を提供する。【解決手段】第１磁石列１１のＸ方向に係る両側には第２磁石列１２及び第３磁石列１３が配置され、第１磁石列１１に対してＹ方向に離間して第４磁石列２１が配置され、第４磁石列２１のＸ方向に係る両側には第５磁石列２２及び第６磁石列２３が配置される。第１磁石列１１及び第４磁石列２１のうちの少なくとも一方が、他方に対してＺ方向に移動可能であると共に、第２磁石列１２及び前記第３磁石列１３の組と第５磁石列２２と第６磁石列２３の組のうちの少なくとも一方の組が、他方の組に対して前記Ｚ方向に移動可能に構成されている。【選択図】        図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に磁化された第１磁石、第１方向に直交する第２方向に磁化された第２磁石、前記第１磁石の前記第１方向に係る磁化を打ち消す方向に磁化された第３磁石、及び前記第２磁石の前記第２方向に係る磁化を打ち消す方向に磁化された第４磁石を、前記第１方向に直列に配置してなる１単位が繰り返し配列されて形成される磁石列を６列有する構成であって、
前記磁石列は、第１磁石列、第２磁石列、第３磁石列、第４磁石列、第５磁石列、及び第６磁石列からなり、前記第１磁石列と前記第４磁石列を構成する各磁石のうち、少なくとも前記第１磁石と前記第３磁石、前記第２磁石と前記第４磁石の前記第１方向に係る長さはそれぞれ同一であり、前記第２磁石列、第３磁石列、第５磁石列、及び第６磁石列を構成する各磁石のうち、少なくとも前記第１磁石と前記第３磁石、前記第２磁石と前記第４磁石の前記第１方向に係る長さはそれぞれ同一であり、
前記第１磁石列の、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向に係る両側には前記第２磁石列及び前記第３磁石列が配置され、前記第１磁石列に対して前記第２方向に離間して前記第４磁石列が配置され、前記第４磁石列の前記第３方向に係る両側には前記第５磁石列及び前記第６磁石列が配置され、
前記第１磁石列及び前記第４磁石列のうちの少なくとも一方が、他方に対して前記第１方向に移動可能であると共に、前記第２磁石列及び前記第３磁石列の組と前記第５磁石列と前記第６磁石列の組のうちの少なくとも一方の組が、他方の組に対して前記第１方向に移動可能に構成されていることを特徴とする挿入光源。
【請求項２】
前記第１磁石列及び前記第４磁石列は、それぞれの前記第２磁石と前記第４磁石が前記第２方向に対向し、前記第２磁石列及び前記第５磁石列、並びに前記第３磁石列及び前記第６磁石列は、それぞれの前記第１磁石と前記第３磁石が前記第２方向に対向し、前記第２磁石列及び前記第３磁石列、並びに前記第５磁石列及び前記第６磁石列は、それぞれの前記第２磁石と前記第４磁石が前記第３方向に対向する磁石配置状態を基準として、
前記第１磁石列の前記１単位の前記第１方向に係る長さをλｙ、前記第２磁石列の前記１単位の前記第１方向に係る長さをλｘとし、自然数をｎとしたとき、前記第１磁石列及び前記第４磁石列のうちの少なくとも一方が他方に対して前記第１方向に（２ｎ−１）λｙ／２の距離の移動が可能であり、前記第２磁石列及び前記第３磁石列の組と前記第５磁石列と前記第６磁石列の組のうちの少なくとも一方の組が、他方の組に対して前記第１方向に（２ｎ−１）λｘ／２の距離の移動が可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の挿入光源
【請求項３】
前記磁石配置状態を基準として、前記第１磁石列及び前記第４磁石列のうちの少なくとも一方が他方に対して前記第１方向にλｙ／２の距離の移動が可能であり、前記第２磁石列及び前記第３磁石列の組と前記第５磁石列と前記第６磁石列の組のうちの少なくとも一方の組が、他方の組に対して前記第１方向にλｘ／２の距離の移動が可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の挿入光源。
【請求項４】
前記第１磁石列、前記第２磁石列、及び前記第３磁石列からなる第１磁石列群と、前記第４磁石列、前記第５磁石列、及び前記第６磁石列からなる第２磁石列群との間に設けられた空隙部内を前記第１方向に電子ビームが通過することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の挿入光源。
【請求項５】
前記第１磁石列及び前記第４磁石列のうちの少なくとも一方を他方に対して前記第１方向に相対的に所定距離移動させるための第１駆動部と、
前記第２磁石列及び前記第３磁石列の組と前記第５磁石列と前記第６磁石列の組のうちの少なくとも一方の組を、他方の組に対して前記第１方向に相対的に所定距離移動させるための第２駆動部とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の挿入光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は挿入光源に関し、特に広い周波数帯域と偏光性に優れた放射光の発生を可能にした挿入光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、世界中で行われている放射光利用実験は、光子エネルギーが４ｋｅＶ以上のＸ線領域と、１０ｅＶ〜２ｋｅＶのＶＵＶ（真空紫外）〜ＳＸ（軟Ｘ線）領域とに大別される。このうち、多くのユーザーを持つのが４ｋｅＶ〜２０ｋｅＶのＸ線領域であるため、多くの放射光施設はこの領域の放射光を最も効率的に発生できるように設計されている。現在では、３ＧｅＶ程度のエネルギーを持つ電子蓄積リングと真空封止型アンジュレータ技術を組み合わせて、４ｋｅＶ〜２０ｋｅＶのＸ線を発生する光源を有する放射光施設が世界の潮流となっている。このような３ＧｅＶ級の光源は世界各所で稼働し、また現在建設予定のものも存在する。
【０００３】
一方で、ＶＵＶ−ＳＸ線光源は、ユーザー数の観点では少数派であるものの、電子物性の研究などには不可欠であり、放射光研究施設にとっても必須の光源である。
【０００４】
このＶＵＶ−ＳＸ線領域の放射光を、前記３ＧｅＶ級の放射光施設でアンジュレータによって得る場合、アンジュレータの周期長を５ｃｍ〜１０ｃｍにすることで、光子エネルギー範囲を２００ｅＶ〜２ｋｅＶに設定することが一般的である。しかし、近年では、表面物理や環境材料（Ｌｉ電池、グリーンメモリ）の開発研究を筆頭に、５０ｅＶ以下のエネルギーを持った放射光を利用する研究課題が重要性を増してきている。このため、一つのビームラインにおいて、光子エネルギー範囲が２０ｅＶ〜２ｋｅＶにわたる広範囲の放射光を利用したいという要求が高まっている。
【０００５】
すなわち、広い光子エネルギー範囲の放射光を発生できる挿入光源を実現するという第１の要請がある。
【０００６】
ところで、Ｘ線領域に適したアンジュレータによって、低エネルギー放射光を発生させるためには、周期長を長くして磁場を強める方法が考えられる。しかし、このことは、必要な波長以外の大量の高調波成分が同時に放射されることを意味する。これにより増大した放射パワーはビームライン光学素子の熱負荷となってしまう。この熱負荷の存在は、ＶＵＶ−ＳＸ線領域における実験に大きな悪影響を及ぼしかねない。なぜならば、同領域の光は物質との相互作用が非常に強く大気中を通過しないためである。同領域で精密実験を行うに際しては、光学系から測定装置の全てを超高真空中に配置する必要があるが、放射光を受けたミラー等の熱負荷による歪みがこの精密実験に大きな影響を及ぼす可能性がある。
【０００７】
つまり、ＶＵＶ−ＳＸ線領域の実験において、熱負荷をなるべく抑制したいという第２の要請がある。
【０００８】
また、ＶＵＶ−ＳＸ線領域の実験では、放射光の偏光特性についても重要な要素となる。左右の異なった円偏光状態を形成し、これを切り替えて測定を行う偏光スイッチング実験は、放射光科学で重要な実験手法の一つであり、現在でも広く利用されている。そして、近年では、これに加えて、水平・垂直の線偏光を切り替えて利用する放射光実験も重要になってきた。
【０００９】
つまり、第１及び第２の要請に加えて、水平・垂直の線偏光を切り替えて利用したいという第３の要請を満足する挿入光源の開発が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−３２６７００号公報
【特許文献２】特開平５−３０３０００号公報
【特許文献３】特開２０００−２０６２９６号公報
【特許文献４】特開平８−２１３１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以下に説明する課題は、上記の背景を鑑みて本発明者が鋭意研究を行う過程で生じたものである。
【００１２】
上述した第１〜第３の要請を満たす挿入光源として、周期長と偏光が異なる２台のアンジュレータ（低エネルギー用と高エネルギー用）を準備してタンデム（縦列）に並べて、互いに排他的に利用する方法が考えられる。この構成について、図６を参照して説明する。
【００１３】
図６に示すタンデム型挿入光源１００は、２つのアンジュレータ１０１、１０３をビーム軸１０５方向に直列に配置した構成である。アンジュレータ１０１は水平面に対して磁気回路が平行になるように配置されている。一方、アンジュレータ１０３はアンジュレータ１０１に対して９０°回転させて、水平面に対して磁気回路が垂直になるように配置されている。これにより、アンジュレータ１０１において垂直磁場を発生させ、アンジュレータ１０３において水平磁場を発生させることができる。
【００１４】
このように複数のアンジュレータによって、受け持つエネルギー範囲を異ならせることにより、一のアンジュレータが受け持つべきエネルギー範囲を狭くしながら挿入光源全体として広いエネルギー範囲の放射光を発生させることが可能となる。これにより、一のアンジュレータによって広いエネルギー範囲の放射光を受け持つ場合と比べて、そこまで磁場を強める必要がなくなり、熱負荷の発生をある程度抑制する効果が期待できる。
【００１５】
更に、各アンジュレータ１０１、１０３は、それぞれ周期長の異なる磁気回路によって構成することができる。アンジュレータ１０１を構成する磁気回路の周期長と、アンジュレータ１０３を構成する磁気回路は、相互に独立して設定することが可能である。
【００１６】
以上により、タンデム型挿入光源１００によれば、上述した第１及び第２の要請を満足する。
【００１７】
また、タンデム型挿入光源１００において、一方のアンジュレータのギャップ（磁石列の間隔）を最大にすることにより、ビーム軸１０５に直交する垂直磁場とビーム軸１０５に直交する水平磁場を切り替えて利用することが可能である。これにより、第３の要請も満足する。例えば、アンジュレータ１０１のギャップを最大にすることで垂直磁場を弱め、水平磁場のみを生成することができる。逆に、アンジュレータ１０３のギャップを最大にすることで水平磁場を弱め、垂直磁場のみを生成することができる。
【００１８】
しかし、図６の構成によれば、２台のアンジュレータを一の直線部に設置する必要があるため、挿入光源に与えられた同一の設置スペースの下では、１台のアンジュレータあたりに許容される長さは半分以下となる。この結果、放射光強度は半減してしまう。また、１台のアンジュレータで実現できるレベルと同等の放射光強度を実現するためには、２倍以上の設置スペースが必要となるが、特に国土の狭い我が国においては、この要求を実現するのは極めて難しい。つまり、限られた設置スペースの下で、同等の放射光強度を実現しつつ、垂直磁場と水平磁場を切り替えて利用することが可能な挿入光源の実現が要請される。言い換えれば、直線上に複数台のアンジュレータをタンデムに設置しないという第４の要請が存在する。図６の構成ではこの要請を満足していない。
【００１９】
別の挿入光源として、周期長と偏光が異なる２台のアンジュレータ（低エネルギー用と高エネルギー用）をクロス型に配置して、互いに排他的に利用する方法が考えられる。この構成について、図７を参照して説明する。
【００２０】
図７に示すクロス型挿入光源１１０は、上下と左右の磁気回路を組にした２組のアンジュレータ１０１，１０３から構成される。アンジュレータ１０１は水平面に対して磁気回路が平行に配置されている。一方、アンジュレータ１０３はアンジュレータ１０１に対して９０°回転させて、水平面に対して磁気回路が垂直になるように配置されている。
【００２１】
クロス型挿入光源１１０は、図６に示すタンデム型挿入光源１００とは異なり、アンジュレータ１０１とアンジュレータ１０３を互いに近傍に設置し、両アンジュレータによって一つの閉空間が形成されている。これにより、２台のアンジュレータを一の直線部に縦列に設置することがないため、図６に示すタンデム型挿入光源１００と比較して省スペース化が図られる。つまり、第４の要請を満足する。
【００２２】
そして、クロス型挿入光源１１０においても、図６に示すタンデム型挿入光源１００と同様に、それぞれのアンジュレータの周期長を変えることができ、一方のアンジュレータのギャップを広げることで同アンジュレータ由来の磁場の影響をなくすことができる。これにより、第１〜第３の要請を満足することができる。
【００２３】
しかしながら、図７の構成によれば、磁気回路全長にわたって相互のアンジュレータ１０１及び１０３が閉空間を形成している。この構成は、アンジュレータの設計・建設に対して困難性を与えることとなる。
【００２４】
実際にアンジュレータを設計・建設する上では、磁石列を電子ビーム軸の上下垂直方向にのみ配置して電子軌道の水平面内の開口を確保することが重要である。クロス型挿入光源１１０のように、上下の垂直方向に加えて左右の水平方向にも磁石列を形成した場合、アンジュレータ開発に不可欠な磁場測定や、磁石交換・調整を行うのが難しくなる。つまり、工学上、電子軌道の水平面内の開口を制限しない（ビーム軸方向に直交する水平方向にはアンジュレータを配置しない）という第５の要請が要求される。クロス型挿入光源１１０では、この第５の要請を満足することができない。
【００２５】
また、左右の水平方向に磁石列を配置することで、水平方向に広い設置スペースが要求されてしまい、省スペース化という観点においても問題となる。
【００２６】
なお、上述した特許文献１〜４の構成も、本発明が想定するような目的とは別の目的で設計された挿入光源であり、いずれも第１〜第５の要請を同時に満足するものではない。
【００２７】
特許文献１には、磁石列を電子ビーム軸の上下垂直方向にのみ３列ずつ配置する構成において、接着剤を使用することなく各磁石列をホルダーに保持固定することを目的とした挿入光源が開示されている。この挿入光源では、中央の垂直磁場用磁石列とその両サイドの水平磁場用磁石列によって３列の磁石列が構成され、この３列の磁石列が垂直方向に対向している。そして、３列の磁石列を１組として上下にギャップを介して相対させ、このギャップ長を調整可能にしている。更に、上下一対の磁石列群の各両サイドの磁石列と中央の磁石列とを、ビーム軸方向に対して相対的に移動可能な構成にしている。
【００２８】
この構成では、中央の磁石列は垂直磁場を発生し、両サイドの磁石列は水平磁場を発生する。そして、ビーム軸に平行方向に関し、中央の磁石列に対して相対的に両サイドの磁石列を移動させることで、水平磁場を調整する。しかし、この構成ではビーム軸に直交する垂直磁場を打ち消すことができないため、水平・垂直の線偏光を切り替えながら利用することができず、上記第３の要請を満足しない。更に、広い光子エネルギー範囲の放射光を発生するという目的を想定しておらず、また構成上も中央の磁石列と両サイドの磁石列の周期長は同じにしなければならないため、第１及び第２の要請を満足する構成とはなっていない。
【００２９】
図８は、特許文献１に開示された挿入光源を示す概念図である。図８に示す挿入光源１３０は、ビーム軸１０５に対し平行に配置された３列の磁気回路１３１、１３２、１３３と、同じくビーム軸１０５に対し平行に配置された３列の磁気回路１３４、１３５、１３６とを備える。磁気回路１３１、１３２、及び１３３は、磁気回路１３４、１３５及び１３６に対して、上下方向に対向している。同図の右側には、ビーム移動方向に関する水平磁場及び垂直磁場の分布を示すグラフを示している。
【００３０】
図８（ａ）において、両磁気回路１３１、１３２、及び１３３と、磁気回路１３４、１３５及び１３６を完全に対向させたとき、ビーム軸１０５の方向に垂直な水平磁場Ｂｘは打ち消されているが、ビーム軸１０５の方向に垂直な垂直磁場Ｂｙは現れていることが分かる。両サイドに配置された磁気回路１３２、１３３、１３５、及び１３６を、ビーム軸方向に移動させることで、水平磁場Ｂｘが現れる（図８（ｂ）、（ｃ））。しかし、ビーム軸１０５の方向に垂直な垂直磁場Ｂｙはやはり打ち消すことができていない。
【００３１】
特許文献２には、可視光からＸ線領域に至る広い波長領域で任意の偏光特性を持つ放射光を、電子ビームの水平方向の開口を制限することなく発生することを目的とした挿入光源が開示されている。つまり、上記第１、第２及び第５の要請を想定した構成といえる。
【００３２】
図９Ａは、特許文献２に開示された挿入光源を示す概念図である。図９Ａに示す挿入光源１２０は、ビーム軸１０５に対し平行に配置された４列の磁気回路１１１、１１２、１１３及び１１４を備える。１組の磁気回路１１１及び１１２が上方に位置し、別の１組の磁気回路１１３及び１１４が下方に位置する。磁気回路の一方の組を他方の組に対して相対的に長手方向（ビーム軸１０５に平行な方向）に移動させることにより、水平偏光（垂直磁場）、垂直偏光（水平磁場）、楕円偏光（垂直と水平磁場）のモードに切り替えることが可能となっている。図９Ｂは、磁石列を移動させることで得られる各磁場モードにおけるビーム軸方向に対する水平／垂直磁場の変位を示すグラフであり、（ａ）が垂直磁場、（ｂ）が水平磁場、（ｃ）が楕円偏光のモードを示している。よって、第３〜第５の要請を満たす。
【００３３】
しかし、特許文献２の構成においては、垂直磁場と水平磁場の周期長は同一である。このため、異なるエネルギー範囲の放射光を別々に受け持たせることで、一台の挿入光源によって広いエネルギー範囲の放射光の発生を可能にすることができず、第１及び第２の要請を満たさない。
【００３４】
特許文献３には、ビーム軸に対し平行に配置された３列の磁石列を１組とする２組の磁石列群が上下に対向して配置された構成において、上下間のギャップ長を小さくすることによって生じる磁石列のたわみを抑制することを目的とした挿入光源が開示されている。
【００３５】
この挿入光源では、垂直方向に磁化された磁石と水平方向に磁化された磁石とが交互に列状に（ビーム軸方向に平行に）配置された第１主磁石列、及びこの第１主磁石列と上下方向にギャップを隔てて設けられ、垂直方向に磁化された磁石と水平方向に磁化された磁石とが交互に列状に配置されると共に垂直磁化方向が第１主磁石列と同じで水平磁化方向が第１主磁石列と反対向きとなる第２主磁石列を備える。更に、第１主磁石列の両サイドに第１補助磁石列を、第２主磁石列の両サイドに第２補助磁石列を備える。第１補助磁石列は、垂直方向に磁化された磁石と水平方向に磁化された磁石とが交互に列状に配置される。第２補助磁石列は、第１補助磁石列と上下方向にギャップを隔てて設けられており、垂直方向に磁化された磁石と水平方向に磁化された磁石とが交互に列状に配置されると共に、垂直磁化方向が第１補助磁石列と反対方向で水平磁化方向が第１補助磁石列と同じ向きとなるように配置されている。この構成により、第１及び第２主磁石列間に作用する吸引力を、第１及び第２補助磁石列間に作用する反発力で打ち消すことで、たわみ変形を抑制する効果を得るというものである。
【００３６】
しかし、同文献に開示された挿入光源においても、特許文献１に開示されたものと同様、水平・垂直の線偏光を切り替えながら利用することができず、上記第３の要請を満足しない。また、広い光子エネルギー範囲の放射光を発生するという目的を想定しておらず、第１及び第２の要請を満足する構成とはなっていない。特許文献３においては、各磁石列の周期長が等しい構成を想定している。
【００３７】
特許文献４には、直線偏光を発生するリニアアンジュレータにおいて発生する高調波由来の熱負荷による影響を低減することを目的とした挿入光源が開示されている。しかし、その解決方法としては、垂直アンジュレータの周期長を水平アンジュレータの周期長の２倍に設定し、電子ビームを軸線方向からみて８の字上に交互に正逆回転させることで、ビーム軸上での高調波の発生を抑制するというものである。つまり、周期長を自由に選択できる構成ではなく、第１及び第２の要請を満足する構成とはなっていない。また、水平・垂直の線偏光を切り替えながら利用することができないため、上記第３の要請も満足しない。
【００３８】
本発明は、上述した第１〜第５の要請を全て満足することで、省スペース化を実現しつつもユーザーの多様な要請に対応できる挿入光源を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
上記課題を解決すべくなされた本発明に係る挿入光源は、以下の特徴を有する。
【００４０】
第１方向に磁化された第１磁石、第１方向に直交する第２方向に磁化された第２磁石、前記第１磁石の前記第１方向に係る磁化を打ち消す方向に磁化された第３磁石、及び前記第２磁石の前記第２方向に係る磁化を打ち消す方向に磁化された第４磁石を、前記第１方向に直列に配置してなる１単位が繰り返し配列されて形成される磁石列を６列有する構成である。
【００４１】
そして、前記磁石列は、第１磁石列、第２磁石列、第３磁石列、第４磁石列、第５磁石列、及び第６磁石列からなり、前記第１磁石列と前記第４磁石列を構成する各磁石のうち、少なくとも前記第１磁石と前記第３磁石、前記第２磁石と前記第４磁石の前記第１方向に係る長さはそれぞれ同一であり、前記第２磁石列、第３磁石列、第５磁石列、及び第６磁石列を構成する各磁石のうち、少なくとも前記第１磁石と前記第３磁石、前記第２磁石と前記第４磁石の前記第１方向に係る長さはそれぞれ同一である。
【００４２】
つまり、第１磁石列と第４磁石列は、繰り返しとなる１単位の前記第１方向に係る長さ（周期長）が同じである。同様に、第２磁石列、第３磁石列、第５磁石列、及び第６磁石列は、繰り返しとなる１単位の前記第１方向に係る長さ（周期長）が同じである。
【００４３】
そして、前記第１磁石列の、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向に係る両側には前記第２磁石列及び前記第３磁石列が配置され、前記第１磁石列に対して前記第２方向に離間して前記第４磁石列が配置され、前記第４磁石列の前記第３方向に係る両側には前記第５磁石列及び前記第６磁石列が配置される。
【００４４】
そして、前記第１磁石列及び前記第４磁石列のうちの少なくとも一方が、他方に対して前記第１方向に移動可能であると共に、前記第２磁石列及び前記第３磁石列の組と前記第５磁石列と前記第６磁石列の組のうちの少なくとも一方の組が、他方の組に対して前記第１方向に移動可能に構成されている。
【００４５】
このように構成することで、第１磁石列と第４磁石列の間で前記第２方向に係る磁化方向の打ち消し、並びにこの打ち消しの解除が行える。これにより、前記第２方向に磁場を生じさせたり打ち消したりすることができる。
【００４６】
同様に、第２磁石列と第３磁石列の間、及び第５磁石列と第６磁石列の間で前記第３方向に係る磁化方向の打ち消し、並びにこの打ち消しの解除が行える。これにより、前記第３方向に磁場を生じさせたり打ち消したりすることができる。つまり、第１方向を電子ビームの進行方向とし、第２方向を電子ビームの進行方向に直交する垂直方向、第３方向を電子ビームの進行方向に直交する水平方向とすることで、水平磁場と垂直磁場の切り替えが可能となる。
【００４７】
そして、第１磁石列と第４磁石列の周期長（以下、λｙ表す。）と、第２磁石列、第３磁石列、第５磁石列、及び第６磁石列の周期長（以下、λｘ表す。）とは、相互に独立して設定できる構成である。
【００４８】
よって、受け持つべきエネルギー範囲を狭くしながら挿入光源全体として広いエネルギー範囲の放射光を発生させることが可能となる。また、各磁石列が相互に直列に配置される構成ではないため、設置スペースの省スペース化が実現できる。
【００４９】
更には、第１、第２、及び第３磁石列と、第４、第５、及び第６磁石列とが前記第２方向に離間を有して配置される構成であるため、この離間された領域内を前記第１方向に電子ビームを進行させることで放射光の発生が可能である。つまり、ビーム軸方向に直交する水平方向（第３方向）に磁石列が配置されておらず、磁場測定や、磁石交換・調整といった作業の困難性の問題もない。
【００５０】
また、上記構成において、前記第１磁石列及び前記第４磁石列は、それぞれの前記第２磁石と前記第４磁石が前記第２方向に対向し、前記第２磁石列及び前記第５磁石列、並びに前記第３磁石列及び前記第６磁石列は、それぞれの前記第１磁石と前記第３磁石が前記第２方向に対向し、前記第２磁石列及び前記第３磁石列、並びに前記第５磁石列及び前記第６磁石列は、それぞれの前記第２磁石と前記第４磁石が前記第３方向に対向する磁石配置状態を想定する。
【００５１】
上記磁石配置状態の下では、第２方向及び第３方向の磁場が共に打ち消された状態が実現される。
【００５２】
そして、前記第１磁石列の前記１単位の前記第１方向に係る長さをλｙ、前記第２磁石列の前記１単位の前記第１方向に係る長さをλｘとし、自然数をｎとしたとき、前記第１磁石列及び前記第４磁石列のうちの少なくとも一方が、他方に対して、初期状態から前記第１方向に（２ｎ−１）λｙ／２の距離の移動が可能であり、前記第２磁石列及び前記第３磁石列の組と前記第５磁石列と前記第６磁石列の組のうちの少なくとも一方の組が、他方の組に対して、初期状態から前記第１方向に（２ｎ−１）λｘ／２の距離の移動が可能に構成されている。
【００５３】
前記磁石配置状態から、前記第１磁石列及び前記第４磁石列のうちの少なくとも一方を他方に対して前記第１方向に（２ｎ−１）λｙ／２の距離だけ移動させることで、前記第２方向の磁場を出現させることが可能となる。また、初期状態から、前記第２磁石列及び前記第３磁石列の組と前記第５磁石列と前記第６磁石列の組のうちの少なくとも一方の組を、他方の組に対して、初期状態から前記第１方向に（２ｎ−１）λｘ／２の距離だけ移動させることで、前記第３方向の磁場を出現させることが可能となる。
【００５４】
このような構成とすることで、第２方向及び第３方向の磁場が共に打ち消された状態、前記第３方向の磁場を打ち消した状態、及び前記第２方向の磁場を打ち消した状態の３状態間の遷移が可能となる。この状態間遷移は、どのような順序で行われても構わない。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によれば、上記第１〜第５の要請を全て満足する挿入光源、すなわち、省スペース化を実現しつつもユーザーの多様な要請に対応できる挿入光源が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１Ａ】本発明の挿入光源が備える磁気回路の模式図である。
【図１Ｂ】図１Ａの状態を展開して平面的に図示した模式図である。
【図１Ｃ】図１Ａの状態におけるビーム移動方向に関する水平磁場及び垂直磁場の分布を示すグラフである。
【図２Ａ】垂直磁場モードにおける磁気回路の模式図である。
【図２Ｂ】図２Ａの状態を展開して平面的に図示した模式図である。
【図２Ｃ】図２Ａの状態におけるビーム移動方向に関する水平磁場及び垂直磁場の分布を示すグラフである。
【図３Ａ】水平磁場モードにおける磁気回路の模式図である。
【図３Ｂ】図３Ａの状態を展開して平面的に図示した模式図である。
【図３Ｃ】図３Ａの状態におけるビーム移動方向に関する水平磁場及び垂直磁場の分布を示すグラフである。
【図４Ａ】磁場モードの切り替えを行うための駆動手段の模式的構成図である。
【図４Ｂ】磁場モードの切り替えを行うための別の駆動手段の模式的構成図である。
【図５Ａ】垂直磁場モードの実施例における水平磁場及び垂直磁場の分布を示すグラフである。
【図５Ｂ】水平磁場モードの実施例における水平磁場及び垂直磁場の分布を示すグラフである。
【図６】タンデム型の挿入光源の構造を示す概念図である。
【図７】クロス型の挿入光源の構造を示す概念図である。
【図８】特許文献１に開示の挿入光源の構造を示す概念図並びにビーム移動方向に関する水平磁場及び垂直磁場の分布を示すグラフである。
【図９Ａ】特許文献２に記載の挿入光源の構造を示す概念図である。
【図９Ｂ】特許文献２に記載の挿入光源におけるビーム移動方向に関する水平磁場及び垂直磁場の分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
本発明に係る挿入光源の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面において、実際の寸法比と図面上の寸法比は必ずしも一致するものではない。
【００５８】
〔磁気回路〕
図１Ａは、本挿入光源が備える磁気回路の模式図である。また、図１Ｂは、図１Ａに示される２段からなる３列の磁気回路を、平面的に図示した模式図である。
【００５９】
また、図１Ｂでは、各磁石列群において、磁石列群を構成する磁石列同士が水平方向に間隔を有して配置されているかのように図示されているが、これは各磁石に対して符号を付すためのスペースを確保するための措置である。実際には、図１Ａに図示されているように、各磁石列が水平方向に近接して配置されているものとして構わない。
【００６０】
磁気回路１は、ビーム軸５に平行な方向に複数の磁石を隣接して並べて形成した磁石列を６列有して構成される。なお、以下において、ビーム軸５に平行な方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する垂直方向（紙面上上向き）をＹ方向、Ｚ方向に直交する水平方向をＸ方向と呼ぶ。より詳細には、電子ビームの移動方向を＋Ｚ方向、磁石列群２０から磁石列群１０に向かう方向を＋Ｙ方向、磁石列１２から磁石列１３に向かう方向を＋Ｘ方向と規定する（図１Ａ参照）。また、以下の図面において、各磁石内に示されている矢印は磁化方向を示している。
【００６１】
なお、以下では、方向の正負を区別して記載する場合には、＋Ｘ方向、＋Ｙ方向、＋Ｚ方向などのように表し、方向の正負を問わない場合には、符号を付けずに単にＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向などのように表す。図１Ｂでは、図１Ａの状態下で＋Ｙ方向に磁化されている磁石に「Ｎ」、−Ｙ方向に磁化されている磁石に「Ｓ」、＋Ｚ方向に磁化されている磁石に「右向きの矢印」、−Ｚ方向に磁化されている磁石に「左向きの矢印」を付加している。
【００６２】
各磁石は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石で構成されたものを利用することができるが、本発明においては、これらの材料で構成された磁石に限定されない。
【００６３】
磁気回路１は、２つの磁石列群１０及び２０をＹ方向に離間して配置される。この離間により形成された空間を電子ビームが通過する。
【００６４】
第１磁石列群１０は、第１磁石列１１、第２磁石列１２、及び第３磁石列１３によって構成される。また、第２磁石列群２０は、第４磁石列２１、第５磁石列２２、及び第６磁石列２３によって構成される。第１磁石列１１及び第４磁石列２１を構成する各磁石のＺ方向に係る長さは同一である。また、第２磁石列１２、第３磁石列１３、第５磁石列２２、及び第６磁石列２３を構成する各磁石のＺ方向に係る長さは同一である。
【００６５】
図１Ｂに示すように、第１磁石列１１は、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石１１ａ、水平方向（−Ｚ方向）に磁化された磁石１１ｂ、垂直方向（＋Ｙ方向）に磁化された磁石１１ｃ、及び水平方向（＋Ｚ方向）に磁化された磁石１１ｄで構成される４つの磁石を１単位として、これが繰り返しＺ方向に配列されたものである。この１単位を構成する磁石列の列方向（Ｚ方向）の長さを周期長と呼ぶ。ここでは、第１磁石列の周期長をλｙと規定する。第１磁石列１１の周期長λｙは、第１磁石列を構成する各磁石のＺ方向に係る長さによって規定される。
【００６６】
第２磁石列１２は、垂直方向（＋Ｙ方向）に磁化された磁石１２ａ、水平方向（＋Ｚ方向）に磁化された磁石１２ｂ、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石１２ｃ、及び水平方向（−Ｚ方向）に磁化された磁石１２ｄで構成される４つの磁石を１単位として、これが繰り返しＺ方向に配列されたものである。第２磁石列１２の周期長をλｘと規定する。ここでは、λｘはλｙとは異なる値である。第２磁石列１２の周期長λｘは、第２磁石列を構成する各磁石のＺ方向に係る長さによって規定される。
【００６７】
第３磁石列１３は、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石１３ａ、水平方向（−Ｚ方向）に磁化された磁石１３ｂ、垂直方向（＋Ｙ方向）に磁化された磁石１３ｃ、及び水平方向（＋Ｚ方向）に磁化された磁石１３ｄで構成される４つの磁石を１単位として、これが繰り返しＺ方向に配列されたものである。第３磁石列１３の周期長は、第２磁石列１２の周期長と同じλｘである。
【００６８】
第２磁石列群２０は、第１磁石列群１０よりも下方（−Ｙ方向）に離間して配置される。この離間距離Gap（図１Ａ参照）は所定の値で設定され、通常動作時においてこの値は固定されている。無論、利用条件に応じてこのGap値を変化できる構成としても構わないが、後述するように、本発明に係る挿入光源として利用するに際して、基本的にはこのGap値を変更する必要はない。
【００６９】
第４磁石列２１は、垂直方向（＋Ｙ方向）に磁化された磁石２１ａ、水平方向（−Ｚ方向）に磁化された磁石２１ｂ、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石２１ｃ、及び水平方向（＋Ｚ方向）に磁化された磁石２１ｄで構成される４つの磁石を１単位として、これが繰り返しＺ方向に配列されたものである。第４磁石列の周期長は、第１磁石列の周期長と同じλｙである。
【００７０】
第５磁石列２２は、垂直方向（＋Ｙ方向）に磁化された磁石２２ａ、水平方向（−Ｚ方向）に磁化された磁石２２ｂ、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石２２ｃ、及び水平方向（＋Ｚ方向）に磁化された磁石２２ｄで構成される４つの磁石を１単位として、これが繰り返しＺ方向に配列されたものである。第５磁石列２２の周期長は、第２磁石列１２及び第３磁石列１３の周期長と同じλｘである。
【００７１】
第６磁石列２３は、垂直方向（−Ｙ方向）に磁化された磁石２３ａ、水平方向（＋Ｚ方向）に磁化された磁石２３ｂ、垂直方向（＋Ｙ方向）に磁化された磁石２３ｃ、及び水平方向（−Ｚ方向）に磁化された磁石２３ｄで構成される４つの磁石を１単位として、これが繰り返しＺ方向に配列されたものである。第６磁石列２３の周期長は、第２磁石列１２、第３磁石列１３、及び第５磁石列２２と同じλｘである。
【００７２】
図１Ａ及び図１Ｂの状態において、第１磁石列１１内に存在するＹ方向に磁化された磁石と、この磁石とＹ方向に対向する位置において第４磁石列２１内に存在するＹ方向に磁化された磁石とは、磁化方向が反対向きである。すなわち、Ｙ方向について磁場が打ち消し合う向きに配置されている。
【００７３】
また、図１Ａ及び図１Ｂの状態において、第２磁石列１２内に存在する＋Ｙ方向に磁化された磁石１２ａに対してＸ方向に対向する位置における第３磁石列１３内には、−Ｙ方向に磁化された磁石１３ａが配置される。このため、両磁石１２ａ−１３ａ間には、磁石１３ａからギャップ内を−Ｘ方向に移動して磁石１２ａに向かう磁束が概念上生じ得る。しかし、これらの磁石とＹ方向に対向する位置において、第５磁石列２２内には＋Ｙ方向に磁化された磁石２２ａが、第６磁石列２３内には−Ｙ方向に磁化された磁石２３ａが存在する。この結果、両磁石２２ａ−２３ａ間には、磁石２２ａからギャップ内を＋Ｘ方向に移動して磁石２３ａに向かう磁束が概念上生じ得る。つまり、磁石１２ａと１３ａに関し、第２磁石列１２と第３磁石列１３の間に生じる磁束と、磁石２２ａと２３ａに関し、第５磁石列２２と第６磁石列２３の間に生じる磁束は、互いに打ち消し合う方向に発生する。
【００７４】
同様の理屈により、磁石１２ｃと１３ｃに関し、第２磁石列１２と第３磁石列１３の間に生じる磁束と、磁石２２ｃと２３ｃに関し、第５磁石列２２と第６磁石列２３の間に生じる磁束も、互いに打ち消し合う方向に発生する。この結果、第２磁石列１２と第３磁石列１３の間に発生する水平方向の磁場と、第５磁石列２２と第６磁石列２３の間に発生する水平方向の磁場が打ち消し合う。すなわち、Ｘ方向についても磁場が打ち消し合う向きに配置されている。
【００７５】
以上により、図１Ａ及び図１Ｂの状態では、Ｘ方向及びＹ方向に磁場が発生していない、すなわち水平磁場も垂直磁場も発生していないことが分かる。この状態を「ゼロ磁場モード」と呼ぶ。図１Ｃに、この状態におけるＺ方向に関する水平磁場Ｂｘ、垂直磁場Ｂｙの分布をグラフに示す。
【００７６】
本実施形態では、第１磁石列１１及び第４磁石列２１のうち、一方を他方に対してＺ方向に相対移動可能に構成されている。つまり、第１磁石列１１及び第４磁石列２１のうち、第１磁石列１１のみがＺ方向に移動可能に構成されていても構わないし、第４磁石列２１のみがＺ方向に移動可能に構成されていても構わない。無論、両者がＺ方向に移動可能に構成されていても構わない。なお、この移動時において、他の磁石列１２、１３、２２、及び２３の位置に影響を及ぼすことなく、すなわち、これらの磁石列に対して独立に移動することができる構成である。
【００７７】
更に、本実施形態では、第２磁石列１２と第３磁石列１３の一組（以下、「第１組」と呼ぶ。）、及び第５磁石列２２と第６磁石列２３の一組（以下、「第２組」と呼ぶ。）のうち、一方の組を他方の組に対してＺ方向に相対移動可能に構成されている。つまり、第１組及び第２組のうち、第１組のみがＺ方向に移動可能に構成されていても構わないし、第２組のみがＺ方向に移動可能に構成されていても構わない。無論、両組がＺ方向に移動可能に構成されていても構わない。なお、この移動時において、他の磁石列１１及び２１の位置に影響を及ぼすことなく、すなわち、これらの磁石列に対して独立に移動することができる構成である。
【００７８】
〔磁場の変化方法〕
［垂直磁場モード］
図２Ａ及び図２Ｂは、図１Ａ及び図１Ｂの状態から、第１磁石列１１を＋Ｚ方向に半周期（λｙ／２）だけ移動させた状態を示している。このとき、第２磁石列１２と第３磁石列１３の相対関係、並びに第５磁石列２２と第６磁石列２３の相対関係は、図１Ａ及び図１Ｂの状態からは変化しない。つまり、水平磁場についてはゼロ磁場モードと同じ状態である。
【００７９】
一方、第１磁石列１１を半周期移動させたことにより、第１磁石列１１と第４磁石列２１の相対関係が変化している。より具体的には、第１磁石列１１内に存在する−Ｙ方向に磁化された磁石（１１ａ）に対してＹ方向に対向する位置には、第４磁石列２１内に存在する−Ｙ方向に磁化された磁石（２１ｃ）が存在する。また、第１磁石列１１内に存在する＋Ｙ方向に磁化された磁石（１１ｃ）にＹ方向に対向する位置には、第４磁石列２１内に存在する＋Ｙ方向に磁化された磁石（２１ａ）が存在する。つまり、磁石１１ａ→ギャップ→磁石２１ｃ→磁石２１ｄ→磁石２１ａ→ギャップ→磁石１１ｃ→磁石１１ｂ→磁石１１ａという磁束の流れが発生する。この磁束の流れが、第１磁石列１１と第４磁石列２１の間の各箇所に生じ、この結果Ｙ方向の磁場（垂直磁場）が生じる。図２Ａにおいて、ギャップ領域に太い矢印で示しているのは磁場の向きである。
【００８０】
従って、図２Ａ及び図２Ｂの状態では、Ｘ方向の磁場は発生せず、Ｙ方向の磁場が発生する。つまり水平磁場は発生しないが垂直磁場が発生していることが分かる。この状態を「垂直磁場モード」と呼ぶ。図２Ｃに、この状態におけるＺ方向に関する水平磁場Ｂｘ、垂直磁場Ｂｙの分布をグラフに示す。
【００８１】
なお、図２Ａ及び図２Ｂでは、図１Ａ及び図１Ｂの状態から、第１磁石列１１を＋Ｚ方向に半周期（λｙ／２）だけ移動させることで、ゼロ磁場モードから垂直磁場モードに移行するものとした。しかし、各磁石列が磁化方向の異なる４つの磁石によって構成される１単位が繰り返し配列されてなることを鑑みれば、第１磁石列１１及び第４磁石列２１のうち、一方を他方に対してＺ方向に（２ｎ−１）λｙ／２  （ただしｎは自然数）だけ移動させれば良いことが分かる。
【００８２】
［水平磁場モード］
図３Ａ及び図３Ｂは、図１Ａ及び図１Ｂの状態から、第５磁石列２２及び第６磁石列２３を−Ｚ方向に半周期（λｘ／２）だけ移動させた状態を示している。このとき、第１磁石列１１と第４磁石列２１の相対関係は、図１Ａ及び図１Ｂの状態からは変化しない。つまり、垂直磁場についてはゼロ磁場モードと同じ状態である。
【００８３】
一方、第５磁石列２２及び第６磁石列２３を半周期移動させたことにより、第２磁石列１２と第５磁石列２２、第３磁石列１３と第６磁石列２３の相対関係がそれぞれ変化している。
【００８４】
より具体的には、第２磁石列１２内に存在する＋Ｙ方向に磁化された磁石（１２ａ）にＹ方向に対向する位置には、第５磁石列２２内に存在する−Ｙ方向に磁化された磁石（２２ｃ）が存在する。また、第２磁石列１２内に存在する−Ｙ方向に磁化された磁石（１２ｃ）にＹ方向に対向する位置には、第５磁石列２２内に存在する＋Ｙ方向に磁化された磁石（２２ａ）が存在する。
【００８５】
同様に、第３磁石列１３内に存在する−Ｙ方向に磁化された磁石（１３ａ）にＹ方向に対向する位置には、第６磁石列２３内に存在する＋Ｙ方向に磁化された磁石（２３ｃ）が存在する。また、第３磁石列１３内に存在する＋Ｙ方向に磁化された磁石（１３ｃ）にＹ方向に対向する位置には、第６磁石列２３内に存在する−Ｙ方向に磁化された磁石（２３ａ）が存在する。
【００８６】
この状態の下では、第２磁石列１２内の磁石１２ａと第３磁石列１３内の磁石１３ａの間で、磁石１３ａからギャップ内を−Ｘ方向に移動して磁石１２ａに向かう磁束が生じる。そして、これらの磁石とＹ方向に対向する位置において、第５磁石列２２内には−Ｙ方向に磁化された磁石２２ｃが、第６磁石列２３内には＋Ｙ方向に磁化された磁石２３ｃが存在する。この結果、これら両磁石２２ｃ−２３ｃ間にも、磁石２３ｃからギャップ内を−Ｘ方向に移動して磁石２２ｃに向かう磁束が生じる。つまり、このギャップ位置において、−Ｘ方向に関する磁場が生じる。
【００８７】
同様の理屈により、磁石１２ｃと１３ｃに関し、第２磁石列１２と第３磁石列１３の間に生じる磁束は＋Ｘ方向の向きであり、これらの磁石のＹ方向に関する対向位置に設置された磁石２２ａと２３ａに関し、第５磁石列２２と第６磁石列２３の間に生じる磁束も、やはり＋Ｘ方向の向きである。よって、このギャップ位置において、＋Ｘ方向に関する磁場が生じる。
【００８８】
以上の説明により、図３Ａ及び図３Ｂの状態下では、Ｙ方向の磁場は発生せず、Ｘ方向の磁場が発生する。つまり垂直磁場は発生しないが水平磁場が発生していることが分かる。この状態を「水平磁場モード」と呼ぶ。図３Ｃに、この状態におけるＺ方向に関する水平磁場Ｂｘ、垂直磁場Ｂｙの分布をグラフに示す。
【００８９】
なお、図３Ａ及び図３Ｂでは、図１Ａ及び図１Ｂの状態から、第５磁石列２２及び第６磁石列２３を−Ｚ方向に半周期（λｘ／２）だけ移動させることで、ゼロ磁場モードから水平磁場モードに移行するものとした。しかし、各磁石列が磁化方向の異なる４つの磁石によって構成される１単位が繰り返し配列されてなることを鑑みれば、第２磁石列１２及び第３磁石列１３の組（第１組）、第５磁石列２２及び第６磁石列２３の組（第２組）のうち、一方の組を他方の組に対してＺ方向に（２ｎ−１）λｘ／２  （ただしｎは自然数）だけ移動させれば良いことが分かる。
【００９０】
つまり、本実施形態の構成によれば、ゼロ磁場モード、垂直磁場モード、及び水平磁場モードを切り替えながら挿入光源を利用することが可能となる。そして、垂直磁場を生じるための磁石列（１１、２１）の周期長λｙと、水平磁場を生じるための磁石列（１２、１３、２２、２３）の周期長λｘは、互いに独立して設定することが可能である。このため、発生させたい光子エネルギーに応じて自由に周期長を設定することができ、自由度の高い挿入光源が実現できる。
【００９１】
なお、本構成によれば、各磁石列をＺ方向（ビーム軸方向）に移動させる構成であるため、磁場モードを変更するに際してギャップ間隔をＹ方向に変化させる必要がない。上下方向に磁石列を移動させてギャップ間隔を変化させることで一方の磁場を消すためには、通常数百ｍｍ以上の距離を移動させる必要がある。このことは、切り替えに多くの時間を要したり、駆動機構が大型化することを意味する。これに対し、本構成によれば、最小では周期長の１／２だけＺ方向に磁石列を移動させれば良く、高々２０ｍｍ程度の移動距離で磁場の切り替えが実現できる。これにより、切り替え時間の短縮化と駆動機構の小型化が実現できる。
【００９２】
〔駆動方式〕
図４Ａ及び図４Ｂは、上述した各磁場モードの切り替えを行うための駆動手段を模式的に示す図面である。いずれの図面に示される駆動手段も、各磁石列群１０及び２０のＺ軸方向の外側に設置され、Ｚ軸方向に磁石列を移動させることが可能な構成となっている。なお、これらの各図面において、駆動軸にはハッチングを施しており、ハッチングが施されていない箇所は例えば磁石列の位置を固定するための保持部で構成される。
【００９３】
図４Ａに示す駆動手段３０Ａは、駆動軸３１及び３２を備えている。駆動軸３１によって、第１磁石列１１をＺ方向に移動させることができ、駆動軸３２によって第５磁石列２２及び第６磁石列２３を同時にＺ方向に移動させることができる構成である。これにより、駆動軸３１によって、第４磁石列２１に対して第１磁石列１１をＺ方向に移動させることができ、駆動軸３２によって、第２磁石列１２及び第３磁石列１３の組（第１組）に対して、第５磁石列２２及び第６磁石列２３の組（第２組）をＺ方向に移動させることができる。
【００９４】
なお、保持部３３によって第２磁石列１２及び第３磁石列１３の位置が固定され、保持部３４によって第４磁石列２１の位置が固定される。
【００９５】
図４Ｂに示す駆動手段３０Ｂは、駆動軸３１、３２に加えて駆動軸３５及び３６を備えている。駆動軸３１によって、第１磁石列１１をＺ方向に移動させることができ、駆動軸３２によって第５磁石列２２及び第６磁石列２３を同時にＺ方向に移動させることができる。更に、駆動軸３５によって、第２磁石列１２及び第３磁石列１３をＺ方向に移動させることができ、駆動軸３６によって、第４磁石列２１をＺ方向に移動させることができる。
【００９６】
この構成によれば、駆動手段３０Ａよりも更に磁石列の移動の自由度が増し、多様な磁場を生成することが可能となる。例えば、垂直磁場用の磁石列の周期長λｙと水平磁場用の磁石列の周期長λｘを１：２にとった場合、周期長が違う垂直磁場と水平磁場を切り替えて使うという上記の利用態様に加えて、８の字型アンジュレータとしての機能を実現することが可能となる。また、λｙ＝λｘとすることで、円偏光アンジュレータとしての機能も実現できる。
【００９７】
〔理論的な説明〕
図１Ｂに示したゼロ磁場モードにおける配置状態を初期状態とする。この初期状態に対して、第１磁石列１１のＺ方向の変位位相をθｕ、第２磁石列１２及び第３磁石列１３のＺ方向の変位位相をφｕ、第４磁石列２１のＺ方向の変位位相をθｄ、第５磁石列２２及び第６磁石列２３のＺ方向の変位位相をφｄと規定する。基準点Ｚ＝０における垂直磁場、水平磁場の大きさをそれぞれＢｙ０、ＢＸ０とすると、Ｚ＝ｚにおける垂直磁場、水平磁場の大きさＢｙ（ｚ）、Ｂｘ（ｚ）はそれぞれ以下の数１によって表される。
【００９８】
【数１】
2014013658.tif 000003
【００９９】
上記数１を展開してまとめると、以下の数２のように表される。
【０１００】
【数２】
2014013658.tif 000004
【０１０１】
数２により、λｘ、λｙを任意とし、φｕ−φｄ＝±πとすると、Ｂｘ（ｚ）＝０となり、垂直磁場モード（水平偏光）が実現される。また、λｘ、λｙを任意とし、θｕ−θｄ＝±πとすると、Ｂｙ（ｚ）＝０となり、水平磁場モード（垂直偏光）が実現される。
【０１０２】
なお、λｘ＝λｙ、θｕ＝θｄ＝±π／２とすることで、円（楕円）偏光アンジュレータが実現される。更に、λｘ＝２λｙ、θｕ＝θｄ＝０、φｕ＝φｄ＝０とすることで、８の字型アンジュレータが実現される。
【０１０３】
上述の実施形態では、第１磁石列１１及び第４磁石列２１を構成する各磁石のＺ方向に係る長さは同一であるものとした。しかし、これらの磁石列を構成する磁石のうち、少なくともＹ方向に磁化された磁石（１１ａ、１１ｃ、２１ａ、２１ｃ）についてＺ方向に係る長さが同一であり、且つ、Ｚ方向に磁化された磁石（１１ｂ、１１ｄ、２１ｂ、２１ｄ）についてＺ方向に係る長さが同一であればよい。
【０１０４】
同様に、上述の実施形態では、第２磁石列１２、第３磁石列１３、第５磁石列２２、及び第６磁石列２３を構成する各磁石のＺ方向に係る長さは同一であるものとした。しかし、これらの磁石列を構成する磁石のうち、少なくともＹ方向に磁化された磁石（１２ａ、１２ｃ、１３ａ、１３ｃ、２２ａ、２２ｃ、２３ａ、２３ｃ）についてＺ方向に係る長さが同一であり、且つ、Ｚ方向に磁化された磁石（１２ｂ、１２ｄ、１３ｂ、１３ｄ、２２ｂ、２２ｄ、２３ｂ、２３ｄ）についてＺ方向に係る長さが同一であればよい。
【０１０５】
〔実施例〕
中央部の磁石列（第１磁石列１１、第４磁石列２１）としては、幅４０ｍｍ、高さ４０ｍｍ、厚み１５ｍｍのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石（日立金属株式会社製  材質名：ＮＭＸ−４６ＣＨ）で構成された磁石をＺ方向に配置して形成した。また、両サイド部（第２磁石列１２、第３磁石列１３、第５磁石列２２、第６磁石列２３）としては、幅４０ｍｍ、高さ４０ｍｍ、厚み３０ｍｍのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石（日立金属株式会社製  材質名：ＮＭＸ−４６ＣＨ）で構成された磁石をＺ方向に配置して形成した。なお、ここで「幅」とはＸ方向の長さを、「高さ」とはＹ方向の長さを、「厚み」とはＺ方向の長さを指している。
【０１０６】
このとき垂直磁場用の磁石列の周期長λｙは、λｙ＝１５ｍｍ×４＝６ｃｍであり、垂直磁場用の磁石列の周期長λｘは、λｘ＝３０ｍｍ×４＝１２ｃｍである。本実施例では、中央部を１０周期、両サイド部を５周期として構成した。つまり、Ｚ方向の磁石列の全長を６０ｃｍとして構成した。なお、両磁石列群間のＹ方向のGapを２１ｍｍ、中央部の磁石列と両サイドの磁石列の間のＸ方向に係る間隔を１ｍｍとした。
【０１０７】
このとき、磁石列を上述した方法で移動させることで垂直磁場モードを形成した時の、Ｚ方向に関する水平磁場Ｂｘ、垂直磁場Ｂｙの分布に関するグラフを図５Ａに示す。同様に、水平磁場モードを形成した時の、Ｚ方向に関する水平磁場Ｂｘ、垂直磁場Ｂｙの分布に関するグラフを図５Ｂに示す。図５Ａでは水平磁場が打ち消され、図５Ｂでは垂直磁場が打ち消されていることが分かる。なお、本実施例では、垂直磁場モードにおける最大磁場Ｂｙmax＝０．６８Ｔ、水平磁場モードにおける最大磁場Ｂｘmax＝０．３７Ｔであり、いずれも十分高い磁場形成が実現できている。
【符号の説明】
【０１０８】
１    ：  本発明に係る挿入光源が備える磁気回路
５    ：  ビーム軸
１０    ：  第１磁石列群
１１    ：  第１磁石列
１１ａ、１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ：  第１磁石列内の磁石
１２    ：  第２磁石列
１２ａ、１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ：  第２磁石列内の磁石
１３    ：  第３磁石列
１３ａ、１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ：  第３磁石列内の磁石
２０    ：  第２磁石列群
２１    ：  第４磁石列
２１ａ、２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ    ：  第４磁石列内の磁石
２２    ：  第５磁石列
２２ａ、２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ    ：  第５磁石列内の磁石
２３    ：  第６磁石列
２３ａ、２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ    ：  第６磁石列内の磁石
３０Ａ、３０Ｂ  ：  駆動手段
３１、３２    ：  駆動軸
３３、３４    ：  保持部
３５、３６    ：  駆動軸
１００    ：  タンデム型挿入光源
１０１    ：  アンジュレータ
１０３    ：  アンジュレータ
１０５    ：  ビーム軸
１１０    ：  クロス型アンジュレータ
１１１、１１２、１１３、１１４    ：  磁気回路
１３０    ：従来の挿入光源
１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６    ：  磁気回路
【図１Ａ】
2014013658.tif 000005
【図１Ｂ】
2014013658.tif 000006
【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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