(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場体を有する周期的永久磁石集束装置の磁場の最適化を、前記周期的永久磁石集束装置の磁場体の全ベクトルポテンシャル場のプロファイリングを行うことによって実行する方法であって、前記磁場体は、複数の磁石から構成されており、前記磁石は、前記全ベクトルポテンシャル場を集合的に形成する個々のベクトルポテンシャル場を有し、前記方法は、
ａ）電磁ソルバを用いて、全ベクトルポテンシャル場に対する各個別の磁石の貢献度を表すデータファイルを生成する段階を含み、前記電磁ソルバを用いる段階は、
ｉ）選択された磁石に対して、単位磁化量の値を付与する段階と、
ｉｉ）他の全ての磁石に対して磁化の値をゼロに設定する段階と、
ｉｉｉ）前記選択された磁石の近傍で高分解能を用いるように、またその他の部分で低分解能を用いるように、前記電磁ソルバを設定する段階であって、前記電磁ソルバは、高分解能を達成するためには小メッシュ・サイズを、低分解能を達成するためには大メッシュ・サイズを選択する、設定する段階と、
ｉｖ）全ベクトルポテンシャル場のプロファイリングが行われるべき全ての空間に対する個々のベクトルポテンシャル場を計算するために、前記電磁ソルバを用いる段階と、
ｖ）前記データファイルを生成するために、前記複数の磁石の各磁石毎に段階（ｉ）から（ｉｖ）を繰り返す段階と、を含み、
ｂ）前記データファイルを用いて、前記全ベクトルポテンシャル場を得るために必要な各磁石に対する磁化量の値を決定する段階を含み、さらに
ｃ）前記決定された磁化量の値を用いて、前記個々のベクトルポテンシャル場を重ね合わせ、前記全ベクトルポテンシャル場を決定する段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、段階ｂ）は、
ａ）前記データファイルを用いて結合マトリクスを形成する段階と、
ｂ）前記結合マトリクスの行列式を計算する段階と、
ｃ）前記行列式がゼロでない場合、前記結合マトリクスの逆行列を得る段階と、
ｄ）前記全ベクトルポテンシャル場の前記所望の要素を得るために必要な各磁石に対する磁化量の値を計算する段階と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、段階ｃ）は、段階ｂ）において決定された前記磁化量の値に基づいて重み付けされた前記個々のベクトルポテンシャル場を重ね合わせる段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載された方法によって最適化された全ベクトルポテンシャル場を有する周期的永久磁場体。
【請求項５】
請求項２に記載された方法によって最適化された全ベクトルポテンシャル場を有する周期的永久磁場体。
【請求項６】
請求項３に記載された方法によって最適化された全ベクトルポテンシャル場を有する周期的永久磁場体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、一般に磁場集束に関し、更に具体的には、進行波管（ＴＷＴ）などの周期的永久磁石（ＰＰＭ）集束装置の磁場を最適化するための方法に関する。
【０００２】
発明の背景
種々異なる用途で用いられる荷電粒子ビーム、例えば、電子、陽子、イオンなどから成るビームの集束および閉じ込めは、良く知られている。かかる荷電粒子ビームは、通常、陰極線管、荷電粒子加速器、エックス線／ガンマ線発生装置などに利用されている。
【０００３】
更に具体的には、進行波管（ＴＷＴ）には、通常、周期的永久磁石（ＰＰＭ）集束および閉じ込めシステムが用いられている。当業者にとっては自明のように、かかる周期的永久磁石集束および閉じ込めシステムを用いることによって、磁石材料を最適に利用することができ、これによって、進行波管の重量と価格の両方を最小限に抑えることができる。
【０００４】
かかる周期的集束装置において必要な磁石材料の重量は、直線磁場を生じる磁石に必要な材料の重量よりかなり軽いが、このことは、その漏れ磁場が、直線磁場を生じる磁石の場合のように、磁石の全長というよりは、磁石周期に匹敵する直径に閉じ込められるためである。当業者にとっては自明のように、かかる用途に必要な磁性材料の量は、その結果として得られる磁場によって満たされなければならない空間の体積に正比例する。
【０００５】
当該技術において良く知られている技術は、周期的集束を用いることである。かかる周期的集束方法には、ビーム軸に関して対称形で、周期的に方向が反転する磁場が用いられる。従って、磁場は、一連の収束磁気レンズとして機能し、これによって、電子ビームは、それ自体の空間電荷による力の影響を受けて発散する傾向に歯止めがかけられる。
【０００６】
更に、自動車、ミサイル、遠隔操縦飛行機等に用いることが可能なレーダのように軽量なレーダに対する要求が高まるにつれて、より軽量な進行波管が必要とされて来ている。
【０００７】
従って、最近の方法によると、進行波管は、通常、短い中空シリンダ（ワッシャ）として構成される複数の磁石を備えており、この中空シリンダ（ワッシャ）は、周期的磁場を形成するように軸方向に交互に磁化される。通常、鉄製の磁極片ワッシャは、電子ビームによって占有される領域において、磁石の磁束を集中するように、隣接する磁石の間に位置決めされる。
【０００８】
かかる周期的永久磁石集束および閉じ込めシステムによって生成される全磁場構造について知る必要がある場合が多いが、これは、このシステムにおいて、電子ビーム伝播の正確なモデル化と、また、集束および閉じ込めシステムの最適化を容易に実現するためである。従って、磁場を適切にモデル化および最適化するということは、周期的永久磁場集束および閉じ込めを用いる真空電子装置を失敗のないように高性能に設計するためには、不可欠である。
【０００９】
周期的永久磁石集束および閉じ込めシステムに用いる磁場の最適化を、試行錯誤によって試みることは可能ではあるが、かかる反復作業は、極めて手間がかかるものであり、また、望ましい程度に最適化を行なえるということを保証するものではない。磁場の最適化に関するこのような試行錯誤による方法には、周期的永久磁気システムにおける１つ以上の磁石の磁化レベルを微妙に変化させること、並びに、アンソフト社（Ａｎｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ  Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）によるマクスウェル（ＭＡＸＷＥＬＬ）などの電磁ソルバを用いることが含まれている。
【００１０】
しかしながら、当業者にとっては自明のように、このような反復手法は、その結果得られる磁場を所望の磁場にするために非直感的な磁化が必要であるため、極めて手間のかかるものである。このように、その結果得られる全体磁場を所望の磁場にするために、周期的永久磁気システムの各磁石に必要な磁化量を計算するための手段を提供することが望ましい。
【００１１】
発明の要約
本発明は、特に、従来技術に係わる上述の欠点に取り組み、改善するものである。更に具体的には、本発明には、周期的永久磁場体の磁場のプロファイリングを行うための方法が含まれている。また、当該方法には、マクスウェル電磁ソルバなどの電磁ソルバを用いて、全ベクトルポテンシャル場に対する個々の磁石の貢献度を表すデータファイルを生成する段階が含まれている。磁化量の値は、所望の全磁場を得るために必要な各磁石毎に求められる。個々のベクトルポテンシャル場を重ね合わさて、当該全ベクトルポテンシャル場を形成する。
【００１２】
全ベクトルポテンシャル場に対する個々の磁石の各貢献度を表すデータファイルを生成するための電磁ソルバを用いる段階には、所定の磁石に対して単位磁化を付与する段階、および、他の全ての磁石に対する磁化の値をゼロに設定する段階が含まれている。更に、当該電磁ソルバは、その選択された磁石の近傍に高分解能を用いるように、またその他の部分に低分解能を用いるように構成される。当該電磁ソルバは、磁場のプロファイリングを行うための全ての空間に対するベクトルポテンシャルを計算するために用いられる。このプロセスは、データファイルを生成するために、周期的永久磁石の各磁石毎に繰り返される。
【００１３】
本発明の好適な実施例によると、所望の全磁場を得るために必要な各磁石毎の磁化量の値を決定する段階には、データファイルを用いて結合マトリクスを形成する段階と、当該結合マトリクスの行列式を計算する段階と、その行列式がゼロでない場合、当該結合マトリクスの逆行列を得る段階と、所望の磁場を得るために必要な各磁石の磁化量を計算する段階と、が含まれている。
【００１４】
更に、本発明の好適な実施例によると、個々のベクトルポテンシャル場を重ね合わせ、全ベクトルポテンシャル場を形成する段階には、重み付けされたベクトルポテンシャル場の重ね合わせが含まれている。
【００１５】
本発明の方法によって、周期的磁場体が最適化される。従って、進行波管などの装置は、電子ビームを電子ビーム銃すなわち電子ビーム源からその目的の標的へと最も効率的に導くように構成することが可能になる。
【００１６】
これら本発明の利点および他の利点は、以下の説明および図面から更に明らかになるであろう。ここに示される、また説明される具体的な構造は、本発明の精神から逸脱することなく、請求項の範囲内において変更が可能であることを理解されたい。
【００１７】
好適な発明の詳細な説明
添付の図面に関連して以下に示す詳細な説明は、本発明の現時点における好適な実施例を説明することを意図したものであり、本発明が構成され得る、あるいは利用され得る唯一の形態を表すことを意図したものではない。この説明は、例示の実施例に関連して、本発明を構成する、また動作するための機能および段階の手順を示すものである。しかしながら、同一の、あるいは同等な機能および手順が、本発明の精神および範囲内に包含されることを意図した異なる実施例によっても、実現され得ることを理解されたい。
【００１８】
本発明の方法は、本明細書においては、進行波管に適用するものとして説明してあるが、当業者は、本発明の方法が、周期的永久磁石（ＰＰＭ）集束を用いた種々異なる装置にも同様に適することを理解されるであろう。したがって、この進行波管に適用される本発明の説明は、例示することのみを目的としており、制限することを目的とするものではない。
【００１９】
さて、図１において、現代の進行波管１０は、通常、電子ビームを生成するための銃１２と、銃１２によって生成される電子ビームを受けるための標的すなわちコレクタ１４と、複数の個々の永久磁石１６から成る周期的永久磁石磁場体とを備える。
【００２０】
当業者にとっては自明のように、周期的永久磁場体の個々の磁石１６によって、電子ビームのｚ軸に沿って極性を交互に変える軸上の磁場１８が生成される。各々の磁場の正確な極性は、（全てのピークが同じ極性を有し、かつ、全ての谷が同じ極性を有する限り）任意であるが、この説明の場合、磁場１８のピークを正極とし、谷を負極と仮定することが可能である。上述のように、進行波管の磁石１６は、通常、短い中空のシリンダあるいはワッシャとして構成されており、周期的磁場を形成するように、軸に沿って方向が交互に変わるように磁化される。通常、鉄製の磁極片ワッシャ１７（図５においてより詳しく示す）は、磁石１６の磁束を電子ビームによって占有される領域に集中するために、隣接する磁石１６の間に位置決めされている。
【００２１】
従って、周期的永久磁場体によって、電子ビームの集束および閉じ込めが行われる。当業者にとっては自明のように、永久磁場体上の電子ビームの伝播をモデル化するためには、周期的永久磁場体の磁石１６によって生成される全永久磁場体について知ることが必要になる。周期的永久磁石（ＰＰＭ）集束を用いたかかる高性能真空電子装置の設計を失敗なく行うためには、磁場の適切なモデル化および最適化が不可欠である。
【００２２】
本発明の好適な実施例によると、３６個のセル（各々のセルは、１個の永久磁石１６を備える）を有する周期的永久磁石（ＰＰＭ）層の進行波管１０が提供される。上述のように、銃１２によって生成される電子ビームは、標的すなわちコレクタ１４に向かって伝播するにつれて、集束され、また閉じ込めが行われる。進行波管のｚ軸は、周期的永久磁場体によって取り囲まれている。周期的永久磁場体の各個別の磁石は、所定の値に独立に磁化される。
【００２３】
周期的永久磁石磁場体の磁場構造の部分的な或いは全体的な解の計算には、電磁ソルバを用いることが必要であるが、通常、有限要素法を用いて、磁場を計算するためのベクトルポテンシャルを支配する式の解を得る。この問題における材料の特性の全てを知る必要があり、また同様に各セルにおける磁石の磁化量についても知ることが必要である。正確な解を得るために必要なメッシュの密度は、検討対象領域における磁場の半径に依存する。当業者にとっては自明のように、このメッシュの密度は、電磁ソルバ・プログラムが計算に要する時間に大きな影響を及ぼす。
【００２４】
図１に示すように、周期的永久磁場体の磁場は、ｚ軸に沿って、異なる位置で急激に振動し、これによって、非常に大きな空間的勾配が生成される。この勾配は、電磁ソルバにおいて、正確にこの構造をモデル化するために極端に小さなサイズのメッシュが用いられない限り、分解することは困難である。周期的永久磁場体に沿う磁場のピーク値は、解析量であるが、入力部および出力部における磁場のプロファイリングは、最適化の技術によって決定されなければならない。かかる最適化は、周期的永久磁場体において層流の電子ビームを生成するために入力部において必要とされるが、この最適化は、電子ビームがその入力部と効率的に相互作用を行うように、また、所望の集束特性を提供する目的のために行われる。同じ様に、最適化は、消費された電子ビームエネルギを効率的に再収集するために、出力部においても必要である。
【００２５】
次に、図２乃至図４において、所望の磁場プロファイリングを生成するために必要な個々の磁石毎に磁化量の値を決定する際の難しさについて説明する。特に図２において、周期的永久磁場体１６における単一セルの単位磁化の結果として生じるｚ軸に沿う磁場を示してある。グラフにおける十字の印は、隣接する磁石１６のセルの中心位置を示している。磁石セルが互いに結合されているということ、また、全磁場は、与えられた如何なる位置においても、他の近傍の磁石１６からの寄与によるものであるということが、このグラフから明白である。すなわち、与えられた磁石の近傍の磁場は、単にその磁石によるものだけではなく、近傍の磁石１６にもよるものである。
【００２６】
特に、図３は、周期的永久磁場体のセルの中心における所望の磁場、すなわち、進行波管のｚ軸に沿う磁場構造を示している。白い丸は、正極の磁場を示しており、黒い丸は、負極の磁場を示している。図３に示すように、各磁石セルの中心における磁場は、一定であることが望ましい。
【００２７】
図４に示すように、図３の所望のプロファイリングを得るために必要とされる磁化量の値は、全て非直感的なものである。当業者にとっては自明のように、図３の単純で平坦な磁場プロファイルを生成するために試行錯誤を試みる場合、極めて長い時間が必要であり、さらに、受け入れ可能な解に至る可能性はほとんどない。更に、周期的永久磁場体の全体について、大きな磁場勾配およびその結果として生じる微細なサイズのメッシュを用いて、各々の反復段階において解を得なければならないため、正確な解を得るために必要な計算時間は、法外に長くなってしまう。最適化を行う目的のために、その後でプロファイルに変更を行うことは、極めて困難である。
【００２８】
しかしながら、本発明の方法によると、例えば、進行波管の電子光学のために必要な、所望の任意の磁場プロファイルを実現するために必要なベクトルポテンシャル・データが迅速且つ正確に生成される。従って、図３の実質的に平坦な磁気プロファイル、および、このプロファイルの変形の如何なるものでも同様に、本発明によって提供することができる。このようにして、必要なセルの磁化量の値を決定し、また電子ビームによって占有される全ての領域に対して、全磁場を迅速に且つ正確に計算する。このように、本発明の方法によって、軸からずれている全ての成分を含む、正確な磁場プロファイルを簡単に生成することができる。この方法に必要な初期データが、一旦生成されれば、かかる結果を得るために必要な計算時間は、何日も掛かっていた時間が、数分で済むようになる。
【００２９】
次に、図５は、電子銃１２の一部を含む進行波管の左側上部の拡大図を示す図である。また、７個のスペーサ１７に沿う６個の磁石１６ａ乃至１６ｆを示している。第３の磁石１６ｃは、１ｘ１０6Ａ／ｍの単位磁化量が割り当ててあり、図においてＯＮと表示してある。その他の全ての磁石に対する磁化量の値は、ゼロに設定されている。また、第３の磁石１６ｃが存在するために、電子ビームによって占有されている空間におけるベクトルポテンシャルの値に対するＡΘを計算する電磁ソルバの結果を示している。図５において、磁束線すなわち一定のｒＡΘの等高線がグラフ化されているが、ここで、ｒは、半径方向の位置であり、また、計算された軸上の磁場Ｂｚも与えられている。磁場は、次のように、ベクトルポテンシャルＡから計算される。
【００３０】
【数１】
0004064628.tif 000002
図５の磁場グラフは、磁化されている磁石１６ｃの両側にある実質的に数個のセルに延びている磁場を示す図である。しかしながら、この大きな勾配は、磁石１６ｃのすぐ隣の領域のみにおいて生じている。従って、電磁ソルバの分解能は、図５に示されるように設定することができ、ここでは、高分解能メッシュが、磁石１６ｃのすぐ隣で用いてあり、低分解能メッシュは、その他の部分で用いてある。このように、単位磁化されるセルを直接取り囲む領域においてのみ、その分解能が、高く設定されている。通常、全計算時間の約９０％を占める他の全ての空間においては、極めて粗い分解能しか必要とされない。当業者にとっては自明のように、電磁ソルバが計算を行う分解能は、計算時間に大きな影響を及ぼす。従って、高分解能を絶対的に必要とされる部分だけに維持することによって、計算時間を著しく短縮することができる。
【００３１】
ＯＮ磁石１６ｃにすぐ隣接するベクトルポテンシャル３２は、そのいずれの側のベクトルポテンシャル３４、３６より、かなり大きな勾配を有する。磁化量の値３７は、必然的に、磁石１６ｃの近辺で最も大きくなる。
【００３２】
図１に示すように、層全体に対して計算されたベクトルポテンシャルのデータは、後で用いるためにデータファイルに保存される。この手順は、周期的永久磁場体の各磁石１６毎に繰り返される。この結果、Ｎ個のデータファイル・セットとなり、各データファイルは、単位磁化量を帯びた磁石Ｎに対するシステムの反応を表すものである。データファイルが、電磁ソルバによって生成された後は、電磁ソルバは不必要となり、本発明の最適化には、保存されたデータファイルだけが用いられる。
【００３３】
従って、データセットが、保存された後、各セル毎に、式１を用いて、ｒ＝０における、Ｂzij＝軸方向の磁場を計算する。すなわち、軸上で、セルｊの単位磁化によるｚ位置ｉにおいて、直線性を仮定している。このことは、周期的永久磁場体層の鉄層が、飽和しない場合、有効であり、これによって、このシステムは、次のように表すことができる。
【００３４】
【数２】
0004064628.tif 000003
式２は、マトリクス形式で次のように書き換えることができる。
【００３５】
【数３】
0004064628.tif 000004
ここで、
Ｂ＝ＰＰＭ層中央セル値のｎｘ１ベクトル
Ａ＝ｎｘｎ結合マトリクス
Ｍ＝磁化量の値のｎｘ１ベクトル
ｎ＝ＰＰＭ層セルの数
である。
ここで、Ａは、次の形態をとる。
【００３６】
【数４】
0004064628.tif 000005
マトリクスＡは、結合係数のマトリクスであり、ここで、Ａの係数の各列ｊは、上記において計算されるＢｚｉｊの値によって求められる。マトリクスＡが、一旦決定すると、結合式（式３）は、次のように書き換えられる。
【００３７】
【数５】
0004064628.tif 000006
ここで、式５の有効性は、マトリクスＡが逆行列を取れるか否かに依存する。
【００３８】
【数６】
0004064628.tif 000007
【００３９】
【数７】
0004064628.tif 000008
上式が成り立つ場合、マトリクスＡは、逆行列を取ることが可能であり、式５を用いることが可能になる。式７によって、それが当てはまる全ての物理的システムに対する検証を数値的に行なう。
【００４０】
さて、Ｂは、任意であり、またユーザ定義の量であり、Ｂによって定義される軸上のプロファイルを生成するために必要なＰＰＭ層における各リング磁石の磁化量の値Ｍは、式５によって、すばやい計算が行われる。一旦磁化量の値が判明すると、電磁ソルバに戻り、磁化ベクトルを用いて各リング磁石の磁化量を定義し、ＰＰＭ層の全領域に対する微細なメッシュを定義して、大きな勾配磁場を計算することができ、更に、Ｂによって定義されるプロファイルを生成する磁場の計算を行なうことがある。しかしながら、本方法では、この段階を省くことができ、次の式によって定義される重ね合わせを用いることによって、最終解に直接進むことが可能である。
【００４１】
【数８】
0004064628.tif 000009
ここで、Ｍiは、式５によって定義され、Ａθiは、元来、セルｉの単位磁化のために保存されたデータセットである。この結果である、Ａθ（ｒ、ｚ）は、次に、ＰＰＭ層の電子光学的シミュレーションに用いられる。ＰＰＭ層における最初の５つのセルに対して最適化された磁場の一例を、図６に示す。整然と閉じ込められ、またきちんと集束された層状のビームは、この図に示してある最適化されたプロファイルに依存する。図６の例は、ＴＷＴの銃の領域における磁気プロファイリルを示しているが、この手順は、磁気プロファイルを整えてＴＷＴのコレクタ効率を最適化するために、コレクタの領域にも充分に適用可能であり、また、既に用いられてきている。実際に、磁化量の値Ｍおよびその結果として得られるプロファイルＢを用いて最適化が行われると、ＰＰＭ層が形成される。ＴＷＴの優れた性能は、この最適化によって大きく左右される。既に説明したように、初期データファイルが、一旦生成されると、式８によって示される結果に至る手順は、わずか数分の計算時間で生成することができる。
【００４２】
次に、図６において、最適化された周期的永久磁場体を示す。各磁石１６（図１）に対する磁化量の値３３ａ乃至３３ｅによって、実質的に層状である電子ビーム３８の形成に影響を及ぼすベクトルポテンシャル場３２ａ乃至３２ｅを、望み通りに得ることができる。
【００４３】
次に、図７において、本発明の好適な実施例によると、周期的永久磁場体の磁場のプロファイリングを行うための方法には、電磁ソルバを用いて全ベクトルポテンシャル場に対する各個別の磁石の貢献度を表すデータファイルを生成する段階１１０と、所望の全磁場を得るために必要な各磁石毎の磁化量の値を決定する段階１１２と、ベクトルＭの係数によって重み付けされた個々のベクトルポテンシャル場を重ね合わせる段階１１３と、が含まれ、全ベクトルポテンシャル場を形成する。
【００４４】
電磁ソルバを用いてデータファイルを生成する段階には、与えられた磁石に対する単位磁化（１ｘ１０6Ａ／ｍ）を付与する段階１２０と、他の全磁石が有する磁化量の値をゼロに設定する段階１２０と、電磁ソルバを設定して、選択された磁石の近傍で高分解能を用い、その他の部分で低分解能を用いる段階１２４と、電磁ソルバを用いて、ベクトルポテンシャル（電子ビームによって占有される全ての空間に対するＡθ磁場）を計算する段階１２６と、各磁石毎にこのプロセスを繰り返し、このプロセスに対してデータファイルを生成する段階と、が含まれることが好ましい。
【００４５】
各磁石毎に磁化量の値を決定する段階１１２には、データファイルを用いて結合マトリクスを生成する段階１３０と、データマトリクスの行列式がゼロであるか否かを判断する段階１３２と、マトリクスＡの逆行列を取りＡ-1を形成する段階１３６と、更に、所望の磁場（Ｂn）を得るために必要な各磁石における磁化量（Ｍn）を計算する段階と、が含まれることが好ましい。
【００４６】
個々のベクトルポテンシャル場を重ね合わせる段階１１３には、式８に従って個々のベクトルを重ね合わせる段階１４０と、全磁場をデータファイルＡθ（ｒ、ｚ）に書き込む段階と、が含まれることが好ましい。
【００４７】
従って、本発明による周期的永久磁場体の磁場のプロファイリングを行うための方法によると、周期的永久磁場体の磁場のモデル化、および最適化のための数値化プロセスが提供される。本発明の方法によって、電子ビームの光学的計算に供するために任意に決定された磁場プロファイルに対応する実際のベクトルポテンシャル場を生成することができる。このプロセスによって、周期的磁場体層の各リング磁石毎に必要な磁化量の値を決定し、最適化された磁場プロファイルを生成することができる。当該層における各磁石に要求される磁化量に対して、それに対応して計算時間が増大することなく、極めて正確な値が生成される。
【００４８】
本明細書で説明し、また図面で示した周期的永久磁場体の磁場のプロファイリングを行うための例示した方法は、本発明の現時点での好適な実施例を単に表していることを理解されたい。実際、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、かかる実施例に対して様々な変更および追加を行うことが可能である。例えば、本発明の方法は、多くの他の異なる用途で利用することが可能である。従って、これらのおよび他の変更並びに追加は、当業者にとっては明白であり、また、それらを実現し、本発明を様々な異なる用途において用いることができるように適合することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  電子ビームを電子銃からそのコレクタへと導くための周期的永久磁場体を有する進行波管を示す図であり、また、周期的永久磁場体によって提供される軸上の磁場プロファイリングを示す図である。
【図２】  周期的永久磁場体の単一の磁石による軸上の磁場を示すグラフであり、このグラフにおいて、ｘは、隣接する磁石の中心位置を示している。
【図３】  単純な一定プロファイリングに対する、周期的永久磁場体の個々の磁気中心における所望の磁場を示すグラフであり、このグラフにおいて、白い丸は、正極の磁場を示し、黒い丸は、負極の磁場を示している。
【図４】  図３に示す目標磁場プロファイリングを実現するために必要な実際の磁気リングの磁化量を示すグラフである。
【図５】  図１に示す進行波管の電子銃側の上部を示す断面図であり、６個の永久磁石を示しており、また、単一の磁石、すなわち、左から３番目の磁石に対するベクトルポテンシャルの計算を示しており、更に、これによって、生成された軸上の磁場、並びに、本発明によって高分解能および低分解能が望ましい領域を示している。
【図６】  図５とほぼ同じ進行波管の部分を示す図であり、また、進行波管の周期的永久磁石磁場体の最適化された磁場シミュレーションを示す図である。
【図７】  本発明による周期的永久磁石磁場体の磁場のプロファイリングを行うための方法の概要を示すフローチャートである。
【図８】  電磁ソルバを利用してデータファイルを生成するために実行される段階を示すフローチャートである。
【図９】  各磁石に対する磁化量の値を決定するために実行される段階を示すフローチャートである。
【図１０】  個々のベクトルポテンシャル場を重ね合わせるために実行される段階を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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