JP2006228500A - Magnetic field generation method and magnetic field generation apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】間隔(ギャップ)を大きくしても高い磁場を発生することを可能にして、発生する磁場の強度の向上を図る。
【解決手段】複数の同寸法かつ同形状の超伝導体を一列に並べた一対の超伝導体配列110,120を所定の間隔を開けて対向して配置し、対向して配置した一対の超伝導体配列の間の間隙に周期的磁場を発生する磁場発生方法であって、一対の超伝導体配列の温度を超伝導転移温度より高い温度に保持した状態において、一対の超伝導体配列に同一の極性の一様な外部磁場を印加する第1のステップ(a)と、一対の超伝導体配列を冷却して、一対の超伝導体配列110,120の温度を超伝導転移温度より低くする第2のステップ(b)と、一対の超伝導体配列に磁場を印加することを停止して、一対の超伝導体配列を着磁させる第3のステップ(c)と、一対の超伝導体配列に極性とは逆の極性に磁場を印加する第4のステップ(d)とを有する。
【選択図】図3A high magnetic field can be generated even when a gap (gap) is increased, and the strength of the generated magnetic field is improved.
A pair of superconductor arrays 110 and 120 each having a plurality of superconductors having the same size and the same shape arranged in a row are arranged to face each other at a predetermined interval, and a pair of superconductors arranged to face each other. A magnetic field generation method for generating a periodic magnetic field in a gap between conductor arrays, wherein a pair of superconductor arrays is formed in a state where the temperature of the pair of superconductor arrays is maintained at a temperature higher than the superconducting transition temperature. A first step (a) in which a uniform external magnetic field of the same polarity is applied, and the pair of superconductor arrays are cooled, so that the temperature of the pair of superconductor arrays 110 and 120 is lower than the superconducting transition temperature. A second step (b), a third step (c) to stop applying a magnetic field to the pair of superconductor arrays and magnetize the pair of superconductor arrays, and a pair of superconductors A fourth step (d) of applying a magnetic field to the body array with a polarity opposite to the polarity; A.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、磁場発生方法および磁場発生装置に関し、さらに詳細には、永久磁石や電磁石などの磁石や高透磁率高飽和磁束密度特性を有する磁性体よりなる磁極材を対向して配置することにより、対向した磁石や磁極材の磁極の間の間隙に磁場を発生する種類の磁場発生方法および磁場発生装置に関する。 The present invention relates to a magnetic field generation method and a magnetic field generation device, and more specifically, by arranging a magnet such as a permanent magnet or an electromagnet or a magnetic pole material made of a magnetic material having a high permeability and a high saturation magnetic flux density to face each other. The present invention relates to a magnetic field generation method and a magnetic field generation apparatus that generate a magnetic field in a gap between opposing magnets and magnetic poles of a magnetic pole material.
従来より、永久磁石や電磁石などの磁石や高透磁率高飽和磁束密度特性を有する磁性体よりなる磁極材を対向して配置することにより、対向した磁石や磁極材の磁極の間の間隙に磁場を発生するタイプの磁場発生装置が知られている。 Conventionally, a magnetic field is formed in the gap between the opposing magnets and the magnetic poles of the magnetic pole material by arranging the magnetic pole material made of a magnet having a high magnetic permeability and a high saturation magnetic flux density, such as a permanent magnet and an electromagnet, facing each other. There are known magnetic field generators of the type that generate
ところで、この種の従来の磁場発生装置においては、対向する磁極の間の間隙、即ち、磁極間隔(以下、適宜に「ギャップ」と称する。)が大きくなるに従って、急激に磁場(磁束密度)が減少するという原理的な特性があることが知られている。 By the way, in this type of conventional magnetic field generator, the magnetic field (magnetic flux density) suddenly increases as the gap between the opposing magnetic poles, that is, the magnetic pole interval (hereinafter referred to as “gap” as appropriate) increases. It is known that there is a principle characteristic of decreasing.
こうした特性から生ずる問題点の典型的な例が、以下に説明するように、放射光発生のためのシンクロトロン放射光源として利用されている挿入光源と称される装置において見られる(非特許文献1参照)。 A typical example of the problem resulting from such characteristics can be found in an apparatus called an insertion light source that is used as a synchrotron radiation source for generating radiation as described below (Non-Patent Document 1). reference).
なお、挿入光源とは、加速器における蓄積リングの偏向磁石の間にある直線スペースに挿入された周期的な磁場構造をもつ装置であって、電子ビームが通過することにより偏向磁石からのシンクロトロン放射光よりさらに質の高い強力な放射光を発生させる光源装置である。こうした挿入光源には、大別してアンジュレータおよびウィグラと称される2つの種類があるが、本願出願人が所有するSPring−8をはじめとする現在の放射光施設においては、光の干渉効果を利用して高輝度光を発生させるアンジュレータが主に用いられている。 The insertion light source is a device having a periodic magnetic field structure inserted in a linear space between the deflecting magnets of the storage ring in the accelerator, and the synchrotron radiation from the deflecting magnets when the electron beam passes through. It is a light source device that generates powerful synchrotron radiation of higher quality than light. Such insertion light sources are roughly classified into two types called undulators and wiggras. However, in current synchrotron radiation facilities such as SPring-8 owned by the present applicant, the interference effect of light is used. An undulator that generates high-intensity light is mainly used.
上記したように、挿入光源には周期的な磁場構造が形成されているが、こうした周期的な磁場構造は、上記した従来の磁場発生装置、即ち、永久磁石や電磁石などの磁石や高透磁率高飽和磁束密度特性を有する磁性体よりなる磁極材を対向して配置することにより、対向した磁石や磁極材の磁極の間のギャップに磁場を発生するタイプの磁場発生装置を用いて構成されている。 As described above, a periodic magnetic field structure is formed in the insertion light source. Such a periodic magnetic field structure is formed by the conventional magnetic field generator described above, that is, a magnet such as a permanent magnet or an electromagnet, or a high magnetic permeability. It is constructed using a magnetic field generator of the type that generates a magnetic field in the gap between the opposing magnets and the magnetic poles of the magnetic pole material by arranging the magnetic pole materials made of a magnetic material having a high saturation magnetic flux density property facing each other. Yes.
即ち、挿入光源においては、磁極を対向させて周期的に並べて周期的な磁場構造を形成するようになされており、こうして形成された周期的な磁場構造により周期磁場を発生し、その周期磁場中を電子が運動するときに各周期磁場から発生した光が重なることにより、高強度の光が得られることになる。 That is, in the insertion light source, a periodic magnetic field structure is formed by periodically arranging the magnetic poles facing each other, and a periodic magnetic field is generated by the periodic magnetic field structure thus formed. When light generated from each periodic magnetic field overlaps when electrons move, high-intensity light is obtained.
従って、こうした挿入光源においては、電子を通過させるために、対向させた磁極のギャップを大きくする必要がある。 Therefore, in such an insertion light source, it is necessary to increase the gap between the opposed magnetic poles in order to pass electrons.
しかしながら、従来の磁場発生装置においては、上記したようにギャップを大きくするに従って急激に磁場(磁束密度)が減少してしまう特性があるため、このことが挿入光源において発生可能な磁場の上限を定めることとなっていたという問題点があった。 However, since the conventional magnetic field generator has a characteristic that the magnetic field (magnetic flux density) rapidly decreases as the gap is increased as described above, this determines the upper limit of the magnetic field that can be generated in the insertion light source. There was a problem that it was supposed to be.
また、こうした問題点は、周期磁場の周期長が短くなった場合に、特に顕著に顕現されるものであった。
本発明は、上記した従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、間隔(ギャップ)を大きくしても高い磁場を発生することを可能にして、発生する磁場の強度の向上を図るようにした磁場発生方法および磁場発生装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is to generate a high magnetic field even when the gap (gap) is increased. It is an object of the present invention to provide a magnetic field generation method and a magnetic field generation apparatus that can improve the strength of a magnetic field to be generated.
上記目的を達成するために、本発明による磁場発生方法および磁場発生装置は、対向させた一対の超伝導体の配列に一様な外部磁場をかけて(印加して)、当該一様な外部磁場により超伝導体を着磁するようにしたものである。 In order to achieve the above object, a magnetic field generation method and a magnetic field generation apparatus according to the present invention apply (apply) a uniform external magnetic field to an array of a pair of superconductors opposed to each other and apply the uniform external field. A superconductor is magnetized by a magnetic field.
即ち、上記した一様な外部磁場により着磁された超伝導体は、永久磁石として作用することになるので、超伝導体の配列の構造を反映した周期的磁場を発生することができるものである。 That is, since the superconductor magnetized by the uniform external magnetic field described above acts as a permanent magnet, it can generate a periodic magnetic field reflecting the structure of the superconductor array. is there.
ここで、超伝導体の臨界電流密度が十分に大きい場合には、超伝導体の配列の構造を反映して発生される周期的磁場の振幅は、希土類永久磁石によるものに比べて高くすることが可能であり、また原理的に上限がない。 Here, when the critical current density of the superconductor is sufficiently large, the amplitude of the periodic magnetic field generated reflecting the structure of the superconductor array should be higher than that of the rare earth permanent magnet. Is possible, and in principle there is no upper limit.
従って、本発明による磁場発生方法および磁場発生装置によれば、磁極間隔を大きくしても高い磁場を発生することが可能になり、発生する磁場の強度の向上を図ることができるようになる。 Therefore, according to the magnetic field generation method and the magnetic field generation apparatus of the present invention, it is possible to generate a high magnetic field even when the magnetic pole interval is increased, and it is possible to improve the strength of the generated magnetic field.
なお、本発明による磁場発生方法および磁場発生装置においては、対向させた超伝導体の配列を構成するためには、例えば、バルク型高温超伝導体を一列に配置すればよい。 In the magnetic field generation method and the magnetic field generation apparatus according to the present invention, for example, bulk high-temperature superconductors may be arranged in a row in order to form an array of opposed superconductors.
こうした本発明による磁場発生方法および磁場発生装置は、アンジュレータやウィグラといった挿入光源などにおける磁場発生のために用いることができるものである。 Such a magnetic field generating method and magnetic field generating apparatus according to the present invention can be used for generating a magnetic field in an insertion light source such as an undulator or a wiggler.
以下に、本発明による磁場発生方法および磁場発生装置の原理について、図を参照しながら詳細に説明する。
Hereinafter, the principle of the magnetic field generation method and the magnetic field generation apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、図1に示すような、複数の同寸法かつ同形状の超伝導体12を一列に並べたもの(以下、「複数の同寸法かつ同形状の超伝導体を一列に並べたもの」を「超伝導体配列」と適宜に称する。)を検討する。
First, as shown in FIG. 1, a plurality of
より詳細には、この図1に示す超伝導体配列10は、同寸法かつ同形状の直方体形状を備えた9個の超伝導体12を同一平面上に順次隣接して一列に配置したものである。
More specifically, the
なお、直方体形状の超伝導体12の電子ビームの進行方向における一辺長さをλu(λuは磁場の周期である。)とし、直方体形状の超伝導体12の電子ビームの進行方向における一辺長さ(各永久電流ループの幅)をWとし、直方体形状の超伝導体12の厚さをLとする。後述する超伝導体112、122のそれぞれの長さについても、上記した超伝導体12と同様に表すものとする。
Note that the length of one side of the cuboid-
ここで、超伝導体12が第二種超伝導体であるならば、一様な外部磁場を適用することにより着磁することができる。こうした超伝導体12の磁化は、例えば、超伝導体12を超伝導転移温度Tcよりも高い温度に保った状態において外部磁場をかけて、その後に超伝導転移温度Tc以下の温度に冷却することにより達成することができる。
Here, if the
このように、超伝導体12の磁化された場合には、永久電流ループが各超伝導体12内部にそれぞれ生成されることになる。
Thus, when the
このような各超伝導体12内部でそれぞれ生成された永久電流ループ列が形成する磁場は、永久電流ループにより決定される極性を有する一様な磁場(磁場オフセット)と、超伝導体12の寸法・形状・個数を反映した周期的な磁場、即ち、超伝導体配列10の周期的構造を反映した周期的な磁場とにより構成されている。
The magnetic field formed by the permanent current loop train generated in each
従って、超伝導体配列10において、磁場オフセットを除去することにより、残された超伝導体配列10の周期的構造を反映した周期的な磁場を得ることができ、その周期的な磁場を、例えば、アンジュレータやウィグラといった挿入光源などにおける磁場発生に適用することができるものである。
Accordingly, by removing the magnetic field offset in the
本発明は、上記したような超伝導体配列の着磁の手法ならびに磁場オフセットの除去の手法を提供し、対向した超伝導体配列の間の間隙に周期的な磁場を発生することを可能にした磁場発生方法および磁場発生装置を提供する。 The present invention provides a method of magnetizing a superconductor array as described above and a method of removing a magnetic field offset, and can generate a periodic magnetic field in the gap between the opposing superconductor arrays. Provided are a magnetic field generation method and a magnetic field generation apparatus.
即ち、本発明のうち請求項1に記載の発明は、複数の同寸法かつ同形状の超伝導体を一列に並べた超伝導体配列を所定の間隔を開けて対向して配置し、上記対向して配置した超伝導体配列の間の間隙に周期的磁場を発生する磁場発生方法であって、上記超伝導体配列に対して一様な外部磁場を印加することにより、上記超伝導体配列を着磁させ、外部磁場を調節することにより、上記着磁させた上記超伝導体配列から磁場オフセットを除去するようにしたものである。
That is, the invention according to
また、本発明のうち請求項2に記載の発明は、複数の同寸法かつ同形状の超伝導体を一列に並べた一対の超伝導体配列を所定の間隔を開けて対向して配置し、上記対向して配置した一対の超伝導体配列の間の間隙に周期的磁場を発生する磁場発生方法であって、上記一対の超伝導体配列の温度を超伝導転移温度より高い温度に保持した状態において、上記一対の超伝導体配列に同一の極性の一様な外部磁場を印加する第1のステップと、上記一対の超伝導体配列を冷却して、上記一対の超伝導体配列の温度を超伝導転移温度より低くする第2のステップと、上記一対の超伝導体配列に磁場を印加することを停止して、上記一対の超伝導体配列を着磁させる第3のステップと、上記一対の超伝導体配列に上記極性とは逆の極性に磁場を印加する第4のステップとを有するようにしたものである。
Further, in the invention according to
また、本発明のうち請求項3に記載の発明は、複数の同寸法かつ同形状の超伝導体を一列に並べた一対の超伝導体配列を所定の間隔を開けて対向して配置し、上記対向して配置した一対の超伝導体配列の間の間隙に周期的磁場を発生する磁場発生方法であって、上記一対の超伝導体配列の間の間隙を所定の大きさに開き、上記一対の超伝導体配列の温度を超伝導転移温度より高い温度に保持した状態において、上記一対の超伝導体配列に互いに逆極性の一様な外部磁場を印加する第1のステップと、上記一対の超伝導体配列を冷却して、上記一対の超伝導体配列の温度を超伝導転移温度より低くする第2のステップと、上記一対の超伝導体配列に磁場を印加することを停止して、上記一対の超伝導体配列を着磁させる第3のステップとを有するようにしたものである。 Further, in the invention according to claim 3 of the present invention, a pair of superconductor arrays in which a plurality of superconductors having the same dimensions and the same shape are arranged in a row are arranged to face each other with a predetermined interval therebetween, A magnetic field generation method for generating a periodic magnetic field in a gap between a pair of superconductor arrays arranged opposite to each other, wherein the gap between the pair of superconductor arrays is opened to a predetermined size, and A first step of applying uniform external magnetic fields of opposite polarities to the pair of superconductor arrays in a state in which the temperature of the pair of superconductor arrays is maintained at a temperature higher than the superconducting transition temperature; A second step of cooling the superconductor arrangement of the pair to lower the temperature of the pair of superconductor arrays below the superconducting transition temperature, and stopping applying a magnetic field to the pair of superconductor arrays And a third step of magnetizing the pair of superconductor arrays In which the way.
また、本発明のうち請求項4に記載の発明は、本発明のうち請求項3に記載の発明において、さらに、上記一対の超伝導体配列の間の間隙を所定の大きさに閉じる第5のステップとを有するようにしたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, the fifth aspect of the present invention is the fifth aspect of the present invention, wherein the gap between the pair of superconductor arrays is further closed to a predetermined size. It is made to have these steps.
また、本発明のうち請求項5に記載の発明は、本発明のうち請求項3または4のいずれか1項に記載の発明において、上記一対の超伝導体配列は、互いに対向する上記超伝導体が半周期分シフトされて配置されているようにしたものである。 The invention according to claim 5 of the present invention is the invention according to any one of claims 3 or 4 of the present invention, wherein the pair of superconductor arrays are arranged such that the pair of superconductors face each other. The body is arranged so as to be shifted by half a cycle.
また、本発明のうち請求項6に記載の発明は、本発明のうち請求項1、2、3、4または5のいずれか1項に記載の磁場発生方法において、上記超伝導体は、バルク型高温超伝導体であるようにしたものである。
The invention described in claim 6 of the present invention is the magnetic field generation method according to any one of
また、本発明のうち請求項7に記載の発明は、複数の同寸法かつ同形状の超伝導体を一列に並べた一対の超伝導体配列を所定の間隔を開けて対向して配置し、上記対向して配置した一対の超伝導体配列の間の間隙に周期的磁場を発生する磁場発生方法であって、上記一対の超伝導体配列の一方の外周を囲むようにして配置された第1のコイルと、上記一対の超伝導体配列の他方の外周を囲むようにして配置された第2のコイルとを有し、上記第1のコイルと上記第2のコイルとを励磁して、上記一対の超伝導体配列にそれぞれ一様な外部磁場を印加するようにしたものである。 Further, in the invention according to claim 7 of the present invention, a pair of superconductor arrays in which a plurality of superconductors having the same size and the same shape are arranged in a row are arranged to face each other with a predetermined interval therebetween, A magnetic field generation method for generating a periodic magnetic field in a gap between a pair of superconductor arrays disposed opposite to each other, wherein the first magnetic field is disposed so as to surround one outer periphery of the pair of superconductor arrays. A coil and a second coil arranged so as to surround the other outer periphery of the pair of superconductor arrays, and excite the first coil and the second coil to excite the pair of superconductors. A uniform external magnetic field is applied to each conductor array.
また、本発明のうち請求項8に記載の発明は、本発明のうち請求項7に記載の発明において、 上記第1のコイルと上記第2のコイルとを同一の極性で励磁するようにしたものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect of the present invention, the first coil and the second coil are excited with the same polarity. Is.
また、本発明のうち請求項9に記載の発明は、本発明のうち請求項7に記載の発明において、上記一対の超伝導体配列は、互いに対向する上記超伝導体が半周期分シフトされて配置されていて、上記第1のコイルと上記第2のコイルとに互いに逆極性で励磁するようにしたものである。
In the invention according to
また、本発明のうち請求項9に記載の発明は、本発明のうち請求項7、8または9のいずれか1項に記載の発明において、上記超伝導体は、バルク型高温超伝導体であるようにしたものである。
The invention described in
本発明は、以上説明したように構成されているので、磁極間隔を大きくしても高い磁場を発生することを可能にして、発生する磁場の強度の向上を図ることのできる磁場発生方法および磁場発生装置を提供することができるという優れた効果を奏する。 Since the present invention is configured as described above, it is possible to generate a high magnetic field even when the magnetic pole interval is increased, and to improve the strength of the generated magnetic field and the magnetic field generation method. There is an excellent effect that the generator can be provided.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による磁場発生方法および磁場発生装置の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。 Hereinafter, an example of an embodiment of a magnetic field generation method and a magnetic field generation apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図2には、本発明の実施の形態の一例による磁場発生装置の概念構成斜視説明図が示されている。
FIG. 2 is a perspective view of a conceptual configuration of a magnetic field generator according to an example of an embodiment of the present invention.
この磁場発生装置100は、同寸法かつ同形状の直方体形状を備えた複数の超伝導体112を同一平面上に順次隣接して一列に配置した第1の超伝導体配列110と、超伝導体112と同寸法かつ同形状の直方体形状を備えた複数の超伝導体122を同一平面上に順次隣接して一列に配置した第2の超伝導体配列120とよりなる、ギャップgをあけて対向して配置された一対の超伝導体配列を備えている。電子ビームは、この第1の超伝導体配列110と第2の超伝導体配列120との間のギャップgを通過する。
This magnetic
これら第1の超伝導体配列110と第2の超伝導体配列120との一対の超伝導体配列は、それぞれギャップ幅可変駆動機構130に配設されており、ギャップ幅可変駆動機構130を矢印A方向に移動することにより、ギャップgの大きさを任意に可変することができるようになされている。
A pair of superconductor arrays of the
また、この磁場発生装置100には、第1の超伝導体配列110の外周を囲むようにして配置された第1の一様磁場発生用コイル150と、第2の超伝導体配列120の外周を囲むようにして配置された第2の一様磁場発生用コイル152とよりなる、一対の一様磁場発生用コイルが設けられている。
Further, the
さらに、磁場発生装置100には、第1の超伝導体配列110と第2の超伝導体配列120とをそれぞれ冷却するための冷却装置140が配設されている。
Furthermore, the
なお、超伝導体112、122は、例えば、バルク型高温超伝導体により構成することができる。
Note that the
ここで、上記した第1の超伝導体配列110と第2の超伝導体配列120とよりなる一対の超伝導体配列の着磁の手法ならびに磁場オフセットの除去の手法としては、次の2つの手法がある。
Here, as a technique for magnetization of a pair of superconductor arrays composed of the
即ち、第1の手法は、第1の超伝導体配列110の外周を囲むようにして配置された第1の一様磁場発生用コイル150および第2の超伝導体配列120の外周を囲むようにして配置された第2の一様磁場発生用コイル152のみを利用する手法である。一方、第2の手法は、第1の一様磁場発生用コイル150および第2の一様磁場発生用コイル152ならびに着磁のためのギャップgの開閉運動を利用する手法である。
That is, the first technique is arranged so as to surround the outer periphery of the first uniform magnetic
以下、これら第1の手法ならびに第2の手法を詳細に説明する。 Hereinafter, the first method and the second method will be described in detail.
(1)第1の手法
図3(a)(b)(c)(d)には、第1の手法による第1の超伝導体配列110と第2の超伝導体配列120とよりなる一対の超伝導体配列の着磁の手法ならびに磁場オフセットの除去の手法の処理手順の説明図が示されている。
(1) First Method FIGS. 3A, 3B, 3C, and 3D show a pair of the
まず、初期状態においては、一対の第1の超伝導体配列110および第2の超伝導体配列120の温度Tは、超伝導転移温度Tcより高い温度に保たれており、この状態において、第1の一様磁場発生用コイル150および第2の一様磁場発生用コイル152を同一の極性で励磁して、第1の超伝導体配列110および第2の超伝導体配列120に一様な外部磁場をかける(印加する)(図3(a))。
First, in the initial state, the temperature T of the pair of
その後に、第1の超伝導体配列110および第2の超伝導体配列120を冷却して、それらの温度Tを超伝導転移温度Tcより低く設定する(図3(b))。
Thereafter, the
こうした後に、第1の一様磁場発生用コイル150および第2の一様磁場発生用コイル152の励磁を遮断して、第1の超伝導体配列110および第2の超伝導体配列120に一様な外部磁場をかけることを停止すると、磁束を第1の超伝導体配列110および第2の超伝導体配列120の内部に保持するために、第1の超伝導体配列110および第2の超伝導体配列120が着磁され(図3(c))、着磁された第1の超伝導体配列110および第2の超伝導体配列120は、磁場オフセットが加わった周期的磁場を発生する。
After this, the excitation of the first uniform magnetic
最後に、第1の一様磁場発生用コイル150および第2の一様磁場発生用コイル152を最初とは逆の極性に励磁することにより、第1の超伝導体配列110および第2の超伝導体配列120に最初とは逆の極性の一様な外部磁場をかけて磁場オフセットを除去する(図3(d))。
Finally, by exciting the first uniform magnetic
上記したような処理手順により、対向して配置された第1の超伝導体配列110と第2の超伝導体配列120との間のギャップgに周期的な磁場を発生することができる。
By the processing procedure as described above, a periodic magnetic field can be generated in the gap g between the
なお、この第1の手法においては、図3(d)に示す磁場オフセットを除去する工程を良好に行うために、第1の一様磁場発生用コイル150および第2の一様磁場発生用コイル152により最初に生成された一様な外部磁場は、着磁された第1の超伝導体配列110および第2の超伝導体配列120の電流密度が臨界電流密度jcに達する程度に高くすることが好ましい。
In the first method, the first uniform magnetic
(2)第2の手法
図4(a)(b)(c)(d)には、第2の手法による第1の超伝導体配列110と第2の超伝導体配列120とよりなる一対の超伝導体配列の着磁の手法ならびに磁場オフセットの除去の手法の処理手順の説明図が示されている。
(2) Second Method FIGS. 4A, 4B, 4C, and 4D show a pair of the
この第2の手法を用いる際には、上側に位置する第1の超伝導体配列110と下側に位置する第2の超伝導体配列120とは、電子ビームの進行方向に沿って、超伝導体112、122の電子ビームの進行方向における長さの半分たるλu/2(半周期)の距離だけ互いにシフトされて配設されている。即ち、上側に位置する第1の超伝導体配列110と下側に位置する第2の超伝導体配列120とは、互いに対向する位置にある超伝導体112と超伝導体122とが半周期分シフトされて配置されているものである。
When this second method is used, the
まず、初期状態においては、第1の超伝導体配列110と第2の超伝導体配列120との間のギャップgは、所定の大きさ、例えば、最大に開かれている(g=最大値)。そして、第1の超伝導体配列110および第2の超伝導体配列120の温度Tを超伝導転移温度Tcより高い温度に保ち、第1の一様磁場発生用コイル150と第2の一様磁場発生用コイル152とを互いに逆極性で励磁する(図4(a))。
First, in the initial state, the gap g between the
このようにギャップgが十分に開放され、第1の一様磁場発生用コイル150と第2の一様磁場発生用コイル152とが互いに逆極性で励磁されるため、ギャップgの中心に磁場をもたらすことはないが、第1の超伝導体配列110と第2の超伝導体配列120とは着磁することができる。即ち、第1の超伝導体配列110と第2の超伝導体配列120とはギャップgの中心から遙かに離れて配置され、その一方で、第1の超伝導体配列110は第1の一様磁場発生用コイル150に近接しており、第2の超伝導体配列120は第2の一様磁場発生用コイル152近接しているからである。
In this way, the gap g is sufficiently opened, and the first uniform magnetic
次に、第1の超伝導体配列110および第2の超伝導体配列120を冷却して、それらの温度Tを超伝導転移温度Tcより低く設定する(図4(b))。
Next, the
こうした後に、第1の一様磁場発生用コイル150および第2の一様磁場発生用コイル152の励磁を遮断して、第1の超伝導体配列110および第2の超伝導体配列120に一様な外部磁場をかけることを停止すると、磁束を第1の超伝導体配列110および第2の超伝導体配列120の内部に保持するために、上側の第1の超伝導体配列110および下側の第2の超伝導体配列120が着磁されるが、その極性が逆であるため、ギャップgの中心(電子ビームが通過する場所)では磁場オフセットは相殺され、また、第1の超伝導体配列110と第2の超伝導体配列120とがλu/2だけシフトされていることにより、磁場オフセットを伴わない周期的な磁場が形成される(図4(c))。
After this, the excitation of the first uniform magnetic
そして、ギャップgを所定大きさ、例えば、最小値まで閉じていくと、対向した第1の超伝導体配列110と第2の超伝導体配列120とが発生する磁場が互いに逆極性であるため、互いに相手の磁束の進入を抑制しようとして永久電流が増加し、磁場がさらに増強される。この永久電流の増加は、第1の超伝導体配列110および第2の超伝導体配列120の臨界電流密度jcに達するか、ギャップgが最小値に到達するまで続く(図4(d))。
When the gap g is closed to a predetermined size, for example, the minimum value, the magnetic fields generated by the
上記したような処理手順により、対向して配置された第1の超伝導体配列110と第2の超伝導体配列120との間のギャップgに周期的な磁場を発生することができる。
By the processing procedure as described above, a periodic magnetic field can be generated in the gap g between the
ここで、第2の手法においてギャップgを変更する間の着磁のプロセスについて検討するが、説明を簡略化して理解を容易にするために、図5に示すように、上側の第1の超伝導体配列110と下側第2の超伝導体配列120とをそれぞれ流れる永久電流ループを、上側と下側とに配置された2個の長い電流ループと概括して説明する。
Here, the process of magnetization during the change of the gap g in the second method will be examined. In order to simplify the explanation and facilitate understanding, as shown in FIG. The permanent current loops that respectively flow through the
対称性から、2個の長いコイルたる第1の一様磁場発生用コイル150および第2の一様磁場発生用コイル152内を流れる電流Iは、極性を除き同一である。2個の長いコイルたる第1の一様磁場発生用コイル150および第2の一様磁場発生用コイル152の自己インダクタンスおよび相互インダクタンスを、それぞれ自己インダクタンスLおよび相互インダクタンスMとする。なお、相互インダクタンスMおよび電流Iは、ギャップgの関数である。
Due to symmetry, the currents I flowing in the first uniform magnetic
ここで、ギャップgの値をg1からg2に変更する際には、磁束変化を示すための下記の式を用いる。
この式において、左辺および右辺は、それぞれ自己インダクタンスおよび相互インダクタンスに起因する磁束変化を示す。従って、電流変化は、以下の式で与えられる。
ここで、g2が0に近づくと、M(g2)はLに接近する。このようにして、第1の超伝導体配列110と第2の超伝導体配列120とに流れる永久電流、即ち、磁場の顕著な強化が期待される。
Here, when g 2 approaches 0, M (g 2 ) approaches L. In this way, significant enhancement of the permanent current flowing through the
次に、図2に示す磁場発生装置の性能を検討するために、ギャップgを開けて対向して配置された第1の超伝導体配列110と第2の超伝導体配列120とにより生成される磁場を計算する。
Next, in order to examine the performance of the magnetic field generator shown in FIG. 2, the
なお、こうした磁場計算を簡略化するために、電流ループの幅(w)は無限に長いものと仮定する。このような場合には、以下の「式の導出のための説明」から導出されるように、磁場を二次元近似の下で計算することができる。 In order to simplify the magnetic field calculation, it is assumed that the width (w) of the current loop is infinitely long. In such a case, the magnetic field can be calculated under a two-dimensional approximation, as derived from the following “Explanation for Deriving Equations”.
〔式の導出のための説明〕
ここで、図6に示すように規則的に配置された無限に長いコイルにより生成される磁場を計算する場合を説明する。
[Explanation for formula derivation]
Here, a case where a magnetic field generated by an infinitely long coil regularly arranged as shown in FIG. 6 is calculated will be described.
まず、a→0そしてb→0で、コイル内部の電流Iが一定である場合を検討すると、このようなコイルにおける電流密度分布は、以下のように表される。
y−z面において生成される磁場は、ビオ・サバールの法則の二次元形式により次のように表される。
なお、式(A.1)中のμ0は真空の透磁率である。 In addition, μ 0 in the formula (A.1) is a vacuum magnetic permeability.
j(ξ)はz軸に沿って周期的であるので、ku=2π/λuによりフーリエ級数に展開することができる。
式(A.2)を式(A.1)に代入すれば、無限に微細なコイルにより生成される垂直磁場byを得ることができる。
ここで、aおよびbが有限値を有する場合を検討すると、このような場合の磁場は、コイルの横断面について式(A.3)を積分することにより計算される。
式(A.3)を上記の式に代入し、そしてy<g/2と仮定すれば、次の式が得られることになる。
磁場は、奇数の高調波から構成される。それらの中で、基本成分(n=0)が最も優勢であり、そして軸(y=0)上にピーク磁場Bpを有する。
ギャップに対するその指数依存性は、ハルバッハ(Halbach)構造を備えた希土類永久磁石を備えたアンジュレータのそれと同一である(〔式の導出のための説明〕の終了)。 Its exponential dependence on the gap is the same as that of an undulator with a rare earth permanent magnet with a Halbach structure (end of [explanation for derivation of equations]).
ここで、図1に示す寸法を式(A.5)に代入し、かつ2πL/λμ≫1とすれば、図2に示す磁場発生装置において達成可能なピーク磁場Bpを得ることができる。
Here, substituting the equation (A.5) the dimensions shown in FIG. 1, and if 2πL / λμ»1, it is possible to obtain the peak magnetic field B p achievable in a magnetic field generating apparatus shown in FIG.
なお、上記式3中のjcは第1の超伝導体配列110および第2の超伝導体配列120の臨界電流密度である。
Note that j c in Equation 3 is the critical current density of the
実用単位においては、
となる。 It becomes.
例えば、λu=15mm、jc=2kA/mm2、g=3mmであれば、約4Tのピーク磁場が得られ、これは1.4Tの付加的磁場を備えた希土類永久磁石を備えた挿入光源よりも約3倍高い。 For example, if λ u = 15 mm, j c = 2 kA / mm 2 , g = 3 mm, a peak magnetic field of about 4T is obtained, which is an insertion with a rare earth permanent magnet with an additional magnetic field of 1.4T About 3 times higher than the light source.
次に、本願発明者により行われた本発明に関する実験について説明する。即ち、本願発明者は、本発明による作用効果を実証するために、市販の材料たるGd−Ba−Cu−O(Tc〜92K)から調製したバルク型高温超伝導体を用いて実験を行った。
Next, an experiment related to the present invention conducted by the present inventor will be described. That is, the inventor of the present application conducted an experiment using a bulk type high-temperature superconductor prepared from a commercially available material, Gd—Ba—Cu—O (T c to 92 K), in order to demonstrate the effects of the present invention. It was.
図7(a)(b)(c)には、この実験に用いた本発明による磁場発生装置の概略構成が示されている。なお、図7(a)は装置全体の概略構成説明図であり、図7(b)は超伝導体配列の概略構成説明図であり、図7(c)は超伝導体配列と銅ホルダーとホールプローブとの関係を示す概略構成説明図である。 7A, 7B, and 7C show a schematic configuration of the magnetic field generator according to the present invention used in this experiment. 7A is a schematic configuration explanatory diagram of the entire apparatus, FIG. 7B is a schematic configuration explanatory diagram of a superconductor arrangement, and FIG. 7C is a diagram illustrating a superconductor arrangement, a copper holder, It is schematic structure explanatory drawing which shows the relationship with a hall probe.
この磁場発生装置においては、10mmのアンジュレータ周期λuに相当する長さを有する直方体形状のバルク型高温超伝導体202が複数配列されて超伝導体配列200を構成しており、超伝導体配列200は銅ホルダー210に固着されている。バルク型高温超伝導体202の寸法は、図7(b)に示されているものとした。
In this magnetic field generator, a plurality of rectangular parallelepiped bulk type
銅ホルダー210に固着された超伝導体配列200は、電磁石(常伝導)220のギャップG内に挿入されるようにして配置されている。
The
一方、超伝導体配列200を固着した銅ホルダー210は、クライオクーラー230のヘッドに接続されている。
On the other hand, the
また、銅プレート210上にはカートリッジ型ヒーター240が取り付けられており、カートリッジ型ヒーター240により銅ホルダー210の温度が制御される。
A
ここで、超伝導体配列200の磁場の測定は、カンチレバー250に固定されたホールプローブ260を超伝導体配列200に隣接するように挿入して行った。カンチレバー250はリニアステージ270に接続されており、リニアステージ270を駆動することにより、z軸方向に沿ってホールプローブ260を走査することができる。これにより、z軸に沿う磁場の分布を測定することができる。
Here, the magnetic field of the
なお、ホールプローブ260の中心から超伝導体配列200の表面までの距離は、この実験においては1mmとした。また、超伝導体配列200の温度は、それらに取り付けられた白金の抵抗温度計により測定した。
In this experiment, the distance from the center of the
実験に際して、電磁石220の鉄ヨークに起因する効果を計算により概算したところ、超伝導体配列200の寸法が小さいために、当該効果は無視し得ることが判明した。
In the experiment, when the effect caused by the iron yoke of the
最初の実験としては、当該実験において使用される超伝導体配列200を構成するバルク型高温超伝導体202の固有性能を測定した。この測定は、1個のバルク型高温超伝導体202を銅ホルダー210に固定し、1個のバルク型高温超伝導体202により生成された磁界を、電磁石220のコイル電流を走査しながらホールプローブ260によって測定することにより行った。
As the first experiment, the intrinsic performance of the bulk type
なお、臨界電流密度jcは、バルク型高温超伝導体202と同一寸法を有するコイルにより生成された磁場の計算結果と比較することによって決定した。
The critical current density j c was determined by comparing with a calculation result of a magnetic field generated by a coil having the same dimensions as the bulk type
図8には、上記した実験の測定結果のグラフが示されている。なお、図8のグラフでは、横軸に温度(K)をとり、縦軸に臨界電流密度(A/mm2)をとっており、温度の関数としてバルク型高温超伝導体202の臨界電流密度jcを示している。
FIG. 8 shows a graph of measurement results of the above-described experiment. In the graph of FIG. 8, the horizontal axis represents temperature (K), the vertical axis represents critical current density (A / mm 2 ), and the critical current density of the bulk type high-
この実験においては、43K未満の温度における臨界電流密度jcを決定することはできなかった。その理由は、バルク型高温超伝導体202の磁化が、電磁石220により供給される最大磁場を適用しても飽和しなかったからである。
In this experiment, it was not possible to determine the critical current density j c at temperatures below 43K. This is because the magnetization of the bulk type
ここで、図8に示された曲線は、
を用いて計算される。上記式は、経験的に臨界電流密度jcと温度Tとの関係を示す経験式である。 Is calculated using The above equation is an empirical equation that empirically indicates the relationship between the critical current density j c and the temperature T.
最小二乗法を用いて、jc(0)およびmはそれぞれ2760A/mm2および2.25と決定されている。これらのパラメータによって、バルク型高温超伝導体202の臨界電流密度jcが温度30Kにおいて、2170A/mm2に到達することが期待できる。
Using the least squares method, j c (0) and m have been determined to be 2760 A / mm 2 and 2.25, respectively. With these parameters, it can be expected that the critical current density j c of the bulk type high-
上記のようにして、バルク型高温超伝導体202の臨界電流密度jcを測定した後に、図7(a)に示すように、3個のバルク型高温超伝導体202を一列に並べた超伝導体配列200を構成し、この超伝導体配列200の磁場を測定した。
After the critical current density j c of the bulk type
なお、超伝導体配列の着磁の手法ならびに磁場オフセットの除去の手法をシミュレートするために、以下の工程1〜5
工程1:超伝導体配列200の温度を100Kに設定
工程2:電磁石220を作動させて2Tをかける
工程3:超伝導体配列200を目標温度に冷却
工程4:電磁石220の磁場(Be)を0.2Tだけ減少させて磁場分布を測定
工程5:電磁石220の磁場(Be)が−2.0Tに達するまで工程4を反復
の工程を行った。
In order to simulate the method of magnetization of the superconductor array and the method of removing the magnetic field offset, the following
Step 1: Set temperature of
図9には、温度59Kにおいて測定したz方向の磁場分布(Bz)が示されている。なお、図9のグラフでは、横軸にz方向の位置(mm)をとり、縦軸に磁場(T)をとっており、電磁石220のそれぞれ異なった磁場(Be)において温度59Kで測定された磁場分布が示されている。
FIG. 9 shows a magnetic field distribution (B z ) in the z direction measured at a temperature of 59K. In the graph of FIG. 9, the horizontal axis indicates the position (mm) in the z direction, and the vertical axis indicates the magnetic field (T), and each of the
この図9のグラフに示す実験結果によれば、典型的な周期的磁場が発生していることがわかる。 According to the experimental results shown in the graph of FIG. 9, it can be seen that a typical periodic magnetic field is generated.
電磁石220の磁場(Be)が減少すると、磁場の振幅が増大し、それに反して磁場オフセットは減少した。そして、電磁石220の磁場(Be)が0.2Tに到達した後に、その振幅の増大は停止した。これは、超伝導体配列200の磁化が飽和したことを示している。
As the magnetic field (B e ) of the
従って、この超伝導体配列200を上記した「第1の手法」で作動させる場合には、磁場Be〜−0.5Tに設定することにより磁場オフセットの排除を実現することができる。
Therefore, when this
第二周期におけるピーク・トゥ・ピーク(peak−to−peak)の磁場振幅Baおよび磁場オフセットBoを、
と定義する。 It is defined as
図10(a)は、異なった温度Tにおける磁場Beの関数として第二周期における磁場振幅Baを示すグラフであり、横軸に磁場Be(T)をとり、縦軸に磁場振幅Ba(T)をとっている。また、図10(b)は、異なった温度Tにおける磁場Beの関数として第二周期における磁場オフセットBoを示すグラフであり、横軸に磁場Be(T)をとり、縦軸に磁場オフセットBo(T)をとっている。 10 (a) is a graph showing the magnetic field amplitude B a in the second period as a function of the magnetic field B e at different temperatures T, taking a magnetic field B e (T) on the horizontal axis, the magnetic field the vertical axis the amplitude B a (T) is taken. Further, FIG. 10 (b) is a graph showing the magnetic field offset B o in the second period as a function of the magnetic field B e at different temperatures T, the horizontal axis represents the magnetic field B e (T), the magnetic field the vertical axis The offset B o (T) is taken.
この図10(a)に示されているように、低温における磁場振幅Baの飽和には、より高い磁場Beが必要である。特に、2Tの|Be|は50Kにおける飽和については十分ではない。より高い磁場Beをかけることによって、より大きな磁場振幅Baを期待することができるが、電磁石220の容量が十分ではなかったため、こうした実験は行わなかった。
As shown in FIG. 10A, a higher magnetic field Be is required for saturation of the magnetic field amplitude Ba at a low temperature. In particular, 2T | B e | is not sufficient for saturation at 50K. By applying a higher magnetic field B e, it can be expected a larger field amplitude B a, for the capacity of the
また、図10(b)から、磁場オフセットの除去に関しては、各温度において磁場Beの最適値を見い出すことができる。 Further, from FIG. 10 (b), the regard to the removal of the magnetic field offset, can be found an optimum value of the magnetic field B e at each temperature.
さらに、本願発明者は、上記のようにして測定された2個の同一データを距離±λu/4だけシフトして減算させることにより、上記した「第2の手法」で作動させる場合について磁場分布をシミュレートした。 Further, the inventor of the present application uses the magnetic field in the case of operating by the above-described “second method” by shifting and subtracting two identical data measured as described above by a distance ± λ u / 4. The distribution was simulated.
図11には、このシミュレート結果が示されており、磁場Beの異なった値におけるシミュレート結果をそれぞれ示している。なお、それぞれ対向する一対の超伝導体配列について、周期λu=10mmとし、ギャップg=2mmとした。 11 is the simulation result is shown and illustrates a simulation result in different values of the magnetic field B e, respectively. Note that for each pair of superconductor arrays facing each other, the period λ u = 10 mm and the gap g = 2 mm.
図11から、磁場オフセットは除去されて、10mmの周期をもって対向する一対の超伝導体配列間に典型的な周期的磁場分布がもたらされることがわかる。 From FIG. 11, it can be seen that the magnetic field offset is removed, resulting in a typical periodic magnetic field distribution between a pair of opposing superconductor arrays with a period of 10 mm.
以上において説明したように、本発明によれば、バルク型高温超伝導体を利用することができ、このバルク型高温超伝導体によれば、液体ヘリウム温度付近で作動する超伝導コイルにより駆動される挿入光源よりも、遙かに高い作動温度が許容されることになる。
As described above, according to the present invention, a bulk type high temperature superconductor can be used, and according to this bulk type high temperature superconductor, it is driven by a superconducting coil operating near liquid helium temperature. A much higher operating temperature is tolerated than the insertion light source.
例えば、上記した実験において使用されたGd−Ba−Cu−O超伝導体の臨界電流密度jcは40Kの温度において1.76kA/mm2であることが判明しており、これは周期長15mmが選択されれば、ギャップ3mmにおいて3.59Tのピーク磁場が期待できることを意味している。この値は、希土類永久磁石を備えたアンジュレータにおいて達成されるよりも約2.7倍高い。 For example, the critical current density j c of the Gd—Ba—Cu—O superconductor used in the above experiments has been found to be 1.76 kA / mm 2 at a temperature of 40 K, which has a period length of 15 mm. Means that a peak magnetic field of 3.59 T can be expected at a gap of 3 mm. This value is about 2.7 times higher than that achieved in undulators with rare earth permanent magnets.
なお、上記した実施の形態においては、本発明を短周期アンジュレータへ適用する場合を念頭において説明した。しかしながら、本発明は、ウィグラの構成であって、超伝導コイルにより駆動されるウィグラのそれらよりも遙かに短い周期長を伴う非常に強力なピーク磁場を有するものにも、適用することができることは勿論である。例えば、温度29Kにおいて17Tのピーク磁場を有する超伝導磁石が開発されている。その直径26.5mm、厚さ15mmの円筒形状を備えているが、この種の超伝導磁石を使用することにより、ピーク磁場10T以上で、かつ、周期長が30mm未満であるウィグラを構成することが可能である。また、周期長を減少させることにより、周期数を増大させることができるので、結果として、より高い輝度のシンクロトロン放射を得ることができる。
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the short-period undulator has been described in mind. However, the present invention can also be applied to wiggler configurations that have a very strong peak magnetic field with a much shorter period length than those of wigglers driven by superconducting coils. Of course. For example, a superconducting magnet having a peak magnetic field of 17 T at a temperature of 29 K has been developed. It has a cylindrical shape with a diameter of 26.5 mm and a thickness of 15 mm. By using this type of superconducting magnet, a wiggler having a peak magnetic field of 10 T or more and a cycle length of less than 30 mm is formed. Is possible. Moreover, since the number of periods can be increased by decreasing the period length, synchrotron radiation with higher luminance can be obtained as a result.
本発明は、放射光発生のための挿入光源として用いることのできるアンジュレータやウィグラーといったシンクロトロン放射光源などに利用することができるものであり、放射光利用のビームラインを用いて電子ビームを光源とする放射光科学分野などにおいて利用されるものである。 The present invention can be used for a synchrotron radiation source such as an undulator or wiggler that can be used as an insertion light source for generation of synchrotron radiation, and an electron beam is used as a light source using a beam line using synchrotron radiation. It is used in the field of synchrotron radiation science.
10 超伝導体配列
12 超伝導体
100 磁場発生装置
110 第1の超伝導体配列
112 超伝導体
120 第2の超伝導体配列
122 超伝導体
130 ギャップ幅可変駆動機構
140 冷却装置
150 第1の一様磁場発生用コイル
152 第2の一様磁場発生用コイル
200 超伝導体配列
202 バルク型高温超伝導体
210 銅ホルダー
220 電磁石
230 クライオクーラー
240 カートリッジ型ヒーター
250 カンチレバー
260 ホールプローブ
270 リニアステージ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記超伝導体配列に対して一様な外部磁場を印加することにより、前記超伝導体配列を着磁させ、
外部磁場を調節することにより、前記着磁させた前記超伝導体配列から磁場オフセットを除去する
ことを特徴とする磁場発生方法。 Superconductor arrays in which a plurality of superconductors having the same dimensions and the same shape are arranged in a row are arranged to face each other at a predetermined interval, and are periodically formed in the gaps between the superconductor arrays arranged to face each other. A magnetic field generation method for generating a magnetic field,
Magnetizing the superconductor array by applying a uniform external magnetic field to the superconductor array;
A magnetic field generation method characterized by removing a magnetic field offset from the magnetized superconductor array by adjusting an external magnetic field.
前記一対の超伝導体配列の温度を超伝導転移温度より高い温度に保持した状態において、前記一対の超伝導体配列に同一の極性の一様な外部磁場を印加する第1のステップと、
前記一対の超伝導体配列を冷却して、前記一対の超伝導体配列の温度を超伝導転移温度より低くする第2のステップと、
前記一対の超伝導体配列に磁場を印加することを停止して、前記一対の超伝導体配列を着磁させる第3のステップと、
前記一対の超伝導体配列に前記極性とは逆の極性に磁場を印加する第4のステップと
を有することを特徴とする磁場発生方法。 A pair of superconductor arrays in which a plurality of superconductors having the same dimensions and the same shape are arranged in a row are arranged to face each other at a predetermined interval, and between the pair of superconductor arrays arranged to face each other. A magnetic field generation method for generating a periodic magnetic field in a gap,
Applying a uniform external magnetic field of the same polarity to the pair of superconductor arrays in a state where the temperature of the pair of superconductor arrays is maintained at a temperature higher than the superconducting transition temperature;
A second step of cooling the pair of superconductor arrays to lower the temperature of the pair of superconductor arrays below a superconducting transition temperature;
Stopping applying the magnetic field to the pair of superconductor arrays and magnetizing the pair of superconductor arrays;
And a fourth step of applying a magnetic field having a polarity opposite to the polarity to the pair of superconductor arrays.
前記一対の超伝導体配列の間の間隙を所定の大きさに開き、前記一対の超伝導体配列の温度を超伝導転移温度より高い温度に保持した状態において、前記一対の超伝導体配列に互いに逆極性の一様な外部磁場を印加する第1のステップと、
前記一対の超伝導体配列を冷却して、前記一対の超伝導体配列の温度を超伝導転移温度より低くする第2のステップと、
前記一対の超伝導体配列に磁場を印加することを停止して、前記一対の超伝導体配列を着磁させる第3のステップと
を有することを特徴とする磁場発生方法。 A pair of superconductor arrays in which a plurality of superconductors having the same dimensions and the same shape are arranged in a row are arranged to face each other at a predetermined interval, and between the pair of superconductor arrays arranged to face each other. A magnetic field generation method for generating a periodic magnetic field in a gap,
In the state where the gap between the pair of superconductor arrays is opened to a predetermined size and the temperature of the pair of superconductor arrays is maintained at a temperature higher than the superconducting transition temperature, the pair of superconductor arrays A first step of applying uniform external magnetic fields of opposite polarities to each other;
A second step of cooling the pair of superconductor arrays to lower the temperature of the pair of superconductor arrays below a superconducting transition temperature;
And a third step of stopping the application of a magnetic field to the pair of superconductor arrays and magnetizing the pair of superconductor arrays.
前記一対の超伝導体配列の間の間隙を所定の大きさに閉じる第5のステップと
を有することを特徴とする磁場発生方法。 The magnetic field generation method according to claim 3, further comprising:
And a fifth step of closing the gap between the pair of superconductor arrays to a predetermined size.
前記一対の超伝導体配列は、互いに対向する前記超伝導体が半周期分シフトされて配置されている
ことを特徴とする磁場発生方法。 In the magnetic field generation method according to any one of claims 3 and 4,
The pair of superconductor arrays are arranged such that the superconductors facing each other are shifted by a half period.
前記超伝導体は、バルク型高温超伝導体である
ことを特徴とする磁場発生方法。 In the magnetic field generation method according to any one of claims 1, 2, 3, 4 or 5.
The superconductor is a bulk type high temperature superconductor.
前記一対の超伝導体配列の一方の外周を囲むようにして配置された第1のコイルと、
前記一対の超伝導体配列の他方の外周を囲むようにして配置された第2のコイルと
を有し、
前記第1のコイルと前記第2のコイルとを励磁して、前記一対の超伝導体配列にそれぞれ一様な外部磁場を印加する
ことを特徴とする磁場発生装置。 A pair of superconductor arrays in which a plurality of superconductors having the same dimensions and the same shape are arranged in a row are arranged to face each other at a predetermined interval, and between the pair of superconductor arrays arranged to face each other. A magnetic field generation method for generating a periodic magnetic field in a gap,
A first coil disposed so as to surround one outer periphery of the pair of superconductor arrays;
A second coil disposed so as to surround the other outer periphery of the pair of superconductor arrays,
A magnetic field generator characterized by exciting the first coil and the second coil to apply a uniform external magnetic field to the pair of superconductor arrays.
前記第1のコイルと前記第2のコイルとを同一の極性で励磁する
ことを特徴とする磁場発生装置。 The magnetic field generator according to claim 7,
The magnetic field generator characterized in that the first coil and the second coil are excited with the same polarity.
前記一対の超伝導体配列は、互いに対向する前記超伝導体が半周期分シフトされて配置されていて、
前記第1のコイルと前記第2のコイルとに互いに逆極性で励磁する
ことを特徴とする磁場発生装置。 The magnetic field generator according to claim 7,
The pair of superconductor arrays are arranged such that the superconductors facing each other are shifted by a half cycle,
The magnetic field generator characterized in that the first coil and the second coil are excited with opposite polarities.
前記超伝導体は、バルク型高温超伝導体である
ことを特徴とする磁場発生装置。 The magnetic field generator according to any one of claims 7, 8 or 9,
The superconductor is a bulk type high temperature superconductor.
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