JPH06163198A

JPH06163198A - 分離されたパケットで放出された電子ビームから光エネルギーを発生するためのアンデュレーターおよびこのアンデュレーターの直交磁界を調整する方法

Info

Publication number: JPH06163198A
Application number: JP4134182A
Authority: JP
Inventors: Hubert Leboutet; ユベール、ルブテ; Michel Simon; ミシェル、シモン
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1991-04-25
Filing date: 1992-04-27
Publication date: 1994-06-10
Also published as: EP0511059B1; DE69200643T2; EP0511059A1; FR2675959B1; FR2675959A1; US5263035A; DE69200643D1

Abstract

(57)【要約】【目的】電子ビームの経路に沿って交互にＮ−Ｓおよ
びＳ−Ｎに分極された直交磁界を発生し、自由電子レー
ザにおいて、相対論的電子ビームのエネルギーの一部を
光エネルギーへ直接変換できるようにするアンデュレー
ター、すなわち、装置を得ることである。【構成】このアンデュレーターは電子ビームの経路に
沿って、直交磁界を全面的にまたは部分的に誘導する蛇
行路を形成する導体を含む。光の効率を高くするため
に、前記導体に補助電流バイパスコネクタを設ける。そ
れらの電流バイパスコネクタにより、直交磁界を、それ
らの電子により発生されたエネルギーのために、レーザ
の光空胴内の電子のパケットの到達中に増大する高周波
電界の変化する特性の関数として、磁界を変調すること
を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自由電子レーザ（ＦＥ
Ｌ）において、相対論的電子のビームのエネルギーを光
エネルギーへ直接変換することを可能にする、アンデュ
レーターとして知られている装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】自由
電子レーザは、図１に示すように、 −電子銃１と、その後に設けられて、数千のパケットに
まとめられて、加速された電子のバーストを放出する誘
導線形加速装置すなわちr.f.直線加速器２とにより構成
された高エネルギー電子源と、 −加速された電子を経路が同調されている光空胴４へ向
かって偏向できるようにする第１の磁気偏向装置３と、 −加速された電子ビームの経路上で光空胴４の中央部分
に位置させられ、電子ビームの進行方向に沿ってＮ−Ｓ
／Ｓ−Ｎと交互に分極される直交磁界を発生するアンデ
ュレーター８と、 −光空胴４を通る電子ビームが、光波を出すための光空
胴４の光学窓７に関して、光空胴４から横方向へ出るよ
うに、電子ビームの経路を偏向できるようにする第２の
磁気偏向装置９と、により構成され、前記バーストの１
つの持続時間はマイクロパルスの数十ピコ秒という持続
時間に等しく、 −前記光空胴４は反射鏡５、６と、光波を出力させるた
めの前記光学窓７とを有する。自由電子レーザの動作原
理は、加速または減速中の電子は電磁エネルギーを放射
するという事実から生ずる減速放射と、波長の相対論的
短縮とを基にしている。

【０００３】アンデュレーターにおいては、交互に分極
される直交磁界と交差する電子が、図２に示すように、
小さい振幅で、時には１つの向きへ、また時には別の向
きへ偏向して、ビームの進む向きに光エネルギーを放射
する。電子の強制振動と光波の間の同期に近い条件にお
いては、電子から光波へエネルギーが移転させられ、光
空胴内でレーザ現象がトリガされる。

【０００４】光放出の波長は下の式のように書くことが
できる。

【０００５】

【数１】ここに、λ_waveはアンデュレーターの磁気ピッチまたは
アンデュレーターのピッチ、γは下の式に等しい。

【０００６】

【数２】ここに、ｖは電子の速度、ｃは光の速度、Ｋ＝０．９４λ_waveＢ_o Ｂ_oはアンデュレーターにより発生される磁気誘導の値
である。

【０００７】光放出の波長は、アンデュレーターの磁気
ピッチλ_waveが細かくなると短くなることが観察され
る。

【０００８】この物理原理を用いたアンデュレーターは
多くの装置において既に用いられている。

【０００９】アンデュレーターは、永久磁石、電磁石ま
たはハイブリッド磁石を用いる構造体、または磁石を用
いず、電子ビームの経路に蛇行路を描き、強い励磁電流
により交差させられる導電体を有する構造体で構成され
た磁気回路を用いる。

【００１０】本発明は、励磁電流により全面的または部
分的に直交磁界を発生するアンデュレーターに関するも
のである。その励磁電流は、自由電子レーザの光空胴中
の電子ビームの経路に沿って蛇行路を形成する導体を流
れる。

【００１１】本発明はアンデュレーター内部における電
子と光放出された光エネルギーの間の相互作用を改善す
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、おのおの１マクロパルスの持続時間を有
する分離されたパケットで放出された電子ビームから光
エネルギーを発生するためのアンデュレーターであっ
て、ＮーＳおよびＳーＮ交互に偏極された直交磁界を全
面的または部分的に誘導する蛇行路を電子ビームの経路
に沿って形成する導体を含むアンデュレーターの直交磁
界を調整する方法において、直交磁界を誘導する導体上
に、アンデュレーター内の電子ビームの経路に沿って分
布させられる補助電流バイパス・コネクタを設ける過程
と、電子のパケットがアンデュレーターを通る時間に対
応するマクロパルスの持続する間、直交磁界を誘導する
前記導体中に主励磁電流を注入する過程と、電子ビーム
の経路のうち、電子ビームの進む向きに関して前記バイ
パス・コネクタから上流側の領域に直交磁界を誘導する
導体の部分に、主励磁電流に付加される部分電流を、マ
クロパルスのスタート時に、補助バイパス・コネクタを
通じて注入する過程と、を備えることを特徴とする。

【００１３】補助コネクタにより注入される部分的な補
助電流の大きさは、１〜２マイクロ秒の間一定で、それ
から１〜２マイクロ秒の間に消滅するまで減少すること
が好ましい。

【００１４】また、本発明により、上記方法を実施する
ためのアンデュレーターも得られる。

【００１５】

【実施例】図３からわかるように、互いに逆向きに交番
して位置させられる２つの同一の電流層１１、１２、１
３、１４と２１、２２、２３、２４を、電子ビームの経
路を表す方向１０の上側と下側に位置させることによ
り、交互にＮ−ＳおよびＳ−Ｎに分極された直交磁界を
方向１０に沿って得ることができる。それら２つの電流
層は、光空胴内の電子ビームの経路の両側に蛇行路を描
く導電体により得ることができる。アンデュレーターの
磁化回路を構成するその導電体は異なる形をとることが
できる。磁化回路は図４（ａ）、図５（ａ）、図６
（ａ）、図７（ａ）にそれぞれ参照番号３１、３５、３
９、４３で示されているように、単一の部品で形成でき
る。それらの部品に電子ビームの経路の軸線３０に沿っ
て整列させられた穴３２、３６、４０、４４がそれぞれ
長手方向にあけられる。磁化回路は、図４（ｂ）、図５
（ｂ）、図６（ｂ）、図７（ｂ）にそれぞれ参照番号３
３と３４、３７と３８、４１と４２、４５と４６で示さ
れている光空胴を通って進む電子ビームが通る間隙すな
わち空間をおいて上下に重ねられた同じ形の２つの部分
で構成することもできる。それらの部分は、図４
（ａ），４（ｂ）に参照番号３１、３３、３４で示され
ているように輪郭が三角形、または図５（ａ）、図５
（ｂ）に参照番号３５、３７、３８で示されているよう
に輪郭が長方形状のＵ字形、あるいは図６（ａ）、６
（ｂ）に参照番号３９、４１、４２で示されているよう
に輪郭がπ形、もしくは図７（ａ）、７（ｂ）に参照番
号４３、４５，４６で示されているように輪郭が丸形、
の蛇行路を描く。

【００１６】アンデュレーターの磁化回路の導電体が重
ね合わされた２つの部分で構成される場合には、一方の
部分が光空胴内の電子ビームの経路の上に位置させら
れ、他方の部分は光空胴内の電子ビームの経路の下に位
置させられ、各部品を同じ励磁電流を同じ向きに流すよ
うに、それら２つの部分の間の電気的リンクが構成され
る。

【００１７】それの例が図８に示されている。図８は蛇
行している磁化回路の導電体の２つの部分５０、５１を
示す。励磁電流の送り込みは、電子ビームの経路３０の
上に位置させられている蛇行導体の部分５０の第１の端
部を形成する導電性の横方向肩部５３に固定されている
導電棒５２により行われる。励磁電流は部分５０と交差
し、同じ側に位置させられている第２の横方向肩部５４
を形成する第２の橋部を通って胴体部５０を出る。横方
向肩部５４は蛇行している導体の２つの部分５０と５１
の間の導電性相互連結棒５５へ固定される。その相互連
結棒５５は部分５０の第１の端部へ向かって戻り、肩部
５３の前で、電子ビームの経路３０の下側に位置させら
れている蛇行導体の部分５１の第１の端部を形成する別
の横方向肩部５６に出会う。励磁電流は相互連結棒５５
を通って蛇行している導体の部分５１の第１の端部へ向
かって流れ、それから部分５０と同じ向きにその部分５
１と交差し、横方向肩部５３、５４、５６とは反対の側
をこえて延びる導電性の横方向部分５７を形成する第２
の端部を通ってそこから出る。前記横方向部分５７は、
蛇行導体の２つの部分５０と５１に沿って延長する電流
取り出し導体棒５８へ連結される。

【００１８】自由電子レーザの光空胴内のアンデュレー
ターと交差する電子ビームにおいては、r.f.直線加速器
から出た電子は数十ピコ秒のマイクロパルスに対応する
バーストで進み、数十マイクロ秒から数秒の範囲の時間
に対応する分離されたパケットで数千も一緒に群にまと
められる。

【００１９】レーザ現象を開始させるためには、電子バ
ーストの各パケットが通るたびにアンデュレーター内に
直交磁界を生じさせる必要がある。これは、大きさが数
十キロアンペアで、持続時間がマクロパルスの持続時間
より僅かに長いパルス電流をアンデュレーターの遅延回
路に流すことにより行うことができる。しかし、アンデ
ュレーターの中に電子のバーストのパケットが到達して
から、電子と放射された光のエネルギーの間の相互作用
のパワーが増大する間に、アンデュレーターに沿う同期
スピードの変化法則が、各場合に、高周波電界の瞬時レ
ベルに対応する最適な法則であるように、電子と、レー
ザの光空胴の内部におかれているアンデュレーターの中
で放射される光のエネルギーとの間の相互作用の働き
を、マクロパルスが持続している間にアンデュレーター
の直交磁界の値を時間と、光空胴内の電子ビームの経路
に沿う位置との関数として変化させることにより改善で
きる。実際に、電子と、放射された光のエネルギーとの
間の相互作用の効率を最高にするためには、アンデュレ
ーター内の直交磁界を、マクロパルスが増大するにつれ
て、各電子バーストにより光空胴へ与えられるエネルギ
ーのために増大する高周波電界の変化する特性の関数と
して変調する必要がある。

【００２０】時間と、アンデュレーター内の電子ビーム
の経路に沿う位置との関数として直交磁界の値を調整で
きるようにするために、直交磁界を発生する蛇行する導
体に、図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）、図５
（ｂ）、図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）、図８に
示すように、電子ビームの進む向きとは逆の向きに昇順
ｊ、ｊ＋１で、アンデュレーター内の電子ビームの経路
に沿って分布されている補助電流バイパス・コネクタが
設けられる。

【００２１】実際には、各マクロパルスのスタート時に
１〜２マイクロ秒より短い時間だけ補助電流Ｉ_ｊ、Ｉ
_ｊ＋１が補助電流バイパス・コネクタにより注入され
る。それらの補助電流Ｉ_ｊ、Ｉ_ｊ＋１は、直交磁界を誘
導する導体のうち、それらの補助電流バイパス・コネク
タに関連して、電子ビームの分子の進む向きで上流側に
ある部分を流れる主電流Ｉ_ｏに加えられる。それから、
それらの補助電流は、１〜２マイクロ秒より短い次の時
間中に消滅させられるまで、減少させられる。それと同
時に主励磁電流はマクロパルスの持続時間中は一定に保
たれる。補助電流Ｉ_ｊ、Ｉ_ｊ＋１の最初の大きさと、各
マクロパルスの持続時中のそれらの補助電流の減少法則
とは、光エネルギーの効率を最高にするように、実験的
に調整される。

【００２２】アンデュレーターの直交磁界を誘導する胴
体上の補助電流バイパス・コネクタから上流側の点にお
ける励磁電流の時間の関数としての変化則が図９に示さ
れている。アンデュレーターに電子バーストのパケット
が到達した時に対応するマクロパルスのスタート時に１
〜２マイクロ秒より短い時間ｔ_１の間に、最大値がＩ_ｏ
＋ΣＩ_ｊ（ΣＩ_ｊは、考えている点から下流側におかれ
ている補助電流バイパス・コネクタにより注入される部
分電流の和である）である電流が流れる。そのときに流
れる電流は、１〜２マイクロ秒より短い時間ｔ_２〜ｔ_１
の間の減少則に従い、それからマクロパルスが終わるま
で値Ｉ_ｏを保つ。

【００２３】図１０は、図４（ａ）、図５（ａ）、図６
（ａ）または図７（ａ）に示されているような部分をた
だ１つ用いて構成された蛇行導体６０により構成された
磁化回路を有するアンデュレーターへ電流を供給する電
気回路の例を示す。電子ビームは、矢印６１の向きに沿
って端部Ｓから端部Ｅまで長手方向に開けられた一連の
穴の中を蛇行する６０に沿って進む。蛇行導体６０には
それの長手方向に沿って補助電流バイパス・コネクタＰ
_１…Ｐ_ｊ…Ｐ_ｎが間隔をおいて設けられる。それらの補
助電流バイパス・コネクタにはパルストランス６２によ
り電流が供給される。パルストランス６２は１次巻線６
３と、中間タップ６５を含む２次巻線６４とを有する。
蛇行導体６０の端部Ｓは２次巻線６４の端子６６へ接続
され、蛇行導体６０の端部Ｅは２次巻線６４の中間タッ
プ６５へ接続される。パルストランス６２の２次巻線６
４の他の端子６７は電流スイッチングトランジスタＴ_１
…Ｔ_ｊ…Ｔ_ｎのコレクターエミッタ接合を介して蛇行導
体６０の補助電流バイパス・コネクタＰ_１…Ｐ_ｊ…Ｐ_ｎ
へ接続される。電流スイッチングトランジスタＴ_１…Ｔ
_ｊ…Ｔ_ｎのベースは制御回路６８へ接続される。

【００２４】動作中は、パルストランス６２は１次巻線
６３に励振パルスを受ける。持続時間が僅かに長いそれ
らの各励振電流は、電子バーストのパケットがアンデュ
レーターに到達するのと同時にマクロパルスに重なり合
う。各励振パルスは、パルストランス６２の２次巻線の
中間タップ６５に主電流Ｉ_ｏが現れる事を助ける。主電
流Ｉ_ｏの大きさは数キロアンペアから数十キロアンペア
の範囲であって、蛇行導体の全長にわたって流れる。更
に、電流スイッチングトランジスタＴ_１…Ｔ_ｊ…Ｔ_ｎが
制御回路６８により導通状態にされている、１〜２マイ
クロ秒より短い時間中に、各励振パルスは、パルストラ
ンスの２次巻線６４の端子６７に部分補助電流Ｉ_ｉ…Ｉ
_ｊ…Ｉ_ｎが現れることを助ける。それらの補助電流は蛇
行導体６０の各補助電流バイパス・コネクタＰ_１…Ｐ_ｊ
…Ｐ_ｎから蛇行導体へ注入され、蛇行導体の、電子ビー
ムの進む向き（矢印６１の向き）で上流側にある端部Ｓ
を通って蛇行導体６０から出る。時間ｔ_１が経過する
と、電流スイッチングトランジスタＴ_１…Ｔ_ｊ…Ｔ
_ｎは、部分補助電流をなくし、図９に示されているのに
類似する電流変化則を得るために、１〜２マイクロ秒よ
り短い時間ｔ_２−ｔ_１の間に、制御回路６８により徐々
にターンオフされる。

【００２５】図１１は、図４（ｂ）、図５（ｂ）、図６
（ｂ）または図７（ｂ）に示されているような２つの部
分７０と７１より成る蛇行導体により構成されている磁
化回路を有するアンデュレーターへ電流を供給するため
の電気回路の例を示す。電子ビームは蛇行導体の部分７
０と７１の間を、それの端部Ｓから矢印２つの部分７
０、７１には補助電流バイパス・コネクタＰ′_ｉ…Ｐ′
ｊ…Ｐ′_ｎとＰ″_１…Ｐ″_ｊ…Ｐ″_ｎが長手方向に間隔
をおいて設けられる。それらの補助電流バイパス・コネ
クタへ電流がパルストランス７３により供給される。そ
のパルストランスは１次巻線７４と、中間タップ７６を
有する２次巻線７５とを有する。蛇行導体の部分７０の
端部Ｅが中間タップ７６へ接続され、端部Ｓが抵抗７７
を介して他の部分７１の端部Ｅへ接続される。部分７１
の端部Ｓがパルストランス７３の２次巻線７５の端子７
８へ接続される。パルストランス７３の２次巻線７５の
他の端子７９が１群の電流スイッチング・トランジスタ
Ｔ_１…Ｔ_ｊ…Ｔ_ｎのコレクターエミッタ接合を介して蛇
行導体の部分７０の補助電流バイパス・コネクタＰ_１…
Ｐ_ｊ…Ｐ_ｎへ接続され、蛇行導体の他の部分７１の補助
電流バイパス・コネクタＰ″_１…Ｐ″_ｊ…Ｐ″_ｎが他の
電流スイッチング・トランジスタＴ″_１…Ｔ″_ｊ…Ｔ″
_ｎのコレクターエミッタ接合を介して、蛇行導体の第１
の部分７０の端部Ｓへ接続される。

【００２６】動作中は、パルストランス７３は励振パル
スをそれの１次巻線７４に受ける。持続時間が僅かに長
いそれらの各励振パルスは、電子バーストのパケットが
アンデュレーターに到達するのと同時にマクロパルスに
重なり合う。各励振パルスは、パルストランス７３の２
次巻線７５の中間タップ７６に主電流Ｉ_ｏが現れること
を助ける。その主電流の大きさは数キロアンペアから数
十キロアンペアの範囲であって、蛇行導体の２つの部分
７０と７１を電子ビームの進む向きに関して同じ向き
に、それらの部分７０と７１の全長にわたって流れる。
更に、電流スイッチング・トランジスタＴ′_１…Ｔ′_ｊ
…Ｔ′_ｎとＴ″_１…Ｔ″_ｊ…Ｔ″_ｎの２つの群が制御回
路８０により導通状態にされたときに、１〜２マイクロ
秒より短い時間ｔの間に、各励振パルスは部分補助電流
Ｉ_ｉ…Ｉ_ｊ…Ｉ_ｎが現れることを助ける。それらの部分
補助電流は、まず、パルストランス７３の２次巻線７５
の端子７９で取り出されて、蛇行導体の部分７０へ種々
の補助電流バイパス・コネクタＰ′_１…Ｐ′_ｊ…Ｐ′_ｎ
において注入され、第２に、蛇行導体の部分７０の出口
で取り出されて、蛇行導体の第２の部分７１へ種々の補
助電流バイパス・コネクタＰ″_１…Ｐ″_ｊ…Ｐ″_ｎにお
いて注入される。蛇行導体の部分７１の先頭に設けられ
ている抵抗７７が電流スイッチング・トランジスタＴ″
_１…Ｔ″_ｊ…Ｔ″_ｎの導通時の抵抗値を補償して、蛇行
導体の部分７０の出力部において部分電流Ｉ_ｉ…Ｉ_ｊ…
Ｉ_ｎを取り出すことを可能にする。したがって、蛇行導
体の２つの部分７０、７１には、電子ビームが進む向き
７２とは逆の向きに、蛇行導体の端部Ｅから端部Ｓへ流
れるにつれて増大する同一の電流が流れる。時間ｔ_１が
経過すると、部分補助電流をなくし、図９に示すのに類
似する形の電流変化則を得るために、１〜２マイクロ秒
より短い時間ｔ_１−ｔ_２の間に電流スイッチング・トラ
ンジスタＴ′_１…Ｔ′_ｊ…Ｔ′_ｎとＴ″_１…Ｔ″_ｊ…
Ｔ″_ｎが徐々にターンオフさせられる。

【００２７】図１２は、２つの部分８５、８６よりなる
蛇行導体により構成されている磁化回路を有するアンデ
ュレーターへ電流を供給する電気回路の別の例を示す。
電子ビームは蛇行導体の２つの部分８５と８６の間を、
端部Ｓから端部Ｅまで矢印８７の向きに、蛇行導体に沿
って進む。蛇行導体の２つの部分８５、８６には、補助
電流バイパス・コネクタＰ′_１…Ｐ′_ｊ…Ｐ′_ｎとＰ″
_１…Ｐ″_ｊ…Ｐ″_ｎが長手方向に隔てられて設けられ
る。それらの補助電流バイパス・コネクタへは、１次巻
線８９と、中間タップ９１を有する２次巻線９０とを含
むパルストランス８８により電流が供給される。蛇行導
体の部分８５の端部Ｅがパルストランス８８の２次巻線
９０の中間タップ９１に接続され、部分８５の端部Ｓが
抵抗９２によりパルストランス８８の２次巻線９０の端
子９３へ接続される。パルストランス８８の２次巻線９
０の他の端子９４は、電流スイッチングトランジスタ
Ｔ′_１…Ｔ′_ｊ…Ｔ′_ｎとＴ″_ｉ…Ｔ″_ｊ…Ｔ″_ｎのコ
レクターエミッタ接合を介して、蛇行導体の２つの部分
８５、８６の補助電流バイパス・コネクタＰ′_１…Ｐ′
_ｊ…Ｐ′_ｎとＰ″_１…Ｐ″_ｊ…Ｐ″_ｎへ接続される。電
流スイッチング・トランジスタＴ''' のコレクターエミ
ッタ接合が、蛇行導体の部分８５の端部Ｓとパルストラ
ンス８８の２次巻線９０の端子９３の間に直列に接続さ
れる。電流スイッチング・トランジスタＴ′_１…Ｔ′_ｊ
…Ｔ′_ｎとＴ″_１…Ｔ″_ｊ…Ｔ″_ｎのベースおよびトラ
ンジスタＴ''' のベースは制御回路９６へ接続される。

【００２８】上の２つの例におけるように、パルストラ
ンス８８は１次巻線８８に励振パルスを受ける。持続時
間が僅かに長いそれらの各励振パルスは、電子のバース
トがアンデュレーターに到達するのと一致してマクロパ
ルスに重なりあう。各励振パルスはパルストランス８８
の２次巻線９０の中間タップ９１に主電流Ｉ_ｏが現れる
ことを助ける。主電流Ｉ_ｏの大きさは数キロアンペアか
ら数十キロアンペアの範囲であって、蛇行導体の２つの
部分８５と８６の全長にわたって、電子ビームの進む向
きと同じ向きに流れる。更に、全ての電流スイッチング
・トランジスタＴ′_１…Ｔ′_ｊ…Ｔ′_ｎとＴ″_１…Ｔ″
_ｊ…Ｔ″_ｎおよびＴ''' が制御回路９６により導通状態
にされた時に、１〜２マイクロ秒より短い時間ｔ_１の間
に各前記励振パルスは、パルストランスの２次巻線９０
の中間タップ９４において取り出される部分補助電流Ｉ
_１…Ｉ_ｊ…Ｉ_ｎが現れることを助ける。それらの部分補
助電流は、まず、蛇行導体の部分８５へ種々の補助電流
バイパス・コネクタＰ′_１…Ｐ′_ｊ…Ｐ′_ｎにおいて注
入され、トランジスタＴ''' により端部Ｓの出口におい
て取り出され、第２に、ダイオード導体の部分８６へ種
々の補助電流バイパス・コネクタＰ″_１…Ｐ″_ｊ…Ｐ″
_ｎにおいて注入される。蛇行導体の部分８６の端部Ｓに
設けられている抵抗９２が、主電流Ｉ_ｏだけが蛇行導体
の部分８６の端部Ｅに入って、２つの部分８５と８６を
同一の電流が流れるように、蛇行導体の部分８５の出口
で部分電流Ｉ_１…Ｉ_ｊ…Ｉ_ｎを取り出すトランジスタＴ
''' の導通状態時の抵抗値を補償する。抵抗９５が、蛇
行導体の部分８５と８６の間で取り出された電流の大き
さが部分電流の大きさに真に一致するように、その電流
の大きさをトランジスタＴ''' が調整することを可能に
する。したがって、時間ｔ_１の間は、蛇行導体の部分８
５と８６に同一の電流が流れ、電子ビームの進む向き８
７とは逆の向きに端部Ｅから端部Ｓへそれらの電流が流
れるにつれてそれらの電流の大きさが増大する。時間ｔ
_１が経過すると、電流スイッチング・トランジスタＴ′
_１…Ｔ′_ｊ…Ｔ′_ｎとＴ″_１…Ｔ″_ｊ…Ｔ″_ｎおよびＴ
''' が、部分補助電流をなくし、かつ蛇行導体の２つの
部分８５と８６において、図９に示されているのに類似
する形を有する電流変化相互接続を得るために、１〜２
マイクロ秒より短い時間ｔ_２−ｔ_１の間に徐々にターン
オフされる。

【００２９】図１３と図１４は図８に示すように電気的
に直列に組み立てられた２つの重ね合わされた部分５
０、５１より成る蛇行導体により構成された磁化回路を
有し、それの長手方向に沿って隔てられて補助電流バイ
パス・コネクタが設けられたアンデュレーターの構造の
実施例を示す。

【００３０】ダイオード導体の２つの重ね合わされてい
る部分５０、５１は、間に電子ビームを通す自由空間を
残すように、絶縁スペーサー１００、１０１により分離
される。それらの部分５０、５１は、互いにボルトで固
定されている２本の長手方向棒（図示ぜず）により所定
位置に保持される。それらの棒は絶縁スペーサー１０
０、１０１に接している側で部分５０、５１を把持す
る。

【００３１】部分５０、５１の各側には、主電流Ｉ_ｏを
引っ込むために、部分５０から来る横方向形部５３へ固
定されている導電性引込み棒５２と、相互接続導電棒５
５とを見ることができる。その棒５５は、電流引込み棒
５２の延長であって、部分５０から来る横方向肩５４と
部分５１から来る横方向肩５６の間に固定される。部分
５０と５１の他の側には電流を出す導電棒５８が設けら
れる。その棒は部分５１から来る横方向肩５７へ固定さ
れる。

【００３２】蛇行導体の２つの部分５０、５１により構
成された組立体と、保持および相互連結棒５２、５５、
５８ならびに冷却管系（図示せず）は、断面１０３がＵ
字形で、底が台１０４により閉じられ、上部がフィルタ
により閉じられている真空ケースにより位置させられ
る。

【００３３】図５（ｂ）に示すようにＵ形の長方形輪郭
の蛇行路を形成する蛇行導体の２つの部分５０、５１は
真空ケースの底に向き合う側の１つに沿う電流バイパス
・コネクタを有する。それらのコネクタは３つの蛇行路
の間隔をおいて隔てられる。それらのバイパス・コネク
タは蛇行導体の部分５０、５１に横方向に埋め込まれ
て、真空ケースの壁１０３を貫通する密閉された電気絶
縁ブッシング１０９、１１０へ接続線１０７、１０８に
より接続される金属棒１０５、１０６により構成され
る。

【００３４】蛇行導体の部分５０、５１のバイパス・コ
ネクタは、それらの部分５０と５１の間の、電子ビーム
が矢印１１１の向きに進む、空間内の平面に関して対照
的に置かれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自由電子レーザの原理を示す線図。

【図２】交互にＮ−ＳおよびＳ−Ｎ分極されている直交
磁界により蛇行させられる電子ビームの蛇行路を示す略
図。

【図３】逆向きに交番する直交励磁電流の２つの同一の
シートを重ね合わせることにより、交互にＮ−Ｓおよび
Ｓ−Ｎ分極された直交磁界を軸線に沿って発生するやり
方を示す非常に概略的な図。

【図４】アンデュレーターの磁化回路を構成する蛇行導
体の可能な形を示す斜視図。

【図５】アンデュレーターの磁化回路を構成する蛇行導
体の別の可能な形を示す斜視図。

【図６】アンデュレーターの磁化回路を構成する蛇行導
体の別の可能な形を示す斜視図。

【図７】アンデュレーターの磁化回路を構成する蛇行導
体の別の可能な形を示す斜視図。

【図８】レ−ザの光空胴の中の電子ビームの経路の上と
下にそれぞれ位置させられている２つの重ね合わされて
いる蛇行導体の電気的組立体の概略斜視図。

【図９】本発明のアンデュレーターの励振電流の時間の
関数としての変化則の形を示す線図。

【図１０】ただ１つの蛇行導体により構成された磁化回
路を有するアンデュレーターの励振回路の回路図。

【図１１】重ね合わされた２つの蛇行導体により構成さ
れた磁化回路を有するアンデュレーターの励振回路の回
路図。

【図１２】重ね合わされた２つの蛇行導体により構成さ
れた磁化回路を有するアンデュレーターの別の励振回路
の回路図。

【図１３】本発明のアンデュレーターの部分縦断面図。

【図１４】図１３に示されているアンデュレーターのＸ
Ｉ−ＸＩに沿う横断面図。

【符号の説明】

３１、３５、３９、４３、５０、５１、７０、７１、８
５、８６蛇行導体の部分３３、３４、３７、３８、４１、４２、４５、４６光
空胴５３、５４、５６肩５２、５５、５８相互連結棒６０蛇行導体６２、７３、８８パルストランス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】おのおの１マクロパルスの持続時間を有す
る分離されたパケットで放出された電子ビームから光エ
ネルギーを発生するためのアンデュレーターであって、
ＮーＳおよびＳーＮ交互に偏極された直交磁界を全面的
または部分的に誘導する蛇行路を電子ビームの経路に沿
って形成する導体を含むアンデュレーターの直交磁界を
調整する方法において、直交磁界を誘導する導体上に、アンデュレーター内の電
子ビームの経路に沿って分布させられる補助電流バイパ
ス・コネクタを設ける過程と、電子のパケットがアンデュレーターを通る時間に対応す
るマクロパルスの持続する間、直交磁界を誘導する前記
導体中に主励磁電流を注入する過程と、電子ビームの経路のうち、電子ビームの進む向きに関し
て前記バイパス・コネクタから上流側の領域に直交磁界
を誘導する導体の部分に、主励磁電流に付加される部分
電流を、マクロパルスのスタート時に、補助バイパス・
コネクタを通じて注入する過程と、を備えることを特徴とする分離されたパケットで放出さ
れた電子ビームから光エネルギーを発生するためのアン
デュレーターの直交磁界を調整する方法。
【請求項２】請求項１記載の方法において、補助電流バ
イパス・コネクタにより注入される部分電流を１つのマ
クロパルスの第１の時間中は一定に保ち、それから１つ
のマクロパルスの第２の時間中は徐々に減少することを
特徴とする方法。
【請求項３】請求項２記載の方法において、前記第１の
時間は数マイクロ秒続くことを特徴とする方法。
【請求項４】請求項２記載の方法において、前記第２の
時間は数マイクロ秒続くことを特徴とする方法。
【請求項５】Ｎ−ＳおよびＳ−Ｎに交互に分極される直
交磁界を全面的に、または部分的に誘導する蛇行路を電
子ビームの経路に沿って形成する導体を含む磁化回路を
有し、マクロパルスに一致して、分離されたパケットで
放出された電子ビームから光エネルギーを発生するアン
デュレーターにおいて、アンデュレーター内の電子ビームの経路に沿って直交磁
界を誘導する導体中で隔てられている補助電流バイパス
・コネクタと、電子のパケットがアンデュレーターを通る時間に対応す
るマクロパルスの持続する間、直交磁界を誘導する前記
導体中に主励磁電流を注入する手段と、電子ビームの経路のうち、電子ビームの進む向きに関し
て前記バイパス・コネクタから上流側の領域に直交磁界
を誘導する導体の部分に、主励磁電流に付加される部分
電流を、マクロパルスのスタート時に、補助バイパス・
コネクタを通じて注入する手段と、を更に備えることを
特徴とする分離されたパケットで放出された電子ビーム
から光エネルギーを発生するためのアンデュレーター。
【請求項６】請求項５記載のアンデュレーターにおい
て、補助電流の注入手段は各マクロパルスのスタート後
のある決まった時間に補助電流を徐々に休止させること
のできるスイッチング手段であることを特徴とする装
置。
【請求項７】請求項５記載のアンデュレーターにおい
て、磁化回路は電子ビームの経路の両側に重ね合わされ
た二つの部分よりなる蛇行導体でなり、この蛇行導体の
二つの部分に沿って開口し、かつ、その内部に電子ビー
ムが流れる蛇行導体の二つの部分の間に位置する空間内
の平面に対称に配置された補助電流バイパス・コネクタ
を備えたことを特徴とする装置。