專利名稱:軸線對稱變頻空間周期磁場的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及產(chǎn)生軸線對稱變頻空間周期磁場的裝置,適用于自由電子通過該軸線對稱變頻空間周期磁場時,迫使自由電子受控減速運(yùn)動,從而產(chǎn)生受激同步輻射。
現(xiàn)在,我國研究自由電子激光器所用的磁場大多采用國外的搖擺器Wiggler磁場。據(jù)中國激光,11,263(1984)報道“Wiggler磁場是一個交替改變方向的正弦橫磁場,電子通過時會做正弦波的運(yùn)動。它可以分為超導(dǎo),電磁鐵和永磁鐵三種結(jié)構(gòu)。電磁鐵改變場強(qiáng)容易,但對于自由電子激光器所要求的2~4厘米的小周期,卻難以實(shí)現(xiàn)?!薄皣鴥?nèi)自由電子激光器處于起步階段,還沒有關(guān)于Wiggler磁場方面的報導(dǎo)?!痹撐摹皥D2,給出Wiggler磁場結(jié)構(gòu)示意圖”。至今,康普頓型自由電子激光器,未見磁場有其他結(jié)構(gòu)型式,特別是電致軸線對稱變頻空間周期磁場。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種產(chǎn)生軸線對稱變頻空間周期磁場的裝置。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣完成的如圖,在一段非導(dǎo)磁材料制成的圓管[1](即形成一個圓柱形腔)外繞成多個(等于周期數(shù))線圈[2],這些線圈是同軸的,因?yàn)槎祭@在同一圓管上,要求線圈參數(shù)相同,相鄰線圈之間的間隔距離相等。用高頻導(dǎo)磁材料[3]充滿線圈之間的間隔空間,并封閉(除圓柱形腔內(nèi)及腔的兩端面)線圈端面及線圈外圍。線圈是串聯(lián)連接,當(dāng)線圈通入直流試驗(yàn)電流時,使相鄰線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場同極相對。由于線圈之間有一定的間隔距離,并充滿高頻導(dǎo)磁材料,利用磁場同極相斥的原理達(dá)到每個線圈產(chǎn)生的磁場轉(zhuǎn)向線圈端面,通過線圈間隔和外圍的高頻導(dǎo)磁材料導(dǎo)向線圈另一端,形成閉合磁路。當(dāng)線圈通入變頻頻率為fz的高頻脈沖電流時,在圓柱形腔內(nèi)產(chǎn)生一個周期軸線對稱變頻空間磁場,因線圈是多個的,即產(chǎn)生軸線對稱變頻空間周期磁場[4]。
該磁場如腔內(nèi)虛線[4]所示,其特點(diǎn)在圓柱形腔內(nèi)任一點(diǎn)可分解成垂直于軸線的磁場分量B⊥和平行于軸線的磁場分量B‖,沿軸線方向,B⊥對軸線的指向進(jìn)出交替,B‖沿軸線的方向順逆相間。B⊥增加時,B‖減小。B⊥減小時,B‖增加,且該空間周期磁場沿軸線是旋轉(zhuǎn)對稱的。當(dāng)具有一定速度的自由電子束沿軸線進(jìn)入該磁場時,時而向前受力,時而向后受力,時而順時針旋轉(zhuǎn),時而逆時針旋轉(zhuǎn),時而擴(kuò)束,時而縮束。再加上磁場的變頻頻率的調(diào)制,對自由電子而言,如同陷入渦旋磁場之中,電子有明顯地減速振蕩過程,從而能產(chǎn)生受激同步輻射。
該裝置產(chǎn)生的軸線對稱變頻空間周期磁場可應(yīng)用于康普頓型自由電子激光器,可取代搖擺器Wiggler磁場。
附面說明[1]非導(dǎo)磁材料形成的腔。[2]線圈,·,×表示直流試驗(yàn)電流方向。[3]高頻導(dǎo)磁材料。[4]腔內(nèi)虛線為直流試驗(yàn)電流形成的磁場方向。
本人認(rèn)為,實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最好方式是與有激光專業(yè)知識,從事自由電子激光器研究的科研人員,具有有關(guān)設(shè)備的科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合實(shí)施。因?yàn)楸救艘呀?jīng)對自由電子激光器進(jìn)行了理論推導(dǎo),結(jié)果,本人認(rèn)為是合理可行的,能夠達(dá)到自由電子激光器的基本要求波長連續(xù)可調(diào)并能覆蓋整個波譜。
本人希望,中科院上海光機(jī)所王明常研究室支持指導(dǎo),該研究室從事自由電子激光研究多年,可以確認(rèn)本發(fā)明是否可行,理論推導(dǎo)是否有誤,并能得到研究員老師們的指導(dǎo)。
本人希望,中科院高能物理所謝家麟研究室支持指導(dǎo),該研究室有“北京自由電子激光器裝置的設(shè)計研究”經(jīng)驗(yàn),可以確認(rèn)本發(fā)明是否可行,理論推導(dǎo)是否有誤,并能得到研究員老師們的指導(dǎo)。
權(quán)利要求
1.產(chǎn)生軸線對稱變頻空間周期磁場的裝置,適用于自由電子激光器,迫使自由電子受控運(yùn)動,從而產(chǎn)生受激同步輻射,其特征是在一段非導(dǎo)磁圓管(即形成一個圓柱形腔)外徑上繞成多個(等于周期數(shù))相互等間隔距離的同軸同參數(shù)線圈,用高頻導(dǎo)磁材料充滿線圈之間的間隔空間,并封閉(除圓柱形腔內(nèi)及腔的兩端面)線圈端面及線圈外圍所形成的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的裝置,其特征是線圈是串聯(lián)連接,如果線圈通入直流試驗(yàn)電流時,使相鄰線圈產(chǎn)生的磁場同極相對,當(dāng)線圈通入變頻頻率為fz的高頻脈沖電流時,利用磁場同極相斥的原理在圓柱形腔內(nèi)產(chǎn)生軸線對稱變頻空間周期磁場。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述裝置,其特征是產(chǎn)生的軸線對稱變頻空間周期磁場,任一點(diǎn)可分成垂直于軸線的磁場分量B⊥和平行于軸線的磁場分量B‖,沿軸線方向B⊥對軸線的指向進(jìn)出交替,B‖對軸線的方向順逆相間,B⊥增加時,B‖減少,B⊥減小時,B‖增加,即該變頻空間周期磁場沿軸線是旋轉(zhuǎn)對稱的。
全文摘要
本發(fā)明為自由電子激光器提供一種產(chǎn)生軸線對稱變頻空間周期磁場的裝置。該裝置的特點(diǎn)是在一個圓柱形腔外繞成多個(等于周期數(shù))相互等間隔距離的同軸同參數(shù)的通電線圈,當(dāng)線圈通入直流試驗(yàn)電流時,使相鄰線圈產(chǎn)生的磁場同極相對。用高頻導(dǎo)磁材料充滿線圈間隔空間,并封閉(除圓柱形腔及腔的兩端面)線圈端面及線圈外圍。當(dāng)線圈通入高頻頻率為f
文檔編號H01S3/00GK1339854SQ0012355
公開日2002年3月13日 申請日期2000年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月22日
發(fā)明者劉玉華 申請人:劉玉華