一種純永磁型永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及波蕩器領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種純永磁型永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁波蕩器是一種用W產(chǎn)生周期磁場W使高能電子束在其中進行周期性運動的 元件，是同步福射裝置和自由電子激光裝置中的核屯、部件，其主要分為純永磁型(PP^O和混 合型化yb)兩大類。如圖1所示，傳統(tǒng)PPM永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)包括周期性排列在電子束3M專 輸路徑兩側(cè)的若干永磁體組，各永磁體組均包括間隔設(shè)置的兩個水平磁場源1/和兩個垂直 磁場源y，其中垂直磁場源y既作為磁場源也作為磁極，W聚焦磁力線。
[0003] 眾所周知，永磁波蕩器參數(shù)K是表征同步福射與自由電子激光的光頻譜覆蓋范圍 的重要參數(shù)，其值越大，表示光的頻譜覆蓋范圍越廣，對用戶的各種科學實驗越有利，而永 磁波蕩器參數(shù)K的表達式如式(1)所示：
[0004] ,,、 Vl);
[0005] 在上式中，Bo表示波蕩器磁場強度，Au表示波蕩器周期長度，T表示電子束通過整個 波蕩器磁結(jié)構(gòu)的時間，C表示光速，m表示電子質(zhì)量。由式（1)可知，在波蕩器周期長度Au不變 的情況下，提高磁場強度Bo即可提高K值。
[0006] 然而，傳統(tǒng)PPM永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)所包含的磁矩沿Z軸方向的水平磁場源1/和磁 矩沿y軸方向的垂直磁場源y均采用相同牌號(永磁體的牌號對應不同的性能參數(shù))的永磁 體，即，它們的磁性能一致，選擇同一牌號的原因是因為可W減少永磁體加工、測量、篩選、 安裝等工作量。運樣設(shè)計的缺陷在于:為保證磁結(jié)構(gòu)在常溫或者一定高溫下不退磁，即作為 磁場源又作為磁極的垂直永磁場源y必須選擇內(nèi)稟矯頑力化j高的永磁體，然而永磁體的 剩磁化與內(nèi)稟矯頑力化j是一對矛盾的概念，永磁體的內(nèi)稟矯頑力化j高就意味著必須降低 其剩磁化，但降低剩磁化又意味著損失永磁波蕩器磁場強度Bo,因為永磁波蕩器磁場強度Bo 與永磁體剩磁化之間呈近似線性關(guān)系。因此，傳統(tǒng)PPM永磁波蕩器磁結(jié)構(gòu)的永磁波蕩器磁場 強度Bo較小。
[0007] 此外，傳統(tǒng)PPM永磁波蕩器磁結(jié)構(gòu)的水平磁場源1/和垂直磁場源2/的極頭處因尖 角效應退磁場較大，為保證磁結(jié)構(gòu)安全運行，水平磁場源1/和垂直磁場源y的極頭往往切 割有適當線性倒角11/和21/(如圖1)，W降低尖角效應，從而減小退磁場。然而，垂直磁場源 2/在其中的作用是聚焦磁力線，對垂直磁場源y切線性倒角實際上相當于減小了垂直磁場 源y的體積，從而降低了其對磁力線的聚集能力，進而導致磁力線密度降低，而磁力線密度 降低意味著永磁波蕩器磁場損失。 【實用新型內(nèi)容】
[000引針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種改進的純永磁型永磁波蕩器的磁 結(jié)構(gòu)，W在保證波蕩器安全運行的同時，較大幅度提高波蕩器磁場強度。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：
[0010] -種純永磁型永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)，包括周期性排列在電子束傳輸路徑兩側(cè)的兩 排永磁體組，兩排之間形成磁間隙，每個波蕩器周期長度內(nèi)包括兩個間隔設(shè)置的水平磁場 源和垂直磁場源，水平磁場源由第一永磁體構(gòu)成，垂直磁場源由第二永磁體構(gòu)成，其中，所 述第一永磁體的內(nèi)稟矯頑力比所述第二永磁體的內(nèi)稟矯頑力高，而所述第一永磁體的剩磁 比所述第二永磁體的剩磁低。
[0011] 進一步地，所述第二永磁體的內(nèi)稟矯頑力為所述第一永磁體的內(nèi)稟矯頑力的75-85%。
[0012] 進一步地，所述第二永磁體的剩磁為所述第一永磁體的剩磁的115-125%。
[0013] 優(yōu)選地，當磁間隙與波蕩器周期長度之比大于0.3時，所述第一永磁體和所述第二 永磁體切割有倒圓角。
[0014] 進一步地，所述倒圓角為0.2-0.5rad。
[0015] 優(yōu)選地，當磁間隙與波蕩器周期長度之比小于0.3時，所述第一永磁體和所述第二 永磁體切割有線性倒角。
[0016] 進一步地，所述第一永磁體為純欽鐵棚永磁體、純錯鐵棚永磁體、欽錯鐵棚永磁 體、衫鉆永磁體或鐵氧體永磁體。
[0017] 進一步地，所述第二永磁體為純欽鐵棚永磁體、純錯鐵棚永磁體、欽錯鐵棚永磁 體、衫鉆永磁體或鐵氧體永磁體。
[0018] 綜上所述，本實用新型中僅有水平磁場源采用內(nèi)稟矯頑力化j較高的永磁體，而垂 直磁場源則采用了內(nèi)稟矯頑力化j較低的永磁體，與現(xiàn)有技術(shù)相比，內(nèi)稟矯頑力化j降低就 意味著其剩磁化提高，剩磁化提高就意味著永磁波蕩器磁場強度Bq提高。運樣設(shè)計的依據(jù) 是：純永磁型永磁波蕩器磁結(jié)構(gòu)中的永磁體的退磁場分布不均勻，作為磁極又作為磁場源 的垂直磁場源因用作聚磁元件，其承受的退磁場較小，采用內(nèi)稟矯頑力化j較低的永磁體即 可;僅作為磁場源的水平磁場源因承受較大的外加反向磁場，從而承受的退磁場較大，則需 要采用內(nèi)稟矯頑力化j高的永磁體W保證磁結(jié)構(gòu)在常溫或者一定高溫下不退磁。
【附圖說明】
[0019] 圖1為傳統(tǒng)純永磁型永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2為本實用新型純永磁型永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖，給出本實用新型的較佳實施例，并予W詳細描述。
[0022] 如圖2所示，本實用新型，即一種純永磁型永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)，包括周期性排列 在電子束3傳輸路徑兩側(cè)的兩排永磁體組，兩排之間形成磁間隙d，各永磁體組在每個波蕩 器周期長度Au內(nèi)包括間隔設(shè)置的兩個水平磁場源1和兩個垂直磁場源2。在圖上，每側(cè)示意 出了兩個波蕩器周期長度Au。其中，水平磁場源1和垂直磁場源2分別由牌號不同的第一、第 二永磁體構(gòu)成，具體來說，第一永磁體的內(nèi)稟矯頑力化j比第二永磁體的內(nèi)稟矯頑力化j高， 而第一永磁體的剩磁化比第二永磁體的剩磁化低。優(yōu)選地，假設(shè)第一永磁體的內(nèi)稟矯頑力 Hcj和剩磁化分別為M和N，則第二永磁體的內(nèi)稟矯頑力Hcj和剩磁化分別為75-85%*M和 115-125%蝴。
[0023] 運樣設(shè)計的依據(jù)在于：在純永磁型永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)中，永磁體的退磁場分布 不均勻，作為磁極又作為磁場源的垂直磁場源因用作聚磁元件，其承受的退磁場較小，采用 內(nèi)稟矯頑力化j較低的永磁體即可;水平磁場源作為磁場來源，它的磁力線通過垂直永磁體 匯集，兩個相鄰水平磁場源極性相對，對單個水平磁場源，相當于承受較大反向退磁場，從 而承受的退磁場較大，則需采用內(nèi)稟矯頑力化j高的永磁體W保證磁結(jié)構(gòu)在常溫或者一定 高溫下不退磁?；诖颂匦?，本實用新型中僅有水平磁場源采用內(nèi)稟矯頑力化j高的永磁 體，而垂直磁場源則采用了內(nèi)稟矯頑力化j較低的永磁體，與現(xiàn)有技術(shù)相比，內(nèi)稟矯頑力 降低就意味著其剩磁化提高，剩磁化提高就意味著永磁波蕩器磁場強度Bq提高。
[0024] 另外，在上述由兩種永磁體構(gòu)成的磁結(jié)構(gòu)中，當磁間隙d與波蕩器周期長度Au(即 一個永磁體組沿Z方向的厚度之和）之比大于0.3時，由于磁間隙變大，磁力線將變稀疏，運 意味著極頭尖角效應明顯減弱，退磁場明顯減小，因而第一、第二永磁體的極頭可不再切割 線性倒角，而只需切割0.2-0.5rad的倒圓角21(見圖2)即可；當磁間隙與波蕩器周期長度之 比小于0.3時，由于磁力線密集，尖角效應明顯，第一、第二永磁體需切割適當線性倒角W降 低退磁場，切割線性倒角后，第一永磁體極頭表面最大退磁場H應小于該永磁體化j的80%， 因為永磁體化j的80%即為拐點Hk值，物理設(shè)計時H要小于永磁體化值時磁結(jié)構(gòu)才是安全 的。
[0025] 在本實用新型中，第一永磁體和第二永磁體均可采用純欽鐵棚、純錯鐵棚、或各種 欽錯比例的欽錯鐵棚永磁體材料制成，也可采用衫鉆、鐵氧體等永磁體材料制成。
[0026] W上所述的，僅為本實用新型的較佳實施例，并非用W限定本實用新型的范圍，本 實用新型的上述實施例還可W做出各種變化發(fā)。即凡是依據(jù)本實用新型申請的權(quán)利要求書 及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本實用新型專利的權(quán)利要求保護范圍。 本實用新型未詳盡描述的均為常規(guī)技術(shù)內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1. 一種純永磁型永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)，包括周期性排列在電子束傳輸路徑兩側(cè)的兩排 永磁體組，兩排之間形成磁間隙，每個波蕩器周期長度內(nèi)包括兩個間隔設(shè)置的水平磁場源 和垂直磁場源，其特征在于，水平磁場源由第一永磁體構(gòu)成，垂直磁場源由第二永磁體構(gòu) 成，其中，所述第一永磁體的內(nèi)稟矯頑力比所述第二永磁體的內(nèi)稟矯頑力高，而所述第一永 磁體的剩磁比所述第二永磁體的剩磁低。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的純永磁型永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二永磁體 的內(nèi)稟矯頑力為所述第一永磁體的內(nèi)稟矯頑力的75-85 %。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的純永磁型永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二永磁體 的剩磁為所述第一永磁體的剩磁的115-125%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的純永磁型永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)，其特征在于，當磁間隙與波蕩 器周期長度之比大于〇. 3時，所述第一永磁體和所述第二永磁體切割有倒圓角。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的純永磁型永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述倒圓角為 0.2-〇.5rad〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的純永磁型永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)，其特征在于，當磁間隙與波蕩 器周期長度之比小于〇. 3時，所述第一永磁體和所述第二永磁體切割有線性倒角。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的純永磁型永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一永磁體 為純釹鐵硼永磁體、純鐠鐵硼永磁體、釹鐠鐵硼永磁體、釤鈷永磁體或鐵氧體永磁體。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的純永磁型永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二永磁體 為純釹鐵硼永磁體、純鐠鐵硼永磁體、釹鐠鐵硼永磁體、釤鈷永磁體或鐵氧體永磁體。
【專利摘要】本實用新型提供一種純永磁型永磁波蕩器的磁結(jié)構(gòu)，包括周期性排列在電子束傳輸路徑兩側(cè)的兩排永磁體組，兩排之間形成磁間隙，每個波蕩器周期長度內(nèi)包括兩個間隔設(shè)置的水平磁場源和垂直磁場源，水平磁場源由第一永磁體構(gòu)成，垂直磁場源由第二永磁體構(gòu)成，其中，所述第一永磁體的內(nèi)稟矯頑力比所述第二永磁體的內(nèi)稟矯頑力高，而所述第一永磁體的剩磁比所述第二永磁體的剩磁低。本實用新型可以在保證純永磁型波蕩器安全運行的同時，較大幅度提高波蕩器磁場強度。
【IPC分類】G21K1/00, H01F7/02
【公開號】CN205376240
【申請?zhí)枴緾N201521074119
【發(fā)明人】何永周, 周巧根
【申請人】中國科學院上海應用物理研究所
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2015年12月21日