[實用新型]一種混合型永磁波蕩器的磁結構

有效

• 申請號: 201521074136.3
• 申請日: 2015-12-21
• 公開（公告）號: CN205376241U
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 何永周;周巧根
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: H01F7/02
• 分類號: H01F7/02;H01F1/053;H01F1/11;G21K1/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪;余中燕

技術領域

本實用新型涉及波蕩器領域，尤其涉及一種混合型永磁波蕩器的磁結構。

背景技術

永磁波蕩器是一種用以產生周期磁場以使高能電子束在其中進行周期性運動的元件，是同步輻射裝置和自由電子激光裝置中的核心部件，其主要分為純永磁型(PPM)和混合型(Hyb)兩大類。如圖1所示，傳統Hyb永磁波蕩器的磁結構包括周期性排列在電子束3′傳輸路徑兩側的若干永磁體組，各永磁體組均包括間隔設置的兩個永磁體1′(磁矩方向如其中的箭頭所示)和兩個軟磁2(磁矩方向如其中的箭頭所示)′，其中，永磁體1′作為磁場源；軟磁2′既作為磁場源也作為聚焦磁力線的元件，其可以看作是磁矩為0的特殊永磁體。

眾所周知，永磁波蕩器參數K是表征同步輻射與自由電子激光的光頻譜覆蓋范圍的重要參數，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K的表達式如式(1)所示：

K=eB0λu2πmc2=0.934B0λu[T.cm]---(1);]]>

在上式中，B₀表示波蕩器磁場強度，λ_u表示波蕩器周期長度，T表示電子束通過整個波蕩器磁結構的時間，c表示光速，m表示電子質量。由式(1)可知，在波蕩器周期長度λ_u不變的情況下，提高磁場強度B₀即可提高K值。

然而，傳統Hyb永磁波蕩器的磁結構所包含的全部永磁體1′均屬于相同的牌號(永磁體不同的牌號對應不同的性能參數)，即，它們的磁性能一致，選擇同一牌號的原因是因為可以減少永磁體加工、測量、篩選、安裝等工作量。這樣設計的缺陷在于：為保證磁結構在常溫或者一定高溫下不退磁，永磁體1′必須選擇內稟矯頑力Hcj高的永磁體，然而永磁體的剩磁Br與內稟矯頑力Hcj是一對矛盾的概念，永磁體的內稟矯頑力Hcj高就意味著必須降低其剩磁Br，但降低剩磁Br又意味著損失永磁波蕩器磁場強度B₀，因為永磁波蕩器磁場強度B₀與永磁體剩磁Br之間呈近似線性關系。因此，傳統Hyb永磁波蕩器磁結構的永磁波蕩器磁場強度B₀較小。

此外，傳統Hyb永磁波蕩器磁結構的永磁體1′和軟磁2′的極頭因尖角效應退磁場較大，為保證磁結構安全運行，永磁體1′和軟磁2′的極頭往往切割有適當線性倒角11′和21′(如圖1)，以降低尖角效應，從而減小退磁場。然而，軟磁2′在其中的作用是聚焦磁力線，對軟磁2′切線性倒角實際上相當于減小了軟磁2′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。

實用新型內容

針對上述現有技術的不足，本實用新型提供一種改進的混合型永磁波蕩器的磁結構，以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。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種混合型永磁波蕩器的磁結構，包括周期性排列在電子束傳輸路徑兩側的兩排永磁體組，兩排之間形成磁間隙，每個波蕩器周期長度內包括兩個間隔設置的永磁體和軟磁，各永磁體的兩側分別設置一永磁層而將永磁體夾于其中，其中，所述永磁體的內稟矯頑力比所述永磁層的內稟矯頑力低，而所述永磁體的剩磁比所述永磁層的剩磁高。

進一步地，所述永磁體的內稟矯頑力為所述永磁層的內稟矯頑力的75-85％。

進一步地，所述永磁體的剩磁為所述永磁層的剩磁的115-125％。