[发明专利]轴线对称空间周期磁场的装置

说明书

本发明涉及产生轴线对称空间周期磁场的装置，适用于自由电子通过该空间周期磁场时，迫使自由电子减速运动，从而产生辐射。

现在，我国研究自由电子激光器所用的磁场大多采用国外的摇摆器Wiggler磁场。据中国激光，11263(1984)所说：“Wiggler磁场是一个交替改变方向的正弦横磁场，电子通过时会做正弦波的运动。它可以分为超导，电磁铁和永磁铁三种结构。电磁铁改变场强容易，但对于自由电子激光器所要求的2～4厘米的小周期，却难以实现。”“国内自由电子激光器处于起步阶段，还没有关于Wiggler磁场方面的报导。”“图2，给出Wiggler磁场结构示意图”。至今，康普顿型自由电子激光器，未见磁场有其他结构型式，特别是电致轴线对称空间周期磁场。

本发明的任务是提供一种产生轴线对称空间周期磁场的装置。

本发明的任务是这样完成的：如图，在一段非导磁材料制成的圆管^[1](即形成一个圆柱形腔)外绕成多个(等于周期数)线圈^[2]，这些线圈是同轴的，因为都绕在同一圆管上，要求线圈参数相同，相邻线圈之间的间隔距离相等。用导磁材料^[3]充满线圈之间的间隔空间，并封闭(除圆柱形腔内及腔的两端面)线圈端面及线圈外围。线圈是串联连接，当线圈通入直流电时，使相邻线圈内产生的磁场同极相对。由于线圈之间有一定的间隔距离，并充满导磁材料，利用磁场同极相斥的原理达到每个线圈产生的磁场转向线圈端面，通过线圈外围的导磁材料导向该线圈另一端，形成闭合磁路，在圆柱形腔内产生一个周期轴线对称的空间磁场，因为线圈是多个的，即产生轴线对称空间周期磁场^[4]。

该磁场如腔内虚线^[4]所示，其特点：在圆柱形腔内任一点可分解成垂直于轴线的磁场分量B_⊥和平行于轴线的磁场分量B_‖，沿轴线方向，B_⊥对轴线的指向进出交替，B_‖对轴线的方向顺逆相间。B_⊥增加时，B_‖减小，B_⊥减小时，B_‖增加。且该空间周期磁场沿轴线是旋转对称的。当具有一定速度的自由电子束沿轴向进入该磁场时，时而向前受力，时而向后受力，时而顺时针旋转，时而逆时针旋转，时而扩束，时而缩束。对自由电子而言，如同陷入涡旋磁场之中，电子有明显地减速过程，从而产生辐射。

该装置产生的轴线对称空间周期磁场可应用于自由电子激光器及其它方面，可取代摇摆器Wiggler磁场。

附图图面说明：[1]非导磁圆管形成的腔。[2]线圈，·，×表示电流方向。[3]导磁材料。[4]腔内虚线为磁场方向。

本人认为，实现本发明的最好方式是与有激光专业知识，从事自由电子激光器研究的科研人员，具有有关设备的科研机构联合实施。