JPH0365640B2 - - Google Patents
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- JPH0365640B2 JPH0365640B2 JP17898483A JP17898483A JPH0365640B2 JP H0365640 B2 JPH0365640 B2 JP H0365640B2 JP 17898483 A JP17898483 A JP 17898483A JP 17898483 A JP17898483 A JP 17898483A JP H0365640 B2 JPH0365640 B2 JP H0365640B2
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- electron
- orbit
- triplet
- electron beam
- wave ring
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- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 25
- 230000005469 synchrotron radiation Effects 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、荷電子を軌道で加速してエネルギ
ーを蓄積する電子波動リングに関するものであ
る。
ーを蓄積する電子波動リングに関するものであ
る。
第１図は従来の電子波動リングの一例の構成を
示す概略図であり、１ａ〜１ｈは軌道半径２ｍ、
偏向角45°の偏向電磁石、２は入射用セプタム電
磁石、３はキツカーコイル、４は高周波空胴、５
は垂直方向の集束力をもつ四重極電磁石（以下
Qdと呼ぶ）、６は水平方向の集束力をもつ四重極
電磁石（以下Qfと呼ぶ）、７は前記Qd６をQf５
の両側に配した３台１セツトのトリプレツトであ
る。なお、１１は電子軌道、１２は電子を示す。
以下、動作について図面を参照しながら説明す
る。
示す概略図であり、１ａ〜１ｈは軌道半径２ｍ、
偏向角45°の偏向電磁石、２は入射用セプタム電
磁石、３はキツカーコイル、４は高周波空胴、５
は垂直方向の集束力をもつ四重極電磁石（以下
Qdと呼ぶ）、６は水平方向の集束力をもつ四重極
電磁石（以下Qfと呼ぶ）、７は前記Qd６をQf５
の両側に配した３台１セツトのトリプレツトであ
る。なお、１１は電子軌道、１２は電子を示す。
以下、動作について図面を参照しながら説明す
る。
入射用セプタム電磁石２に入射する電子ビーム
はわずか８mm×10mm角の入口を通つて安定軌道か
ら外側に40mm外れた位置で安定な電子軌道１１と
平行に入射される。入射した電子１２は電子軌道
１１を数周する間に入射用セプタム電磁石２との
仕切り板に衝突して散逸してしまうので、半周下
流のキツカーコイル３に電子ビームと同期する極
端パルス電流を流して電子軌道１１を修正する。
そして、電子１２はさらに1/4周下流にある高周
波空胴４によつて加速されながら蓄積され電子エ
ネルギーが上昇してゆく。
はわずか８mm×10mm角の入口を通つて安定軌道か
ら外側に40mm外れた位置で安定な電子軌道１１と
平行に入射される。入射した電子１２は電子軌道
１１を数周する間に入射用セプタム電磁石２との
仕切り板に衝突して散逸してしまうので、半周下
流のキツカーコイル３に電子ビームと同期する極
端パルス電流を流して電子軌道１１を修正する。
そして、電子１２はさらに1/4周下流にある高周
波空胴４によつて加速されながら蓄積され電子エ
ネルギーが上昇してゆく。
次に第１図の波動リングから発生する放射光
SRの特製を第２図によつて説明する。
SRの特製を第２図によつて説明する。
この図で、１１は電子軌道、１２は前記電子軌
道１１で加速される電子である。
道１１で加速される電子である。
放射光SRは電子軌道１１の面に垂直な方向の
みに鋭い指向性を持ち円形の電子軌道１１の接線
方向に拡散する発散光源であつて、照射角が狭い
ため、リングラフイ技術のように広角の照射角を
もつた高輝度光源として使用する上で問題があつ
た。また、電子ビームを安定軌道に対して、安定
して等速に垂直、水平方向に移動して利用するこ
とができないという欠点があつた。
みに鋭い指向性を持ち円形の電子軌道１１の接線
方向に拡散する発散光源であつて、照射角が狭い
ため、リングラフイ技術のように広角の照射角を
もつた高輝度光源として使用する上で問題があつ
た。また、電子ビームを安定軌道に対して、安定
して等速に垂直、水平方向に移動して利用するこ
とができないという欠点があつた。
この発明は、上記の点にかんがみなされたもの
で、荷電粒子ビームを水平、垂直方向に安定して
等速に移動でき、かつ、高輝度の放射光を発生す
ることができる電子波動リングを提供することを
目的とする。
で、荷電粒子ビームを水平、垂直方向に安定して
等速に移動でき、かつ、高輝度の放射光を発生す
ることができる電子波動リングを提供することを
目的とする。
以下、この発明を図面について説明する。
第３図はこの発明の一実施例である電子波動リ
ングの構成を示す概略図であり、１ａ〜１ｇ，２
〜７および１１，１２は第１図と同じものであ
る。
ングの構成を示す概略図であり、１ａ〜１ｇ，２
〜７および１１，１２は第１図と同じものであ
る。
この図で、２１は平行移動あるいは偏向された
電子を光に変換するアンジユレータ、２２ａは前
記トリプレツト７に設けた垂直偏向電磁石、２２
ｂは同じくトリプレツト７に設けた水平偏向電磁
石である。以下、電子ビームの軌道偏向について
垂直方向への偏向、水平方向への偏向の順に述べ
る。
電子を光に変換するアンジユレータ、２２ａは前
記トリプレツト７に設けた垂直偏向電磁石、２２
ｂは同じくトリプレツト７に設けた水平偏向電磁
石である。以下、電子ビームの軌道偏向について
垂直方向への偏向、水平方向への偏向の順に述べ
る。
まず、垂直偏向を実行するためにトリプレツト
７のQf６，Qd５，Qf６のうち下流側のQd６−
Qf５間に垂直偏向電磁石２２ａを設ける。この
垂直偏向電磁石２２ａの磁場（数十ガウス程度）
によつて第４図に示すように下流側のQf６に入
射する電子ビーム軌道がQf６の垂直方向発散力
によつて、上方向または下方向に増幅させて偏向
し、さらに偏向角45°の偏向電極石１ｄに入射す
る（第３図）。偏向電磁石１ｄは第５図ａに示さ
れるように傾入射角θ1（11、7°）がつけられてい
て、第５図ｂに示されるように縦集束力を持つて
いるため、上方向または下方向に偏向して入射し
てきた電子ビームはそれぞれ下方向、上方向に軌
道修正を受けて偏向電磁石１ｄ中を通過し、偏向
電磁石１ｄの下流側の傾出射角θ2（11、7°）によ
つて縦集束されて軌道を修正する。また、偏向電
磁石１ｄを通過する電子ビームは第６図に示すよ
うに安定軌道から上下にdzcm離れてほぼ水平に
通過し、下流側の偏向電磁石１ｅ〜１ｈを同じよ
うに縦集束力を受けながら通過する。その時、下
流のトリプレツト７に入射する電子ビームはその
トリプレツト７のQd５で安定軌道と交叉し、上
方向に偏向したものは下方向に、下方向に偏向し
たものは上方向に、第６図に示されるように垂直
偏向電磁石２２ａをほぼ中心とする前後３番目の
偏向電磁石１ａ，１ｆを節とする上下波動を行
う。この上下波動する電子ビームをアンジエレー
タ２１に入射し光を放射する。
７のQf６，Qd５，Qf６のうち下流側のQd６−
Qf５間に垂直偏向電磁石２２ａを設ける。この
垂直偏向電磁石２２ａの磁場（数十ガウス程度）
によつて第４図に示すように下流側のQf６に入
射する電子ビーム軌道がQf６の垂直方向発散力
によつて、上方向または下方向に増幅させて偏向
し、さらに偏向角45°の偏向電極石１ｄに入射す
る（第３図）。偏向電磁石１ｄは第５図ａに示さ
れるように傾入射角θ1（11、7°）がつけられてい
て、第５図ｂに示されるように縦集束力を持つて
いるため、上方向または下方向に偏向して入射し
てきた電子ビームはそれぞれ下方向、上方向に軌
道修正を受けて偏向電磁石１ｄ中を通過し、偏向
電磁石１ｄの下流側の傾出射角θ2（11、7°）によ
つて縦集束されて軌道を修正する。また、偏向電
磁石１ｄを通過する電子ビームは第６図に示すよ
うに安定軌道から上下にdzcm離れてほぼ水平に
通過し、下流側の偏向電磁石１ｅ〜１ｈを同じよ
うに縦集束力を受けながら通過する。その時、下
流のトリプレツト７に入射する電子ビームはその
トリプレツト７のQd５で安定軌道と交叉し、上
方向に偏向したものは下方向に、下方向に偏向し
たものは上方向に、第６図に示されるように垂直
偏向電磁石２２ａをほぼ中心とする前後３番目の
偏向電磁石１ａ，１ｆを節とする上下波動を行
う。この上下波動する電子ビームをアンジエレー
タ２１に入射し光を放射する。
次に電子ビームの水平方向への安定した移動に
ついて説明する。なお、水平偏向を実行するため
水平偏向電磁石２２ｂの設置位置は垂直偏向電磁
石２２ａの設置位置または下流のトリプレツト７
の下流側のQd５−Qf６間とする。
ついて説明する。なお、水平偏向を実行するため
水平偏向電磁石２２ｂの設置位置は垂直偏向電磁
石２２ａの設置位置または下流のトリプレツト７
の下流側のQd５−Qf６間とする。
水平偏向電磁石２２ｂの事情（100ガウス以上）
によつて第７図に示すように下流側のQf６に入
射する電子ビームの軌道は左方向（内側）または
右方向（外側）に偏向され、さらにQf６の水平
方向集束力によつて、それぞれ逆方向に軌道修正
され安定軌道から左右にdxcm離れて偏向電磁石
１ｄに水平に入射するが、偏向電磁石１ｄの傾入
射角θ1（11、7°）のためのdxcmのずれは磁場中の
軌道半径Ｒに大きく影響を与えることなく、電子
ビームの軌道は安定軌道に対して平行に外側また
は内側に安定して移動する。そして、下流に位置
するQf６によつて電子ビームはさらに水平集束
されてゆく。
によつて第７図に示すように下流側のQf６に入
射する電子ビームの軌道は左方向（内側）または
右方向（外側）に偏向され、さらにQf６の水平
方向集束力によつて、それぞれ逆方向に軌道修正
され安定軌道から左右にdxcm離れて偏向電磁石
１ｄに水平に入射するが、偏向電磁石１ｄの傾入
射角θ1（11、7°）のためのdxcmのずれは磁場中の
軌道半径Ｒに大きく影響を与えることなく、電子
ビームの軌道は安定軌道に対して平行に外側また
は内側に安定して移動する。そして、下流に位置
するQf６によつて電子ビームはさらに水平集束
されてゆく。
次に、電子ビームの平行制御について第８図の
励磁電流波形図で説明する。
励磁電流波形図で説明する。
この図で、横軸は時間ｔ、縦軸は励磁電流I0で
あり、第３図の垂直偏向電磁石２２ａ、水平偏向
電磁石２２ｂに時間t0〜t1の間に任意可変な励磁
電流I0を印加する。
あり、第３図の垂直偏向電磁石２２ａ、水平偏向
電磁石２２ｂに時間t0〜t1の間に任意可変な励磁
電流I0を印加する。
電子ビームを等速にt0秒間Ｚ軸、Ｘ軸に対し、
dzcm、dxcm変位し、t1秒間停止した後再び等速で
t0秒間それぞれ−dzcm、−dxcmまで等速に変位し、
t1秒間停止後再びもとの位置に復帰するように励
磁電流I0を制御する。
dzcm、dxcm変位し、t1秒間停止した後再び等速で
t0秒間それぞれ−dzcm、−dxcmまで等速に変位し、
t1秒間停止後再びもとの位置に復帰するように励
磁電流I0を制御する。
次に、入射電子ビームを光放射するアンジユレ
ータ２１の構造と作用について第９図ａ〜ｃで述
べる。
ータ２１の構造と作用について第９図ａ〜ｃで述
べる。
第９図ａはアンジユレータ２１の概略図であ
り、３１は小型永久磁石で異極性の磁石を交互に
上下に配列している。３２は電子ビーム、λ0は周
期長である。
り、３１は小型永久磁石で異極性の磁石を交互に
上下に配列している。３２は電子ビーム、λ0は周
期長である。
アンジユーレータ２１から放射される放射光
VRは従来の蓄積リングからの放射光SRとを比較
すると、高輝度で102〜103倍の準単色をもつ放射
光である。放射光SRからの指向性は第９図ｂに
示すように、電子軌道面に対して垂直な方向のみ
で、軌道面では円軌道の接線方向に拡散する発散
光源である。ところが、アンジユレータ２１から
の放射光VRは第９図ｃに示すように、電子が蛇
行しながら放射する直線状指向性をもつた放射光
である。そして、放射光VRと放射光SRとの相対
輝度比を示すと、 2N＜［VR］／［SR］＜4N2 となる。上記式中のＮはアンジユレータ２１の周
期数である。ここで、相対輝度比の最小値は蛇行
した電子軌道の腹の数に等しく、最大値は電子ビ
ームの方向が揃つている腹のところで放射された
放射光の干渉効果が生じた時の値に等しい。また
磁性体としてSmCO5等を用いた永久磁石のアン
ジユレータ２１の場合の周期長λ0は３〜４cm程度
で、このときの周期Ｎを10とすると、放射光VR
は放射光SRに比べて400倍の輝度が得られ、周期
数Ｎを16とすれば、放射光VRは放射光SRに比べ
て1000倍の輝度が得られ、このようにアンジユレ
ータ２１を通過する電子は高輝度化された光とな
る。なお、アンジユレータ２１の設置位置は電子
波動リングの構成上、電子入射部と高周波空胴を
除いた直線部分とする。
VRは従来の蓄積リングからの放射光SRとを比較
すると、高輝度で102〜103倍の準単色をもつ放射
光である。放射光SRからの指向性は第９図ｂに
示すように、電子軌道面に対して垂直な方向のみ
で、軌道面では円軌道の接線方向に拡散する発散
光源である。ところが、アンジユレータ２１から
の放射光VRは第９図ｃに示すように、電子が蛇
行しながら放射する直線状指向性をもつた放射光
である。そして、放射光VRと放射光SRとの相対
輝度比を示すと、 2N＜［VR］／［SR］＜4N2 となる。上記式中のＮはアンジユレータ２１の周
期数である。ここで、相対輝度比の最小値は蛇行
した電子軌道の腹の数に等しく、最大値は電子ビ
ームの方向が揃つている腹のところで放射された
放射光の干渉効果が生じた時の値に等しい。また
磁性体としてSmCO5等を用いた永久磁石のアン
ジユレータ２１の場合の周期長λ0は３〜４cm程度
で、このときの周期Ｎを10とすると、放射光VR
は放射光SRに比べて400倍の輝度が得られ、周期
数Ｎを16とすれば、放射光VRは放射光SRに比べ
て1000倍の輝度が得られ、このようにアンジユレ
ータ２１を通過する電子は高輝度化された光とな
る。なお、アンジユレータ２１の設置位置は電子
波動リングの構成上、電子入射部と高周波空胴を
除いた直線部分とする。
以上詳細に説明したように、この発明は、電子
波動リング軌道上に設置した個別の水平、垂直偏
向電磁石およびアンジユレータによつて、従来の
放射光に比べて照射角の広い高輝度光源を得るこ
とができ、また、安定して電子ビーム軌道を垂
直、水平方向に等速に移動させることができるの
で、リソグラフイ技術等に利用でき、その工業的
意義はきわめて大きい。
波動リング軌道上に設置した個別の水平、垂直偏
向電磁石およびアンジユレータによつて、従来の
放射光に比べて照射角の広い高輝度光源を得るこ
とができ、また、安定して電子ビーム軌道を垂
直、水平方向に等速に移動させることができるの
で、リソグラフイ技術等に利用でき、その工業的
意義はきわめて大きい。
第１図は従来の電子波動リングの構成を示す概
略図、第２図は電子波動リングからの放射光SR
を説明する図、第３図はこの発明の一実施例を示
す概略構成図、第４図は垂直偏向電磁石と電子ビ
ームとの関係を説明する図、第５図ａは偏向電磁
石の平面図、第５図ｂは偏向電磁石の側面図、第
６図は電子ビームの波動特性図、第７図は水平偏
向電磁石と電子ビームとの関係を説明する図、第
８図は励磁電流波形図、第９図ａはアンジユレー
タの概略図、第９図ｂは放射光SRの指向性を説
明する図、第９図ｃは放射光VRの指向性を説明
する図である。 図中、１ａ〜１ｈは偏向電磁石、２は入射用セ
プタム電磁石、３はキツカーコイル、４は高周波
空胴、５，６は四重極電磁石、７はトリプレツ
ト、１１は電子軌道、１２は電子、２１はアンジ
ユレータ、２２ａは垂直偏向電磁石、２２ｂは水
平偏向電磁石、３１は小型永久磁石、３２は電子
ビーム、λ0は周期長である。
略図、第２図は電子波動リングからの放射光SR
を説明する図、第３図はこの発明の一実施例を示
す概略構成図、第４図は垂直偏向電磁石と電子ビ
ームとの関係を説明する図、第５図ａは偏向電磁
石の平面図、第５図ｂは偏向電磁石の側面図、第
６図は電子ビームの波動特性図、第７図は水平偏
向電磁石と電子ビームとの関係を説明する図、第
８図は励磁電流波形図、第９図ａはアンジユレー
タの概略図、第９図ｂは放射光SRの指向性を説
明する図、第９図ｃは放射光VRの指向性を説明
する図である。 図中、１ａ〜１ｈは偏向電磁石、２は入射用セ
プタム電磁石、３はキツカーコイル、４は高周波
空胴、５，６は四重極電磁石、７はトリプレツ
ト、１１は電子軌道、１２は電子、２１はアンジ
ユレータ、２２ａは垂直偏向電磁石、２２ｂは水
平偏向電磁石、３１は小型永久磁石、３２は電子
ビーム、λ0は周期長である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 偏向電磁石を電子軌道上の所定個所に所定数
配し、この偏向電磁石の間に高周波空胴と、入射
する電子を水平方向、垂直方向に集束するトリプ
レツトを前記電子軌道上の所定位置に設けて前記
入射する電子を蓄積する電子波動リングにおい
て、前記トリプレツトの所定位置に前記入射する
電子を安定な電子軌道と平行して水平、垂直に安
定して移動させる偏向手段をそれぞれ別個に設
け、さらに前記偏向手段で偏向あるいは安定軌道
と平行に水平、垂直方向に移動させた電子を光エ
ネルギーに変換するアンジユレータを具備したこ
とを特徴とする電子波動リング。 ２ 偏向手段は、電子を安定な電子軌道と平行し
て水平、垂直に安定して等速に移動させるもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の電子波動リング。 ３ 偏向手段は、電子軌道上のアンジユレータお
よびトリプレツトが設置されていない直線部に設
けられたものであることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の電子波動リング。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17898483A JPS6070700A (ja) | 1983-09-27 | 1983-09-27 | 電子波動リング |
| US06/653,588 US4631743A (en) | 1983-09-22 | 1984-09-24 | X-ray generating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17898483A JPS6070700A (ja) | 1983-09-27 | 1983-09-27 | 電子波動リング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6070700A JPS6070700A (ja) | 1985-04-22 |
| JPH0365640B2 true JPH0365640B2 (ja) | 1991-10-14 |
Family
ID=16058077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17898483A Granted JPS6070700A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-27 | 電子波動リング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6070700A (ja) |
-
1983
- 1983-09-27 JP JP17898483A patent/JPS6070700A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6070700A (ja) | 1985-04-22 |
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