JPH04312799A - Ｓｏｒ光出射用窓装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＳＯＲ光（シンクロ
トロン放射光）装置において、真空封止を行うと同時に
ＳＯＲ光を取り出すＳＯＲ光出射用窓装置の改良に関し
、大気圧状態からの真空吸引時に窓に加わる差圧や衝撃
を低減して破損等を防止するようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、直径が１０ｍ以下の比較的小型の
粒子加速器としてシンクロトロンが開発されつつあり、
シンクロトロン放射光（ＳＯＲ光）を利用して超々ＬＳ
Ｉ回路の作成、医療分野における診断、分子解析、構造
解析等様々な分野への適用が期待されている。このＳＯ
Ｒ光装置の概要は、例えば図３に示すように、電子発生
装置（電子銃等）１０で発生した電子ビームが直線加速
器（ライナック）１２で光速近くに加速され、ビーム輸
送部１４の偏向電磁石１６で偏向されて、インフレクタ
１８を介してシンクロトロン２０の蓄積リング２２内に
入射される。蓄積リング２２に入射された電子ビームは
高周波加速空洞２１でエネルギを与えられながら収束電
磁石２３で収束され、偏向電磁石２４で偏向されて真空
ダクトで構成された蓄積リング２２内を周回し続ける。 偏向電磁石２４で偏向される時に発生するＳＯＲ光２９
は光取り出しライン２６先端部分の窓３２を通して出射
される。こうして出射されたＳＯＲ光２９は、例えば露
光装置２８に送られて超々ＬＳＩ回路作成用の光源等と
して利用される。

【０００３】このＳＯＲ光２９の出射用の窓３２は、光
取り出しライン２６内部の高真空と外部の低圧力状態（
低真空状態）のヘリウムまたは大気を遮断しながらＳＯ
Ｒ光２９を出射する機能を必要とするもので、ＳＯＲ光
２９の透過率が高くかつ機械的強度が強く薄い金属膜、
例えば数〜数１０μｍの厚さのベリリウム膜を用いて構
成された窓（以下、金属膜窓３２とする。）となってい
る。このような金属膜窓３２を備えた光取り出しライン
２６では、金属膜窓３２の上流側を高真空状態にするた
め、真空ポンプで吸引すると、真空ポンプの特性上、特
に引き始めに金属膜窓３２の上流側の真空度が大きくな
って金属膜窓３２に大きな差圧が生じ、金属膜が破損す
るという問題があった。そこで、図４に光取り出しライ
ン２６の先端部分を抽出して示すように、光取り出しラ
イン２６の金属膜窓３２の上下流にゲートバルブ３４，
３６を設けており、これらゲートバルブ３４，３６を閉
じたときに当該光取り出しライン２６の金属膜窓３２の
上下流にほぼ同一容積の密閉された空間Ａ，Ｂを形成し
、これらゲートバルブ３４，３６を開いたときにＳＯＲ
光２９を通過させることができるようになっている。そ
して、ゲートバルブ３４，３６で仕切られた２つの空間
Ａ，Ｂをバイパス管３８で相互に連通して１台の真空ポ
ンプ４０で同時に真空吸引するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ゲートバルブ３４，３６とバイパス管３８を用いて金属
膜窓３２の両側をほぼ同一容積の空間Ａ，Ｂとして大気
圧状態から同時に真空吸引することにより、金属膜窓３
２の両側の差圧は小さくできるものの、真空引き始めの
圧力変化自体は大きく、例えば数秒の間に大気圧状態か
ら１０−３Ｔｏｒｒ程度になるため、その衝撃によって
金属膜窓３２の破損が生じるという問題がある。

【０００５】この発明は、前記従来の技術における欠点
を解決して、ＳＯＲ光の光取り出しラインの金属膜窓に
大気圧状態からの真空吸引時に大きな差圧や衝撃が加わ
らず、破損などを防止することができるＳＯＲ光出射用
窓装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のＳＯＲ光出射
用窓装置は、光取り出しラインに配設され当該光取り出
しラインを真空封止してＳＯＲ光を取り出す金属膜窓の
上下流に光取り出しラインを開閉する開閉弁を設け、こ
れら開閉弁と金属膜窓との間の空間を弁を介してバイパ
ス管で相互に接続し、このバイパス管に流量調整弁を介
して予備真空室を設け、この予備真空室に真空ポンプを
接続可能としたことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】この発明のＳＯＲ光出射用窓装置によれば、Ｓ
ＯＲ光の光取り出しラインの金属膜窓の上下流に光取り
出しラインを開閉する開閉弁を設けてこれら開閉弁を閉
じて密閉できるようにするとともに、弁を介してバイパ
ス管で相互に連通し、このバイパス管に流量調整弁を介
して予備真空室を接続するようにしており、真空ポンプ
で予備真空室を予め真空吸引したのち、流量調整弁をゆ
っくり開けて金属膜窓の上下流のほぼ同一容積の２つの
空間を同時に真空吸引して差圧を低減するとともに、真
空ポンプによる直接的な真空吸引時の衝撃を和らげて、
金属膜窓の破損を防止するようにしている。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づき詳
細に説明する。図１および図２はこの発明のＳＯＲ光出
射用窓装置の一実施例にかかる光取り出しライン先端部
分を抽出した断面図及び真空吸引の工程図である。この
ＳＯＲ光出射用窓装置５０では、ＳＯＲ光２９が取り出
される光取り出しライン２６にベリリウムの厚さ数〜数
１０μｍの膜で作られた金属膜がフランジを介して取付
けられて金属膜窓３２が構成されており、この金属膜窓
３２より下流の光取り出しライン２６にＳＯＲ光２９の
利用系が接続され、例えば露光装置２８が外気と遮断さ
れ内部にヘリウムが注入された密閉容器を介して接続さ
れる。この金属膜窓３２の上下流の光取り出しライン２
６には、それぞれゲートバルブ（開閉弁）３４，３６が
取付けられ、ゲートバルブ３４，３６を閉じたときに金
属膜窓３２の上下流にほぼ同一容積の密閉された空間Ａ
，Ｂを形成できるとともに、ゲートバルブ３４，３６を
開いたときにＳＯＲ光２９が通過できるようになってい
る。これら２つのゲートバルブ３４，３６と金属膜窓３
２とで仕切られる空間Ａ，Ｂには、真空吸引時にのみ開
かれ、通常は閉じられる真空吸引用のゲートバルブ（弁
）５２，５４を介してバイパス管３８が接続され、２つ
の空間Ａ，Ｂが相互に連通するようになっている。 このバイパス管３８には、流量調整弁としてのリークバ
ルブ５６を介して予備真空室５８が接続されており、バ
イパス管３８内と予備真空室５８内との間を気体がゆっ
くりと移動するように調整できるようになっている。そ
して、この予備真空室５８にゲートバルブ６０を介して
真空ポンプ４０が接続できるようになっており、このゲ
ートバルブ６０の開閉によって予備真空室５８を密閉し
たり、真空ポンプ４０と連通するように切換えができる
。また、金属膜窓３２より下流側の光取り出しライン２
６には、金属膜窓３２の酸化等を防止するためのヘリウ
ムを注入できるようリークバルブ６２が取付けられると
ともに、内部の真空状態を監視する真空ゲージ６４が取
付けてある。

【０００９】このように構成されたＳＯＲ光出射用窓装
置５０では、図２に示す工程にしたがって、金属膜窓３
２の上下流の光取り出しライン２６の大気圧状態からの
真空吸引が行われる。なお、図２中、黒く塗り潰したバ
ルブは閉じた状態を、白抜きのバルブは開いた状態をそ
れぞれ表わすものである。

【００１０】まず、図２（ａ）に示すように、金属膜窓
３２の上下流の光取り出しライン２６の２つのゲートバ
ルブ（開閉弁）３４，３６を閉じて、金属膜窓３２の上
下流にほぼ同一容積の密閉された空間Ａ，Ｂを形成する
。これと同時に、流量調整弁であるリークバルブ５６を
閉じるとともに、予備真空室５８の真空吸引側のゲート
バルブ６０を開いた状態として真空ポンプ４０（図１参
照、以下同じ）を運転し、予備真空室５８内のみを大気
圧状態から真空吸引する。すると、真空ポンプ４０の特
性により予備真空室５８内が真空吸引開始時に大気圧状
態から極短時間に１０−３Ｔｏｒｒ程度に変化した後、
次第に真空度が上昇するが、この圧力変化や衝撃はリー
クバルブ５６が閉じられているので、予備真空室５８内
にとどまり、金属膜窓３２に伝わることがない。

【００１１】次に、図２（ｂ）に示すように、予備真空
室５８と真空ポンプ４０との間のゲートバルブ６０を閉
じて予備真空室５８を密閉した後、流量調整弁であるリ
ークバルブ５６をゆっくり開く。すると、金属膜窓３２
の上下流の空間Ａ，Ｂ内の大気がリークバルブ５６のわ
ずかな隙間から予備真空室５８に吸引されて空間Ａ，Ｂ
の真空度がゆっくり上昇（圧力が低下）するとともに、
予備真空室５８内の真空度は逆にゆっくり低下（圧力が
上昇）する。また、常時運転中の真空ポンプ４０による
圧力変化はゲートバルブ６０が閉じられているので、予
備真空室５８内には伝わらず、金属膜窓３２に伝わるこ
ともない。この場合の空間Ａ，Ｂの真空度の上昇は、予
備真空室５８の容積によって平衡状態となる真空度が決
まるとともに、リークバルブ５６の開度によって平衡状
態になるまでの時間が調整される。したがって、予備真
空室５８の容積を大きくするようにすれば、金属膜窓３
２の上下流の空間Ａ，Ｂを１回のリークバルブ５６の開
度調整で所定の真空度にすることも可能であるが、この
ためには大きな予備真空室５８が必要となる。

【００１２】そこで、光取り出しライン２６の２つのゲ
ートバルブ３４，３６と予備真空室５８のゲートバルブ
６０で閉じられる空間全体（図２（ｂ）の斜線部分）が
、大気圧状態より僅かに低圧の平衡状態となった後、再
び、図２（ｃ）に示すように、流量調整弁であるリーク
バルブ５６を閉じるとともに、ゲートバルブ６０を開い
て真空ポンプ４０による真空吸引を行って予備真空室５
８内を大気圧状態より僅かに低い低圧状態から真空排気
する。

【００１３】この後、既に図２（ｂ）で説明したように
、ゲートバルブ６０を閉じた後、リークバルブ５６をゆ
っくり開いて流量を調整しながら金属膜窓３２の上下流
の空間Ａ，Ｂ内の僅かに減圧状態の大気が予備真空室５
８に吸引されて空間Ａ，Ｂの真空度がさらに上昇（圧力
が低下）するとともに、予備真空室５８内の真空度を低
下（圧力が上昇）する。

【００１４】このような真空ポンプ４０による予備真空
室５８の真空吸引と予備真空室５８を利用したリークバ
ルブ５６による空間Ａ，Ｂの真空吸引による減圧の繰り
返しによって徐々に設定圧力（真空度）にすることで、
金属膜窓３２の両側が僅かずつ真空吸引され、金属膜３
２に真空ポンプ４０の圧力変動の衝撃が直接伝わること
を防止して、破損を防止できる。

【００１５】なお、光取り出しライン２６のゲートバル
ブ３４の上流については、別に用意した真空ポンプによ
って必要な真空度を確保するようにするとともに、光取
り出しライン２６のゲートバルブ３６の下流については
、ＳＯＲ光２９の利用系の必要雰囲気に合わせて必要な
雰囲気状態、例えば減圧状態を確保するようにする。

【００１６】こうして金属膜窓３２の上下流の空間Ａ，
Ｂの真空吸引が完了した後、バイパス管３８の真空吸引
用のゲートバルブ５２，５４を閉じ、必要に応じて真空
ポンプ４０を取り外す。そして、金属膜窓３２の下流の
空間Ｂには、リークバルブ６２からヘリウムを注入し、
内部圧力を所定の減圧状態にする。最後に、光取り出し
ライン２６の金属膜窓３２の上下流の２つのゲートバル
ブ３４，３６を開くことで、光取り出しライン２６の真
空吸引及びヘリウム注入などの一連の作業が完了する。

【００１７】このように予備真空室５８を設けることに
より、真空ポンプ４０による急激な圧力変動の影響が金
属膜窓３２に全く伝わらず、リークバルブ５６の開度よ
って圧力変化割合を小さくして金属膜窓３２の上下流の
空間Ａ，Ｂを真空吸引することが出来、金属膜窓３２の
破損を防止することができる。

【００１８】また、金属膜窓３２を交換する場合などに
前もって予備真空室５８を真空吸引することができ、交
換後の真空吸引作業を短時間に完了することもできる。

【００１９】なお、上記実施例では、流量調整弁として
リークバルブを用いるようにしたが、これに限らず他の
流量調整弁を用いることもでき、特に予備真空室の容積
が光取り出しラインの真空排気すべき空間の容積に比べ
て小さい場合には、弁を僅かずつ開く必要がないので、
一層広範囲の弁を使用することができる。また、予備真
空室の真空吸引圧力は、真空ポンプの能力やリークバル
ブの流量調整特性などによって定めれば良く、出来るだ
け短時間に金属膜窓を損傷せずに真空吸引できるように
すれば良い。

【００２０】

【発明の効果】以上、一実施例とともに具体的に説明し
たように、この発明のＳＯＲ光出射用窓装置によれば、
ＳＯＲ光の光取り出しラインの金属膜窓の上下流を開閉
弁で密閉できるようにするとともに、弁を介してバイパ
ス管で連通し、このバイパス管に流量調整弁を介して予
備真空室を接続するようにしたので、真空ポンプで予備
真空室を予め真空吸引したのち、予備真空室を使って流
量調整弁をゆっくり開けて金属膜窓の上下流を同時に真
空吸引することができ、金属膜窓の上下流の差圧を低減
することができるとともに、真空ポンプによる直接的な
真空吸引時の衝撃が金属膜窓に加わることを防止できる
。したがって、真空吸引時の金属膜窓の破損を有効に防
止することができる。また、金属膜窓の交換などと独立
して前もって予備真空室を真空吸引できるので、設定真
空度にするまでの作業時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のＳＯＲ光出射用窓装置の一実施例に
かかる光取り出しライン先端部分の断面図である。

【図２】この発明のＳＯＲ光出射用窓装置の一実施例に
かかる真空吸引工程の説明図である。

【図３】ＳＯＲ光装置の概要を示す平面図である。

【図４】従来の光取り出しラインの先端部分の断面図で
ある。

【符号の説明】

２６　　光取り出しライン ２９　　ＳＯＲ光 ３２　　金属膜窓 ３４　　ゲートバルブ（開閉弁） ３６　　ゲートバルブ（開閉弁） ３８　　バイパス管 ４０　　真空ポンプ ５０　　ＳＯＲ光出射用窓装置 ５２　　ゲートバルブ（弁） ５４　　ゲートバルブ（弁） ５６　　リークバルブ（流量調整弁） ５８　　予備真空室 ６０　　ゲートバルブ Ａ　　空間 Ｂ　　空間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光取り出しラインに配設され当該光取
   り出しラインを真空封止してＳＯＲ光を取り出す金属膜
   窓の上下流に光取り出しラインを開閉する開閉弁を設け
   、これら開閉弁と金属膜窓との間の空間を弁を介してバ
   イパス管で相互に接続し、このバイパス管に流量調整弁
   を介して予備真空室を設け、この予備真空室に真空ポン
   プを接続可能にしたことを特徴とするＳＯＲ光出射用窓
   装置。