JPH0448600A - Synchrotron radiation apparatus - Google Patents
Synchrotron radiation apparatusInfo
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- JPH0448600A JPH0448600A JP15577890A JP15577890A JPH0448600A JP H0448600 A JPH0448600 A JP H0448600A JP 15577890 A JP15577890 A JP 15577890A JP 15577890 A JP15577890 A JP 15577890A JP H0448600 A JPH0448600 A JP H0448600A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、高エネルギ電子が磁場によって偏向されると
きに放射される電磁波を取出すことができるシンクロト
ロン放射装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a synchrotron radiation device capable of extracting electromagnetic waves emitted when high-energy electrons are deflected by a magnetic field.
(従来の技術)
周知の如く、半導体装置の集積度は露光光源の波長によ
って大きく左右される。現在、紫外線等が露光光に使用
されているが、これらの光では集積度が限界に近付いて
いる。(Prior Art) As is well known, the degree of integration of a semiconductor device is greatly influenced by the wavelength of an exposure light source. Currently, ultraviolet light and the like are used as exposure light, but the degree of integration with these lights is approaching its limit.
このようなことから、最近では、高エネルギ電子が磁場
によって偏向されたときに放射される指向性の良い電磁
波(具体的には軟X線)を露光光として使用する研究が
なされており、既にこの光を送出し得るシンクロトロン
放射装置の提案が幾つかなされている。For this reason, research has recently been conducted on using highly directional electromagnetic waves (specifically soft X-rays) emitted when high-energy electrons are deflected by a magnetic field as exposure light, and research has already been conducted Several proposals have been made for synchrotron radiation devices capable of transmitting this light.
シンクロトロン放射装置は、通常、前段加速器で加速さ
れた高エネルギ電子を真空状態に保持された蓄積リング
内に入射させ、この入射した電子を上記蓄積リングに沿
って複数設けられた偏向用電磁石で偏向させながら周回
させるとともに偏向時に放射される軟X線を取出すよう
に構成されている。A synchrotron radiation device normally makes high-energy electrons accelerated by a pre-stage accelerator enter a storage ring maintained in a vacuum state, and deflects the incident electrons using a plurality of deflecting electromagnets installed along the storage ring. It is configured to rotate while being deflected and to extract the soft X-rays emitted during deflection.
ところで、シンクロトロン放射装置を、たとえばLSI
製造分野等に利用し易くするためには幾つかの改善すべ
き点が残されている。たとえば、従来のシンクロトロン
放射装置では、低エネルギ電子は寿命が極めて短いとの
考えから、前段加速器で電子を数100 MeV以上に
加速し、この高エネルギ電子を蓄積リングに入射して徐
々に定格エネルギまで加速したり、あるいは100 M
eV以下で入射させた後に蓄積リング内で定格エネルギ
まで急加速したりする方式を採用している。By the way, a synchrotron radiation device is, for example, an LSI
There are still some points that need to be improved in order to make it easier to use in the manufacturing field. For example, in conventional synchrotron radiation equipment, the lifetime of low-energy electrons is extremely short, so the electrons are accelerated to several hundred MeV or more in a pre-stage accelerator, and these high-energy electrons are injected into a storage ring to gradually increase the rated value. Accelerate up to energy or 100 M
The system employs a method in which the energy is injected at less than eV and then rapidly accelerated to the rated energy within the storage ring.
しかし、前者の場合は前段加速器が大型化するので、装
置全体が大型化するのを免れ得ない問題があった。また
、後者にあっては蓄積リング内で電子流を急加速すると
きに偏向用電磁石を構成している鉄心に大きな渦電流が
誘起され、この渦電流に伴う減磁作用で偏向磁場の強さ
が減少する。However, in the former case, the front stage accelerator becomes larger, which inevitably increases the size of the entire device. In addition, in the latter case, when the electron flow is rapidly accelerated in the storage ring, a large eddy current is induced in the iron core that makes up the deflection electromagnet, and the demagnetization effect accompanying this eddy current increases the strength of the deflection magnetic field. decreases.
このため、偏向用電磁石1個当りの偏向角を大きくする
ことができず、これが原因して多数の偏向用電磁石を必
要とするばかりか、蓄積リングの周長を長くしなければ
ならず、この場合もやはり装置全体の大型化を招く問題
があった。For this reason, it is not possible to increase the deflection angle per deflection electromagnet, which not only necessitates a large number of deflection electromagnets, but also makes it necessary to increase the circumference of the storage ring. In this case, there was also the problem of increasing the size of the entire device.
また、従来のシンクロトロン放射装置では、偏向用電磁
石の鉄心として、鉄心断面の形に打ち抜かれた薄板を電
子軌道に沿って扇型に積層したレキュタンギュラー型と
呼称されているもの、同じく打ち抜かれた薄板を偏向軌
道の外側にスペーサを介在させながら扇型に積層したセ
クター型と呼称されているもの、あるいは機械加工によ
って同様な形状に形成されたものなどを用いている。In addition, in conventional synchrotron radiation devices, the iron core of the deflection electromagnet is a so-called recutangular type, in which thin plates punched in the cross-sectional shape of the iron core are stacked in a fan shape along the electron trajectory. The so-called sector type is used, in which punched thin plates are stacked in a fan shape with a spacer interposed outside the deflection track, or the type is formed into a similar shape by machining.
しかし、いずれの鉄心にあっても、電子軌道側の磁極幅
とリターンヨーク部の断面幅とが同程度に形成されてい
るものが多い。このため、リターン側の磁束通路面積が
小さく、これが原因して鉄心材料の最大有効利用磁場と
考えられている1、5T近くまで上げることが困難で、
偏向磁場の強さを大きくして偏向用電磁石の数を減らす
とともに蓄積リングの周長を短くすることが困難であっ
た。However, in most of the iron cores, the magnetic pole width on the electron orbit side and the cross-sectional width of the return yoke portion are formed to be approximately the same. For this reason, the magnetic flux path area on the return side is small, which makes it difficult to raise the magnetic field to nearly 1.5 T, which is considered the maximum effective magnetic field of the iron core material.
It has been difficult to increase the strength of the deflection magnetic field, reduce the number of deflection electromagnets, and shorten the circumference of the storage ring.
(発明が解決しようとする課題)
上述の如く、従来のシンクロトロン放射装置にあっては
、全体の小型化を図り、なおかつ蓄積リングに十分な電
子を蓄積することが困難であフた。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional synchrotron radiation device, it has been difficult to reduce the overall size and store sufficient electrons in the storage ring.
そこで本発明は、前段加速器の小型化、偏向用電磁石の
数の減少化、蓄積リングの周長の短縮化を図れ、もって
全体の小型化を図れるとともに、高強度のシンクロトロ
ン放射出力が得られるシンクロトロン放射装置を提供す
ることを目的とじている。Therefore, the present invention makes it possible to downsize the front-stage accelerator, reduce the number of deflection electromagnets, and shorten the circumference of the storage ring, thereby making it possible to downsize the entire system and obtain high-intensity synchrotron radiation output. The purpose is to provide a synchrotron radiation device.
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するために、本発明に係るシンクロトロ
ン放射装置では、前段加速器として、電子を20 Me
V以下に加速する線形加速器または電子を60〜140
MeVに加速するマイクロトロンを用いている。また
偏向用電磁石の鉄心として、電子軌道を挟んで電子軌道
平面と直交する方向に対峙する一対の磁極部および上記
一対の磁極部を電子軌道の中心軸回りに繋ぐヨーク部を
備え、全体が扇形に形成されるとともに磁極部の電子軌
道と直交する方向の幅よりヨーク部の電子軌道と直交す
る方向の幅が大に設定されたものを用いている。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the synchrotron radiation device according to the present invention uses a pre-stage accelerator to emit electrons at 20 Me
A linear accelerator that accelerates electrons below V or 60 to 140
A microtron accelerated to MeV is used. The deflecting electromagnet also has a pair of magnetic pole parts facing each other in a direction perpendicular to the electron orbit plane with the electron orbit in between, and a yoke part that connects the above pair of magnetic pole parts around the center axis of the electron orbit, as the iron core of the deflection electromagnet. The width of the yoke portion in the direction perpendicular to the electron trajectory is set larger than the width of the magnetic pole portion in the direction perpendicular to the electron trajectory.
(作 用)
従来の定説によると、エネルギの低い領域では、電子寿
命τアが著しく短いとされていた。この定説に基いて従
来のシンクロトロン放射装置では、前述の如く、大型の
前段加速器を用いたり、あるいは100 MeV以下で
入射させた後に蓄積リング内で急加速したりする方式を
採用している。(Function) According to the conventional theory, the electron lifetime τa is extremely short in the low energy region. Based on this established theory, conventional synchrotron radiation devices use a large pre-accelerator as described above, or adopt a method in which the radiation is introduced at 100 MeV or less and then rapidly accelerated in a storage ring.
しかし、本発明者の研究によると、この定説は正確では
ないことが判った。第5図には本発明者によって詳細に
計算された例が示されている。この図は、蓄積リング内
の真空度が10−9Torr、蓄積電流が500s^の
条件で、電子寿命1丁および放射減衰時間τ4と電子エ
ネルギとの関係を示している。電子エネルギが200
MeV近く、あるいはそれ以下の領域における電子寿命
1丁を評価する際には、電子同志の微少なり−ロン散乱
による電子の集団塊が膨らむことを考慮することが極め
て重要である。第5図に示す例では、電子の集団塊の脹
らみを詳細な計算によって求めており、その上で電子が
壁に衝突してしまう程度に大角散乱される確率を評価し
て電子寿命τ7を決めている。However, according to the research conducted by the present inventors, it was found that this established theory is not accurate. FIG. 5 shows an example calculated in detail by the inventor. This figure shows the relationship between the electron life, the radiation decay time τ4, and the electron energy under the conditions that the degree of vacuum in the storage ring is 10 −9 Torr and the storage current is 500 s^. Electronic energy is 200
When evaluating the lifetime of a single electron in a region near or below MeV, it is extremely important to take into account the expansion of a mass of electrons due to minute Ron scattering between electrons. In the example shown in Figure 5, the swelling of the electron mass is determined by detailed calculations, and then the probability that the electrons will be scattered at a large enough angle to collide with a wall is evaluated, and the electron life τ7 is calculated. is decided.
この第5図から判るように、電子寿命1丁が最も短くな
る5 0 MeV近傍でも200秒におよぶ寿命がある
ことが判った。これは、従来の定説を修正しなければな
らない事柄である。つまり、20MeV以下の電子を入
射させても、この入射電子の寿命1丁は数分から数10
分に亘って保たれる。As can be seen from FIG. 5, it was found that there is a lifetime of 200 seconds even near 50 MeV, where the lifetime of one electron is the shortest. This is a matter that requires revision of conventional dogma. In other words, even if electrons of 20 MeV or less are incident, the lifetime of one incident electron is from a few minutes to several tens of thousands.
It is kept for minutes.
本発明は、この新たな知見をベースにしている。The present invention is based on this new knowledge.
本発明に係るシンクロトロン放射装置では、前段加速器
として電子を20 MeV以下に加速する線形加速器ま
たは電子を60〜14011eVに加速す。In the synchrotron radiation device according to the present invention, a linear accelerator that accelerates electrons to 20 MeV or less is used as a pre-stage accelerator, or a linear accelerator that accelerates electrons to 60 to 14011 eV.
るマイクロトロンを用いている。A microtron is used.
エネルギが20MeV以下の電子を蓄積リングに入射さ
せると、入射時に生じる電子ビーム軌道の大きな振動(
ベータトロン振動)が減衰する時間τ、が電子寿命τ7
より長くなる。したがって、前段加速器に電子を20
MeV以下に加速する線形加速器を使った場合には、複
数回に亘って電子を入射させることはできない。しかし
、線形加速器は、後段にエネルギ幅圧縮装置を設けるこ
とによって1回の入射で500腸^あるいはそれ以上の
電子を入射させることができる。したがって、このよう
な大電流を1回で入射させた後に比較的長時間、つまり
電子寿命τTまでは十分に余裕のある1分程度の時間を
かけて定格のたとえば800MeVまで加速し、その後
に蓄積状態に移行させれば、高強度のシンクロトロン放
射出力が得られることになる。When electrons with an energy of 20 MeV or less are injected into the storage ring, large vibrations in the electron beam trajectory (
The time τ for the betatron oscillations to decay is the electron lifetime τ7
becomes longer. Therefore, 20 electrons are added to the front accelerator.
When using a linear accelerator that accelerates to MeV or less, electrons cannot be made to be incident multiple times. However, a linear accelerator can inject 500 electrons or more in one injection by providing an energy width compression device at the subsequent stage. Therefore, after injecting such a large current once, it is accelerated to the rated value of, for example, 800 MeV over a relatively long period of time, that is, about 1 minute, which is ample time until the electron life τT, and then the accumulation state, high-intensity synchrotron radiation output will be obtained.
一方、前段加速器として電子を60〜140IeVに加
速するマイクロトロンを用いる場合には、マイクロトロ
ンの特性上、1回の入射で大電流を入射することはでき
ないが、第5図から判るように、電子寿命τ↑が放射減
衰時間τ4を大幅に上回っているため、入射ビームのベ
ータトロン振動が減衰するのを待って複数回電子を入射
することができる。したがって、この場合も500s^
あるいはそれ以上の電子の入射が可能となる。そして、
この場合も比較的長時間、つまり1分程度の時間をかけ
て定格のたとえば800 MeVまで加速し、その後に
蓄積状態に移行させれば、高強度のシンクロトロン放射
出力が得られることになる。On the other hand, when using a microtron that accelerates electrons to 60 to 140 IeV as a pre-stage accelerator, it is not possible to inject a large current in one injection due to the characteristics of the microtron, but as can be seen from Fig. 5, Since the electron lifetime τ↑ significantly exceeds the radiation decay time τ4, electrons can be injected multiple times after waiting for the betatron oscillation of the incident beam to decay. Therefore, in this case also 500s^
Or more electrons can be incident. and,
In this case as well, high-intensity synchrotron radiation output can be obtained by accelerating to the rated value of, for example, 800 MeV over a relatively long period of time, that is, about one minute, and then shifting to the storage state.
このように、電子を20Mev以下に加速する線形加速
器または電子を60〜1401eVに加速するマイクロ
トロンを使い、しかも入射後に急加速を行うことなく所
要のエネルギを持った大電流電子ビームを蓄積リングに
蓄積することができる。In this way, by using a linear accelerator that accelerates electrons to 20 Mev or less or a microtron that accelerates electrons to 60 to 1401 eV, a large current electron beam with the required energy can be delivered to the storage ring without rapid acceleration after injection. Can be accumulated.
これらの特性を備えた線形加速器やマイクロトロンは、
通常、小型であり、装置全体の大型化を抑制するのに寄
与する。また、蓄積リングへ電子を入射させた後に急加
速を行うことなく、所要のエネルギに加速することがで
きるので、加速時に偏向用電磁石を構成している鉄心に
大きな渦電流を誘起させることがなく、偏向磁場の強さ
が減少するようなこともない。このため、偏向用電磁石
1個当りの偏向角を大きくすることができ、偏向用電磁
石の数の減少化および蓄積リングの周長の短縮化にも寄
与できる。Linear accelerators and microtrons with these characteristics are
Usually, it is small and contributes to suppressing the increase in size of the entire device. In addition, since electrons can be accelerated to the required energy without sudden acceleration after entering the storage ring, large eddy currents are not induced in the iron core that makes up the deflection electromagnet during acceleration. , the strength of the deflection magnetic field does not decrease. Therefore, the deflection angle per deflection electromagnet can be increased, which can also contribute to reducing the number of deflection electromagnets and shortening the circumference of the storage ring.
また、本発明に係るシンクロトロン放射装置では、各偏
向用電磁石の鉄心における磁極部およびヨーク部の上述
した幅を前記関係に設定しているので、ヨーク部の磁束
通路断面積を磁極部のそれと同等もしくはそれ以上にす
ることができる。したがって、セクター型の鉄心構成に
しても、電子軌道上で通常鉄心材料の最大有効利用磁場
と考えられている1、5T程度の磁場を供給することが
可能となり、前述した減磁作用を受けないことと相まっ
て、偏向用電磁石1個当りの偏向角を一層大きくするこ
とができ、その結果、偏向用電磁石の数の減少化および
蓄積リングの周長の短縮化を一層促進できる。Furthermore, in the synchrotron radiation device according to the present invention, the widths of the magnetic pole part and the yoke part in the iron core of each deflecting electromagnet are set in the above relationship, so that the cross-sectional area of the magnetic flux path of the yoke part is equal to that of the magnetic pole part. It can be the same or even better. Therefore, even with a sector-type core configuration, it is possible to supply a magnetic field of about 1.5 T, which is usually considered the maximum effective magnetic field of the core material, on the electron orbit, and it is not subject to the demagnetization effect described above. Coupled with this, the deflection angle per deflection electromagnet can be further increased, and as a result, the number of deflection electromagnets and the circumference of the storage ring can be further reduced.
(実施例) 以下、図面を参照しながら実施例を説明する。(Example) Examples will be described below with reference to the drawings.
第1図には本発明の一実施例に係るシンクロトロン放射
装置の概略構成が示されている。FIG. 1 shows a schematic configuration of a synchrotron radiation apparatus according to an embodiment of the present invention.
同図において、1は前段加速器として線形加速器を示し
ている。この線形加速器1は電子を20)lIev以下
、この例では15Me■に加速する小型のものが用いら
れている。In the figure, 1 indicates a linear accelerator as a pre-stage accelerator. This linear accelerator 1 is a small one that accelerates electrons to 20) lIev or less, in this example, 15 Me2.
線形加速器1で加速された電子ビームは、1組の電子蛇
行用磁石および加速空胴を用いたエネルギ幅圧縮装置2
を通った後、入射器3を介して約10−’Torrの真
空状態下にある蓄積リング4内に入射される。The electron beam accelerated by the linear accelerator 1 is passed through an energy width compression device 2 using a set of electron meandering magnets and an acceleration cavity.
After passing through the injector 3, it is injected into a storage ring 4 which is under a vacuum condition of about 10-' Torr.
蓄積リング4内は周回する空洞により形成されている。The inside of the storage ring 4 is formed by a circulating cavity.
この例では、蓄積リング4は完全な円形リングではなく
、四角枠状に形成されている。そして、4箇所の頂部は
所定の曲率半径の円の4分の1の長さを持つ円弧状に形
成されている。蓄積リング4の4つの円弧状部分の近傍
には蓄積リング4内を走行する電子を磁場によって90
°偏向させるための偏向用電磁石5が配置されている。In this example, the storage ring 4 is not a completely circular ring but is formed in the shape of a square frame. The four apexes are formed into arc shapes having a length of one-fourth of a circle with a predetermined radius of curvature. Near the four arc-shaped parts of the storage ring 4, the electrons traveling inside the storage ring 4 are
A deflection electromagnet 5 for deflecting the beam is disposed.
各偏向用電磁石5は、鉄心6と、この鉄心6に巻装され
た常電導コイルあるいは超電導コイルで形成されたコイ
ル7とで構成されている。鉄心6は、セクター型に形成
されており、第2図に示すように、電子軌道P、つまり
蓄積リング4を挟んで電子軌道平面と直交する方向に対
峙する一対の磁極部8.9およびこれら磁極部8,9を
電子軌道Pの中心軸回りに繋ぐヨーク部10を備え、全
体として扇形に形成されている。そして、第3図に示す
ように、磁極部8(9)の電子軌道Pと直交する方向の
幅L2より、ヨーク部10の電子軌道Pと直交する方向
の幅L1が大に設定されている。すなわち、幅L2およ
びLlを上記関係に設定することによって、ヨーク部1
0の磁束通路断面積が磁極部8,9のそれと同等あるい
はそれ以上になるようにしである。Each deflection electromagnet 5 includes an iron core 6 and a coil 7 wound around the iron core 6 and formed of a normal conducting coil or a superconducting coil. The iron core 6 is formed in a sector shape, and as shown in FIG. It is provided with a yoke part 10 that connects the magnetic pole parts 8 and 9 around the central axis of the electron orbit P, and is formed into a sector shape as a whole. As shown in FIG. 3, the width L1 of the yoke portion 10 in the direction orthogonal to the electron trajectory P is set larger than the width L2 of the magnetic pole portion 8 (9) in the direction orthogonal to the electron trajectory P. . That is, by setting the widths L2 and Ll in the above relationship, the yoke portion 1
The cross-sectional area of the magnetic flux path in the magnetic pole portions 8 and 9 is made to be equal to or larger than that in the magnetic pole portions 8 and 9.
蓄積リング4の直線部分近傍には4極磁石1]が配置さ
れており、また直線部分の1箇所には高周波加速空洞1
2が設けられている。そして、蓄積リング4の円弧状部
分の壁で電子軌道Pより外側に位置する部分には、発生
した放射光を所定の場所へ導くためのビームライン13
が蓄積リング4内に通し、かつ接線方向に延びる関係に
接続されている。A quadrupole magnet 1] is arranged near the straight part of the storage ring 4, and a high frequency acceleration cavity 1 is arranged at one place in the straight part.
2 is provided. On the wall of the arc-shaped part of the storage ring 4, located outside the electron orbit P, there is a beam line 13 for guiding the generated synchrotron radiation to a predetermined location.
passes through storage ring 4 and is connected in tangentially extending relationship.
また、蓄積リング4の外周で、電子の走行方向を基準に
して蓄積リングが直線部分から曲線部分に差し掛かる位
置には、第4図に示すように、比較的薄い鉛板などで形
成されたγ線遮蔽体14が装着されている。さらに、蓄
積リング4が直線部分から曲線部分に差し掛かる延長線
上にも比較的薄い鉛板などで形成されたγ線遮蔽体15
が配置されている。なお、第4図中16は建屋の壁を示
している。Furthermore, on the outer periphery of the storage ring 4, a relatively thin lead plate or the like is formed at the position where the storage ring approaches the curved part from the straight part with reference to the traveling direction of the electrons, as shown in Fig. 4. A gamma ray shield 14 is attached. Furthermore, a gamma ray shield 15 formed of a relatively thin lead plate or the like is also provided on the extension line where the storage ring 4 approaches the curved part from the straight part.
is located. Note that 16 in FIG. 4 indicates the wall of the building.
このように構成されたシンクロトロン放射装置では、線
形加速器1で電子が1.5MeVまて加速される。この
加速された電子ビームのエネルギ幅は、通常、1%ある
いはそれ以上に広い。もし、このまま蓄積リング4に入
射させると、蓄積リング4の壁に衝突する電子が多くな
り、蓄積電流を大きくすることが困難となる。そこで、
この実施例ではエネルギ幅の広い電子ビームを一旦、エ
ネルギ幅圧縮装置2に通してエネルギ幅を縮めた後に蓄
積リング4に入射させるようにしている。In the synchrotron radiation device configured in this way, electrons are accelerated by 1.5 MeV in the linear accelerator 1. The energy width of this accelerated electron beam is typically 1% or more wide. If the electrons are allowed to enter the storage ring 4 as is, many electrons will collide with the walls of the storage ring 4, making it difficult to increase the storage current. Therefore,
In this embodiment, an electron beam having a wide energy width is first passed through an energy width compression device 2 to reduce its energy width, and then is made to enter a storage ring 4.
蓄積リング4に入射し、た電子ビームは、偏向用電磁石
5によって与えられた磁場で周回軌道に添うように偏向
されるとともに高周波加速空洞12でさらに高いエネル
ギに加速されて周回する。この場合、第5図に示したよ
うに電子寿命τ↑が十分に長いことを有効利用して、2
0 MeV / sec程度の比較的緩やかな変化率で
加速するように高周波加速空胴12が制御される。そし
て、目標とするエネルギまで加速された状態で蓄積リン
グ4内の電子ビームが磁場によって偏向されるときに放
射される放射光がビームライン13を介して取り出され
る。The electron beam incident on the storage ring 4 is deflected along the orbit by the magnetic field given by the deflection electromagnet 5, and is further accelerated to a higher energy in the high frequency acceleration cavity 12 and circulates. In this case, as shown in Figure 5, by effectively utilizing the sufficiently long electron lifetime τ↑, 2
The high frequency acceleration cavity 12 is controlled to accelerate at a relatively slow rate of change of about 0 MeV/sec. Then, synchrotron radiation emitted when the electron beam in the storage ring 4 is deflected by the magnetic field while being accelerated to a target energy is extracted via the beam line 13.
なお、上記のように蓄積リング4内を電子ビームが周回
すると、電子の一部が蓄積リング4を構成している壁に
衝突し、この衝突に伴ってγ線が放射される。この現象
を詳しく解析したところ、電子が集中して衝突する部分
は、蓄積リング4の直線状部分に位置する壁で、しかも
この壁に対して]°程度あるいはそれ以下の入射角で衝
突することが判った。このような解析結果をベースにし
、この例では蓄積リング4の直線状部分の外周および直
線状部分の延長線上にγ線遮蔽体14.15を配置して
いる。Note that when the electron beam circulates within the storage ring 4 as described above, some of the electrons collide with the walls forming the storage ring 4, and γ-rays are emitted as a result of this collision. A detailed analysis of this phenomenon revealed that the part where the electrons concentrate and collide is the wall located in the straight part of the storage ring 4, and the collision occurs at an angle of incidence of about ]° or less with respect to this wall. It turns out. Based on such analysis results, in this example, γ-ray shields 14 and 15 are arranged on the outer periphery of the linear portion of the storage ring 4 and on an extension of the linear portion.
このように上記実施例では、前段加速器として電子を1
5MeVに加速する線形加速器1を用いている。したが
って、前段加速器の小型化を図ることができ、装置全体
の小型化を実現できる。また、上記のように低エネルギ
電子の場合でもその寿命τTが十分長いので、蓄積リン
グ4へ入射させた後に急速に加速する必要もない。した
がって、急速加速時に起こる偏光用電磁石5の磁場強さ
の減少も防止できる。この結果、磁場を有効利用でき、
偏向角を大きくできるので、偏向用電磁石5の数を最小
にできるとともに蓄積リング4の周長の短縮化を図れ、
装置全体を一層小型化できる。さらに、偏向用電磁石5
に組込まれた鉄心6のヨーク部10の磁束通路断面積を
磁極部8.9のそれと同等あるいはそれ以上に設定して
いるので、偏向部における電子軌道P上で鉄心材料の最
大有効利用磁場であると考えられている1、5T程度の
磁場を供給することができる。したがって、小型化に有
利なセクター型の鉄心を用いて供給磁場を鉄心材料によ
って決まる上限値程度まで高めることができ、この結果
、偏向用電磁石5の小型化を図った状態で偏向角を大き
くできるので、装置全体の一層の小型化を図ることがで
きる。In this way, in the above embodiment, one electron is
A linear accelerator 1 that accelerates to 5 MeV is used. Therefore, it is possible to reduce the size of the pre-stage accelerator, and it is possible to reduce the size of the entire device. Further, as described above, even in the case of low-energy electrons, the lifetime τT is sufficiently long, so there is no need to rapidly accelerate the electrons after they enter the storage ring 4. Therefore, a decrease in the magnetic field strength of the polarizing electromagnet 5 that occurs during rapid acceleration can also be prevented. As a result, the magnetic field can be used effectively,
Since the deflection angle can be increased, the number of deflection electromagnets 5 can be minimized and the circumference of the storage ring 4 can be shortened.
The entire device can be further downsized. Furthermore, the deflection electromagnet 5
Since the magnetic flux path cross-sectional area of the yoke part 10 of the iron core 6 incorporated in the iron core 6 is set to be equal to or larger than that of the magnetic pole part 8.9, the magnetic flux path on the electron trajectory P in the deflection part can be made with the maximum effective magnetic field of the iron core material. It is possible to supply a magnetic field of about 1.5 T, which is thought to be around 1.5 T. Therefore, it is possible to increase the supplied magnetic field to the upper limit determined by the core material by using a sector-type core that is advantageous for downsizing, and as a result, the deflection angle can be increased while the deflection electromagnet 5 is downsized. Therefore, the entire device can be further downsized.
また、実施例に示す位置にγ線遮蔽体14゜15を設け
ておくと、γ線が集中して発生する部位で有効に遮蔽す
ることができるので、建屋の壁16に要求される遮蔽機
能を大幅に軽減させることができ、総合的に見て建屋と
γ線遮蔽に必要な費用を大幅に軽減することができる。Furthermore, by providing the gamma ray shielding bodies 14 and 15 at the positions shown in the embodiment, it is possible to effectively shield the parts where gamma rays are concentrated and generated, so that the shielding function required of the wall 16 of the building can be achieved. Overall, the costs required for buildings and gamma ray shielding can be significantly reduced.
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。すなわち、上述した実施例では、前段加速器として
電子を20 HeV以下に加速する小型の線形加速器を
用いているが、電子を60〜140 MeVに加速する
マイクロトロンを前段加速器として用いてもよい。上記
範囲のマイクロトロンは比較的小型であり、装置全体の
小型化に悪影響を与えることはない。マイクロトロンの
場合には、その特性上、1回の入射電流は小さいが、上
述したエネルギ範囲では放射減衰時間τ、に比べて電子
寿命τ7が大幅に長いので、前述の如く複数回入射が可
能である。したがって、マイクロトロンを使用しても大
電流を蓄積することができ、上述した実施例と同様の効
果を得ることができる。Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. That is, in the embodiment described above, a small linear accelerator that accelerates electrons to 20 HeV or less is used as the front-stage accelerator, but a microtron that accelerates electrons to 60 to 140 MeV may be used as the front-stage accelerator. Microtrons in the above range are relatively small and do not adversely affect miniaturization of the overall device. In the case of a microtron, the single injection current is small due to its characteristics, but in the energy range mentioned above, the electron lifetime τ7 is much longer than the radiation decay time τ, so multiple injections are possible as mentioned above. It is. Therefore, even if a microtron is used, a large current can be accumulated, and the same effects as in the embodiments described above can be obtained.
[発明の効果]
以上のように、本発明によれば、全体の小型化を図った
状態で、なおかつ高強度のシンクロトロン放射出力を得
ることができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, high-intensity synchrotron radiation output can be obtained while reducing the overall size.
第1図は本発明の一実施例に係るシンクロトロン放射装
置の概略構成図、第2図は同装置に組込まれた偏向用電
磁石を1つだけ取出して示す斜視図、第3図は第2図に
おけるA−A線に沿って切断し矢印方向に見た図、第4
図は同装置に組込まれた蓄積リングの曲り部たけを取出
して示す図、第5図は本発明のベースとなった計算例を
示す図である。
1・・・線形加速器、2・・・エネルギ幅圧縮装置、4
・・・蓄積リング、5・・偏向用7は磁石、6・・・鉄
心、7・・・コイル、8,9・・・磁極部、10・・ヨ
ーク部、12・・・高周波加速空洞、13・・・ビーム
ライン、14.15・・γ線遮蔽体、P 電子軌道。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
第4
図
第2区
第3区
第5図FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a synchrotron radiation device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing only one deflection electromagnet incorporated in the device, and FIG. A view cut along the A-A line in the figure and viewed in the direction of the arrow, No. 4
The figure is a diagram showing the length of the bent portion of the storage ring incorporated in the device, and FIG. 5 is a diagram showing an example of calculation on which the present invention is based. 1...Linear accelerator, 2...Energy width compression device, 4
... Storage ring, 5... Deflection 7 is magnet, 6... Iron core, 7... Coil, 8, 9... Magnetic pole part, 10... Yoke part, 12... High frequency acceleration cavity, 13...Beam line, 14.15...γ-ray shield, P electron orbit. Applicant's Representative Patent Attorney Takehiko Suzue Figure 4, Ward 2, Ward 3, Figure 5
Claims (3)
態に保持された蓄積リング内に入射させ、この入射した
電子を上記蓄積リングに沿って複数設けられた偏向用電
磁石で偏向させながら周回させるとともに上記偏向時に
放射される電磁波を取出すようにしたシンクロトロン放
射装置において、前記前段加速器は電子を20MeV以
下に加速する線形加速器または電子を60〜140Me
Vに加速するマイクロトロンで構成されており、前記各
偏向用電磁石は電子軌道を挟んで電子軌道平面と直交す
る方向に対峙する一対の磁極部および上記一対の磁極部
を電子軌道の中心軸回りに繋ぐヨーク部を備えて全体が
扇形に形成されるとともに前記磁極部の電子軌道と直交
する方向の幅より前記ヨーク部の電子軌道と直交する方
向の幅が大に設定された鉄心を備えてなることを特徴と
するシンクロトロン放射装置。(1) High-energy electrons accelerated by a pre-stage accelerator are made to enter a storage ring maintained in a vacuum state, and the incident electrons are deflected by a plurality of deflecting electromagnets provided along the storage ring and circulate around the storage ring. In the synchrotron radiation device which extracts the electromagnetic waves emitted during the deflection, the front stage accelerator is a linear accelerator that accelerates electrons to 20 MeV or less, or a linear accelerator that accelerates electrons to 60 to 140 MeV.
Each of the deflecting electromagnets has a pair of magnetic pole parts facing each other in a direction perpendicular to the plane of the electron orbit with the electron orbit in between, and a pair of magnetic pole parts facing each other in a direction perpendicular to the plane of the electron orbit. The iron core is provided with a yoke portion that connects to the yoke portion, the whole being formed in a fan shape, and a width of the yoke portion in a direction perpendicular to the electron trajectory is set to be larger than a width of the yoke portion in a direction perpendicular to the electron trajectory of the magnetic pole portion. A synchrotron radiation device characterized by:
設けられていることを特徴とする請求項1に記載のシン
クロトロン放射装置。(2) The synchrotron radiation device according to claim 1, wherein an energy width compression device is provided downstream of the linear accelerator.
記直線部分の延長線上の少なくとも一方にγ線遮蔽体が
設けられていることを特徴とする請求項1に記載にシン
クロトロン放射装置。(3) The synchrotron radiation device according to claim 1, wherein a gamma ray shield is provided on at least one of the outer periphery of the straight portion of the storage ring and an extension of the straight portion.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15577890A JPH0448600A (en) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | Synchrotron radiation apparatus |
| US07/588,814 US5101169A (en) | 1989-09-29 | 1990-09-27 | Synchrotron radiation apparatus |
| DE69023602T DE69023602T2 (en) | 1989-09-29 | 1990-09-28 | Synchrotron radiation device. |
| EP90310644A EP0420671B1 (en) | 1989-09-29 | 1990-09-28 | Synchrotron radiation apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15577890A JPH0448600A (en) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | Synchrotron radiation apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0448600A true JPH0448600A (en) | 1992-02-18 |
Family
ID=15613205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15577890A Pending JPH0448600A (en) | 1989-09-29 | 1990-06-14 | Synchrotron radiation apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0448600A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1052377C (en) * | 1992-12-04 | 2000-05-17 | 三共株式会社 | Solid agrochemical formulations |
| JP2017069122A (en) * | 2015-10-01 | 2017-04-06 | 株式会社安藤・間 | Neutron beam shielding structure, local shield, and neutron beam shielding method |
-
1990
- 1990-06-14 JP JP15577890A patent/JPH0448600A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1052377C (en) * | 1992-12-04 | 2000-05-17 | 三共株式会社 | Solid agrochemical formulations |
| JP2017069122A (en) * | 2015-10-01 | 2017-04-06 | 株式会社安藤・間 | Neutron beam shielding structure, local shield, and neutron beam shielding method |
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