JPS6226799A - 荷電粒子装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、荷電粒子装置に関゛するものであシ。

もう少し詳しくいうと、電子ビームのような荷電粒子ビ
ームを加速するための円形状の平衡軌道を有する荷電粒
子装置に関するものである。

〔従来の技術〕

この発明の荷電粒子装置は、シンクロトロンおよびス）
Ｌ／−シリングの双方に適用可能であるが。

以下の説明では電子ビームのストレージリングをを示し
、ストレージリング（１０）ｕ、１１１子ビームＣハの
導入部Ｋ）＠次に設けられた第１〜第７のインフレクタ
（２ａ）〜（２ｔ）、電子ビーム（１）が周回する円形
状の平衡軌道（，７１、導入部に配置された矩形）くン
ブ電出石（Ａａ）、平衡軌道（３）に配置てれた微調バ
ンプ電磁石（Ａｂ）、第１の高周波空洞（７ａ）。

第２の高周波空洞（７ｂ）等からなっておシ、１！子ビ
ーム（１）は、磁場境界（り）と動径方向（ｆ）との交
点（９）を通って、磁場境界（弘）の接ＭＡ（、Ｓ−１
と所定の角度（θ）でインフレクタ（コａ）へ入射され
るようになっている。（１ｇ）はシンクロトロン放射光
である。

なお、上記の構成機器は、第１．第コの高周波空洞（？
ａ）（７ｂ）それぞれの一部を除いて、真空中に配設さ
れている。

以上の構成になるストレージリング（１０）は。

高エネルギーの電子束を平衡軌道（３）に沿って周回さ
せ、かつ、数時間から数７０時間の間、高エネルギーの
電子東上その運動エネルギーで保持し続けるように機能
する。ストレージリング（１０）の用途の１つとしては
、高エネルギーの電子束が平衡軌道（３）全周回すると
きに放射するシンクロトロン放射光を伴うので、それを
利用する超ＬＳＩ露光用の光源がある。

通常、ストレージリング（１０）の上流側には。

周知の線形加速器またはシンクロトロンのような加速器
が設けられておシ、電子ビーム（ハは上流側の加速器か
ら送られてくる。電子ビーム（１）は、接線（３）との
間の所定角度（θ）、たとえば、３０度程度で、動径方
向Ｃざ）と出湯境界（す）との交点（？ｌを通ってスト
レージリング（１０）へ入射され、第１のインフレクタ
（ユａ）〜第７のインフレクタ（：１ｙ）ｔ−介して導
入され、矩形バンプ電磁石ｒＡａ）により平衡軌道（３
）と平行になり、を子ビーム（ハの断面中心は平衡軌道
（３）の回りを緩やかに振動する。

この振動は、１！子ビーム（１）の断面中心が平衡軌道
（３）と入射後初めて交差する点で、電子ビーム（／）
と平衡軌道（３）とのなす角度をＯにする微調バンプ電
磁石〔６ｂ）によって除去される。かくて、電子ビーム
（／）の断面中心は平衡軌道（３）と一致するにいたる
。

電子ビーム（１）の運動エネルギーにも依存するが。

たとえば、ｌ！：００ＭｅＶ程度の運動エネルギーで平
衡軌道（３）の直径が７．６ｒＩＬ程度の場合、／周当
シのシンクロトロン放射損失は約’ｔ　！　ＫｅＶとな
る。このように高い放射損失で量子寿命を十分長くする
には、高周波空洞に発生させる加速電圧を高くする必要
があり、この高電圧を７個の高周波空洞で実現すること
が難しくなることがある。第一図の従来例では、このよ
うな場合を想定して第１の高周波空洞（りａ）および第
一の高周波空洞（りｂ）が設置されている。

第３図は、ストレージリング（１０）の中心平面での対
称軸方向の磁場分布Ｃ／７）と、それを形成するための
コイル配置例を示している。（／／）は（／Ｊ）を原点
とする座標の横軸で、第一図の動径方向（ｆｆｌである
。（／２）は縦軸であシ、コイル配置については相対的
な配置寸法となシ、磁場分布に関しては相対的な磁場強
度を示す。横軸（／ｌ）上には平衡軌道（、？）の位置
も示しである。この平衡軌道（３）を所定の寸法にすれ
ば磁場を形成するためのコイル糸をなす上火コイル（／
４（ａ）、下火コイル（／すｂ）、土中コイル（／＆ａ
　）、下中コイル（／ｊｂ　）。

上挙コイル（／Ａａ　）および下手コイル（ｌＡｂ）そ
れぞれの配置寸法も相対的に比例で考えればよい。

ま−た、第３図に示したのは、ストレージリング（／Ｑ
）用の磁場を空心コイル系で形成する例であシ、要求さ
れる磁場強度および平衡軌道（ｊ）の直径の大きさに応
じて超電導コイルを用いたル、常電導コイル、鉄心入シ
電磁石が用いられたりする。

磁場境界（ダ）が第３図に示しであるが、ａｌ場境界陣
）の内側には正の磁場の部分があり、特に、平衡軌道（
，７１Ｏ近傍では１弱収束形の磁場（たとえば。

曲率指数で０．ｌ）が形成されていて、水平方向および
垂直方向の電子束の発散を防止するようになっている。

磁場境界（＜’ｌよシ外側の負の磁場の部分の電子ビー
ム（１）の通路に関しては、適当に選択された磁気遮蔽
体（図示せず）を設置して無視できる程度までに弱い磁
場が作られるようにしている。

第７〜第７のインフレクタ（コａ）〜（コｔ）は。

平衡軌道（３）側にそれぞれ曲率中心をもっている。

第一図の場合は、インフレクタ（コａ）〜（：１ｇ）か
の電界は、平行する板状の陰・陽極間に印加された電圧
で生成できるが、を子ビームＣハの曲率半径が大きくな
る方向［ｆｉ圧は印加されている。この意味でインフレ
クタ（２ａ）〜（：１１１）の機能は、交点（テ）で導
入された電子ビーム（１）が過度に磁界によって偏向さ
れるのを防ぎ、緩やかな角度で円形状の平衡軌道（ｊ）
に導入する。ここで、インフレクタの数は、ストレージ
リング（１０）の磁場の強度、電子ビーム（／ｌの運動
エネルギーの大きさに俸存して適当に選択される。

以上のストレージリング（１０）では、平衡軌道（、？
＋からのシンクロトロン放射光（／ｌ）が放射され。

−例として、第ｑと第！のインフレクタ（２ｄ）（コｅ
）間から取出される。

通常、平衡軌道（ｊｌの接線方向に平衡軌道（３）の全
周上からシンクロトロン放射は発射されている。

第一図の紙面に直角方向に電子束の幅に対した厚さをも
つ形で、平衡軌道（３）の円の部分をくシ貫いた円板状
の形で、シンクロトロン放射は出ている。

したがって、第１のインフレクタ（２ａ）〜第７のイン
フレクタ（２ｔ）、第１の高周波空洞（りａ）および第
コの高周波空洞（７ｂ）の内部Ｃ図示せず）。

などは、シンクロトロン放射に晒されている。

〔発明が解決しようとする問題点３ 以上のような従来の荷電粒子装置では、第１のインフレ
クタ（コａ）〜第７のインフレクタ（ユ？）のような金
属にシンクロトロン放射が当った場合。

光電子が放射される。シンクロトロン放射の一例である
シンクロトロン放射光（／ｌ）は線で示しであるが、シ
ンクロトロン放射光（／ｌ）は第グのインフレクタ（２
ｄ）と第３のインフレクタ（コｅ）の間に広がっている
。このために、シンクロトロン放射光（／ざ）の一部が
第５のインフレクタ（２ｅ）の陰極の端部に当ってその
部分からは電子が放射される。この電子の一部は、第！
のインフレクタ（コｅ）の隘・陽極間隙で加速され、第
３のインフレクタＣコｅ）の陰・陽極間隙における絶縁
破壊の引き金の役割をなし、信頼度の高い運転を確保す
ることができないという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、構造的な工夫によってインフレクタの陰・
陽極間の絶縁破壊を防止できるとともに、高信頼度で運
転できる荷電粒子装置を得ることを目的とする 〔問題点を解決するための手段〕 この発明て係る荷電粒子装置は１円形状の平衡軌道上を
安定に運動している電子束からのシンクロトロン放射光
の広がシラ制限するスリットが設けられている。

〔作　用〕

この発明においては、スリットが、シンクロトロン放射
光の広がりを制限する機能をもっているので、隣接する
インフレクタ間の間隙を、シンクロトロン放射光が、イ
ンフレクタの陰極に当らずに通過する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示し１図において、（／
ざ）はシンクロトロン放射光、（２ｄ／）ｉｌ’ｆ第弘
のインフレクタ（コｄ）の陽極、（２ｄ２）は第すのイ
ンフレクタ（コｄ）の陰極、（コｅ／）は第りのインフ
レクタ（コｅ）の陽極、（コｅ２）は第３のインフレク
タ（−〇）の陰極であり、第グ、第３のインフレクタ（
ｕｄ）（２ｅ）の間隙（／？）に向けてスリンＩ−（２
０）が設けられている。これ等の構成は、真空中に設置
され、スリット（２ｏ）は真空容器（図示せず）に絶縁
物（図示せず）を介して固定されている。その他の構成
は第２図のものと同様であシ、説明を省略する。

以上の構成によ）、第ψのインフレクタ（２ｄ）の陰極
ｒＪｄｊ）および第３のインフレクタ（ｘｅ）の陰極（
コｅ２）は、真空容器と同電位であるが。

第ダのインフレクタ（コｄ）の陽極（コｄ／）および第
３のインフレクタ（コｅ）の陽極（ユｅ／）は、真空容
器に比して正の高電位に保持しである。スリット（コＯ
）も真空容器に比べて正の電位に保持しである。

シンクロトロン放射光（／ｌ）は、スリット（２０）に
よって余分の広がりの部位が削り取られ、第１図のよう
な形で、第ｑのインフレクタ（ｊｄ）と第３のインフレ
クタ（コｅ）との間隙（／デ）ヲ、インフレクタ（２ｄ
）（コｅ）に衝突することなく通過する。スリット〔コ
Ｏ）の、シンクロトロン放射光（７ｇ）の通過孔の端部
では１周知の光電効果による電子の放出がある。このよ
うにして放出された電子は、第ダのインフレクタ（ユｄ
）の陰極（２ｃｌ２）および第３のインフレクタ（２ｅ
）の陰極（ユｅ２）とスリット（２０）間に、スリット
（ユＯ）が正電位になるように印加されている電界によ
って両イン７／クタ（２ｄ＞（コｅ）からスリット（２
０＞の方へ追い返され、結果として第すのインフレクタ
（コｄ）および第３のインフレクタ（コｅ）の電極間の
絶縁破壊が防止される。

以上は、第すのインフレクタｒ、２ｄ）と第３のインフ
レクタ（コｅ）との間隙（／ｑ）からシンクロトロン放
射光（／ｌ）を取出す場合についてのみ説明したが、シ
ンクロトロン放射光（７ｇ）を隣接する他のインフレク
タ間の間隙を通して取出す場合も同様であることはいう
までもない。なお、ジンクロトｏン放射光（７ｇ）は、
スリット（２０）の全面、＠ダのインフレクタの陰極（
２ｄ２）および第５のインフレクタの陰＃ｉ、（２ｅ２
）のスリット（ＳＯ）の影になっていない部分にも当る
が、この点、第１図では模式的に示し念。

なお、上記実施例では、スリット（−〇）と真空容器と
の間に電位差を設ける構成にしたが、スリン）　（２０
）を真空容器と同電位にしても、ある程度の目的ｌ′ｉ
達成できる。

また、スリット（コｏ）（４，隣接、するインフレクタ
間にある間隙に対応した位置に設置したが、平衡軌道（
，７）と共軸状に、高周波空洞やバンプ電磁石は避けて
、スリット相当の部材を設置じても、同等の目的を達成
できる。　　　。

さらに、空心コイル系の場合について説明したが、この
発明は空心コイル系からなるものに適用が限定されるも
のではなく、鉄心入りの電磁石系を用いた装置にも適用
できる。

〔発明の効果〕

この発明け１以上の説明から明らかなように。

円形状の平衡軌道を周回する荷電粒子からのシンクロト
ロン放射光を、インフレクタの電極に衝突しないように
制限するスリットを設けたので、インフレクタの陰・９
電極間のＰ縁破１１１を防止でき。

信頼度を向上することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の要部概略平断面図１Ｍ２
図は従来の荷電粒子装置の要部概略平面図、第３図は同
じく空心コイル系の配置および磁場分布線図である。 （１）・・電子Ｃ荷τ粒子）ビーム、（コａ）〜（コｆ
）・・第１〜第７のインフレクタ、（３）・・平衡軌道
。 （／１）・・シンクロトロン放射光、（２０）・・スリ
ット。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 ２ｃｌ、２ｅ　　：　　イー７Ｌクタ １８　：　シ〉りＯトＤ一枚殉了光 ２０：　　スリ１１．ト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）荷電粒子が周回する平衡軌道への前記荷電粒子の
   導入部に、前記平衡軌道側にそれぞれ曲率中心をもつ複
   数個のインフレクタを順次に配置し、弱収束形磁場分布
   をもつ円形状の前記平衡軌道を形成してなる荷電粒子装
   置において、前記平衡軌道を周回する前記荷電粒子から
   のシンクロトロン放射光の広がりを制限するスリットを
   備えてなることを特徴とする荷電粒子装置。
2. （２）シンクロトロン放射光が取出される隣接するイン
   フレクタの間隙に対向して設けられたスリットを備えた
   特許請求の範囲第１項記載の荷電粒子装置。