JPS636800A - 加速器 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は例えば超ＬＳＩ微細加工等に用ｂ１られる加速
器に係り、特に真空容器を改良した加速器に関する。

（従来の技術） 加速器は電子、陽子、イオンなどのビームを１０億電子
ボルト（ＩＧａＶ）程度の高エネルギー状態に加速する
ためのものであり、この加速器の一例として従来から素
粒子の研究分野で大形ものたとえば直径１ｋｍ以上のも
のが建設されている。最近は例えば電子からの放射光（
ＳＯＲ光といわれる）を利用した超ＬＳＩ微細加工（リ
ングラフィ）など新しい分野への応用として比較的小形
なもの例えば直径がｌｏｂ程度の加速器も建設されるよ
うになってきている。

加速器は、加速粒子が電子、陽子、イオンなどのいずれ
であっても、その原理はほとんど同じであるので、ここ
では従来および本発明の一実施例に共通な概略構造の電
子用加速器について第５図を参照して説明する。すなわ
ち、電子を生成しある程度、４にｌ［、ｌｏ〜数１００
ＭｅＶ）のエネルギーまで加速する線形加速器■、この
線形加速器■から出た電子ビームを後述する真空容器■
へ導く輸送管■、電子ビームが残留気体と衝突して損失
となるのを防ぐため超高真空状態にされる真空容器■、
上記電子ビームを所定方向（図では時計方向）に曲げる
ため所定方向磁場（図では紙面の表より裏に向かう方向
の磁場）をかけるための偏向電磁石（イ）。

曲がったビームの描く円の接線方向に放射される放射光
を取出すための放射光ボート■、電子ビーム収束用の四
極電磁石（６ａ）および電子ビーム発散用の四極電磁石
（６ｂ）、上記線形加速器■から入射されたビームを高
エネルギー（Ｇ　ｅ　Ｖ程度）まで加速するための高周
波共振空洞■、上記真空容器■内を超高真空状態にする
ための真空ポンプ（８）などから構成されている。

第６図は第５図の従来例の場合の偏向電磁石（イ）部の
真空容器■の上面図である。真空容器（３）は真空フラ
ンジ■）で他の真空容器０部と接続されており、複数の
放射光ボート■が取付けられている。

放射光ポート■の反対側はスリット（１０）で仕切られ
た隔室（１１）が設けられ、隔室（１１）中には円筒を
集合した組込ポンプセル（１２）が収納されている。

（第６図中には組込ポンプセル（１２）の−部のみ図示
されているが、実際は隔室（１１）内金体に組込ポンプ
セル（１２）が収納されている。）組込ポンプの詳細は
割愛するが、組込ポンプセル（１２）に５〜７ｋＶの直
流電圧を印加し、かつ偏向電磁石（イ）の磁場を印加す
れば真空排気作用をもつ。

第７図は第６図の■−■線に沿う矢視断面図であり１作
用の説明は第６図と同様である。なお第７図中の偏向電
磁石（４）は第６図には示していないが２位置関係を明
確とするため第７図中に図示しである。すなわち、ビー
ム第７図の紙面垂直方向に運動するので、偏向電磁石（
イ）のつくる磁場は紙面と平行である。偏向電磁石（イ
）は磁極（４ａ）、継鉄（４ｂ）、励磁コイル（４ｃ）
により構成される。

ところで、低エネルギーの電子の寿命は短かいため、短
時間で高エネルギーまで加速せねばならない。電子の加
速方法としては線形加速器ので相当のエネルギーまで加
速してから入射する方法と、線形加速器のから低エネル
ギーが入射し、短時間で加速する方法が考えられるが通
常は後者は後述するうず電流の問題で難しい。前者の方
法の場合線形加速器■が大形になってしまうこと、加速
した後のビーム寿命は通常８時間程度あり、線形加速器
ωからの入射は一日一回低度であるにもかかわらず大形
化してしまうのでシステムとしては生産性やスペースの
面で整合性がとれない等の問題がある。

偏向電磁石（イ）の磁場は電子のエネルギーに比例して
強くする必要があり、短時間でビームを加速した時の磁
場の時間変化（ｄｂ／ｄｔ）は大きなものとなる。この
ｄｂ／ｄｔにより偏向電磁石（へ）部の真空容器■にう
ず電流が発生し、とのうず電流により不整磁場ΔＢが発
生する。このΔＢの大きさは、ｄｂ　　　　　　・・・
・・・（１０１）ΔＢｏｃσ　し−■− であられされる。ビームは不整磁場を極端にきらうので
ΔＢはできるだけ小さくする必要があり。

このためには１０１式でわかるように導電率の低い材料
を使い、かつ肉厚を薄くすればよい。導電率の最も低い
ものは絶縁物であるが真空容器■の真空度を高めるため
のベーキング時の高温に耐えられない放出ガスが大きい
任意形状に加工することがむずかしい等の問題がある。

−方ペローズ案もあるが、ビームを長時間安定に保持す
るためには真空容器■の内面はできるだけ平らな面であ
ることが必要でベローズのような山谷の多い構造は電子
ビームが不安定となり消失する。ＶＫ因となる。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように、従来の加速器では線形加速器■が大形と
ならざるを得ず、全体システムとしての整合性がとれな
い。すなわち真空容器■のうず電流による不整磁場を小
さくおさえるためには、電子の加速時間を大きくできず
、ビーム寿命の点から線形加速器からの入射エネルギー
を大きくしなければならないからである。

そこで、本発明は電子ビームの不安定を誘起することな
く、偏向電磁石（イ）部の真空容器（３）のうず電流に
よる不整磁場を小さくし、短時間でのビーム加速を可能
とした加速器を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため、放射光ポート（ハ）
が取付く部分のみを厚肉容器とし、他の部分は内面に薄
い内張り金属板を施こしたベローズとから構成される真
空容器■を偏向電磁石（イ）部に配置したものである。

（作　用） このようにすることにより、真空容器■のうず電流を小
さくし、したがってうず電流による不整磁場を小さくで
きる。またベローズがビームの不安定を誘起することも
薄い内張り金属板でおさえられる。

（実施例） 以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。

尚、加速器全体の概略図は従来例で説明した第５図の通
りであるから、これも参照されたい。第１図はその一実
施例の要部、すなわち偏向電磁石に）部の真空容器■の
上面図を示している。

この真空容器■は放射光ボート■が取付いた部分は従来
通り厚肉であるが、その他の部分は薄い内張り金属板（
１４）を有するベローズ（１３）により構成されている
。第２図は第１図の■−■線に沿う矢視断面図で、ベロ
ーズ（１３）に対する内張り金属板（１４）の位置が示
されている。内張り金属板（１４）は両端部を厚肉部　
（３ａ）に溶接されている。第３図は第２図の■−■線
に沿う矢視断面図であり、内張り金属板（１４）の組込
ポンプセル（１２）側は折曲げられて、従来と同じよう
にスリット（１０）をつくり隔室（１１）を構成してい
ることを示す、上下の磁極（４ａ）と継鉄（４ｂ）と励
磁コイル（４Ｃ）とから成る偏向電磁石（へ）部を有す
ることは従来例と同様である。

次にこの実施例の作用を説明する。

うず電流は第１図中の゛′Ｅ″矢印で示すようなループ
で流れるので、全体のループの途中にベローズ（１３）
を挿入することにより１等価的に導電率が小さくなりう
ず電流を小さくできる。

ベローズ（１３）のような山谷は電子ビームの不安定を
引起こすことは前述の通りであるが、内張り金属板（１
４）を設け、これを厚肉部と電気的に接続しておけば電
子ビームにより真空容器■の内壁に流れるイメージ電流
は内張り金属板（１４）を流れ、等価的に電子ビームは
平らな内面のつくる電磁界を感することになる。

′従って、ベローズ（１３）を挿入したことにより。

うず電流が小さくなり、不整磁場を小さく抑えることが
できる６また、ベローズ（１３）の内張り金属板（１４
）は電子ビームがベローズ（１３）の山谷を感するのを
防ぐためビームが不安定になることを防止する効果があ
る。

次に他の実施例を第４図に示す、第４図は第２図と同部
分の断面図であり内張り金属板（１４）の両端に若干丸
み（１５）をもたせた構造であり、たとえば真空度を高
めるために高温にベーキングするような場合熱伸びを吸
収できる作用がある。他の作用効果は第１図ないし第３
図に示した実施例と同様である。

Ｃ発明の効果〕 以上述べた本発明によれば、電子ビームの安定性を損な
うことなく、偏向電磁石部のうず電流による不整磁場を
小さくできるので、偏向電磁石部の磁場の時間変化率を
大きくできる。したがって電子ビームの短時間での加速
が可能となり、線形加速器からの入射エネルギーを小さ
くでき、システム全体として整合性のとれた加速器を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加速器の一実施例の要部を示す上面図
、第２図は第１図の■−■線に沿う矢視断面図、第３図
は第２図のｍ−ｍ線に沿う矢視断面図、第４図は本発明
の他の実施例の第２図に相当する部分を示す断面図、第
５図は本発明の一実施例と従来例とに共通した概略構成
を示す上面図、第６図は従来例の要部を示す上面図、第
７図は第６図の■−■線に沿う矢視断面図である。 １・・・線形加速器、　　　２・・・輸送管、３・・・
真空容器、　　　　３ａ・・・厚肉部、４・・・偏向電
磁石、　　　４ａ・・・磁極。 ４ｂ１８．継鉄、　　　　　　４ｃ・・・励磁コイル、
５・・・放射光ボート、　　１３・・・ベローズ、１４
・・・内張り金属板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放射光ポートが取付く厚肉部と薄い内張り金属板を有す
   るベローズとからなる真空容器と、この真空容器を挟み
   込む上下の磁極と励磁コイルと継鉄とからなる偏向電磁
   石とを具備したことを特徴とする加速器。