JP3014498B2

JP3014498B2 - シンクロトロン放射光発生装置

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Publication number: JP3014498B2
Application number: JP3189886A
Authority: JP
Inventors: 学松本; 隆池口; 利明小針; 新次郎上田; 俊二垣内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-07-30
Filing date: 1991-07-30
Publication date: 2000-02-28
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: JPH0536500A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シンクロトロン放射光
発生装置に係り、特に、電子や陽電子等の荷電粒子を周
回させて高エネルギの光を得るための装置であり、必要
な超高真空を得るのに障害になる光脱離による放出ガス
を低減したシンクロトロン放射光発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シンクロトロン放射光発生装置は、図９
に示すように、真空に排気され、荷電粒子の周回軌道を
形成している中空リング状のビームダクト９１、荷電粒
子をダクト９１中に入射するための入射器９２、荷電粒
子の周回運動を制御するための四重極電磁石９３及び偏
向磁石９４、光として放出されたエネルギを荷電粒子に
補給するための加速空胴９５等によって構成されてい
る。光は荷電粒子が偏向したときに軌道の接線方向に放
射される。１つの偏向部では、偏向角θの範囲にて放射
され、装置全体としては３６０度のすべての方向に放射
されるが、ビームライン９６を経て光ユーザに提供され
る光は、極一部である。残りの光、すなわち残光はビー
ムダクト９１内にて吸収される。

【０００３】放射光のエネルギや光の強度を高めるため
には、周回する荷電粒子のエネルギ及びビーム電流を大
きくする必要がある。そのためにはビームダクト９１内
を、より高真空にして、荷電粒子がガス分子との相互作
用によって減衰するのを極力少なくする必要がある。真
空の程度は、装置の規模や要求する光の質によって異な
るが、およそ１０^-3Torr以下である。ところが、ビーム
ダクト９１の内壁に高エネルギの残光が照射されること
により、光脱離現象により多量のガスが放出され、ダク
ト内の真空度が著しく悪化する問題がある。このため、
シンクロトロン放射光発生装置では、光脱離による放出
ガスを極力低減するように、装置の規模に応じてダクト
の材質や内部構造及び真空排気システムに着目した種々
の対策が施されている。

【０００４】図１０は、図９に示したシンクロトロン放
射光発生装置における、偏向部及び直線部の荷電粒子軌
道面上での断面を示し、従来、利用されている低光脱離
材のビームアブソーバを用いたガス放出を低減する手段
の一例を示している。ビームダクト９１の偏向ビームダ
クト９１ａと直線ビームダクト９１ｂでは、周回軌道９
７を周回する荷電粒子から、偏向ビームダクト９１ａの
偏向角θの範囲に放射される光以外に、残光も放射され
る。ビームライン９６を経て光ユーザに提供される角度
θ_u内の光以外は、本来ならば、偏向ビームダクト９１
ａ及び直線ビームダクト９１ｂの内壁に照射される。図
１０の構成例では、偏向ビームダクト９１ａの前部及び
後部、直線ビームダクト９１ｂには、それぞれビームア
ブソーバ９８，９９，１００が装着され、これによって
前記の残光は遮蔽され、ビームダクトの内壁部分に残光
が直接的に照射されるのが防止される。ビームアブソー
バは、光脱離の少ない材料で作られ、放出ガスを低減す
る。また放出ガス源が集約され、排気効率が向上すると
いう利点を有する。

【０００５】通常、ビームダクト内の光照射面は、光が
熱源となって強大な熱流束で加熱されるため、冷却する
必要がある。この場合従来のビームアブソーバは、ビー
ムダクトそのものに比較して冷却システムを構成しやす
いという利点を有していた。例えば文献“アイ・イー・
イー，トランザクション・ニュークリヤ・サイエンス，
エヌエス３２，ナンバ５ (1985) 第3792頁〜第3794頁(I
EEE,Transaction onNuclear Science,Vol NS-32, No5(1
985) P3792 〜3794) ”、又は文献“真空第３３巻第
３号（１９９０）第２６２頁から第２６５頁等にも、基
本的にはアブソーバを用いた光脱離低減の思想が導入さ
れており、その上で、それぞれの装置に固有な工夫をこ
らした低減手段の施策されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】光脱離の現象には、高
エネルギの光が、ダクト内壁に吸着されているガス分子
や材料中に混入しているガス分子を刺激して脱離させる
光刺激脱離と、光照射によって放出された光電子が周囲
のダクト表面に吸着されているガス分子を叩き出す電子
衝撃脱離とが存在する。これらの光脱離の相乗作用によ
り放出されるガスの量は、光の強度以外に、照射角度、
被照射体の材質、真空処理方法等によって変わる。光脱
離を低減する手段としては、脱離を引き起こしている光
や光電子を等の離脱因子を操作する方法と、被照射体側
に低減のための施策を講ずる方法との２通の方法があ
る。

【０００７】前述したビームアブソーバを用いる方法
は、被照射体側の施策による脱離低減を主としている。
低い光脱離材としては、熱電導性が良い高純度無酸素銅
等が有効である。また所望の低減効果を得るためには、
単に材質だけではなく、化学線上、電界研磨、高温予備
ベーキング等の複雑な真空処理を併用する必要がある。
更に、真空処理後には窒素ガス環境に保存するなどの清
浄維持に対する管理を徹底する必要がある。この管理が
不十分な場合には不純物付着や表面変質等の影響で低減
効果が失われるという欠点がある。

【０００８】また上記のビームアブソーバ方式には、間
接的に、離脱因子の操作による脱離低減の効果も複合さ
れている。すなわちビームアブソーバで光を遮蔽する場
合、構造を工夫することにより、光を照射面に対して垂
直に照射することができる。この構造によれば、脱離領
域が縮小するために、光刺激による脱離が低減する。ま
た、垂直照射では光が材料中の深い領域に侵入し、吸収
されるため、光電子の発生量が少なくなり、電子衝撃に
よる脱離も低減する。

【０００９】しかしながら、特に最近では高輝度光に対
する要求が強く、これに伴って照射面の単位面積あたり
に負荷される熱量も急増しているので、光を斜めに照射
させて、熱を分散させない限り、発熱を防止することが
できない。従って、前述した垂直照射による電子衝撃脱
離の低減効果を、期待することができない。

【００１０】本発明の目的は、光照射によって放出され
る光電子をより積極的に操作して光脱離を低減し、ビー
ムダクト内の真空度を高め、且つ荷電粒子ビームの寿命
を長く維持して、安定性に優れた高強度の光を発生し得
るシンクロトロン放射光発生装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１のシン
クロトロン放射光発生装置は、周回軌道を形成するビー
ムダクトで荷電粒子を高速で周回させ、その進行方向を
変更するビームダクト部で高いエネルギを有する光を放
射させるシンクロトロン放射光発生装置であり、光が照
射される被照射箇所の周囲に、格子状で且つ光を通過さ
せる窓を有した電極を配設し、被照射箇所を基準電位と
して、電極に対し負電圧を印加する電圧印加回路を設け
たことを特徴とする。前記の構成において、被照射箇所
はビームダクトの内壁面であることを特徴とする。本発
明に係る第２のシンクロトロン放射光発生装置は、周回
軌道を形成するビームダクトで荷電粒子を高速で周回さ
せ、その進行方向を変更するビームダクト部で高いエネ
ルギを有する光を放射させるシンクロトロン放射光発生
装置であり、前記光が照射される被照射箇所の周囲に、
格子状で且つ光を通過させる窓を有した電極を配設し、
被照射箇所及びビームダクトを基準電位として、電極に
対し負電圧を印加する電圧印加回路を設けたことを特徴
とする。また本発明に係る第３のシンクロトロン放射光
発生装置は、周回軌道を形成するビームダクトで荷電粒
子を高速で周回させ、その進行方向を変更するビームダ
クト部で高いエネルギを有する光を放射させるシンクロ
トロン放射光発生装置であり、光が照射される被照射箇
所の周囲に、格子状で且つ光を通過させる窓を有した電
極を配設し、ビームダクトを基準電位として、被照射箇
所に正電圧を印加し、電極に対し負電圧を印加する電圧
印加回路を設けたことを特徴とする。前記第１〜第３の
構成において、被照射箇所はビームアブソーバであるこ
とを特徴とする。前記の構成において、被照射箇所は、
偏向ビームダクトの光取出し部に配設されたビームアブ
ソーバであり、電極は円筒形であることを特徴とする。
前記の構成において、被照射箇所は、偏向ビームダクト
の入り口部に配設されたビームアブソーバであり、電極
は籠形であることを特徴とする。前記の構成において、
被照射箇所は、直線ビームダクトであり、電極は平板形
状を有することを特徴とする。前記の各構成において、
電極の両端子の間に、装置の運転開始前の真空排気工程
で電圧が印加される洗浄用電圧印加回路を設けることが
できる。

【００１２】

【作用】本発明による第１のシンクロトロン放射光発生
装置では、電極に負の電圧を印加することで、電極と被
照射箇所との間に、被照射箇所から放出された光電子を
阻止する電界が形成される。従って、従来、ダクト内壁
面を衝撃していた光電子は電界により阻止され、電極の
内側の限定された狭い範囲の壁面を衝撃し、電子衝撃脱
離ガスは大幅に減少される。また光電子は反射光によっ
ても放出されるが、この電子は電極の外側の壁面を衝撃
する。しかし反射光による光電子はエネルギが小さいた
め、電子衝撃脱離ガスは少ない。

【００１３】本発明による第２のシンクロトロン放射光
発生装置では、電極の外側に位置するダクトに対しても
電極が負電圧に設定されるため、反射光でビームダクト
の内壁面から光電子が発生したとしても、ビームダクト
と電極との間に形成された阻止電界で、光電子はダクト
内壁面に戻される。

【００１４】本発明による第３のシンクロトロン放射光
発生装置では、ビームダクトを基準として、ビームアブ
ソーバに正の電圧が印加され、他方、電極には負の電圧
が印加される。これらの電圧による電界で、ビームアブ
ソーバから放出された光電子は再度ビームアブソーバに
戻され、直射面付近を衝撃するようになる。また電極と
ダクト間の電圧による電界で、反射光によって発生した
光電子の阻止を行う。電極の両端子の間に、電圧を、所
定のタイミングで印加できるように構成されたもので
は、光の照射が行われる以前に、電子衝撃脱離を利用し
て、ビームダクト又はビームアブソーバの表面を洗浄す
ることができる。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明の好適実施例を添付図面に基
づいて説明する。本発明によるシンクロトロン放射光発
生装置では、電極を備えたビームアブソーバを採用す
る。図１、図７、図８は本発明による電極を備えたビー
ムアブソーバの各実施例を示す。図１、図７、図８の各
断面構造の箇所は、図１０で示したシンクロトロン放射
光発生装置の偏向部及び直線部で対応させると、それぞ
れ、Ｉ−Ｉ線断面、VII −VII 線断面、VIII−VIII線断
面に相当する。

【００１６】図１は第１の実施例を示す。図１において
１は偏向ビームダクトであり、偏向ビームダクト１は、
荷電粒子が周回するためのビーム室２と、ビーム室２の
内側のポンプ室３と、ビーム室２の外側のアンテチャン
バ４とによって構成される。ポンプ室３の内部には分布
型イオンポンプ５が配設される。ビーム室２内の６は荷
電電子の周回軌道の位置を示している。アンテチャンバ
４の側面にビームアブソーバ７が装着され、更に、上方
に補助排気ポンプ８を内蔵する排気室９が装備される。
この補助排気ポンプ８として、本実施例では例えば非蒸
発型ゲッタポンプを用いているが、放出ガスの程度、又
は装置構成上の都合で他の形式のポンプを使用すること
もできる。

【００１７】ビームアブソーバ７は、偏向ビームダクト
１で発生した放射光を前述のビームライン９６に導くス
リット１０が形成された光ストッパ１１と、光ストッパ
１１に冷媒を供給・排出するための輸送管１２と、取付
けのためのフランジ１３とから構成されている。光スト
ッパ１１では、符号Ｌで示された範囲に光が照射され
る。１４は放射光の光束の断面を示している。光ストッ
パ１１は、光脱離の低減と伝熱性の増大の目的のため、
高純度の無酸素銅で製作されている。ビームアブソーバ
７には、格子状の電極１５が、フランジ１３との間に絶
縁体１６を介して取付けられている。電極１６は、光ス
トッパ１１の周囲をほぼ包囲する円筒形状の外形を有
し、その一端が電流導入端子１７に接続されている。電
極１５の、周回軌道の上流側の部分に放射光が通過する
ための長形スリット形状の窓１８が形成されている。こ
の窓１８の幅はＢに設定されている。

【００１８】上記の構成において、偏向ビームダクト１
とビームアブソーバ７及び光ストッパ１１とは電気的に
接続されている。これらの部材と、電流導入端子１７す
なわち電極１５との間には、電気回路１９に示すよう
に、電極１５の側が負となるように電圧Ｖ₁が印加され
ている。電気回路１９は電圧印加回路である。なお、偏
向ビームダクト１は接地電位に保持されている。

【００１９】図２は図１中のII-II 線断面を示す。図２
に示すように、放射光１４が照射される光ストッパ１１
の断面形状は、半円形状であり、その中心部には、冷却
水を流通させる流路２０が設けられている。放射光１４
が照射する光ストッパ１１の面２１は、放射光１４に対
して傾斜している。かかる傾斜構造と下のは、面２１に
負荷される熱を分散させることにより、光照射によるビ
ームアブソーバ７の温度上昇を軽減し、ひいては熱脱離
によるガス放出を低減することにある。電極１５は、光
ストッパ１１を包囲する位置に配設される。ただし、窓
１７の部分は幅Ｂで開放され、放射光１４が面２１に照
射されるように構成されている。窓１７が形成されてい
るため、放射光１４が電極１５に照射されることはな
い。

【００２０】次に、光脱離を低減する作用について説明
する。光ストッパ１１と電極１５との間、及び、偏向ビ
ームダクト１と電極１５との間に、それぞれＶ₁＝−１
０００Ｖの電圧を印加する。その時の電位分布を図３に
示す。図示されるように、電極１５と光ストッパ１１及
び偏向ビームダクト１との間の阻止電圧Ｖ_sは，印加電
圧の約０．７５倍となっている。この結果、エネルギが
７５０電子ボルト以下の電子は、電極を通過することが
できない。阻止電圧Ｖ_sは、電極１５の格子におけるメ
ッシュ数や光ストッパ１１及び偏向ビームダクト１の位
置関係に応じて決まる。しかし、同一の構造を採用する
限りにおいては、印加電圧Ｖ₁の値を変更しても、Ｖ₁
に対するＶ_sの比は変わらない。上記実施例のような電
極構造では、印加電圧に近い阻止電圧による電界が、光
ストッパ１１の周囲に形成される。

【００２１】上記の如く阻止電圧による電界が形成され
る状況において、光ストッパ１１の面２１に放射光１４
が照射されると、照射面から多量の光電子が放出され
る。本実施例の場合、放射光１４が斜めに照射されてい
るために、照射面積が大きく特に光電子の放出量が多
い。放出された光電子は、本来ならば、周囲のダクト内
壁を叩いて電子衝撃脱離により多量のガスを放出させ
る。しかしながら、本実施例の構成によれば、前記の阻
止電界によって光電子の移動が阻止され、エネルギがｅ
Ｖ_s以下の光電子は照射面２１に押し戻され、放出時と
同じエネルギレベルで放射面２１を叩くことになる。か
かる作用により、電子衝撃離脱の領域が、広範なダクト
内壁から電極１５の枠で規定された狭い範囲の光ストッ
パ１１の面２１に移行し、その結果、脱離領域の縮小化
と低光脱離材の脱離低減効果によって放出ガスが大幅に
減少する。

【００２２】また、放出される光電子の角度分布は、ほ
ぼ余弦の分布すなわち照射面２１に対して法線方向に密
となる分布に近いと考えられる。しかし、図示した電位
分布から分かるように、面２１に対向する部分の電極
は、面２１に対して半円形状をしているため、電界の方
向はほぼ放射光１４の直射面２１ａに向いて形成され、
従って面２１に押し戻された光電子は、直射面２１ａの
周辺に集中すると推定される。一方、直射面２１ａの領
域は、高エネルギの放射光に刺激されて表面のみなら
ず、内部まで良く洗浄されており、当該の領域部分を、
放出された光電子が叩いても、電子衝撃離脱はほとんど
起こらない。この結果、放出ガスは益々減少する方向に
作用する。

【００２３】図４は、前記実施例の作用・効果を間接的
に表す実験結果を示している。この実験では、その構成
が図中にされるように、円筒ダクト１′の内壁に臨界光
子エネルギ４０００電子ボルトの光１４を照射し、照射
面の前側に負の電圧を印加した電極１５′を配設してい
る。図４の横軸は印加電圧を示し、縦軸は放出ガス量の
低減率を示している。放出ガスの量は、グラフ２２で示
すように印加電圧が低下するに従って減少し、上式に示
した臨界光子エネルギから推定される電圧（４０００
Ｖ）の約１／３で、放出ガス量も約１／３の程度に減少
する。

【００２４】上記の実験での放出ガス低減の機能は、前
記実施例による電極付きのビームアブソーバの場合と類
似している。本実施例による電極付きのビームアブソー
バによれば、光ストッパ１１の前部に設けた電極１５に
所要の電圧を印加して光電子を阻止することにより、光
脱離による放出ガスを大幅に低減することができる。な
お、光ストッパ１１に照射された放射光１４の一部（比
較的に波長が長くてエネルギの小さな光）は、反射され
て偏向ビームダクト１の内壁に照射され、この反射光に
よってもダクト内壁から光電子が放出される。この光電
子は、偏向ビームダクト１と電極１５との間に形成され
た阻止電界によって阻止され、直射光によって放出され
た光電子とは反対に、ダクト側に押し戻される。この場
合、光電子のエネルギが小さいため、電子衝撃による脱
離作用は少ない。

【００２５】上記構成では、光電子を阻止するための印
加電圧Ｖ₁の設定値をいかに定めるかということが問題
となる。シンクロトロン放射光発生装置から放射される
光の最大エネルギは、荷電粒子のエネルギと偏向ビーム
ダクトの曲率半径とで決まる臨界光子エネルギε_cが目
安となる。放出される光電子の最大エネルギは、被照射
体側の材質や表面状態等によって変わるが、一般的に、
光の最大エネルギに近い値である。従って、ｅε_cボル
トに近い負の電圧を印加すれば、大部分の光電子は阻止
され、放射光発生装置に依存することなく、ほぼ同等の
光脱離低減効果を得ることができる。

【００２６】前記実施例では、偏向ビームダクト１と電
極１５との間の電圧は、光ストッパ１１と電極１５との
間の電圧を等しくしたが、偏向ビームダクト１と電極１
５との間の電圧については、異なる電圧とすることがで
きる。また電極１５の形状は円筒形に限定されず、光ス
トッパ１１の形状に応じて任意の形状に変更することが
できる。

【００２７】図５は前記第１実施例の変更実施例であ
る。前記実施例に比較し、本実施例では、電圧を印加す
る回路構成が異なる。この実施例のビームアブソーバ３
１では光ストッパ３２と偏向ビームダクト１との間に絶
縁体３３を配設し、両者の間を電気的に絶縁する。そし
て、電圧源Ｖ₂と電圧源Ｖ₃を用意し、偏向ビームダク
ト１を接地電位で電位基準とし、電極１５には負の電圧
Ｖ₃を印加し、光ストッパ３２には正の電圧Ｖ₂を印加
する回路構成３４を備えている。従って、光ストッパ３
２と電極１４との間にはＶ₂＋Ｖ₃の電圧が印加される
ことになる。

【００２８】上記回路構成において、光ストッパ３２へ
の照射により放出された光電子は、光ストッパ３２と電
極１５との間に形成される電界によって阻止され、放出
源である照射面に押し戻される。一方、反射光によって
偏向ビームダクト１から放出された光電子は、電極１５
とダクト１の間の電界によって阻止され、ダクト１側に
押し戻される。従って、光電子を電界で操作する上で
は、前記実施例と同様な効果を得ることができる。偏向
ビームダクト１は装置全体の構成機器と電気的に干渉し
やすいためにその印加電圧はできるだけ小さいほうが望
ましい。本実施例の場合、ダクト１と電極１５の間に印
加する電圧が前記実施例の場合と同じであっても、光ス
トッパ３２と電極１５との間の阻止電圧を２倍にするこ
とができ、光エネルギが大きく、そのために強い電界を
必要とする場合に有利である。

【００２９】なお、直射面から放出される光電子だけに
限れば、ビームアブソーバ３１に正の電圧を印加するだ
けで阻止でき、電極１５に負の電圧を印加する必要はな
い。しかし、この構成だけでは、反射光によってダクト
１から放出された光電子が加速され、照射面を直撃する
ので、放出ガス低減の効果は薄くなる。これを避けるた
めに、電極１５に負の電圧を印加するように構成してい
る。反射光によって発生する光電子はエネルギが小さい
ため（およそ１０電子ボルト）、前記実施例の如く、強
い電界を必要とする以外は、所要の低い電圧を印加すれ
ば足りる。

【００３０】図６は、前記第１実施例の更なる変更実施
例を示す。この実施例では、図１で示したシンクロトロ
ン放射光発生装置の構成において、電気回路４１を、図
６に示す如く構成する。すなわち、電極１５に負電圧Ｖ
₁を印加するだけではなく、電圧源Ｖ₄を設け、電極１
５の両端に電圧Ｖ₄を適時なタイミングで印加できるよ
うに構成される。４２は電極１５の他方の端子に接続さ
れた端子部である。端子部４２は、フランジ１３及びビ
ームアブソーバ７に対して絶縁体４３で絶縁されてい
る。

【００３１】かかる構成において、シンクロトロン放射
光発生装置の運転を開始する前の真空排気の過程で、ス
イッチ４４をオンして電極１５の両端に低電圧Ｖ₄を印
加し、熱電子を生成する。電極１５と光ストッパ１１及
び偏向ビームダクト１との間には、電極１５を負電位と
する電圧Ｖ１が印加されているため、生成された熱電子
は、電圧Ｖ₁による電界によってビームアブソーバ７又
はダクト１の方向に加速され、両者を衝撃する。従っ
て、光脱離における光電子の脱離と同じ作用で電子衝撃
脱離が起こり、ビームアブソーバ７又はダクト１のそれ
ぞれの表面が洗浄される。この場合、光脱離作用がない
ので、光脱離と同様な洗浄効果を得ることができない
が、処理時間を適当に設定すれば、運転初期の段階の放
出ガスを少なくすることができる。

【００３２】なお、本実施例では、図１に示した第１の
実施例に対して熱電子発生用電圧印加回路を付加した
が、図５に示した実施例に対して同電圧印加回路を付加
するように構成することもできる。

【００３３】前記の各実施例では、偏向ビームダクト１
の後部に配設した横型のビームアブソーバに対して、電
極１５を備えた構成例について説明したが、放射光の広
がり角度が比較的に小さい場合や、レイアウトに制約が
ある時に衝撃脱離が起こり、ビームアブソーバ７又はダ
クト１のそれぞれの表面が洗浄される。この場合、光脱
離作用がないので、光脱離と同様な洗浄効果を得ること
ができないが、処理時間を適当に設定すれば、運転初期
の段階の放出ガスを少なくすることができるなお、本実
施例では、図１に示した第１の実施例に対して熱電子発
生用バイアス電圧印加回路を付加したが、図５に示した
実施例に対して同電圧印加回路を付加するように構成す
ることもできる。

【００３４】前記の各実施例では、偏向ビームダクト１
の後部に配設した横型のビームアブソーバに対して、電
極１５を備えた構成例について説明したが、放射光の広
がり角度が比較的に小さい場合や、レイアウトに制約が
ある場合には、ビームアブソーバを縦型にした方が良い
場合がある。

【００３５】図７に基づいて、電極を備えたビームアブ
ソーバの第２の実施例について説明する。この実施例に
おいて、ビームアブソーバの形状は変更される。５１は
ビームアブソーバ、５２は光ストッパ、５３は放射光１
４が照射される面、５４は電極である。ビームダクト
１、電流導入端子１７、電圧源Ｖ₁を備えた電圧印加回
路１９等の構成は、前述した第１の実施例の基本的構成
と同じである。電極５４に対しては、導入端子１７を介
して電圧源Ｖ₁により負電圧が印加される。またビーム
アブソーバ５１の形態は、円柱形であり、その下部に光
ストッパ５２が設けられる。電極５４は、全体的形状と
して籠型であり、放射光１４が到来する側に所要の幅を
有した窓５５が形成されている。放射光１４は、窓５５
を通って光ストッパ５２の面５３に照射される。放射光
１４の照射によって、照射面５３から放出される光電子
は、電圧印加回路１９によって形成される電界によって
操作される。こうして光電子による放出ガスが低減され
る。この実施例で示した電圧印加回路は、前記第１実施
例による回路であったが、前記各変更実施例による電圧
印加回路を適用することができるのは勿論である。

【００３６】図８に基づいて、電極を備えたビームアブ
ソーバの第３の実施例について説明する。このビームア
ブソーバは、直線ビームダクトの如く、広範に渡って光
が照射される場合に適している。図８において、６１は
直線ビームダクト、６２はビームアブソーバ、６３は放
射光が照射される面、６４はビームアブソーバ６２内に
形成された冷却媒体が流通する流路である。ビームアブ
ソーバ６２は、絶縁体６５を介して直線ビームダクト６
１に沿って固設される。６６は平面形状を有する格子体
で形成された電極である。電極６６は絶縁体６７を介し
てビームアブソーバ６２に固定される。電極６６の中央
部には幅Ｌ_sの窓６８が形成され、この窓６８を通して
光１４が面６３の中央部に照射される。６９は電圧印加
回路であり、電圧源Ｖ₂と電圧源Ｖ₃が接続される。こ
の電圧印加回路６９により、ダクト６１とビームアブソ
ーバ６２の間に電圧Ｖ₂が印加され、ビームアブソーバ
６２に対してダクト６１は負電圧Ｖ₂に維持される。ま
たダクト６１と電極６６の間には電圧Ｖ₃が印加され、
ビームアブソーバ６２に対して電極６６は、負電圧Ｖ₃
に維持される。

【００３７】かかる構造により、照射面６３から放射さ
れた光電子は、電極６６によって阻止され、再度ビーム
アブソーバ６２に戻され、また反射光によってダクト６
１の壁面から放出された光電子はダクト６１に戻され
る。そのため、前記の各実施例と同様に、光電子に起因
するガス放出を低減することができる。特に、この構成
では、放射光がビームアブソーバ６２に対して鋭角で斜
めに照射されるため、放射光の侵入が浅く、二次電子や
光電子の生成量が急増するが、本実施例では、ダクト６
１側に飛散する電子が阻止されるため、放出ガスの増大
を防止することができる。

【００３８】なお、荷電粒子が特に電子である場合に
は、イオントラッピングと呼ばれる現象によって電子ビ
ームが急激に減衰する場合がある。イオントラッピング
は電子ビームとの衝突によってイオン化されたガス分子
が集団で低電位の電子ビームに吸引される現象である、
この現象は、光脱離と同様に放射光発生装置に悪影響を
及ぼす。本実施例の場合には、電子ビームに並行して配
置された電極６６によりイオンが捕捉されるため、イオ
ントラッピングを防止する効果を得ることもできる。

【００３９】以上において説明した各実施例は、いずれ
も、電極とビームアブソーバの組み合わせで構成されて
いる。しかし、ビームアブソーバが存在しない場合に
も、光が照射されるダクトの内壁の前側に前述した本発
明にかかる各電極を配置し、各電極とダクトの間に所要
の負電圧を印加することにより、前記と同様に光脱離を
低減することができる。この場合、構造を特に簡単化で
きるが、光脱離低減の効果を充分に高めるためには、ダ
クトそのものを低光脱離材で形成するか、又は真空処理
により壁面の清浄度を高める必要がある。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、放射光が照射されるビームダクト内壁面又はビ
ームアブソーバの面に対し、これらを囲むような形で電
極を配設し、この電極に所要の電圧を印加するようにし
たため、発生した光電子が阻止電界で操作され、光電子
の発生が抑制され、電子衝撃脱離が低減し、ビームダク
ト内の真空度が向上する。この場合、ビームダクト（ビ
ームアブソーバも同様）を基準として電極に対してある
負電圧を印加するのが一般的である。また、ビームダク
トを基準にして、ビームアブソーバに対しては正の電圧
を印加し、電極に対しては負の電圧を印加するように電
圧印加回路を構成しても同様な効果を生じさせることが
できる。この場合には、特に、それぞれへの印加電圧が
小さくしても、光電子を阻止する阻止電圧の大きさを大
きくすることができる。また、直線ビームダクト内等の
荷電粒子の軌道に沿って電極を設置した場合には、イオ
ントラップを防止できる効果も生じる。

【００４１】前記電極の両端に電圧を印加する他の電圧
印加回路を設け、装置運転の開始前の真空排気工程に、
電圧印加により熱電子を発生させ、この熱電子を利用し
て電子衝撃による真空前処理を行い、ひいては運転時の
光脱離を低減することができる。

【００４２】前述の如き阻止電界を発生するための電極
を付設することは、構成としては非常に簡単であり、各
種規模の装置の任意の場所に適用することができ、基本
的に前記と同様な効果を発揮でき、ひいてはビームダク
ト内を周回する荷電粒子の寿命が長くなり、安定性に優
れた高強度の光を発生するシンクロトロン放射光発生装
置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電極付きビームアブソーバの第１
の実施例を示す断面図である。

【図２】図１中のII−II線断面図である。

【図３】阻止電界の分布状態を示す図である。

【図４】放出ガスの低減の効果を実験的に示したグラフ
である。ただしグラフの中に、参考図として実験装置の
概略図を示す。

【図５】前記第１実施例の変更実施例を示す図１と同様
な図である。

【図６】前記第１実施例の変更実施例を示す図１と同様
な図である。

【図７】本発明に係る電極付きビームアブソーバの第２
の実施例を示す断面図である。

【図８】本発明に係る電極付きビームアブソーバの第３
の実施例を示す断面図である。

【図９】シンクロトロン放射光発生装置の全体的構成を
示す構成図である。

【図１０】シンクロトロン放射光発生装置の偏向ビーム
ダクトと直線ビームダクトの内部構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１偏向ビームダクト２ビーム室３ポンプ室６周回軌道７ビームアブソーバ１１光ストッパ１４放射光の光束の断面１５電極１８窓１９電圧印加回路３１ビームアブソーバ３２光ストッパ３３絶縁体３４電圧印加回路４１電圧印加回路５１ビームアブソーバ５４電極６１直線ビームダクト６２ビームアブソーバ６６電極６９電圧印加回路９６ビームライン９８〜１００ビームアブソーバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上田新次郎茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者垣内俊二茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献特開平２−253600（ＪＰ，Ａ) 特開平１−311600（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05H 13/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】周回軌道を形成するビームダクトで荷電
粒子を高速で周回させ、その進行方向を変更するビーム
ダクト部で高いエネルギを有する光を放射させるシンク
ロトロン放射光発生装置において、前記光が照射される
被照射箇所の周囲に、格子状で且つ前記光を通過させる
窓を有した電極を配設し、前記被照射箇所を基準電位と
して、前記電極に対し負電圧を印加する電圧印加回路を
設けたことを特徴とするシンクロトロン放射光発生装
置。
【請求項２】請求項１記載のシンクロトロン放射光発
生装置において、前記被照射箇所は前記ビームダクトの
内壁面であることを特徴とするシンクロトロン放射光発
生装置。
【請求項３】周回軌道を形成するビームダクトで荷電
粒子を高速で周回させ、その進行方向を変更するビーム
ダクト部で高いエネルギを有する光を放射させるシンク
ロトロン放射光発生装置において、前記光が照射される
被照射箇所の周囲に、格子状で且つ前記光を通過させる
窓を有した電極を配設し、前記被照射箇所及び前記ビー
ムダクトを基準電位として、前記電極に対し負電圧を印
加する電圧印加回路を設けたことを特徴とするシンクロ
トロン放射光発生装置。
【請求項４】周回軌道を形成するビームダクトで荷電
粒子を高速で周回させ、その進行方向を変更するビーム
ダクト部で高いエネルギを有する光を放射させるシンク
ロトロン放射光発生装置において、前記光が照射される
被照射箇所の周囲に、格子状で且つ前記光を通過させる
窓を有した電極を配設し、前記ビームダクトを基準電位
として、前記被照射箇所に正電圧を印加し、前記電極に
対し負電圧を印加する電圧印加回路を設けたことを特徴
とするシンクロトロン放射光発生装置。
【請求項５】請求項１，３，４のいずれか１項に記載
のシンクロトロン放射光発生装置において、前記被照射
箇所はビームアブソーバであることを特徴とするシンク
ロトロン放射光発生装置。
【請求項６】請求項５記載のシンクロトロン放射光発
生装置において、前記被照射箇所は、偏向ビームダクト
の光取出し部に配設されたビームアブソーバであり、前
記電極は円筒形であることを特徴とするシンクロトロン
放射光発生装置。
【請求項７】請求項５記載のシンクロトロン放射光発
生装置において、前記被照射箇所は、偏向ビームダクト
の入り口部に配設されたビームアブソーバであり、前記
電極は籠形であることを特徴とするシンクロトロン放射
光発生装置。
【請求項８】請求項５記載のシンクロトロン放射光発
生装置において、前記被照射箇所は、直線ビームダクト
であり、前記電極は平板形状を有することを特徴とする
シンクロトロン放射光発生装置。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか１項に記載のシ
ンクロトロン放射光発生装置において、前記電極の両端
子の間に、装置の運転開始前の真空排気工程で電圧が印
加される洗浄用電圧印加回路を設けたことを特徴とする
シンクロトロン放射光発生装置。