JP3133155B2 - Electron beam accelerator and bending magnet used for the accelerator - Google Patents
Electron beam accelerator and bending magnet used for the acceleratorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は例えば超LSI微細加工
などに使用される電子ビーム加速器および該加速器に用
いる偏向電磁石に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam accelerator used for, for example, ultra-fine LSI microfabrication and a bending electromagnet used for the accelerator.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、電子ビーム加速器は電子ビーム
を10億電子ボルト(1GeV)以上の高エネルギー状
態に加速するものであり、最近は電子ビームからの放射
光、すなわちシンクロトロン放射光(SOR光と呼ばれ
る。)を利用して超LSI微細加工(リソグラフィ)な
ど新しい分野への応用が注目されている。2. Description of the Related Art Generally, an electron beam accelerator accelerates an electron beam to a high energy state of 1 billion electron volts (1 GeV) or more. Recently, synchrotron radiation (SOR light) has been radiated from the electron beam. Application to new fields such as ultra LSI microfabrication (lithography) has attracted attention.
【0003】また、電子ビーム加速器には多くの電磁石
が用いられており、この中でも偏向電磁石および四極電
磁石は不可欠である。上記偏向電磁石は電子ビームを偏
向させて所定の円軌道上を回転させるガイド磁場の役目
をなし、上記四極電磁石は電子ビームを収束させたり、
発散させたりして電子ビームを安定化させる機能を有す
る。[0003] Many electromagnets are used in an electron beam accelerator, and a bending electromagnet and a quadrupole electromagnet are indispensable among them. The bending electromagnet serves as a guide magnetic field for deflecting the electron beam and rotating on a predetermined circular orbit, and the quadrupole electromagnet converges the electron beam,
It has the function of stabilizing the electron beam by diverging.
【0004】従来の電子ビーム加速器の概略構成を図7
に示す。この電子ビーム加速器は線型加速器1を有し、
この線型加速器1は電子を生成して数千万電子ボルト
(数十MeV)まで加速し、この線型加速器1から出射
した電子ビームは輸送管2を経て、入射器3により真空
ダクト4の中心に設定した設計軌道上に導かれる。この
真空ダクト4は電子ビームが残留気体と衝突して損失と
なるのを防止するため、高真空状態に維持されている。FIG. 7 shows a schematic configuration of a conventional electron beam accelerator.
Shown in This electron beam accelerator has a linear accelerator 1,
The linear accelerator 1 generates electrons and accelerates them to tens of millions of electron volts (tens of MeV). The electron beam emitted from the linear accelerator 1 passes through the transport pipe 2, and is injected into the center of the vacuum duct 4 by the injector 3. Guided on the set design trajectory. The vacuum duct 4 is maintained in a high vacuum state in order to prevent the electron beam from colliding with the residual gas and causing loss.
【0005】また、真空ダクト4内に入射した電子ビー
ムは、偏向電磁石5により所定方向磁場(図では紙面の
表から裏に向かう方向の磁場)をかけられて所定方向
(図では時計方向)に偏向される一方、四極電磁石6に
より電子ビームの収束、発散が行われ、線型加速器1か
ら入射された電子ビームは高周波加速空胴7によりさら
に高エネルギー(GeV程度)に加速される。The electron beam that has entered the vacuum duct 4 is applied with a magnetic field in a predetermined direction (in the figure, a magnetic field extending from the front to the back of the paper) in a predetermined direction (clockwise in the figure). While being deflected, the electron beam is converged and diverged by the quadrupole electromagnet 6, and the electron beam incident from the linear accelerator 1 is accelerated by the high-frequency acceleration cavity 7 to higher energy (about GeV).
【0006】ここで、真空ダクト4中における電子ビー
ムの軌道位置はビーム位置モニタ8によりモニタされ、
そして放射光ポート9は偏向電磁石5の偏向曲率の接線
方向へ放射される放射光を取り出すため、真空ダクト4
に溶接などで取り付けられている。The orbital position of the electron beam in the vacuum duct 4 is monitored by a beam position monitor 8.
The synchrotron radiation port 9 takes out the synchrotron radiation emitted in the tangential direction of the deflection curvature of the deflection electromagnet 5, and the vacuum duct 4
It is attached by welding.
【0007】図8は上記ビーム位置モニタ8の断面を示
す。このビーム位置モニタ8は、通常4つのピックアッ
プ電極10と、これらピックアップ電極10からの信号
を取り出すため4つの導入端子11とが真空ダクト4に
取り付けられている。FIG. 8 shows a cross section of the beam position monitor 8. The beam position monitor 8 is usually provided with four pickup electrodes 10 and four introduction terminals 11 for extracting signals from these pickup electrodes 10, which are attached to the vacuum duct 4.
【0008】したがって、電子ビームが真空ダクト4の
中心Oを通る時は、ビームが4つのピックアップ電極1
0へ誘起される電圧は同一であるが、例えばビームが図
中右下方向へずれると、右下のピックアップ電極10の
誘起電圧は大きく、他は小さくなるので、これら4つの
電圧値を比較することにより、ビーム位置を知ることが
できる。Therefore, when the electron beam passes through the center O of the vacuum duct 4, the beam is
Although the voltage induced to 0 is the same, for example, if the beam shifts in the lower right direction in the figure, the induced voltage of the lower right pickup electrode 10 is large, and the others are small. Therefore, these four voltage values are compared. Thereby, the beam position can be known.
【0009】なお、ビーム位置モニタ8は導入端子11
が突き出しているため、電磁石を配置する部分には設置
しにくく、通常は電磁石を配置しない真空ダクト4の直
線部に設置される。The beam position monitor 8 has an introduction terminal 11
Are protruding, so that it is difficult to install them in the portion where the electromagnet is arranged, and is usually installed in the straight portion of the vacuum duct 4 where the electromagnet is not arranged.
【0010】図9は放射光モニタ12の一例の概略を示
す。この放射光モニタ12は放射光ポート9の先端に取
り付けられ、フォトダイオード13が4つ配置されてお
り、紙面垂直方向に照射される放射光はガウス分布を形
成している。この放射光分布の中心が4分割したフォト
ダイオード13の中心O´にあれば、4つのフォトダイ
オード13の出力電圧は同一であるが、中心O´からず
れると出力電圧がずれてくるので、これら4つの出力電
圧を比較することにより、放射光の重心の位置を知るこ
とができる。そして、放射光の重心の位置が判れば、放
射光の発光点である電子ビームの位置を換算することに
より求めることができる。FIG. 9 schematically shows an example of the radiation light monitor 12. The emitted light monitor 12 is attached to the tip of the emitted light port 9, and four photodiodes 13 are arranged. The emitted light emitted in a direction perpendicular to the paper surface has a Gaussian distribution. If the center of this radiation light distribution is at the center O 'of the photodiode 13 divided into four, the output voltages of the four photodiodes 13 are the same, but the output voltage shifts from the center O'. By comparing the four output voltages, the position of the center of gravity of the emitted light can be known. Then, if the position of the center of gravity of the emitted light is known, it can be obtained by converting the position of the electron beam, which is the emission point of the emitted light.
【0011】図10〜図12は偏向電磁石5の断面を示
し、この偏向電磁石5は強磁性体からなり真空ダクト4
の上下に配置した磁極14と、この磁極14とともに磁
気回路を構成する継鉄15と、この継鉄15に磁極14
を固定するための複数の締付けボルト16と、磁極14
の各々に巻回された上下の励磁巻線17と、電子ビーム
の軌道を補正するための上下の複数の補正巻線18と、
励磁巻線17および補正巻線18を固定するための複数
のホルダ19,20とから構成されている。FIGS. 10 to 12 show a cross section of the bending electromagnet 5, which is made of a ferromagnetic material and has a vacuum duct 4. As shown in FIG.
, A yoke 15 constituting a magnetic circuit with the magnetic pole 14, and a magnetic pole 14
A plurality of tightening bolts 16 for fixing the
Upper and lower excitation windings 17 wound around each of the above, a plurality of upper and lower correction windings 18 for correcting the trajectory of the electron beam,
It comprises a plurality of holders 19 and 20 for fixing the excitation winding 17 and the correction winding 18.
【0012】そして、磁極14間には超高真空に保持さ
れた真空ダクト4が配置され、電子ビームは真空ダクト
4の中心を紙面垂直方向へ運動する。例えば、ビームが
電子であって、図10における裏面から表面へ向かう方
向へ進み、偏向磁場の上側磁極をN極、下側磁極をS極
とすると、フレミングの左手の法則に従って電子ビーム
はホルダ19側への偏向力を受ける。A vacuum duct 4 maintained in an ultra-high vacuum is disposed between the magnetic poles 14, and the electron beam moves in the center of the vacuum duct 4 in a direction perpendicular to the plane of the drawing. For example, if the beam is an electron and travels from the back surface to the front surface in FIG. 10 and the upper magnetic pole of the deflection magnetic field is an N pole and the lower magnetic pole is an S pole, the electron beam is applied to the holder 19 according to Fleming's left-hand rule. It receives a deflection force to the side.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】ところで、偏向電磁石
5や四極電磁石6の磁場を理想的に製作することは不可
能で、磁場は設計値から外れる。また、これらの磁石を
全く誤差のないように据付けることも不可能で0.3mm
程度のずれや、0.3mrad程度の回転を許容せざるを得
ない。このような製作および据付に起因する誤差磁場の
ため、ビーム軌道はどうしても理想値からずれてしま
う。このビーム軌道を可及的に理想値に近付けるために
電子ビーム加速器では、補正電磁石が用いられ、上記偏
向電磁石5の補正巻線18もこの目的で設けられてい
る。By the way, it is impossible to ideally produce the magnetic field of the bending electromagnet 5 or the quadrupole electromagnet 6, and the magnetic field deviates from the design value. In addition, it is impossible to install these magnets without any error.
A slight deviation and a rotation of about 0.3 mrad must be allowed. Due to the error magnetic field resulting from such fabrication and installation, the beam trajectory is necessarily deviated from the ideal value. In order to make the beam trajectory as close as possible to the ideal value, a correction electromagnet is used in the electron beam accelerator, and the correction winding 18 of the deflection electromagnet 5 is also provided for this purpose.
【0014】また、ビーム軌道の補正を一度行ったとし
ても電源の変動、周囲の環境変化などにより、ビーム軌
道がドリフトするため、逐次補正する必要がある。そし
て、ビーム軌道の補正を行うには、真空ダクト4内のビ
ーム位置を知る必要があり、このためビーム位置モニタ
8や放射光モニタ12が用いられる。[0014] Even if the beam trajectory is corrected once, the beam trajectory drifts due to fluctuations in the power supply, changes in the surrounding environment, and the like. Then, in order to correct the beam trajectory, it is necessary to know the beam position in the vacuum duct 4, and therefore, the beam position monitor 8 and the radiation light monitor 12 are used.
【0015】しかしながら、従来では偏向電磁石5の1
台当たりの補正巻線18の個数が少ないため、ビーム進
行方向に対する偏向電磁石5の前後の真空ダクト4内に
設置された2台のビーム位置モニタ8の信号のみが補正
に用いられており、放射光モニタ12は放射光の強度お
よび放射光を照射するサンプルの位置決めなどに用いら
れ、同モニタ12から得られるビーム位置情報は有効に
用いられていなかった。このため、偏向電磁石5内での
ビーム軌道の補正は不十分であった。However, conventionally, one of the bending electromagnets 5
Since the number of correction windings 18 per unit is small, only the signals of the two beam position monitors 8 installed in the vacuum duct 4 before and after the bending electromagnet 5 in the beam traveling direction are used for correction, The optical monitor 12 is used for positioning the intensity of the emitted light and the sample to be irradiated with the emitted light, and the beam position information obtained from the monitor 12 has not been used effectively. For this reason, the correction of the beam trajectory in the bending electromagnet 5 was insufficient.
【0016】また、図12に示すように従来の補正巻線
18は、励磁巻線17と同様に磁極14の全体に巻回さ
れているため、偏向電磁石5の1台に対し、補正量すな
わち補正巻線18の励磁電流の大きさは一種類だけであ
って、補正機能が不十分である。このため、従来では偏
向電磁石5内でのビーム軌道のずれが大きく、真空ダク
ト4の幅および磁極14の幅を大きくしなければなら
ず、偏向電磁石5や真空ダクト4の大型化を招く問題点
があった。Further, as shown in FIG. 12, the conventional correction winding 18 is wound around the entire magnetic pole 14 similarly to the excitation winding 17, so that the correction amount, that is, the correction amount, The magnitude of the exciting current of the correction winding 18 is only one type, and the correction function is insufficient. For this reason, in the related art, the deviation of the beam trajectory in the bending electromagnet 5 is large, and the width of the vacuum duct 4 and the width of the magnetic pole 14 must be increased, which causes the deflection electromagnet 5 and the vacuum duct 4 to become large. was there.
【0017】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、ビーム位置モニタおよび放射光モニタの両者か
ら得られたビーム位置に基づいて偏向電磁石の補正巻線
の励磁量を制御することにより、偏向電磁石内のビーム
軌道のずれを小さくすることのできる電子ビーム加速器
を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and controls the amount of excitation of a correction winding of a bending electromagnet based on beam positions obtained from both a beam position monitor and a radiation light monitor. It is another object of the present invention to provide an electron beam accelerator capable of reducing a deviation of a beam trajectory in a bending electromagnet.
【0018】また、他の発明は、補正機能を向上させて
ビーム軌道のずれを小さくし、磁極幅を狭く、小型で高
性能な電子ビーム加速器用偏向電磁石を提供することを
目的とする。Another object of the present invention is to provide a small and high-performance bending electromagnet for an electron beam accelerator, which has an improved correction function to reduce the deviation of the beam trajectory, and has a narrow magnetic pole width.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明に係る電子ビーム
加速器は、上述した課題を解決するために、電子ビーム
を真空ダクト内のビーム軌道に沿って偏向電磁石で偏向
させ、この偏向電磁石の偏向曲率の接線方向へ放射され
る放射光を放射光ポートから取り出す電子ビーム加速器
において、上記真空ダクト内に設けられた複数のビーム
位置モニタと、上記放射光ポートに設けられた放射光モ
ニタと、上記偏向電磁石に複数個設けられ上記ビーム軌
道を補正する補正巻線と、上記ビーム位置モニタで検出
された複数のビーム位置信号および上記放射光モニタで
検出された複数のビーム位置信号を読み込み、この読み
込んだ信号に基づいて上記補正巻線の励磁量を算出する
演算回路と、この演算回路の信号により制御される複数
個の補正巻線用電源とを備えたものである。In order to solve the above-mentioned problems, an electron beam accelerator according to the present invention deflects an electron beam along a beam trajectory in a vacuum duct by a deflecting electromagnet. In an electron beam accelerator for extracting radiation emitted in a tangential direction of a curvature from a radiation light port, a plurality of beam position monitors provided in the vacuum duct, a radiation light monitor provided in the radiation light port, A plurality of correction windings provided on the deflection electromagnet for correcting the beam trajectory; a plurality of beam position signals detected by the beam position monitor; and a plurality of beam position signals detected by the synchrotron radiation monitor are read. An arithmetic circuit for calculating the amount of excitation of the correction winding based on the output signal, and a plurality of correction winding electrodes controlled by the signal of the arithmetic circuit. It is those with a door.
【0020】また、本発明に係る電子ビーム加速器用偏
向電磁石は、強磁性体からなる一対の磁極と、この磁極
を固定し同磁極とで磁気回路を構成する継鉄と、上記磁
極に巻回した一対の励磁巻線と、上記磁極に巻回され複
数対に分割しビーム軌道を補正する補正巻線とを備えた
ものである。Further, a deflection electromagnet for an electron beam accelerator according to the present invention comprises a pair of magnetic poles made of a ferromagnetic material, a yoke fixing the magnetic poles and forming a magnetic circuit with the magnetic poles, and a winding wound around the magnetic poles. And a correction winding wound around the magnetic pole and divided into a plurality of pairs to correct the beam trajectory.
【0021】[0021]
【作用】上記の構成を有する本発明に係る電子ビーム加
速器においては、ビーム位置モニタおよび放射光モニタ
からのビーム位置信号に基づいて偏向電磁石の補正巻線
の励磁量を制御するようにしたので、複数個の補正巻線
を独立に、且つ最適に励磁でき、偏向電磁石内でのビー
ム軌道のずれを小さく抑えるように補正することが可能
である。In the electron beam accelerator according to the present invention having the above configuration, the excitation amount of the correction winding of the bending electromagnet is controlled based on the beam position signals from the beam position monitor and the radiation light monitor. A plurality of correction windings can be excited independently and optimally, and it is possible to perform correction so as to keep the deviation of the beam trajectory in the bending electromagnet small.
【0022】また、本発明に係る電子ビーム加速器用偏
向電磁石においては、偏向電磁石の補正巻線を複数対に
分割して磁極に巻回したので、複数個の補正巻線を独自
に励磁でき、偏向電磁石内でのビーム軌道のずれを小さ
く抑えるように補正することが可能である。Further, in the deflection electromagnet for an electron beam accelerator according to the present invention, the correction winding of the deflection electromagnet is divided into a plurality of pairs and wound around magnetic poles, so that a plurality of correction windings can be independently excited. It is possible to correct the deviation of the beam trajectory in the bending electromagnet so as to keep it small.
【0023】[0023]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0024】本発明に係る電子ビーム加速器の一実施例
の概略構成を図2に示す。この電子ビーム加速器は線型
加速器21を有し、この線型加速器21は電子を生成し
て数千万電子ボルトまで加速し、この線型加速器21か
ら出射した電子ビームは輸送管22を経て、さらに入射
器23により真空ダクト24の中心に設定した設計軌道
上に導かれる。この真空ダクト24は電子ビームが残留
気体と衝突して損失となるのを防止するため、高真空状
態に維持されている。FIG. 2 shows a schematic configuration of an embodiment of the electron beam accelerator according to the present invention. This electron beam accelerator has a linear accelerator 21. The linear accelerator 21 generates electrons and accelerates them to tens of millions of electron volts. The electron beam emitted from the linear accelerator 21 passes through a transport tube 22 and further passes through an injector. 23 guides the tube on a design trajectory set at the center of the vacuum duct 24. The vacuum duct 24 is maintained in a high vacuum state in order to prevent the electron beam from losing due to collision with the residual gas.
【0025】また、真空ダクト24内に入射した電子ビ
ームは偏向電磁石25により所定方向磁場をかけられて
所定方向に偏向される一方、四極電磁石26により電子
ビームの収束、発散が行われ、線型加速器21から入射
された電子ビームは高周波加速空胴27によりさらに高
エネルギーに加速される。The electron beam entering the vacuum duct 24 is applied with a magnetic field in a predetermined direction by a bending electromagnet 25 and is deflected in a predetermined direction, while the convergence and divergence of the electron beam are performed by a quadrupole electromagnet 26, and the linear accelerator is used. The electron beam incident from 21 is further accelerated by the high-frequency acceleration cavity 27 to higher energy.
【0026】ここで、真空ダクト24中の電子ビームの
位置は複数のビーム位置モニタ28によりモニタされ、
そして放射光ポート29は偏向電磁石25の偏向曲率の
接線方向へ放射される放射光を取り出すため、真空ダク
ト24に溶接などで取り付けられている。また、放射光
ポート29の先端には、放射光の重心の位置をモニタす
る放射光モニタ30(図1に示す)が複数取り付けられ
ている。Here, the position of the electron beam in the vacuum duct 24 is monitored by a plurality of beam position monitors 28,
The radiation light port 29 is attached to the vacuum duct 24 by welding or the like in order to extract radiation light radiated in the tangential direction of the deflection curvature of the bending electromagnet 25. A plurality of synchrotron radiation monitors 30 (shown in FIG. 1) for monitoring the position of the center of gravity of synchrotron light are attached to the tip of the synchrotron light port 29.
【0027】図1は本発明に係る電子ビーム加速器の一
実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an electron beam accelerator according to the present invention.
【0028】図1に示す電子ビーム加速器は2つのビー
ム位置モニタ28,28および2つの放射光モニタ3
0,30を有し、これら4つのモニタ信号はそれぞれビ
ーム位置検出回路31に送出されてビーム位置が検出さ
れる。このビーム位置検出回路31により検出されたビ
ーム位置から各補正巻線32の励磁量は補正巻線励磁量
演算装置33により計算され、この演算装置33の信号
により補正巻線用電源34が動作し、この補正巻線用電
源34を介して補正巻線32の励磁量が制御される。な
お、補正巻線32は偏向電磁石25に設けられ、電子ビ
ームの軌道を補正するためのものである。The electron beam accelerator shown in FIG. 1 has two beam position monitors 28 and 28 and two radiation light monitors 3.
These four monitor signals are sent to a beam position detection circuit 31 to detect the beam position. The excitation amount of each correction winding 32 is calculated from the beam position detected by the beam position detection circuit 31 by a correction winding excitation amount calculation device 33, and a signal from the calculation device 33 operates a correction winding power supply 34. The excitation amount of the correction winding 32 is controlled via the correction winding power supply 34. The correction winding 32 is provided on the bending electromagnet 25 and is for correcting the trajectory of the electron beam.
【0029】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【0030】図1では検出可能なビーム位置はビーム位
置モニタ28,28と放射光モニタ30,30を併せて
4箇所であり、各々の位置の理想のビーム位置からのず
れをx1 ,x2 ,x3 ,x4 とすると、このずれを0に
するための4つの補正巻線32の電流値i1 ,i2 ,i
3 ,i4 との関係は、In FIG. 1, there are four detectable beam positions including the beam position monitors 28, 28 and the emission light monitors 30, 30, and the deviations of the respective positions from the ideal beam positions are represented by x 1 , x 2. , X 3 , x 4 , the current values i 1 , i 2 , i of the four correction windings 32 for setting the deviation to zero.
The relationship between 3 and i 4 is
【数1】 ここで、amn(m=1〜4、n=1〜4)は補正巻線3
2と、ビーム位置モニタ28または放射光モニタ30と
の位置関係で決定される定数である。一般的に行列式で
書くと、(Equation 1) Here, a mn (m = 1 to 4, n = 1 to 4) is the correction winding 3
2 is a constant determined by the positional relationship between the beam position monitor 28 and the radiation light monitor 30. Generally, when written in determinant,
【数2】 として、(Equation 2) As
【数3】A・i=X となり、この解はA · i = X, and the solution is
【数4】i=A-1・x…(2) 式(2)においてA-1はAの逆行列である。したがっ
て、式(2)の演算を補正巻線励磁量演算装置33で行
わせることにより、最適な補正巻線32の励磁量を決定
することができる。I = A −1 · x (2) In equation (2), A −1 is the inverse matrix of A. Therefore, by causing the calculation of the expression (2) to be performed by the correction winding excitation amount calculation device 33, the optimum excitation amount of the correction winding 32 can be determined.
【0031】すなわち、本実施例では複数の補正巻線3
2を独立且つ最適に励磁できるため、偏向電磁石25内
でのビーム軌道のずれを小さく抑えるように補正するこ
とができる。That is, in this embodiment, a plurality of correction windings 3
2 can be excited independently and optimally, so that the deviation of the beam trajectory in the bending electromagnet 25 can be corrected to be small.
【0032】なお、上記実施例では検出可能なビーム位
置の数(m)および補正巻線32の数(n)が同じ例に
ついて述べたが、必ずしも同じである必要はない。例え
ば、m>nすなわち補正巻線32の数の方が少ない場合
には、最小二乗法により、m<nすなわち補正巻線の数
の方が多い場合には未定計数法などの数学的手法によ
り、補正巻線励磁量演算装置33で補正巻線32の最適
な励磁量を決定することができる。In the above embodiment, an example in which the number (m) of detectable beam positions and the number (n) of the correction windings 32 are the same has been described. However, the numbers need not always be the same. For example, when m> n, that is, when the number of the correction windings 32 is smaller, the least square method is used. When m <n, that is, when the number of the correction windings is larger, a mathematical method such as the undetermined counting method is used. The optimum excitation amount of the correction winding 32 can be determined by the correction winding excitation amount calculation device 33.
【0033】このように本実施例によれば、ビーム位置
モニタ28,28および放射光モニタ30,30からの
ビーム位置信号に基づいて偏向電磁石25の補正巻線3
2の励磁量を制御するようにしたので、複数個の補正巻
線32を独立に、且つ最適に励磁でき、偏向電磁石25
内でのビーム軌道のずれを小さく抑えるように補正する
ことが可能である。As described above, according to the present embodiment, the correction winding 3 of the bending electromagnet 25 is based on the beam position signals from the beam position monitors 28, 28 and the radiation light monitors 30, 30.
2 is controlled, the plurality of correction windings 32 can be excited independently and optimally.
It is possible to correct so that the deviation of the beam trajectory in the inside is kept small.
【0034】図3および図4は図2の電子ビーム加速器
における偏向電磁石の第1実施例を示す。図3および図
4に示すように、偏向電磁石25は強磁性体からなり真
空ダクト24の上下に配置した磁極35と、この磁極3
5とともに磁気回路を構成する継鉄36と、この継鉄3
6に磁極35を固定するための複数の締付けボルト37
と、磁極35に巻回された上下の励磁巻線38と、電子
ビームの軌道を補正するための上下の複数の補正巻線3
2と、励磁巻線38および補正巻線32を固定するため
の複数のホルダ40,41とから構成されている。FIGS. 3 and 4 show a first embodiment of the bending electromagnet in the electron beam accelerator of FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, the bending electromagnet 25 is made of a ferromagnetic material and is disposed above and below the vacuum duct 24.
5 and a yoke 36 forming a magnetic circuit with the yoke 3
6, a plurality of tightening bolts 37 for fixing the magnetic pole 35
And upper and lower excitation windings 38 wound around the magnetic pole 35, and a plurality of upper and lower correction windings 3 for correcting the trajectory of the electron beam.
2 and a plurality of holders 40 and 41 for fixing the excitation winding 38 and the correction winding 32.
【0035】ここで、補正巻線32は磁極35に形成し
た溝42に収納され、磁極35に巻回した後、磁極35
および継鉄36を締付けボルト37で締付けて固定され
ている。Here, the correction winding 32 is housed in a groove 42 formed in the magnetic pole 35, and is wound around the magnetic pole 35.
And the yoke 36 is fixed by tightening with the tightening bolt 37.
【0036】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【0037】図4では4個の補正巻線32を有し、それ
ぞれ図1に示した補正巻線用電源34へ接続されてい
る。このため、4個の補正巻線32を独立に制御でき、
例えば逆極性の励磁も可能である。したがって、ビーム
軌道のずれを補正し易く、偏向電磁石25内でのビーム
軌道のずれを小さく抑えることができる。In FIG. 4, there are four correction windings 32, each of which is connected to the correction winding power supply 34 shown in FIG. Therefore, the four correction windings 32 can be controlled independently,
For example, excitation of the opposite polarity is also possible. Therefore, the deviation of the beam trajectory can be easily corrected, and the deviation of the beam trajectory in the bending electromagnet 25 can be reduced.
【0038】図5は図2の電子ビーム加速器における偏
向電磁石の第2実施例を示し、前記第1実施例と同一の
部分には同一の符号を付して説明する。この実施例では
溝42の位置を磁極35の対向面側へ移動させた例であ
り、溝42が深すぎたり、大きすぎたりすると、励磁巻
線38が発生する磁束により主偏向磁場が乱れてしまう
ので溝42は小さい。すなわち、補正巻線32が小さい
場合に有効である。FIG. 5 shows a second embodiment of the bending electromagnet in the electron beam accelerator of FIG. 2, and the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. This embodiment is an example in which the position of the groove 42 is moved to the surface facing the magnetic pole 35. If the groove 42 is too deep or too large, the magnetic flux generated by the exciting winding 38 disturbs the main deflection magnetic field. Therefore, the groove 42 is small. That is, it is effective when the correction winding 32 is small.
【0039】したがって、図5に示すように補正巻線3
2を磁極35間へ移動させると、補正巻線32が発生す
る磁束により磁場間の結合が小さくなり、補正巻線32
を独立に制御し易くなる。その他の構成および作用は前
記第1実施例と同一であるのでその説明を省略する。Therefore, as shown in FIG.
2 is moved between the magnetic poles 35, the magnetic flux generated by the correction winding 32 reduces the coupling between the magnetic fields.
Can be easily controlled independently. The other configuration and operation are the same as those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
【0040】図6は図2の電子ビーム加速器における偏
向電磁石の第3実施例を示し、前記第1実施例と同一の
部分には同一の符号を付して説明する。この実施例では
溝42をなくし、補正巻線32を磁極35の対向面へ取
り付けた例である。したがって、この実施例によれば、
真空ダクト24が小さく、補正巻線32と干渉しない場
合に採用可能である。その他の構成および作用は前記第
1実施例と同一であるのでその説明を省略する。FIG. 6 shows a third embodiment of the bending electromagnet in the electron beam accelerator shown in FIG. This embodiment is an example in which the groove 42 is eliminated and the correction winding 32 is attached to the surface facing the magnetic pole 35. Thus, according to this embodiment,
This is applicable when the vacuum duct 24 is small and does not interfere with the correction winding 32. The other configuration and operation are the same as those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電子
ビーム加速器では、ビーム位置モニタおよび放射光モニ
タからのビーム位置信号に基づいて偏向電磁石の補正巻
線の励磁量を制御して1台の偏向電磁石内の複数の補正
巻線の励磁量を最適化できるため、また電子ビーム加速
器用偏向電磁石では、偏向電磁石の補正巻線を複数対に
分割して磁極に巻回したので、それぞれ偏向電磁石内で
のビーム軌道のずれを小さく抑えることができる。As described above, in the electron beam accelerator according to the present invention, the amount of excitation of the correction winding of the bending electromagnet is controlled based on the beam position signals from the beam position monitor and the radiation light monitor. In the deflection electromagnet for an electron beam accelerator, the deflection winding of the deflection electromagnet is divided into a plurality of pairs and wound around the magnetic poles. The deviation of the beam trajectory in the electromagnet can be kept small.
【0042】このため、偏向電磁石の磁極幅を小さくで
き、継鉄を通る磁束は磁極幅とほぼ比例して小さくなる
ので、継鉄の幅も小さくでき、全体としての偏向電磁石
の小型・軽量化が図れる。したがって、偏向電磁石の励
磁電源の小容量化ができる。また、偏向電磁石部の真空
ダクトの幅も小さくできるので、真空ダクトも小型化で
きる。For this reason, the magnetic pole width of the bending electromagnet can be reduced, and the magnetic flux passing through the yoke becomes smaller almost in proportion to the magnetic pole width, so that the width of the yoke can be reduced, and the size and weight of the bending electromagnet as a whole can be reduced. Can be achieved. Therefore, the capacity of the excitation power supply of the bending electromagnet can be reduced. Further, since the width of the vacuum duct of the bending electromagnet can be reduced, the size of the vacuum duct can be reduced.
【0043】また、本発明に係る電子ビーム加速器によ
れば、偏向電磁石部のビーム位置をリアルタイムで制御
できるため、ビームおよび放射光の安定性が向上する。
そして、小型・高性能化が可能なため、安価で高性能な
電子ビーム加速器を提供できる。According to the electron beam accelerator of the present invention, the beam position of the bending electromagnet can be controlled in real time, so that the stability of the beam and the emitted light is improved.
In addition, since the size and performance can be improved, an inexpensive and high-performance electron beam accelerator can be provided.
【0044】さらに、本発明に係る電子ビーム加速器用
偏向電磁石によれば、小型化が可能なため、安価な偏向
電磁石、偏向電磁石の励磁電源および真空ダクトを提供
でき、ひいては電子ビーム加速器の小型・低廉化が図れ
る。Further, according to the deflection electromagnet for an electron beam accelerator according to the present invention, since the size can be reduced, it is possible to provide an inexpensive deflection electromagnet, an excitation power supply for the deflection electromagnet and a vacuum duct. Cost reduction can be achieved.
【図1】本発明に係る電子ビーム加速器の一実施例を示
すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of an electron beam accelerator according to the present invention.
【図2】本発明を適用した電子ビーム加速器の概略を示
す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing an electron beam accelerator to which the present invention is applied.
【図3】図2の電子ビーム加速器における偏向電磁石の
第1実施例を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing a first embodiment of a bending electromagnet in the electron beam accelerator of FIG. 2;
【図4】図3におけるのA−A線断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along line AA in FIG. 3;
【図5】図2の電子ビーム加速器における偏向電磁石の
第2実施例を示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing a second embodiment of the bending electromagnet in the electron beam accelerator of FIG. 2;
【図6】図2の電子ビーム加速器における偏向電磁石の
第3実施例を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing a third embodiment of the bending electromagnet in the electron beam accelerator of FIG. 2;
【図7】一般の電子ビーム加速器の概略を示す構成図。FIG. 7 is a configuration diagram schematically showing a general electron beam accelerator.
【図8】ビーム位置モニタの断面図。FIG. 8 is a sectional view of a beam position monitor.
【図9】放射光モニタの断面図。FIG. 9 is a sectional view of a synchrotron radiation monitor.
【図10】図7におけるB−B線断面図。FIG. 10 is a sectional view taken along line BB in FIG. 7;
【図11】図10に示す偏向電磁石の断面図。11 is a sectional view of the bending electromagnet shown in FIG.
【図12】図10に示す偏向電磁石の他の断面図。FIG. 12 is another sectional view of the bending electromagnet shown in FIG. 10;
24 真空ダクト 25 偏向電磁石 28 ビーム位置モニタ 29 放射光ポート 30 放射光モニタ 31 ビーム位置検出回路 32 補正巻線 33 補正巻線励磁量演算装置 34 補正巻線用電源 35 磁極 36 継鉄 37 締付けボルト 38 励磁巻線 39 補正巻線 40 ホルダ 41 ホルダ 24 Vacuum Duct 25 Bending Electromagnet 28 Beam Position Monitor 29 Synchrotron Radiation Port 30 Synchrotron Radiation Monitor 31 Beam Position Detection Circuit 32 Correction Winding 33 Correction Winding Excitation Amount Calculation Device 34 Correction Winding Power Supply 35 Magnetic Pole 36 Yoke 37 Tightening Bolt 38 Excitation winding 39 Correction winding 40 Holder 41 Holder
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05H 13/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H05H 13/04
Claims (2)
に沿って偏向電磁石で偏向させ、この偏向電磁石の偏向
曲率の接線方向へ放射される放射光を放射光ポートから
取り出す電子ビーム加速器において、上記真空ダクト内
に設けられた複数のビーム位置モニタと、上記放射光ポ
ートに設けられた放射光モニタと、上記偏向電磁石に複
数個設けられ上記ビーム軌道を補正する補正巻線と、上
記ビーム位置モニタで検出された複数のビーム位置信号
および上記放射光モニタで検出された複数のビーム位置
信号を読み込み、この読み込んだ信号に基づいて上記補
正巻線の励磁量を算出する演算回路と、この演算回路の
信号により制御される複数個の補正巻線用電源とを備え
たことを特徴とする電子ビーム加速器。1. An electron beam accelerator for deflecting an electron beam along a beam trajectory in a vacuum duct by a deflecting electromagnet and extracting radiation emitted in a tangential direction of a deflection curvature of the deflection electromagnet from a radiation light port. A plurality of beam position monitors provided in a vacuum duct; a radiation light monitor provided in the radiation light port; a plurality of correction windings provided in the bending electromagnet for correcting the beam trajectory; An arithmetic circuit for reading a plurality of beam position signals detected by the above and a plurality of beam position signals detected by the emission light monitor, and calculating an excitation amount of the correction winding based on the read signals; An electron beam accelerator comprising a plurality of power supplies for correction windings controlled by the signals of (1) and (2).
極を固定し同磁極とで磁気回路を構成する継鉄と、上記
磁極に巻回した一対の励磁巻線と、上記磁極に巻回され
複数対に分割しビーム軌道を補正する補正巻線とを備え
たことを特徴とする電子ビーム加速器用偏向電磁石。2. A pair of magnetic poles made of a ferromagnetic material, a yoke that fixes the magnetic poles and forms a magnetic circuit with the magnetic poles, a pair of exciting windings wound around the magnetic poles, and a winding around the magnetic poles. And a correction winding for correcting the beam trajectory by dividing the beam into a plurality of pairs.
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