JPH03116700A - Synchrotron radiator - Google Patents
Synchrotron radiatorInfo
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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、高エネルギに加速された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 is directed to synchrotron radiation, which can extract electromagnetic waves emitted when high-energy accelerated electrons are deflected by a magnetic field. Regarding equipment.
(従来の技術)
周知の如く、半導体装置の集積度は露光光源によって大
きく左右される。現在、露光光として紫外線等が使用さ
れているが、これらの光では集積度の面において限界に
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 exposure light source. Currently, ultraviolet light and the like are used as exposure light, but these lights are approaching their limits in terms of the degree of integration.
このようなことから、最近では、高エネルギに加速され
た電子が磁場によって偏向される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), which are emitted when high-energy accelerated electrons are deflected by a magnetic field, as exposure light. Several proposals have already been made for synchrotron radiation devices capable of transmitting this light.
第4図には提案されているシンクロトロン放射装置の概
略構成が示されている。この装置は電子を光速度近くま
で加速する線形加速器1を備えている。加速された電子
は、案内路および入射器2を介して真空状態下にある蓄
積リング3内に入射される。FIG. 4 shows a schematic configuration of the proposed synchrotron radiation device. This device is equipped with a linear accelerator 1 that accelerates electrons to near the speed of light. The accelerated electrons are injected via a guide path and an injector 2 into a storage ring 3 under vacuum conditions.
蓄積リング3内は周回する空洞により形成されている。The inside of the storage ring 3 is formed by a circulating cavity.
蓄積リング3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3の4つの円弧状部分の近傍には蓄積リ
ング3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4が配置されている。各偏向用電
磁石4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、第5図に示すように、電子軌
道P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。The storage ring 3 is not a perfect circular ring but is formed in the shape of a square frame. The four apexes are formed in an arc shape having a length of one-fourth of a circle with a predetermined radius of curvature. Deflecting electromagnets 4 are arranged near the four arcuate portions of the storage ring 3 to deflect electrons traveling within the storage ring 3 by 90° using a magnetic field. Each deflection electromagnet 4 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. As shown in FIG. 5, the iron core 6 includes a pair of magnetic pole parts 8.9 that face each other in a direction orthogonal to the electron orbit plane with the electron orbit P in between, and these magnetic pole parts 8.9 are arranged around the central axis of the electron orbit P. It is provided with a yoke portion 10 that connects to the yoke portion 10, and is formed into a fan shape as a whole.
蓄積リング4の直線部分近傍には電磁石11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洞12
が設けられている。そして、蓄積リング3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3内に通じ、かつ接線方向に延びる関係に接
続されている。An electromagnet 11 is arranged near the straight part of the storage ring 4, and a high frequency acceleration cavity 12 is arranged at one place in the straight part.
is provided. A beam line 13 for guiding the generated synchrotron radiation to a predetermined location is connected to a portion of the wall of the arc-shaped portion of the storage ring 3 located outside the electron orbit P, and is connected in a tangential direction. connected in a relationship that extends to .
このシンクロトロン放射装置では、線形加速器1で加速
された電子を蓄積リング3内に入射させ、この電子を偏
向用電磁石4によって与えられた磁場で周回軌道に添わ
せるように偏向させるとともに、高周波加速空洞12で
さらに高いエネルギに加速して周回させる。そして、電
子が磁場によって偏向されるときに放射される放射光を
ビームライン13を介して取り出すようにしている。In this synchrotron radiation device, electrons accelerated by a linear accelerator 1 are made to enter a storage ring 3, and the electrons are deflected by a magnetic field given by a deflecting electromagnet 4 so as to follow an orbit, and are also subjected to high-frequency acceleration. It is accelerated to a higher energy in the cavity 12 and circulated. Then, synchrotron radiation emitted when the electrons are deflected by the magnetic field is extracted via the beam line 13.
しかしながら、上記のように構成されたシンクロトロン
放射装置にあっても次のような問題があった。すなわち
、この装置では前述の如く蓄積リング3の円弧状部分に
、その接線方向に延びる関係にビームライン13を取り
付ける必要がある。However, even with the synchrotron radiation device configured as described above, there are the following problems. That is, in this device, as described above, it is necessary to attach the beam line 13 to the arc-shaped portion of the storage ring 3 in a relationship extending in the tangential direction thereof.
このため、偏向用電磁石4の一部を構成している鉄心6
は必然的に第5図に示す構造、つまりヨーク部10が電
子軌道Pより内側に位置した構造となる。このような構
造の鉄心としては、製造面から分類すると、第6図に示
すように珪素鋼板等を鉄心断面の形状に打ち抜いた薄板
21を、偏向軌道の外側に薄い磁性板製のスペーサ22
を適宜介在させながら放射状に積層して形成されたセク
ター型と称されているものと、第7図に示すように薄板
21を電子軌道Pに沿って位置をずらせながら積層して
形成されたレキュタンギュラー型と称されるものと、全
体が機械加工によって形成されたものとがある。For this reason, the iron core 6 that constitutes a part of the deflection electromagnet 4
This inevitably results in the structure shown in FIG. 5, that is, the structure in which the yoke portion 10 is located inside the electron orbit P. As shown in FIG. 6, an iron core with such a structure can be classified from a manufacturing perspective by using a thin plate 21 punched out of a silicon steel plate or the like in the cross-sectional shape of the iron core, and a spacer 22 made of a thin magnetic plate placed on the outside of the deflection track.
There are two types: the so-called sector type, which is formed by stacking thin plates 21 radially with appropriate interposition, and the sector type, which is formed by stacking thin plates 21 with their positions shifted along the electron trajectory P, as shown in Fig. 7. There are those called cutangular shapes and those that are entirely formed by machining.
シンクロトロン放射装置を小型、かつ安価にするには、
偏向用電磁石を小型化できること、偏向用電磁石の磁場
強度を高くでき、偏向半径を小さくできること、1つの
偏向用電磁石での偏向角を大きくでき、偏向用電磁石の
数を減らすことができることなどが望まれる。このよう
な観点から考察すると、鉄心をレキュタンギュラー型に
構成した場合には、構造的に鉄心の外径がセクター型に
比べて大きくなるし、偏向角も45°程度が上限である
。したがって、セクター型を採用することが好ましいこ
とになる。しかし、従来のセクター型を採用した鉄心で
は、通常、磁極部8.9の電子軌道Pと直交−する方向
の幅L2と、ヨーク部10の電子軌道Pと直交する方向
の幅L1とをほぼ等しくしている。このため、磁極部8
.9の磁束通路断面積に比べてヨーク部10の磁束通路
断面積が大幅に少ない。この結果、電子軌道P上の最大
磁場を鉄心材料の最大有効利用磁場と考えられている1
、5T程度まで上げることができず、1.2T程度が限
度であった。このため、セクター型の特徴を最大限に発
揮できない問題があった。In order to make the synchrotron radiation device small and inexpensive,
It is desirable that the deflection electromagnet can be made smaller, that the magnetic field strength of the deflection electromagnet can be increased, that the deflection radius can be made smaller, that the deflection angle of one deflection electromagnet can be increased, and that the number of deflection electromagnets can be reduced. It will be done. When considered from this point of view, when the iron core is configured in a recutangular type, the outer diameter of the iron core is structurally larger than that in a sector type, and the upper limit of the deflection angle is about 45°. Therefore, it is preferable to adopt the sector type. However, in a conventional sector-type iron core, the width L2 of the magnetic pole part 8.9 in the direction orthogonal to the electron trajectory P and the width L1 of the yoke part 10 in the direction orthogonal to the electron trajectory P are usually approximately equal to each other. are equal. Therefore, the magnetic pole part 8
.. The cross-sectional area of the magnetic flux path of the yoke portion 10 is significantly smaller than the cross-sectional area of the magnetic flux path of the yoke portion 9. As a result, the maximum magnetic field on the electron orbit P is considered to be the most effectively utilized magnetic field of the iron core material.
, it was not possible to raise the temperature to about 5T, and the limit was about 1.2T. For this reason, there was a problem in that the characteristics of the sector type could not be maximized.
(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
、偏向用電磁石の小型化を図って全体の小型化を図ろう
とすると、高い磁場を供給することができない問題があ
った。(Problems to be Solved by the Invention) As mentioned above, in the conventional synchrotron radiation device, if an attempt is made to downsize the deflection electromagnet and the overall size, it is not possible to supply a high magnetic field. There was a problem.
そこで本発明は、偏向用電磁石の鉄心として小型化に有
利なセクター型を用いても鉄心材料の最大有効利用磁場
程度の高い磁場を供給可能で、もって全体の小型化およ
び低価格化を実現できるシンクロトロン放射装置を提供
することを目的としている。Therefore, the present invention makes it possible to supply a magnetic field as high as the maximum effective magnetic field of the core material even if a sector type, which is advantageous for downsizing, is used as the iron core of the deflecting electromagnet, thereby realizing overall downsizing and cost reduction. 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、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, in the synchrotron radiation device according to the present invention, as the iron core of the deflection electromagnet, a magnet that is perpendicular to the electron orbit plane across the electron orbit is used. It is equipped with a pair of magnetic pole parts facing each other in the direction and a yoke part that connects the above pair of magnetic pole parts around the central axis of the electron orbit. The width of the part in the direction orthogonal to the electron orbit is set to be large.
(作 用)
磁極部およびヨーク部の上述した幅を上記関係に設定し
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る。(Function) Since the widths of the magnetic pole portion and the yoke portion are set in the above relationship, the cross-sectional area of the magnetic flux path of the yoke portion can be made equal to or greater than that of the magnetic pole portion. Therefore, even with a sector-type core configuration, 1.5T
It becomes possible to supply a magnetic field of approximately
(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装置
に組込まれた偏向用電磁石31が1つだけ示されている
。本発明に係るシンクロトロン放射装置は、偏向用電磁
石の構成に特徴がある。したがって゛、ここでは他の部
分は省略しである。FIG. 1 shows only one deflecting electromagnet 31 incorporated in a synchrotron device according to an embodiment of the present invention. The synchrotron radiation device according to the present invention is characterized by the configuration of the deflection electromagnet. Therefore, other parts are omitted here.
この例における偏向用電磁石31は、蓄積リング32内
を走行する電子を90度偏向させる機能を備えており、
鉄心33と、この鉄心33に巻装された常電導コイルあ
るいは超電導コイルからなるコイル34とで構成されて
いる。The deflection electromagnet 31 in this example has a function of deflecting electrons traveling in the storage ring 32 by 90 degrees,
It is composed of an iron core 33 and a coil 34, which is a normal conducting coil or a superconducting coil, wound around the iron core 33.
鉄心33は、セクター型に・形成されたもので、電子軌
道P1つまり蓄積リング32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35.36およびこ
れら磁極部35.36を電子軌道Pの中心軸回りに繋ぐ
ヨーク部37を備え、全体として扇形に形成されている
。そして、第2図に示すように、磁極部35 (36)
の電子軌道Pと直交する方向の幅L2より、ヨーク部3
7の電子軌道Pと直交する方向の幅り、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37の磁束通路断面積が磁
極部35.36のそれと同等あるいはそれ以上になるよ
うにしている。The iron core 33 is formed in a sector shape, and has a pair of magnetic pole parts 35 and 36 that face each other in a direction perpendicular to the electron orbit plane with the electron orbit P1, that is, the storage ring 32 in between, and these magnetic pole parts 35 and 36 are It is provided with a yoke portion 37 that connects around the central axis of the orbit P, and is formed into a fan shape as a whole. Then, as shown in FIG. 2, the magnetic pole part 35 (36)
From the width L2 in the direction perpendicular to the electron trajectory P, the yoke part 3
The width in the direction perpendicular to the electron orbit P of No. 7 is set to be large. That is, by setting the widths L2 and Ll in the above relationship, the cross-sectional area of the magnetic flux path of the yoke portion 37 is made to be equal to or greater than that of the magnetic pole portions 35 and 36.
このように構成された偏向用電磁石31を持つシンクロ
トロン放射装置では、偏向用電磁石31に組込まれた鉄
心33のヨーク部37の磁束通路断面積が磁極部35.
36のそれと同等あるいはそれ以上に設定されているこ
とが有効に作用して、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丁
5T程度の磁場を供給することができる。すなわち、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る
。したがって、偏向用電磁石31の小型化を図った状態
で偏向半径を小さくでき、結局、放射装置全体の小型化
および低価格化を実現することができる。In the synchrotron radiation device having the deflection electromagnet 31 configured in this way, the cross-sectional area of the magnetic flux path of the yoke portion 37 of the iron core 33 incorporated in the deflection electromagnet 31 is the same as that of the magnetic pole portion 35.
The setting is equal to or higher than that of 36, which works effectively to supply a magnetic field of about 5 T per tube, which is considered to be the maximum effective magnetic field of the iron core material, on the electron trajectory P in the deflection part. can do. That is, by using a sector-type core that is advantageous for miniaturization, the supplied magnetic field can be increased to about the upper limit determined by the core material. Therefore, the deflection radius can be reduced while the deflection electromagnet 31 is made smaller, and as a result, the entire radiation device can be made smaller and lower in price.
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、第3図に示すように、セクター型を若干
変形させ、Ll>L2の条件を満たすとともに鉄心33
aの電子軌道P方向の両端面38a、38bを、電子軌
道平面上で電子軌道Pに対して90°以下の角度θで交
差する形状に形成してヨーク部37の磁束通路断面積を
一層増加させるようにしてもよい。また、上述した各例
では偏向用電磁石によって電子ビームを90°偏向させ
るようにしているが、本発明は、60°偏向あるいは1
80°偏向等、任意の偏向角用のものに4適用できる。Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. That is, as shown in FIG. 3, the sector type is slightly deformed to satisfy the condition Ll>L2 and to
Both end surfaces 38a and 38b of a in the electron orbit P direction are formed in a shape that intersects the electron orbit P at an angle θ of 90° or less on the electron orbit plane to further increase the magnetic flux path cross-sectional area of the yoke portion 37. You may also do so. Further, in each of the above-mentioned examples, the electron beam is deflected by 90 degrees by the deflecting electromagnet, but the present invention can deflect the electron beam by 60 degrees or by 1.
4 can be applied to any deflection angle such as 80° deflection.
また、小型化を優先させるときには、上記各手段と併用
させてコイルを励磁する電源を増強し、1.5T以上の
磁場を供給するすることも効果的である。Furthermore, when prioritizing miniaturization, it is also effective to increase the power source for exciting the coil in combination with the above-mentioned means and supply a magnetic field of 1.5 T or more.
[発明の効果]
以上のように、本発明によれば、特に、偏向用電磁石の
小型化および機能強化を図ることができ、もって装置全
体の小型化および低価格化を実現できる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to particularly downsize and enhance the functionality of the deflecting electromagnet, thereby realizing downsizing and cost reduction of the entire device.
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2図は第1図におけるA−A線に沿って切断し
矢印方向に見た図、第3図は鉄心の変形例を第2図に対
応させて示す図、第4図はシンクロトロン放射装置の概
略構成図、第5図は従来のシンクロトロン放射装置に組
込まれている偏向用電磁石における鉄心の斜視図、第6
図および第7図はそれぞれ従来の鉄心形状を説明するた
めの図である。
1・・・線形加速器、3・・・蓄積リング、12・・・
高周波加速空洞、13・・・ビームライン、31・・・
偏向用電磁石、32・・・蓄積リング、33.33a・
・・鉄心、34・・・コイル、35.36・・・磁極部
、37・・・ヨーク部、38a、38b・・・端面、P
・・・電子軌道。FIG. 1 is a perspective view showing only one deflection electromagnet incorporated in a synchrotron radiation device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view taken along line A-A in FIG. Figure 3 is a diagram showing a modified example of the iron core corresponding to Figure 2, Figure 4 is a schematic configuration diagram of a synchrotron radiation device, and Figure 5 is a diagram of a conventional synchrotron radiation device, as seen in the direction of the arrow. Perspective view of the iron core in the built-in deflection electromagnet, No. 6
FIG. 7 and FIG. 7 are diagrams for explaining the conventional iron core shape, respectively. 1...Linear accelerator, 3...Storage ring, 12...
High frequency acceleration cavity, 13...beam line, 31...
Deflection electromagnet, 32...Storage ring, 33.33a.
...Iron core, 34...Coil, 35.36...Magnetic pole part, 37...Yoke part, 38a, 38b...End face, P
...electron orbit.
Claims (2)
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て周回さ
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 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 circulated, and are emitted when deflected. In the synchrotron radiation device, each of the deflecting electromagnets 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 pair of magnetic pole parts facing the center of the electron orbit. The whole is formed into a sector shape with a yoke part connecting around the axis, and the width of the yoke part in the direction perpendicular to the electron trajectory is set larger than the width of the magnetic pole part in the direction perpendicular to the electron trajectory. A synchrotron radiation device characterized by having an iron core.
面上で電子軌道に対して90゜以下の角度で交差する形
状に形成さ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 synchronizer according to claim 1, wherein the iron core is formed in a shape such that both end faces in the electron orbit direction intersect with the electron orbit at an angle of 90 degrees or less on the electron orbit plane. Tron radiation device.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25491989A JPH03116700A (en) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | Synchrotron radiator |
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 |
---|---|---|---|
JP25491989A JPH03116700A (en) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | Synchrotron radiator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH03116700A true JPH03116700A (en) | 1991-05-17 |
Family
ID=17271681
Family Applications (1)
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JP25491989A Pending JPH03116700A (en) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | Synchrotron radiator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03116700A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105392270A (en) * | 2015-10-16 | 2016-03-09 | 中国科学院上海应用物理研究所 | Medical proton synchrotron |
-
1989
- 1989-09-29 JP JP25491989A patent/JPH03116700A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105392270A (en) * | 2015-10-16 | 2016-03-09 | 中国科学院上海应用物理研究所 | Medical proton synchrotron |
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