JPH03190099A - 加速蓄積リングの真空ダクト - Google Patents

加速蓄積リングの真空ダクト

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JPH03190099A
JPH03190099A JP32865189A JP32865189A JPH03190099A JP H03190099 A JPH03190099 A JP H03190099A JP 32865189 A JP32865189 A JP 32865189A JP 32865189 A JP32865189 A JP 32865189A JP H03190099 A JPH03190099 A JP H03190099A
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JP
Japan
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vacuum duct
magnetic field
duct
charged particles
tube wall
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JP32865189A
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English (en)
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Ichiro Honjo
本荘 一郎
Takao Taguchi
田口 孝雄
Hiroshi Tanaka
浩 田中
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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】 〔概 要〕 荷電粒子が高速で周回する内空間に偏向電磁石により荷
電粒子の周回面と垂直な磁場が形成される加速蓄積リン
グの真空ダクトに関し、偏向電磁石が形成する磁場の強
度を急変させた際に真空ダクトの管壁内に発生する渦電
流によって形成される磁場の強度が、荷電粒子の周回面
方向に一様となる真空ダクトを提供することを目的とし
、 真空ダクトの周回面と平行な方向の管壁の荷電粒子の周
回方向の電気抵抗値が、周回面の中央から外側方向に小
さ(なるように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、荷電粒子が高速で周回する内空間に偏向電磁
石により荷電粒子の周回面と垂直な磁場が形成される加
速蓄積リングの真空ダクト、特に偏向電磁石が形成する
磁場の強度を急変させた際に真空ダクトの管壁内に発生
する渦電流によって形成される磁場の強度が、荷電粒子
の周回面方向に一様となる真空ダクトに関する。
加速蓄積リングが発生するシンクロトロン放射光は、マ
イクロ波からX線領域にわたる広い波長域の連続スペク
トルを有するとともに、そのエネルギーレベルが高く且
つ平行性も優れているという特徴を備えている。
従って、配線パターン幅が0.5μm以下となる6 4
MDRAM (記憶保持動作が必要な随時書き込み読み
出しメモリー)等のLSIを製造するための露光装置の
光源にシンクロトロン放射光を利用するために、加速蓄
積リングの性能を改良する研究が現在精力的に進められ
ている。
次に、加速蓄積リングの概要を図面を参照しながら説明
する。
第2図は、加速蓄積リングを説明するための概略平断面
図である。
加速蓄積リングは、第2図に示すように偏向電磁石21
、四極電磁石22、真空ダクト23、入射器24、高周
波加速空洞25、及びビームライン26等を含んで構成
したものである。
この加速蓄積リングにシンクロトロン放射光27を発生
させるには、先ず入射器24により光速に近い速度に加
速された荷電粒子20(例えば電子)が真空ダクト23
内に入射される。
なお、真空ダクト23内は超高真空度(例えば、10−
 ’ 〜10− ” Torr)に勿論保持されて、荷
電粒子20が真空ダクト23内の残留ガスと衝突する確
率を極めて小さくしである。
真空ダクト23内に入射された荷電粒子20は、偏向電
磁石21によって真空ダクト23内に荷電粒子20の周
回面と垂直(荷電粒子が電子の場合は紙面裏面から表面
方向)に形成された磁場により、運動の軌道を偏向され
る。
そして、この時荷電粒子20は、運動の軌道の接線方向
にシンクロトロン放射光27を放射する。
このシンクロトロン放射光27は、内部を超真空に保持
したビームライン26に導かれて、ビームライン26の
先端部に配設した図示してない取り出し窓から外部、例
えば大気中に取り出されて、露光装置の光源等に利用さ
れる。
なお、真空ダクト23内を荷電粒子20が集団状となっ
て安定に周回するには偏向電磁石21だけでなく荷電粒
子20を収束若しくは発散させる機能を有する四極電磁
石22が、またシンクロトロン放射光27を放射するこ
とで失ったエネルギーを荷電粒子20に補給するには高
周波加速空洞25がそれぞれ必要である。
同じ厚さ(例えば、3〜4mm程度)で形成されていた
(同図(b)及び同図(c)参照)。
〔従来の技術〕
次に、従来の加速蓄積リングの真空ダクトについて図面
を参照しながら更に詳細に説明する。
第3図は、従来の加速蓄積リングの真空ダクトの説明図
であって、同図(a)は真空ダクトの部分斜視図、同図
(b)は真空ダクトの正断面図、同図(c)真空ダクト
の部分側断面図である。
すなわち、従来の真空ダクト31は、荷電粒子30の周
回方向に垂直な断面が長方形をした非磁性体金属、例え
ばステンレス鋼製(以降、ステンレス)の管体をエンド
レスのドーナツ状に連結して構成したものである。
そして、偏向電磁石32の磁極間に挟まれた部分の真空
ダクト31は、通常荷電粒子30の周回面と平行な方向
に湾曲されて構成されている(同図(a)参照)。
また、真空ダクト31の管壁は、何処の部分でも〔発明
が解決しようとする課題〕 第2図により説明した加速蓄積リングの真空ダクト23
に荷電粒子20、例えば電子を入射する入射器24は、
入射器自体を小さく構成するために通常低エネルギー状
態の電子20を入射する。
そして、低エネルギー状態で真空ダクト23内に入射さ
れた電子20は、偏向電磁石21、四極電磁石22及び
高周波加速空洞25によりエネルギーが高められる。
第3図に示す真空ダクト31内で電子30を長時間にわ
たって安定に周回させるには、偏向電磁石32が真空ダ
クト31内に形成する磁場Gを通過する電子30の偏向
半径を一定に保つ必要がある。
電子30の偏向半径をρとすると、ρは次式により決定
される。
ρ=E/CeB(m) ここで、 Eは電子の有するエネルギー(e V)Cは光速(m/
5ec) eは電子の電荷(クーロン) Bは真空ダクト内の磁場Gの強度(テスラ)従って、真
空ダクト31内を周回しながらエネルギーレベルを急速
に高める電子30を同一の偏向半径ρで周回させるには
、電子30のエネルギーレベルに比例するように磁場G
の強度を短時間で立ち上げる必要がある。
しかしながら、真空ダクト31内の磁場Gの強度を短時
間で立ち上げると、真空ダク1−31の管壁に渦電流が
発生して磁場Gの強度の増加分を減殺するような反抗磁
場を形成する。
この様子を第4図の反抗磁場の発生を説明するための模
式的斜視図で示す。
すなわち、コイル41に流す励磁電流■を増加させるこ
とにより磁場Gの単位時間当たり増加する強度をΔBと
すると、この増加する磁場ΔBを減殺するような反抗磁
場Hを形成する渦電流Jが真空ダクト31の管壁に同心
状となって発生する。
渦電流Jは、同心状の外側部を流れるもの程、長い通路
を流れる(電気抵抗値が高くなる)ために、その値は小
さくなる。
斯くして、反抗磁場Hは電子30の周回面方向の強度は
中央部で強く、両端部で弱くなる。
この結果、偏向電磁石32が急速に磁場Gの強度を変化
させている時の真空ダクト31内に形成される磁場は、
偏向電磁石32が形成する磁場Gと真空ダクト31の管
壁に発生する渦電流Jによって形成される反抗磁場Hと
を合成したものとなる。
従って、偏向電磁石32が形成する磁場Gと真空ダクト
31の管壁に発生する渦電流Jによって形成される反抗
磁場Hとを合成した磁場強度は、電子30の周回面の中
央で強く、両端部で弱いものとなって、その磁場強度の
分布が不均一となって、電子30が真空ダクト31内を
安定に周回できなくなるような問題があった。
本発明はこのような問題を解決すべくなされたもので、
その目的は偏向電磁石が形成する磁場の強度を急変させ
た際に真空ダクトの管壁内に発生する渦電流によって形
成される磁場の強度が、荷電粒子の周回面方向に一様と
なる真空ダクトを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的は、第1図に示すように偏向電磁石12により
荷電粒子13の周回面Xに垂直な磁場Gが内空間に形成
される加速蓄積リングの真空ダクト11において、真空
ダクl−11の周回面Xと平行な方向の管壁11a、 
11bの荷電粒子13の周回方向の電気抵抗値が周回面
Xの中央から外側方向に小さくなっていることを特徴と
する加速蓄積リングの真空ダクトによって達成される。
〔作 用〕
本発明の加速蓄積リングの真空ダクトは、真空ダクト1
1の周回面Xと平行な方向の管壁11a、 Ilbの荷
電粒子13の周回方向の電気抵抗値が荷電粒子13の周
回面Xの中央から外側方向に小さくなるように構成され
ている。
従って、磁場Gの強度を急変させても、真空ダクト11
の管壁11a、 Ilb内に発生する渦電流によって形
成される磁場の強度は、荷電粒子13の周回面Xの中央
から外側方向にかけて略一定となる。
斯くして、偏向電磁石12により真空ダグ1−11内に
形成される本来の磁場Gと、渦電流によって形成される
磁場とが合成された磁場の強度も一定となる。
この結果、荷電粒子13は、加速蓄積リングの真空ダク
ト内を安定に長時間にわたって周回できるようになる。
〔実 施 例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第1図は本発明の加速蓄積リングの真空ダクト−の実施
例の説明図であって、同図(a)は真空ダクトの正断面
図、同図(b)は真空ダクト内の磁場強度の比較図であ
る。
即ち、本発明の一実施例の真空ダクト11は、断面が凹
レンズ状をした第1の管壁11a及び第2の管壁11b
の各両端面に、断面が長方形をした第30管壁11c及
び第40管壁の側面とを溶接により固定され、同図(a
)の互いに直交する線分X軸、及びY軸にそれぞれ線対
称になるように構成されている(同図(a)参照)。
そして、真空ダクト11の長手方向は、真空ダクト11
内を周回する電子の偏向半径に準するが如くに湾曲して
形成されている。
勿論、第1の管壁11a、第2の管壁11b、第3の管
壁11c及び第4の管壁lidは、非磁性体金属、例え
ばステンレスで形成したものである。
真空ダクト11をさらに詳細に説明すると、真空ダクト
11は、同図(a)において荷電粒子13の周回面Xと
、この周回面Xに直交し荷電粒子I3の周回軌道の中心
を通るY軸に対してそれぞれ線対称となっている。
そして、第1の管壁11a及び第2の管壁11bのY軸
に直交する方向にXだけ離れた位置での第1の管壁11
a及び第2の管壁11bの板厚d(に)は、d(X)=
3+0.005X”  (mm)となるように形成され
ている。
従って、第1の管壁11a及び第20管壁11bの中央
(X=O)の板厚は3mm、また両端(X=100)で
の板厚は53mmとなっている。
なお、第3の管壁11c及び第4の管壁は、厚さが5m
m、高さ(紙面上下方向)50mmで形成したものであ
る。
斯くして、第1の管壁11a及び第2の管壁11bの正
断面方向の電気的な抵抗値は、それぞれの中央から両端
方向に連続的に小さくなっている。
この結果、偏向電磁石12により真空ダクト11内の磁
場の強度を急変させても、真空ダクト11の管壁である
第1の管壁11a及び第2の管壁11bの正断面方向に
流れる電流は、略一定となる。
従って、この電流は、同図(b)の(ロ)で示すように
中央部から中間部(X軸方向)にかけて平坦な磁場を形
成することとなる。
なお、同図(b)の縦軸であるR軸は、X=0での磁場
の強度を1としたときそれぞれ各点での磁場の強度との
相対比を表示するものである。
それ故、真空ダクト11内を周回する電子は、前記平坦
な磁場が形成される領域を通過するため、渦電流によっ
て形成される磁場によりその運動が不安定になることは
ない。
なお、同図(b)の(イ)は、従来の真空ダクト内に形
成される渦電流による磁場の状態を示すものである。
上記本発明の加速蓄積リングの真空ダクトは、真空ダク
トの中央部から端面方向に連続して厚さを厚くして、正
断面方向の電気抵抗値を小さくしたものであるが、従来
の真空ダクトの電子の周回面と平行なそれぞれの管壁の
外面に、非磁性体金属、例えば断面が三角形状をした銅
棒を固着して真空ダクトの中央部から端面方向に連続し
て電気抵抗値を小さくすることも当然可能且つ有効であ
る。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように本発明によれば、偏向電
磁石が形成する磁場強度を短時間で立ち上げても、真空
ダクト内に形成される磁場強度の分布が乱されることは
ない。
従って、加速蓄積リングに本発明の真空ダクトを採用す
ることにより、電子を長時間にわたって真空ダクト内を
周回させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の加速蓄積リングの真空ダクトの一実施
例の説明図、 第2図は加速蓄積リングを説明するための概略平断面図
、 第3図は従来の加速蓄積リングの真空ダクトの説明図、 第4図は反抗磁場の発生を説明するための模式的斜視図
である。 図において、 11は真空ダクト、 12は偏向電磁石、 13は荷電粒子をそれぞれ示す。 加速I璋「酔セtめ呵↑JF−あN既蝙qtヶめ■第2
図 <o> −![y−7hr Erη−#ffi/!F4
明めnΔシ番オiす>7’A臭察7′フトの一突涜←ρ
Jの友fす1rXJ第1図 tQ1真掌シフト肉印分宿!図 (b)X矛−r7ト^正断面図 に)貫き!−7’I−rl村例片am わt表?pυ遭1に孝19>7・め潰゛罵≦9−7Fの
友を明Cゴ第3WA

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 偏向電磁石(12)により荷電粒子(13)の周回面(
    X)に垂直な磁場(G)が内空間に形成される加速蓄積
    リングの真空ダクト(11)において、 真空ダクト(11)の周回面(X)と平行な方向の管壁
    (11a、11b)の荷電粒子(13)の周回方向の電
    気抵抗値が、周回面(X)の中央から外側方向に小さく
    なっていることを特徴とする加速蓄積リングの真空ダク
    ト。
JP32865189A 1989-12-18 1989-12-18 加速蓄積リングの真空ダクト Pending JPH03190099A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2458949A2 (en) 2010-11-30 2012-05-30 Hitachi, Ltd. Magnetic field control apparatus and dipole magnet

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2458949A2 (en) 2010-11-30 2012-05-30 Hitachi, Ltd. Magnetic field control apparatus and dipole magnet
JP2012119101A (ja) * 2010-11-30 2012-06-21 Hitachi Ltd 磁場制御装置及び偏向電磁石装置
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