JPH03226999A - Small-sized sor synchrotron device - Google Patents

Small-sized sor synchrotron device

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JPH03226999A
JPH03226999A JP1934890A JP1934890A JPH03226999A JP H03226999 A JPH03226999 A JP H03226999A JP 1934890 A JP1934890 A JP 1934890A JP 1934890 A JP1934890 A JP 1934890A JP H03226999 A JPH03226999 A JP H03226999A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrons
sor
synchrotron
circulating
electron beam
Prior art date
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Pending
Application number
JP1934890A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Bandai
萬代 新一
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
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Publication of JPH03226999A publication Critical patent/JPH03226999A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce extinction of electrons due to an ion trapping phenomen by circulating an electron beam inside a synchrotron and making a positive electron beam to circulate in the periphery of the same electron beam and reversely in order to take out radiation light (SOR light) from each beam. CONSTITUTION:When circulating electrons and positive electron beams circulate in a synchrotron 11, SOR light is incident on the outside wall of the deflection part inside a vacuum container 15, thereby, gas inside a wall is expelled to be released to the inside of a vacuum container 15, but in this case, positive electron beams are circulating outside so that gas is repelled by positive electron beams so as to prevent an ion trapping phenomen by the circulating electron beams circulating inside. Further, this gas is collected by an ion pump or the like provided along the vacuum container 15 so as to maintain a vacuum degree inside the vacuum container 15 excellent. In this way, since the ion trapping phenomen can be prevented, accumulation efficiency of electrons and positive electrons is good also a life of electrons and positive electron beams during SOR operation is long thus to perform SOR operation for long hours.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電子及び陽電子ビームをシンクロトロン内で
光速で周回させて放射光を取り出ず小型SOR装置に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a compact SOR device that circulates electron and positron beams at the speed of light within a synchrotron without extracting synchrotron radiation.

[従来の技術] 最近半導体のリソグラフィー用光源としてSOR装置が
注目されてきている。
[Prior Art] Recently, SOR devices have been attracting attention as light sources for semiconductor lithography.

SOR装置は、蓄積リング内の電子ビームを光速で周回
させ、電子ビームか磁場で偏向される際に放射される放
射光(SOR光)を取り出すものである。
The SOR device rotates an electron beam in a storage ring at the speed of light and extracts synchrotron radiation (SOR light) emitted when the electron beam is deflected by a magnetic field.

通常大型のSOR装置は、線形加速器とシンクロトロン
と蓄積リングの3台の装置から構成されるが、小型のS
OR装置は、シンクロトロンと蓄積リングを兼用したも
のが現在開発されている。
Normally, a large SOR device consists of three devices: a linear accelerator, a synchrotron, and a storage ring, but a small SOR device
An OR device that combines a synchrotron and a storage ring is currently being developed.

この小型のSOR装置においては、線形加速器より電子
エネルギーが100 M e V以下の低いエネルギー
の電子がシンクロトロンに繰返し入射され、シンクロト
ロン内に所定の蓄積電流が確保されたならばシンクロト
ロン内の電子ビームエネルギーを最終エネルギー(例え
ば800 M e V )まで高め、そのエネルギーの
まま電子ビームが消滅するまで数十時間速続SOR運転
してSOR光を取り出すようにしている。
In this small SOR device, low-energy electrons with electron energy of 100 M e V or less are repeatedly injected into the synchrotron from a linear accelerator, and once a predetermined accumulated current is secured in the synchrotron, the synchrotron is The electron beam energy is increased to a final energy (for example, 800 M e V), and the SOR light is extracted by performing continuous SOR operation for several tens of hours with that energy until the electron beam disappears.

[発明が解決しようとする課題] ところで、この電子の蓄積運転及びSOR運転中にシン
クロ1−ロン内で生じるSOR光は、真空容器の内壁に
当たり、その内壁に入っているガスが、シンクロトロン
内に叩き出され、これが、周回する電子ビームに吸い寄
ぜられて電子と衝突するイオントラッピンク現象が生じ
、電子が消滅し易く、電子ビームの寿命が短く、またシ
ンクロ1へロン内の電子の蓄積運転に長時間を要する問
題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, the SOR light generated in the synchrotron during the electron accumulation operation and SOR operation hits the inner wall of the vacuum vessel, and the gas contained in the inner wall is caused to flow inside the synchrotron. This causes an ion trapping phenomenon in which the electrons are attracted to the orbiting electron beam and collide with the electrons.The electrons are easily annihilated, the lifetime of the electron beam is short, and the electrons in the synchro 1 heron are There is a problem that storage operation requires a long time.

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、イオン
1〜ラツピンク現象による電子の消滅を少なくできる小
型SOR装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a small-sized SOR device that can reduce the annihilation of electrons due to the ion 1-rat pink phenomenon.

[課題を解決するための手段] 本発明は、上記の目的を達成するなめに、シンクロ1〜
ロン内に電子ビームを周回させると共にその電子ビーム
の外周でかつ逆向きに陽電子ビームを周回させ各ビーム
からSOR光を取り出すものである。
[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above object, the present invention provides synchro 1 to
In this system, an electron beam is made to circulate within the electron beam, and a positron beam is made to circulate in the opposite direction around the outer periphery of the electron beam, and SOR light is extracted from each beam.

[作用] 上記の構成によれば、シンクロトロン内で陽電子ビーム
が電子ビームの外周を周回するため、主にシンクロトロ
ン内の外周壁からカスが生じても、陽電子と同極性のた
め陽電子ビームに吸い寄せられることがなく、シンクロ
1〜ロンのイオンポンプにより捕集でき、シンクロ1〜
ロンの真空度が向上すると共に、各ビームの寿命が長く
なり、長時間SOR光を取り出すことができる。
[Function] According to the above configuration, the positron beam orbits around the outer circumference of the electron beam in the synchrotron, so even if debris is generated mainly from the outer peripheral wall of the synchrotron, it will not turn into the positron beam because it has the same polarity as the positron. It is not attracted and can be collected by Synchro 1 ~ Ron's ion pump, and Synchro 1 ~
As the vacuum level of the RON improves, the lifetime of each beam becomes longer, and SOR light can be extracted for a long time.

[実施例] 以下、本発明の好適実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
[Example] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the accompanying drawings.

先ずSOR装置の構成を第1図により説明する。First, the configuration of the SOR device will be explained with reference to FIG.

第1図において、■は電子発生装置て、その電子発生装
置1に加速管2が接続され、その加速管2の出射端のビ
ームライン3に偏向磁石4が接続されると共に切替電磁
石5が接続される。この切替電磁石5には、ビームライ
ン3と一直線状に延びる第1分岐ライン6と切替電磁石
5で偏向された電子ビームを案内する第2分岐分岐ライ
ン7が接続される。第1分岐ライン6には、入射用偏向
電磁石8が接続され、その入射用偏向電磁石8に入射ラ
イン9が接続され、その入射ライン9よりセプタム電磁
石10を介して電子がシンクロ1〜ロン11に入射され
るようになっている。また第2分岐ライン7には、タン
タル、タングステンなどターゲット12が接続され、そ
のターゲット12より発生した陽電子をシンクロトロン
11に入射する入射ライン13が接続されると共にその
入射部にセプタム電磁石14が設けられる。
In FIG. 1, ■ is an electron generator, an accelerator tube 2 is connected to the electron generator 1, a deflection magnet 4 is connected to the beam line 3 at the output end of the accelerator tube 2, and a switching electromagnet 5 is connected. be done. A first branch line 6 that extends in line with the beam line 3 and a second branch line 7 that guides the electron beam deflected by the switching electromagnet 5 are connected to the switching electromagnet 5 . An incident bending electromagnet 8 is connected to the first branch line 6, an incident line 9 is connected to the incident bending electromagnet 8, and electrons are transmitted from the incident line 9 to the synchronizers 1 to 11 via the septum electromagnet 10. It is designed to be incident. Further, a target 12 such as tantalum or tungsten is connected to the second branch line 7, and an input line 13 for inputting positrons generated from the target 12 to the synchrotron 11 is connected, and a septum electromagnet 14 is provided at the input section. It will be done.

シンクロトロン11は、電子ビームと陽電子ビームとが
それぞれ逆向きに周回する環状の真空容器15と、その
真空容器15内を周回する電子ビーム及び陽電子ビーム
にエネルギーを補給する高周波加速空洞16と、真空容
器15の四隅に設けられ、電子ビーム及び陽電子ビーム
を偏向する偏向電磁石17とから構成される。このシン
クロ1〜ロン11の偏向部に、電子ビームから放射され
るSOR光の光取り出しライン18か複数本接続される
と共に陽電子ビームから放射されるSOR光の先取り出
しライン1つが複数本接続され、その各ライン18.1
9に露光装置20.21が接続される。
The synchrotron 11 includes an annular vacuum vessel 15 in which electron beams and positron beams orbit in opposite directions, a high-frequency acceleration cavity 16 that supplies energy to the electron beams and positron beams orbiting inside the vacuum vessel 15, and a vacuum It consists of deflecting electromagnets 17 that are provided at the four corners of the container 15 and deflect electron beams and positron beams. A plurality of light extraction lines 18 for the SOR light emitted from the electron beam are connected to the deflection portions of the synchronizers 1 to 11, and a plurality of first extraction lines for the SOR light emitted from the positron beam are connected, Each line 18.1
Exposure devices 20 and 21 are connected to 9.

また入射ライン9からセプタム電磁石10を介してシン
クロトロン11の真空容器15に入射される電子ビーム
と入射ライン13からセプタム電磁石14を介して真空
容器15に入射される陽電子ビームは、第2図に示すよ
う互いのビーム22゜23が、真空容器15内て所定の
距離d離れるようにされると共に陽電子ビーム23が電
子ビーム22に対して外(111を周回するように入射
される。
Further, the electron beam incident from the incident line 9 via the septum electromagnet 10 into the vacuum vessel 15 of the synchrotron 11 and the positron beam incident from the incident line 13 via the septum electromagnet 14 into the vacuum vessel 15 are shown in FIG. As shown, the beams 22 and 23 are separated from each other by a predetermined distance d within the vacuum vessel 15, and the positron beam 23 is incident on the electron beam 22 so as to orbit around the electron beam 22 (111).

次に本実施例の作用を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

先ず電子ビームをシンクロ1〜ロン11に入射する場合
を説明する。この場合切替電磁石5及び陽電子側セプタ
ム電磁石14は非励磁状態にされる。
First, the case where the electron beam is incident on the synchronizers 1 to 11 will be described. In this case, the switching electromagnet 5 and the positron-side septum electromagnet 14 are brought into a non-excited state.

電子発生装置1の電子は、加速管2で、数+MeVまで
加速され、その出射端より偏向電磁石4で偏向されビー
ムライン3より切替電磁石5で偏向されずにそのままビ
ームライン3と一直線状に延びる第1分岐ライン6を通
り、入射用偏向電磁石8にて偏向され、入射用偏向電磁
石8より入射ライン9よりセプタム電磁石10を介して
シンクロトロン11に電子が入射される。
Electrons from the electron generator 1 are accelerated to several +MeV in an accelerating tube 2, deflected by a deflection electromagnet 4 from the emission end, and then directly extended from the beam line 3 in a straight line with the beam line 3 without being deflected by a switching electromagnet 5. The electrons pass through the first branch line 6 and are deflected by the deflection electromagnet 8 for incidence, and are incident from the deflection electromagnet 8 for incidence into the synchrotron 11 via the septum electromagnet 10 from the incidence line 9 .

また陽電子ビームを入射する場合、切替え電磁石5が励
磁され、電子rmセプタム電磁石10は非励磁状態にさ
れる。
When a positron beam is incident, the switching electromagnet 5 is energized, and the electron rm septum electromagnet 10 is de-energized.

加速管2で、数十MeVまで加速された電子は、その出
射端より偏向電磁石4で偏向されビームライン3より切
替電磁石5て偏向されて第2分岐ライン7を通りターゲ
ット12に当る。このターゲット12に電子が衝突する
と、その電子と強い電場との相互作用によってカンマ線
が発生し、次いでカンマ線と強い電場との相互作用によ
り電子対生成が起こる。この生成した陽電子は入射ライ
ン13よりセプタム電磁石14にてシンクロトロン11
に入射される。
Electrons accelerated to several tens of MeV in the accelerating tube 2 are deflected from the emission end by a deflection electromagnet 4, and from the beam line 3 by a switching electromagnet 5, pass through a second branch line 7, and hit a target 12. When electrons collide with this target 12, comma rays are generated due to the interaction between the electrons and a strong electric field, and then electron pair generation occurs due to the interaction between the comma rays and the strong electric field. The generated positrons are transferred from the incident line 13 to the synchrotron 11 by the septum electromagnet 14.
is incident on the

このシンクロトロン7へ入射された電子及び陽電子は、
例えば電子ビームが図示の矢印24で示ずように反時計
回りに周回し、陽電子ビームは図示の矢印25で示ずよ
うに時計方向に周回するようかつ陽電子ビームが電子ビ
ームに対して外側を周回するように入射する。また陽電
子は電子の反粒子であり、両者はエネルギー的に見て等
価であり、互いに逆向きに周回させれば偏向電磁石17
は同磁場強度で偏向できる。またビーム同志か互いに衝
突しないよう、常時ビーム同志か離れるように偏向磁石
17の磁場分布強度をもたせておくにの電子及び陽電子
の入射を繰返し行ない、シンクロトロン11に所定の陽
電子が蓄積されたなら、偏向電磁石17の磁場を入射エ
ネルキーから最終エネルギーまで高めて電子及び陽電子
を周回させ、電子ビーム及び陽電子ビームか偏向電磁石
17で偏向される際に接線方向に放射されるSOR光を
、それぞれ光取り出しライン18.19より露光装置2
0.21に導いて半導体などのリングラフィを行う。
The electrons and positrons incident on this synchrotron 7 are
For example, the electron beam orbits counterclockwise as shown by the arrow 24 in the figure, the positron beam orbits clockwise as shown by the arrow 25 in the figure, and the positron beam orbits outside the electron beam. Inject it as follows. Also, a positron is an antiparticle of an electron, and both are equivalent in terms of energy, so if they orbit in opposite directions, the bending electromagnet 17
can be deflected with the same magnetic field strength. In order to prevent the beams from colliding with each other, the magnetic field distribution strength of the deflecting magnet 17 is maintained so that the beams are always separated from each other.The injection of electrons and positrons is repeated until a predetermined number of positrons are accumulated in the synchrotron 11. , the magnetic field of the bending electromagnet 17 is increased from the incident energy key to the final energy to make the electrons and positrons orbit, and the SOR light emitted in the tangential direction when the electron beam and the positron beam are deflected by the bending electromagnet 17 is extracted. Exposure device 2 from line 18.19
0.21 and perform phosphorography on semiconductors, etc.

シンクロトロン11で周回する電子及び陽電子ビームが
周回する際、真空容器15内の偏向部の外側壁は、SO
R光が当なり、これにより壁中のカスか叩き出されて真
空容器15内に放出される力板この場合、外側に陽電子
ビームが周回しているため、カスは陽電子ビームにより
反発され、内側を周回する電子ビームによるイオントラ
ツピンク現象を防止できる。またこのガスは、図示して
いないが真空容器15に沿って設けたイオンポンプなど
により捕集され、真空容器15内の真空度(10−9〜
10)は良好に維持される。
When the electron and positron beams orbit in the synchrotron 11, the outer wall of the deflection section in the vacuum chamber 15 is
The R light hits the force plate, which knocks out the debris in the wall and releases it into the vacuum chamber 15. In this case, since the positron beam is orbiting on the outside, the debris is repelled by the positron beam, and the debris is repelled by the inside. It is possible to prevent the ion trapping phenomenon caused by the orbiting electron beam. Although not shown, this gas is collected by an ion pump or the like provided along the vacuum container 15, and the degree of vacuum in the vacuum container 15 (10-9 to
10) are well maintained.

このように、イオントラッピンク現象を防止できるため
、電子及び陽電子の蓄積効率かよくまたSOR運転中の
電子及び陽電子ビームの寿命が長く、長時間SOR運転
が行える。
In this way, since the ion trapping phenomenon can be prevented, the storage efficiency of electrons and positrons is improved, and the lifetime of the electron and positron beams during SOR operation is long, so that SOR operation can be performed for a long time.

尚上述の実施例においては、電子発生装置1と加速管2
とを共用し、切替電磁石5で電子の方向を切り替えて、
電子と陽電子をシンクロ1〜ロン11に入射するように
したが、電子及び陽電子の入射装置を別個に設けて入射
するようにしてもよい、この場合、電子の入射は、真空
容器15の内側から入射するようにすることで、入射時
の電子がシンクロトロン11を周回する陽電子ビームと
交差することがなく、入射タイミングの制御が容易にな
る。
In the above embodiment, the electron generator 1 and the acceleration tube 2
and switch the direction of the electrons with the switching electromagnet 5,
Although electrons and positrons are made to enter the synchronizers 1 to 11, separate injection devices for electrons and positrons may be provided. In this case, the electrons may be introduced from the inside of the vacuum container 15. By making the electrons incident, the electrons at the time of incidence do not intersect with the positron beam orbiting the synchrotron 11, and the injection timing can be easily controlled.

[発明の効果1 以上説明したことから明らかなように本発明によれば次
のごとき優れた効果を発揮する。
[Effects of the Invention 1 As is clear from the above explanation, the present invention exhibits the following excellent effects.

(1)シンクロトロン内に電子と陽電子を入射し、その
電子及び陽電子ビームよりSOR光を取り出ずことがで
きる。
(1) Electrons and positrons are introduced into a synchrotron, and SOR light can be extracted from the electron and positron beams.

(2)イオントラッピンク現象を防止でき、長時間SO
R運転が行える。
(2) Ion trapping phenomenon can be prevented and SO can be used for long periods of time.
R driving is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す全体平面図、第2図は
第1図の真空容器の拡大断面図である。 図中、1は電子発生装置、2は加速管、5は切替電磁石
、9は電子入射用の入射ライン、11はシンクロ1ヘロ
ン、12はターゲット、13は陽電子入射用の入射ライ
ン、17は偏向磁石、18.19は光取り出しラインで
ある。
FIG. 1 is an overall plan view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of the vacuum container shown in FIG. 1. In the figure, 1 is an electron generator, 2 is an acceleration tube, 5 is a switching electromagnet, 9 is an incident line for electron injection, 11 is a synchro 1 heron, 12 is a target, 13 is an incident line for positron injection, and 17 is a deflection Magnet 18.19 is a light extraction line.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、シンクロトロン内に電子ビームを周回させると共に
その電子ビームの外周でかつ逆向きに陽電子ビームを周
回させ各ビームからSOR光を取り出すことを特徴とす
る小型SOR装置。
1. A small SOR device characterized in that an electron beam is circulated within a synchrotron, a positron beam is circulated around the outer periphery of the electron beam in the opposite direction, and SOR light is extracted from each beam.
JP1934890A 1990-01-31 1990-01-31 Small-sized sor synchrotron device Pending JPH03226999A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020145158A (en) * 2019-03-08 2020-09-10 住友重機械工業株式会社 Neutron generation device and neutron generation method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020145158A (en) * 2019-03-08 2020-09-10 住友重機械工業株式会社 Neutron generation device and neutron generation method

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