JPH04112500A - シンクロトロン放射光発生用電子蓄積リング - Google Patents

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〕 シンクロトロン放射光発生用電子蓄積リングに関し、 電子軌道の周囲に配設し得る分析装置や露光装置等を増
やすことで生産性の向上を図ることを目的とし、 電子を周回する電子軌道上に蓄積し、該軌道の偏向領域
に沿って装着した偏向電磁石によって該領域内軌道上か
らその接線方向にシンクロトロン放射光を射出させるシ
ンクロトロン放射光発生用電子蓄積リングであって、そ
れぞれ複数の直線領域と偏向領域とで構成される周回し
得る電子軌道を該電子軌道に沿ってカバーする真空ダク
トがその直線領域で少なくとも交叉すると共に、該電子
軌道がその各偏向領域に於ける偏向角の合計値を３６０
度より太き（できる偏向電磁石を具えて構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明はシンクロトロン放射光発生用電子蓄積リングの
構成に係り、特に電子軌道の周囲に配設し得る分析装置
や露光装置等を増やすことで生産性の向上を図ったシン
クロトロン放射光発生用電子蓄積リングに関する。

シンクロトロン放射光発生用電子蓄積リングの電子軌道
接線方向に発生する放射光は、指向性が高く強度が強い
こと、白色光であること等の理由から物質の微細構造の
解析やＸ線解析等分析装置の光源として多く使用されて
いると共に半導体露光装置の光源としても有力視されて
いる。

従って１個の電子蓄積リングの周囲に配設し得る上記装
置数を増やすことができれば生産性の向上が期待できる
ことから、如何に多くの装置を配設可能とするかが大き
な課題となっている。

〔従来の技術〕

第５図はシンクロトロン放射光発生装置を説明する構成
概念図であり、電子加速リングと電子蓄積リングとから
構成された場合について示したものである。

また、第６図、第７図、第８図は従来の電子蓄積リング
の構成例を示す図である。

第５図で、シンクロトロン放射光発生装置は電子加速リ
ングｌと電子蓄積リング７とから構成されている。

この内電子加速リング１は、例えば半径が３ｍ程度のリ
ング状に形成されているパイプとへローズ、制御弁等か
らなる真空ダクト２と、該真空ダクト２を複数のほぼ等
間隔の位置でその外部から覆うように配置した円弧状に
彎曲した電子軌道偏向用の偏向電磁石３と、該真空ダク
ト２の内部に所定のエネルギを持つ電子を入射させる電
子入射器４．該真空ダクト２の途中一箇所に配置した高
周波加速器５および該真空ダクト２の内部で周回する電
子を取り出す分岐真空ダクト６とで構成されている。

なお隣接する上記偏向電磁石３の間には電子を集束また
は発散させるための４極電位石３ａが具えられている。

また上記分岐真空ダクト６に繋がる電子蓄積リング７は
、上記電子加速リング１と同様のリング状に形成されて
いるバイブ、ベローズ、制御弁等からなる真空ダクト８
と、該真空ダクト８を複数のほぼ等間隔の位置でその外
部から覆うように配置した電子軌道偏向用の偏向電磁石
９および該真空ダクト８の途中一箇所に配置した高周波
加速器１０とで構成されている。なお隣接する該偏向電
磁石９の間にも電子を集束１発散させる４極電位石９ａ
が具えられていることは上記偏向電磁石３と同様である
。

そして該偏向電磁石９には、該電磁石９を拡大した（５
−１）に示す如く電子軌道Ｌ１の接線方向に分岐する複
数の真空ダクトがビームライン９ｂとして設けられてお
り、該各ビームライン９ｂの先端には分析機器１１や露
光装置１２等が配設されるようになっている。

そこで、電子入射器４で予備的に加速されて１０’　Ｔ
ｏｒｒ程度の真空度にある真空ダクト２内の円軌道に入
射される電子Ｅは、磁場強度の変化と高周波加速器での
加速のタイミングを合わせることによって電子軌道りの
周回で軌道半径を一定に保ちながら加速され、蓄積エネ
ルギに到達した後分岐真空ダクト６から電子蓄積リング
７に入射されるようになっている。

そして該電子蓄積リング７に入射し真空ダクト８内を電
子軌道Ｌ１で周回する電子は偏向電磁石９による磁場で
その接線方向に向かうシンクロトロン放射光ｌを発生す
ることができるため該方向に設置されているビームライ
ン９ｂから該シンクロトロン放射光ｌを取り出すことが
できる。

このシンクロトロン放射光ｒは上述した如く指向性が高
く強度が強いことと白色光なるため分析機器や露光装置
の光源として利用することができる。

なお該真空ダクト８内を周回する電子は高周波加速器１
０で加速されてそのエネルギが補充されるので、該偏向
電磁石９には複数のビームライン９ｂを配設することが
できる。

従来の電子蓄積リングの構成例を説明する第６図〜第８
図では、理解し易くするために第５図で説明した分岐真
空ダクトと高周波加速器を省略して表わしている。

第６図は第５図の偏向電磁石９と同様に隣接する偏向電
磁石１５の間に４極電位石１５ａを具えた円弧状の偏向
電磁石１５を６個等間隔に配設して六角形状の電子蓄積
リング１６を構成した場合を示したものである。

特にこの場合の真空ダクト１７は、該偏向電磁石１５の
存在領域でのみ円弧状に彎曲するほぼ六角形に形成され
ているので、該真空ダク目７内を周回する電子軌道は上
記偏向電磁石１５の部分でのみ偏向し該偏向電磁石１５
の間は直進する破線！、で示すようなほぼ六角形状とな
る。

そしてこの場合の該偏向電磁石１５領域における電子軌
道の偏向角θ１．すなわち該偏向電磁石１５の偏向角は
、“θ１＝６０度°゛となる。

このことは、各偏向電磁石１５の偏向角θ１の合計値（
６×θ１）は３６０度なることを意味している。

従って、例えば第５図の（５−１）で説明したビームラ
イン９ｂと同様のビームライン１５ｂを該偏向電磁石１
５に配置する場合、該ビームライン１５ｂ間の角度βが
該ビームライン１５ｂの先端部に配設される分析機器や
露光装置等の大きさによって決定されると、該電子蓄積
リング１６に配置できるビームライン１５ｂひいては分
析機器や露光装置の数が“３６０度÷β”金具下に限定
されることになる。

なお上記角度βは現在では１０〜１５度程度に設定され
ることが多い。

また他の構成例を示す第７図は上記同様に１／４円状に
彎曲した偏向電磁石１８を４個配設して四角形状の電子
蓄積リング１９を構成している。

特にこの場合の真空ダクト２０は、該偏向電磁石１８の
部分でのみ彎曲するほぼ四角形に形成されているので、
該真空ダクト２０内を周回する電子軌道は破線１２で示
すようなほぼ四角形状となる。

そして、この場合の該偏向電磁石１８の偏向角θ２は“
θ２−９０度パとなり、結果的に各偏向電磁石１８の偏
向角θ２の合計値が３６０度となって第６図と同様に各
ビームライン１８ａひいては分析機器や露光装置の数が
“３６０度÷β１台以下に限定される。

更に第８図は半円状の偏向電磁石２１を２個対向させて
長円形状の電子蓄積リング２２を構成したものであるが
、この場合の真空ダクト２３は該偏向電磁石２１の部分
でのみ彎曲する長円形に形成されているので、該真空ダ
クト２３内を周回する電子軌道は破線１３のような長円
形状である。

そしてこの場合の偏向電磁石２１の偏向角θ、は１８０
度であり、結果的に該偏向電磁石２１の偏向角θ３の合
計値が３６０度となり第６図、第７図と同様にビームラ
イン２１ａの数ひいては該電子蓄積リング２２に配設で
きる分析機器や露光装置の数が限定されることになる。

従って何れの場合でも偏向電磁石の偏向角の合計値が３
６０度であるため、各ビームラインひいては分析機器や
露光装置の数が“３６０度÷β”金具下に限定されるこ
とになる。

〔発明が解決しようとする課題］ 従来のシンクロトロン放射光発生用電子蓄積リングの構
成では偏向電磁石の偏向角の合計値が３６０度となって
該電子蓄積リングに配設できる分析機器や露光装置の数
が制約されるため生産性の向上が期待できないと言う問
題があった。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、電子を周回する電子軌道上に蓄積し、該
軌道の偏向領域に沿って装着した偏向電磁石によって該
領域内軌道上からその接線方向にシンクロトロン放射光
を射出させるシンクロトロン放射光発生用電子蓄積リン
グであって、それぞれ複数の直線領域と偏向領域とで構
成される周回し得る電子軌道を該電子軌道に沿ってカバ
ーする真空ダクトがその直線領域で少なくとも交叉する
と共に、該電子軌道がその各偏向領域に於ける偏向角の
合計値を３６０度より大きくできる偏向電磁石を具えて
構成されているシンクロトロン放射光発生用電子蓄積リ
ングによって解決される。

（作　用〕 電子蓄積リングに装着する偏向電磁石の偏向角の合計値
が３６０度以上にできれば該電子蓄積リングに配設し得
る分析機器や露光装置の数を増やすことができる。

本発明では電子軌道がその直線部分で交叉して周回でき
るような真空ダクトを使用して電子蓄積リングを構成す
ることで偏向電磁石の偏向角の合計値を３６０度以上に
している。

従って、電子蓄積リングに配設し得る分析機器や露光装
置の数を増やすことができて生産性の向上を図ることが
できる。

〔実施例〕

第１図は本発明になる電子蓄積リングの構成例を説明す
る図であり、第２図、第３図および第４図は他の構成例
を示す図である。

なお図では理解し易くするため、電子蓄積リングの部分
についてのみ表わしている。

真空ダクトが一箇所で交叉している場合を示す第１図で
バイブ状の真空ダクト３１は平面視“８“の字型に形成
されており、交点Ｐ、近傍の直線領域を除く２箇所の円
弧領域は第６図〜第８図で説明した偏向電磁石１５．１
８．２１と同様にその間に４極電磁石３２ａを持つ一部
が切れた円状の偏向電磁石３２によって覆われた状態で
電子蓄積リング３３が構成されている。

なお図の３１ａは第５回で説明した電子加速リングに繋
がる分岐真空ダクトであり、また３４は高周波加速器で
ある。

そこで、第５図の電子加速リングで蓄積エネＪレギに到
達した電子が分岐真空ダクｔ−３１ａから該電子蓄積リ
ング３３に入射されると、該電子は真空ダクト３１に沿
って“８゛の字型の電子軌道を描いて周回するので該偏
向電磁石３２による磁場で接線方向に向かうシンクロト
ロン放射光を取り出すことができる。

この場合の電子蓄積リング３３では、偏向電磁石３２の
偏向角θ１は交点Ｐ１での交叉角度をδとすると°“３
６０度−δ゛°となり、該電子蓄積リング３３が２個の
偏向電磁石３２で構成されているため結果的に該電子蓄
積リング３３としての電子軌道の偏向角の合計値は“２
　Ｘ　（３６０度−δ）“となる。

例えばδが９０度の場合では、該電子蓄積リング３３と
しての２個の偏向電磁石３２の偏向角の合計値は“２Ｘ
２７０度＝５４０度゛°となって従来の３６０度に比し
て１．５倍に拡大されることとなる。

従って、例えば第５図の（５−１）で説明したビームラ
イン９ｂと同様のビームライン３２ｂを該偏向電磁石３
２に配置する場合に該ビームライン３２ｂ間の角度を第
６回で説明したβとすると、該電子蓄積リング３３に配
置できるビームライン３２ｂひいては分析機器や露光装
置の数を”５４０度÷β”台まで増やすことができる。

また真空ダクトが三箇所で交叉している場合を示す第２
図でパイプ状の真空ダクト３５は平面視′°品”字型に
形成されており、交点Ｐ２近傍の直線領域を除く３箇所
の円弧領域は例えば偏向角θ２が２７０度の２個の偏向
電磁石３６と偏向角θ２が１８０度の１個の偏向電磁石
３７で覆われて電子蓄積リング３８が構成されている。

なお図の３５ａは分岐真空ダクトであり、また３４は高
周波加速器である。

この場合には蓄積エネルギに到達した電子が分岐真空ダ
クト３５ａから該電子蓄積リング３８に入射されると、
該電子は真空ダクト３５に沿って°′品“字型の電子軌
道を描いて周回する。

特にこの場合の電子蓄積リング３８では、該電子蓄積リ
ング３８としての偏向電磁石３６．３７の合計値が“（
２Ｘ２７０度）　＋１８０　　度＝７２０度“となって
従来の３６０度に比して２．０倍に拡大されるため、該
電子蓄積リング３８に配置できるビームライン３６ａと
３７ａの合計値ひいては分析機器や露光装置の数を“７
２０度÷β”台まで増やすことができる。

また真空ダクトが四箇所で交叉している場合を示す第３
図で、真空ダクト４１は＃の四隅が円弧で接続された形
状に形成されており、各交点Ｐ３近傍の直線領域を除く
四隅の円弧領域は例えば偏向角θ３が２７０度の偏向電
磁石４２で覆われて電子蓄積リング４３が構成されてい
る。

なお図の４１ａは分岐真空ダクトであり、また３４は高
周波加速器である。

この場合には分岐真空ダク）４１ａから該電子蓄積リン
グ４３に入射される電子は真空ダクト４１に沿う＃状の
電子軌道を描いて周回する。

かかる電子蓄積リング４３では、該電子蓄積リング４３
としての４個の偏向電磁石の偏向角合計値が“’（４Ｘ
２７０度＝　１０８００８０度って従来に比して３．０
倍に拡大されるので対応する４個の偏向電磁石４２に配
置できるビームライン４２ａを“１０８０度÷β”台分
まで増やすことができる。

更に真空ダクトが五箇所で交叉している場合を示す第４
図は三角の星状に電子軌道が周回する場合を表わしてい
る。

図で真空ダクト４６は星状の周回軌道を描くように形成
されており、各交点Ｐ４近傍の直線領域を除く五箇所の
頂点部分の円弧領域は例えば偏向角θ、が１４４度の偏
向電磁石４７で覆われて電子蓄積リング４８が構成され
ている。

なお図の４６ａは分岐真空ダクトであり、また３４は高
周波加速器である。

この場合には分岐真空ダク）　４６ａから該電子蓄積リ
ング４８に入射される電子は真空ダクト４８に沿う星状
の電子軌道を描いて周回する。

かかる電子蓄積リング４８では、５個の偏向電磁石４７
の偏向角合計値（５Ｘｅ、）が７２０度となって従来の
３６０度に比して２．０倍に拡大されているので該電子
蓄積リング４８に配置できるビームライン４７ａを第２
図同様に増やすことができる。

なお周回する電子軌道をかかる電子蓄積リング４８のよ
うに多角形型に構成すると全体がコンパクトに纏められ
るメリットがある。

また上述の例では電子加速リングで電子を蓄積エネルギ
まで加速するようになっているが、該加速を線型加速器
で加速してもよく、また蓄積エネルギより低いエネルギ
の電子を入射して蓄積エネルギまで加速して蓄積するよ
うな電子蓄積リングでもよい。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明により、電子軌道の周囲に配設し得る
分析装置や露光装置等を増やすことで生産性の向上を図
ったシンクロトロン放射光発生用電子蓄積リングを提供
することができる。

３３．３８，４３．４８は電子蓄積リング、３４は高周
波加速器、 をそれぞれ表わす。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる電子蓄積リングの構成例を説明す
る図、 第２図、第３図および第４図は他の構成例を示す図、 第５図はシンクロトロン放射光発生装置の構成概念図、 第６図、第７図、第８図は従来の電子蓄積リングの構成
例を示す図、 である。図において、 ３１．３５，４１．４６は真空ダクト、３１ａ、　３５
ａ、　４１ａ、　４６ａは分岐真空ダクト、３２．３６
，３７，４２．４７は偏向電磁石、３２ａは４極電位石
、 ３２ｂ、３６ａ、３７ａ、４２ａ、４７ａ　はビームラ
イン、体宜’ｇ＠（二なる電子客種リン７り構仄例Σ言
免Ｇ月する２第　１　　図 他の構成費・）￥示す図 第 図 他ｆ１橋戚例（水す図 第　３　図 化０槙入４り・）を示４図 第　４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電子を周回する電子軌道上に蓄積し、該軌道の偏向領域
   に沿って装着した偏向電磁石によって該領域内軌道上か
   らその接線方向にシンクロトロン放射光を射出させるシ
   ンクロトロン放射光発生用電子蓄積リングであって、 それぞれ複数の直線領域と偏向領域とで構成される周回
   し得る電子軌道を該電子軌道に沿ってカバーする真空ダ
   クトがその直線領域で少なくとも交叉すると共に、該電
   子軌道がその各偏向領域に於ける偏向角の合計値を３６
   ０度より大きくできる偏向電磁石を具えて構成されてい
   ることを特徴としたシンクロトロン放射光発生用電子蓄
   積リング。