JPH0514400B2 - - Google Patents
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- JPH0514400B2 JPH0514400B2 JP27990585A JP27990585A JPH0514400B2 JP H0514400 B2 JPH0514400 B2 JP H0514400B2 JP 27990585 A JP27990585 A JP 27990585A JP 27990585 A JP27990585 A JP 27990585A JP H0514400 B2 JPH0514400 B2 JP H0514400B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70075—Homogenization of illumination intensity in the mask plane by using an integrator, e.g. fly's eye lens, facet mirror or glass rod, by using a diffusing optical element or by beam deflection
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/04—Magnet systems, e.g. undulators, wigglers; Energisation thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/06—Two-beam arrangements; Multi-beam arrangements storage rings; Electron rings
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- Particle Accelerators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、設計軌道に沿つて回転しながら高
周波加速空胴で加速され、蓄積されている高エネ
ルギー電子の電子蓄積リング固有のベータトロン
振動特性を利用して、放射光を取出すシンクロト
ロン放射光取出し方法およびその方法で用いる電
子波動リングに関するもので、超LSI回路パター
ンの転写等の微細加工に好適な大強度光子の大面
積照射を可能にするものである。
周波加速空胴で加速され、蓄積されている高エネ
ルギー電子の電子蓄積リング固有のベータトロン
振動特性を利用して、放射光を取出すシンクロト
ロン放射光取出し方法およびその方法で用いる電
子波動リングに関するもので、超LSI回路パター
ンの転写等の微細加工に好適な大強度光子の大面
積照射を可能にするものである。
第１２図は従来の電子蓄積リングの一例の概略
構成を示す。ここで、１ａ〜１ｈは軌道半径2m、
偏向角45゜の偏向電磁石、２は入射用セプタム電
磁石、３はキツカーコイル、４は高周波空胴、５
は垂直方向の集束力をもつ四重極電磁石（以下、
Qdと呼ぶ）、６は水平方向の集束力をもつ四重極
電磁石（以下、Qfと呼ぶ）、７は上述のQf６をQd
５の両側に配した３台１セツトのトリプレツトで
ある。なお、１１は設計電子軌道、１２は電子を
示す。
構成を示す。ここで、１ａ〜１ｈは軌道半径2m、
偏向角45゜の偏向電磁石、２は入射用セプタム電
磁石、３はキツカーコイル、４は高周波空胴、５
は垂直方向の集束力をもつ四重極電磁石（以下、
Qdと呼ぶ）、６は水平方向の集束力をもつ四重極
電磁石（以下、Qfと呼ぶ）、７は上述のQf６をQd
５の両側に配した３台１セツトのトリプレツトで
ある。なお、１１は設計電子軌道、１２は電子を
示す。
従来の電子蓄積リングは本図のようにリング状
に配置構成され、入射用セプタム電磁石２に入射
する電子ビームはわずか８mm×10mm角の入口を通
つて設計軌道から外側に40mm外れた位置で安定な
設計電子軌道１１と平行に入射される。入射した
電子１２はそのままでは設計電子軌道１１のまわ
りを数周する間に入射用セプタム電磁石２との仕
切り板に衝突して散逸してしまうので、半周下流
のキツカーコイル３に電子ビームを同期する極短
パルス電流を流して電子の軌道を修正する。そし
て、電子１２はさらに1/4周下流にある高周波空
胴４によつて加速され、電子が光放射で失つたエ
ネルギーを補充されながら蓄積されている。
に配置構成され、入射用セプタム電磁石２に入射
する電子ビームはわずか８mm×10mm角の入口を通
つて設計軌道から外側に40mm外れた位置で安定な
設計電子軌道１１と平行に入射される。入射した
電子１２はそのままでは設計電子軌道１１のまわ
りを数周する間に入射用セプタム電磁石２との仕
切り板に衝突して散逸してしまうので、半周下流
のキツカーコイル３に電子ビームを同期する極短
パルス電流を流して電子の軌道を修正する。そし
て、電子１２はさらに1/4周下流にある高周波空
胴４によつて加速され、電子が光放射で失つたエ
ネルギーを補充されながら蓄積されている。
次に、第１２図の蓄積リングから発生するシン
クロトロン放射光SR（以下単に放射光SRと称す
る）の特性を第１３図の図面に基づいて説明す
る。
クロトロン放射光SR（以下単に放射光SRと称す
る）の特性を第１３図の図面に基づいて説明す
る。
この図において、電子１２は蓄積リングの設計
電子軌道１１上で軌道半径中心の方向に加速され
る。この電子１２から放射される放射光SRは設
計電子軌道１１の面に垂直な方向にのみ鋭い指向
性を持ち、円形の設計電子軌道１１の接線方向に
拡散する発散光源である。
電子軌道１１上で軌道半径中心の方向に加速され
る。この電子１２から放射される放射光SRは設
計電子軌道１１の面に垂直な方向にのみ鋭い指向
性を持ち、円形の設計電子軌道１１の接線方向に
拡散する発散光源である。
上述のような従来の電子蓄積リングでは、第１
３図の斜線部分で示すように、極めて照射野が狭
いため、放射光SRの大面積照射を必要とするリ
ングラフイー技術へ利用していく上で問題があつ
た。
３図の斜線部分で示すように、極めて照射野が狭
いため、放射光SRの大面積照射を必要とするリ
ングラフイー技術へ利用していく上で問題があつ
た。
この欠点を解決するために、本出願人が先に出
願したような可変電磁石を蓄積リングの電子軌道
上に設けて電子軌道を上下に動かす試みもある
が、これは電子蓄積リングにおいて軌道位置調整
などに従来使用されてきた手法を利用したもので
あつて、照射野拡大の手法としては実用上あまり
有効なものではなく改善の余地があつた。また、
可変電磁石を蓄積リングの電子軌道上に設けたと
きの電子軌道は非常に複雑で所定方向へ放射光
SRを出力するのは容易でなかつた。
願したような可変電磁石を蓄積リングの電子軌道
上に設けて電子軌道を上下に動かす試みもある
が、これは電子蓄積リングにおいて軌道位置調整
などに従来使用されてきた手法を利用したもので
あつて、照射野拡大の手法としては実用上あまり
有効なものではなく改善の余地があつた。また、
可変電磁石を蓄積リングの電子軌道上に設けたと
きの電子軌道は非常に複雑で所定方向へ放射光
SRを出力するのは容易でなかつた。
この発明は、上述の問題点を解決するためにな
されたもので、電子蓄積リング固有のベータトロ
ン振動特性を利用して電子ビームを設計電子軌道
のまわりに波動運動させ、その波動（振動）の節
近くで放射光をとり出すことにより設計電子軌道
からの開き角を大きくして垂直方向のシンクロト
ロン放射光の照射野を拡大できるようにするとと
もに、電子ビームを水平、垂直方向に安定して移
動でき、かつ、高輝度のシンクロトロン放射光を
発生して大面積照射することができるシンクロト
ロン放射光取出し方法およびその方法を用いる電
子波動リングを提供することを目的とする。
されたもので、電子蓄積リング固有のベータトロ
ン振動特性を利用して電子ビームを設計電子軌道
のまわりに波動運動させ、その波動（振動）の節
近くで放射光をとり出すことにより設計電子軌道
からの開き角を大きくして垂直方向のシンクロト
ロン放射光の照射野を拡大できるようにするとと
もに、電子ビームを水平、垂直方向に安定して移
動でき、かつ、高輝度のシンクロトロン放射光を
発生して大面積照射することができるシンクロト
ロン放射光取出し方法およびその方法を用いる電
子波動リングを提供することを目的とする。
かかる目的を達成するために、この発明では、
電子蓄積リング固有のベータトロン振動特性を利
用して、設計電子軌道上に蓄積された電子を垂直
方向偏向手段により設計電子軌道のまわりに垂直
方向の波動運動をさせ、その波動の節近くでシン
クロトロン放射光をとり出すように構成したこと
を特徴とする。
電子蓄積リング固有のベータトロン振動特性を利
用して、設計電子軌道上に蓄積された電子を垂直
方向偏向手段により設計電子軌道のまわりに垂直
方向の波動運動をさせ、その波動の節近くでシン
クロトロン放射光をとり出すように構成したこと
を特徴とする。
また、この発明の別の発明にかかる電子波動リ
ングは、電子蓄積リングのベータトロン振動特性
を利用して設計電子軌道上に蓄積された電子を垂
直方向偏向手段および水平方向偏向手段により電
子軌道のまわりに垂直方向および水平方向の波動
運動させ、さらに垂直方向および水平方向に同時
にまたは別個に波動運動をする電子にアンジユレ
ータにより赤外線からＸ線までの領域で高輝度化
された光子を発生させ、その波動の節近くでシン
クロトロン放射光をとり出すように構成したこと
を特徴とする。
ングは、電子蓄積リングのベータトロン振動特性
を利用して設計電子軌道上に蓄積された電子を垂
直方向偏向手段および水平方向偏向手段により電
子軌道のまわりに垂直方向および水平方向の波動
運動させ、さらに垂直方向および水平方向に同時
にまたは別個に波動運動をする電子にアンジユレ
ータにより赤外線からＸ線までの領域で高輝度化
された光子を発生させ、その波動の節近くでシン
クロトロン放射光をとり出すように構成したこと
を特徴とする。
上記垂直方向偏向手段は、最も簡単には電子軌
道に100ガウス程度の水平方向磁場を加える手段
のことで、小型の偏向電磁石を用いる。このほ
か、垂直方向の電場を加える手段もあり、この場
合一対の偏向電極を用いるが、この場合は省略す
る。（なお、水平磁場または垂直電場を加えると
垂直方向に軌道は動き、また垂直磁場または水平
電場を加えると水平方向に軌道は動く。）電子軌
道の波動の節の位置は、この偏向電磁石の位置に
よつて変わる。第４図の２２ａの位置では波動の
腹の部分が来る。また、第14頁第12行〜第16行の
説明にあるように、蓄積リング固有のベータトロ
ン振動特性に応じた電子波動特性を持たせる、す
なわち、ベータトロン振動数νの値に応じて節の
数を変化させることも可能である。
道に100ガウス程度の水平方向磁場を加える手段
のことで、小型の偏向電磁石を用いる。このほ
か、垂直方向の電場を加える手段もあり、この場
合一対の偏向電極を用いるが、この場合は省略す
る。（なお、水平磁場または垂直電場を加えると
垂直方向に軌道は動き、また垂直磁場または水平
電場を加えると水平方向に軌道は動く。）電子軌
道の波動の節の位置は、この偏向電磁石の位置に
よつて変わる。第４図の２２ａの位置では波動の
腹の部分が来る。また、第14頁第12行〜第16行の
説明にあるように、蓄積リング固有のベータトロ
ン振動特性に応じた電子波動特性を持たせる、す
なわち、ベータトロン振動数νの値に応じて節の
数を変化させることも可能である。
例えば、0.5＜ν＜1.5であれば振動の節は２
つ、1.5＜ν＜2.5であれば振動の節は４つ、2.5＜
ν＜3.5であれば振動の節は６個と、第１図の５，
６の四重極電磁石の磁場勾配を高くすることによ
つて、ベータトロン振動数νの値は増加するが、
２２ａ、または２２ｂの偏向手段によつてある程
度節の位置、数を変えながら大面積照射が可能に
なる。
つ、1.5＜ν＜2.5であれば振動の節は４つ、2.5＜
ν＜3.5であれば振動の節は６個と、第１図の５，
６の四重極電磁石の磁場勾配を高くすることによ
つて、ベータトロン振動数νの値は増加するが、
２２ａ、または２２ｂの偏向手段によつてある程
度節の位置、数を変えながら大面積照射が可能に
なる。
これらの点は、電子技術総合研究所の電子振動
リングで発見された新しい電子軌道現象を基に創
作された発明であり、JPN.J.Appl.Phys.26，741
（1987）にも発表されている。
リングで発見された新しい電子軌道現象を基に創
作された発明であり、JPN.J.Appl.Phys.26，741
（1987）にも発表されている。
上記水平方向偏向手段についても上記と同じこ
とがいえる。
とがいえる。
また、上記垂直方向の電子波動と水平方向の電
子波動は独立の現象なので、各偏向手段を用いて
同時にまたは個別に電子に波動運動をさせること
が可能である。
子波動は独立の現象なので、各偏向手段を用いて
同時にまたは個別に電子に波動運動をさせること
が可能である。
さらに、上記アンジユレータの位置は、アンジ
ユレータ自身ある程度の長さを持つので、一般的
には長直線部になるが、節、腹どこでもそれぞれ
の位置で高輝度化された赤外線やＸ線の大面積照
射が可能である。
ユレータ自身ある程度の長さを持つので、一般的
には長直線部になるが、節、腹どこでもそれぞれ
の位置で高輝度化された赤外線やＸ線の大面積照
射が可能である。
この発明においては、垂直方向の偏向手段によ
り蓄積された電子を設計電子軌道のまわりに垂直
方向の波動運動をさせ、特に波動運動の節近くで
設計軌道からの開き角の一番大きい電子によるシ
ンクロトロン放射光によつて照射野を拡大する。
り蓄積された電子を設計電子軌道のまわりに垂直
方向の波動運動をさせ、特に波動運動の節近くで
設計軌道からの開き角の一番大きい電子によるシ
ンクロトロン放射光によつて照射野を拡大する。
また、この発明の別の発明にかかる電子波動リ
ングでは、垂直方向偏向手段、水平方向偏向手段
およびアンジユレータによつて、さらに照射野の
広い高輝度光源が得られる。
ングでは、垂直方向偏向手段、水平方向偏向手段
およびアンジユレータによつて、さらに照射野の
広い高輝度光源が得られる。
第１図はこの発明の一実施例である電子波動リ
ングの概略構成を示す。ここで、１ａ〜１ｈ、
２，７、および１１，１２は第１２図の従来例と
同じものである。
ングの概略構成を示す。ここで、１ａ〜１ｈ、
２，７、および１１，１２は第１２図の従来例と
同じものである。
第１図において、２１は電子ビームの波動運動
によつて平行移動あるいは偏向された電子のエネ
ルギーの一部を赤外線からＸ線までの領域の光子
に変換するアンジユレータである。２２ａは前述
したトリプレツト７Ａの例えば下流側のQd５と
Qf６の間に設けた可変垂直偏向電磁石、２２ｂ
は同じくトリプレツト７Ａに近接して設けた可変
水平偏向電磁石である。以下、電子ビームの軌道
偏向について垂直方向への偏向、水平方向への偏
向の順に述べる。
によつて平行移動あるいは偏向された電子のエネ
ルギーの一部を赤外線からＸ線までの領域の光子
に変換するアンジユレータである。２２ａは前述
したトリプレツト７Ａの例えば下流側のQd５と
Qf６の間に設けた可変垂直偏向電磁石、２２ｂ
は同じくトリプレツト７Ａに近接して設けた可変
水平偏向電磁石である。以下、電子ビームの軌道
偏向について垂直方向への偏向、水平方向への偏
向の順に述べる。
まず、垂直偏向を実行するために、トリプレツ
ト７ＡのQf６，Qd５，Qf６のうち下流側のQf６
とQd５との間に設けた可変垂直偏向電磁石２２
ａを励磁する。この可変垂直偏向電磁石２２ａの
磁場（例えば数十ガウス程度）の方向によつて、
第２図に示すように、下流側のQf６に入射する
電子ビーム軌道が上方向または下方向に偏向し、
さらにQf６の垂直方向の発散力によつて実線で
示すように増幅されて偏向し、偏向角45゜の偏向
電磁石１ｄに入射する（第１図）。偏向電磁石１
ｄは、第３図ａに示すように、傾入射角θ1（例え
ば1.7゜）がつけられていて、第３図ｄに示すよう
に、縦集束力を持つているので、上方向または下
方向に偏向して入射してきた電子ビームは偏向電
磁石１ｄによりそれぞれ下方向、上方向に軌道修
正を受けて偏向電磁石１ｄ中を通過し、偏向電磁
石１ｄの下流側の傾出射角θ2（例えば11.7゜）によ
つて縦集束され軌道を修正する。
ト７ＡのQf６，Qd５，Qf６のうち下流側のQf６
とQd５との間に設けた可変垂直偏向電磁石２２
ａを励磁する。この可変垂直偏向電磁石２２ａの
磁場（例えば数十ガウス程度）の方向によつて、
第２図に示すように、下流側のQf６に入射する
電子ビーム軌道が上方向または下方向に偏向し、
さらにQf６の垂直方向の発散力によつて実線で
示すように増幅されて偏向し、偏向角45゜の偏向
電磁石１ｄに入射する（第１図）。偏向電磁石１
ｄは、第３図ａに示すように、傾入射角θ1（例え
ば1.7゜）がつけられていて、第３図ｄに示すよう
に、縦集束力を持つているので、上方向または下
方向に偏向して入射してきた電子ビームは偏向電
磁石１ｄによりそれぞれ下方向、上方向に軌道修
正を受けて偏向電磁石１ｄ中を通過し、偏向電磁
石１ｄの下流側の傾出射角θ2（例えば11.7゜）によ
つて縦集束され軌道を修正する。
また、偏向電磁石１ｄを平行に通過する電子ビ
ームは、第４図に示すように、安定軌道から上下
にdzcm離れてほぼ水平に通過し、下流側の偏向
電磁石１ｆで上述と同じように縦集束力を受けな
がら通過する。その時、さらに下流のトリプレツ
ト７Ｄに入射する電子ビームはそのトリプレツト
７のQd５で安定軌道と交叉し、上方向に偏向し
たものは下方向に、下方向に偏向したものは上方
向に偏向する。これにより電子１２は第４図に示
すように、可変垂直偏向電磁石２２ａをほぼ中心
とする前後33番目の偏向電磁石１ａ，１ｆをそれ
ぞれ節Noとする上下波動を行う。この可変垂直
偏向電磁石２２ａと上下波動の節Noと振幅dzと
の位置関係は、電子蓄積リング固有のベータトロ
ン振動特性によつて決まるものであり、可変垂直
偏向電磁石２２ａが第１図の位置にあるときは、
電子ビーム１２は設計電子軌道１２からほぼdz
離れた所に移動する。この点が従来の電子ビーム
軌道の説明で多くの人が間違つていた点である。
ームは、第４図に示すように、安定軌道から上下
にdzcm離れてほぼ水平に通過し、下流側の偏向
電磁石１ｆで上述と同じように縦集束力を受けな
がら通過する。その時、さらに下流のトリプレツ
ト７Ｄに入射する電子ビームはそのトリプレツト
７のQd５で安定軌道と交叉し、上方向に偏向し
たものは下方向に、下方向に偏向したものは上方
向に偏向する。これにより電子１２は第４図に示
すように、可変垂直偏向電磁石２２ａをほぼ中心
とする前後33番目の偏向電磁石１ａ，１ｆをそれ
ぞれ節Noとする上下波動を行う。この可変垂直
偏向電磁石２２ａと上下波動の節Noと振幅dzと
の位置関係は、電子蓄積リング固有のベータトロ
ン振動特性によつて決まるものであり、可変垂直
偏向電磁石２２ａが第１図の位置にあるときは、
電子ビーム１２は設計電子軌道１２からほぼdz
離れた所に移動する。この点が従来の電子ビーム
軌道の説明で多くの人が間違つていた点である。
本発明では、上下波動の節Noのところで波動
電子１２が設計電子軌道１１と可変な開き角αを
もつて波動するとき、この節Noのところで放射
させたシンクロトロン放射光を用いて電子軌道面
に垂直な方向の照射野を拡大しようというもので
ある。
電子１２が設計電子軌道１１と可変な開き角αを
もつて波動するとき、この節Noのところで放射
させたシンクロトロン放射光を用いて電子軌道面
に垂直な方向の照射野を拡大しようというもので
ある。
第５図は、上述の設計電子軌道（安定軌道）１
１に対して上下に波動する電子ビーム１２を立体
的に図示したものであり、Ｈは照射野の縦幅、Ｗ
は同じく横幅であり、放射光SRの垂直方向の照
射野が著しく拡大されている様子が示されてい
る。なお、図中の斜線部分は従来の照射野であ
る。
１に対して上下に波動する電子ビーム１２を立体
的に図示したものであり、Ｈは照射野の縦幅、Ｗ
は同じく横幅であり、放射光SRの垂直方向の照
射野が著しく拡大されている様子が示されてい
る。なお、図中の斜線部分は従来の照射野であ
る。
次に電子ビームの水平方向に波動運動による水
平方向への安定した移動について説明する。な
お、水平偏向を実行するための可変水平偏向電磁
石２２ｂの設置位置は可変垂直偏向電磁石２２ａ
の設置位置または他のトリプレツト７Ｂ〜７Ｄの
位置で良いが、本実施例ではトリプレツト７Ａの
下流側のQd５とQf６の間とする。
平方向への安定した移動について説明する。な
お、水平偏向を実行するための可変水平偏向電磁
石２２ｂの設置位置は可変垂直偏向電磁石２２ａ
の設置位置または他のトリプレツト７Ｂ〜７Ｄの
位置で良いが、本実施例ではトリプレツト７Ａの
下流側のQd５とQf６の間とする。
可変水平偏向電磁石２２ｂの磁場（例えば±
100ガウス程度）の方向によつて、下流側のQf６
に入射する電子ビームの軌道は第６図に示すよう
に、左方向（内側）Ｉまたは右方向（外側）に
偏向され、さらにQf６の水平方向集束力によつ
て、それぞれ逆方向に軌道修正されて偏向電磁石
１ｄに水平に入射する。このとき、偏向電磁石１
ｄの傾入射角θ1（例えば、11.7゜）によつて上述の
偏向による左右方向のずれは磁場中の軌道半径Ｒ
に大きく影響を与えることなく、その電子ビーム
１２の軌道は安定軌道に対してほぼ平行に外側ま
たは内側に安定して移動し、また下流に位置する
Qf６によつて、電子ビームはさらに水平集束さ
れていく。
100ガウス程度）の方向によつて、下流側のQf６
に入射する電子ビームの軌道は第６図に示すよう
に、左方向（内側）Ｉまたは右方向（外側）に
偏向され、さらにQf６の水平方向集束力によつ
て、それぞれ逆方向に軌道修正されて偏向電磁石
１ｄに水平に入射する。このとき、偏向電磁石１
ｄの傾入射角θ1（例えば、11.7゜）によつて上述の
偏向による左右方向のずれは磁場中の軌道半径Ｒ
に大きく影響を与えることなく、その電子ビーム
１２の軌道は安定軌道に対してほぼ平行に外側ま
たは内側に安定して移動し、また下流に位置する
Qf６によつて、電子ビームはさらに水平集束さ
れていく。
この電子ビームの水平方向の波動特性は第６図
に示すように、振動の節Noが４箇所ある。また、
アンジユレータ２１の位置では電子ビームが設計
電子軌道１１に対してほぼ平行移動して、第６図
に示すように、左右にそれぞれdxcmずれる。
に示すように、振動の節Noが４箇所ある。また、
アンジユレータ２１の位置では電子ビームが設計
電子軌道１１に対してほぼ平行移動して、第６図
に示すように、左右にそれぞれdxcmずれる。
第７図は上述の可変垂直偏向電磁石２２ａと可
変水平偏向電磁石２２ｂにより上下、左右に平行
移動する電子ビームを立体的に図示したものであ
り、アンジユレータ２１の中で発生した指向性の
良い大強度光子を振動の腹にあたるところから放
射して大面積照射できることを示している。dx
は前述した左右方向の移動量、dzは上下方向の
移動量であり、Ｈ，Ｗは第５図と同じものであ
る。また、電子ビーム１２の軌道はベータトロン
振動特性によつて波打つているので、振動の節
Noのところで安定軌道に対して最大傾斜となる。
従つて、この節Noのところにウイグラーをおい
て光をとり出すと、その放射光URの拡がりは最
大となる。
変水平偏向電磁石２２ｂにより上下、左右に平行
移動する電子ビームを立体的に図示したものであ
り、アンジユレータ２１の中で発生した指向性の
良い大強度光子を振動の腹にあたるところから放
射して大面積照射できることを示している。dx
は前述した左右方向の移動量、dzは上下方向の
移動量であり、Ｈ，Ｗは第５図と同じものであ
る。また、電子ビーム１２の軌道はベータトロン
振動特性によつて波打つているので、振動の節
Noのところで安定軌道に対して最大傾斜となる。
従つて、この節Noのところにウイグラーをおい
て光をとり出すと、その放射光URの拡がりは最
大となる。
このような電子波動特性は、第１図に示したト
リプレツト７（７Ａ〜７Ｄ）を集束レンズとする
蓄積リングだけではなく、第８図、第９図に示す
ような各偏向電磁石１ａ〜１ｆ間にそれぞれ１個
または２個の四重極電磁石２３を設けて電子を蓄
積する蓄積リングであれば、また、第８図、第９
図に示した８ケの偏向電磁石を有する蓄積リング
だけでなく、電子を蓄積できる蓄積リングであれ
ば、先に述べた電子波動用の偏向手段２２ａ，２
２ｂを用いることによつて、その蓄積リング固有
のベータトロン振動特性に応じた電子波動特性を
持たせ、電子波動リングとして使用することが可
能である。
リプレツト７（７Ａ〜７Ｄ）を集束レンズとする
蓄積リングだけではなく、第８図、第９図に示す
ような各偏向電磁石１ａ〜１ｆ間にそれぞれ１個
または２個の四重極電磁石２３を設けて電子を蓄
積する蓄積リングであれば、また、第８図、第９
図に示した８ケの偏向電磁石を有する蓄積リング
だけでなく、電子を蓄積できる蓄積リングであれ
ば、先に述べた電子波動用の偏向手段２２ａ，２
２ｂを用いることによつて、その蓄積リング固有
のベータトロン振動特性に応じた電子波動特性を
持たせ、電子波動リングとして使用することが可
能である。
この点も、この発明の大きな特徴の一つといえ
る。
る。
次に、電子ビームの波動振幅制御について第１
０図の励磁電流波形図を参照して説明する。
０図の励磁電流波形図を参照して説明する。
第１０図で、横軸は時間ｔ、縦軸は励磁電流I0
であり、第１図の可変垂直偏向電磁石２２ａ、可
変水平偏向電磁石２２ｂに対し時間t0〜t1の間に
任意可変な励磁電流I0を第１０図のように印加制
御する。
であり、第１図の可変垂直偏向電磁石２２ａ、可
変水平偏向電磁石２２ｂに対し時間t0〜t1の間に
任意可変な励磁電流I0を第１０図のように印加制
御する。
この場合では、電子ビームを等速にt0秒の間に
垂直方向、水平方向に対し、最大振幅でdzcm、
dxcm変位することになり、t1秒間停止した後、
再び等速でt0秒の間にそれぞれ最大振幅で−
dzcm、−dxcmまで等速に変位し、t1秒間停止後、
再びもとの位置に復帰するように励磁電流I0を制
御する。このようにすることによつて上述した第
７図に示すように、大面積にわたつてほぼ均一に
放射光SRを照射することができる。
垂直方向、水平方向に対し、最大振幅でdzcm、
dxcm変位することになり、t1秒間停止した後、
再び等速でt0秒の間にそれぞれ最大振幅で−
dzcm、−dxcmまで等速に変位し、t1秒間停止後、
再びもとの位置に復帰するように励磁電流I0を制
御する。このようにすることによつて上述した第
７図に示すように、大面積にわたつてほぼ均一に
放射光SRを照射することができる。
次に、波動電子ビームに赤外線からＸ線までの
領域の光子を放射させるアンジユレータ２１の構
造と作用について、第１１図ａ，ｂ，ｃを参照し
て説明する。
領域の光子を放射させるアンジユレータ２１の構
造と作用について、第１１図ａ，ｂ，ｃを参照し
て説明する。
第１１図ａはアンジユレータ２１の概略を示
し、ここで３１は小型永久磁石であり、異極性の
磁石を交互に上下に配列している。また３２は電
子ビーム、λ0は周期長である。
し、ここで３１は小型永久磁石であり、異極性の
磁石を交互に上下に配列している。また３２は電
子ビーム、λ0は周期長である。
アンジユレータ２１から放射される放射光UR
は従来の蓄積リングからの放射光SRと比較する
と、高輝度で102〜103倍の準単色をもつ放射光で
ある。従来の蓄積リングからの放射光SRの指向
性は、第１１図ｃに示すように、設計電子軌道面
１１に対して垂直な方向のみで、軌道面では円軌
道の接線方向に拡散する発散光源である。ところ
が、アンジユレータ２１からの放射光URは、第
１１図ｂに示すように、電子が蛇行しながら放射
する直線状指向性をもつた放射光である。この放
射光URと放射光SRとの相対輝度比〔UR〕／
〔SR〕を示すと、 2N＜〔UR〕／〔SR〕＜4N2 の関係となる。上記式中のＮはアンジユレータ２
１の周期数である。ここで、相対輝度比の最小値
は蛇行した電子軌道の腹の数に等しく、最大値は
電子ビームの方向が揃つている腹のところで放射
された放射光の干渉効果が生じた時の値に等し
い。また、磁性体としてSmCO5等を用いた永久
磁石のアンジユレータ２１の場合の周期長λ0は３
〜４cm程度で、このときの周期Ｎを10とすると、
放射光URは放射光SRに比べて400倍の輝度が得
られ、周期数Ｎを16とすれば、放射光URは放射
光SRに比べて1000倍の輝度が得られ、このよう
にアンジユレータ２１を通過する電子は赤外線か
らＸ線までの領域で高輝度化された光子を放射す
る。なお、アンジユレータ２１の設置位置は電子
波動リングの構成上、電子入射部と高周波空胴を
除いた直線部分とする。
は従来の蓄積リングからの放射光SRと比較する
と、高輝度で102〜103倍の準単色をもつ放射光で
ある。従来の蓄積リングからの放射光SRの指向
性は、第１１図ｃに示すように、設計電子軌道面
１１に対して垂直な方向のみで、軌道面では円軌
道の接線方向に拡散する発散光源である。ところ
が、アンジユレータ２１からの放射光URは、第
１１図ｂに示すように、電子が蛇行しながら放射
する直線状指向性をもつた放射光である。この放
射光URと放射光SRとの相対輝度比〔UR〕／
〔SR〕を示すと、 2N＜〔UR〕／〔SR〕＜4N2 の関係となる。上記式中のＮはアンジユレータ２
１の周期数である。ここで、相対輝度比の最小値
は蛇行した電子軌道の腹の数に等しく、最大値は
電子ビームの方向が揃つている腹のところで放射
された放射光の干渉効果が生じた時の値に等し
い。また、磁性体としてSmCO5等を用いた永久
磁石のアンジユレータ２１の場合の周期長λ0は３
〜４cm程度で、このときの周期Ｎを10とすると、
放射光URは放射光SRに比べて400倍の輝度が得
られ、周期数Ｎを16とすれば、放射光URは放射
光SRに比べて1000倍の輝度が得られ、このよう
にアンジユレータ２１を通過する電子は赤外線か
らＸ線までの領域で高輝度化された光子を放射す
る。なお、アンジユレータ２１の設置位置は電子
波動リングの構成上、電子入射部と高周波空胴を
除いた直線部分とする。
以上説明したように、この発明によれば、第１
に、電子蓄積リング軌道上に設置した可変垂直偏
向電磁石によつて電子ビームを波動させ、その波
動の節の所で光を放射するようにしたので、従来
の蓄積リングと比べて、蓄積リングからの放射光
の照射野を大きく拡大できる。また、第２に、電
子蓄積リング軌道上に設置した個別の水平、垂直
偏向電磁石およびアンジユレータによつて、従来
の放射光に比べてはるかに照射野の広い高輝度光
源を得ることができ、また安定して波動電子ビー
ム軌道の振幅を垂直、水平方向に任意の速度で変
化させることができるので、リソグラフイー技術
等に利用でき、その工業的意義はきわめて大き
い。
に、電子蓄積リング軌道上に設置した可変垂直偏
向電磁石によつて電子ビームを波動させ、その波
動の節の所で光を放射するようにしたので、従来
の蓄積リングと比べて、蓄積リングからの放射光
の照射野を大きく拡大できる。また、第２に、電
子蓄積リング軌道上に設置した個別の水平、垂直
偏向電磁石およびアンジユレータによつて、従来
の放射光に比べてはるかに照射野の広い高輝度光
源を得ることができ、また安定して波動電子ビー
ム軌道の振幅を垂直、水平方向に任意の速度で変
化させることができるので、リソグラフイー技術
等に利用でき、その工業的意義はきわめて大き
い。
第１図はこの発明の一実施例を示す概略構成
図、第２図は可変垂直偏向電磁石と電子ビームと
の関係を説明する図、第３図ａは偏向電磁石の平
面図、第３図ｂは偏向電磁石の側面図、第４図は
電子ビームの垂直方向の波動特性を示す図、第５
図は上下に波動する電子ビームを立体的に図示し
たもので、放射光SRの照射野が拡大されること
を示す図、第６図は電子ビームの水平方向の波動
特性を示す図、第７図は上下、左右に平行移動す
る電子ビームを立体的に図示したもので、アンジ
ユレータの中で発生した指向性の良い大強度光子
を大面積照射できることを示す図、第８図および
第９図はそれぞれこの発明の他の実施例を示す概
略構成図、第１０図は励磁電流の波形を示す波形
図、第１１図ａはアンジユレータの構成を示す概
略図、第１１図ｂは放射光URの指向性を説明す
る図、第１１図ｃは放射光SRの指向性を説明す
る図、第１２図は従来の電子蓄積リングの構成を
示す概略図、第１３図は電子蓄積リングからの放
射光SRを説明する図である。 １ａ〜１ｈ…偏向電磁石、２…入射用セプタム
電磁石、３…キツカーコイル、４…高周波空洞、
５，６…四重極電磁石、７…トリプレツト、１１
…設計電子軌道、１２…電子、２１…アンジユレ
ータ、２２ａ…可変垂直偏向電磁石、２２ｂ…可
変水平偏向電磁石、２３…四重極電磁石、３１…
小型永久磁石、３２…電子ビーム、λ0…周期長。
図、第２図は可変垂直偏向電磁石と電子ビームと
の関係を説明する図、第３図ａは偏向電磁石の平
面図、第３図ｂは偏向電磁石の側面図、第４図は
電子ビームの垂直方向の波動特性を示す図、第５
図は上下に波動する電子ビームを立体的に図示し
たもので、放射光SRの照射野が拡大されること
を示す図、第６図は電子ビームの水平方向の波動
特性を示す図、第７図は上下、左右に平行移動す
る電子ビームを立体的に図示したもので、アンジ
ユレータの中で発生した指向性の良い大強度光子
を大面積照射できることを示す図、第８図および
第９図はそれぞれこの発明の他の実施例を示す概
略構成図、第１０図は励磁電流の波形を示す波形
図、第１１図ａはアンジユレータの構成を示す概
略図、第１１図ｂは放射光URの指向性を説明す
る図、第１１図ｃは放射光SRの指向性を説明す
る図、第１２図は従来の電子蓄積リングの構成を
示す概略図、第１３図は電子蓄積リングからの放
射光SRを説明する図である。 １ａ〜１ｈ…偏向電磁石、２…入射用セプタム
電磁石、３…キツカーコイル、４…高周波空洞、
５，６…四重極電磁石、７…トリプレツト、１１
…設計電子軌道、１２…電子、２１…アンジユレ
ータ、２２ａ…可変垂直偏向電磁石、２２ｂ…可
変水平偏向電磁石、２３…四重極電磁石、３１…
小型永久磁石、３２…電子ビーム、λ0…周期長。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 所定の振幅と所定数の節を持つて設計電子軌
道のまわりを電子が波動運動する電子波動リング
において、電子より放射されるシンクロトロン放
射光を電子の振動の節近くで取り出すことを特徴
とするシンクロトロン放射光取出し方法。 ２ 偏向電磁石を設計電子軌道上の所定個所に所
定数配置し、この偏向電磁石の間に所定数の高周
波加速空胴と、入射する電子を集束する多重極電
磁石の所定数とを前記設計電子軌道上の所定位置
に設けて前記入射する電子を蓄積する電子蓄積リ
ングと、 前記設計電子軌道上の任意の位置に蓄積された
電子を前記設計電子軌道のまわりに所定の方向に
所定の振幅と所定数の節を持つ波動運動をさせ、
これにより電子から放射されるシンクロトロン放
射光を該節の近くで取り出すための前記設計電子
軌道に磁場または電場を加える偏向手段とを具備
したことを特徴とする電子波動リング。 ３ 前記偏向手段は、波動電子軌道の振幅と振動
の節における前記電子軌道からの開き角を任意に
変化させるものであることを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載の電子波動リング。 ４ 偏向電磁石を設計電子軌道上の所定個所に所
定数配置し、この偏向電磁石の間に高周波加速空
胴と、入射する電子を集束する多重極電磁石の所
定数とを前記設計電子軌道上の所定位置に設けて
前記入射する電子を蓄積する電子蓄積リングと、 前記設計電子軌道上の任意の位置に蓄積された
電子を前記設計電子軌道のまわりに軌道面に垂直
方向および水平方向に所定の振幅と所定数の節を
持つ波動運動をさせ、これにより電子から放射さ
れるシンクロトロン放射光を該節の近くで取り出
すための前記設計電子軌道に水平方向の磁場を加
えるか、あるいは垂直方向の電場を加える垂直方
向偏向手段および前記設計電子軌道に垂直方向の
磁場を加えるか、あるいは水平方向の電場を加え
る水平方向偏向手段と、 さらに、前記各偏向手段によつて垂直方向電子
波動および水平方向電子波動を同時にまたは個別
に行う電子が赤外線からＸ線までの領域で高輝度
化された光子を発生できるアンジユレータとを具
備したことを特徴とする電子波動リング。 ５ 前記各偏向手段は、波動電子の振幅を自在に
変化させるものであることを特徴とする特許請求
の範囲第４項記載の電子波動リング。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27990585A JPS62139300A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | シンクロトロン放射光取出し方法およびその方法を用いる電子波動リング |
| DE19863642400 DE3642400A1 (de) | 1985-12-12 | 1986-12-11 | Verfahren zur ableitung von synchrotronstrahlung und elektronen-wellungs-ring fuer die ableitung der synchrotronstrahlung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27990585A JPS62139300A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | シンクロトロン放射光取出し方法およびその方法を用いる電子波動リング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62139300A JPS62139300A (ja) | 1987-06-22 |
| JPH0514400B2 true JPH0514400B2 (ja) | 1993-02-24 |
Family
ID=17617549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27990585A Granted JPS62139300A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | シンクロトロン放射光取出し方法およびその方法を用いる電子波動リング |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62139300A (ja) |
| DE (1) | DE3642400A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2600075B2 (ja) * | 1988-01-29 | 1997-04-16 | 工業技術院長 | Ｘ線発生装置 |
| JPH0821480B2 (ja) * | 1988-09-28 | 1996-03-04 | 三菱電機株式会社 | シンクロトロン放射光発生装置 |
| JP2893767B2 (ja) * | 1989-11-30 | 1999-05-24 | 株式会社島津製作所 | 荷電粒子集束装置 |
| WO2014128848A1 (ja) * | 2013-02-20 | 2014-08-28 | 株式会社日立製作所 | 有機薄膜パターン形成装置および形成方法 |
-
1985
- 1985-12-12 JP JP27990585A patent/JPS62139300A/ja active Granted
-
1986
- 1986-12-11 DE DE19863642400 patent/DE3642400A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3642400A1 (de) | 1987-07-02 |
| JPS62139300A (ja) | 1987-06-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |