JPH05217697A - Electron storage ring and its operating method - Google Patents

Electron storage ring and its operating method

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JPH05217697A
JPH05217697A JP1992692A JP1992692A JPH05217697A JP H05217697 A JPH05217697 A JP H05217697A JP 1992692 A JP1992692 A JP 1992692A JP 1992692 A JP1992692 A JP 1992692A JP H05217697 A JPH05217697 A JP H05217697A
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JP
Japan
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energy
storage ring
current value
accumulated
electron storage
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Application number
JP1992692A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuyoshi Saito
一義 齋藤
Kazuo Hiramoto
和夫 平本
Kenji Miyata
健治 宮田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To stably maintain the output of synchrotron radiation for a long period of time by compensating the decreased current value of stored beam on the time basis with increase of the energy of stored beam. CONSTITUTION:An electron storage ring 2 is composed of a sensing means 4 for the current value of an stored beam, a calculating means 5 to calculate the set value of stored beam energy relative to the current value of the stored beam, an adjusting means to control the energy of the stored beam, and a generating means for synchrotron radiation. The calculating means 5 receives a current value signal 10 sensed by the sensing means 4, calculates the energy increasing amount of stored beam necessary for setting off the decreased current value of stored beam on the time basis, transmits the set signals 11, 12, 13 to adjusting means 6, 7, 8 to increase the energy of the stored beam, and thereby maintains the output of the radiation stably. Concretely described, the energization currents for a deflecting electric magnet 7 and quadruple electromagnet 8 are increased in compliance with the decreased current value of stored beam on the time basis, and the set signals 12, 13 are set so that the magnetic field of each magnet increases.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は高エネルギ電子ビームを
磁場で偏向させシンクロトロン放射光を放出させる電子
蓄積リングとその運転方法に係り、特に、電子ビームの
電流値の時間的減少に伴う放射光出力の低下を抑制する
のに好適な電子蓄積リングとその運転方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron storage ring for deflecting a high-energy electron beam by a magnetic field to emit synchrotron radiation and a method of operating the same, and more particularly to radiation accompanied with a temporal decrease in the current value of the electron beam. The present invention relates to an electron storage ring suitable for suppressing a decrease in light output and an operating method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体リソグラフィ用の光源として、電
子蓄積リングから放出されるシンクロトロン放射光を利
用する技術が注目されてきている。この技術を使用する
場合、一定のスループットを保証する安定したシンクロ
トロン放射光の出力が要求される。シンクロトロン放射
光の出力を安定に維持するには、リングに蓄積される電
子ビームの電流値を一定に制御する必要があるが、現実
には、この電流値は時間の経過に伴って減少してしま
う。そこで従来は、電子ビームの電流値の時間的減少に
対して、新たな電子ビームを逐次リング中に追加入射
し、蓄積ビームの電流値が一定になるように運転してい
た。尚、この種の従来装置として、日本放射光学会誌
Vol.3,No.2,pp.17〜32に記載の「ソ
ルテック1GeV放射光源施設」が挙げられる。
2. Description of the Related Art A technique utilizing synchrotron radiation emitted from an electron storage ring has been attracting attention as a light source for semiconductor lithography. When using this technique, a stable synchrotron radiation output that guarantees a constant throughput is required. In order to keep the output of the synchrotron radiation stable, it is necessary to control the current value of the electron beam accumulated in the ring to a constant value, but in reality, this current value decreases with the passage of time. Will end up. Therefore, conventionally, in response to the temporal decrease in the current value of the electron beam, a new electron beam is sequentially additionally injected into the ring to operate so that the current value of the accumulated beam becomes constant. As a conventional device of this kind,
Vol. 3, No. 2, pp. The "Soltech 1 GeV radiation source facility" described in 17-32 is mentioned.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のよう
に、新たな電子ビームを電子蓄積リングに追加入射し
て、蓄積ビームの電流値が減少しないようにするには、
大型の前段加速器を用意し、この前段加速器で蓄積リン
グ中の電子ビームとほぼ等しいエネルギにまで追加用の
電子ビームのエネルギを高める必要がある。つまり、フ
ルエネルギ入射方式のシステムとする必要がある。この
フルエネルギ入射方式は、大型の前段加速器が必須とな
るため、システムの小型化,低コスト化の観点から問題
である。
In order to prevent the current value of the accumulated beam from decreasing by additionally injecting a new electron beam into the electron accumulation ring as in the above-mentioned prior art,
It is necessary to prepare a large-scale pre-accelerator and increase the energy of the additional electron beam by this pre-accelerator to an energy almost equal to that of the electron beam in the storage ring. In other words, it is necessary to use a full energy injection system. This full-energy injection method requires a large-scale pre-accelerator, which is a problem from the viewpoint of system size reduction and cost reduction.

【0004】一方、小型の前段加速器で済む低エネルギ
入射方式を採用するシステムでは、前段加速器でエネル
ギを高めた電子ビームを蓄積リング中に入射し、この蓄
積リング中で更に電子ビームのエネルギを高めるように
なっている。このため、後から低エネルギの電子ビーム
を前段加速器からリング中に追加入射しようとしても、
エネルギの異なる電子ビームはリング中での軌道も異な
るため、不可能である。低エネルギ入射方式を採用する
システムで、電子ビームを前段加速器から追加入射して
電子ビームの電流値の減少を抑制しようとすると、追加
入射時に蓄積リング中の電子ビームのエネルギを追加入
射する電子ビームのエネルギまで低下させる必要があ
り、頻繁に再入射・再加速・再蓄積を繰り返す必要があ
る。これは、安定な光源としての信頼性,稼働率の観点
から問題が多く、採用不可能である。
On the other hand, in a system adopting a low energy injection method which requires only a small pre-accelerator, an electron beam whose energy has been increased by the pre-accelerator is injected into a storage ring and the energy of the electron beam is further increased in the storage ring. It is like this. Therefore, even if a low energy electron beam is to be additionally injected into the ring from the preceding stage accelerator,
This is impossible because electron beams having different energies have different trajectories in the ring. In a system that adopts the low energy injection method, if the electron beam is additionally injected from the pre-accelerator to suppress the decrease in the electron beam current value, the electron beam energy in the storage ring is additionally injected at the time of the additional injection. It is necessary to reduce the energy to the above energy, and it is necessary to frequently repeat re-injection, re-acceleration, and re-accumulation. This has many problems from the viewpoint of reliability as a stable light source and operating rate, and cannot be adopted.

【0005】本発明の目的は、電子ビーム蓄積後にシン
クロトロン放射光の出力を長時間に渡って安定に維持す
ることのできる電子蓄積リングとその運転方法を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide an electron storage ring and a method of operating the same which can maintain the output of synchrotron radiation light stably for a long time after the electron beam storage.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的は、蓄積ビーム
の電流値の時間的減少を、蓄積ビームのエネルギを増加
させることで補償することで、達成される。すなわち、
電子ビームを加速可能な最大エネルギ以下のエネルギで
リング中に蓄積し、電子蓄積リングの余剰加速能力によ
り、蓄積ビームの電流値の時間的減少に伴う放射光出力
の低下を補償し、放射光出力を安定に維持する。
The above object is achieved by compensating for the temporal decrease in the current value of the accumulated beam by increasing the energy of the accumulated beam. That is,
The electron beam is stored in the ring at an energy that is less than the maximum energy that can be accelerated, and the surplus acceleration capacity of the electron storage ring compensates for the decrease in the synchrotron radiation output due to the temporal decrease in the current value of the accumulation beam, and the synchrotron radiation output. Keep stable.

【0007】より具体的には、蓄積ビームの電流値の時
間的減少に応じて、電磁石の励磁電流を上げ、偏向磁場
及び収束・発散磁場の強度を増加することで、蓄積ビー
ムのエネルギを増加する。
More specifically, the energy of the accumulated beam is increased by increasing the exciting current of the electromagnet and increasing the strength of the deflection magnetic field and the converging / diverging magnetic field in accordance with the temporal decrease of the current value of the accumulated beam. To do.

【0008】また、蓄積ビームの電流値の時間的減少に
応じて、偏向磁場及び収束・発散磁場強度を増加させる
ことに加え、高周波加速空胴の加速電圧を増加する。
In addition to increasing the deflection magnetic field and the converging / diverging magnetic field strength in accordance with the temporal decrease in the current value of the accumulated beam, the acceleration voltage of the high frequency acceleration cavity is increased.

【0009】更に、フルエネルギ入射方式を採用する場
合には、追加入射するときに、上記運転方法を併用し、
放射光出力を安定に維持する。
Further, in the case of adopting the full energy injection method, the above operating method is also used when additionally injecting,
Maintains stable synchrotron output.

【0010】[0010]

【作用】図2は、蓄積ビームのエネルギに対する放射光
スペクトルの依存性を示すグラフである。蓄積ビームの
エネルギを、電流値一定のもとで、E1,E2,…と増加
すると、ピーク波長付近及びそれ以下の短波長領域で放
射光出力が増強され、放射光出力のピーク波長付近で
は、ビームエネルギの約7乗に比例して放射光出力つま
り光子数が増加する。放射光出力は蓄積ビームの電流値
に比例する。従って、放射光の使用する波長領域を上記
波長領域に設定しておけば、蓄積ビームの電流値の減少
に伴う放射光出力の低下を、蓄積ビームのエネルギの増
加により、効率良く補償できる。
FIG. 2 is a graph showing the dependence of the emitted light spectrum on the energy of the accumulated beam. When the energy of the accumulated beam is increased to E1, E2, ... Under a constant current value, the synchrotron radiation output is enhanced in the short wavelength region near the peak wavelength and below, and near the peak wavelength of the synchrotron radiation output, The radiated light output, that is, the number of photons, increases in proportion to about the 7th power of beam energy. The emitted light output is proportional to the current value of the accumulated beam. Therefore, if the wavelength range used by the emitted light is set to the above wavelength range, the decrease in the emitted light output due to the decrease in the current value of the accumulated beam can be efficiently compensated by the increase in the energy of the accumulated beam.

【0011】図3は、蓄積ビームの電流値の減少に伴う
放射光出力の低下を、蓄積ビームのエネルギの増加によ
り補償した場合の放射光スペクトルを示すグラフであ
る。蓄積ビームの電流値が初期値I1から時間と共にI2
まで減少した場合、それに応じて蓄積ビームのエネルギ
を初期値E1からE2まで増加すると、放射光の使用する
波長領域λ1〜λ2間の放射光出力Pの積分値はほぼ一定
にできる。
FIG. 3 is a graph showing a radiant light spectrum when the decrease in the radiant light output due to the decrease in the current value of the accumulated beam is compensated for by the increase in the energy of the accumulated beam. The current value of the accumulated beam changes from the initial value I1 to I2 over time.
When the energy of the accumulated beam is increased from the initial value E1 to E2, the integrated value of the radiated light output P in the wavelength range λ1 to λ2 used by the radiated light can be made substantially constant.

【0012】放射光放出による蓄積ビームのエネルギ損
失は、高周波加速空胴の高周波電場による加速で補われ
る。電子ビームは高周波加速空胴の高周波電場と同期し
て蓄積リングを周回し、放射光放出によるエネルギ損失
を補うだけの加速電場がかかる位相に同期する。この条
件のもとで、蓄積ビームのエネルギは一定に維持され
る。
The energy loss of the accumulated beam due to the emission of synchrotron radiation is compensated by the acceleration of the high frequency acceleration cavity by the high frequency electric field. The electron beam orbits the storage ring in synchronism with the high frequency electric field of the high frequency accelerating cavity, and is synchronized with the phase in which the accelerating electric field is applied to compensate the energy loss due to the emission of synchrotron radiation. Under this condition, the energy of the accumulated beam is kept constant.

【0013】蓄積ビームの電流値の時間的減少に応じ
て、電磁石の励磁電流を上げ、偏向磁場及び収束・発散
磁場の強度を増加すると、電子ビームの周回軌道が蓄積
リング内側にずれ、周回軌道長が短くなる。その結果、
電子ビームの周回時間が短くなり、高周波加速空胴にお
けるビームの同期位相が加速電場が増加する側にずれ、
蓄積ビームのエネルギを増加することができる。尚、こ
のエネルギ増加で電子ビームの周回軌道が元に戻り、電
子ビームは再び高周波加速空胴の高周波電場と同期して
蓄積リングを周回する。
When the exciting current of the electromagnet is increased and the strengths of the deflection magnetic field and the converging / diverging magnetic field are increased in accordance with the temporal decrease of the current value of the accumulated beam, the orbit of the electron beam shifts to the inside of the accumulation ring, and the orbit of the orbit is shifted. The length becomes shorter. as a result,
The orbit time of the electron beam is shortened, the synchronous phase of the beam in the high frequency acceleration cavity shifts to the side where the acceleration electric field increases,
The energy of the stored beam can be increased. The orbit of the electron beam returns to its original position due to this increase in energy, and the electron beam orbits the storage ring again in synchronization with the high frequency electric field of the high frequency acceleration cavity.

【0014】蓄積ビームの電流値の時間的減少に応じ
て、偏向磁場及び収束・発散磁場強度の増加に加え、高
周波加速空胴の加速電圧を増加することにより、高周波
電場の最大値と前記の同期位相における加速電場の比を
一定に保ったまま、蓄積ビームのエネルギを増加するこ
とができる。
In accordance with the temporal decrease in the current value of the accumulated beam, the deflection magnetic field and the converging / diverging magnetic field strength are increased, and the accelerating voltage of the high frequency accelerating cavity is increased to increase the maximum value of the high frequency electric field and the above-mentioned value. The energy of the accumulated beam can be increased while keeping the ratio of the accelerating electric field in the synchronous phase constant.

【0015】さらに、フルエネルギ入射方式で追加入射
が可能な場合、ビームの追加入射の合間に上記運転方法
を採用することで、追加入射の頻度を下げても上記運転
方法が放射光出力の平滑化作用をし、放射光出力を安定
に維持することができる。
Further, in the case where additional injection is possible by the full energy injection method, by adopting the above operating method between the additional injection of the beam, the above operating method can smooth the radiated light output even if the frequency of the additional injection is reduced. It is possible to keep the synchrotron radiation output stable by the chemical action.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図1は、本発明の一実施例に係る加速システム
の構成図である。この加速器システムは、電子蓄積リン
グ2とその前段加速器3から構成される。電子蓄積リン
グ2は、前段加速器3から供給される低エネルギ電子ビ
ームを入射し、蓄積エネルギまで加速後蓄積する機能を
有する。前段加速器3は、例えばライナックやマイクロ
トロンであるが、いずれの場合も小型で済む。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an acceleration system according to an embodiment of the present invention. This accelerator system is composed of an electron storage ring 2 and its preceding stage accelerator 3. The electron storage ring 2 has a function of injecting a low-energy electron beam supplied from the pre-accelerator 3 and accelerating and storing up to the stored energy. The pre-stage accelerator 3 is, for example, a linac or a microtron, but in any case, it can be small.

【0017】電子蓄積リング2は、蓄積ビームの電流値
の検出手段4と、蓄積ビームの電流値に対して蓄積ビー
ムのエネルギの設定値を計算する演算手段5と、蓄積ビ
ームのエネルギを制御する調整手段(高周波加速空胴
6、偏向電磁石7、四極電磁石8)と、シンクロトロン
放射光の発生手段(偏向電磁石7、挿入光源9)から構
成される。ただし、挿入光源9は、必要に応じて設置さ
れるものとする。
The electron storage ring 2 controls the accumulated beam current value detecting means 4, the calculating means 5 for calculating the set value of the accumulated beam energy with respect to the accumulated beam current value, and the accumulated beam energy. It comprises adjusting means (high-frequency acceleration cavity 6, deflection electromagnet 7, quadrupole electromagnet 8) and means for generating synchrotron radiation (deflection electromagnet 7, insertion light source 9). However, the insertion light source 9 shall be installed as needed.

【0018】演算手段5は、検出手段4が検出した電流
値信号10を受信し、蓄積ビームの電流値の時間的減少
を相殺するに必要な蓄積ビームのエネルギ増加量を計算
し、調整手段6,7,8にそれぞれ設定信号11,1
2,13を送信して蓄積ビームのエネルギを増加させ、
放射光出力を安定に維持する。尚、本実施例では、蓄積
ビームの電流値を検出手段4にて検出したが、放射光出
力を直接検出し、この放射光出力が一定となるように調
整手段6,7,8を制御する構成とすることも可能であ
る。
The calculating means 5 receives the current value signal 10 detected by the detecting means 4, calculates the energy increase amount of the accumulated beam necessary for canceling the temporal decrease of the accumulated beam current value, and the adjusting means 6 , 7 and 8 have setting signals 11 and 1, respectively.
2 and 13 to increase the energy of the accumulated beam,
Maintains stable synchrotron output. In this embodiment, the current value of the accumulated beam is detected by the detecting means 4, but the emitted light output is directly detected and the adjusting means 6, 7, 8 are controlled so that the emitted light output becomes constant. It can also be configured.

【0019】図3は、演算手段5の演算内容を説明する
ための放射光スペクトル図である。放射光の使用する波
長領域λ1〜λ2間の放射光出力Pの積分値が、蓄積ビー
ムの電流値の時間的減少に応じてほぼ一定になるよう
に、蓄積ビームのエネルギを時間的に増加していく。図
3は、蓄積ビームの電流値が初期値I1から時間と共に
I2まで減少した場合、それに応じて蓄積ビームのエネ
ルギを初期値E1からE2まで増加した場合を図示してあ
る。
FIG. 3 is a synchrotron radiation spectrum diagram for explaining the calculation contents of the calculation means 5. The energy of the accumulated beam is increased temporally so that the integrated value of the emitted light output P between the wavelength regions λ1 and λ2 used by the synchrotron radiation becomes substantially constant according to the temporal decrease of the current value of the accumulated beam. To go. FIG. 3 illustrates the case where the current value of the accumulated beam decreases from the initial value I1 to I2 with time, and the energy of the accumulated beam increases correspondingly from the initial value E1 to E2.

【0020】蓄積ビームの電流値の時間的減少に伴う放
射光出力の低下を、蓄積ビームのエネルギの増加により
補償し放射光出力を安定に維持するため、蓄積ビームの
電流値の時間的減少に応じて、偏向電磁石7、四極電磁
石8の励磁電流を上げ、偏向磁場及び収束・発散磁場の
強度を増加するように設定信号12、13を送信する。
あるいは、蓄積ビームの電流値の時間的減少に応じて、
上記偏向磁場及び収束・発散磁場の強度を増加すると共
に、高周波加速空胴6の加速電圧を増加するように設定
信号11、12、13を送信する。後者では、バケット
の高さつまり高周波電場の最大値と周回ビームに対する
加速電場の比を一定に維持することができるので、高周
波加速空胴6の加速電圧により決まるビーム寿命を一定
以上に確保できる。
Since the decrease in the synchrotron radiation output due to the temporal decrease of the accumulated beam current value is compensated by the increase of the accumulated beam energy and the synchrotron radiation output is maintained stable, the accumulated beam current value is temporally decreased. Accordingly, setting signals 12 and 13 are transmitted to increase the exciting currents of the deflection electromagnet 7 and the quadrupole electromagnet 8 and increase the strengths of the deflection magnetic field and the converging / diverging magnetic field.
Alternatively, depending on the temporal decrease of the accumulated beam current value,
The setting signals 11, 12 and 13 are transmitted so as to increase the intensity of the deflection magnetic field and the converging / diverging magnetic field and increase the acceleration voltage of the high frequency acceleration cavity 6. In the latter case, the height of the bucket, that is, the maximum value of the high-frequency electric field and the ratio of the acceleration electric field to the orbiting beam can be kept constant, so that the beam life determined by the acceleration voltage of the high-frequency acceleration cavity 6 can be kept above a certain level.

【0021】図4は、挿入光源9からの単色光を使用す
る場合の演算手段5の演算内容を説明する放射光スペク
トル図である。シンクロトロン放射光の発生手段が挿入
光源9の場合も、蓄積ビームの電流値の時間的減少に伴
う放射光出力の低下を蓄積ビームのエネルギ増加により
補償できる。しかし、それだけでは、蓄積ビームのエネ
ルギの増加による中心波長の短波長側へのずれが問題と
なり得る。この中心波長のずれを補正するには、挿入光
源9を構成する磁石群の磁場を増加すればよい。そこ
で、挿入光源9からの単色光を使用する場合は、演算手
段5で挿入光源の磁場を計算し、その設定信号14を挿
入光源9に送信する。図4には、蓄積ビームの電流値が
初期値I1から時間と共にI2まで減少したとき、それに
応じて蓄積ビームのエネルギを初期値E1からE2まで増
加し、更に上記の中心波長のずれを補正するために、挿
入光源の磁場をB1からB2まで増加した場合を示してあ
る。
FIG. 4 is a synchrotron radiation spectrum diagram for explaining the calculation contents of the calculation means 5 when the monochromatic light from the insertion light source 9 is used. Even when the synchrotron radiation generating means is the insertion light source 9, the decrease in the radiation output due to the temporal decrease in the current value of the accumulated beam can be compensated by the increase in the energy of the accumulated beam. However, with this alone, the shift of the central wavelength to the short wavelength side due to the increase in the energy of the accumulated beam may pose a problem. In order to correct the deviation of the center wavelength, the magnetic field of the magnet group forming the insertion light source 9 may be increased. Therefore, when the monochromatic light from the insertion light source 9 is used, the calculation unit 5 calculates the magnetic field of the insertion light source, and transmits the setting signal 14 to the insertion light source 9. In FIG. 4, when the current value of the accumulated beam decreases from the initial value I1 to I2 with time, the energy of the accumulated beam increases correspondingly from the initial value E1 to E2, and the above-mentioned deviation of the center wavelength is corrected. Therefore, the case where the magnetic field of the insertion light source is increased from B1 to B2 is shown.

【0022】図5は、低エネルギ入射方式を採用した加
速器システムにおける電子蓄積リングの運転方法の一例
を説明する電子蓄積リング運転パターン説明図である。
本実施例では、電子ビームを、蓄積リング2に入射・加
速後、加速可能な最大エネルギ以下のエネルギで蓄積
し、シンクロトロン放射光の供給を開始する。その後、
蓄積ビームの電流値の時間的減少に伴う放射光出力の低
下を、蓄積ビームのエネルギの増加により補償し、放射
光出力を安定に維持する。蓄積ビームのエネルギが加速
可能な最大エネルギに到達した時点でシンクロトロン放
射光の供給を中断し、電子ビームを再入射・再加速・再
蓄積し直す。以下、上記の過程を繰り返す。なお、光源
としてある程度の放射光出力の変動が許容されている場
合は、その許容範囲以内で上記放射光供給の継続時間を
さらに延長できる。
FIG. 5 is an electron storage ring operation pattern explanatory view for explaining an example of the operation method of the electron storage ring in the accelerator system adopting the low energy injection method.
In the present embodiment, after the electron beam is incident on the storage ring 2 and accelerated, the electron beam is accumulated with energy equal to or less than the maximum energy that can be accelerated, and the supply of synchrotron radiation light is started. afterwards,
The decrease in the emitted light output due to the temporal decrease in the current value of the accumulated beam is compensated by the increase in the energy of the accumulated beam, and the emitted light output is maintained stable. When the energy of the accumulated beam reaches the maximum energy that can be accelerated, the supply of synchrotron radiation is stopped, and the electron beam is re-injected, re-accelerated, and re-accumulated. Hereinafter, the above process is repeated. When the radiated light output is allowed to vary to some extent as the light source, the duration of the radiated light supply can be further extended within the allowable range.

【0023】図6は、フルエネルギ入射方式を採用する
本発明の一実施例に係る加速器システムの構成図であ
る。この加速器システムは、電子蓄積リング16とその
前段加速器17から構成される。電子蓄積リング16
は、前段加速器17で蓄積エネルギまで加速された電子
ビームを入射し、蓄積する機能を有する。前段加速器1
7は、例えばシンクロトロンやライナックである。図6
は、前段加速器17がシンクロトロンの場合を示してい
る。電子蓄積リング16の構成は、基本的には前記実施
例における電子蓄積リング2と同様である。
FIG. 6 is a block diagram of an accelerator system according to an embodiment of the present invention which employs the full energy injection method. This accelerator system is composed of an electron storage ring 16 and its pre-stage accelerator 17. Electron storage ring 16
Has a function of injecting and accumulating an electron beam accelerated to the accumulated energy by the pre-stage accelerator 17. Front-stage accelerator 1
Reference numeral 7 is, for example, a synchrotron or a linac. Figure 6
Shows the case where the pre-stage accelerator 17 is a synchrotron. The structure of the electron storage ring 16 is basically the same as that of the electron storage ring 2 in the above embodiment.

【0024】図7は、図6に示す加速器システムにおけ
る電子蓄積リングの運転方法を説明する電子蓄積リング
運転パターン説明図である。前段加速器17で蓄積エネ
ルギまで加速された電子ビームを蓄積リング16に入射
・蓄積し、シンクロトロン放射光の供給を開始する。そ
の後、蓄積ビームの電流値の時間的減少に伴う放射光出
力の低下は、蓄積ビームのエネルギの増加により補償
し、放射光出力を安定に維持する。その際の運転方法
は、前記実施例の場合と同様である。蓄積ビームのエネ
ルギが蓄積リング16で加速可能な最大エネルギに到達
した時点で、シンクロトロン放射光の供給を一時中断
し、ビームの追加入射をする。追加入射をするに当たっ
てまず、蓄積ビームのエネルギを上記補償を実施する以
前の蓄積エネルギに戻し、その後、前段加速器17で蓄
積エネルギまで加速した電子ビームを蓄積リング16に
追加入射し、蓄積ビームの電流値の減少分を補給する。
以下、上記の過程を繰り返す。なお、光源としてある程
度の放射光出力の変動が許容されている場合は、その許
容範囲以内で上記放射光供給の継続時間をさらに延長で
きる。
FIG. 7 is an electron storage ring operation pattern explanatory diagram for explaining the operation method of the electron storage ring in the accelerator system shown in FIG. The electron beam accelerated to the accumulated energy by the pre-stage accelerator 17 is incident on and accumulated in the accumulation ring 16, and the supply of synchrotron radiation light is started. After that, the decrease in the emitted light output due to the temporal decrease in the current value of the accumulated beam is compensated by the increase in the energy of the accumulated beam, and the emitted light output is maintained stable. The operation method at that time is the same as that of the above-mentioned embodiment. When the energy of the accumulated beam reaches the maximum energy that can be accelerated by the accumulation ring 16, the supply of the synchrotron radiation light is temporarily stopped and the beam is additionally incident. In the additional injection, first, the energy of the accumulated beam is returned to the accumulated energy before the above compensation is performed, and then the electron beam accelerated to the accumulated energy by the pre-stage accelerator 17 is additionally incident on the accumulation ring 16 and the current of the accumulated beam is increased. Supply the reduced value.
Hereinafter, the above process is repeated. When the radiated light output is allowed to vary to some extent as the light source, the duration of the radiated light supply can be further extended within the allowable range.

【0025】図8は、本発明の一実施例に係る放射光露
光装置の構成図である。放射光露光装置は、加速器シス
テム1と、露光装置19から構成される。放射光の光源
は、電子蓄積リング2の偏向電磁石7でも、挿入光源9
でも良い。図8では、偏向電磁石7を光源とした場合を
示している。電子蓄積リング2の演算手段5は、蓄積ビ
ームの電流値の時間的減少に応じて、放射光出力を安定
に維持するために必要な蓄積ビームのエネルギを設定す
る。露光装置19は、演算手段5から放射光出力の設定
信号20を受信し、露光時間を調節する。
FIG. 8 is a block diagram of a radiation exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. The synchrotron radiation exposure apparatus includes an accelerator system 1 and an exposure apparatus 19. The light source of the synchrotron radiation may be the bending magnet 7 of the electron storage ring 2 or the insertion light source 9.
But good. FIG. 8 shows a case where the deflection electromagnet 7 is used as a light source. The calculation means 5 of the electron storage ring 2 sets the energy of the accumulated beam necessary for maintaining the radiated light output stably in accordance with the temporal decrease of the current value of the accumulated beam. The exposure device 19 receives the setting signal 20 of the emitted light output from the calculation means 5 and adjusts the exposure time.

【0026】本実施例に係る加速器システム1は、低エ
ネルギ入射方式である。このため、追加入射が不可能な
ので、図5に示した運転パターンにおいて、入射・加速
完了時の蓄積ビームの電流値は必ずしも一定にはできな
い。そこで、各放射光供給の期間ごとに上記露光時間の
調節をする。なお、本実施例における放射光露光方法
が、フルエネルギ入射方式の加速器システムを採用する
露光装置に対しても有効であることは言うまでもない。
The accelerator system 1 according to this embodiment is of a low energy injection type. Therefore, since additional injection is impossible, the current value of the accumulated beam at the time of completion of injection / acceleration cannot always be constant in the operation pattern shown in FIG. Therefore, the exposure time is adjusted for each period of each radiant light supply. Needless to say, the synchrotron radiation exposure method in this embodiment is also effective for an exposure apparatus that employs a full energy injection type accelerator system.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によれば、蓄積ビームの電流値の
時間的減少に伴うシンクロトロン放射光の出力の低下を
蓄積ビームのエネルギの増加により補償し、シンクロト
ロン放射光の出力を長時間安定に維持でき、安定な光源
としての電子蓄積リングの信頼性が向上できる。
According to the present invention, the decrease in the output of the synchrotron radiation due to the temporal decrease in the current value of the accumulated beam is compensated by the increase in the energy of the accumulated beam, and the output of the synchrotron emitted light is maintained for a long time. The electron storage ring can be stably maintained and the reliability of the electron storage ring as a stable light source can be improved.

【0028】具体的には、蓄積ビームの電流値の50%
低下を蓄積ビームのエネルギの10%増加により補償で
きる。例えば、蓄積ビームの寿命が6時間の電子蓄積リ
ングが光源として放射光の出力変動10%まで許容され
る場合、従来方式では30分に一度、ビームの追加入
射、あるいは再入射・再加速・再蓄積し直す必要があ
る。これに対し、本発明によれば、蓄積ビームエネルギ
の10%増加の設備余裕で、4時間以上一定の放射光出
力が維持できる。
Specifically, 50% of the current value of the accumulated beam
The drop can be compensated by a 10% increase in the energy of the stored beam. For example, when an electron storage ring with a stored beam life of 6 hours is allowed as a light source with a fluctuation in output of emitted light of up to 10%, the conventional method is to re-inject / re-accelerate / re-inject the beam once every 30 minutes. It needs to be accumulated again. On the other hand, according to the present invention, a constant radiant light output can be maintained for 4 hours or more with a facility margin of 10% increase in accumulated beam energy.

【0029】本発明は、ビームの追加入射が不可能な低
エネルギ入射方式の電子蓄積リングで特に有効であり、
小型の前段加速器で済みシステムの小型化が容易な低エ
ネルギ入射方式の実用化に大きく寄与するものである。
The present invention is particularly effective for a low energy injection type electron storage ring in which additional injection of a beam is impossible,
A small pre-accelerator will suffice, and it will greatly contribute to the practical application of the low-energy injection method, which makes it easy to downsize the system.

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

【図1】本発明の一実施例に係る加速器システムの構成
図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an accelerator system according to an embodiment of the present invention.

【図2】蓄積ビームのエネルギに対する放射光スペクト
ルの依存性を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the dependence of the emitted light spectrum on the energy of the accumulated beam.

【図3】蓄積ビームの電流値の減少に伴う放射光出力の
低下を、蓄積ビームのエネルギの増加により補償した場
合の放射光スペクトルを示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a spectrum of emitted light when a decrease in output of emitted light due to a decrease in current value of the accumulated beam is compensated by an increase in energy of the accumulated beam.

【図4】挿入光源を使用するときの演算手段の演算内容
を説明する放射光スペクトル図である。
FIG. 4 is a synchrotron radiation spectrum diagram for explaining calculation contents of a calculation means when an insertion light source is used.

【図5】低エネルギ入射方式を採用した加速器システム
における電子蓄積リングの運転方法の一例を説明する電
子蓄積リング運転パターン説明図である。
FIG. 5 is an electron storage ring operation pattern explanatory diagram illustrating an example of an operation method of an electron storage ring in an accelerator system adopting a low energy injection method.

【図6】フルエネルギ入射方式を採用する本発明の一実
施例に係る加速器システムの構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of an accelerator system according to an embodiment of the present invention that employs a full energy injection method.

【図7】図6に示す加速器システムにおける電子蓄積リ
ングの運転方法を説明する電子蓄積リング運転パターン
説明図である。
7 is an electron storage ring operation pattern explanatory diagram illustrating an operation method of an electron storage ring in the accelerator system shown in FIG.

【図8】本発明の一実施例に係る放射光露光装置の構成
図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a radiation exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2,16…電子蓄積リング、3,17…前段加速器、4
…蓄積電流値の検出手段、5…演算手段、6…高周波加
速空胴、7…偏向電磁石、8…四極電磁石、9…挿入光
源、10…検出信号、11〜14,20…設定信号、1
9…露光装置。
2, 16 ... Electron storage ring, 3, 17 ... Pre-stage accelerator, 4
... storage current value detection means, 5 ... calculation means, 6 ... high-frequency acceleration cavity, 7 ... deflection electromagnet, 8 ... quadrupole electromagnet, 9 ... insertion light source, 10 ... detection signal, 11-14, 20 ... setting signal, 1
9 ... Exposure device.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高エネルギ電子ビームを磁場で偏向させ
シンクロトロン放射光を放出する電子蓄積リングにおい
て、蓄積ビームの電流値の時間的減少による放射光出力
減少を、蓄積ビームのエネルギを増加させて補償し前記
放射光出力を安定に維持することを特徴とした電子蓄積
リングの運転方法。
1. An electron storage ring that emits synchrotron radiation by deflecting a high-energy electron beam with a magnetic field to reduce synchrotron radiation output decrease due to temporal reduction of current value of the accumulation beam by increasing energy of the accumulation beam. A method of operating an electron storage ring, which is characterized by compensating and maintaining the synchrotron radiation output stably.
【請求項2】 高エネルギ電子ビームを磁場で偏向させ
シンクロトロン放射光を供給する電子蓄積リングにおい
て、電子ビームを加速可能な最大エネルギより小さいエ
ネルギで蓄積し、その余剰加速能力により前記蓄積ビー
ムの電流値の時間的減少に伴う放射光出力の低下を蓄積
ビームエネルギの増加により補償して放射光出力を安定
に維持することを特徴とした電子蓄積リングの運転方
法。
2. An electron storage ring for deflecting a high-energy electron beam with a magnetic field to supply synchrotron radiation light, stores the electron beam with energy smaller than the maximum energy that can be accelerated, and uses the surplus accelerating ability of the accumulated beam. A method for operating an electron storage ring, characterized in that a decrease in synchrotron radiation output due to a temporal decrease in current value is compensated by an increase in accumulated beam energy to stably maintain synchrotron radiation output.
【請求項3】 請求項1において、蓄積ビームの電流値
の時間的減少に応じて、電磁石の励磁電流を上げ、偏向
磁場及び収束・発散磁場の強度を増加することを特徴と
する電子蓄積リングの運転方法。
3. The electron storage ring according to claim 1, wherein the exciting current of the electromagnet is increased and the strengths of the deflection magnetic field and the converging / diverging magnetic field are increased in accordance with the temporal decrease of the current value of the accumulated beam. Driving method.
【請求項4】 請求項1において、蓄積ビームの電流値
の時間的減少に応じて、請求項3記載の偏向磁場及び収
束・発散磁場強度の増加に加え、高周波加速空胴の加速
電圧を増加することを特徴とする電子蓄積リングの運転
方法。
4. The acceleration voltage of a high frequency accelerating cavity according to claim 1, in addition to the increase of the deflection magnetic field and the converging / diverging magnetic field strength according to claim 3, in response to the temporal decrease of the current value of the accumulated beam. A method for operating an electron storage ring, comprising:
【請求項5】 高エネルギ電子ビームを磁場で偏向させ
シンクロトロン放射光を放出する電子蓄積リングにおい
て、請求項1記載の運転方法と、蓄積ビームの電流値を
維持するためのビームの加速器からの追加入射を併用し
て放射光出力を安定に維持することを特徴とする電子蓄
積リングの運転方法。
5. An electron storage ring for deflecting a high-energy electron beam with a magnetic field to emit synchrotron radiation, the method of operation according to claim 1, and a beam accelerator for maintaining a current value of the stored beam. A method of operating an electron storage ring, which is characterized in that synchrotron radiation output is stably maintained by using additional incidence.
【請求項6】 蓄積ビームの電流値の検出手段と、蓄積
ビームの電流値の時間的減少に応じて放射光出力を安定
に維持するために必要な蓄積ビームのエネルギを計算す
る演算手段と、計算結果に基づき蓄積ビ−ムのエネルギ
を制御する調整手段と、放射光の発生手段とを有するこ
とを特徴とした電子蓄積リング。
6. A means for detecting the current value of the accumulated beam, and an arithmetic means for calculating the energy of the accumulated beam necessary for maintaining a stable radiant light output according to the temporal decrease of the current value of the accumulated beam. An electron storage ring having an adjusting means for controlling the energy of the accumulated beam based on the calculation result and a radiant light generating means.
【請求項7】 シンクロトロン放射光の出力検出手段
と、放射光出力を安定に維持するために必要な蓄積ビー
ムのエネルギを計算する演算手段と、計算結果に基づき
蓄積ビームのエネルギを制御する調整手段と、放射光の
発生手段とを備えることを特徴とする電子蓄積リング。
7. Synchrotron radiation output detection means, calculation means for calculating the energy of the accumulated beam required to maintain stable radiation light output, and adjustment for controlling the energy of the accumulated beam based on the calculation result. An electron storage ring comprising means and means for generating emitted light.
【請求項8】 高エネルギ電子ビームを磁場で偏向させ
シンクロトロン放射光を放出する電子蓄積リングにおい
て、蓄積ビームの電流値の時間的減少に応じて、放射光
出力を安定に維持するために必要な蓄積ビームのエネル
ギを計算し、蓄積ビームのエネルギを制御することを特
徴とする電子蓄積リング制御装置。
8. An electron storage ring that emits synchrotron radiation by deflecting a high-energy electron beam with a magnetic field, which is necessary for maintaining stable radiation light output in accordance with the temporal decrease of the current value of the accumulation beam. Electron storage ring control device characterized in that the energy of the accumulated beam is calculated and the energy of the accumulated beam is controlled.
【請求項9】 電子蓄積リングを光源とした放射光露光
方法において、蓄積ビームの電流値とエネルギに応じて
露光時間を調節することを特徴とした放射光露光方法。
9. A radiation exposure method using an electron storage ring as a light source, wherein the exposure time is adjusted according to the current value and energy of the accumulated beam.
【請求項10】 高エネルギ電子ビームを磁場で偏向さ
せシンクロトロン放射光を放出する電子蓄積リングにお
いて、蓄積ビームの電流値の時間的減少による放射光出
力減少を、蓄積ビームのエネルギを増加させて補償し前
記放射光出力を安定に維持する手段を備えることを特徴
とした電子蓄積リング。
10. An electron storage ring for deflecting a high-energy electron beam with a magnetic field to emit synchrotron radiation by reducing the emitted light output due to the temporal decrease of the current value of the accumulated beam by increasing the energy of the accumulated beam. An electron storage ring comprising means for compensating and maintaining the synchrotron radiation output stable.
【請求項11】 請求項10記載の電子蓄積リングと、
該電子蓄積リングから取り出されたシンクロトロン放射
光を露光源として露光を行う露光手段と、前記電子蓄積
リングの蓄積ビームの電流値の時間的減少に応じて増加
される蓄積ビームのエネルギの増加量にて定まる放射光
出力の安定時間により前記露光手段における露光時間を
調節する露光時間調整手段とを備えることを特徴とする
放射光露光装置。
11. An electron storage ring according to claim 10,
Exposure means for performing exposure by using synchrotron radiation light extracted from the electron storage ring as an exposure source, and an amount of increase in energy of the accumulated beam increased in accordance with a temporal decrease in current value of the accumulated beam in the electron storage ring. And an exposure time adjusting means for adjusting the exposure time in the exposure means according to the stable time of the output of the radiant light determined by.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000286097A (en) * 1999-03-31 2000-10-13 Sumitomo Heavy Ind Ltd Operation controller for accelerator facilities
KR20180057506A (en) * 2016-11-21 2018-05-30 스미도모쥬기가이 이온 테크놀로지 가부시키가이샤 Ion implantation method and ion implantation apparatus

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