JPH0766879B2 - シンクロトロン放射光発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシンクロトロン放射光（以下SOR光という）発
生装置に係り、特に工業要小型SOR光発生装置において
荷電粒子ビームの寿命を長くするための真空チヤンバを
備えたSOR光発生装置に関する。

〔従来の技術〕 従来、加速器や大型のSOR光発生装置では、高エネルギ
ー研究所レポートNo.81−２（1981年）の第57頁から第6
1頁において論じられているように、荷電粒子ビームの
軌道を曲げてSOR光を取出す偏向部は短い区間に集中し
て配置するのではなく、直線部と偏向部に組合せで軌道
の全体に均等に配置されている。したがつて、SOR光が
真空チヤンバの壁面に直接照射することにより生ずるガ
スも、荷電粒子ビームの軌道に沿つてほぼ均等に分散し
ており、しかも、偏向部で発生したガスは偏向部内周側
の組込みポンプだけでなく、偏向部に隣接する直線部に
設けた真空ポンプをも利用して排気できるため、真空チ
ヤンバを超高真空に保持しやすく、もつて荷電粒子ビー
ムの寿命を長時間化することが可能である。このよう
に、大型のSOR光発生装置にあつては、荷電粒子ビーム
の偏向部をビーム軌道上に均等に分散配置することがで
きるので、真空チヤンバ内の超高真空が局部的に低下す
る恐れはあまりなかつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところがSOR光発生装置を小型化して工業用装置とする
場合には、製作コストを低減するためにSOR光を取出す
偏向部は集中して配置されることになる。

例えばSOR装置を２個所の直線部と２個所の偏向部で構
成すれば、偏向部１個所で荷電粒子ビームの軌道を180
゜曲げることになり、１個所の偏向部真空チヤンバ内壁
面からSOR光照射によつて発生するガス量は、大型SOR装
置の１個所の偏向部から発生するガス量の約10倍にもな
る。

従つて、大型器の真空チヤンバの構造や真空ポンプの配
置をそのまま小型SOR装置に適用すれば、真空チヤンバ
内圧力は上昇し、荷電粒子ビームの寿命が短くなるとい
う問題があつた。

本発明の目的は、小型で電磁力に対する十分な機械的強
度を有し、荷電粒子ビームの寿命が長く、且つSOR光の
取り出し効率の高いSOR光発生装置を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的は、荷電粒子ビームの偏向部に偏向電磁石を有
するSOR光発生装置において、荷電粒子ビーム軌道を取
り囲み扇形又は半円形状をなし前記偏向電磁石の外周部
まで張り出した偏向部真空チャンバと、該真空チャンバ
の外周面に設けたSOR光の取出しポートと、前記真空チ
ャンバの外周寄りの端面に設けた複数の真空ポンプと、
前記真空チャンバを貫通して前記偏向電磁石を支持し、
前記ビーム軌道の接線とほぼ並行に且つ前記取出しポー
トに向かうSOR光を妨げない位置に設けたサポートとを
備えることにより達成される。

〔作用〕

本発明によれば、サポートが真空チヤンバを貫通して偏
向電磁石を支持することにより、サポートが真空チヤン
バの外側に出っ張ることがないので、小型の装置でも偏
向電磁石の電磁力に対して十分な機械的強度を持たせる
ことができる。

また、サポートをビーム軌道の接線とほぼ並行に設けた
ことにより、SOR光が直接照射されガスが発生するサポ
ートの部分をその内周面のみに限定できるので、サポー
トへのSOR光照射によるガス発生を極力抑え、真空チヤ
ンバ内を超高真空に維持できる。

また、SOR光が真空チヤンバの外周壁を直接照射してガ
スが発生する位置がビーム軌道から離れると共に、この
ガス発生位置に近接して設けた真空ポンプで発生したガ
スが速やかに排気されるので、真空チヤンバ内を超高真
空に維持し、荷電粒子ビームの寿命を伸ばすことができ
る。

更に、サポートを取出しポートに向かうSOR光を妨げな
い位置に設けたことにより、SOR光の取り出し効率を高
くすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明のSOR光発生装置の一実施例を第１図ない
し第４図を用いて説明する。

第１図は工業用小型SOR光発生装置の偏向部を示す。該
図において、１は真空チヤンバでありＣ型に近い半円型
形状をしており、一端から荷電粒子ビームが入射し、他
端から荷電粒子ビームが出る。真空チヤンバ１の外周部
は、偏向部電磁石（図示せず）の鉄芯７の外周端より外
側に張出しており、真空チヤンバ１の外周面1aにはSOR
光を取出す４個のSOR取出しポート３を、真空チヤンバ
の上，下端面1b,1cには10組の真空ポンプ２が設けられ
ている。真空ポンプ２は真空チヤンバ１の製作性を考慮
して、真空チヤンバ１の外周側に等間隔に配置してあ
る。

真空チヤンバ１の内部には、偏向部電磁石を支持するサ
ポート５がSOR光に平行に、かつ、真空チヤンバ１の外
周端から離れた位置に配置されている。更に各々のサポ
ート５はSOR光取出しポート３の中間に配置されてい
る。

理解を深めるために真空チヤンバ１の内部構造を第２図
を用いて説明する。該図において８は偏向部電磁石であ
り、鉄芯７と組合せて磁気回路を形成している。

鉄芯７と偏向部電磁石８の間には真空チヤンバ１が挿入
され、かつ、偏向部電磁石８を支持するサポート５が真
空チヤンバ１を垂直に貫通して設けられている。

真空チヤンバ１の外周側寄りの端面1b,1cには真空ポン
プが上下に１台ずつ、すなわち上側にはイオンポンプ2a
が、下側にはチタンゲツタポンプ2bが設けられている。
当然ではあるがこれらの真空ポンプ２は真空チヤンバ１
の端面1b,1cに設けられているので、真空ポンプ２内に
は、SOR光４は直接照射されない。

次に第３図を用いてサポート５の形状を更に詳しく説明
する。第３図は第１図のサポート５と荷電粒子ビームの
駆動６及びSOR光４の位置関係を示したものである。

第３図においてサポート５の内周側の端点A₁,B₁には、
荷電粒子ビームの軌道６上の各々Ａ点,B点から発生する
SOR光4A,4Bが達到する。直線AA₁,BB₁は各々荷電粒子ビ
ームの軌道６のＡ点,B点における接線を表わし、SOR光
の軌跡に一致する。サポート５の外周側の端点A₂,B₂は
各々２直線AA₁,BB₁の内側に配置され、サポート５の側
面A₁A₂,B₁B₂及び後端A₂B₂には直接SOR光４が照射されな
い構造となつている。

サポート５の内周側端部と真空チヤンバ１の外周側には
SOR光４が直接照射されるので、SOR光による加熱を防止
するため、サポート５と真空チヤンバ１は冷却される構
造となつている。

第４図にはサポート５の水冷構造が示されている。

第４図においてサポート５は偏向部電磁石８の一部を構
成するコイル真空槽11に溶接されており、かつ、真空チ
ヤンバ１内を垂直に貫通している。真空チヤンバ１とコ
イル真空槽11の間には水冷パイプ10が真空チヤンバ１の
上端面1b,下端面1cに密着して設けられたサポート５を
水冷する。従つて、この水冷パイプ10は超高真空側では
なく、大気圧側に挿入されていることになる。

一方第５図には、真空チヤンバ１の外周面1aの冷却構造
が示されている。

第５図において、真空チヤンバ１の最外周面1aには水冷
パイプ10が溶接されており、真空チヤンバ１を水冷す
る。この水冷パイプ10も超高真空側ではなく、大気圧側
に固定されてることになる。

次に本発明の作用及び効果について説明する。

第１図において偏向部真空チヤンバ１に荷電粒子ビーム
が入射すると、偏向部電磁石で形成される磁場によつ
て、荷電粒子ビームは、ほぼ円に近い軌道６となつて真
空チヤンバ１の出口端から出ていく。

荷電粒子ビームの軌道６の接線方向にはSOR光４が発生
し、SOR光４の一部はSOR光取出しポート３から外部に引
出される。残りのSOR光は真空チヤンバ１の外周面1a
と、サポート５の内周側端部を直接照射し、光刺激脱離
現象によつて第１図に小さい矢印で示したように多量の
ガス分子を放出させる。このとき、荷電粒子ビームの軌
道６に近いサポート５のSOR光が照射される端部表面積
よりも、荷電粒子ビームの軌道６から離れている真空チ
ヤンバ１のSOR光が照射される外周面1aの表面積が、は
るかに大きいため真空チヤンバ１内で発生するガスの殆
どが外周面1aから発生する。

一方、真空ポンプ２はガス発生源に近い真空チヤンバ１
の外周面1a寄りに多数配置されているので、発生したガ
ス分子を直ぐ系外に排気することができる。

真空ポンプ２はガス発生源に近いので他の場所に設ける
よりも有効排気速度を大きくとれ、その結果系統を超高
真空に保つことができ、荷電粒子ビームの寿命を長時間
化できるという効果がある。また、ガス発生源の殆どが
荷電粒子ビームの軌道６より離れた位置にあるので、発
生したガスが荷電粒子ビームに悪影響を与えることが少
なくなる。

また、サポート５は、第３図で説明したようにSOR光に
ほぼ平行に配置され、しかも、内周側の端部以外にはSO
R光が直接照射されない構造となつているので、サポー
ト５からのSOR光によるガス発生量は最小限度に押えら
れている。なお、通常の熱脱離による材料表面からのガ
ス放出速度は、SOR光直接照射によるガス放出速度の約1
/100であるので特に考慮する必要はない。

SOR光によるガス発生源は、SOR光が荷電粒子ビームの軌
道６の接線方向に発生するということから、第１図に示
したように、真空チヤンバ１内の荷電粒子ビームの軌道
６の出口側で多くなる。このとき、サポート５の外周側
端部は、真空チヤンバ１の外周側と離れた位置に設置し
てあるので、サポート５と真空チヤンバ１の外周側との
空間を利用して、荷電粒子ビームの軌道６の出口側で多
量に発生したガスの一部を、ポンプ１台あたりのガス負
荷の少ない荷電粒子ビームの入口側の真空ポンプ２で排
気でき、真空チヤンバ１内の圧力差を少なく、すなわち
真空チヤンバ１内の圧力を一様に近づけることができ、
荷電粒子ビーム寿命の長時間化に寄与している。

また、サポート５が真空チヤンバ１を貫通して偏向部電
磁石８を支持しているので、サポート５が真空チヤンバ
１の外側に出っ張ることがなく、小型でも偏向電磁石８
の電磁力に対して十分な機械的強度を持たせることがで
きる。更に、サポート５がSOR光取出しポート３に向か
うSOR光４を妨げない位置に設けてあるので、SOR光４の
取り出し効率を高くすることができる。

また、SOR光が直接照射される部材は、第４図及び第５
図に示したように水冷されているので、これらの材料か
らの放出ガスをある程度低減できると同時に、焼損を防
止できるという効果がある。更に水冷パイプは超高真空
側ではなく、大気圧側に配置されているので真空チヤン
バ１の信頼性も高くなる。

また、真空ポンプは真空チヤンバの上，下端面1b,1cに
設けられているので、真空ポンプの保守点検を容易に行
えるという効果もある。

次に本発明の他の実施例について、第６図を用いて説明
する。

第６図において、第１図と同一部品には同一符号をつけ
て示している。

第６図において真空チヤンバ１の外周部は、荷電粒子ビ
ームの入口側に近い位置で半円型とはならずに一部切断
した形状としてある。しかも、当然ではあるが切断した
外周部には真空ポンプ２を設置せず、かわりに荷電粒子
ビームの軌道出口側に真空ポンプ２を密に配置してあ
る。第１図との比較では、設置した真空ポンプ２はいず
れも10組であるが、第１図では均等に真空ポンプ２を配
置してあるのに対し、第６図に示した実施例では荷電粒
子ビームの出口側に真空ポンプ２を２組増強して設置し
てある。

21は非蒸発型ゲツタポンプ等の組込みポンプであり、荷
電粒子ビームの入口側で、かつ、SOR光４が直接照射さ
れない位置に設けられている。

次に本実施例の作用及び効果について説明する。

まず、真空ポンプ２は、荷電粒子ビームの軌道６の出口
側、すなわちSOR光によるガス発生量の多い位置に密に
配置されているので、真空チヤンバ１の荷電粒子ビーム
の出口側の圧力が第１図の実施例よりも低くなる。逆に
荷電粒子ビームの入口側は、真空ポン２を２組削除した
かわりに組込みポンプ21を設けてあるので、この位置で
の圧力は第１図と殆ど変わらず、結果として真空チヤン
バ１内の圧力が第１図に示した実施例にくらべ均一に、
かつ、より超高真空になるという効果がある。

更に、偏向部の真空チヤンバ１は外周部を一部切断して
あるので、SOR装置全体を小型化できるという効果もあ
る。

以上第１図及び第６図で説明した実施例を組合わせても
よい。例えば第１図に示した実施例において、荷電粒子
ビームの出口側に真空ポンプを追加して系内の圧力を更
に下げたり、また、荷電粒子ビームの入口側に組込みポ
ンプを設けることも可能である。

真空ポンプの設置台数は、荷電粒子ビームの寿命を定め
る真空チヤンバ内圧力の要求値から定まる。ビーム寿命
を極力長時間にするには、真空チヤンバ外周側に排気速
度の大きい真空ポンプを多数設置するとともに、荷電粒
子ビームの入口側のSOR光が直接照射されない位置に組
込みポンプを設置すればよい。すなわち本発明によれ
ば、真空ポンプを真空チヤンバ外周側に自由に配置でき
るという効果があるので、真空チヤンバ内圧力の目標値
に対して、最適なポンプ台数と位置を決定できる。

また以上の実施例では、偏向部真空チヤンバ内で荷電粒
子ビームが180゜偏向する場合について説明したが、荷
電粒子ビームの偏向角が180゜以下の真空チヤンバにつ
いても、真空チヤンバの形状を扇形とすることにより対
処できる。すなわち扇形真空チヤンバの外周側に真空ポ
ンプを配置すること等、既に説明した構成を採用するこ
とによつて、同等の効果を得ることができる。

更に、第１図及び第６図の実施例では、真空ポンプとし
てイオンポンプ，チタンゲツタポンプ及び非蒸発型ゲツ
タポンプを採用した場合について説明したが、超高真空
でも排気能力のあるポンプであれば種類を問わないのは
言うまでもない。

SOR光取出しポートは、第１図及び第６図に示した実施
例では４個均等な距離を隔てて配置してあるが、SOR光
取出しポートの位置は真空チヤンバ外周面でSOR光で照
射される位置であれば特に制限はなく、しかもSOR光取
出しポートの数に制限もないので、コストパフオーマン
スの高いSOR装置を実現できるという効果もある。

また、第１図及び第６図に示した実施例では鉄芯付電磁
石を用いてあるが、空芯電磁石を用いた場合にも同等の
効果を得るのはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、サポートが真空
チヤンバを貫通して偏向電磁石を支持することにより、
小型の装置でも偏向電磁石の電磁力に対して十分な機械
的強度を持たせることができる。

また、サポートをビーム軌道の接線とほぼ並行に設けた
ことにより、サポートへのSOR光照射によるガス発生を
極力抑え、真空チヤンバ内を超高真空に維持できる。ま
た、SOR光が真空チヤンバの外周壁を直接照射して発生
したガスが真空ポンプで速やかに排気されるので、真空
チヤンバ内を超高真空に維持し、荷電粒子ビームの寿命
を伸ばすことができる。

更に、サポートを取出しポートに向かうSOR光を妨げな
い位置に設けたことにより、SOR光の取り出し効率を高
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシンクロトロン放射光発生装置の一実
施例を示す平面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ断面図、第
３図は第１図の部分拡大図、第４図は第１図のＹ−Ｙ断
面図、第５図は第１図のＧ−Ｇ断面図、第６図は本発明
の他の実施例を示す平面図である。 １……真空チヤンバ、２……真空ポンプ、３……SOR光
取出しポート、４……SOR光、５……サポート、６……
荷電粒子ビームの軌道、７……鉄芯、８……偏向部電磁
石。

フロントページの続き (72)発明者 園部 正 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 上田 新次郎 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 松本 学 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 加沢 義彰 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 垣内 俊二 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 村下 達 神奈川県厚木市森の里若宮３番１号 日本 電信電話株式会社厚木電気通信研究所内 (72)発明者 井戸 敏 神奈川県厚木市森の里若宮３番１号 日本 電信電話株式会社厚木電気通信研究所内 (72)発明者 黒石 一夫 茨城県日立市会瀬町２丁目９番１号 日立 サービスエンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−213100（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−229699（ＪＰ，Ａ) Ｎｕｃｌｅａｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ．200（1982) Ｐ．475−479

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】荷電粒子ビームの偏向部に偏向電磁石を有
   するシンクロトロン放射光発生装置において、 荷電粒子ビーム軌道を取り囲み扇形又は半円形状をなし
   前記偏向電磁石の外周部まで張り出した偏向部真空チャ
   ンバと、 該真空チャンバの外周面に設けたシンクロトロン放射光
   の取出しポートと、 前記真空チャンバの外周寄りの端面に設けた複数の真空
   ポンプと、 前記真空チャンバを貫通して前記偏向電磁石を支持し、
   前記ビーム軌道の接線とほぼ並行に且つ前記取出しポー
   トに向かうシンクロトロン放射光を妨げない位置に設け
   たサポートとを 備えたことを特徴とするシンクロトロン放射光発生装
   置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記真空
   ポンプは、前記ビーム軌道の出口側に密に配列されたこ
   とを特徴とするシンクロトロン放射光発生装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、前記真空
   チャンバ内のビーム軌道の入口側で、かつ、シンクロト
   ロン放射光が直接照射されない位置に組込ポンプを配置
   したことを特徴とするシンクロトロン放射光発生装置。