JPH0785440B2 - Charged particle device - Google Patents

Charged particle device

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JPH0785440B2
JPH0785440B2 JP4383686A JP4383686A JPH0785440B2 JP H0785440 B2 JPH0785440 B2 JP H0785440B2 JP 4383686 A JP4383686 A JP 4383686A JP 4383686 A JP4383686 A JP 4383686A JP H0785440 B2 JPH0785440 B2 JP H0785440B2
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史朗 中村
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、荷電粒子装置に関するものであり、更に詳
しくは、電子ビームのような荷電粒子から成るビームを
加速したり、あるいは蓄積して、偏向部から発生する放
射光を利用する荷電粒子装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charged particle device, and more specifically, to accelerate or store a beam of charged particles such as an electron beam, The present invention relates to a charged particle device that uses radiation light generated from a deflecting unit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は従来の荷電粒子装置の一例を示す平面図であ
る。1は荷電粒子を蓄積する蓄積リングである。2は荷
電粒子を蓄積リング1に導くための入射部ビームライン
である。3は荷電粒子を偏向して平衝軌道4を形成する
ための偏向電磁石である。5は荷電粒子を偏向する際に
発生する放射光(シンクロトロン放射光〔SOR;synchrot
ronorbital radiation〕とも呼ばれる)を外部に取り出
してリソグラフィなどに利用するための放射光ビームラ
インである。6は荷電粒子を集束させる四極電磁石であ
る。7は荷電粒子の通路である真空ドーナッツである。
8は放射光を放出することによる荷電粒子のエネルギ損
失を補ない所定のエネルギに加速するための高周波空洞
でる。9は荷電粒子を入射部ビームライン2から真空ド
ーナッツ7内に入射させるための入射部である。
FIG. 3 is a plan view showing an example of a conventional charged particle device. Reference numeral 1 is a storage ring for storing charged particles. Reference numeral 2 is an incident part beam line for guiding charged particles to the storage ring 1. Reference numeral 3 is a deflection electromagnet for deflecting the charged particles to form a flat trajectory 4. Reference numeral 5 is a synchrotron radiation (SOR;
(also called ronorbital radiation)) is a synchrotron radiation beam line used for lithography and the like. A quadrupole electromagnet 6 focuses the charged particles. Reference numeral 7 is a vacuum donut which is a passage for charged particles.
Reference numeral 8 is a high frequency cavity for accelerating to a predetermined energy that does not compensate for the energy loss of the charged particles due to the emission of radiant light. Reference numeral 9 is an incident part for causing charged particles to enter the vacuum donut 7 from the incident part beam line 2.

第4図に示すように入射部9内には、荷電粒子をパルス
的に偏向させるセプタムマグネット10がある。また、入
射部ビームライン2と真空ドーナッツ7とはカプトン膜
11により真空遮蔽されており、異なる真空度である。12
は真空ドーナッツ7へ入射された直後の荷電粒子の軌道
であるバンプ軌道である。
As shown in FIG. 4, a septum magnet 10 for deflecting the charged particles in a pulsed manner is provided in the entrance portion 9. Further, the incident beam line 2 and the vacuum donut 7 are Kapton films.
It is vacuum shielded by 11 and has different vacuum levels. 12
Is a bump orbit, which is the orbit of the charged particles immediately after entering the vacuum donut 7.

第5図に上記荷電粒子装置の各部の代表的な真空度を示
した。11は上述のように入射部ビームライン2(10-6m
bar)と真空ドーナッツ7(10-9m bar)とを遮断するカ
プトン膜、13は真空ドーナッツ7の超高真空(10-9m ba
r)を遮断するシリコン薄膜である。14は大気圧と入射
部ビームラインと同圧の部分(10-6m bar)とを遮蔽す
るベリリウムの薄膜である。
FIG. 5 shows a typical degree of vacuum of each part of the charged particle device. 11 is the incident beam line 2 (10 -6 m as described above)
barton and vacuum donuts 7 (10 -9 m bar) to block the Kapton membrane, 13 is vacuum donut 7 ultra high vacuum (10 -9 m ba)
It is a silicon thin film that blocks r). Reference numeral 14 is a beryllium thin film that shields the atmospheric pressure and the portion of the same pressure as the incident beam line (10 -6 m bar).

次に動作について説明する。Next, the operation will be described.

入射部ビームライン2から入射された荷電粒子は、セプ
タムマグネット10によりパルス的に偏向されて真空ドー
ナッツ7内に入射される。その後荷電粒子は、過渡的な
軌道であるバンプ軌道12を経たのち、偏向電磁石3と四
極電磁石6との配置により定まった平衝軌道4に入り、
この軌道に沿って長時間回転し続ける。通常、入射部ビ
ームライン2と真空ドーナッツ7とは同一平面内となる
配置をとる。たとえば、入射部ビームライン2内の荷電
粒子か水平方向に進行して入射される場合には、セプタ
ムマグネット10によって荷電粒子は水平方向の偏向を受
け、最終的に、水平な平衡軌道4に沿って回転する。平
衝軌道4に沿って回転する荷電粒子が、偏向電磁石3の
磁界により偏向を受ける際に、制動放射により電磁波を
軌道接線方向に水平に放射する。これが放射光である。
放射光は偏向電磁石3中の荷電粒子の軌道上の任意の位
置から得ることができるので、通常、放射光ビームライ
ン5は多数設けられ、装置の利用効率をできる限り改善
している。
The charged particles made incident from the incident part beam line 2 are deflected in a pulse by the septum magnet 10 and made incident in the vacuum donut 7. After that, the charged particles pass through a bump orbit 12, which is a transient orbit, and then enter a flat orbit 4 determined by the arrangement of the deflection electromagnet 3 and the quadrupole electromagnet 6,
It keeps rotating along this orbit for a long time. Usually, the incident part beam line 2 and the vacuum donut 7 are arranged in the same plane. For example, when charged particles in the incident part beamline 2 travel in the horizontal direction and are incident, the charged particles are deflected in the horizontal direction by the septum magnet 10, and finally, along the horizontal equilibrium orbit 4. Rotate. When the charged particles rotating along the flat orbit 4 are deflected by the magnetic field of the deflection electromagnet 3, the electromagnetic waves are horizontally emitted in the tangential direction of the orbit by bremsstrahlung. This is synchrotron radiation.
Since the emitted light can be obtained from any position on the trajectory of the charged particles in the deflecting electromagnet 3, a large number of emitted light beam lines 5 are usually provided to improve the utilization efficiency of the apparatus as much as possible.

真空ドーナッツ7への1回の荷電粒子の入射により、で
きる限り長時間放射光を発生することが装置の効率を上
げる上で望ましい。そのため、真空ドーナッツ7は10-9
m bar程度の超高真空に保たれており、真空度の劣化に
よる荷電粒子のエネルギー損失を極力抑制している。ま
た放射光をとり出す際にも、遮蔽物によるエネルギーの
損失が極力小さくなるように薄膜による真空遮蔽を行っ
ている。薄膜間の差圧が大きくなると、膜が破れるおそ
れがあるため、多段の薄膜としている。
In order to increase the efficiency of the apparatus, it is desirable to generate the radiated light for as long as possible by one injection of the charged particles into the vacuum donut 7. Therefore, vacuum donut 7 is 10 -9
It is maintained in an ultra-high vacuum of about m bar, and the energy loss of charged particles due to the deterioration of the degree of vacuum is suppressed as much as possible. Also, when extracting radiated light, vacuum shielding is performed with a thin film so that the energy loss due to the shield is minimized. If the pressure difference between the thin films becomes large, the films may be broken, so that the thin films are formed in multiple stages.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

従来の荷電粒子装置は以上のように構成されているの
で、入射部ビームライント交わる配置となる放射光ビー
ムラインが存在することになる。これら2種のビームラ
インが交わると予想される位置については入射部ビーム
ラインが放射光をさえぎるため放射光ビームラインが設
置できなかった。そのために、放射光の利用率を著しく
低下させてしまう問題点があった。
Since the conventional charged particle device is configured as described above, there is a synchrotron radiation beam line which is arranged so as to intersect the incident part beam line. At the position where these two kinds of beam lines are expected to intersect, the synchrotron radiation beam line cannot be installed because the incident part beam line blocks the synchrotron radiation. Therefore, there is a problem that the utilization rate of radiated light is significantly reduced.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、入射部ビームラインと放射光ビームラインと
が交差した場合にも放射光が利用でき、放射光の利用効
率を飛躍的に向上できる荷電粒子装置を得ることを目的
とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and synchrotron radiation can be used even when the incident part beam line and the synchrotron radiation beam line intersect, and the utilization efficiency of the synchrotron radiation can be dramatically improved. The object is to obtain a charged particle device which can be improved.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る荷電粒子装置は、荷電粒子を蓄積する蓄
積リングと、荷電粒子を上記蓄積リングに導く入射部ビ
ームラインと、この入射部ビームラインと交差せずに上
記蓄積リングから発生する放射光をとり出す複数の第1
の放射光ビームラインと、上記入射部ビームラインと交
差部において交差し、上記蓄積リングから発生する放射
光をとり出す複数の第2の放射光ビームラインと、この
複数の第2の放射光ビームラインの上記交差部よりビー
ム上流側にそれぞれ設けられた第1の隔壁と、上記複数
の第2の放射光ビームラインの上記交差部よりビーム下
流側にそれぞれ設けられた第2の隔壁とを備えるように
したものである。
The charged particle device according to the present invention includes a storage ring that stores charged particles, an incident part beam line that guides the charged particles to the storage ring, and radiant light that is generated from the storage ring without intersecting the incident part beam line. First multiple to take out
A plurality of second synchrotron radiation beam lines which intersect with the above-mentioned incident part beam line at the intersection and take out the radiant light generated from the above-mentioned storage ring, and the plurality of second synchrotron radiation beam lines. A first partition provided on the beam upstream side of the intersection of the lines; and a second partition provided on the beam downstream of the intersection of the plurality of second synchrotron radiation beam lines. It was done like this.

〔作用〕[Action]

この発明においては、入射部ビームラインと放射光ビー
ムラインとが交差している場合にも、従来例のように両
ビームラインが交差していない場合と同様にして、荷電
粒子が蓄積リングに入射され、その後、放射光がほとん
どさえぎられることなく放射される。
According to the present invention, even when the incident part beam line and the synchrotron radiation beam line intersect, charged particles enter the storage ring in the same manner as in the case where both beam lines do not intersect as in the conventional example. The emitted light is then emitted with almost no interruption.

〔実施例〕〔Example〕

以下この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図において、5aは入射部ビームライン2と交差する
放射光ビームライン、20は両ビームライン5a,2の交差部
である。第2図は、第1図の代表的な部分の真空度を示
すもので、各ビームライン中にある真空遮蔽膜11,13,14
は従来例で示したものと同じものである。
In FIG. 1, reference numeral 5a is a synchrotron radiation beam line that intersects the incident part beam line 2, and 20 is an intersection part of both beam lines 5a and 2. FIG. 2 shows the degree of vacuum of the representative part of FIG. 1, and the vacuum shielding films 11, 13, 14 in each beam line are shown.
Is the same as that shown in the conventional example.

次に動作について説明する。Next, the operation will be described.

荷電粒子が入射部ビームライン2から真空ドーナッツ7
へセプタムマグネット9によりパルス的に入射される。
真空ドーナッツ7への入射が完了すると、荷電粒子は入
射部ビームライン2の中には存在しない。入射された荷
電粒子が平衝軌道4を何度も回転しながら、偏向電磁石
3中で放射光を発生し、この放射光がビームライン5,5a
によって、外部にとり出される。入射部ビームライン2
と交差する放射光ビームライン5aの交差部20において
は、パルス的に入射された荷電粒子は急激に減少してい
くので、放射光はごく短時間を経過した後には、放射光
ビームライン5中の放射光と全く同等の特性をもつよう
になる。
Charged particles move from the incident beam line 2 to the vacuum donut 7
It is incident in a pulsed manner by the septum magnet 9.
When the injection into the vacuum donut 7 is completed, the charged particles do not exist in the incident part beam line 2. While the charged particles that have entered are rotated on the flat orbit 4 many times, radiated light is generated in the deflecting electromagnet 3, and this radiated light is emitted to the beam lines 5, 5a.
Is taken out to the outside. Beam line 2
At the intersection 20 of the synchrotron radiation beam line 5a which intersects with the synchrotron radiation beam, the charged particles that are pulsed are rapidly reduced. It has the same characteristics as the synchrotron radiation.

交差部20の真空度は、従来の入射部ビームライン2の真
空度である10-6m barである。また、放射光ビームライ
ン5aの真空度も従来の放射光ビームライン5と全く同一
であり、大気圧と超高真空10-9m barとの中間部分でそ
の圧力が10-6m barである部分に交差部20が設けてあ
り、従来の機能を全く損なうことなくビームラインの数
を飛躍的に増大させることができる。
The vacuum degree of the intersection portion 20 is 10 -6 m bar which is the conventional vacuum degree of the incident part beam line 2. Further, the vacuum degree of the synchrotron radiation beam line 5a is completely the same as that of the conventional synchrotron radiation beam line 5, and the pressure is 10 -6 mbar at the intermediate portion between the atmospheric pressure and the ultrahigh vacuum of 10 -9 mbar. The intersection 20 is provided in the part, and the number of beam lines can be dramatically increased without impairing the conventional function.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、この発明に係る荷電粒子装置によれば、
荷電粒子を蓄積する蓄積リングと、荷電粒子を上記蓄積
リングに導く入射部ビームラインと、この入射部ビーム
ラインと交差せずに上記蓄積リングから発生する放射光
をとり出す複数の第1の放射光ビームラインと、上記入
射部ビームラインと交差部において交差し、上記蓄積リ
ングから発生する放射光をとり出す複数の第2の放射光
ビームラインと、この複数の第2の放射光ビームライン
の上記交差部よりビーム上流側にそれぞれ設けられた第
1の隔壁と、上記複数の第2の放射光ビームラインの上
記交差部よりビーム下流側にそれぞれ設けられた第2の
隔壁とを備えるようにしたことにより、入射部ビームラ
インと放射光ビームラインとが交差しても放射光をとり
出せる配置としたので、新たなマグネットを設置するな
ど装置を複雑化させることなく、また、蓄積リング内の
超高真空領域の体積を増大させ真空度低下の要因を増や
すことなく、多数本の放射光ビームラインを設置するこ
とができ、放射光利用効率を著しく高めることができる
効果がある。
As described above, according to the charged particle device of the present invention,
A storage ring for accumulating charged particles, an incident beam line for guiding the charged particles to the accumulation ring, and a plurality of first radiations for extracting emitted light emitted from the accumulation ring without intersecting the incident beam line. A plurality of second radiation light beam lines which intersect the light beam line at the intersection with the incidence portion beam line and take out radiation light generated from the storage ring; and a plurality of second radiation light beam lines. A first partition wall provided on the beam upstream side of the intersection, and a second partition wall provided on the beam downstream side of the intersection of the plurality of second synchrotron radiation beam lines. By doing so, even if the incident part beam line and the synchrotron radiation beam line intersect, the radiated light can be taken out, so that the device is complicated by installing a new magnet. It is possible to install a large number of synchrotron radiation beamlines without increasing the volume of the ultra-high vacuum region in the storage ring and increasing the cause of the vacuum degree reduction, thus significantly improving the synchrotron radiation utilization efficiency. There is an effect that can be.

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

第1図はこの発明の一実施例による荷電粒子装置を示す
平面図、第2図はその真空系統図、第3図は従来の荷電
粒子装置を示す平面図、第4図はその入射部の平面図、
第5図はその真空系統図である。 2は入射部ビームライン、11はカプトン膜、13はシリコ
ン薄膜、14はベリリウム薄膜、20は交差部である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a plan view showing a charged particle device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a vacuum system diagram thereof, FIG. 3 is a plan view showing a conventional charged particle device, and FIG. Plan view,
FIG. 5 is a vacuum system diagram thereof. Reference numeral 2 is an incident beam line, 11 is a Kapton film, 13 is a silicon thin film, 14 is a beryllium thin film, and 20 is an intersection. The same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実験物理学講座 28 「加速器」新版 (昭和57年)共立出版株式会社P.514 第12・27図 ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) References Experimental physics course 28 "Accelerator" new edition (1982) Kyoritsu Shuppan Co., Ltd. 514 Fig. 12/27

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】荷電粒子を蓄積する蓄積リングと、 荷電粒子を上記蓄積リングに導く入射部ビームライン
と、 この入射部ビームラインと交差せずに上記蓄積リングか
ら発生する放射光をとり出す複数の第1の放射光ビーム
ラインと、 上記入射部ビームラインと交差部において交差し、上記
蓄積リングから発生する放射光をとり出す複数の第2の
放射光ビームラインと、 この複数の第2の放射光ビームラインの上記交差部より
ビーム上流側にそれぞれ設けられた第1の隔壁と、 上記複数の第2の放射光ビームラインの上記交差部より
ビーム下流側にそれぞれ設けられた第2の隔壁とを備え
たことを特徴とする荷電粒子装置。
1. A storage ring for accumulating charged particles, an incident beam line for guiding the charged particles to the accumulation ring, and a plurality of radiation beams emitted from the accumulation ring without intersecting with the incident beam line. And a plurality of second synchrotron radiation beamlines that intersect the incident portion beamlines at intersections to extract the radiated light generated from the storage ring, and the plurality of second synchrotron radiation beamlines. A first partition wall provided on the beam upstream side of the intersection of the synchrotron radiation beam lines, and a second partition wall provided on the beam downstream side of the intersection of the plurality of second radiation beam lines. And a charged particle device.
【請求項2】上記第1の隔壁がシリコンの薄膜、上記第
2の隔壁がベリリウムの薄膜からなることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の荷電粒子装置。
2. The charged particle device according to claim 1, wherein the first partition wall is made of a silicon thin film and the second partition wall is made of a beryllium thin film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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実験物理学講座28「加速器」新版(昭和57年)共立出版株式会社P.514第12・27図

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