JPH1022100A - 固定マスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 緩やかな勾配のビーム通過室を有する長大な
受光部材を備えた固定マスク装置を提供する。 【解決手段】 前端から後端へ向かうほど開口断面３
３，３６，３９が徐々に縮小するテーパ状内周形状のビ
ーム通過室３５，３８，４１がそれぞれ前端から後端へ
貫通して設けられた複数の受光部材形成体３０，３１，
３２を、前方側から後方側へ向かって順にビーム通過室
３５，３８，４１が同軸に位置するように直列に接合
し、且つ、各受光部材形成体３０，３１のビーム通過室
３５，３８の後端における開口断面３４，３７が後続の
受光部材形成体３１，３２のビーム通過室３８，４１の
前端における開口断面３６，３９よりも小さくなるよう
に形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子加速器の
放射光ビームラインに設ける固定マスク装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】光速に近い速度で移動する電子（荷電粒
子）の進行方向を磁場や電場で曲げると、電子の軌道の
接線方向に放射光と呼ばれる電磁波（光）を放出する。

【０００３】図２は放射光発生手段の一例を示すもの
で、１は線形加速装置であり、該線形加速装置１は、電
子（荷電粒子）ｅを射出する電子発生装置２と、一端が
電子発生装置２に接続され且つ内部を高真空状態に減圧
可能な直管状の加速ダクト３と、高真空状態に減圧した
加速ダクト３の内部を移動する電子ｅに高周波を付与し
て該電子ｅを加速する高周波加速装置４とを有してい
る。

【０００４】前記の加速ダクト３の他端には、湾曲管状
に形成され且つ内部を高真空状態に減圧可能な偏向ダク
ト５の一端が接続されており、偏向ダクト５には、高真
空状態に減圧した偏向ダクト５の内部を移動する電子ｅ
の軌道を曲げるための偏向電磁石６が設けられている。

【０００５】７はシンクロトロン等の電子蓄積リングで
あり、該電子蓄積リング７は、内部を高真空状態に減圧
可能な無端状ダクト８を有しており、該無端状ダクト８
の所要箇所には、前記の偏向ダクト５の他端が接続され
ている。

【０００６】この無端状ダクト８の湾曲部分には、高真
空状態に減圧した無端状ダクト８の内部を移動する電子
ｅの軌道を曲げて電子ｅを周回させるための偏向電磁石
９が設けられ、また、無端状ダクト８の所要箇所には、
該無端状ダクト８の内部を移動する電子ｅに高周波を付
与して該電子ｅを加速する高周波加速装置１０が設けら
れている。

【０００７】更に、無端状ダクト８の所要箇所の湾曲部
には、該湾曲部において光速に近い速度で移動する電子
ｅの進行方向が曲げられることにより放出される放射光
ビームｓを無端状ダクト８の外部へ導くために、直管状
に形成され且つ内部を高真空状態に減圧可能なビームチ
ャンネル１１の一端が接続され、また、該ビームチャン
ネル１１の他端には、前記の放射光ビームｓを利用する
実験を行うための実験装置１２が設けられている。

【０００８】また、ビームチャンネル１１が接続されて
いない無端状ダクト８の湾曲部においては、電子ｅが磁
場によって進行方向を曲げられる際に放射光ビームｓが
生じ、放射光ビームｓの熱エネルギーにより無端状ダク
ト８の湾曲部の外周側の受光部分が加熱されて昇温す
る。

【０００９】この昇温による無端状ダクト８の変形を防
止するため、図３に示すように、無端状ダクト８（図２
参照）を構成しているチェンバ本体１３の放射光ビーム
ｓが入射する部分にアブソーバー装置１４を設けてい
る。

【００１０】アブソーバー装置１４は、中空状に形成さ
れた冷却構造体１５と、該冷却構造体１５の先端部に固
着され且つ熱伝導率の高い金属（例えば、銅など）によ
ってブロック状に形成された受光部材１６とにより形成
され、チェンバ本体１３の放射光ビームｓが入射する部
分に穿設した取付け孔に挿入固定され、更に、前記の冷
却構造体１５の中空部１７と外部とを連通する冷却媒体
入口管１８、及び冷却媒体出口管１９を備えている。

【００１１】このアブソーバー装置１４によって、無端
状ダクト８を構成しているチェンバ本体１３の温度上昇
を抑制する際には、冷却媒体入口管１８から冷却構造体
１５の中空部１７に対して水等の冷却媒体を連続的に供
給するとともに、その冷却媒体を前記の中空部１７から
冷却媒体出口管１９を介して冷却構造体１５の外部へ連
続的に排出し、受光部材１６に放射光ビームｓが入射す
る際に伝達される熱エネルギーをチェンバ本体１３の外
部へ移送させるようにしている。

【００１２】一方、図２のビームチャンネル１１は、図
４に示すような真空チェンバ本体２０を複数連結した直
管状であるので、ビームチャンネル１１の内周面には、
先に述べた電子ｅの軌道を発光点とする放射光ビームｓ
のビーム周縁部分が全面にわたって照射することになる
が、前述した図３のようなアブソーバー装置１４では、
ビームチャンネル１１の内周面全面にわたって照射され
る放射光ビームｓの熱エネルギーを吸収することが困難
である。

【００１３】そこで直管状のビームチャンネル１１に
は、図５に示すような固定マスク装置が設けられてい
る。

【００１４】図５に示す従来の固定マスク装置は、放射
光ビームｓの進行方向上流側になる前端２１から、放射
光ビームｓの進行方向下流側になる後端２２へ貫通し、
且つ前端２１から後端２２へ向かうほど徐々に内径が縮
小するテーパ状の内周面形状のビーム通過室２３が軸線
方向に設けられた受光部材２４を備えている。

【００１５】そして、この受光部材２４の内部には、上
述のビーム通過室２３に並んで延びる冷却媒体流路２５
が設けられていて、受光部材２４の側部には、冷却媒体
流路２５の両端に連通する冷却媒体入口管２６と冷却媒
体出口管２７とが取り付けられている。

【００１６】更に、受光部材２４の前端２１及び後端２
２には、それぞれビーム通過室２３に対して同軸に位置
するように連結フランジ２８，２９が取り付けられてい
て、これら連結フランジ２８，２９のそれぞれには、図
４の真空チェンバ本体２０が連結され、ビーム通過室２
３に入射する放射光ビームｓの広がりを、前端２１から
後端２２へ向かって徐々に内径が縮小するビーム通過室
２３のテーパ形状によって制限するようになっている。

【００１７】図５の固定マスク装置によってビームチャ
ンネル１１の温度上昇を抑制する際には、冷却媒体入口
管２６から冷却媒体流路２５に対して水等の冷却媒体を
連続的に供給するとともに、その冷却媒体を冷却媒体流
路２５から冷却媒体出口管２７を介して受光部材２４の
外部へ連続的に排出し、ビーム通過室２３の内周面に放
射光ビームｓが斜めに入射する際に受光部材２４に伝達
される熱エネルギーを、受光部材２４の外部へ移送させ
るようにしている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、放射光ビー
ムｓから受光部材２４に伝達される熱エネルギーが高く
なる場合には、ビーム通過室２３の内周面における単位
面積あたりの受熱量に対して、冷却媒体流路２５を流通
する冷却媒体による冷却能力が不足する傾向を呈する。

【００１９】従って、受光部材２４に伝達される熱エネ
ルギー、すなわち、受光部材２４に対する熱負荷が大き
くなる場合には、受光部材２４のビーム通過室２３の全
長を長くしてテーパ形状を緩やかな勾配とし、ビーム通
過室２３の内周面に対する放射光ビームｓの入射角度を
小さくすることにより、ビーム通過室２３の内周面にお
ける単位面積あたりの受熱量を低減する必要がある。

【００２０】しかしながら、長大なビーム通過室２３を
有する受光部材２４を、無酸素銅の素材から削り出し加
工によって成形するためには、成形すべきビーム通過室
２３の全長に応じた大型の工作機械を新たに準備する必
要があり、固定マスク装置を構成する受光部材２４の、
ビーム通過室２３内周面に対する放射光ビームｓの入射
角度を小さくすることは容易ではない。

【００２１】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、緩やかな勾配のビーム通過室を有する長大な受光部
材を備え、しかも容易に製作することを可能にした固定
マスク装置を提供することを目的とするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載の固定マスク装置では、前
端から後端へ向かうほど開口断面が徐々に縮小するテー
パ状内周形状のビーム通過室がそれぞれ前端から後端へ
貫通して設けられた複数の受光部材形成体を、前方側か
ら後方側へ向かって順に前記ビーム通過室が同軸に位置
するように直列に接合し且つ前記各受光部材形成体のビ
ーム通過室の後端における開口断面が後続の受光部材形
成体のビーム通過室の前端における開口断面よりも小さ
くなるように形成している。

【００２３】上記の構成においては、短い受光部材形成
体を複数直列に接合することにより、緩やかな勾配のビ
ーム通過室を有する長大な受光部材を備えた固定マスク
装置を得ることができる。

【００２４】また、本発明の請求項２に記載の固定マス
ク装置では、先に述べた本発明の請求項１に記載の固定
マスク装置の構成に加えて、前方側に位置する受光部材
形成体の前端における開口断面よりも、後方側に位置す
る受光部材形成体の前端における開口断面のほうが小さ
く且つ前方側に位置する受光部材形成体の後端における
開口断面よりも、後方側に位置する受光部材形成体の後
端における開口断面のほうが小さくなるようにしてい
る。

【００２５】上記の構成においては、放射光ビームが入
る箇所の開口断面が最も大きく、放射光ビームが出る箇
所の開口断面が最も小さくなっている固定マスク装置を
得ることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しつつ説明する。

【００２７】図１は、本発明の固定マスク装置の実施の
形態の一例であり、この固定マスク装置は、無酸素銅の
素材から削り出し加工によって成形された複数の受光部
材形成体３０，３１，３２を、前方（図１において左
方）側から後方（図１において右方）側に１列に並べて
配設したもので、各受光部材形成体３０，３１，３２の
前後方向の中心軸線上には、次に説明するテーパ状内周
形状のビーム通過室３５，３８，４１がそれぞれ前端か
ら後端へ貫通するように設けられている。

【００２８】最も前方に配設されている受光部材形成体
３０には、前端が図中最大の開口断面３３で、前端から
後端へ向かうほど開口断面が徐々に縮小し、後端で開口
断面３３よりも若干小さい開口断面３４になる緩やかな
勾配に形成されているテーパ状内周形状のビーム通過室
３５が貫通して設けられている。

【００２９】上述した受光部材形成体３０の後方に配設
されている受光部材形成体３１には、前端が、受光部材
形成体３０の開口断面３３よりは小さいが、開口断面３
４よりは大きくなっている開口断面３６で、前端から後
端へ向かうほど開口断面が徐々に縮小し、後端で受光部
材形成体３０の開口断面３４よりも若干小さい開口断面
３７になる緩やかな勾配に形成されているテーパ状内周
形状のビーム通過室３８が貫通して設けられている。

【００３０】受光部材形成体３１の後方に配設され、図
１では最も後方になっている受光部材形成体３２には、
前端が、受光部材形成体３１の開口断面３６よりは小さ
いが、開口断面３７よりは大きくなっている開口断面３
９で、前端から後端へ向かうほど開口断面が徐々に縮小
し、後端で受光部材形成体３１の開口断面３７よりも若
干小さく且つ図中最小の開口断面４０になる緩やかな勾
配に形成されているテーパ状内周形状のビーム通過室４
１が貫通して設けられている。

【００３１】これら複数の受光部材形成体３０，３１，
３２は、いずれも既存の工作機械で加工できる範囲の長
さになっていて、上述のビーム通過室３５，３８，４１
が前方側から後方側へ向かって順に同軸に位置する状態
にされて、受光部材形成体３０，３１，３２はそれぞれ
接合面４２，４３で、真空加熱炉内におけるろう付け等
により直列に接合されている。

【００３２】そして各受光部材形成体３０，３１，３２
の内部には、ビーム通過室３５，３８，４１にそれぞれ
並んで延びる冷却媒体流路２５が設けられていて、各受
光部材形成体３０，３１，３２の側部には、冷却媒体流
路２５の両端に連通する冷却媒体入口管２６と冷却媒体
出口管２７とが取り付けられている。

【００３３】更に、受光部材形成体３０の前端及び受光
部材形成体３２の後端には、それぞれビーム通過室３
５，４１に対して同軸に位置するように連結フランジ２
８，２９が取り付けられていて、これら連結フランジ２
８，２９には、図４の真空チェンバ本体２０が連結され
るようになっている。

【００３４】図１に示した固定マスク装置において、ビ
ーム通過室３５の前端から入射した放射光ビームｓは、
徐々に内径が縮小するビーム通過室３５，３８，４１の
テーパ形状によって広がりが制限され、ビーム通過室４
１の後端からさらに後方のビームチャンネル１１に入射
する。そして各受光部材形成体３０，３１，３２の温度
上昇は、冷却媒体入口管２６から冷却媒体流路２５を通
り、冷却媒体出口管２７から排出される水等の冷却媒体
によって抑制される。

【００３５】図１に示した固定マスク装置においては、
３個の受光部材形成体３０，３１，３２を直列に接合し
ているが、その数は適宜増減させることが可能であり、
既存の工作機械で加工できる範囲の長さの受光部材形成
体を複数個直列に接合することにより、固定マスク装置
の全長を長くしてビーム通過室３５，３８，４１のテー
パ形状を緩やかな勾配とし、ビーム通過室３５，３８，
４１の内周面における単位面積あたりの受熱量を低減す
ることができる。

【００３６】受光部材形成体３０，３１，３２を接合し
ている接合面４２，４３のろう材は、熱の照射に対して
それほど強固な耐久性は有しないが、受光部材形成体３
０後端の開口断面３４よりも受光部材形成体３１前端の
開口断面３６のほうが大きく、また、受光部材形成体３
１後端の開口断面３７よりも受光部材形成体３２前端の
開口断面３９ほうが大きくなっているため、接合面４
２，４３には放射光ビームｓが直接照射することはな
い。

【００３７】更に、各受光部材形成体３０，３１，３２
において、それぞれの前端の開口断面３３，３６，３９
は、前方側よりも後方側の受光部材形成体３１，３２の
方が次第に小さくなり、後端の開口断面３４，３７，４
０も、前方側よりも後方側の受光部材形成体３１，３２
の方が次第に小さくなっているため、ビーム通過室３
５，３８，４１を通過する放射光ビームｓは徐々に広が
りが制限されて絞られ、細く絞られた状態で後方のビー
ムチャンネル１１（図２参照）に入射することになる。

【００３８】なお、本発明の固定マスク装置は上述した
実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加え得ること
は勿論である。

【００３９】

【発明の効果】

（１）本発明の請求項１に記載の固定マスク装置では、
既存の工作機械のみで、熱負荷の小さい緩やかなテーパ
形状のビーム通過室を有し且つ全長が長大な固定マスク
装置を得ることができ、また、受光部材形成体の接合面
は、放射光ビームの直接照射による熱影響を受けない効
果がある。

【００４０】（２）本発明の請求項２に記載の固定マス
ク装置では、ビーム通過室を通過する放射光ビームは徐
々に広がりが制限されて絞られ、細く絞られた広がらな
い状態で後方のビームチャンネルに入射する効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固定マスク装置の実施の形態の一例を
示す断面図である。

【図２】放射光発生手段の一例を示す系統図である。

【図３】無端状ダクトの温度上昇を抑制するために従来
から使用されているアブソーバー装置の一例を示す断面
図である。

【図４】真空チェンバ本体の一例を示す側面図である。

【図５】従来の固定マスク装置の一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

３０，３１，３２ 受光部材形成体 ３３，３４，３６，３７，３９，４０ 開口断面 ３５，３８，４１ ビーム通過室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前端から後端へ向かうほど開口断面が徐
   々に縮小するテーパ状内周形状のビーム通過室がそれぞ
   れ前端から後端へ貫通して設けられた複数の受光部材形
   成体を、前方側から後方側へ向かって順に前記ビーム通
   過室が同軸に位置するように直列に接合し且つ前記各受
   光部材形成体のビーム通過室の後端における開口断面が
   後続の受光部材形成体のビーム通過室の前端における開
   口断面よりも小さくなるように形成したことを特徴とす
   る固定マスク装置。
2. 【請求項２】 前方側に位置する受光部材形成体の前端
   における開口断面よりも、後方側に位置する受光部材形
   成体の前端における開口断面のほうが小さく且つ前方側
   に位置する受光部材形成体の後端における開口断面より
   も、後方側に位置する受光部材形成体の後端における開
   口断面のほうが小さくなるようにした請求項１に記載の
   固定マスク装置。