JPS61181100A

JPS61181100A - 電子シンクロトロン加速器

Info

Publication number: JPS61181100A
Application number: JP2055385A
Authority: JP
Inventors: 由夫五明; 一郎高野; 伊藤　大佐
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-02-05
Filing date: 1985-02-05
Publication date: 1986-08-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、電子シンクロトロン加速器に係り。

特に、全体の小形化および低消費電力化を図れるように
した電子シンクロトロン加速器に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

周知のように、半導体集積回路の製造には、露光技術が
不可欠である。現在は、専ら紫外線露光方式が採用され
ている。しかし、紫外線による露光技術は、現在、原理
的に限界まできている。したがって、集積度も限界まで
きている。そこで。

最近では、原理的により微細な転写が可能であるＸ線露
光技術が注目されている。

ところで、このようなＸ線露光技術を確立するにはＸ線
発生装置を必要とする。このＸ線発生装置としては、従
来１種々のものが提案されている。

その中に、電子シンクロトロン加速器を利用したものが
ある。この加速器を利用したものは、電子の軌道が磁場
によって曲げられたときに発生するシンクロトロン軌道
放射光の中に含まれている軟Ｘ［Ｉを取り出すようにし
ている。シンクロトロン軌道放射光によるＸ線は２強力
で、かつ平行性がよいため、Ｘ線露光用の線源として理
想的なものと言える。

しかしながら、電子シンクロトロン加速器を利用した従
来のＸ線発生装置にあっては、電子シンクロトロン加速
器そのものの小形化が困難で、装置全体が大形化するば
かりか、大電力を必要とし。

運転経費が高くなると言う問題があった。すなわち、従
来の電子シンクロトロン加速器は、トーラス状に形成さ
れた加速用真空容器内に電子を導入し、この電子を加速
するとともに上記加速用真空容器外に配置された複数の
偏向磁場印加装置で上記電子にトーラス方向の周回軌道
を描かせるようにしている。そして、＠向磁場印加装置
としては。

加速用真空容器を挟むように配置された口字状め鉄芯に
コイルを巻装したものを用いている。周知のように鉄芯
は、磁気飽和を起こす。このため。

偏向磁場を１．８Ｔより大きくすることは通常困難であ
る。偏向磁場が大きい程、加速用真空容器のトーラス半
径を小さくでき、全体の小形化を図れる。しかし、従来
の加速器では偏向磁場を大きくすることができないので
必然的に全体が大形化する。また、鉄芯付きの電磁石を
用いているので。

必要な磁場を得るための消費電力が多く、このため運転
経費が必然的に高いものとなる。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、良好な機能を発揮させた状態で
、なおかつ全体の小形化および運転経費の低減化を図れ
、Ｘ線発生装置等に適用するのに好適な電子シンクロト
ロン加速器を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明によれば、トーラス状に形成された加速用真空容
器内に電子を導入し、この電子を加速するとともに上記
加速用真空容器外に配置された複数の偏向磁場印加装置
で上記電子にトーラス方向の周回軌道を描かせるように
したものにおいて。

前記各偏向磁場印加装置が、それぞれ超電導コイルで構
成され、かつ上記超電導コイルの前記電子の軌道方向に
延びる部分が上記軌道に沿った曲率に設定されてなる電
子シンクロトロン加速器が提供される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、磁気飽和の心配がない超電導コイルで
偏向磁場印加装置を構成しているので従来のものに比べ
て偏向磁場強度を十分高めることができる。このため、
加速用真空容器のトーラス半径を小さくすることができ
、加速器全体の小形化を実現することができる。また、
１１向磁場印加装置を超電導コイルで構成しているので
、前述した強力な磁場を極めて少ない電力で発生させる
ことができる。このため、運転経費の低減化を図ること
ができる。さらにまた、超電導コイルにおける電子軌道
方向に延びる部分を上記軌道に沿う曲率に湾曲させてい
るので、単に超電導コイルで偏向磁場を発生させた場合
とは違って、ｍ子の軌道面上で、かつ電子軌道と直交す
る方向の磁場強度分布の均一化を図ることができる。こ
のため、電子ビームの発散を防止でき、効率を向上させ
ることができる。

（発明の実施例）以下１本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図には２本発明の一実施例に係る電子シンクロトロ
ン加速器を組込んでなるＸ線発生装置の概略的構成が示
されている。

このＸ線発生装置は、大きく別けて、電子をある速度ま
で予備加速する予備加速器１１と、予備加速された電子
を導入してさらに加速する電子シンクロトロン加速器１
２と、この電子シンクロトロン加速器１２内で放射され
たシンクロトロン軌道放射光、つまり軟Ｘ線を外部に導
く案内管１３とで構成されている。

電子シンクロトロン加速器１２は、全体としてトーラス
状で、かつ多角形、たとえば８角形に形成された加速管
１４を備えている。この加速管１４は、第２図に示すよ
うに、加速用真空容器１５と、この加速用真空容器１５
を覆うように設けられた外管１６とで構成されている。

そして。

加速用真空容器１５と外管１６との間に存在する空間１
７は、真空引きされて断熱層に形成されている。また９
加速用真空容器１５の外面で、電子の軌道面と直交する
部分には冷媒通路１８が形成されている。加速管１４の
中途位置には第１図に示すように電子を加速するための
空洞共振器１９が介在させてあり、また加速管１４の回
りには電子ビームを集束させるための磁石２０が複数配
置されている。

しかして、加速管１４に存在する８個の頂部外面には電
子にトーラス方向の周回軌道を描かせるための磁場を印
加する偏向磁場印加装置２１ａ〜２１ｈが設けられてい
る。これら偏向磁場印加装置２１ａ〜２１ｈの主要部は
、それぞれ第２図に示すように加速用真空容器１５内を
運動する電子の軌道りの軌道面を境にして対称的に配置
された二対の超電導コイル２２ａ、２２ｂおよび２３ａ
。

２３ｂによって構成されている。これら超電導コイ／Ｌ
、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂＧ、ｔ、外管１６を
器壁の一部として構成された図示しない液体ヘリウム容
器内に収容されている。超電導コイル２２ａ、２２ｂは
、それぞれ鞍形構造に形成されており、それぞれ外管１
６側に位置する面を外管１６の外面に密接させて配置さ
れている。また。

超電導コイル２３ａ、２３ｂは上記ｆｆｌ電導コイル２
２ａ、２２ｂの外面に密接状態に配置されている。した
がって、各超電導コイル２２ａ、２２ｂ。

２３ａ、２３ｂの前述した軌道りの方向に延びる部分Ｑ
ｒ　、Ｑ２は、軌道りに沿った曲率に湾曲したものとな
っている。そして、超電導コイル２２ａと２２ｂとの間
で軌道面上には、軌道りの接線方向に放射されるシンク
ロトロン軌道放射光を外部に導くための案内管１３が外
管１６および加速用真空容器１５の壁を貫通して設けら
れている。

このような構成であると、予備加速器１１で電子シンク
ロトロン加速器１２内に電子を導入すると、この電子は
、空洞共振器１９から加速力を与えられ、また各偏向磁
場印加装置２１ａ〜２１ｉ１によって偏向され、トーラ
ス方向に周回軌道を描きながら運動する。このとき、偏
向磁場印加装置２１ａ〜２１ｈによって偏向を受けると
、軌道放射光が軌道りの接線方向に放射される。この軌
道放射光は、案内管１３によって外部に導かれ使用に供
される。

このように、偏向磁場印加装置２１ａ〜２１ｈヲソレソ
レ超電導コイル２２ａ、２２ｂ、２３ａ。

２３ｂで構成している。したがって、少ない消費電力で
強力な偏向磁場を発生させることができる。

このため、加速管１４のトーラス半径を小さくでき、全
体の小形化を図れるばかりか運転経費の低減化を図るこ
とができる。また、超電導コイル２２ａ、２２ｂ、２３
ａ、２３ｂの電子軌道方向に延びる部分Ｑ１．Ｑ２を軌
道りに沿った曲率に設定しているので、単に超電導コイ
ルで磁場を印加した場合に比べて加速用真空容器１５内
における軌道面上の磁場分布を均一化でき、電子ビーム
の発散を効果、的に防止することができ、結局、前述し
た効果を発運させることができる。

なお２本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。すなわち、上述した実施例では、軌道りの軌道面を
境にして対称的に二対の鞍形構造の超電導コイルを配置
して偏向磁場印加装置を構成しているが、第３図に示す
ように軌道りの軌道面を境にして対称的にレーストラッ
ク状に形成された二対の超電導コイル３１ａ、３１ｂお
よび３２ａ、３２ｂを配置し、これらコイルの軌道方向
に延びる部分Ｒ１，Ｒ２を軌道りに沿った曲率に湾曲さ
せて偏向磁場印加装置を構成しても前記実施例と同様の
効果を得ることができる。この場合には鞍形構造のもの
に比べて磁場強度を容易に高くでき、しかも超電導コイ
ルの製作の容易化を図ることができる。なお、第３図で
は外管が省略されている。また、上述した各側では超電
導コイルの軌道方向に延びる部分Ｑｌ　、　Ｑ２　、　
Ｒｔ　。

Ｒ２を軌道りに沿った曲率に湾曲させているが。

磁場分布を一層均一化させるために上記部分Ｑ１゜Ｑ２
　、Ｒ＋　、Ｒ２の曲率をそれぞれ軌道曲率と等しくす
ればよい。また、上述した実施例は本発明をＸ線発生装
置用加速器に適用した例であるが。

本発明はこの使用例に限定されるものではない。

さらに、Ｘ線発生装置に適用する場合には軌道放射光案
内管の取り付は位置等を種々変形することがきることは
勿論である。たとえば、超電導コイルの軌道方向に延び
る部分を軌道面に十分に近付けて磁場の均一性を向上さ
せる場合には第３図に示すように上記部分と交差しない
位置に案内管１３を取り付けるようにすればよいし、ま
た、超電導コイルの軌道方向に延びる部分を軌道面に十
分近付けて、なおかつ超電導コイルが設けられている範
囲内に案内管を取り付ける場合には磁場スペースをトー
ラスの半径方向に広くすればよい。

また、前述した実施例では電子の軌道面を境にして対称
的に二対の超電導コイルを配置しているか磁場分布の均
一性が得られるときには一対でもよいし、１個の超電導
コイルだけでもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る電子シンクロトロン加
速器を組込んでなるＸ線発生装置の概略構成図、第２図
（ａ）および（ｂ）は同装置に組込まれた偏向磁場印加
装置の主要部を異なる方向からそれぞれ見た斜視図、第
３図は偏向磁場印加装置の別の例の主要部を示す斜視図
である。１２・・・電子シンクロトロン加速器、１３・・・案内
管、１４・・・・加速管、１５・・・加速用真空容器、
１６・・・外管、１９・・・空洞共振器、２１ａ〜２１
ｈ・・・偏向磁場印加装置、２２ａ、２２ｂ、２３ａ。２３ｂ・・・鞍形構造に形成された超電導コイル。３１　ａ、３１３３２ａ、３３ｂ・・・レーストラック
状に形成された超電導コイル、Ｑｌ、Ｑ２　。Ｒｒ　、Ｒ２・・・軌道方向に延びた部分、Ｌ・・・電
子の軌道。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第２図（ａ）（ｂ）第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）トーラス状に形成された加速用真空容器内に電子
を導入し、この電子を加速するとともに上記加速用真空
容器外に配置された複数の偏向磁場印加装置で上記電子
にトーラス方向の周回軌道を描かせるようにした電子シ
ンクロトロン加速器において、前記各偏向磁場印加装置
は、それぞれ超電導コイルで構成され、かつ上記超電導
コイルの前記電子の軌道方向に延びる部分が上記軌道に
沿った曲率に設定されてなることを特徴とする電子シン
クロトロン加速器。
（２）前記各磁場印加装置は、電子軌道面を境にして対
称的に配置された少なくとも一対の超電導コイルで構成
されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の電子シンクロトロン加速器。
（３）前記超電導コイルは、鞍形構造に形成されてなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
載の電子シンクロトロン加速器。
（４）前記超電導コイルは、前記電子軌道に沿い得る曲
率部分を有したレーストラック状に形成されてなること
を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
電子シンクロトロン加速器。