JPS62136800A - X-ray generator - Google Patents

X-ray generator

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Publication number
JPS62136800A
JPS62136800A JP27529585A JP27529585A JPS62136800A JP S62136800 A JPS62136800 A JP S62136800A JP 27529585 A JP27529585 A JP 27529585A JP 27529585 A JP27529585 A JP 27529585A JP S62136800 A JPS62136800 A JP S62136800A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrons
acceleration
superconducting magnet
ring
electron beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP27529585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
謙一 佐藤
渋田 信広
晃平 古川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP27529585A priority Critical patent/JPS62136800A/en
Publication of JPS62136800A publication Critical patent/JPS62136800A/en
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  • Particle Accelerators (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、半導体のリソグラフィーや物性研究等に使
用される小形のX線発生装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a compact X-ray generator used for semiconductor lithography, physical property research, and the like.

[従来技術とその問題点コ 加速器にて電子を光速に近い速度で周回させているとき
に、磁場によりその行路を偏向させると、シンクロトロ
ン放射光(S Or()と呼ばれるX線から赤外線にま
で広がる連続光か得られることは良く知られている。特
に、軟)lから硬X線までの領域においては、従来のい
かなるX線の発生源と比較しても強力なX線が得られる
ので、この強力なX線を0.5μm以下の線幅を有する
VLS Iのリソグラフィの露光用光源に用いると生産
性が高くなり、又、これらの放射光は、電子の運動方向
の接線方向に放射されるため、指向性がよく、面記リソ
グラフィの解像力も高くなるといった利点がある。
[Prior art and its problems] When electrons are orbiting at a speed close to the speed of light in an accelerator, if their path is deflected by a magnetic field, synchrotron radiation light (S Or ()) changes from X-rays to infrared rays. It is well known that it is possible to obtain continuous light extending up to Therefore, if these powerful X-rays are used as a light source for VLS I lithography exposure with a line width of 0.5 μm or less, productivity will increase. Because it is emitted, it has the advantage of good directivity and high resolution in area lithography.

ところが、上述したような加速器における偏向装置は常
電導によるマグネットを使用するので加速器は大きくな
り、その直径が数十mにも及ぶことがあり、X線発生装
置として上述したような加速器を使用すること困難であ
った。
However, since the deflection device in the accelerator described above uses a normal conducting magnet, the accelerator becomes large, and its diameter can reach several tens of meters. It was very difficult.

そこで上記偏向装置に超電導によるマグネットを用い、
発生磁場を強力にすることにより、偏向半径を小さくし
て加速器を小形化することが考えられるが、この場合、
以下に述べるような問題点があった。
Therefore, we used a superconducting magnet in the deflection device,
It is possible to make the accelerator smaller by making the deflection radius smaller by making the generated magnetic field stronger, but in this case,
There were problems as described below.

加速器を小形化するという観点から従来は加速器のリン
グとともにこのリングに電子を導入するための入射器を
も小形にしていた。従ってこのような入射器によって得
られる加速エネルギーは低く、入射された電子はリング
内にて所定のエネルギーになるまで加速するようにして
いた。このようなタイプの従来の加速器では、リングに
おける電子のエネルギーが低い状態から増大するに応じ
て偏向装置による発生磁場も小さい値から大きくするよ
うに変化させる必要があり、電子が所定のエネルギーに
到達するまで、即ち偏向磁場が比較的小さい間は、超電
導マグネットの形態上、永久電流モードでは運転できず
、この超電導マグネットに対して外部電源から通電する
必要があり、この間、ジュール熱や電流リードからの侵
入熱により冷却媒体である液体ヘリウムが多量に消費さ
れるといった欠点があった。
Conventionally, from the perspective of downsizing the accelerator, the injector for introducing electrons into the accelerator ring was also downsized. Therefore, the acceleration energy obtained by such an injector is low, and the injected electrons are accelerated within the ring until they reach a predetermined energy. In this type of conventional accelerator, as the energy of the electrons in the ring increases from a low state, the magnetic field generated by the deflection device must also be changed from a small value to a large value, until the electrons reach a predetermined energy. Until this happens, that is, while the deflection magnetic field is relatively small, the superconducting magnet cannot operate in persistent current mode due to its morphology, and it is necessary to supply electricity to the superconducting magnet from an external power source. The drawback was that a large amount of liquid helium, the cooling medium, was consumed due to the intrusion of heat.

[発明の目的] この発明は上述した問題点をなくすためになされたしの
であり、超電導マグネットを常に永久電流モードで運転
することにより、超電導電マグネットにおけろジュール
熱や電流リードからの侵入熱の発生をなくして液体ヘリ
ウムの消費を少なくしたX線発生装置を提供することを
目的とする。
[Purpose of the Invention] This invention has been made to eliminate the above-mentioned problems, and by constantly operating the superconducting magnet in persistent current mode, the superconducting magnet is free from Joule heat and heat intrusion from the current leads. An object of the present invention is to provide an X-ray generator that reduces the consumption of liquid helium by eliminating the generation of helium.

[発明の構成] この発明のX線発生装置は、内部で電子が周回する加速
リングと、この加速リングに電子を入射させる入射手段
と、加速リング内を周回する電子の向きを偏向させる複
数個の偏向手段と、偏向される電子から放射されるX線
を取り出すためのボート部とを備えたX線発生装置にお
いて、前記入射手段は、リングに入射する電子を所定の
エネルギーにまで加速するものであり、かつ偏向手段は
永久電流モードで使用される超電導マグネットであるこ
とを特徴とする。
[Structure of the Invention] The X-ray generator of the present invention includes an acceleration ring in which electrons circulate, an injection means for injecting the electrons into the acceleration ring, and a plurality of elements for deflecting the direction of the electrons circulating in the acceleration ring. In the X-ray generator comprising a deflection means and a boat section for extracting X-rays emitted from the deflected electrons, the incidence means accelerates the electrons incident on the ring to a predetermined energy. and the deflection means is a superconducting magnet used in persistent current mode.

[実施例] この発明では、入射器により加速器に電子を入射するに
際し、この入射器により所定のエネルギーに電子を加速
しておき、この所定エネルギーでらって加速器内を周回
する電子を永久電流モードによる超電導マグネットによ
り偏向させるようにしている。以下、この発明の1実施
例を図面により説明する。
[Example] In this invention, when electrons are injected into an accelerator by an injector, the injector accelerates the electrons to a predetermined energy, and this predetermined energy is used to control the electrons orbiting in the accelerator with a permanent current. The beam is deflected by a superconducting magnet depending on the mode. Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図はこの発明の加速器によるX線発生装置の1実施
例を示している。
FIG. 1 shows an embodiment of an X-ray generator using an accelerator according to the present invention.

lは、はぼ方形状に構成された加速リングを示していて
、2は、加速リングlの4隅に設けられた偏向用の超電
導マグネットであり、各超電導マグネット2による3、
9テスラの中心磁場により電子ビームの軌跡は90°づ
つ偏向される。3はX線の放射によって減衰する電子の
エネルギーを補充するための高周波加速空洞であり、各
超電導マグネット2間を結ぶ電子ビームの軌跡上でかつ
相対している軌跡上に設けられる。4は他方の相対する
軌跡上に設けられた入射制御系であり、インフレクタあ
るいはパークベータが使用される。
1 indicates an acceleration ring configured in a rectangular shape, 2 is a superconducting magnet for deflection provided at the four corners of the acceleration ring 1, and each superconducting magnet 2 causes 3,
The trajectory of the electron beam is deflected by 90° by a central magnetic field of 9 Tesla. Reference numeral 3 denotes a high frequency acceleration cavity for replenishing the energy of electrons attenuated by X-ray radiation, and is provided on the trajectory of the electron beam connecting each superconducting magnet 2 and on the opposing trajectory. Reference numeral 4 denotes an incidence control system provided on the other opposing trajectory, in which an inflector or park beta is used.

5は、電子ヒームが発散しないように設けられる集束マ
グネットであり、各高周波加速空洞3及び入射制御系4
の電子の入口部と出口部とに設けられる。6は前記入射
制御系4の一方を介して加速リングN、:電子を入射器
させるための入射器であり、この入射器6により電子ビ
ームは所定の450MeVのエネルギ〜に加速される。
5 is a focusing magnet provided so that the electron beam does not diverge;
are provided at the entrance and exit portions of electrons. Reference numeral 6 denotes an acceleration ring N, which is an injector for injecting electrons via one side of the injection control system 4, and this injector 6 accelerates the electron beam to a predetermined energy of 450 MeV.

7は、電子ビームの偏向により放射されるX線を取り出
すためのボートであり、前記超電導マグネット2の電子
ビームの出口部に設けられる。8は、永久電流モードで
運転する超電導マグネット2に電流を供給するための電
源である。
Reference numeral 7 denotes a boat for extracting X-rays emitted by deflection of the electron beam, and is provided at the exit portion of the electron beam of the superconducting magnet 2. 8 is a power source for supplying current to the superconducting magnet 2 operating in persistent current mode.

次に、上記の構成からなる加速器の運転について説明す
る。
Next, the operation of the accelerator having the above configuration will be explained.

予め、4個の超電導マグネット2は、電源8から所定期
間電流の供給を受けて永久電流モードになり、中心磁場
が3.9テスラになるように励磁される。その後は電流
リードを取り外してもよい。
In advance, the four superconducting magnets 2 are supplied with current from the power source 8 for a predetermined period of time, enter a persistent current mode, and are excited so that the central magnetic field becomes 3.9 Tesla. The current leads may then be removed.

加速リングl内に入射される電子ビームは、前記永久電
流モードの超電導マグネット2の発生磁場に適合したエ
ネルギーとして、この入射器6によって450MeVの
エネルギーに加速された後、入対制御系4を介して加速
リングl内に入射される。
The electron beam entering the acceleration ring 1 is accelerated to an energy of 450 MeV by the injector 6, which has an energy matching the magnetic field generated by the persistent current mode superconducting magnet 2, and is then accelerated by the injector 6 to an energy of 450 MeV. and enters the acceleration ring l.

入射された電子ビームは、前記加速エネルギーでもって
この加速リングl内を周回し、超電導マグネット2を通
過するとき、電子ビームは偏向され、このとき電子ビー
ムの軌跡の接線方向に放射されるX線はボート7を介し
てとり出される。このようにX線を放射することにより
、減少した電子の加速エネルギーは、高周波加速空洞3
によって補充されるようになっている。
The incident electron beam orbits within the acceleration ring l with the acceleration energy, and when passing through the superconducting magnet 2, the electron beam is deflected, and at this time, X-rays are emitted in the tangential direction of the trajectory of the electron beam. is taken out via boat 7. By emitting X-rays in this way, the reduced acceleration energy of the electrons is transferred to the high-frequency acceleration cavity 3.
It is now replenished by

上述した実施例においては、入射器6により、電子ビー
ムの入射が終了するまでの間に、4台の超電導マグネッ
ト2で消費された液体ヘリウムの量は約100Qであっ
た。
In the embodiment described above, the amount of liquid helium consumed by the four superconducting magnets 2 was approximately 100Q until the injection of the electron beam by the injector 6 was completed.

次に、比較のために、入射器6からは低い加速エネルギ
ーで電子ビームを入射させ、加速リング1内にて電子ビ
ームを加速する装置の場合の所要液体ヘリウムの量を測
定してみた。
Next, for comparison, we measured the amount of liquid helium required in the case of a device in which an electron beam is made to enter from the injector 6 with low acceleration energy and the electron beam is accelerated in the acceleration ring 1.

この場合、超電導マグネット2は、常電導にて22テス
ラの発生磁場が得られるように設定する。そして、入射
器2により、低レベルのエネルギーで入射された電子ビ
ームは、加速リング1内にて前実施例の加速エネルギー
と同じ450Me■になるまて加速し、この加速動作と
平行して超電導マグネット2による発生磁場を39テス
ラに上げ、その後永久電流モードとした。この例では、
加速リング1にて、所定のエネルギーに加速されるまで
、超電導マグネット2は常電導により運転しなければな
らず、この間に消費される液体ヘリウムの亀は約316
Qとなって、前記実施例と比較すると約3倍らの液体ヘ
リウムを消費することになる。
In this case, the superconducting magnet 2 is set so that a generated magnetic field of 22 Tesla can be obtained in normal conduction. Then, the electron beam injected by the injector 2 with a low level of energy is accelerated in the acceleration ring 1 to 450 Me■, which is the same as the acceleration energy in the previous example, and in parallel with this acceleration operation, the electron beam is The magnetic field generated by magnet 2 was increased to 39 Tesla, and then the persistent current mode was set. In this example,
The superconducting magnet 2 must operate under normal conductivity until it is accelerated to a predetermined energy in the acceleration ring 1, and the amount of liquid helium consumed during this period is approximately 316
Q, and approximately three times as much liquid helium is consumed as compared to the above embodiment.

以上説明したように、この実施例によると、電子ビーム
の入射エネルギーを大きくすることによって、偏向装置
としての超電導マグネット2の磁場も電子ビームの入射
時点から大きく設定でき、その結果、超電導マグネット
は、常に永久電流モードで運転されるので、ジュール熱
の発生がなくなり、液体ヘリウムの消費量を大幅に減少
させることができる。又、比較例のように、超電導マグ
ネット2を常電導で用いる場合には、その供給電源を超
電導マグネット2の個数だけ用意しなければならないが
、この実施例のように常に永久電流モードで使用するこ
とによって、超電導マグネット2が4個あっても、これ
に供給する電源装置は共通の1台とすることができ、シ
ステムを安価にすることができる。
As explained above, according to this embodiment, by increasing the incident energy of the electron beam, the magnetic field of the superconducting magnet 2 as a deflection device can also be set large from the point of incidence of the electron beam, and as a result, the superconducting magnet Since it is always operated in persistent current mode, there is no generation of Joule heat and the consumption of liquid helium can be significantly reduced. In addition, when superconducting magnets 2 are used in normal conduction as in the comparative example, the power supply must be prepared for the same number of superconducting magnets 2, but as in this embodiment, they are always used in persistent current mode. As a result, even if there are four superconducting magnets 2, one common power supply device can be used to supply them, and the system can be made inexpensive.

更に、加速リングl内を周回する電子のビームの量が減
少してX線の放射量が減少した場合、比較例においては
、磁場を下げた後、即ち、超電導マグネット2を永久電
流モードから常電導の運転に切り替えた後に入射器6か
ら電子ビームを入射させる必要があり、このための作業
が煩雑であり、また、これにより、液体ヘリウムが無駄
に消費されることになるが、この実施例にあっては、超
電導マグネット2による発生磁場はそのままにして入射
器6から電子ビームを入射させることができ、この間に
液体ヘリウムが消費されることもない。
Furthermore, when the amount of electron beams orbiting in the acceleration ring l decreases and the amount of X-ray radiation decreases, in the comparative example, after lowering the magnetic field, that is, the superconducting magnet 2 is changed from the persistent current mode to the normal mode. After switching to conductive operation, it is necessary to inject an electron beam from the injector 6, which is a complicated process and also results in wasted liquid helium. In this case, the electron beam can be incident from the injector 6 while the magnetic field generated by the superconducting magnet 2 remains unchanged, and liquid helium is not consumed during this time.

尚、この実施例においては、入射器6として、線形加速
器を考えたが、ジンクロト[フンやマイクロトロンを用
いた入射器6であってもよい。又、高周波加速空洞3は
2台用いたカ月台であってもよく、ボート7は必要によ
り更に増やしてもよい。
In this embodiment, a linear accelerator is used as the injector 6, but an injector 6 using a zinc oxide or a microtron may also be used. Further, the high frequency acceleration cavity 3 may be of the order of two units, and the number of boats 7 may be further increased as necessary.

[発明の効果] 以」−説明したように、この発明は、加速リングに使用
する偏向手段として超電導マグネットを常に永久電流モ
ードで運転するようにしたので、ジュール熱の発生や電
流リードからの侵入熱をなくすことができ、超電導マグ
ネットを冷却するための液体ヘリウムの消費量を大幅に
減少させることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, in this invention, the superconducting magnet used as the deflection means used in the accelerator ring is always operated in persistent current mode, which prevents generation of Joule heat and intrusion from the current lead. Heat can be eliminated and the consumption of liquid helium for cooling superconducting magnets can be significantly reduced.

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

第1図はこの発明のX線発生装置のl実施例を示す構成
図である。 l・・・加速リング、2・・・超電導マグネット、3・
・・高周波加速空洞、4・・入射制御系、5・・集束マ
グネット、6・・・入射器、7・・・ボート、訃・・電
源。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an X-ray generator according to the present invention. l...Acceleration ring, 2...Superconducting magnet, 3.
...High-frequency acceleration cavity, 4.Injection control system, 5.Focusing magnet, 6.Injector, 7.Boat, and...Power source.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)内部で電子が周回する加速リングと、この加速リ
ングに電子を入射させる入射手段と、加速リング内を周
回する電子の向きを偏向させる複数個の偏向手段と、偏
向される電子から放射されるX線を取り出すためのボー
ト部とを備えたX線発生装置において、前記入射手段は
、リングに入射する電子を所定のエネルギーにまで加速
するものであり、かつ偏向手段は永久電流モードで使用
される超電導マグネットであることを特徴とするX線発
生装置。
(1) An acceleration ring in which electrons orbit, an injection means for injecting electrons into the acceleration ring, a plurality of deflection means for deflecting the electrons orbiting inside the acceleration ring, and radiation from the deflected electrons. In the X-ray generator, the injection means accelerates the electrons incident on the ring to a predetermined energy, and the deflection means is in a persistent current mode. An X-ray generator characterized in that a superconducting magnet is used.
JP27529585A 1985-12-07 1985-12-07 X-ray generator Pending JPS62136800A (en)

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JP27529585A JPS62136800A (en) 1985-12-07 1985-12-07 X-ray generator

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JP27529585A JPS62136800A (en) 1985-12-07 1985-12-07 X-ray generator

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Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27529585A Pending JPS62136800A (en) 1985-12-07 1985-12-07 X-ray generator

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