JPS62186500A - 荷電ビ−ム装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分町〕 この発明は荷電ビーム装置に関するもので、特に荷電ビ
ームの加速や蓄積リングの改良に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は従来の荷電ビーム装置を示し、１は内部を荷電
ビームが通過する１０’ＴＯＲＲ程度の超高真空チェン
バ（以下、真空チェンバと称すンであり、これは荷電ビ
ームが直進する直線部１ａと荷電ビ−ムが偏向される偏
向部１ｂとから成っている。

偏向のための偏向電磁石２は超電導偏向コイル（以下、
超電導コイルと呼ぶ）３から成っており、偏向部１ｂに
それぞれ配置されている。荷電ビームの平衡軌道４は真
空チェンバ１内に形成される。

５は荷電ビームが空間的に位置する範囲を示す荷電ビー
ム領域である。６は入射部である。

次に動作について説明する。荷電ビームは、外部から入
射部６を経由して真空チェンバ１中に打ち込まれた後、
偏向電磁石２により形成される所定の平衡軌道４を回り
続ける。回り続ける荷電ビームは、例えば電子蓄積リン
グの場合には、放射光を発生し利用される。真空チェン
バ１の中でビームの断面をみた場合、ビームはある程度
の拡がりを有しており、荷電ビーム領域５を形成してい
る。すなわち、荷電ビームは平衡軌道４の周囲で微小振
動をしながら回転しつづけている。従って、荷電ビーム
領域全体に所定の偏向磁界が与えられている必要がある
。もし荷電ビーム領域５０個々の位置でビームが受ける
偏向磁界が異なっていると、荷電ビームは荷電ビーム領
域５を逸脱してしまい、真空チェンバ１に衝突し徐々に
ビームが失なわれていくということになる。このため、
従来の装置では、偏向磁界を荷電ビーム領域５の全範囲
で出来るだけ一様とする様に各種の工夫や努力が行なわ
れていた。

偏向電磁石が常電導コイルから成る場合には、鉄心ヨー
クにより比較的容易に一様な磁界が得られる。一方、磁
界を高めて装置を小形化するためには超電導コイル３の
使用が考えられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の荷電ビーム装置は以上のように構成されているが
、超電導コイルを用いる場合には、鉄心ヨークを使うと
極低温容器内に鉄心ヨークを収容しなければならず、こ
の鉄心ヨークの使用は、熱負荷や支持法の面で問題を生
ずるため、偏向電磁石全体の大型化や、冷却コストの増
大を招くこととなった。又、第５図に示す従来例の様に
、鉄心ヨークを使わない偏向電磁石ではビーム領域５の
、特に径方向の磁界分布が一様でな（なり、ビームのｉ
ｍ、寿命の低下という事態を招いていた。

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、偏向磁界の径方向の分布を一様とすることが
できる荷電ビーム装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る荷電ビーム装置は、荷電ビームの偏向に
超電導コイルを用いるとともに、真空チェンバの上下、
あるいは、真空チェンバそのものの一部に磁界分布を局
所的に補正するための磁性片を設けたことを特徴とする
。

〔作用〕

この発明においては、超電導偏向コイルを用いた荷電ビ
ーム装置において、磁界分布補正のために設けた磁性片
により荷電ビーム存在領域の全体にわたり磁界が一様化
され、荷電ビームの寿命の低下を回避することができる
。又、鉄心ヨークを使用するものに比べ、軽量、小型、
低熱侵入の荷電ビーム装置を実現できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図を用いて説明する。

第１図は本発明の一実施例による荷電ビーム装置を示し
、図において、７は真空チェンバ１の上下で、かつ上下
の偏向超電導コイル３の間に形成された磁性片である。

８は磁性片７の間に位置する磁性片７の支持体であり、
非磁性材料からなる。

上記の様に磁性片７を配置することにより荷電ビーム領
域５の全体にわたって偏向磁界は均一化される。このこ
とをもう少し詳しく説明する。

ここでまず磁性片７は、通常の軟鋼や純鉄あるいはそれ
に類する強磁性片であれば、特に効果は変わらない。但
し、ヒステリシス特性の大きいもの、すなわち保持力の
大きいものや残留磁束の大きいものは向いておらず、逆
に従来の常電導電磁石に用いられている鉄心ヨーク材料
や磁極材料と全く同様の材料でも問題はない。

さて、磁性片７は偏向超電導コイル３が発生している磁
界にさらされているので、その材料で決まる飽和磁化（
通常の鉄や純鉄では約２．１テスラ）まで磁化されてい
る。磁性体の中では、磁束の分布はほぼ一様となるので
、磁性片７の中の磁化の分布は、第２図のＢのように、
角部を除いては一様となることが容易に理解される。従
って、荷電ビーム領域５の全体にわたって、はぼ一様な
磁界成分がこの磁化の分布により新たに発生する。本発
明の荷電ビーム領域５の最終的な磁界分布は、この磁化
による成分Ｂと元々の偏向超電導コイル３が磁性片７が
存在しない時に作る磁界成分Ａとの重畳であるので、一
様磁界成分の分Ｂだけ全体の一様度が改善されるわけで
ある。第２図はこの関係を模式的に示したもので、図中
の従来例というのは偏向超電導コイル単独で本発明の場
合と同じＢＱを作る場合の従来例を示したものである。

なお上記実施例では、真空チェンバ１の上下に磁性片７
を固定したが、これは電磁石側に固定しても同様に効果
がある。また、磁性片をできるだけ小さくするためには
、上記実施例のようにこれをチェンバのすぐ近（に配置
した方が効果はより大きい。

第３図（ａｌ、　（ｂ）は本発明の第２．第３の実施例
を示し、第３図（ａ）は、磁性片７をビーム中心より少
し内径側へずらして配置したもので、第２図に示した内
径側の磁界の低い部分をもち上げようとしたものである
。

第３図（ｂｌはやはり上記と同様の効果をねらうもので
あるが、この例は、左右の支持体８の高さを異ならせる
ことにより磁性片７間の距離を左右非対称としたもので
ある。

第３図に示した２つの実施例は、偏向電磁石の設計に応
じ、磁性片７のずれ量や間隔を自由に調整でき、一様な
磁界空間を得ることを可能とするものであり、第１図に
て説明した効果を一層高めることができるものである。

又、第４図に示した本発明の第４の実施例は、真空チェ
ンバｌｂ自体を磁性片部分７と支持体８とで形成し、上
記と同様の効果をねらったものである。この場合は、よ
りビーム位置に近い所で磁界分布の均一化が行なえるの
で効果的である。更には、磁性片７の配置が、偏向電磁
石間の空間部分の寸法によって制約を受けないという利
点がある。なお、この場合は磁性片７と支持体８とは高
真空シールが必要であるため溶接により結合するとよい
。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、磁性片を真空チェン
バの上下に局部的に配置したので、重量の増大や大型化
、あるいは侵入熱量の増加を伴なうことなく安価にかつ
効果的に、偏向超電導コイルの磁界を均一化することが
でき、荷電ビームを失なうことなく長寿命の荷電ビーム
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す平面図及び該当部の
断面拡大図、第２図は上記実施例の作用を説明するだめ
の図、第３図、第４図はこめ発明の他の実施例を示す図
、第５図は従来の装置を示す平面図及び一部所面図であ
る。 １は真空チェンバ、２は偏向電磁石、３は偏向超電導コ
イル、４は平衡軌道、５は荷電ビーム領域、６は入射部
、７は磁性片、８は支持体である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）荷電ビームの通路を形成する真空チェンバと、 荷電ビームを偏向するための超電導コイルとを備えた荷
   電ビーム装置において、 上記超電導コイルと上記高真空チェンバとの間に設けら
   れ上記真空チェンバ内の磁界分布を上記チェンバの内径
   側、外径側の双方にわたって平坦になるよう補正するた
   めの磁性片とを備えたことを特徴とする荷電ビーム装置
   。
2. （２）上記磁性片が上記真空チェンバの外周面に固定さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   荷電ビーム装置。
3. （３）上記真空チェンバはその横断面の一部分が磁性体
   からなるものであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の荷電ビーム装置。
4. （４）上記複数の磁性片はその横断面における上下の間
   隔がその横断面の内径側と外径側とで異なるように形成
   されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第３項のいずれかに記載の荷電ビーム装置。
5. （５）上記複数の磁性片は、上記真空チェンバの上下に
   中心平面に関し対称配置されるとともに平衡軌道中心の
   内周側と外周側に関し非対称配置されたものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の荷電ビーム装
   置。