JPS6276200A

JPS6276200A - 電子シンクロトロン加速器

Info

Publication number: JPS6276200A
Application number: JP21454385A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　大佐; 清水　えり子
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-09-30
Filing date: 1985-09-30
Publication date: 1987-04-08

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シ、特に、偏
向磁場印加装置を改良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、原理的によシ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、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線を取シ出すようにしている。シンクロトロ
ン軌道放射光によるＸｉは、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
かシか、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、偏向磁場印加装置としては、加速用真空容器
を挾むように配置されたコ字状の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よシ大きくする
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６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々電子シンクロト
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
したものニオイで、前記各偏向磁場印加装置が、それぞ
れ上記電子の軌道面を境にして両側に配置された少なく
とも一対の鞍形構造の超電導コイルで構成されている。

そして、上記各超電導コイルは、上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形成され、かつ上
記軌道面を境にして両側で上記軌道より外側を上記軌道
に沿った曲率で延びる部分相互間に上記軌道と平行する
空間が形成されるように配置されている電子シンクロト
ロン加速器が祈供される。

〔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、
偏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。

鞍形構造の超電導コイルを用い、この超電導コイルにお
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、さらに軌道面を境にして両側で軌道より外側
を上記軌道に沿った曲率で延びる部分相互間に上記軌道
と平行する空間が形成されるように配置しているので、
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、電子の軌道面上で、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、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、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１ノと、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け、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１
？Ｊ４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１
５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１７は、真空引きされて断熱層に形成されている
。また、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
ｖ１４の中途位置には第１図に示すように電子を力ｉ速
するための空洞共振器１９が介在させてあシ、また加速
管Ｉ４の回、？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
、それだれ第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両側に配置さ
れた二対の超電導コイル２２ｈ　、　２２ｂおよび２３
＊　、２３ｂによって構成されている。

これら超電導コイル２２　ａ　ｒ　２２　ｂ　＊　２　
Ｊ　ａ　＋２３ｂは、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２２ｍ　、２２ｂは、それぞれ鞍形構造
に形成されており、それぞれ外管１６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は上記超電導コイル２２ｈ、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２
２ｍ　、２２ｂ　、２３ｍ、２３ｂの前述した軌道りの
方向に延びる部分Ｑ１．Ｑ２は、軌道りに沿った曲率に
湾曲したものとなっている。また、各超電導コイル２２
ａ　Ｈ２２ｂ　＋２３ａ、２３ｂは、軌道りよシ外側に
位置して軌道りに沿った曲率で　延びる部分Ｑ２が第３
図に示すように軌道面Ｍを境にして両側に位置するもの
どうし間に軌道りと平行する空間２４が形成されるよう
に配置されている。なお、この実施例の場合、軌道りを
中心とした上記空間２４の開き角αが約１０°に設定さ
れている。そして、超電導コイｋ　２２　ａ　、　２３
　ｍと２２ｂ。

２３ｂとの間、つまり、前記空間２４内で軌道面Ｍ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だめの案内管Ｊ３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Ｉ９から加速力を与えられ、また各偏向磁
場印加装置２１ａ〜２１ｂによって偏向され、トーラス
方向く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２１ｈ〜２１ｂ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をそれぞ
れ超電導コイル２２＊　、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、鞍形構造の超電導コイル２２＆　、２２ｂ　、
２３＆　＋２３ｂの電子軌道方向に延びる部分Ｑ１ｒＱ
２を軌道Ｉ、に沿りた曲率に設定し、かつ軌道りより外
側に前述した空間２４を設けているので、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る。すなわち、
軌道方向に延びる部分Ｑｔ　　、Ｑｚは同一方向へ湾曲
している。このため、Ｑｌ　、Ｑｘは第４図に示すよう
に２つのコイルＸ、Ｙを同心的に配置した場合と等価に
なる。ここで、各コイルＸ、Ｙにおける磁場の最も強い
部分は、各コイルＸ、Ｙの内側で、しかも内側面中央に
近い位置Ａ、Ｂである。したがって、軌道面Ｍを境にし
て一対または複数対の鞍形コイルを、軌道りを通シ。

かつ軌道面Ｍに直交する線を中心にして対称関係に配置
すると、軌道面Ｍ上における外側の磁場が強くなり過ぎ
ることになる。しかし、この実施例のように空間２４を
設けておくと、外側の磁場の強さを弱めることができ、
軌道面全体に亘って磁場の強さを均一化することができ
、電子ビームの発散を効果的に防止することができる。

また、空間２４の位置において軌道放射光を取）出すこ
とができるので構成の簡単化も図ることができるし、し
かもコイルの製作の容易も図ることができる。

なお、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電子の軌道面を境に
して二対の鞍形構造の超電導コイルを配置しているが、
磁場分布の均一性が得られるときには一対でもよい。

【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（、）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を構成するコイルの配置を示
す断面図、第４図は同装置の作用を説明するための図で
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、１
６・・・外管、１９・・・空洞共振器、２１ａ〜２１ｈ
・・・偏向磁場印加装置、２２ｔ、２２ｂ、２３ｈ。２３ｂ・・・鞍形構造に形成された超電導コイル。２４・・・空間、Ｑｌ　、Ｑｚ・・・軌道方向に延びた
部分、Ｌ・・・電子の軌道、Ｍ・・・軌道面。第１図（ａ）第２図

Claims

【特許請求の範囲】

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
れぞれ上記電子の軌道面を境にして両側に配置された少
なくとも一対の鞍形構造の超電導コイルで構成されたも
のであって、上記各超電導コイルは、上記電子の軌道方
向に延びる部分が上記軌道に沿った曲率に形成され、か
つ上記軌道面を境にして両側で上記軌道より外側を上記
軌道に沿った曲率で延びる部分相互間に上記軌道と平行
する空間が形成されるように配置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。