JPS63236300A - シンクロトロン放射光装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシンクロトロン放射光（以下ＳＯＲと略す）装
置に係り、特に工業用小型ＳＯＲ装置に好適なシンクロ
トロン放射光装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、加速器や大型ＳＯＲ装置では、高エネルギ研究所
レポート、Ｎα８ｌ−２（１９８１年）の５７頁から６
１頁において論じられているように、電子ビームの軌道
を曲げてＳＯＲ光を取出す偏向部は、短かい区間に集中
して配置するのではなく、直線部と偏向部の組合せで全
体に均等に配置されている。

しかも、偏向部と直線部の真空ダクトの形状は、はぼ同
一であるため、電子ビームの軌道を安定に制御できてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ＳＯＲ装置を小型化して工業用’＃！ｆｆｉとする場合
には、製作コストを低減するためにＳＯＲ光を取出す偏
向部は集中して配置されることになる。

例えば、ＳＯＲ装置を２ケ所の直線部と２ケ所の偏向部
で構成すれば、偏向部１ケ所で電子ビームの軌道を１８
０″′曲げることになり、１ケ所の偏向部真空チャンバ
内壁面からＳＯＲ光照射によって発生するガス量は、大
型ＳＯＲ装置の１ケ所の偏向部から発生するガス量の約
１０倍にもなる。

従って、大型器の真空チャンバの構造や真空ポンプの配
置をそのまま小型ＳＯＲ装置に適用すれば、真空チャン
バ内圧力は上昇し、電子ビームの寿命が短かくなるとい
う問題があった。

これを解決する手段として、ＳＯＲ用偏向部真空チャン
バの形状を、大型器のように単なるダクト形状にするの
ではなく、扇形、又は半円形状とし、かつ、偏向部真空
チャンバ外周側に真空ポンプとＳＯＲ光取出レポートを
配置する構造が提案されている。この方法を採用すれば
真空排気性能上は、従来の大型器と同等以上になるが、
電子ビームの軌道が不安定になる恐れがあった。

すなわち、偏向部の真空チャンバが扇形や半円形をして
いるため、偏向部に導かれた電子ビームの軌道とチャン
バ形状によって誘起される高周波電場（ウェーク　フィ
ールドと呼ばれている）によって電子ビームの軌道が不
安定になる恐れがあった。

本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その目的とす
るところは、電子ビームの軌道が安定し。

寿命の長いＳＯＲ光が得られるシンクロトロン放射光装
置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、偏向部真空チャンバの電子ビーム軌道外側
に、電子ビーム軌道と一定の距離を隔てて導電性のビー
ムスタビライザを配置することにより達成される。

〔作用〕

本発明では偏向部真空チャンバ内の電子ビーム軌道の外
側に一定の距！（例えば電子ビーム軌道と真空チャンバ
内周側との距離）を隔てて導電性のビームスタビライザ
が配置されている。それによって断面形状が２次元的に
広がっている偏向部真空チャンバを、電気的には、断面
形状が円形や楕円形に近い直線部ビームダクトと同一に
みなせるので、電子ビームの軌道によって誘起されるウ
ェーク　フィールドによる電子ビームの軌道を安定に制
御できる。電子ビームの軌道が安定すれば。

電子ビームが真空チャンバ内壁等に接触して減衰するこ
とを防止できるので、電子ビームの寿命を長くすること
ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を用いて説明
する。

第１図は工業用小型ＳＯＲ装置の偏向部真空チャンバの
平面図で、１は真空チャンバでありＣ型に近い半円型形
状をしており、一端から電子ビームが入射し、他端から
電子ビームが出る。真空チャンバ１の外周部は、偏肉部
電磁石の鉄芯（図示せず）の外周端より外側に張出して
おり、この張出した部位にはＳＯＲ光を取出す５個のＳ
ＯＲ取出しボート３と８組の真空ポンプ２が設けられて
いる。

真空チャンバ１の内部には、偏肉部電磁石を支持するサ
ポート５がＳＯＲ光に平行に、がっ、真空チャンバ１の
外周端から離れた位置に配置されている。更に各々のサ
ポート５はＳＯＲ光取出しボート３の中間に配置されて
いる。

一方、真空チャンバ１内には、６個の銅製ビームスタビ
ライザ４１と、ビームスタビライザ４１の支持と真空サ
ポートを兼ねたステンレス製挿入板４２が組込まれてい
る。挿入板４２にはビームスタビライザ４１を冷却する
ための水冷パイプ４５が付いており、これらビームスタ
ビライザ４１、挿入板４２．水冷パイプ４５は一体に組
立てられ、外周側の挿入ボート４４がら真空チャンバ１
内に挿入される。尚、ビームスタビライザ４１は、真空
チャンバ１の内周側壁面と距離。

（直線部ピームダウドと同一幅）だけ隔てて配置されて
おり、電子ビームの軌道は、このビームスタビライザ４
１と内周側壁面の中心を通るように制御されている。

理解を深めるために真空チャンバ１の内部構造を第２図
を用いて説明する。第２図は第１図のＸ−Ｘ断面で、８
は偏向部電磁石であり、鉄芯７と組合せて磁気回路を形
成している。

鉄芯７と電磁石８の間には真空チャンバ１が挿入され、
かつ、電磁石８を支持するサポート５が真空チャンバ１
を垂直に貫通して設けられている。

真空チャンバ１の外周側には真空ポンプが、上下に１台
ずつ、すなわち上側にはイオンポンプ２ａが、下側には
チタンゲッタポンプ２ｂが設けられている。当然ではあ
るが、これらの真空ポンプ２は真空チャンバ１の上下に
設けらているので。

真空ポンプ２内には、ＳＯＲ光４は直接照射されない。

更に、真空チャンバ１内には、ビームスタビライザ４１
と挿入板４２が組込まれている。

次に第３図〜第６図を用いてビームスタビライザ４１の
形状を更に詳しく説明する。第３図は第１図のビームス
タビライザ４１と電子ビーム軌道６及びＳＯＲ光４の位
置関係を示したものである。

第３図においてビームスタビライザ４１の内周側の端点
Ａｘ、Ｂｘには、電子ビーム軌道６上の各各Ａ１点ｓＢ
Ｌ点から発生するＳＯＲ光４ａ、４ｂが到達する。直線
Ａ　ｘ　Ａ　１　ｓ　Ｂ　ｘ　Ｂ　１は各々電子ビーム
軌道６のＡ１点、Ｂ１点における接線を表わし、ＳＯＲ
光の軌跡に一致する。

ビームスタビライザ４１を支持している挿入板４２は、
２直１！Ａ　Ａ　ｘ、　Ａ　Ｉ　、　Ｂ　２Ｂ　ｔの内
側に配置されているので、挿入板４２の側面や後面には
直接ＳＯＲ光が照射されない構造となっている。

また、第３図において、挿入板４２は真空チャンバ１と
同一高さを有し、ビームスタビライザ４１は口の字型を
しており真空チャンバ１に直接接触していない、更に、
水冷パイプ４５は挿入板４２とビームスタビライザ４１
に溶接固定されている。これらの状況を第４図〜第６図
を用いて説明する。

第４図は第３図のＹ−Ｙ断面図であり、挿入板４２の位
置関係を示している。挿入板４２は上下の真空チャンバ
１に接触しているが、外周側から挿入できるようにする
ため溶接等の手段で固定はされておらず、真空チャンバ
１の真空サポートをする。２本の水冷パイプ４５は挿入
板４５の上端及び下端に溶接固定されている。

第５図は第３図のＰ−Ｐ矢視図であり、ビームスタビラ
イザ４１の位置関係を示している。ビームスタビライザ
４１は、口の字型をしており、上下の真空チャンバ１に
は接触していない。ビー１１スタビライザ４１の後面に
は水冷パイプ４５が溶接固定されている。第６図は第５
図のＱ−Ｑ断面図であり、水冷パイプ４５の取付構造を
示している。

再び第３図を用いて説明する。ビームスタビライザ４１
及び挿入板４２の端部には、これらの位置決めを行うフ
ック４６が真空チャンバ１の上下に設けられている。フ
ック４６は図示していないが、真空チャンバ１の内側高
さはなく、ビームスタビライザ４１、及び挿入板４２の
位置決めを行うのに充分な高さく例えば３〜５Ｉ＋１！
＋）だけある。

従って、フック４６にＳＯＲ光が直接照射されることは
ない。

次に本発明の作用及び効果について説明する。

第１図において偏肉部真空チャンバ１に電子ビームが入
射すると、偏向部電磁石で形成される磁場によって、電
子ビームは、はぼ円に近い軌道６となって真空チャンバ
１の出口端から出ていく。

電子ビームの軌道６の接線方向にはＳＯＲ光４が発生し
、ＳＯＲ光４の一部はＳＯＲ光取出しボート３から外部
に引出される。残りのＳＯＲ光はサポート５の端部、ビ
ームスタビライザ４１の内周面及び真空チャンバ１の外
周側壁面を直接照射し、光刺激脱離現象によって多量の
ガス分子を放出される。この場合、真空チャンバ１の外
周側表面積が、他の部位にくらべはるかに大きいため、
真空チャンバ２内で発生するガス源の殆んどが外周側に
配置されていることになる。

一方真空ポンプ２はガス発生源に近い真空チャンバ２の
外周側に多数配置されているので１発生したガス分子を
直ぐ系外に排気することができる。

真空ポンプ２はガス発生源に近いので他の場所に設ける
よりも有効排気速度を大きくとれ、その結果系内を超高
真空に保つことができ、電子ビームの寿命を長時間化で
きるという効果がある。また、ガス発生源の殆んどが電
子ビーム軌道６より離れた位置にあるので、発生したガ
スが電子ビームに悪影響を与えることが少なくなる。

次に電子ビームの軌道の安定性について説明する。直線
部ビームダクトの幅ａと高さは、直線部でのウェークフ
ィールドを解析して、電子ビームの軌道が安定する寸法
に設計されている。偏向部真空チャンバ１の形状は、直
線部と異なり２次元的に拡がっているため、ウェークフ
ィールドを精度よく解析することはできず、電子ビーム
軌道が不安定になる恐れがある０本実施例では、偏向部
内の電子ビームの軌道６を、内周側は真空チャンバ２の
内壁面で、外周側はビームスタビライザ４１ではさみ込
んでいる構造となっているため、電気的には直線部ビー
ムダクトと同一構造とみなせる。

従って、電子ビームの軌道は直線部と同じように安定す
る。

また、ビームスタビライザ４１は、ＳＯＲ光が照射され
る表面積の少ない口の字型をしており、しかも、ＳＯＲ
光照射によるガス発生量の少ない銅で製作されているの
でビームスタビライザ４１を真空チャンバ内に配置して
も、チャンバ内を超高真空に保つことができ、電子ビー
ムの長寿命化を図れる。

更に、電子ビームを立上げる場合は、電子ビームの軌道
は、真空チャンバ内のほぼ１／２高さの所を通過する。

これに対してビームスタビライザ４１は第５図に示した
ように、中心高さ位置をくりぬいた口の字型をしている
ため、ＳＯＲ光はビームスタビライザ４１の両端の一部
のみを照射することになり、ビームスタビライザ４１が
らのガス発生量を極小に抑制でき、ビーム立上時間を短
かくできる。

ＳＯＲ光がビームスタビライザ４１に照射されると、ビ
ームスタビライザ４１は加熱されるが、水冷パイプ４５
で冷却しているため、温度上昇を許容値以下に抑制でき
る。

挿入板４２の一端は第３図に示したようにビームスタビ
ライザ４１で囲まれているため、ＳＯＲ光４が直接照射
されることはなく、ガス発生量は少ない。

また、ビームスタビライザ４１と挿入板４２は水冷パイ
プ４５と一体に組立てられているため、水冷パイプ４５
を用いて、外周側の挿入ボート４４から、電磁石等を分
解しなくても挿入したり、逆に取りはずしたりすること
ができる。

本実施例では、銅製のビームスタビライザを用いてＳＯ
Ｒ光が照射された場合の放出ガス量を少くしているが、
アルミニウムを用いてもほぼ同等の効果を得ることがで
きる。

ビームスタビライザの形状を、日の字型にすれば、ＳＯ
Ｒ光照射に伴うガス発生量は若干多くなるが、電子ビー
ムの安定性は更に向上する。

更に、第７図、第８図に示すように、各々口型。

日型形状のビームスタビライザ４１の両端を、真空チャ
ンバ１の上下の面に接触させれば、電気的に閉サイクル
を形成できるので、電子ビームの安定性が更に向上する
。また、第１図に示した本実施例では、ＳＯＲ光４を取
出す部位には、ビームスタビライザを設けていないので
、電子ビームを上下に移動させる運転モードを採用した
場合に、ビームスタビライザ４１でＳＯＲ光４を乱すこ
とはない。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明のシンクロトロン放射光装置によれ
ば、電子ビームの軌道を安定させ、しかも真空チャンバ
内を超高真空に保つことができるので、電子ビームの寿
命を長くできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシンクロトロン放射光装置の一実施例
を示す平面図、第２図は第１図のＸ−ｘ断面図、第３図
は第１図の部分拡大図、第４図は第３図のＹ−Ｙ断面図
、第５図は第３図のＰ−Ｐ矢視図、第６図は第５図のＱ
−Ｑ断面図、第７図、及び第８図はビームスタビライザ
の他の実施例を示す断面図である。 １・・・真空チャンバ、２・・・真空ポンプ、３・・・
ＳＯＲ光取出しポンプ、４・・・ＳＯＲ光、５・・・サ
ポート、６・・・電子ビーム軌道、７・・・鉄芯、８・
・・電磁石、４１・・・ビームスタビライザ、４４・・
・挿入ポート、４５−９．水冷パイプ。　　　　　　　
　　　　　　（，１′□・・・□・、称

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空チャンバ内を通る電子ビームの偏向部に電磁石
   を有するシンクロトロン放射光装置において、前記偏向
   部真空チャンバ内の電子ビーム軌道外側に、電子ビーム
   軌道と一定の距離を隔てて導電性のビームスタビライザ
   を配置したことを特徴とするシンクロトロン放射光装置
   。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、前記ビ
   ームスタビライザを銅又はアルミニウムとしたことを特
   徴とするシンクロトロン放射光装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、前記ビ
   ームスタビライザを前記偏向部真空チャンバの外周側か
   ら挿入できるようにしたことを特徴とするシンクロトロ
   ン放射光装置。 ４、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、前記ビ
   ームスタビライザを口、又は日の字型としたことを特徴
   とするシンクロトロン放射光装置。 ５、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、前記ビ
   ームスタビライザを水冷構造としたことを特徴とするシ
   ンクロトロン放射光装置。