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JP4085176B2 - Electron beam trajectory correction apparatus and trajectory correction method - Google Patents
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JP4085176B2 - Electron beam trajectory correction apparatus and trajectory correction method - Google Patents

Electron beam trajectory correction apparatus and trajectory correction method Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームを閉軌道内に所望のエネルギーで蓄積し、主としてシンクロトロン放射光を発生させることを目的とした小型の電子蓄積リングに係り、特に、蓄積した電子ビームの軌道を補正するための軌道補正装置及び、その軌道補正装置を用いた電子ビームの軌道補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子やイオン等の荷電粒子は、一様磁場中を進行すると、進行方向に垂直なローレンツ力の作用により円形軌道(一般には螺旋軌道)を描く。
【0003】
従って、垂直方向に一様磁場を発生する偏向電磁石で、一定の運動エネルギーを有する荷電粒子に所望の曲率半径の円弧軌道を描かせてその進行方向を所望の角度で曲げてやり、かつ、この偏向電磁石を複数個適切な位置に配置することにより荷電粒子を水平面内の閉軌道上を周回させるようにすることができる。
【0004】
即ち、原理的には偏向電磁石だけで電子を、真空に保たれたビームダクト内の閉軌道内に所望のエネルギーで蓄積できることになるが、実際に供用されている電子蓄積リングでは、他の複数の装置が必要になる。
そこで、図5を用いて、電子蓄積リングの主要構成を簡単に説明する。
【0005】
図5に電子蓄積リングの一例として、レーストラック型の電子蓄積リング100の平面図を示す。
このタイプの電子蓄積リング100では、図5に示すように180度偏向型の偏向電磁石90A、90Bを対向配置して、図示しない真空ポンプにより高真空(〜1×10-9Torr)に保たれたレーストラック型のビームダクト80内の周回軌道(説明の便宜上「設計軌道」或いは「閉軌道」という場合がある。)に電子ビームを蓄積する。
【0006】
図5において、20は、電子蓄積リング100に一定のエネルギーの電子ビームを供給するための入射器である。
相対性理論によれば、粒子の運動エネルギーが増大すると、それに伴って質量が増大するので、蓄積電子が磁場中で曲がりにくくなる。
【0007】
そこで、一定の設計軌道に電子ビームを閉じ込めるために、一般に、図5に示すものに限らず電子蓄積リングでは、電子ビームのエネルギーに連動して偏向電磁石の磁場強度を調節している。
【0008】
従って、図5に示す偏向電磁石90A、90Bの磁場強度を小さくすることにより、理論的にはいかなる低エネルギーの電子も蓄積できるはずである。
しかし、電子のエネルギーが極端に小さいと、ビーム軌道が不安定になり、安定して電子ビームを蓄積できなくなるという問題がある。
【0009】
そこで、この入射器20により電子を一定のエネルギー、例えば図5に示すタイプのものでは、150MeVまで加速して電子蓄積リング100に入射させるようにしている。
なお、図5において、22は、入射器20から所定の角度で電子蓄積リング100に提供された電子ビームをスムーズに周回閉軌道に入射させるために、電子ビームの方向を転換するためのセプタム電磁石である。
【0010】
また、図5において、70A、70Bは、四重極電磁石であり、中心の磁場強度をゼロとし、中心から距離に比例して増加する磁場分布となるような磁場を励磁し、光学上の集光レンズが光を集光するのと同様に、電子ビームを集束する役割を担うものである。
これらの四重極電磁石70A、70Bにより電子ビームはビームダクト80内で高真空に保たれた閉軌道内から発散することなく、安定な状態で電子蓄積リング100に蓄積されることになる。
【0011】
一方、電子やイオン等の荷電粒子は加速作用を受けると制動放射の形で電磁波を放出するという性質を有している。
従って、電子が偏向電磁石90A、90Bで曲げられると接線方向にシンクロトロン放射光(ynchrotron adiatuio:以下簡単に「SR」という場合がある。)といわれる電磁波を放出して、そのエネルギーが減衰してしまうので、このエネルギーロスを常時補完してやらなければ、電子ビームを所望のエネルギーで安定して蓄積できないという問題がある。
【0012】
また、蓄積した電子ビームのエネルギーを増大して、より高エネルギーで電子を蓄積し、多様な利用用途に対応しなければならない場合もある。
【0013】
このように、蓄積した電子ビームにエネルギーを供給するのが、図5に示す高周波加速空胴30である。
高周波加速空胴30とは、高周波電力を投入し、電子が高周波加速空胴30の加速ギャップに差し掛かった際に、丁度加速されるように高周波加速空胴30に発生する高周波電圧の位相と電子の位置とをうまく同期させて、蓄積電子にエネルギーを供給するようにした装置である。
【0014】
電子が電子蓄積リング100内の閉軌道を1周する間に、高周波加速空胴30に供給される高周波電圧が何回振動するか、その回数のことをハーモニックナンバーという。
【0015】
このハーモニックナンバーが整数となるように、閉軌道の長さと高周波加速空胴30にかける高周波の周波数を調節することにより、電子が高周波加速空胴30を通過する毎にエネルギーを供給できるように工夫できる。
これにより、電子のエネルギーのロスを補完したり、電子を入射後、所望のエネルギーにまで電子を加速することが可能となる。
【0016】
また、図5において、50はパータベーター電磁石(またはキッカー電磁石)といわれるものである。
蓄積電子は、電子蓄積リング100に入射された際に、既にある一定の広がりを持つので、全電子が設計された閉軌道上を周回するのではなく、その設計軌道を中心に電子蓄積リング100の閉軌道を1周する間に、閉軌道を中心として微小振動をする。
【0017】
この微小振動のことをベータトロン振動といい、電子が閉軌道を1周する間に振動する回数のことをベータトロン振動数又はベータトロンチューン、或いは単にチューンという。
【0018】
このベータトロン振動のために、入射後、電子に何の工夫も施さなければ、電子ビームは閉軌道を複数回周回した後に、入射されたセプタム電磁石22の位置に戻り、セプタム電磁石22と衝突して、安定な設計軌道で蓄積される前に消滅してしまう。
【0019】
そこで、パーターベーター電磁石50にパルス電流を流し、瞬間的に励磁させて、パルスの立ち下がりを使って電子ビームを偏向し、入射軌道といわれる入射時のみ変形された軌道を形成して電子ビームの入射を行う。
これにより、電子は入射後もセプタム電磁石22と衝突することなく、設計軌道に安定して周回するようになる。
【0020】
また、図5において、92は、ビームポジションモニタであり、ビームダクト80内の周回閉軌道上に電子ビームが設計通り蓄積されているかどうかをモニタリングする役割を果たしている。
【0021】
以上の構成で、図5に示す電子蓄積リング100による電子ビームの蓄積方法について総括的に説明する。
入射器20により、所望のエネルギーにまで加速された電子ビームは、セプタム電磁石22により電子蓄積リング100の閉軌道に対してスムーズに入射させられる。
【0022】
その後、上述したように、パーターベーター電磁石50により一時的に偏向を受けて、偏向電磁石90A、90B及び四重極電磁石70A、70Bにより設計された閉軌道内に安定して蓄積される。
また、高周波加速空胴30により、蓄積電子ビームのエネルギーロスを補充し、一定のエネルギーで蓄積したり、或いは、加速して所望のエネルギーで蓄積するようにする。
【0023】
ところで、上述したように、電子蓄積リングでは、偏向電磁石において電子がシンクロトロン放射光(SR)を放出してエネルギーをロスしてしまい、このことが蓄積できる電子ビームのエネルギーの上限を画定する一つの原因になっていた。
このSRによるエネルギーロスを小さくし、蓄積できる電子ビームのエネルギーを増大させるために、偏向電磁石の曲率半径を大きくし、巨大化した電子蓄積リングが開発されている。
【0024】
一方、SRは、一定の水平面内に放出される極めて高輝度、高指向性の連続スペクトルの白色光であり、このSRを積極的に光源として利用しようとする電子蓄積リングが開発されている。
図5に示す電子蓄積リング100は、主としてSR用光源として開発された典型的なものである。
【0025】
蓄積する電子ビームの電流が大きく、強磁場で偏向電磁石の曲率半径を小さくして、SRの臨界波長をX線領域まで短くし、特に、X線リソグラフィー用の小型光源として使用されることを目的としている。
【0026】
次に、図5及び図6を用いて、電子蓄積リング100の電子ビームの位置測定に用いるビームポジションモニタ92について補足説明をする。
図6は、このビームポジションモニタ92の概略構造を示す縦断側面図である。
【0027】
図5に示す電子蓄積リング100に用いるビームポジションモニタ92は、通常は、ボタン型ビーム位置モニタといわれ、このような電子蓄積リングに用いられる典型的なモニタである。
【0028】
ビームポジションモニタ92は、図6にその縦断面図を示すように、真空チャンバ94に同軸コネクタ96A〜96Dを介して、4つのボタン電極98A〜98Dが固定されている構造である。
【0029】
電子ビームが、図面に垂直な方向で、真空チャンバ内94を通過するときに4つのボタン電極98A〜98Dに夫々誘起された電荷を信号として検出し、電子ビームの位置を電子ビームの進行を妨げることなく、水平及び垂直方向の夫々で検出することができる。
【0030】
図5に示す電子蓄積リング100の場合、電子ビームのスポット径は(Φ〜0.6mm)程度であり、このボタン型ビーム位置モニタ型のビームポジションモニタ92を用いれば、10〜20μm程度の測定誤差で、電子ビームの位置を計測することができる。
【0031】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子蓄積リングでは、電子ビームを蓄積する場合、電子ビームが丁度設計した周回軌道上に蓄積されるようにすることが、その高品位を担保する観点から望ましい。
この設計軌道は、例えば、四重極電磁石の場合は、この四重極電磁石の中心を通るように設定されるが、四重極電磁石の設置誤差等のために、電子ビームは設計軌道に蓄積されるとは限らない。
【0032】
電子ビームが四重極電磁石の中心を通過しないと、四重極電磁石の励磁電流を変化させ、磁場強度を変更して、四重極電磁石の電子ビームを集束する集束力を変化させたときに、電子ビームの周回軌道位置がずれて、例えば、X線リソグラフィー用の光源としての光の発生位置が変化するなどして、電子蓄積リングの品質が劣化してしまうという問題が生じる。
【0033】
そこで、従来より、ステアリング電磁石により、設計軌道を外れた電子ビームを所望の角度で偏向して、設計軌道を周回するように補正する方法が採られていた。
このステアリング電磁石の構造及び、このステアリング電磁石により、電子ビーム軌道を補正する方法について、図7及び図8を用いて簡単に説明する。
【0034】
図7は、ステアリング電磁石60の縦断面図、図8は、ステアリング電磁石60の側面図である。
図7及び図8に示すように、ステアリング電磁石60は、鉄心64と、この鉄心に巻回される励磁用コイル62A〜62Dを備えた構成である。
【0035】
図示しない電源からステアリング電磁石60の励磁用コイル62A〜62Dに励磁用電流を流し、電子ビームが通過する領域に磁場を発生させて、この磁場の作用により電子ビームを水平方向及び垂直方向の夫々で、所望の角度、偏向させてビームの位置を補正するようにしている。
【0036】
この際、図5及び図6に示すビームポジションモニタ92で、電子ビームの軌道をモニタリングしながら偏向角を励磁電流量で調節することにより、電子ビームの周回軌道が、丁度設計軌道となるように調整するようにしていた。
【0037】
従って、ビームポジションモニタ92の中心と、図5に示す四重極電磁石70A、70Bの中心位置が厳格に一致していれば、上述したような方法で、電子ビームをビームポジションモニタ92の中心を通過するように調整することにより、四重極電磁石70A、70Bの中心を通過させることが可能となる。
【0038】
しかし、一般に、四重極電磁石の中心位置とビームポジションモニタの中心位置を厳格に一致させるのは困難である。
特に、従来では、四重極電磁石の設置とビームポジションモニタの取り付けの調節を、電子ビームを通さないいわゆるビームオフラインで校正するようにしていたために、四重極電磁石の中心とビームポジションモニタの位置を厳密に一致させるのは極めて難しく、電子蓄積リングの品質を担保するのが困難であった。
【0039】
上述したように、四重極電磁石は中心位置で磁場強度が丁度ゼロとなるように設計されている。
一般に、四重極電磁石の中心は、四重極電磁石の各磁極の先端位置から物理的に定まる中心位置と、磁場強度が丁度ゼロとなる磁場中心とが存在する。
理論上は、この物理的中心と、磁場中心とが一致し、四重極電磁石もこの双方が一致するように製作されるが、磁極形状の誤差等の様々の原因から、物理的中心と磁場中心とが厳密には一致しない場合がある。
【0040】
また、電子蓄積リングの運転状況により、四重極電磁石の磁場中心が微妙に変動する場合もあり、上述したように、ビームオフラインで、四重極電磁石の物理的な中心位置と、ビームポジションモニタとの位置合わせを行った上で、電子ビームの軌道補正を行う方法では、このことが必ず問題となる。
従って、電子蓄積リングの運転状況に合わせて、電子ビームの軌道補正を行うには、電子ビームを蓄積した状態で実行が可能な軌道補正方法が要請される。
【0041】
本発明は、上記課題(問題点)を解決し、簡単な方法で、電子ビームを蓄積しながら、電子ビームの軌道を正確な設計軌道に補正できる電子ビームの軌道補正装置、及び、電子ビームの軌道補正方法を提供することを目的とする。
【0042】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子ビームの軌道補正装置は、請求項1に記載のものでは、複数の偏向電磁石と、第1、第2の2個の四重極電磁石とを備え、電子(陽電子を含む)ビームを閉軌道内に所望のエネルギーで蓄積するようにした電子蓄積リングにおいて、電子ビームを垂直方向及び水平方向に偏向させる第1、第2の2つのステアリング電磁石と、前記各ステアリング電磁石に励磁電流を供給するステアリング電磁石用電源と、前記各ステアリング電磁石の励磁電流を制御するステアリング電流制御装置と、前記各四重極電磁石の励磁用の四重極電磁石用電源と、前記各四重極電磁石へ流す電流値を夫々個別に変化させることのできる四重極電磁石電流制御装置と、電子ビームの位置を検出するビームポジションモニタと、電子ビームが各四重極電磁石の中心を通るような偏向角となるための各ステアリング電磁石の励磁電流を算出する演算装置とを備えたことを特徴とする電子ビームの軌道補正装置。
但し、前記演算装置による、電子ビームが各四重極電磁石の中心を通るような偏向角となるための各ステアリング電磁石の励磁電流を算出する過程は以下の通りとする。
第1に、総てのステアリング電磁石を励磁させない状態で、第1、第2の四重極電磁石の励磁電流量を夫々単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を夫々検出し、第2に、第1のステアリング電磁石に単独で励磁電流を所定量供給した状態で、第1、第2の四重極電磁石の励磁電流量を夫々単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を夫々検出し、第3に、第2のステアリング電磁石に単独で励磁電流を所定量供給した状態で、第1、第2の四重極電磁石の励磁電流量を夫々単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を夫々検出し、第4に、第1の四重極電磁石について、第1の四重極電磁石の励磁電流量を所定量変化させても、ビームポジションモニタにおける電子ビームの位置が変化しないという条件を基にして、第1、第2のステアリング電磁石の夫々の励磁電流量を変数とする第1の方程式を作成し、第5に、第2の四重極電磁石について、第2の四重極電磁石の励磁電流量を所定量変化させても、ビームポジションモニタにおける電子ビームの位置が変化しないという条件を基にして、第1、第2のステアリング電磁石の夫々の励磁電流量を変数とする第2の方程式を作成し、第6に、上記第1、第2の方程式を連立方程式として、第1、第2のステアリング電磁石の励磁電流量の解を算出する。
【0043】
このように構成すると、簡易に電子ビームの軌道を四重極電磁石の中心を通過するように電子ビームの軌道を補正することができ、高品位の電子蓄積リングとすることが可能になる。
また、実際に電子ビームを使って四重極電磁石の磁場中心位置を検出した補正を行っているので、電子蓄積リングの運転中に四重極電磁石の磁場中心位置がずれることがあっても、簡単にそれに対応した電子ビームの軌道の補正ができる。更に、四重極電磁石の磁場中心を通るように電子ビームの軌道を補正できるので、ビームポジションモニタの校正誤差、据え付け誤差などが軌道補正に影響を与えない。
【0044】
請求項2に記載の電子ビームの軌道補正方法では、請求項1に記載の電子ビームの軌道補正装置を備えた電子蓄積リングにおいて、第1に、総てのステアリング電磁石を励磁させない状態で、第1、第2の四重極電磁石の励磁電流量を夫々単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を夫々検出し、第2に、第1のステアリング電磁石に単独で励磁電流を所定量供給した状態で、第1、第2の四重極電磁石の励磁電流量を夫々単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を夫々検出し、第3に、第2のステアリング電磁石に単独で励磁電流を所定量供給した状態で、第1、第2の四重極電磁石の励磁電流量を夫々単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を夫々検出し、第4に、第1の四重極電磁石について、第1の四重極電磁石の励磁電流量を所定量変化させても、ビームポジションモニタにおける電子ビームの位置が変化しないという条件を基にして、第1、第2のステアリング電磁石の夫々の励磁電流量を変数とする第1の方程式を作成し、第5に、第2の四重極電磁石について、第2の四重極電磁石の励磁電流量を所定量変化させても、ビームポジションモニタにおける電子ビームの位置が変化しないという条件を基にして、第1、第2のステアリング電磁石の夫々の励磁電流量を変数とする第2の方程式を作成し、第6に、上記第1、第2の方程式を連立方程式として、第1、第2のステアリング電磁石の励磁電流量の解を算出し、第7に、第6で算出した第1、第2のステアリング電磁石の励磁電流量に基づいて、第1、第2のステアリング電磁石の励磁電流量を制御し、電子ビームが第1、第2の四重極電磁石の双方の中心を通るように補正するようにした。
【0045】
本発明の電子ビームの軌道補正装置を備えた電子蓄積リングにおける電子ビームの軌道補正方法としては、具体的にはこのような手順で行えばよい。
【0046】
請求項3に記載の電子ビームの軌道補正装置は、複数の偏向電磁石と、第1乃至第nのn個の四重極電磁石とを備え、電子(陽電子を含む)ビームを閉軌道内に所望のエネルギーで蓄積するようにした電子蓄積リングにおいて、電子ビームを垂直方向、及び水平方向に偏向させる第1乃至第mのm個のステアリング電磁石と、前記各ステアリング電磁石に励磁電流を供給するステアリング電磁石用電源と、前記各ステアリング電磁石の励磁電流を制御するステアリング電流制御装置と、前記各四重極電磁石の励磁用の四重極電磁石用電源と、前記各四重極電磁石へ流す電流値を夫々個別に変化させることのできる四重極電磁石電流制御装置と、電子ビームの位置を検出するビームポジションモニタと、電子ビームが各四重極電磁石の中心を通るような偏向角となるための各ステアリング電磁石の励磁電流を算出する演算装置とを備えたことを特徴とする電子ビームの軌道補正装置。
但し、n、mは共に自然数であり、かつ、n≧mとする。
また、前記演算装置による、電子ビームが各四重極電磁石の中心を通るような偏向角となるための各ステアリング電磁石の励磁電流を算出する過程は以下の通りとする。
第1に、総てのステアリング電磁石を励磁させない状態で、第pの四重極電磁石の励磁電流量を単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を検出し、第2に、第qのステアリング電磁石に単独で励磁電流を所定量供給した状態で、第pの四重極電磁石の励磁電流量を単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を検出し、第3に、第pの四重極電磁石について、第pの四重極電磁石の励磁電流量を所定量変化させても、ビームポジションモニタにおける電子ビームの位置が変化しないという条件を基にして、第qのステアリング電磁石の夫々の励磁電流量を変数とする第pの方程式を作成し、第4に、上記第3で作成したn個の方程式を連立方程式とし、第5に、n=mの場合は、前記連立方程式を解くことにより算出し、一方、n>mの場合は、前記連立方程式を最小自乗法により最適値化して解くことにより算出する。
但し、p、qは、1≦p≦n、1≦q≦mの整数であり、pは1からnまで、qは1からmまで順次変動するものとする。
【0047】
このように構成すると、ステアリング電磁石の個数をm個、四重極電磁石の個数をn個と一般化した場合にも対応が可能となる。
【0048】
請求項4に記載の電子ビームの軌道補正方法は、請求項3に記載の電子ビームの軌道補正装置を備えた電子蓄積リングにおいて、第1に、総てのステアリング電磁石を励磁させない状態で、第pの四重極電磁石の励磁電流量を単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を検出し、第2に、第qのステアリング電磁石に単独で励磁電流を所定量供給した状態で、第pの四重極電磁石の励磁電流量を単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を検出し、第3に、第pの四重極電磁石について、第pの四重極電磁石の励磁電流量を所定量変化させても、ビームポジションモニタにおける電子ビームの位置が変化しないという条件を基にして、第qのステアリング電磁石の夫々の励磁電流量を変数とする第pの方程式を作成し、第4に、上記第3で作成したn個の方程式を連立方程式とし、第5に、n=mの場合は、前記連立方程式を解くことにより算出した第1乃至第mのステアリング電磁石の励磁電流量に基づいて、第1乃至第mのステアリング電磁石の励磁電流量を制御し、一方、n>mの場合は、前記連立方程式を最小自乗法により最適値化して解くことにより算出した第1乃至第mのステアリング電磁石の励磁電流量に基づいて、第1乃至第mのステアリング電磁石の励磁電流量を制御し、電子ビームが第1乃至第nの各四重極電磁石の中心を通るように補正するようにしたことを特徴とする電子ビームの軌道補正方法。
但し、p、qは、1≦p≦n、1≦q≦mの整数であり、pは1からnまで、qは1からmまで順次変動するものとする。
【0049】
ステアリング電磁石及び四重極電磁石の個数を夫々m、nというように、一般化した場合でも、具体的には、このような手順で電子ビームの軌道を補正すればよい。
【0050】
請求項5又は6に記載の電子ビームの軌道補正方法又は電子ビームの軌道補正方法では、上記ビームポジションモニタを複数とし、このビームポジションモニタを上記電子蓄積リングの適切な位置に配置するようにした。
このようにすると、電子ビームの軌道補正が一層精密に行え、超高精密を要求される電子蓄積リングに対応することが可能となる。
【0051】
【発明の実施の形態】
本発明の電子ビームの軌道補正装置(以下、簡単のために「補正装置」とのみいう場合がある。)及び電子ビームの軌道補正方法(以下、同様に「補正方法」とのみいう場合がある。)の第1の実施の形態及び第2の実施の形態について、
図1乃至図4を用いて説明する。
【0052】
以下では、本発明の理解の便を図るために、先ず、本発明の補正装置の第1の実施の形態として、四重極電磁石を2つ、ステアリング電磁石を2つ用いた電子蓄積リングの例について、図1乃至図3を用いて説明を行う。
次に、この第1の実施の形態の説明を踏まえ、本発明の補正装置の第2の実施の形態として、四重極電磁石をn個、ステアリング電磁石をm個用いた、一般化した場合の電子蓄積リングにおける電子ビームの軌道補正装置について、図4を用いて説明を行う。
【0053】
第1の実施の形態:
先ず、上述した手順の通り、本発明の電子ビームの軌道補正装置の第1の実施の形態について、図1乃至図3を用いて説明する。
図1は、本発明の電子ビームの軌道補正装置の構成を示すブロック図である。
図2は、本発明の補正装置に用いるステアリング電磁石、ビームポジションモニタの設置個所を示す電子蓄積リングの平面図である。
また、図3は、本発明の電子ビームの軌道補正装置を用いて、電子ビームの軌道補正方法を説明するフローチャートである。
【0054】
図1に示すように、本発明の電子ビームの軌道補正装置10Aは、主としてステアリング電磁石60A、60B関連のステアリング系の構成と、四重極電磁石70A、70B関連の四重極電磁石系の構成に分けられる。
以下、この二つの系に大別して説明を行う。
【0055】
先ず、ステアリング系では、上述したように、電子ビームを磁場の作用で垂直方向、水平方向に偏向させる第1、第2のステアリング電磁石60A、60Bと、このステアリング電磁石60A、60Bに励磁電流を供給するステアリング電磁石用電源62A、62Bと、このステアリング電磁石用電源62A、62Bからステアリング電磁石60A、60Bに供給される励磁電流を制御するステアリング電流制御装置64A、64Bとを備えている。
【0056】
後述するように、ステアリング電流制御装置64A、64Bは、ステアリング電磁石用電源62A、62Bを介して、ステアリング電磁石60A、60Bの励磁電流量を制御するとともに、その電流量の情報を、後述する演算装置12に送る。
また、ステアリング電流制御装置64A、64Bは、演算装置12によって算出された励磁電流量の最適値で、ステアリング電磁石60A、60Bの励磁電流量を制御する。
【0057】
また、四重極電磁石系では、四重極電磁石励磁用電源72と、この励磁用電源72からの電流を夫々個別に変化させることができる四重極電磁石電流制御装置として分流器74とを備えている。
分流器74は、後述するように、四重極電磁石70A、70Bの励磁電流量を変化させた場合の、その変化量の情報を、後述する演算装置12に送る。
【0058】
また、それ以外の構成要素としては、図1に示すように、電子ビームの位置を検出するビームポジションモニタ92と、ステアリング電磁石60A、60Bに通電すべき励磁電流量を算出し、マイクロコンピュータ等から構成される演算装置12とを備えている。
【0059】
図2に、補足説明のために、2つの四重極電磁石70A、70B及びビームポジションモニタ92、及びステアリング電磁石60A、60Bの配置を示す。
図2には、本実施の形態における補正装置10Aの主要構成である、ビームポジションモニタ92、及びステアリング電磁石60A、60Bと、四重極電磁石70A、70Bと、偏向電磁石90A、90Bが示され、電子蓄積リング100のその他の構成については、説明の便宜上省略している。
【0060】
図2に示すように、本実施の形態の補正装置10Aを取り付けた電子蓄積リング100では、2つの直線部分の中央位置に夫々1つずつ四重極電磁石70A、70Bが取り付けられている。
また、補正装置10Aの主要構成であるステアリング電磁石60A、60Bは、四重極電磁石70A、70Bの電子ビームの上流位置に取り付けられ、電子ビームをモニタリングするのに都合の良い適当な位置にビームポジションモニタ92が配置されている。
【0061】
以上の構成において、本実施の形態の電子ビームの軌道補正装置10Aの基本動作及び軌道補正方法について、図3を用い、図1を参照して説明する。
なお、電子ビームの軌道補正は水平方向、垂直方向の双方で行うが、水平方向、垂直方向の補正の方法はほぼ同様の手順となるので、以下、特に区別することなく説明するものとする。
【0062】
先ず、本発明の理解の便宜を図るために、本発明の基本概念を説明する。
凸レンズの中心軸を透過する光は、凸レンズの集光力が変化して、焦点距離が変動しても中心軸からずれることはない。しかし、中心軸から外れて凸レンズを透過する光は、凸レンズの焦点距離が変動するとそれに伴って中心軸からの距離が変位してしまう。
【0063】
同様に、四重極電磁石は、電子ビームを集束する作用を有しているので、四重極電磁石の励磁電流量を変化させて、四重極電磁石の集束力を変化させると、電子ビームが四重極電磁石の中心を通過していないと電子ビームが変位して電子蓄積リングの品質が劣化するという問題があることは上述した。
【0064】
従って、本発明では、逆にこの性質を利用して、四重極電磁石の励磁電流量を変化させて、電子ビームの軌道を故意に変位させ、中心からの電子ビームのはずれ具合の見当を付けておき、ステアリング電磁石の励磁電流量の最適値を算出して、電子ビームが四重極電磁石の磁場中心を通過するように電子ビームの軌道を補正するものである。
この方法について、以下、詳細に説明する。
【0065】
先ず、図3に示すように、電子ビームの軌道補正の開始(ST1)後、第1に、総てのステアリング電磁石60A、60Bを励磁させない状態で、第1、第2の四重極電磁石70A、70Bの励磁電流量を夫々単独で所定量IQ(1)、IQ(2)だけ変化させた場合のビームポジションモニタ92における電子ビームの変位を夫々検出し、この変位を夫々Z(1,0)、Z(2,0)とする(ST2)。
【0066】
ここで、Zに関する括弧内の指標は、左の「1」は第1の四重極電磁石70A、同様に、左の「2」は第2の四重極電磁石70Bを意味し、右の「0」は総てのステアリング電磁石60A、60Bを励磁させない状態を指すものとする。
また、図1に示すように、第1、第2の四重極電磁石70A、70Bの励磁電流量の変化量IQ(1)、IQ(2)及びビームポジションモニタ92における電子ビームの変位Z(1,0)、Z(2,0)のデータは、演算装置12に送られる(以下同様)。
【0067】
第2に、第1のステアリング電磁石60Aに、単独で、励磁電流を所定量IS(1)だけ供給した状態で、第1、第2の四重極電磁石70A、70Bの励磁電流量を夫々単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタ92における電子ビームの変位を夫々検出し、この変位を夫々Z(1,1)、Z(2,1)とする(ST3)。
【0068】
ここで、Zに関する括弧内の指標は、右の「1」は第1のステアリング電磁石60Aを単独で励磁させた状態を示すものとする。
また、図1に示すように、第1のステアリング電磁石60Aの励磁電流IS(1)及びビームポジションモニタ92における電子ビームの変位Z(1,1)、Z(2,1)のデータは、演算装置12に送られる(以下同様)。
【0069】
第3に、同様に、第2のステアリング電磁石60Bに単独で励磁電流を所定量IS(2)供給した状態で、第1、第2の四重極電磁石70A、70Bの励磁電流量を夫々単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタ92における電子ビームの変位を夫々検出し、この変位を夫々Z(1,2)、Z(2,2)とする(ST4)。
ここで、Zに関する括弧内の指標は、右の「2」は第2のステアリング電磁石60Bを単独で励磁させた状態を示すものとする。
【0070】
第4に、第1の四重極電磁石60Aについて、第1の四重極電磁石60Aの励磁電流量を所定量IQ(1)だけ変化させても、ビームポジションモニタ92における電子ビームの位置が変化しないという条件を基にして、第1、第2のステアリング電磁石の夫々の励磁電流量を変数X(1)・IS(1)、X(2)・IS(2)とする第1の方程式を、演算装置12において作成する(ST5)。
【0071】
この第1の方程式は次式で与えられる。

Figure 0004085176
【0072】
なお、蛇足ながら、変数X(1)は、上記第2で、第1のステアリング電磁石60Aに流した所定の励磁電流量IS(1)との比を、同様に、変数X(2)は、上記第3で、第2のステアリング電磁石60Bに流した所定の励磁電流量IS(2)との比を表している(以下同じ)。
また、式(1)では、ステアリング電磁石60A、60Bによる偏向角は実際は極めて小さいものであるので、励磁電流量とそれに伴う変位は比例関係にあるとしている(以下同様)。
【0073】
第5に、第2の四重極電磁石60Bについて、第2の四重極電磁石60Bの励磁電流量を所定量変化させても、ビームポジションモニタ92における電子ビームの位置が変化しないという条件を基にして、第1、第2のステアリング電磁石の夫々の励磁電流量を変数X(1)・IS(1)、X(2)・IS(2)とする第2の方程式を、演算装置12において作成する(ST6)。
【0074】
この第2の方程式は次式で与えられる。
Figure 0004085176
【0075】
第6に、図3のST7に示すように、上記第1、第2の方程式、式(1)、式(2)を連立方程式として、X(1)、X(2)の解を求め、第1、第2のステアリング電磁石60A、60Bの励磁電流量を演算装置12により算出する。
【0076】
第7に、第6で算出した第1、第2のステアリング電磁石の励磁電流量に基づいて、第1、第2のステアリング電磁石60A、60Bの励磁電流量X(1)・IS(1)、X(2)・IS(2)を、ステアリング電流制御装置64A、64Bにより制御する(ST8)。
【0077】
上述したように、電子ビームが四重極電磁石70A、70Bの磁場中心を通過すれば、四重極電磁石70A、70Bの励磁電流量を変化させても電子ビームのポジションモニタ92において変位しなくなるので、このようにステアリング電磁石60A、60Bの励磁電流量を制御することにより、電子ビームが双方の四重極電磁石70A、70Bの中心を通るように補正するようにすることができ、従って、これにより本発明の電子ビームの軌道補正方法が終了する(ST9)。
【0078】
なお、上記説明において、第1乃至第3で示した変位の測定は、夫々独立に行えるものであり、必ずしもこの順番で行わなければならない訳ではない。即ち、これらは補正方法の手順を説明するために便宜的に付したものであり、例えば、第2、第3、第1の順に変位の測定を行うようにしても良い。
【0079】
上述したように、本発明の軌道補正装置10Aを用いると、簡易に電子ビームの軌道を四重極電磁石の中心を通過するように電子ビームの位置を補正することができ高品位の電子蓄積リングとすることが可能になる。
【0080】
また、実際に電子ビームを蓄積した状態で軌道補正を行っているので、電子蓄積リングの運転中に四重極電磁石の磁場中心位置がずれることがあっても、簡単にそれに対応した軌道の補正ができる。
【0081】
更に、四重極電磁石の磁場中心を通るように電子ビームの軌道を補正できるので、ビームポジションモニタの校正誤差、据え付け誤差などが軌道補正に影響を与えない。
【0082】
第2の実施の形態:
第1の実施の形態では、本発明の骨格を理解する便を図るために、四重極電磁石の数を2、ステアリング電磁石の数を2とする特殊な場合で説明したが、本発明の第2の実施の形態では、四重極電磁石の数をn個、ステアリング電磁石の数をm個とする、一般化した場合の例についてであり、この第2の実施の形態について図4を用いて説明をする。
【0083】
図4は、本発明の電子ビームの軌道補正装置の第2の実施の形態の構成を示すブロック図である。
本実施の形態における軌道補正装置10Bは、図1に示す軌道補正装置10Aとは、主要構成においては本質的な相違点はなく、四重極電磁石をn個、ステアリング電磁石をm個と一般的に拡張した場合に対応したものである。
【0084】
即ち、本実施の形態における電子ビームの軌道補正装置10Bは、図4に示すように、先ず、ステアリング系では、m個のステアリング電磁石60A1〜60Amと、このステアリング電磁石60A1〜60Amに励磁電流を供給するステアリング電磁石用電源62A1〜62Amと、このステアリング電磁石用電源62A1〜62Amからステアリング電磁石60A1〜60Amに供給される励磁電流を制御するステアリング電流制御装置64A1〜64Amとを備えている。
【0085】
また、四重極電磁石70A1〜70Amに関連する四重極電磁石系では、四重極電磁石用電源72と、この電源72からの電流を夫々個別に変化させることができる分流器74とを備えている。
また、それ以外の構成要素としては、図4に示すように、電子ビームの位置を検出するビームポジションモニタ92と、ステアリング電磁石60A1〜60Amに通電すべき励磁電流量を算出する演算装置12とを備えている。
【0086】
以上の構成において、本実施の形態の電子ビームの軌道補正装置10Bの基本動作及び軌道補正方法について、図4を用いて説明する。
本実施の形態における軌道補正装置10Bの基本動作は、第1の実施の形態と本質的な相違点はなく、四重極電磁石をn個、ステアリング電磁石をm個と一般的に拡張した場合に対応している。
【0087】
第1に、総てのステアリング電磁石を励磁させない状態で、第pの四重極電磁石の励磁電流量を単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を検出し、この変位をZ(p,0)とする。
ここでは勿論、pは1≦p≦nの整数である。
整数pを1からnまで順次変化させることにより、第1乃至第nの四重極電磁石70A1〜70Anの変位が、夫々Z(1,0)〜Z(n,0)と求めることができる。
【0088】
第2に、第qのステアリング電磁石60Aqに単独で励磁電流を所定量供給した状態で、第pの四重極電磁石70Apの励磁電流量を単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を検出し、この変位をZ(p,q)とする。
ここでは勿論、qは1≦q≦mの整数である。
【0089】
ここで、整数qを1からmまで順次変化させることにより、第qのステアリング電磁石60Aqに単独で励磁電流を所定量供給した第pの四重極電磁石70Apの励磁電流を所定両辺化させた場合におけるビームポジションモニタでの変位が、夫々Z(p,1)〜Z(p,m)と求めることができる。
【0090】
なお、各四重極電磁石70A1〜70Amの励磁電流量の変化量は、整数qを1からmまで順次変化させる過程において、同一の四重極電磁石70A1〜70Amについては、同一の変化量であるものとする。
【0091】
更に、この手順を、整数pを1からnまで順次変化させながら繰り返すことにより、第1乃至第nの四重極電磁石70A1〜70Amの変位が、夫々Z(1,1)〜Z(n,m)のm・n通りの変位を算出できる。
【0092】
第3に、第pの四重極電磁石について、第pの四重極電磁石の励磁電流量を所定量変化させても、ビームポジションモニタにおける電子ビームの位置が変化しないという条件を基にして、第qのステアリング電磁石の夫々の励磁電流量を変数とする第pの方程式を作成する。
pを1からnまで順次変化させることにより、n個の方程式を演算装置12において作成できる。
【0093】
このn個の方程式は次式で与えられる。
Figure 0004085176
【0094】
第4に、上記第3で作成したn個の方程式を連立方程式とし、以下の方法で第1乃至第mのステアリング電磁石の励磁電流量の解を算出する。
【0095】
ところで、n<mの場合は、連立方程式の解は不能となるので、n=m又はn>mである必要がある。
従って、第5に、n=mの場合は、第4の連立方程式を解くことにより算出した第1乃至第mのステアリング電磁石の励磁電流量に基づいて、第1乃至第mのステアリング電磁石の励磁電流量を制御する。
【0096】
一方、n>mの場合は、第4の連立方程式を最小自乗法により最適値化して算出した第1乃至第mのステアリング電磁石の励磁電流量に基づいて、第1乃至第mのステアリング電磁石の励磁電流量を制御する。
【0097】
これにより、本発明の軌道補正装置10Bを用いると、四重極電磁石の個数をn、ステアリング電磁石の個数をmと一般化した場合でも、簡易に電子ビームの軌道を四重極電磁石の磁場中心を通過するように電子ビームの軌道を補正することができ高品位の電子蓄積リングとすることが可能になる。
【0098】
また、同様に、実際に電子ビームを蓄積した状態で軌道補正を行っているので、電子蓄積リングの運転中に四重極電磁石の磁場中心位置がずれることがあっても、簡単にそれに対応した軌道の補正ができる。
なお、上記説明において、第1、第2で示した変位の測定は、夫々独立に行えるもので、第1の実施の形態で説明したのと同様に、必ずしもこの順番に拘束されるものではないことを付記しておく。
【0099】
本発明の電子ビームの軌道補正装置は上記各実施の形態に限定されず種々の変更が可能である。
例えば、上記各実施の形態では、ビームポジションモニタを1つだけ用いた場合で説明したが、ビームポジションモニタを複数個用い、これを電子蓄積リングの適当な位置に配置して、電子ビームの位置を補正するように構成しても良い。
【0100】
この場合は、各ビームポジションモニタにおいて、上述した電子ビームの軌道補正を行うことになるが、これにより、一層精度の高い電子ビームの軌道補正が可能になり、例えば、超高精度を要求される電子蓄積リングに対応することが可能となる。
【0101】
【発明の効果】
(1)本発明の電子ビームの軌道補正装置は、請求項1に記載したように構成したために、簡易に電子ビームの軌道を四重極電磁石の中心を通過するように補正することができ、この結果、高品位の電子蓄積リングとすることが可能になる。
(2)また、実際に電子ビームを使って四重極電磁石の磁場中心位置を検出した補正を行っているので、電子蓄積リングの運転中に四重極電磁石の磁場中心位置がずれることがあっても、簡単にそれに対応した位置の補正ができる。
(3)更に、ビームポジションモニタの中心位置にこだわることなく、四重極電磁石の磁場中心を通るように電子ビームの軌道を補正できるので、ビームポジションモニタの校正誤差、据え付け誤差などが軌道補正に影響を与えない。
【0102】
(4)具体的には、請求項1に記載の電子ビームの軌道補正装置を用いた軌道補正方法は、請求項2に記載のような手順で行えばよい。
【0103】
(5)本発明の電子ビームの軌道補正装置は、請求項3に記載したように構成すると、ステアリング電磁石の個数をm個、四重極電磁石の個数をn個と一般化した場合にも対応が可能となる。
【0104】
(6)具体的には、請求項3に記載の電子ビームの軌道補正装置を用いた軌道補正方法は、請求項4に記載したような手順で行えばよい。
【0105】
(7)また、請求項5又は6に記載したように構成すると、電子ビームの軌道補正が一層精密に行え、超高精密を要求される電子蓄積リングに対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子ビームの軌道補正装置の第1の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】本発明の電子ビームの軌道補正装置の第1の実施の形態に用いる主要構成の配置を示す電子蓄積リングの平面図である。
【図3】本発明の電子ビームの軌道補正装置の第1の実施の形態の基本動作を説明するためのフローチャートである。
【図4】本発明の電子ビームの軌道補正装置の第2の実施の形態を示すブロック図である。
【図5】電子蓄積リングの基本構成を説明するための平面図である。
【図6】電子蓄積リングに用いるビームポジションモニタの構成を示す縦断面図である。
【図7】ステアリング電磁石の構成を示す縦断面図である。
【図8】ステアリング電磁石の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
10A、10B:電子ビームの軌道補正装置
12:演算装置
60:ステアリング電磁石
62:ステアリング電磁石用電源
64:ステアリング電流制御装置
70:四重極電磁石
72:四重極電磁石用電源
74:分流器
90A、90B:偏向電磁石
92:ビームポジションモニタ
100:電子蓄積リング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a small electron storage ring for the purpose of accumulating an electron beam with a desired energy in a closed orbit and mainly generating synchrotron radiation, and in particular corrects the orbit of the accumulated electron beam. The present invention relates to a trajectory correction apparatus for the above and an electron beam trajectory correction method using the trajectory correction apparatus.
[0002]
[Prior art]
When charged particles such as electrons and ions travel in a uniform magnetic field, a circular orbit (generally a spiral orbit) is drawn by the action of a Lorentz force perpendicular to the traveling direction.
[0003]
Therefore, with a deflecting electromagnet that generates a uniform magnetic field in the vertical direction, an arc trajectory with a desired radius of curvature is drawn on a charged particle having a constant kinetic energy, and its traveling direction is bent at a desired angle. By arranging a plurality of deflection electromagnets at appropriate positions, it is possible to make charged particles circulate on a closed orbit in a horizontal plane.
[0004]
That is, in principle, electrons can be stored with a desired energy in a closed orbit in a beam duct kept in a vacuum only by a deflecting electromagnet. However, in an electron storage ring actually used, Equipment is required.
Therefore, the main configuration of the electron storage ring will be briefly described with reference to FIG.
[0005]
FIG. 5 shows a plan view of a racetrack type electron storage ring 100 as an example of the electron storage ring.
In this type of electron storage ring 100, as shown in FIG. 5, 180 degree deflection type deflecting electromagnets 90A and 90B are arranged opposite to each other, and a high vacuum (˜1 × 10 × 10) is provided by a vacuum pump (not shown).-9The electron beam is accumulated in a circular trajectory (which may be referred to as “design trajectory” or “closed trajectory” for convenience of explanation) in the racetrack type beam duct 80 maintained at Torr).
[0006]
In FIG. 5, reference numeral 20 denotes an injector for supplying an electron beam having a constant energy to the electron storage ring 100.
According to the theory of relativity, when the kinetic energy of the particles increases, the mass increases accordingly, so the stored electrons are less likely to bend in the magnetic field.
[0007]
Therefore, in order to confine the electron beam in a fixed design trajectory, in general, the electron storage ring is not limited to the one shown in FIG. 5, and the magnetic field strength of the deflection electromagnet is adjusted in conjunction with the energy of the electron beam.
[0008]
Therefore, theoretically, any low energy electrons should be able to be accumulated by reducing the magnetic field strength of the deflecting electromagnets 90A and 90B shown in FIG.
However, if the electron energy is extremely small, the beam trajectory becomes unstable, and there is a problem that the electron beam cannot be stably accumulated.
[0009]
Therefore, the injector 20 accelerates the electrons to a certain energy, for example, the type shown in FIG.
In FIG. 5, reference numeral 22 denotes a septum electromagnet for changing the direction of the electron beam so that the electron beam provided to the electron storage ring 100 from the injector 20 is smoothly incident on the closed circular orbit. It is.
[0010]
In FIG. 5, reference numerals 70A and 70B denote quadrupole electromagnets, which excite a magnetic field with a magnetic field distribution that increases in proportion to the distance from the center with the magnetic field strength at the center being zero, The optical lens plays a role of focusing the electron beam in the same manner as the light lens collects the light.
By these quadrupole electromagnets 70A and 70B, the electron beam is accumulated in the electron storage ring 100 in a stable state without divergence from the closed orbit maintained in the vacuum in the beam duct 80.
[0011]
On the other hand, charged particles such as electrons and ions have the property of emitting electromagnetic waves in the form of bremsstrahlung when subjected to an acceleration action.
Therefore, when electrons are bent by the deflecting electromagnets 90A and 90B, synchrotron radiation (SynchronronRadiatuio: Hereinafter, it may be simply referred to as “SR”. ) Is emitted and its energy is attenuated. Therefore, unless this energy loss is always compensated, there is a problem that an electron beam cannot be stably accumulated with desired energy.
[0012]
In some cases, it is necessary to increase the energy of the accumulated electron beam to accumulate electrons with a higher energy to cope with various uses.
[0013]
In this way, the high-frequency acceleration cavity 30 shown in FIG. 5 supplies energy to the accumulated electron beam.
The high-frequency accelerating cavity 30 refers to the phase of the high-frequency voltage generated in the high-frequency accelerating cavity 30 and the electrons so that they are just accelerated when high-frequency power is applied and electrons reach the acceleration gap of the high-frequency accelerating cavity 30. It is a device that supplies energy to the stored electrons by synchronizing well with the position of.
[0014]
The number of times that the high-frequency voltage supplied to the high-frequency accelerating cavity 30 vibrates while the electron makes one round of the closed orbit in the electron storage ring 100 is called a harmonic number.
[0015]
By adjusting the length of the closed orbit and the frequency of the high frequency applied to the high frequency acceleration cavity 30 so that the harmonic number becomes an integer, the device can be devised so that energy can be supplied every time the electron passes through the high frequency acceleration cavity 30. it can.
This makes it possible to compensate for the loss of electron energy or to accelerate the electron to a desired energy after the electron is incident.
[0016]
In FIG. 5, reference numeral 50 denotes a perturbator electromagnet (or kicker electromagnet).
When the storage electrons are incident on the electron storage ring 100, they already have a certain spread, so that all the electrons do not circulate on the designed closed orbit, but the electron storage ring 100 around the designed orbit. During one round of the closed orbit, a slight vibration is caused about the closed orbit.
[0017]
This minute vibration is called betatron vibration, and the number of times that electrons oscillate during one round of the closed orbit is called betatron frequency or betatron tune, or simply tune.
[0018]
Due to this betatron oscillation, if no contrivance is applied to the electrons after the incident, the electron beam returns to the position of the incident septum electromagnet 22 and collides with the septum electromagnet 22 after making a round orbit around the closed orbit. It disappears before it accumulates on a stable design trajectory.
[0019]
Therefore, a pulse current is passed through the perturbator electromagnet 50 to instantly excite it, deflect the electron beam using the falling edge of the pulse, and form a trajectory that is deformed only at the time of incidence called the incident trajectory. Incident.
As a result, the electrons can stably circulate around the design trajectory without colliding with the septum electromagnet 22 even after incidence.
[0020]
In FIG. 5, reference numeral 92 denotes a beam position monitor, which plays a role of monitoring whether or not the electron beam is accumulated as designed on the circular closed orbit in the beam duct 80.
[0021]
An electron beam accumulation method using the electron accumulation ring 100 shown in FIG.
The electron beam accelerated to a desired energy by the injector 20 is smoothly incident on the closed orbit of the electron storage ring 100 by the septum electromagnet 22.
[0022]
Thereafter, as described above, the beam is temporarily deflected by the part beta electromagnet 50 and is stably accumulated in the closed track designed by the deflection electromagnets 90A and 90B and the quadrupole electromagnets 70A and 70B.
Further, the high-frequency accelerating cavity 30 supplements the energy loss of the accumulated electron beam and accumulates it with a constant energy, or accelerates it and accumulates it with a desired energy.
[0023]
By the way, as described above, in the electron storage ring, electrons emit synchrotron radiation (SR) in the deflecting electromagnet and lose energy, which defines an upper limit of the energy of the electron beam that can be stored. It was one cause.
In order to reduce the energy loss due to SR and increase the energy of an electron beam that can be stored, an electron storage ring that has a large curvature radius of a deflecting electromagnet and is enlarged has been developed.
[0024]
On the other hand, SR is white light of continuous spectrum with extremely high brightness and high directivity emitted in a certain horizontal plane, and an electron storage ring that actively uses this SR as a light source has been developed.
The electron storage ring 100 shown in FIG. 5 is a typical one developed mainly as a light source for SR.
[0025]
The accumulated electron beam current is large, the radius of curvature of the deflecting electromagnet is reduced in a strong magnetic field, and the critical wavelength of SR is shortened to the X-ray region, and it is particularly intended to be used as a small light source for X-ray lithography. It is said.
[0026]
Next, the beam position monitor 92 used for measuring the position of the electron beam in the electron storage ring 100 will be supplementarily described with reference to FIGS.
FIG. 6 is a longitudinal side view showing a schematic structure of the beam position monitor 92.
[0027]
The beam position monitor 92 used in the electron storage ring 100 shown in FIG. 5 is usually called a button-type beam position monitor, and is a typical monitor used in such an electron storage ring.
[0028]
The beam position monitor 92 has a structure in which four button electrodes 98A to 98D are fixed to a vacuum chamber 94 via coaxial connectors 96A to 96D, as shown in a longitudinal sectional view of FIG.
[0029]
When the electron beam passes through the vacuum chamber 94 in a direction perpendicular to the drawing, the electric charges induced in the four button electrodes 98A to 98D are detected as signals, and the position of the electron beam is prevented from proceeding with the electron beam. Without being detected, it can be detected in both the horizontal and vertical directions.
[0030]
In the case of the electron storage ring 100 shown in FIG. 5, the spot diameter of the electron beam is about (Φ˜0.6 mm), and if this button type beam position monitor type beam position monitor 92 is used, the measurement is about 10˜20 μm. With the error, the position of the electron beam can be measured.
[0031]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the electron storage ring, when the electron beam is stored, it is preferable that the electron beam is stored on the designed orbit.
For example, in the case of a quadrupole electromagnet, this design trajectory is set to pass through the center of the quadrupole electromagnet. However, due to installation errors of the quadrupole electromagnet, the electron beam accumulates in the design trajectory. It is not always done.
[0032]
If the electron beam does not pass through the center of the quadrupole electromagnet, the excitation current of the quadrupole electromagnet is changed, the magnetic field intensity is changed, and the focusing force for focusing the electron beam of the quadrupole electromagnet is changed. There is a problem that the quality of the electron storage ring deteriorates because the position of the orbit of the electron beam shifts, for example, the position of light generation as a light source for X-ray lithography changes.
[0033]
Therefore, conventionally, a method has been adopted in which an electron beam deviating from the design trajectory is deflected at a desired angle by a steering electromagnet and corrected so as to go around the design trajectory.
A structure of the steering electromagnet and a method of correcting the electron beam trajectory by the steering electromagnet will be briefly described with reference to FIGS.
[0034]
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the steering electromagnet 60, and FIG. 8 is a side view of the steering electromagnet 60.
As shown in FIGS. 7 and 8, the steering electromagnet 60 includes an iron core 64 and exciting coils 62A to 62D wound around the iron core.
[0035]
An exciting current is supplied from a power source (not shown) to the exciting coils 62A to 62D of the steering electromagnet 60 to generate a magnetic field in the region through which the electron beam passes, and the electron beam is moved both horizontally and vertically by the action of this magnetic field. The beam position is corrected by deflecting it at a desired angle.
[0036]
At this time, the beam position monitor 92 shown in FIGS. 5 and 6 adjusts the deflection angle with the amount of exciting current while monitoring the trajectory of the electron beam, so that the orbit of the electron beam becomes exactly the designed trajectory. I was trying to adjust.
[0037]
Therefore, if the center of the beam position monitor 92 and the center positions of the quadrupole electromagnets 70A and 70B shown in FIG. 5 are strictly matched, the electron beam is moved around the center of the beam position monitor 92 by the method described above. By adjusting to pass, it is possible to pass through the center of the quadrupole electromagnets 70A and 70B.
[0038]
However, in general, it is difficult to strictly match the center position of the quadrupole electromagnet with the center position of the beam position monitor.
In particular, since the calibration of the installation of the quadrupole electromagnet and the installation of the beam position monitor has been calibrated in the so-called beam off-line that does not pass the electron beam, the center of the quadrupole electromagnet and the position of the beam position monitor have been adjusted. It is extremely difficult to match the two, and it is difficult to guarantee the quality of the electron storage ring.
[0039]
As described above, the quadrupole electromagnet is designed so that the magnetic field intensity is exactly zero at the center position.
In general, the center of the quadrupole electromagnet has a center position physically determined from the tip position of each magnetic pole of the quadrupole electromagnet and a magnetic field center where the magnetic field intensity is just zero.
Theoretically, the physical center and the magnetic field center coincide with each other, and the quadrupole electromagnet is manufactured so that both coincide with each other. However, due to various causes such as magnetic pole shape errors, the physical center and the magnetic field center are manufactured. The center may not exactly match.
[0040]
The center of the magnetic field of the quadrupole electromagnet may fluctuate slightly depending on the operation status of the electron storage ring. As described above, the physical center position of the quadrupole electromagnet and the beam position monitor can be used offline. This is always a problem in the method of correcting the trajectory of the electron beam after the alignment with.
Therefore, in order to correct the trajectory of the electron beam in accordance with the operating state of the electron storage ring, a trajectory correction method that can be executed while the electron beam is stored is required.
[0041]
The present invention solves the above-mentioned problems (problems), and an electron beam trajectory correcting apparatus capable of correcting the electron beam trajectory to an accurate design trajectory while accumulating the electron beam by a simple method, and an electron beam An object is to provide a trajectory correction method.
[0042]
[Means for Solving the Problems]
  An electron beam trajectory correcting apparatus according to the present invention is the electron beam (including positron) beam comprising a plurality of deflection electromagnets and first and second quadrupole electromagnets. In an electron storage ring that stores energy at a desired energy in a closed orbit, first and second steering electromagnets for deflecting an electron beam in a vertical direction and a horizontal direction, and an excitation current for each of the steering electromagnets. Supply power to steering electromagnet, steering current control device for controlling excitation current of each steering electromagnet, power supply for quadrupole electromagnet for excitation of each quadrupole electromagnet, and flow to each quadrupole electromagnet A quadrupole electromagnet current control device that can individually change the current value, a beam position monitor that detects the position of the electron beam, and each quadrupole electromagnetic Trajectory correction device of the electron beam, characterized in that an arithmetic unit for calculating an exciting current of each steering electromagnet. Therefore deflection angle that passes through the center of.
  However, the process of calculating the excitation current of each steering electromagnet for the deflection angle such that the electron beam passes through the center of each quadrupole electromagnet by the arithmetic unit is as follows.
  First, the displacement of the electron beam in the beam position monitor when the exciting current amounts of the first and second quadrupole electromagnets are individually changed by a predetermined amount without exciting all the steering electromagnets, respectively. Detected, and secondly, when the excitation current amount of the first and second quadrupole electromagnets is individually changed by a predetermined amount while the excitation current is supplied to the first steering electromagnet alone. The displacement of the electron beam is detected in the beam position monitor, and thirdly, the excitation current amount of the first and second quadrupole electromagnets is determined in a state where a predetermined amount of excitation current is supplied to the second steering electromagnet alone. The displacement of the electron beam in the beam position monitor when each is changed by a predetermined amount is detected, and fourthly, with respect to the first quadrupole electromagnet, the excitation current amount of the first quadrupole electromagnet is determined by a predetermined amount. change In this case, based on the condition that the position of the electron beam in the beam position monitor does not change, a first equation with the respective exciting current amounts of the first and second steering electromagnets as variables is created. In addition, for the second quadrupole electromagnet, the first quadrupole electromagnet is based on the condition that the position of the electron beam in the beam position monitor does not change even if the excitation current amount of the second quadrupole electromagnet is changed by a predetermined amount. , A second equation having the respective exciting current amounts of the second steering electromagnets as variables is created, and sixth, the first and second steering electromagnets are defined as simultaneous equations. Exciting current amount solutioncalculate.
[0043]
If comprised in this way, the trajectory of an electron beam can be easily corrected so that the trajectory of an electron beam passes through the center of a quadrupole electromagnet, and it becomes possible to make a high-quality electron storage ring.
In addition, since the correction is performed by actually detecting the magnetic field center position of the quadrupole electromagnet using the electron beam, even if the magnetic field center position of the quadrupole electromagnet is shifted during the operation of the electron storage ring, The electron beam trajectory can be easily corrected. Furthermore, since the trajectory of the electron beam can be corrected so as to pass through the center of the magnetic field of the quadrupole electromagnet, the calibration error and installation error of the beam position monitor do not affect the trajectory correction.
[0044]
In the electron beam trajectory correction method according to claim 2, in the electron storage ring including the electron beam trajectory correction device according to claim 1, first, all the steering electromagnets are not excited. 1. Detecting the displacement of the electron beam in the beam position monitor when the excitation current of the second quadrupole electromagnet is changed by a predetermined amount, respectively. Second, exciting the first steering electromagnet independently. The displacement of the electron beam in the beam position monitor when the excitation current amounts of the first and second quadrupole electromagnets are each independently changed by a predetermined amount with a predetermined amount of current supplied is detected. The beam position monitor when the excitation current amounts of the first and second quadrupole electromagnets are individually changed by a predetermined amount while a predetermined amount of excitation current is supplied to the second steering electromagnet alone. The fourth position of the electron beam in the beam position monitor is detected even if the amount of excitation current of the first quadrupole electromagnet is changed by a predetermined amount for the first quadrupole electromagnet. Based on the condition that does not change, a first equation with the respective excitation current amounts of the first and second steering electromagnets as variables is created. Fifth, for the second quadrupole electromagnet, The excitation current amounts of the first and second steering electromagnets are based on the condition that the position of the electron beam in the beam position monitor does not change even if the excitation current amount of the quadrupole electromagnet 2 is changed by a predetermined amount. 6 is used to calculate a solution of the excitation current amounts of the first and second steering electromagnets using the first and second equations as simultaneous equations, and seventh. , Calculated in the sixth Based on the exciting current amounts of the first and second steering electromagnets, the exciting current amounts of the first and second steering electromagnets are controlled so that the electron beam is centered on both the first and second quadrupole electromagnets. It was corrected to pass.
[0045]
Specifically, the electron beam trajectory correction method in the electron storage ring provided with the electron beam trajectory correction apparatus of the present invention may be performed according to such a procedure.
[0046]
  The electron beam trajectory correction apparatus according to claim 3 includes a plurality of deflection electromagnets and first to n-th n quadrupole electromagnets, and an electron beam (including positrons) is desired in a closed trajectory. 1 to m-th steering electromagnets for deflecting an electron beam vertically and horizontally, and a steering electromagnet for supplying an excitation current to each of the steering electromagnets Power supply, a steering current control device for controlling the excitation current of each steering electromagnet, a quadrupole electromagnet power supply for excitation of each quadrupole electromagnet, and a current value flowing to each quadrupole electromagnet, respectively A quadrupole electromagnet current control device that can be changed individually, a beam position monitor that detects the position of the electron beam, and an electron beam that passes through the center of each quadrupole electromagnet. Trajectory correction device of the electron beam, characterized in that an arithmetic unit for calculating an exciting current of each steering magnets for the deflection angle like.
  However, n and m are both natural numbers and n ≧ m.
  Further, the process of calculating the excitation current of each steering electromagnet for the deflection angle so that the electron beam passes through the center of each quadrupole electromagnet by the arithmetic unit is as follows.
  First, the displacement of the electron beam in the beam position monitor is detected when the excitation current amount of the p-th quadrupole electromagnet is changed by a predetermined amount without exciting all the steering electromagnets. The displacement of the electron beam in the beam position monitor when the excitation current amount of the pth quadrupole electromagnet alone is changed by a predetermined amount while the predetermined amount of excitation current is supplied to the qth steering electromagnet alone. Third, based on the condition that the position of the electron beam in the beam position monitor does not change even if the excitation current amount of the p-th quadrupole electromagnet is changed by a predetermined amount for the p-th quadrupole electromagnet. Then, a p-th equation with the respective exciting current amounts of the q-th steering electromagnets as variables is created. Fourth, the n equations created in the third are used as simultaneous equations, and fifth, = For m, calculated by solving the simultaneous equations, whereas, in the case of n> m, is calculated by solving the simultaneous equations to the optimum value by the least square method.
  However, p and q are integers of 1 ≦ p ≦ n and 1 ≦ q ≦ m, p is assumed to sequentially vary from 1 to n, and q is sequentially varied from 1 to m.
[0047]
With such a configuration, it is possible to cope with the case where the number of steering electromagnets is generalized to m and the number of quadrupole electromagnets is generalized to n.
[0048]
  According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an electron beam trajectory correction method comprising: an electron storage ring including the electron beam trajectory correction device according to claim 3; The displacement of the electron beam in the beam position monitor is detected when the amount of excitation current of the p quadrupole electromagnet alone is changed by a predetermined amount, and secondly, a predetermined amount of excitation current is supplied independently to the q-th steering electromagnet. In this state, the displacement of the electron beam in the beam position monitor when the excitation current amount of the p-th quadrupole electromagnet is changed by a predetermined amount alone is detected. Third, about the p-th quadrupole electromagnet, The qth steering electromagnet is based on the condition that the position of the electron beam in the beam position monitor does not change even if the excitation current amount of the pth quadrupole electromagnet is changed by a predetermined amount. Create an equation of the p to the exciting current of each variable, the fourth, and the simultaneous equations of n equations created above thirdFifth, when n = m, the exciting current amounts of the first to m-th steering electromagnets are calculated based on the exciting current amounts of the first to m-th steering electromagnets calculated by solving the simultaneous equations. On the other hand, in the case of n> m, the first to the first through the first to the m-th steering electromagnets calculated by optimizing the simultaneous equations by the least square method and solving them are used. m to control the amount of exciting current of the steering electromagnet,An electron beam trajectory correction method, wherein the electron beam is corrected so as to pass through the center of each of the first to nth quadrupole electromagnets.
  However, p and q are integers of 1 ≦ p ≦ n and 1 ≦ q ≦ m, p is assumed to sequentially vary from 1 to n, and q is sequentially varied from 1 to m.
[0049]
Even when the number of steering electromagnets and quadrupole electromagnets is generalized to m and n, respectively, specifically, the trajectory of the electron beam may be corrected by such a procedure.
[0050]
  Claim 5Or 6In the electron beam trajectory correction method or the electron beam trajectory correction method described in 1), a plurality of the beam position monitors are provided, and the beam position monitors are arranged at appropriate positions of the electron storage ring.
  In this way, the trajectory correction of the electron beam can be performed more precisely, and it becomes possible to cope with an electron storage ring that requires ultra-high precision.
[0051]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The electron beam trajectory correction apparatus of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “correction device” for simplicity) and the electron beam trajectory correction method (hereinafter also referred to as “correction method”). )) About the first embodiment and the second embodiment,
This will be described with reference to FIGS.
[0052]
In the following, in order to facilitate the understanding of the present invention, first, as a first embodiment of the correction device of the present invention, an example of an electron storage ring using two quadrupole electromagnets and two steering electromagnets. Will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
Next, based on the description of the first embodiment, as a second embodiment of the correction apparatus of the present invention, a generalized case using n quadrupole electromagnets and m steering electromagnets is used. An electron beam trajectory correction apparatus in the electron storage ring will be described with reference to FIG.
[0053]
First embodiment:
First, a first embodiment of an electron beam trajectory correcting apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electron beam trajectory correction apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the electron storage ring showing the installation location of the steering electromagnet and beam position monitor used in the correction apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart for explaining an electron beam trajectory correction method using the electron beam trajectory correction apparatus of the present invention.
[0054]
As shown in FIG. 1, the electron beam trajectory correcting apparatus 10A of the present invention mainly has a configuration of a steering system related to the steering electromagnets 60A and 60B and a configuration of a quadrupole electromagnet system related to the quadrupole electromagnets 70A and 70B. Divided.
In the following, these two systems will be broadly described.
[0055]
First, in the steering system, as described above, the first and second steering electromagnets 60A and 60B that deflect the electron beam in the vertical and horizontal directions by the action of the magnetic field, and the exciting current are supplied to the steering electromagnets 60A and 60B. Steering electromagnet power supplies 62A and 62B, and steering current control devices 64A and 64B for controlling excitation currents supplied from the steering electromagnet power supplies 62A and 62B to the steering electromagnets 60A and 60B.
[0056]
As will be described later, the steering current control devices 64A and 64B control the excitation current amounts of the steering electromagnets 60A and 60B via the steering electromagnet power supplies 62A and 62B, and information about the current amounts is described later. 12 to send.
Further, the steering current control devices 64A and 64B control the excitation current amount of the steering electromagnets 60A and 60B with the optimum value of the excitation current amount calculated by the arithmetic device 12.
[0057]
Further, the quadrupole electromagnet system includes a quadrupole electromagnet excitation power source 72 and a shunt 74 as a quadrupole electromagnet current control device capable of individually changing the current from the excitation power source 72. ing.
As will be described later, the shunt 74 sends information about the amount of change when the amount of exciting current of the quadrupole electromagnets 70A and 70B is changed to the arithmetic unit 12 described later.
[0058]
As other components, as shown in FIG. 1, a beam position monitor 92 for detecting the position of the electron beam and an excitation current amount to be applied to the steering electromagnets 60A and 60B are calculated, and from a microcomputer or the like. And an arithmetic device 12 configured.
[0059]
FIG. 2 shows an arrangement of two quadrupole electromagnets 70A and 70B, a beam position monitor 92, and steering electromagnets 60A and 60B for supplementary explanation.
FIG. 2 shows a beam position monitor 92, steering electromagnets 60A and 60B, quadrupole electromagnets 70A and 70B, and deflecting electromagnets 90A and 90B, which are the main components of the correction apparatus 10A in the present embodiment. Other configurations of the electron storage ring 100 are omitted for convenience of explanation.
[0060]
As shown in FIG. 2, in the electron storage ring 100 to which the correction device 10A of the present embodiment is attached, quadrupole electromagnets 70A and 70B are respectively attached to the center positions of the two linear portions.
Steering electromagnets 60A and 60B, which are the main components of the correction device 10A, are attached to the upstream positions of the electron beams of the quadrupole electromagnets 70A and 70B, and the beam positions at appropriate positions convenient for monitoring the electron beams. A monitor 92 is arranged.
[0061]
With the above configuration, the basic operation and the trajectory correction method of the electron beam trajectory correction apparatus 10A according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
Although the electron beam trajectory correction is performed both in the horizontal direction and in the vertical direction, the correction method in the horizontal direction and the vertical direction is almost the same procedure, and will be described below without particular distinction.
[0062]
First, in order to facilitate the understanding of the present invention, the basic concept of the present invention will be described.
The light that passes through the central axis of the convex lens does not deviate from the central axis even if the focal length varies due to a change in the focusing power of the convex lens. However, the light that is off the central axis and passes through the convex lens is displaced in the distance from the central axis when the focal length of the convex lens changes.
[0063]
Similarly, since the quadrupole electromagnet has the function of focusing the electron beam, if the amount of excitation current of the quadrupole electromagnet is changed to change the focusing force of the quadrupole electromagnet, the electron beam is As described above, there is a problem that the quality of the electron storage ring is deteriorated when the electron beam is displaced without passing through the center of the quadrupole electromagnet.
[0064]
Therefore, in the present invention, on the contrary, by utilizing this property, the excitation current amount of the quadrupole electromagnet is changed to intentionally displace the trajectory of the electron beam, and the misalignment of the electron beam from the center is obtained. The optimum value of the excitation current amount of the steering electromagnet is calculated, and the trajectory of the electron beam is corrected so that the electron beam passes through the magnetic field center of the quadrupole electromagnet.
This method will be described in detail below.
[0065]
First, as shown in FIG. 3, after the start of the electron beam trajectory correction (ST1), first, the first and second quadrupole electromagnets 70A in a state where all the steering electromagnets 60A and 60B are not excited. , 70B respectively detect the displacement of the electron beam in the beam position monitor 92 when the excitation current amount is changed by a predetermined amount IQ (1) and IQ (2), respectively, and this displacement is respectively detected by Z (1,0). ), Z (2, 0) (ST2).
[0066]
Here, as for the index in parentheses regarding Z, “1” on the left means the first quadrupole electromagnet 70A, and similarly, “2” on the left means the second quadrupole electromagnet 70B, and “ “0” indicates a state in which all the steering electromagnets 60A and 60B are not excited.
Further, as shown in FIG. 1, the change amounts IQ (1) and IQ (2) of the excitation current amounts of the first and second quadrupole electromagnets 70A and 70B and the displacement Z ( 1, 0) and Z (2, 0) are sent to the arithmetic unit 12 (the same applies hereinafter).
[0067]
Secondly, the excitation current amounts of the first and second quadrupole electromagnets 70A and 70B are individually set in a state where the excitation current is supplied to the first steering electromagnet 60A by a predetermined amount IS (1) alone. The displacement of the electron beam in the beam position monitor 92 when it is changed by a predetermined amount is detected respectively, and these displacements are set as Z (1,1) and Z (2,1), respectively (ST3).
[0068]
Here, as for the index in parentheses regarding Z, “1” on the right indicates a state where the first steering electromagnet 60A is individually excited.
Further, as shown in FIG. 1, the excitation current IS (1) of the first steering electromagnet 60A and the data of the electron beam displacements Z (1,1) and Z (2,1) in the beam position monitor 92 are calculated. It is sent to the device 12 (the same applies hereinafter).
[0069]
Third, similarly, the excitation current amounts of the first and second quadrupole electromagnets 70A and 70B are independently set in a state where the excitation current is supplied to the second steering electromagnet 60B by a predetermined amount IS (2). Then, the displacement of the electron beam in the beam position monitor 92 when the predetermined amount is changed is detected, and these displacements are set as Z (1,2) and Z (2,2), respectively (ST4).
Here, as for the index in parentheses regarding Z, “2” on the right indicates a state in which the second steering electromagnet 60B is excited individually.
[0070]
Fourth, regarding the first quadrupole electromagnet 60A, even if the excitation current amount of the first quadrupole electromagnet 60A is changed by a predetermined amount IQ (1), the position of the electron beam on the beam position monitor 92 changes. On the basis of the condition that the first and second steering electromagnets are not based on the condition, the first equation with the variables X (1) · IS (1), X (2) · IS (2) It is created in the arithmetic unit 12 (ST5).
[0071]
This first equation is given by:
Figure 0004085176
[0072]
Note that the variable X (1) is a ratio of the second exciting current amount IS (1) flowing through the first steering electromagnet 60A, and the variable X (2) is The third represents a ratio with a predetermined excitation current IS (2) passed through the second steering electromagnet 60B (the same applies hereinafter).
In the equation (1), since the deflection angle by the steering electromagnets 60A and 60B is actually extremely small, it is assumed that the excitation current amount and the displacement accompanying it are in a proportional relationship (the same applies hereinafter).
[0073]
Fifth, for the second quadrupole electromagnet 60B, the electron beam position in the beam position monitor 92 does not change even if the excitation current amount of the second quadrupole electromagnet 60B is changed by a predetermined amount. Then, the second equation with the respective excitation current amounts of the first and second steering electromagnets as variables X (1) · IS (1), X (2) · IS (2) Create (ST6).
[0074]
This second equation is given by:
Figure 0004085176
[0075]
Sixth, as shown in ST7 of FIG. 3, the solutions of X (1) and X (2) are obtained by using the first and second equations, the expressions (1) and (2) as simultaneous equations, The amount of exciting current of the first and second steering electromagnets 60A and 60B is calculated by the arithmetic unit 12.
[0076]
Seventh, based on the excitation current amounts of the first and second steering electromagnets calculated in the sixth, the excitation current amounts X (1) and IS (1) of the first and second steering electromagnets 60A and 60B, X (2) and IS (2) are controlled by the steering current control devices 64A and 64B (ST8).
[0077]
As described above, if the electron beam passes through the magnetic field centers of the quadrupole electromagnets 70A and 70B, the electron beam position monitor 92 will not be displaced even if the excitation current amount of the quadrupole electromagnets 70A and 70B is changed. Thus, by controlling the amount of excitation current of the steering electromagnets 60A and 60B, the electron beam can be corrected to pass through the center of both quadrupole electromagnets 70A and 70B. The electron beam trajectory correction method of the present invention is completed (ST9).
[0078]
In the above description, the displacement measurements shown in the first to third can be performed independently and do not necessarily have to be performed in this order. That is, these are given for convenience in order to explain the procedure of the correction method. For example, the displacement may be measured in the second, third, and first order.
[0079]
As described above, when the trajectory correction apparatus 10A of the present invention is used, the position of the electron beam can be easily corrected so that the trajectory of the electron beam passes through the center of the quadrupole electromagnet. It becomes possible.
[0080]
In addition, since the trajectory correction is performed with the electron beam actually accumulated, even if the magnetic field center position of the quadrupole electromagnet shifts during operation of the electron storage ring, the trajectory correction corresponding to it can be easily performed. Can do.
[0081]
Furthermore, since the trajectory of the electron beam can be corrected so as to pass through the center of the magnetic field of the quadrupole electromagnet, the calibration error and installation error of the beam position monitor do not affect the trajectory correction.
[0082]
Second embodiment:
In the first embodiment, in order to facilitate the understanding of the skeleton of the present invention, the case where the number of quadrupole electromagnets is two and the number of steering electromagnets is two has been described. In the second embodiment, the number of quadrupole electromagnets is n and the number of steering electromagnets is m, which is a generalized example. This second embodiment will be described with reference to FIG. Explain.
[0083]
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the electron beam trajectory correcting apparatus of the present invention.
The trajectory correction apparatus 10B in the present embodiment is not fundamentally different from the trajectory correction apparatus 10A shown in FIG. 1 in the main configuration, and generally includes n quadrupole electromagnets and m steering electromagnets. It corresponds to the case where it is extended.
[0084]
That is, as shown in FIG. 4, the electron beam trajectory correction apparatus 10B in the present embodiment first supplies m exciting electromagnets 60A1 to 60Am and an excitation current to the steering electromagnets 60A1 to 60Am in the steering system. Steering electromagnet power supplies 62A1 to 62Am, and steering current control devices 64A1 to 64Am for controlling the excitation current supplied from the steering electromagnet power supplies 62A1 to 62Am to the steering electromagnets 60A1 to 60Am.
[0085]
The quadrupole electromagnet system related to the quadrupole electromagnets 70A1 to 70Am includes a quadrupole electromagnet power source 72 and a shunt 74 that can individually change the current from the power source 72. Yes.
As other components, as shown in FIG. 4, a beam position monitor 92 for detecting the position of the electron beam and an arithmetic unit 12 for calculating the amount of excitation current to be applied to the steering electromagnets 60A1 to 60Am are provided. I have.
[0086]
With the above configuration, the basic operation and the trajectory correction method of the electron beam trajectory correction apparatus 10B according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The basic operation of the trajectory correction apparatus 10B in the present embodiment is not fundamentally different from that of the first embodiment, and is generally expanded when n quadrupole electromagnets and m steering electromagnets are expanded. It corresponds.
[0087]
First, the displacement of the electron beam is detected in the beam position monitor when the excitation current amount of the p-th quadrupole electromagnet alone is changed by a predetermined amount without exciting all the steering electromagnets. Is Z (p, 0).
Here, of course, p is an integer of 1 ≦ p ≦ n.
By sequentially changing the integer p from 1 to n, the displacements of the first to nth quadrupole electromagnets 70A1 to 70An can be obtained as Z (1, 0) to Z (n, 0), respectively.
[0088]
Second, the electron in the beam position monitor when the excitation current amount of the p-th quadrupole electromagnet 70Ap is changed by a predetermined amount alone in a state where the predetermined amount of excitation current is supplied to the q-th steering electromagnet 60Aq alone. The displacement of the beam is detected, and this displacement is defined as Z (p, q).
Of course, q is an integer of 1 ≦ q ≦ m.
[0089]
Here, when the integer q is sequentially changed from 1 to m, the excitation current of the p-th quadrupole electromagnet 70Ap that has independently supplied a predetermined amount of excitation current to the q-th steering electromagnet 60Aq is changed to predetermined both sides. Can be obtained as Z (p, 1) to Z (p, m), respectively.
[0090]
The amount of change in the excitation current amount of each quadrupole electromagnet 70A1 to 70Am is the same amount of change for the same quadrupole electromagnet 70A1 to 70Am in the process of sequentially changing the integer q from 1 to m. Shall.
[0091]
Further, by repeating this procedure while sequentially changing the integer p from 1 to n, the displacements of the first to n-th quadrupole electromagnets 70A1 to 70Am are changed to Z (1,1) to Z (n, m) n displacements of m) can be calculated.
[0092]
Third, for the p-th quadrupole electromagnet, based on the condition that the position of the electron beam in the beam position monitor does not change even if the excitation current amount of the p-th quadrupole electromagnet is changed by a predetermined amount, A p-th equation is created with the amount of exciting current of each of the q-th steering electromagnets as a variable.
By sequentially changing p from 1 to n, n equations can be created in the arithmetic unit 12.
[0093]
These n equations are given by the following equation.
Figure 0004085176
[0094]
  Fourthly, the n equations created in the third are replaced with simultaneous equations.And in the following wayA solution of the excitation current amount of the first to m-th steering electromagnets is calculated.
[0095]
  By the way, in the case of n <m, the simultaneous equations cannot be solved, and therefore it is necessary that n = m or n> m.
Accordingly, fifthly, when n = m, the excitation of the first to mth steering electromagnets is based on the amount of excitation current of the first to mth steering electromagnets calculated by solving the fourth simultaneous equation. Control the amount of current.
[0096]
  On the other hand, if n> m, the fourth simultaneous equation isExcitation current amounts of the first to m-th steering electromagnets calculated by optimization using the least square methodBased on the above, the exciting current amount of the first to m-th steering electromagnets is controlled.
[0097]
Thus, when the trajectory correction apparatus 10B of the present invention is used, even when the number of quadrupole electromagnets is n and the number of steering electromagnets is generalized to m, the trajectory of the electron beam is easily centered on the magnetic field of the quadrupole electromagnet. The trajectory of the electron beam can be corrected so as to pass through the high-quality electron storage ring.
[0098]
Similarly, since the trajectory correction is performed with the electron beam actually accumulated, even if the magnetic field center position of the quadrupole electromagnet shifts during the operation of the electron storage ring, it can be easily dealt with. The trajectory can be corrected.
In the above description, the measurement of displacement shown in the first and second can be performed independently, and is not necessarily restricted in this order, as described in the first embodiment. I will note that.
[0099]
The electron beam trajectory correcting apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible.
For example, in each of the above-described embodiments, the case where only one beam position monitor is used has been described. You may comprise so that it may correct | amend.
[0100]
In this case, the above-described electron beam trajectory correction is performed in each beam position monitor. This makes it possible to perform electron beam trajectory correction with higher accuracy, and for example, ultra-high accuracy is required. It is possible to deal with an electron storage ring.
[0101]
【The invention's effect】
(1) Since the electron beam trajectory correction apparatus of the present invention is configured as described in claim 1, the electron beam trajectory can be easily corrected so as to pass through the center of the quadrupole electromagnet, As a result, a high-quality electron storage ring can be obtained.
(2) Since the correction is performed by actually detecting the magnetic field center position of the quadrupole electromagnet using the electron beam, the magnetic field center position of the quadrupole electromagnet may be shifted during operation of the electron storage ring. However, the corresponding position can be easily corrected.
(3) Furthermore, the electron beam trajectory can be corrected so that it passes through the center of the magnetic field of the quadrupole electromagnet without focusing on the center position of the beam position monitor. Does not affect.
[0102]
(4) Specifically, the trajectory correction method using the electron beam trajectory correction apparatus according to claim 1 may be performed according to the procedure as described in claim 2.
[0103]
(5) The electron beam trajectory correction apparatus according to the present invention is configured as described in claim 3 and can cope with the case where the number of steering electromagnets is m and the number of quadrupole electromagnets is n. Is possible.
[0104]
(6) Specifically, the trajectory correction method using the electron beam trajectory correction apparatus according to claim 3 may be performed according to the procedure as described in claim 4.
[0105]
(7) Further, claim 5Or 6If it is configured as described in (1), the trajectory correction of the electron beam can be performed more precisely, and it becomes possible to cope with an electron storage ring that requires ultra-high precision.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an electron beam trajectory correcting apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of an electron storage ring showing the arrangement of main components used in the first embodiment of the electron beam trajectory correction apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart for explaining a basic operation of the first embodiment of the electron beam trajectory correcting apparatus of the present invention;
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the electron beam trajectory correcting apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a plan view for explaining a basic configuration of an electron storage ring.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a beam position monitor used for an electron storage ring.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a steering electromagnet.
FIG. 8 is a side view showing a configuration of a steering electromagnet.
[Explanation of symbols]
10A, 10B: Orbit correction device for electron beam
12: Arithmetic unit
60: Steering electromagnet
62: Power source for steering electromagnet
64: Steering current control device
70: Quadrupole electromagnet
72: Power supply for quadrupole electromagnet
74: Shunt
90A, 90B: Bending electromagnet
92: Beam position monitor
100: Electron storage ring

Claims (6)

複数の偏向電磁石と、第1、第2の2個の四重極電磁石とを備え、電子(陽電子を含む)ビームを閉軌道内に所望のエネルギーで蓄積するようにした電子蓄積リングにおいて、
電子ビームを垂直方向及び水平方向に偏向させる第1、第2の2つのステアリング電磁石と、
前記各ステアリング電磁石に励磁電流を供給するステアリング電磁石用電源と、
前記各ステアリング電磁石の励磁電流を制御するステアリング電流制御装置と、
前記各四重極電磁石の励磁用の四重極電磁石用電源と、
前記各四重極電磁石へ流す電流値を夫々個別に変化させることのできる四重極電磁石電流制御装置と、
電子ビームの位置を検出するビームポジションモニタと、
電子ビームが各四重極電磁石の中心を通るような偏向角となるための各ステアリング電磁石の励磁電流を算出する演算装置とを備えたことを特徴とする電子ビームの軌道補正装置。
但し、前記演算装置による、電子ビームが各四重極電磁石の中心を通るような偏向角となるための各ステアリング電磁石の励磁電流を算出する過程は以下の通りとする。
第1に、総てのステアリング電磁石を励磁させない状態で、第1、第2の四重極電磁石の励磁電流量を夫々単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を夫々検出し、
第2に、第1のステアリング電磁石に単独で励磁電流を所定量供給した状態で、第1、第2の四重極電磁石の励磁電流量を夫々単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を夫々検出し、
第3に、第2のステアリング電磁石に単独で励磁電流を所定量供給した状態で、第1、第2の四重極電磁石の励磁電流量を夫々単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を夫々検出し、
第4に、第1の四重極電磁石について、第1の四重極電磁石の励磁電流量を所定量変化させても、ビームポジションモニタにおける電子ビームの位置が変化しないという条件を基にして、第1、第2のステアリング電磁石の夫々の励磁電流量を変数とする第1の方程式を作成し、
第5に、第2の四重極電磁石について、第2の四重極電磁石の励磁電流量を所定量変化させても、ビームポジションモニタにおける電子ビームの位置が変化しないという条件を基にして、第1、第2のステアリング電磁石の夫々の励磁電流量を変数とする第2の方程式を作成し、
第6に、上記第1、第2の方程式を連立方程式として、第1、第2のステアリング電磁石の励磁電流量の解を算出する。
In an electron storage ring comprising a plurality of deflecting electromagnets and first and second quadrupole electromagnets, and storing an electron (including positron) beam in a closed orbit with a desired energy,
First and second steering electromagnets for deflecting the electron beam vertically and horizontally;
A steering electromagnet power supply for supplying an excitation current to each steering electromagnet;
A steering current control device for controlling the excitation current of each steering electromagnet;
A quadrupole electromagnet power source for exciting each quadrupole electromagnet;
A quadrupole electromagnet current control device capable of individually changing the current value flowing to each quadrupole electromagnet;
A beam position monitor that detects the position of the electron beam;
An electron beam trajectory correction apparatus comprising: an arithmetic unit that calculates an excitation current of each steering electromagnet so that the electron beam has a deflection angle that passes through the center of each quadrupole electromagnet.
However, the process of calculating the excitation current of each steering electromagnet for the deflection angle such that the electron beam passes through the center of each quadrupole electromagnet by the arithmetic unit is as follows.
First, the displacement of the electron beam in the beam position monitor when the exciting current amounts of the first and second quadrupole electromagnets are individually changed by a predetermined amount without exciting all the steering electromagnets, respectively. Detect
Second, a beam position monitor when the excitation current amount of the first and second quadrupole electromagnets is changed by a predetermined amount independently while a predetermined amount of excitation current is supplied to the first steering electromagnet alone. Detecting the displacement of the electron beam in each
Third, the beam position monitor when the excitation current amount of the first and second quadrupole electromagnets is individually changed by a predetermined amount while the predetermined amount of excitation current is supplied to the second steering electromagnet alone. Detecting the displacement of the electron beam in each
Fourth, for the first quadrupole electromagnet, based on the condition that even if the excitation current amount of the first quadrupole electromagnet is changed by a predetermined amount, the position of the electron beam in the beam position monitor does not change, Create a first equation with the exciting current amounts of the first and second steering electromagnets as variables,
Fifth, for the second quadrupole electromagnet, based on the condition that the position of the electron beam in the beam position monitor does not change even if the excitation current amount of the second quadrupole electromagnet is changed by a predetermined amount, Create a second equation with the respective excitation current amounts of the first and second steering electromagnets as variables,
Sixth, using the first and second equations as simultaneous equations, the solution of the excitation current amounts of the first and second steering electromagnets is calculated.
請求項1に記載の電子ビームの軌道補正装置を備えた電子蓄積リングにおいて、
第1に、総てのステアリング電磁石を励磁させない状態で、第1、第2の四重極電磁石の励磁電流量を夫々単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を夫々検出し、
第2に、第1のステアリング電磁石に単独で励磁電流を所定量供給した状態で、第1、第2の四重極電磁石の励磁電流量を夫々単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を夫々検出し、
第3に、第2のステアリング電磁石に単独で励磁電流を所定量供給した状態で、第1、第2の四重極電磁石の励磁電流量を夫々単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を夫々検出し、
第4に、第1の四重極電磁石について、第1の四重極電磁石の励磁電流量を所定量変化させても、ビームポジションモニタにおける電子ビームの位置が変化しないという条件を基にして、第1、第2のステアリング電磁石の夫々の励磁電流量を変数とする第1の方程式を作成し、
第5に、第2の四重極電磁石について、第2の四重極電磁石の励磁電流量を所定量変化させても、ビームポジションモニタにおける電子ビームの位置が変化しないという条件を基にして、第1、第2のステアリング電磁石の夫々の励磁電流量を変数とする第2の方程式を作成し、
第6に、上記第1、第2の方程式を連立方程式として、第1、第2のステアリング電磁石の励磁電流量の解を算出し、
第7に、第6で算出した第1、第2のステアリング電磁石の励磁電流量に基づいて、第1、第2のステアリング電磁石の励磁電流量を制御し、
電子ビームが第1、第2の四重極電磁石の双方の中心を通るように補正するようにしたことを特徴とする電子ビームの軌道補正方法。
An electron storage ring comprising the electron beam trajectory correction device according to claim 1.
First, the displacement of the electron beam in the beam position monitor when the exciting current amounts of the first and second quadrupole electromagnets are individually changed by a predetermined amount without exciting all the steering electromagnets, respectively. Detect
Second, a beam position monitor when the excitation current amount of the first and second quadrupole electromagnets is changed by a predetermined amount independently while a predetermined amount of excitation current is supplied to the first steering electromagnet alone. Detecting the displacement of the electron beam in each
Third, the beam position monitor when the excitation current amount of the first and second quadrupole electromagnets is individually changed by a predetermined amount while the predetermined amount of excitation current is supplied to the second steering electromagnet alone. Detecting the displacement of the electron beam in each
Fourth, for the first quadrupole electromagnet, based on the condition that even if the excitation current amount of the first quadrupole electromagnet is changed by a predetermined amount, the position of the electron beam in the beam position monitor does not change, Create a first equation with the exciting current amounts of the first and second steering electromagnets as variables,
Fifth, for the second quadrupole electromagnet, based on the condition that the position of the electron beam in the beam position monitor does not change even if the excitation current amount of the second quadrupole electromagnet is changed by a predetermined amount, Create a second equation with the respective excitation current amounts of the first and second steering electromagnets as variables,
Sixth, using the first and second equations as simultaneous equations, the solution of the excitation current amount of the first and second steering electromagnets is calculated,
Seventh, based on the excitation current amounts of the first and second steering electromagnets calculated in the sixth, the excitation current amounts of the first and second steering electromagnets are controlled,
An electron beam trajectory correction method, wherein the electron beam is corrected so as to pass through the centers of both the first and second quadrupole magnets.
複数の偏向電磁石と、第1乃至第nのn個の四重極電磁石とを備え、電子(陽電子を含む)ビームを閉軌道内に所望のエネルギーで蓄積するようにした電子蓄積リングにおいて、
電子ビームを垂直方向、及び水平方向に偏向させる第1乃至第mのm個のステアリング電磁石と、
前記各ステアリング電磁石に励磁電流を供給するステアリング電磁石用電源と、
前記各ステアリング電磁石の励磁電流を制御するステアリング電流制御装置と、
前記各四重極電磁石の励磁用の四重極電磁石用電源と、
前記各四重極電磁石へ流す電流値を夫々個別に変化させることのできる四重極電磁石電流制御装置と、
電子ビームの位置を検出するビームポジションモニタと、
電子ビームが各四重極電磁石の中心を通るような偏向角となるための各ステアリング電磁石の励磁電流を算出する演算装置とを備えたことを特徴とする電子ビームの軌道補正装置。
但し、n、mは共に自然数であり、かつ、n≧mとする。
また、前記演算装置による、電子ビームが各四重極電磁石の中心を通るような偏向角となるための各ステアリング電磁石の励磁電流を算出する過程は以下の通りとする。
第1に、総てのステアリング電磁石を励磁させない状態で、第pの四重極電磁石の励磁電流量を単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を検出し、
第2に、第qのステアリング電磁石に単独で励磁電流を所定量供給した状態で、第pの四重極電磁石の励磁電流量を単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を検出し、
第3に、第pの四重極電磁石について、第pの四重極電磁石の励磁電流量を所定量変化させても、ビームポジションモニタにおける電子ビームの位置が変化しないという条件を基にして、第qのステアリング電磁石の夫々の励磁電流量を変数とする第pの方程式を作成し、
第4に、上記第3で作成したn個の方程式を連立方程式とし、
第5に、n=mの場合は、前記連立方程式を解くことにより算出し、一方、n>mの場合は、前記連立方程式を最小自乗法により最適値化して解くことにより算出する。
但し、p、qは、1≦p≦n、1≦q≦mの整数であり、pは1からnまで、qは1からmまで順次変動するものとする。
In an electron storage ring comprising a plurality of deflection electromagnets and first to n-th n quadrupole electromagnets, and configured to store an electron (including positron) beam in a closed orbit with a desired energy,
First to m-th m steering electromagnets for deflecting the electron beam vertically and horizontally;
A steering electromagnet power supply for supplying an excitation current to each steering electromagnet;
A steering current control device for controlling the excitation current of each steering electromagnet;
A quadrupole electromagnet power source for exciting each quadrupole electromagnet;
A quadrupole electromagnet current control device capable of individually changing the current value flowing to each quadrupole electromagnet;
A beam position monitor that detects the position of the electron beam;
An electron beam trajectory correction apparatus comprising: an arithmetic unit that calculates an excitation current of each steering electromagnet so that the electron beam has a deflection angle that passes through the center of each quadrupole electromagnet.
However, n and m are both natural numbers and n ≧ m.
Further, the process of calculating the excitation current of each steering electromagnet for the deflection angle so that the electron beam passes through the center of each quadrupole electromagnet by the arithmetic unit is as follows.
First, the displacement of the electron beam in the beam position monitor when the excitation current amount of the pth quadrupole electromagnet is changed by a predetermined amount alone without exciting all the steering electromagnets,
Second, the electron beam current in the beam position monitor when the excitation current amount of the pth quadrupole electromagnet alone is changed by a predetermined amount while the predetermined amount of excitation current is supplied to the qth steering electromagnet alone. Detect displacement,
Third, for the p-th quadrupole electromagnet, based on the condition that the position of the electron beam in the beam position monitor does not change even if the excitation current amount of the p-th quadrupole electromagnet is changed by a predetermined amount, Create a p-th equation with the amount of exciting current of each of the q-th steering electromagnets as a variable,
Fourth, the n equations created in the above third are simultaneous equations,
Fifth, when n = m, the calculation is performed by solving the simultaneous equations. On the other hand, when n> m, the calculation is performed by optimizing and solving the simultaneous equations by the method of least squares.
However, p and q are integers of 1 ≦ p ≦ n and 1 ≦ q ≦ m, p is assumed to sequentially vary from 1 to n, and q is sequentially varied from 1 to m.
請求項3に記載の電子ビームの軌道補正装置を備えた電子蓄積リングにおいて、
第1に、総てのステアリング電磁石を励磁させない状態で、第pの四重極電磁石の励磁電流量を単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を検出し、
第2に、第qのステアリング電磁石に単独で励磁電流を所定量供給した状態で、第pの四重極電磁石の励磁電流量を単独で所定量変化させた場合のビームポジションモニタにおける電子ビームの変位を検出し、
第3に、第pの四重極電磁石について、第pの四重極電磁石の励磁電流量を所定量変化させても、ビームポジションモニタにおける電子ビームの位置が変化しないという条件を基にして、第qのステアリング電磁石の夫々の励磁電流量を変数とする第pの方程式を作成し、
第4に、上記第3で作成したn個の方程式を連立方程式とし、
第5に、n=mの場合は、前記連立方程式を解くことにより算出した第1乃至第mのステアリング電磁石の励磁電流量に基づいて、第1乃至第mのステアリング電磁石の励磁電流量を制御し、一方、n>mの場合は、前記連立方程式を最小自乗法により最適値化して解くことにより算出した第1乃至第mのステアリング電磁石の励磁電流量に基づいて、第1乃至第mのステアリング電磁石の励磁電流量を制御し、
電子ビームが第1乃至第nの各四重極電磁石の中心を通るように補正するようにしたことを特徴とする電子ビームの軌道補正方法。
但し、p、qは、1≦p≦n、1≦q≦mの整数であり、pは1からnまで、qは1からmまで順次変動するものとする。
An electron storage ring comprising the electron beam trajectory correction device according to claim 3.
First, the displacement of the electron beam in the beam position monitor when the excitation current amount of the pth quadrupole electromagnet is changed by a predetermined amount alone without exciting all the steering electromagnets,
Second, the electron beam current in the beam position monitor when the excitation current amount of the pth quadrupole electromagnet alone is changed by a predetermined amount while the predetermined amount of excitation current is supplied to the qth steering electromagnet alone. Detect displacement,
Third, for the p-th quadrupole electromagnet, based on the condition that the position of the electron beam in the beam position monitor does not change even if the excitation current amount of the p-th quadrupole electromagnet is changed by a predetermined amount, Create a p-th equation with the amount of exciting current of each of the q-th steering electromagnets as a variable,
Fourth, the n equations created in the above third are simultaneous equations ,
Fifth, when n = m, the excitation current amounts of the first to m-th steering electromagnets are controlled based on the excitation current amounts of the first to m-th steering electromagnets calculated by solving the simultaneous equations. On the other hand, if n> m, the first to mth mth steering currents are calculated based on the excitation current amounts of the first to mth steering electromagnets calculated by optimizing and solving the simultaneous equations by the least square method. Control the amount of exciting current of the steering electromagnet,
An electron beam trajectory correction method, wherein the electron beam is corrected so as to pass through the center of each of the first to nth quadrupole electromagnets.
However, p and q are integers of 1 ≦ p ≦ n and 1 ≦ q ≦ m, p is assumed to sequentially vary from 1 to n, and q is sequentially varied from 1 to m.
上記ビームポジションモニタを複数とし、このビームポジションモニタを上記電子蓄積リングの適切な位置に配置するようにしたことを特徴とする請求項1又は3に記載の電子ビームの軌道補正装置。  4. The electron beam trajectory correcting apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the beam position monitors are provided, and the beam position monitors are arranged at appropriate positions of the electron storage ring. 上記ビームポジションモニタを複数とし、このビームポジションモニタを上記電子蓄積リングの適切な位置に配置するようにしたことを特徴とする請求項2又は4に記載の電子ビームの軌道補正方法。  5. The electron beam trajectory correction method according to claim 2, wherein a plurality of the beam position monitors are provided, and the beam position monitors are arranged at appropriate positions of the electron storage ring.
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