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JPH0763037B2 - Air core type bending magnet - Google Patents
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JPH0763037B2 - Air core type bending magnet - Google Patents

Air core type bending magnet

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JPH0763037B2
JPH0763037B2 JP62053966A JP5396687A JPH0763037B2 JP H0763037 B2 JPH0763037 B2 JP H0763037B2 JP 62053966 A JP62053966 A JP 62053966A JP 5396687 A JP5396687 A JP 5396687A JP H0763037 B2 JPH0763037 B2 JP H0763037B2
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Japan
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coil
core type
degrees
magnetic field
deflection electromagnet
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穣治 中田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、荷電粒子を閉軌道上で回転させて加速あるい
は蓄積する荷電粒子加速蓄積装置としての蓄積リングす
なわちSOR露光装置の偏向電磁石の構造に関するもので
ある。
The present invention relates to a storage ring as a charged particle accelerating storage device for rotating or accelerating or storing charged particles on a closed orbit, that is, a structure of a deflection electromagnet of a SOR exposure apparatus. It is about.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のシンクロトロンや蓄積リングは高エネルギー物理
実験(主に電子と陽電子,陽子と反陽子との衝突実験に
よる素粒子の相互作用および新粒子の発見等のための実
験)のために製作されており、概して大型であった(直
径数十m〜数十km)。
Conventional synchrotrons and storage rings are manufactured for high-energy physics experiments (mainly experiments for interaction of elementary particles and collisions of electrons and positrons, protons and antiprotons, and discovery of new particles). And was generally large (tens of meters to tens of kilometers in diameter).

このように従来の蓄積リングは大型で、多数の偏向電磁
石で構成されており、個々の偏向電磁石はほぼ直線状の
構造であったため、電子が長時間周回するために必要な
条件である磁場の均一度を確保するための磁極構造最適
化は2次元の磁場解析で充分であった。
As described above, the conventional storage ring is large and is composed of a large number of deflection electromagnets. Since each deflection electromagnet has a substantially linear structure, the magnetic field that is a condition necessary for the electrons to orbit for a long time is A two-dimensional magnetic field analysis was sufficient for optimizing the magnetic pole structure to ensure the uniformity.

これに対して、最近、電子あるいは陽電子が周回する時
に放出されるSOR光を、光電子分光等の表面分析や半導
体LSIを製造する時のX線リソグラフィー用光源として
利用することが注目されている。これら半導体産業にこ
のSOR光源が導入されるためには従来よりも小型で専用
に設計された蓄積リングが必要となる。このため世界中
で蓄積リングを小型化しようとする試みが行なわれてい
る。
On the other hand, recently, attention has been paid to the use of SOR light emitted when electrons or positrons circulate as a light source for X-ray lithography in surface analysis such as photoelectron spectroscopy or in manufacturing a semiconductor LSI. The introduction of this SOR light source into these semiconductor industries will require smaller and more specifically designed storage rings than before. For this reason, attempts are being made worldwide to reduce the size of storage rings.

小型化の1つの有力な方向は、偏向電磁石を超伝導化
し、1つの偏向電磁石で180度電子を偏向し、電子の軌
道半径を数十cm程度のオーダにする方向である。これ
は、例えば「ホイバーガ著,固体工学,93頁,1986,2月
(A.Heuberger,Solid State Technology,p.93,February
1986)」に記載されている。
One important direction for miniaturization is to make the deflection electromagnet superconducting and deflect electrons by 180 degrees with one deflection electromagnet to make the orbital radius of the electron on the order of several tens of centimeters. This is described, for example, in “Heuberga, Solid State Engineering, p. 93, 1986, February (A. Heuberger, Solid State Technology, p. 93, February.
1986) ”.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

従って、従来の2次元解析では不充分であり、3次元解
析の取扱いが必須となるが、必要な磁場の均一度を電子
の通る軌道軸に沿ってそれに垂直な平面の広い領域に確
保する具体的な磁石構造は未だ実現されていない。
Therefore, the conventional two-dimensional analysis is insufficient, and the handling of the three-dimensional analysis is indispensable. However, the required homogeneity of the magnetic field is ensured in a wide area of a plane perpendicular to the orbital axis through which the electrons pass. Magnetic structure has not been realized yet.

また、従来の超電導偏向電磁石は上記素粒子実験用に製
作されており、構造も直線状でSOR光取出し用スペース
のない、いわゆるcosθ巻きのコイル構造で、2次元の
磁場解析により電子の通る軌道軸およびそれに垂直な面
内で磁場の均一領域を確保していたが、これをそのまま
SOR光利用装置の電磁石とすることはできない。
Moreover, the conventional superconducting bending electromagnet is manufactured for the above elementary particle experiment, and the structure is linear and has a so-called cos θ winding coil structure with no space for SOR light extraction. A uniform area of the magnetic field was secured in the axis and in the plane perpendicular to it.
It cannot be used as an electromagnet for SOR light utilization equipment.

すなわち、従来の問題点は、蓄積リングの小型化と電子
軌道に沿っての均一な磁界分布とが実現されていないと
いうことである。
That is, the conventional problem is that the miniaturization of the storage ring and the uniform magnetic field distribution along the electron orbit have not been realized.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、半導体産業用に小型化したSOR
露光装置のための偏向電磁石を提供することにある。
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to downsize a SOR for the semiconductor industry.
It is to provide a deflection electromagnet for an exposure apparatus.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

このような目的を達成するために本発明は、真空ダクト
の水平断面がほぼ扇形の形状を有する荷電粒子加速蓄積
装置の上記真空ダクトに偏向磁場を発生させる空芯型偏
向電磁石において、上記真空ダクトを挟んで上下に一対
以上設けられ、真空ダクトに沿った内側と外側に反対方
向の電流が流れるようにループを形成した励磁コイルを
有し、この励磁コイルは、真空ダクトに沿った外側のコ
イルの上下間ギャップが内側のコイルの上下間ギャップ
よりも大きく、かつ外側コイルと内側コイルを結ぶ渡り
の部分のコイルが外側に30±15度の角度で跳ね上がるよ
うに配置されたものである。
In order to achieve such an object, the present invention provides an air-core type deflection electromagnet for generating a deflection magnetic field in the vacuum duct of a charged particle accelerating and accumulating device having a horizontal cross section of the vacuum duct having a substantially fan shape. There is a pair of upper and lower parts sandwiching the coil, and there is an exciting coil that forms a loop so that currents in opposite directions flow inside and outside along the vacuum duct, and this exciting coil is an outside coil along the vacuum duct. The vertical gap is larger than the vertical gap of the inner coil, and the coil at the connecting portion connecting the outer coil and the inner coil is arranged so as to bounce outward at an angle of 30 ± 15 degrees.

〔作用〕[Action]

本発明においては、小型蓄積リングおよび電子軌道に沿
っての均一な磁界分布を実現を図ることができる。
In the present invention, it is possible to realize a uniform storage field and a uniform magnetic field distribution along the electron orbit.

〔実施例〕〔Example〕

まず、本発明の特徴について述べる。本発明は、1個の
偏向電磁石で180度電子を偏向させ、電子の通る軌道軸
およびそれに垂直な平面内の広い領域に均一な磁場を実
現したことを最も主要な特徴とする。
First, the features of the present invention will be described. The most main feature of the present invention is that a single deflection electromagnet deflects electrons by 180 degrees and a uniform magnetic field is realized in a wide area in a plane perpendicular to the orbital axis of the electron and the electron.

また、SOR光を取り出す領域を確保しつつ超電導化する
ことにより、軌道半径を数十cm程度と小さくした3次元
的コイル構造を明確化した。
We also clarified a three-dimensional coil structure with an orbital radius as small as several tens of cm by making it superconducting while ensuring a region for extracting SOR light.

さらに、空芯型コイル構造をベースにしているので、得
られたコイルの配置を相似形に縮小拡大することによ
り、同一の起磁力(コイルに流す電流とコイルのターン
数との積であり、電源容量を決定する因子である)で同
一のエネルギーの電子を周回させることができることを
特徴とする。すなわち、同一のエネルギーで軌道半径が
変化するので、任意の波長の光を、単に相似形に拡大縮
小するだけの構造で提供することができることを特徴と
する。
Furthermore, since it is based on the air-core type coil structure, the same magnetomotive force (the product of the current flowing through the coil and the number of turns of the coil is obtained by reducing and expanding the arrangement of the obtained coils to a similar shape, It is a factor that determines the capacity of the power supply), and electrons of the same energy can be circulated. That is, since the orbital radius changes with the same energy, light having an arbitrary wavelength can be provided with a structure that simply expands and contracts in a similar shape.

なお、今回、3次元の磁場解析を実行し、SOR光取出し
を容易にしたコイル配置を実現できた。以下、上記コイ
ル配置について説明する。
It should be noted that this time, a three-dimensional magnetic field analysis was performed, and a coil arrangement that facilitated SOR light extraction was realized. The coil arrangement will be described below.

第1図〜第4図は、本発明による空芯型偏向電磁石とし
ての空芯コイルの実施例を種々の角度から見た配置図で
あり、1は内側コイル、2は外側コイル、3は渡りの部
分のコイル、4は真空ダクトである。第1図〜第4図に
おいて、(a)は実際のコイル巻線の外形、(b)は上
記コイルの中心線と真空ダクトの外形を示す。同図に示
すコイル配置構造により、電子の軌道半径を数十cm(こ
の例では52.38cmであり、これは3.5T,550MeVの軌道半径
に相当する)としたものである。本実施例においては、
電子の通る軌道軸に沿って均一な領域を確保するために
内側コイル1より外側コイル2の方を高くし、なおかつ
その2つのコイル1,2を結ぶ渡りの部分のコイル3を外
側に或る一定の角度だけ跳上げた構造になっている。ま
た、実際の磁場計算では、線電流モデルにより計算する
だけで充分な精度がある。
FIG. 1 to FIG. 4 are layout diagrams showing an embodiment of an air-core coil as an air-core type deflection electromagnet according to the present invention viewed from various angles, 1 is an inner coil, 2 is an outer coil, and 3 is a crossover. The coils 4 and 4 are vacuum ducts. 1 to 4, (a) shows the outer shape of the actual coil winding, and (b) shows the center line of the coil and the outer shape of the vacuum duct. With the coil arrangement structure shown in the figure, the orbital radius of electrons is set to several tens of cm (52.38 cm in this example, which corresponds to the orbital radius of 3.5 T, 550 MeV). In this embodiment,
The outer coil 2 is made higher than the inner coil 1 in order to secure a uniform region along the orbital axis through which the electrons pass, and the coil 3 at the connecting portion connecting the two coils 1 and 2 is placed outside. It has a structure that jumps up by a certain angle. Further, in the actual magnetic field calculation, there is sufficient accuracy only by calculating the line current model.

第5図〜第7図は、具体的なコイル値の3つの実施例を
上(±z方向)と横(±x方向)から見たコイル切詰配
置図であり、コイルの中心線のみを示したものである。
第6図のx≧0,y≧0,z≧0の空間におけるコイルの中心
線は、z=D1,x2+y2=R12の円弧とz=D2,x2+y2=R22
の円弧(ただし、D1>D2>0,R1>R2>0)のα≦θx≦
90度(第6図(a)参照)の部分である。すなわち、コ
イルの中心線は所定の範囲で円弧と一致する。ここで、
α,θxは3次元円柱座標の角度を表し、αは0度≦α
≦90度の間にある一定値である。この例ではα≠0であ
る。第6図,第7図のいずれにおいても、内側コイル1
と外側コイル2の中心線をその中に含む平面はz=0の
平面と30度±15度の角度で交差し、交線はy=tanα・
xあるいはy=αに平行である。第5図は、第6図のα
=0または第7図のa=0の場合に相当する。
FIG. 5 to FIG. 7 are coil chopping layouts showing three specific coil value examples from above (± z direction) and side (± x direction), showing only the center line of the coil. It is a thing.
The center line of the coil in the space of x ≧ 0, y ≧ 0, z ≧ 0 in FIG. 6 is the arc of z = D1, x 2 + y 2 = R1 2 and z = D2, x 2 + y 2 = R2 2
Of arc (where D1>D2> 0, R1>R2> 0) α ≦ θx ≦
This is a portion of 90 degrees (see FIG. 6 (a)). That is, the center line of the coil coincides with the circular arc within a predetermined range. here,
α and θx represent the angles of the three-dimensional cylindrical coordinates, and α is 0 ° ≦ α
It is a constant value between ≦ 90 degrees. In this example, α ≠ 0. In both FIG. 6 and FIG. 7, the inner coil 1
And the plane including the center line of the outer coil 2 therein intersects with the plane of z = 0 at an angle of 30 ° ± 15 °, and the line of intersection is y = tanα ・
It is parallel to x or y = α. FIG. 5 shows α in FIG.
= 0 or a = 0 in FIG. 7.

以下、第1図〜第4図の実施例について詳細に述べる。
第1図〜第4図の詳細なコイル配置は次の通りである
(第15図参照)。
Hereinafter, the embodiment of FIGS. 1 to 4 will be described in detail.
Detailed coil arrangements in FIGS. 1 to 4 are as follows (see FIG. 15).

外側コイル中心の半径R1=784.9mm 外側コイル中心の高さD1=161.3mm 内側コイル中心の半径R2=268.4mm 内側コイル中心の高さD2=124.8mm 渡り部分のコイルの跳上げ角度=30度 ここで、コイルの太さは、起磁力およびコイルに流すこ
とのできる最大電流密度によって規定され、線材の特性
・コイル内経験磁場・励磁速度等の因子によって異な
る。
Outer coil center radius R1 = 784.9mm Outer coil center height D1 = 161.3mm Inner coil center radius R2 = 268.4mm Inner coil center height D2 = 124.8mm Jumping angle of the coil at the transition point = 30 degrees here The thickness of the coil is defined by the magnetomotive force and the maximum current density that can be passed through the coil, and depends on factors such as the characteristics of the wire, the empirical magnetic field in the coil, and the excitation speed.

第8図(a),(b)は、上記のコイル配置の時、電子
軌道軸に沿ってそれに垂直な面内の磁場の均一度の分布
である。同図は、上から電子軌道軸に沿ってθx方向に
0度(x軸)〜40度(第8図(a)),50度〜90度(y
軸)(第8図(b))までの10度毎の各断面について磁
場の均一度(Uniformty,以下「U」と略称する)を示し
ている。図中横軸は均一度Uを表わし、縦軸は電子の軌
道面に垂直な断面をとった時の動径方向の位置を示して
いる(cm単位)。また、実線,鎖線,一点鎖線,二点鎖
線の各曲線は、電子軌道軸に垂直な方向の高さz=0cm,
1cm,2cm,3cmの位置に対する均一度Uを示す。ここで、
均一度Uとは、縦軸と各曲線で決定される位置における
磁場のz成分BZの値と、z=0cmで電子の平衡軌道の位
置(図中横軸の52cmの位置)にあたるBZの値BZ0のから
次の式で定義される量である。
FIGS. 8 (a) and 8 (b) show the homogeneity distribution of the magnetic field in the plane along the electron orbit axis and perpendicular to the axis when the coil is arranged as described above. This figure shows 0 degrees (x axis) to 40 degrees (FIG. 8 (a)) and 50 degrees to 90 degrees (y) along the electron orbit axis from above.
The magnetic field homogeneity (Uniformity, hereinafter abbreviated as "U") is shown for each cross section every 10 degrees up to the axis) (Fig. 8 (b)). In the figure, the horizontal axis represents the uniformity U, and the vertical axis represents the position in the radial direction when the cross section perpendicular to the orbital plane of the electron is taken (in cm). The solid line, the chain line, the one-dot chain line, and the two-dot chain line each have a height z = 0 cm in the direction perpendicular to the electron orbit axis,
The uniformity U for the positions of 1 cm, 2 cm and 3 cm is shown. here,
The homogeneity U is the value of the z component BZ of the magnetic field at the position determined by the vertical axis and each curve, and the value of BZ that corresponds to the position of the electron's equilibrium orbit at z = 0 cm (the position of 52 cm on the horizontal axis in the figure). It is a quantity defined by the following formula from BZ0.

U=(BZ−BZ0)/BZ0 第8図の横軸の均一度Uは真中が0であり、1目盛が±
1×10-3である。また、縦軸の太線は±5×10-4を表わ
す。すなわち、この図は、電子の軌道軸に沿ってそれに
垂直な平面の10cm×6cm(高さ方向については系の対称
性からz=3cm×2=6cm)の広い領域でほぼ±5×10-4
の均一度を達成していることを示している。この値は、
従来の電子蓄積リングの偏向電磁石に要求されている磁
場精度(均一度)とほぼ同等の値である。このように補
正コイルを付加することなく、外側コイル2の上下間ギ
ャップが内側コイル1の上下間ギャップより大きくなる
ように配置され、x=0の面に対して面対称の形状を有
するコイルがz=0の面に対して面対称に配置されるだ
けで、電子軌道軸に沿ってそれに垂直な平面の高さおよ
び動径方向の広い領域にこれだけの磁場精度を達成した
ものである。これらの計算はビオ・サバールの法則を用
いた厳密な3次元の磁場解析の結果であり、上記のコイ
ル配置もこのプログラムによるパラメータサーベイの結
果得られた値である。
U = (BZ-BZ0) / BZ0 The uniformity U on the horizontal axis in Fig. 8 is 0 at the center and ± on one scale.
It is 1 × 10 -3 . The thick line on the vertical axis represents ± 5 × 10 −4 . That is, this figure shows approximately ± 5 × 10 − in a wide area of 10 cm × 6 cm (z = 3 cm × 2 = 6 cm in the height direction due to the symmetry of the system) of a plane perpendicular to the electron's orbital axis. Four
It shows that the homogeneity of is achieved. This value is
The value is almost equivalent to the magnetic field accuracy (uniformity) required for the bending electromagnet of the conventional electron storage ring. Thus, without adding a correction coil, a coil having a vertical gap of the outer coil 2 larger than that of the inner coil 1 and having a plane symmetric shape with respect to the plane of x = 0 is obtained. Only by arranging in plane symmetry with respect to the plane of z = 0, such a magnetic field precision is achieved in the height of the plane perpendicular to the electron orbital axis and the wide region in the radial direction. These calculations are the results of a strict three-dimensional magnetic field analysis using the Biot-Savart law, and the coil arrangements described above are also the values obtained as a result of the parameter survey by this program.

次に渡りの部分のコイル3の跳上げ角度について、その
角度の設定精度を明らかにする。第9図〜第14図は、上
記の最適コイル配置において内側コイル1と外側コイル
2の位置を第1図〜第4図のままにして、渡りの部分の
コイル3の跳上げ角度を15度〜45度まで5度ずつ変化さ
せた時、第8図に相当する磁場の均一度の様子を示した
ものである。これらの図から明らかなように、渡りの部
分のコイル3の跳上げ角度に関しては、最適の値30度か
ら離れるに従って、特に偏向電磁石出口の0度〜20度付
近で均一度が乱れてくるものの、おおむね30度±15度の
範囲に入っていればよいことが分かる。
Next, with respect to the jumping-up angle of the coil 3 at the crossing portion, the setting accuracy of the angle will be clarified. 9 to 14 show that in the above optimum coil arrangement, the positions of the inner coil 1 and the outer coil 2 are the same as in FIGS. 1 to 4, and the hoisting angle of the coil 3 at the crossing portion is 15 degrees. FIG. 9 shows the state of the magnetic field homogeneity corresponding to FIG. 8 when the magnetic field is changed by 5 degrees up to 45 degrees. As is clear from these figures, with respect to the jumping-up angle of the coil 3 in the crossing portion, the uniformity is disturbed as it deviates from the optimum value of 30 degrees, especially near 0 to 20 degrees of the deflection electromagnet exit. , It can be seen that it only needs to be in the range of 30 degrees ± 15 degrees.

次に、内側コイル中心と外側コイル中心の位置の影響に
ついて述べる。第15図は内側コイル中心と外側コイル中
心の位置の許容範囲(斜線部)を示した図である。ただ
し、この範囲内に入っているR1,R2,D1,D2の任意の組合
せではなく、内側コイル1から外側コイル2を見た相対
角度θが、 tanθ=(D1−D2)/(R1−R2) =0.0707±0.0089 の範囲に入っていることが必要である。
Next, the influence of the positions of the center of the inner coil and the center of the outer coil will be described. FIG. 15 is a diagram showing an allowable range (hatched portion) of the positions of the center of the inner coil and the center of the outer coil. However, the relative angle θ from the inner coil 1 to the outer coil 2 is not tan θ = (D1-D2) / (R1-R2) ) = 0.0707 ± 0.0089 is required.

次に、これらの範囲に入っているコイル配置について均
一度の程度がどの位であるかを示す。
Next, the degree of uniformity will be shown for coil arrangements falling within these ranges.

第16図はコイル中心の位置関係を示しており、 表1は、第1図〜第4図に示す実施例で述べたコイル位
置において、動径方向の位置はそのままにして(R1,R2,
θ一定)、高さ方向に内側コイル中心と外側コイル中心
を同じ長さだけ平行移動させた時の均一度の程度を示す
ものである。表中左端の数値は平行移動量を表わし、J,
K,Iで示されている数値は、第8図〜第14図に示されて
いる均一度を表わすグラフにおいて、均一度Uがそれぞ
れ±5×10-4,±1×10-3,±2×10-3の範囲に入ってい
るポイントの数である。すなわち、0度〜90度の10度ご
との各断面の10通り、動径方向47cm〜57cmの1cmごとの
位置を示す11通り、さらに、高さ方向z=0〜3cmの1cm
ごとの位置に示す4通りで偏向電磁石内部の電子の通る
空間を計10×11×4=440のポイントで表わし、その内
上記の均一度の範囲に入っているポイントの数を示した
ものである。この表1から、±2×10-3の範囲に入って
いるポイントの数Iが300個程度あれば、すなわち、上
記空間の300/400=7割程度の体積において±2×10-3
の均一度を達成していれば良いという基準で、高さ方向
への平行移動の許容範囲を決定した。その結果、第16図
に示されているように、第1図〜第4図の実施例で述べ
たコイル配置に対して、−11.9mm〜+21.1mmの範囲を許
容値とした。
Figure 16 shows the positional relationship of the coil centers, Table 1 shows that at the coil positions described in the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, the positions in the radial direction are left unchanged (R1, R2,
θ is constant), and shows the degree of uniformity when the center of the inner coil and the center of the outer coil are translated in the height direction by the same length. The numerical value at the left end of the table represents the amount of translation, J,
Numerical values indicated by K and I are shown in FIGS. 8 to 14 in which the uniformity U is ± 5 × 10 −4 , ± 1 × 10 −3 , ±, respectively. It is the number of points within the range of 2 × 10 -3 . That is, there are 10 ways of each cross section every 10 degrees from 0 degree to 90 degrees, 11 ways showing the position every 1 cm of radial direction 47 cm to 57 cm, and further 1 cm of height direction z = 0 to 3 cm.
Each of the four positions shown in each position represents the space through which electrons inside the deflection electromagnet pass, with a total of 10 × 11 × 4 = 440 points, of which the number of points within the above range of uniformity is shown. is there. From Table 1, if the number I of points within the range of ± 2 × 10 -3 is about 300, that is, in the volume of 300/400 = 70% of the above space, ± 2 × 10 -3
The allowable range of parallel movement in the height direction was determined on the basis that it is sufficient to achieve the uniformity. As a result, as shown in FIG. 16, the range of −11.9 mm to +21.1 mm was set as the allowable value for the coil arrangement described in the embodiment of FIGS.

同様に、第17図,表2は内側コイル中心と外側コイル中
心の中央の位置PCを動かさず((R1+R2)/2,(D1+D
2)/2,θ一定)、動径方向にコイル配置を内側,外側共
に動かした時の均一度の程度を示したものである。ま
た、第18図,表3は、動径方向の位置R1,R2および高さD
2は一定で、内側コイル中心から外側コイル中心を見た
相対角度θを変化させた時の均一度の程度を示したもの
である。これらいずれの表においても±2×10-3に入っ
ているポイントの数が300個程度という基準からコイル
配置の許容値を設定し、第15図に示されている許容値の
範囲を算出した。
Similarly, in FIG. 17 and Table 2, the center position PC of the center of the inner coil and the center of the outer coil is not moved ((R1 + R2) / 2, (D1 + D
2) / 2, constant θ), and shows the degree of uniformity when the coil arrangement is moved both inside and outside in the radial direction. Further, FIG. 18 and Table 3 show the positions R1 and R2 and the height D in the radial direction.
2 is constant and indicates the degree of uniformity when the relative angle θ from the center of the inner coil to the center of the outer coil is changed. In each of these tables, the allowable value of coil arrangement was set based on the standard that the number of points within ± 2 × 10 -3 was about 300, and the range of allowable values shown in Fig. 15 was calculated. .

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、真空ダクトに沿った内側
と外側に反対方向の電流が流れるようにループを形成し
た励磁コイルを真空ダクトを挟んで上下に一対以上置
き、外側コイルの上下間ギャップを内側のコイルの上下
間ギャップよりも大きくし、かつ渡りの部分のコイルを
外側に30±15度の角度で跳ね上げるように配置したこと
により、偏向電磁石内部の広い領域にわたって良好な磁
場の均一度を得ることができ、小型蓄積リングの実用化
を図ることができるので、半導体LSIのリソグラフィー
工程での微小パターンの形成が可能になり、半導体工場
で小型蓄積リングをSOR露光装置として設置することが
可能になるという効果がある。
As described above, according to the present invention, a pair of exciting coils having loops formed so that currents in opposite directions flow inward and outward along the vacuum duct are placed above and below the vacuum duct, and the gap between the upper and lower outer coils is set. Is larger than the gap between the top and bottom of the inner coil, and the coil at the crossover is arranged so as to bounce outward at an angle of 30 ± 15 degrees, so that a good magnetic field uniformity can be achieved over a wide area inside the deflection electromagnet. Since it is possible to obtain one time and commercialize a small storage ring, it becomes possible to form a minute pattern in the lithography process of a semiconductor LSI, and the small storage ring can be installed as a SOR exposure device in a semiconductor factory. There is an effect that it becomes possible.

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

第1図〜第4図は本発明に係わる空芯型偏向電磁石の一
実施例を示す配置図、第5図〜第7図はコイル切詰配置
図、第8図は第1図〜第4図に示す空芯型偏向電磁石に
おける磁場の均一度を示すグラフ、第9図〜第14図は内
側コイルと外側コイルを結ぶ渡りの部分のコイルの跳上
げ角度を変化させた時の均一度を示すグラフ、第15図は
内側コイル中心と外側コイル中心の位置の許容範囲を示
した説明図、第16図は表1に対応する説明図、第17図は
表2に対応する説明図、第18図は表3に対応する説明図
である。 1……内側コイル、2……外側コイル、3……渡りの部
分のコイル、4……真空ダクト。
1 to 4 are layout drawings showing an embodiment of an air-core type bending electromagnet according to the present invention, FIGS. 5 to 7 are coil layout layout drawings, and FIG. 8 is FIGS. 1 to 4. Graphs showing the homogeneity of the magnetic field in the air-core type deflection electromagnet shown in Fig. 9, and Figs. 9 to 14 show the homogeneity when the coil hoisting angle of the transition portion connecting the inner coil and the outer coil is changed. Graph, FIG. 15 is an explanatory view showing the allowable range of the positions of the inner coil center and the outer coil center, FIG. 16 is an explanatory view corresponding to Table 1, FIG. 17 is an explanatory view corresponding to Table 2, and FIG. The figure is an explanatory diagram corresponding to Table 3. 1 ... Inner coil, 2 ... Outer coil, 3 ... Crossover coil, 4 ... Vacuum duct.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】真空ダクトの水平断面がほぼ扇形の形状を
有する荷電粒子加速蓄積装置の前記真空ダクトに偏向磁
場を発生させる空芯型偏向電磁石において、 前記真空ダクトを挟んで上下に一対以上設けられ、真空
ダクトに沿った内側と外側に反対方向の電流が流れるよ
うにループを形成した励磁コイルを有し、この励磁コイ
ルは、真空ダクトに沿った外側のコイルの上下間ギャッ
プが内側のコイルの上下間ギャップよりも大きく、かつ
外側コイルと内側コイルを結ぶ渡りの部分のコイルが外
側に30±15度の角度で跳ね上がるように配置されたもの
であることを特徴とする空芯型偏向電磁石。
1. An air-core type deflection electromagnet for generating a deflection magnetic field in the vacuum duct of a charged particle accelerating and accumulating device, wherein a horizontal cross section of the vacuum duct is substantially fan-shaped. And has an exciting coil that forms a loop so that currents in opposite directions flow inside and outside along the vacuum duct, and this exciting coil is a coil in which the upper and lower gaps of the outside coil along the vacuum duct are inside. The air-core type deflection electromagnet is characterized in that it is larger than the gap between the upper and lower sides of the coil, and the coil of the connecting portion connecting the outer coil and the inner coil is arranged so as to jump up to the outside at an angle of 30 ± 15 degrees. .
【請求項2】偏向電磁石を構成するコイルは超電導コイ
ルであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
空芯型偏向電磁石。
2. The air-core type deflection electromagnet according to claim 1, wherein the coil forming the deflection electromagnet is a superconducting coil.
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