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JPH0779040B2 - Superconducting ultra-compact SOR ring device - Google Patents
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JPH0779040B2 - Superconducting ultra-compact SOR ring device - Google Patents

Superconducting ultra-compact SOR ring device

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JPH0779040B2
JPH0779040B2 JP28293289A JP28293289A JPH0779040B2 JP H0779040 B2 JPH0779040 B2 JP H0779040B2 JP 28293289 A JP28293289 A JP 28293289A JP 28293289 A JP28293289 A JP 28293289A JP H0779040 B2 JPH0779040 B2 JP H0779040B2
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JP
Japan
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superconducting
electron beam
electromagnet
orbit
ring device
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博文 田中
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、例えばリソグラフィーなどの線源として用
いる超電導超小型SORリング装置に関するものである。
The present invention relates to a superconducting microminiature SOR ring device used as a radiation source for lithography, for example.

[従来の技術] 第3図は、例えば東京大学物性研究室技術レポート“Su
perconducting Racetrack Electron Storage Ring and
Coexistent Injector Microtron for Synchrotron Radi
ation"ISSN 0082−4798 Ser.B No.21 Septenber 1984に
記載された従来の超電導超小型SORリングの平面図であ
り、図において、(1)は電子ビームの入射部、(2)
はこの入射部(1)から入射された電子ビームが高速度
で回転するためのレーストラック状の真空チェンバー、
(3)は真空チェンバー(2)の曲部に配置した超電導
偏向電磁石、(4)は真空チェンバー(2)の直線部に
配置した4極電磁石、(5)は高周波加速空胴、(6)
はスキューキュー電磁石、(7)は6極電磁石である。
[Prior Art] Fig. 3 shows, for example, the technical report "Su
perconducting Racetrack Electron Storage Ring and
Coexistent Injector Microtron for Synchrotron Radi
ation "ISSN 0082-4798 Ser.B No.21 Septenber 1984 is a plan view of a conventional superconducting ultra-compact SOR ring, in which (1) is an electron beam incident part, and (2)
Is a race-track type vacuum chamber for rotating the electron beam incident from the incident part (1) at a high speed,
(3) is a superconducting bending electromagnet arranged in a curved portion of the vacuum chamber (2), (4) is a quadrupole electromagnet arranged in a straight portion of the vacuum chamber (2), (5) is a high frequency acceleration cavity, (6)
Is a skew cue electromagnet, and (7) is a 6-pole electromagnet.

周長が10m以下の超電導超小型SORリング装置は、線形加
速器や電子シンクロトロン等で加速した高速電子を長時
間蓄える装置で、入射部(1)から入射した電子ビーム
(荷重粒子)は真空チェンバー(2)内部を高速で回転
する。超電導偏向電磁石(3)は電子ビームを曲げる働
きをさせるものであるが、この超電導偏向電磁石(3)
だけでは電子ビームの軌道はレーストラック状超電導偏
向電磁石中では円弧形状で、その他の部位では直線形状
の設計軌道から離れ、たちまち真空チェンバー(2)に
ぶっかって無くなってしまう。そのため電子ビームを設
計軌道に集束させる働きをする4極電磁石(4)が必要
となる。6極電磁石(7)はエネルギーの違う電子ビー
ムの収差を補正する働きを持ち、高周波加速空胴(5)
はエネルギーが減少した電子ビームに更にエネルギーを
供給する働きをする装置である。また、スキューキュー
電磁石(6)は真空チェンバー(2)内を回わる電子ビ
ームの塊の形を整える働きをする電磁石である。
The superconducting ultra-compact SOR ring device with a circumference of 10 m or less is a device that stores high-speed electrons accelerated by a linear accelerator or electron synchrotron for a long time, and the electron beam (load particles) incident from the injection part (1) is a vacuum chamber. (2) Rotate the inside at high speed. The superconducting deflection electromagnet (3) functions to bend the electron beam. The superconducting deflection electromagnet (3)
Only by itself, the trajectory of the electron beam has an arc shape in the racetrack-shaped superconducting bending magnet, and apart from the linear design trajectory in other parts, it immediately falls into the vacuum chamber (2) and disappears. Therefore, a quadrupole electromagnet (4) that functions to focus the electron beam on the designed orbit is required. The 6-pole electromagnet (7) has a function of correcting aberrations of electron beams having different energies, and has a high-frequency acceleration cavity (5).
Is a device that serves to supply more energy to the reduced energy electron beam. The skew cue electromagnet (6) is an electromagnet that functions to adjust the shape of the mass of the electron beam circulating in the vacuum chamber (2).

以上の各コンポーネントを前記設計軌道上に配置するこ
とで従来の超電導超小型SORリング装置が理論上におい
て成り立っている。
The conventional superconducting microminiature SOR ring device is theoretically established by arranging the above components on the design orbit.

[発明が解決しようとする課題] 上記のように従来の超電導超小型SORリング装置では、
例えば、超電導偏向電磁石(3)の漏れ磁場の影響等で
実際の電子ビームの通る軌道(以下平衡軌道という)が
前記設計軌道上にないのに4極電磁石(4)は設計軌道
上に設置されている。そのため、4極電磁石(4)は本
来の電子ビームを集束させる働きをする以外に電子ビー
ムを偏向する働きもしてしまう。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, in the conventional superconducting microminiature SOR ring device,
For example, the quadrupole electromagnet (4) is installed on the design orbit even though the orbit (hereinafter referred to as the equilibrium orbit) through which the actual electron beam passes is not on the design orbit due to the influence of the leakage magnetic field of the superconducting deflection electromagnet (3). ing. Therefore, the quadrupole electromagnet (4) has a function of deflecting the electron beam in addition to the function of focusing the original electron beam.

その結果、軌道はさらにずれてしまい磁場の不均一を領
域に軌道がずれて電子ビームが安定に回りにくくなって
しまうという問題点があった。これは、従来の設計が大
型の加速器と同じ理論に基づいて行なわれているために
起ったものである。
As a result, the orbit is further deviated, and the orbit is deviated to the region where the magnetic field is not uniform, which makes it difficult to stably rotate the electron beam. This is because the conventional design is based on the same theory as a large accelerator.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、4極電磁石が電子ビームを集束させる働きの
みを行なう超電導超小型SORリング装置を得ることを目
的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a superconducting microminiature SOR ring device in which a quadrupole electromagnet only functions to focus an electron beam.

[課題を解決するための手段] この発明に係る超電導超小型SORリング装置は、4極電
磁石を真空チェンバー直線部の設計軌道からずらし、電
子ビームの平衡軌道に合致するように配置したものであ
る。
[Means for Solving the Problems] In the superconducting ultra-compact SOR ring device according to the present invention, the quadrupole electromagnet is displaced from the design trajectory of the straight portion of the vacuum chamber and is arranged so as to match the equilibrium trajectory of the electron beam. .

[作用] この発明における超電導超小型SORリング装置は、4極
電磁石の中心を設計軌道からずらして置くこと、即ち、
超電導偏向電磁石の不均一な磁場分布の作用により設計
軌道から大きくはずれた平衡軌道上に4極電磁石を配置
することにより、4極電磁石は、電子ビームを集束する
働きのみの作用をすることになる。
[Operation] In the superconducting microminiature SOR ring device according to the present invention, the center of the quadrupole electromagnet is displaced from the design orbit, that is,
By placing the quadrupole electromagnet on the equilibrium orbit greatly deviated from the design orbit due to the action of the non-uniform magnetic field distribution of the superconducting bending electromagnet, the quadrupole electromagnet acts only to focus the electron beam. .

[実施例] 以下、この発明の実施例について説明する。第1図はこ
の発明の一実施例の概略平面図であり、先に説明した第
3図と同一または相当部分は同一符号を付し、その説明
は省略する。
[Examples] Examples of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic plan view of an embodiment of the present invention, in which the same or corresponding parts as those in FIG. 3 described above are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

図において、(8)はレーストラック状に設計された電
子ビームの設計軌道、(9)は超電導偏向電磁石(3)
の不均一な磁場分布の作用により上記設計軌道から大き
くずれた電子ビームの平衡軌道を示す。従って、この発
明においては、4極電磁石(4)の中心を平衡軌道
(9)上に配置したものである。
In the figure, (8) is a design track of an electron beam designed in a race track shape, and (9) is a superconducting deflection electromagnet (3).
2 shows an equilibrium orbit of an electron beam that is largely deviated from the design orbit due to the action of the non-uniform magnetic field distribution of. Therefore, in the present invention, the center of the quadrupole electromagnet (4) is arranged on the balanced orbit (9).

以上の構成において、高速の電子ビームが入射部(1)
から入射すると、超電導偏向電磁石(3)、4極電磁石
(4)、スキューキュー電磁石(6)および6極電磁石
(7)の各電磁石の働きによりレーストラック形の真空
チェンバー(2)の中を電子ビームは回ることになる。
そのとき、超電導偏向電磁石(3)は電子ビームを偏向
させる働きをする磁石であり、しかもこの磁石は超電導
磁石であるため磁場分布が矩形ではなく偏向軌道(9)
は設計軌道(8)から大きくはずれる。
In the above structure, the high-speed electron beam is incident on the incident part (1).
When incident from above, the superconducting deflection electromagnet (3), the quadrupole electromagnet (4), the skew cue electromagnet (6), and the sextupole electromagnet (7) are operated by the electromagnets to move through the racetrack type vacuum chamber (2). The beam will rotate.
At that time, the superconducting deflection electromagnet (3) is a magnet that functions to deflect the electron beam, and since this magnet is a superconducting magnet, the magnetic field distribution is not rectangular but the deflection trajectory (9).
Deviates greatly from the design trajectory (8).

第2図は超電導偏向電磁石(3)の中の平衡軌道(9)
の設計軌道(8)からのずれを表わした図である。この
第2図からわかるように超電導偏向電磁石(3)の出口
では電子の平衡軌道(9)は設計軌道(8)から約8mm
外側にずれていることがわかる。これは超電導超小型SO
Rリングにとっては非常に大きい量である。従来の加速
器の設計は、超小型SORリング用のシミュレイションプ
ログラムが無かったため大型の加速器の設計理論をその
まま適用していたためこのずれ量が無視されていた、従
って、真空チェンバー(2)の直線部では平衡軌道
(9)は設計軌道(8)よりも外側または内側に大きく
はずれるにもかかわらず設計軌道(8)上に4極電磁石
を配置していた。しかしながら、この発明では、平衡軌
道(9)のずれをシミュレイションプログラムにより計
算して4極電磁石(4)を平衡軌道(9)上に配置し、
その結果4極電磁石は、電子ビームを平衡軌道(9)上
に集束させる働きのみを行なう。
Fig. 2 shows the equilibrium orbit (9) in the superconducting bending magnet (3).
It is a figure showing the deviation from the design trajectory (8) of. As can be seen from FIG. 2, the equilibrium orbit (9) of electrons is about 8 mm from the design orbit (8) at the exit of the superconducting bending electromagnet (3).
You can see that it is shifted to the outside. This is a superconducting ultra-small SO
This is a very large amount for the R ring. In the conventional accelerator design, since there was no simulation program for the ultra-small SOR ring, the design theory of the large accelerator was applied as it was, and this deviation was ignored. Therefore, the linear portion of the vacuum chamber (2) was ignored. However, although the equilibrium orbit (9) is largely deviated to the outside or the inside from the design orbit (8), the quadrupole electromagnet is arranged on the design orbit (8). However, in the present invention, the deviation of the equilibrium orbit (9) is calculated by a simulation program, and the quadrupole electromagnet (4) is arranged on the equilibrium orbit (9),
As a result, the quadrupole electromagnet only serves to focus the electron beam on the equilibrium orbit (9).

なお、上記実施例では4極電磁石(4)を設計軌道
(8)からずらした超電導超小型SORリング装置のこと
のみを言及したが、超電導超小型SORリングを構成する
他のコンポーネントも同様に設計軌道(8)からずらし
て、平衡軌道(9)上に配置することも電子ビームを安
定に回転するためには必要である。
Although only the superconducting microminiature SOR ring device in which the quadrupole electromagnet (4) is deviated from the design trajectory (8) is referred to in the above-mentioned embodiment, other components constituting the superconducting microminiature SOR ring are designed in the same manner. It is also necessary to displace the orbit (8) on the equilibrium orbit (9) in order to stably rotate the electron beam.

[発明の効果] 以上説明したように、この発明の超電導超小型SORリン
グ装置によれば、4極電磁石を設計軌道からずらして平
衡軌道上に配置したので、4極電磁石が本来の電子ビー
ムを集束させる働きだけを行ない、電子ビームを4極電
磁石で偏向させることがなく安定に電子ビームを回転す
ることができるという効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the superconducting microminiature SOR ring device of the present invention, since the quadrupole electromagnet is arranged on the equilibrium orbit so as to be displaced from the design orbit, the quadrupole electromagnet generates the original electron beam. There is an effect that only the function of focusing is performed, and the electron beam can be stably rotated without being deflected by the quadrupole electromagnet.

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

第1図はこの発明の一実施例を示す概略平面図、第2図
は超電導偏向電磁石内での平衡軌道が設計軌道からはず
れていることを表わす説明図、第3図は従来の超電導超
小型SORリング装置の平面図である。 図において、(1)は入射部、(2)は真空チェンバ
ー、(3)は超電導偏向電磁石、(4)は4極電磁石、
(8)は設計軌道、(9)は平衡軌道である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a schematic plan view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing that the equilibrium orbit in the superconducting bending electromagnet is out of the designed orbit, and FIG. 3 is a conventional superconducting microminiature. It is a top view of a SOR ring device. In the figure, (1) is an incident part, (2) is a vacuum chamber, (3) is a superconducting deflection electromagnet, (4) is a quadrupole electromagnet,
(8) is a design trajectory, and (9) is an equilibrium trajectory. In each drawing, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レーストラック状の真空チェンバーと、こ
の真空チェンバーの曲部に配設され電子ビームを偏向さ
せる超電導偏向電磁石と、前記真空チェンバーの直線部
に配設され、前記電子ビームを集束させる4極電磁石と
を備えた超電導超小型SORリング装置において、前記4
極電磁石を設計軌道からずれた電子ビームの平衡軌道上
に合致して配置したことを特徴とする超電導超小型SOR
リング装置。
1. A racetrack-shaped vacuum chamber, a superconducting deflection electromagnet that is arranged in a curved portion of the vacuum chamber and deflects an electron beam, and a linear portion of the vacuum chamber that focuses the electron beam. In a superconducting ultra-compact SOR ring device including a 4-pole electromagnet,
A superconducting ultra-compact SOR characterized by arranging polar electromagnets on the equilibrium orbit of an electron beam deviating from the design orbit
Ring device.
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