(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【発明の詳細な説明】
【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（Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ  Ｒａｄｉａｔｕｉｏ：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。
0004085176.tif 000002
【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。
0004085176.tif 000003
【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。
0004085176.tif 000004
【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
【図１】
0004085176.tif 000005
【図２】
0004085176.tif 000006
【図３】
0004085176.tif 000007
【図４】
0004085176.tif 000008
【図５】
0004085176.tif 000009
【図６】
0004085176.tif 000010
【図７】
0004085176.tif 000011
【図８】
0004085176.tif 000012