JPH01116482A - 微小電流モニター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、粒子加速器に係り、特に重イオン加速器のよ
うな微小電流発生装置の電流計測に好適なモニターシス
テムに関する。

〔従来の技術〕

イオン加速器で得れる電流は、一般に電子加速器に比較
して小さい。特に重イオン加速器での最終引出し電流は
、１〜数十ｎＡとなる。この電流を測定するのには、従
来電流トランス型モニターが使用されていて、これにつ
いては、アイ・イー・イー・イートランザクション・オ
ン・ニュークリアサイエンス・エヌエス３２．４５　１
９８５年第１９５９〜１９６１頁（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｕ
ｓ、ＮｕｃｌｅａｒＳｃｉｅｎｃｅ　Ｎ５３２　　Ｖｏ
１２５　１９５９（１９８５））において述べられてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点３ 重イオン加速器では、そのイオン源等の制約により最終
エネルギーで得られる電流は、１１子加速器に比較して
非常に小さく、１〜数士ｎＡ程度となる。従来、加速器
の電流値を測定するには、ファラデーカップ、蛍光板等
の破ａｍ定と電流トランスモニター、静電型モニター等
の非破壊測定が行なわれている。しかし、どれも微小電
流のために雑音対策等が大変となる。

上記従来例は、雑音対策を考慮して設計されているが、
（１）検出感度及びＳＮ比を上げるためにトロイダルコ
アを小さくする。そのため、（２）モニター本体及び一
部の処理回路を真空中に設置している。等の問題点を有
する。重イオン加速器ではビーム寿命を長くするために
超高真空を維持しなくてはならないため、真空中への機
器挿入を極力ひかえなくてはならない。また、重イオン
のように軌道放射によるビームサイズの減衰がない装置
では、大きなベータトロン振動によるビームロスをさけ
るため、ビームダクトは十分に大きく取りたい。従って
、モニターコアを小さくすることができない。

本発明の目的は、真空外に設置し、微小ビーム電流値及
びビーム位置を測定するモニターを提供することによる
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、以下のようにして達成される。

まず、ビームダクト中の電磁場が真空外へ洩れるように
、モニタ一部のダクトをセラミックスとする。そこに、
超電導量子干渉計（以下、５ＱＵＩＤ）をビームの作る
磁場と垂直になるように、上下左右に四ケ所に設置する
。

〔作用〕

ビームの誘起する電磁場は、セラミックダクト部で、真
空外に洩れ出すことができる。これにより、真空外での
測定が可能となる。

５ＱＵＩＤは、超電導体のマイスナー効果とジョセフソ
ン効果を応用し、その素子を通過する磁束量を求めるも
のである。よって、通過磁束量から周回するビーム電流
値を知ることができる。また５ＱＵＩＤの測定下限は、
〜１ＦＩＳＴ（テスラ）であるため、例として、半径２
５Ｉ１ｍの円筒ダクトを仮定すると、測定下限ビーム電
流値は、〜１３０ｐＡとなる。

さらに、上下左右にモニターを設置することにより、ビ
ームが中心からずれた時に生じる上下左右の磁束のアン
バランスを測定することが可能となる。このアンバラン
スを用いて、ビーム位置を測定する。

水平位置＝左−右／左＋右 垂直位置＝上−下／上＋下 〔実施例〕 以下本発明の一実施例を第１図により説明する。

真空槽を形成するビームダクト４とその中を周回する重
イオンビーム３と３が誘起する電磁場を真空外に洩れ出
させるセラミックダクト５と、５の外側に配置された、
３の誘起する磁場を測定する５ＱＵＩＤＩと１を外部か
らの磁場から遮蔽するとともに、５ＱＵＩＤ冷却用に使
用する磁気シールド６により構成する。上下左右に置い
た５ＱＵＩＤを各々、モニター１１．１２，１３．１４
とする。

重イオンは、ベータトロン振動が大きいので、４は半径
５０＋ｎｍの円筒形として考えると、３の作る磁場は、 と与えられる。

又は、中心からのずれ、では、測定点のＸからの角度を
示す。まず、ビームが中心を通る時を考えると、ｘ＝ｏ
より、Ｂ＝μｏＩ／２πｒとなる。

Ｉ＝１ｎＡとすると、’ｒ＝５０ｍｍで作る磁場は、４
　Ｘ　１０−”Ｔ　となり、１の測定下限ｈ／２ｅ〜２
　Ｘ　１０”Ｔ　より十分に大きい。ここでｈはブラン
クの定数である。この時、６により余分な外場を十分に
遮敞し、５ＱＵＩＤの冷却を行なう。

これにより、１ｎＡ　からの電流値が測定できる。

Ｘ≠０のときは、ｒ　＞　ｘとすると として表わせる。従って、四箇所に置いたモニターを足
し合わせると、Ｘ≠０による効果を消すことが可能とな
る。

次に、（２）式を用いて、 ■は、各５ＱＵＩＤの出力電圧 の演算を行なうと、 Ｒｌ　”　　Ｘ　　　　　　Ｒｌ　”　　Ｘ　水平垂直 のような関係が生じる。

これにより、ビーム位置（水平及び垂直）の測定が可能
となる。本実施例により、ｎＡ級の電流値及び位置が同
時に測定でき、モニター数を減らすことが可能となる。

又、逆に、各位置での電流値が測定できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ｎＡ級の従来測定が非常に回連であっ
た電流値が測定でき、さらに位置測定が可能となり、Ｒ
Ｆ空胴又は偏向磁石等のフィードバックセンサーとして
、高感度のものを提供できる。

また、重イオン用の真空ダクトを十分に大きく取ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図を示す。 １・・・電流測定用５ＱＵＩＤ、２・・・ビームの作る
磁界、３・・・重イオンビーム、４・・・通常のビーム
ダクト、５・・・セラミックダクト、６・・・５ＱＵＩ
Ｄ用磁馬１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、真空槽を形成する真空ダクト、その一部をセラミッ
   クとしたラミックダクト、セラミックダクトの外側に置
   いて、ビームの作る磁場以外を遮敞するとともに、冷媒
   を循環させる磁気シールドにおいて、磁気シールドの内
   部に、超電導量子干渉計をビームの作る磁場のアンバラ
   ンスを計測できるように配置することにより、１０＾−
   ＾８Ａ級の微小電流の電流値及びビーム位置を同時に測
   定することを特徴とする微小電流モニター。