JPH03163392A - 荷電粒子ビームモニター - Google Patents

荷電粒子ビームモニター

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JPH03163392A
JPH03163392A JP30193689A JP30193689A JPH03163392A JP H03163392 A JPH03163392 A JP H03163392A JP 30193689 A JP30193689 A JP 30193689A JP 30193689 A JP30193689 A JP 30193689A JP H03163392 A JPH03163392 A JP H03163392A
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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] この発明は、荷電粒子ビームモニター、例えば、荷電粒
子加速装置などで用いられる荷電粒子ビームの形状及び
位置を測定する荷電粒子ビームモニターに関するもので
ある. [従来の技術] 第3図は例えばIEEE}ランザクションVolNS−
22,No.3  1975年6月号、に発表されたJ
.キュープラス等著の論文「ベバラックにおける重イオ
ンビーム用マルチワイヤーチェンバーシステ1% Jに
開示された従来の荷電粒子ビームモニターの組立図であ
る. 図において、符号(1)は、荷電粒子ビームモニターの
ビーム入射窓、(2)はビーム入射窓(1〉の次に積層
される陰極ワイヤー面、(3)は陽1iX方向ワイヤー
面、〈4)は陽11X方向ワイヤー面(3)と同じワイ
ヤー間隔をもつ陽iY方向ワイヤー面、(5)は上記陽
極ワイヤー面と陰極ワイヤー面との間に一定の隙間を保
つために必要に応じて積層されるスペーサー、(6a)
は陰極ワイヤー面(2)に設けられたガス供給口、(6
b)は他の陰極ワイヤー面(2〉に設けられたガス排出
口、(7)は上記陽極、陰極両ワイヤー面(2)(3)
(4) .スベーサー(5)及びビーム入射窓(1)を
積層し、締め付けるためのボルトである. 次に上記従来装置の動作について説明する.図示されて
いないO−リングや接着剤等適当な方法により、上記積
層間の気密性が保たれている荷電粒子ビームモニター内
に、ガス供給口(6a)よりガスを注入し、また、ガス
排出口(6b)よりガスを排気することにより、ガスを
充満させる。
次いで、隨極ワイヤー面(2)に負の高電圧を印加し、
陽極ワイヤー面(3)内の各ワイヤーとの間に大きな電
場勾配を作る. ここに高速荷電粒子が入射すると、荷電粒子ビームモニ
ター内部の荷電粒子入射軌道近傍のガスが電離し、Ti
iしたガスイオンと電子は上記軌道近傍の陽極ワイヤー
面(3)と陰極ワイヤー面(2)との間に形成された電
場勾配に沿って移動加速され、陽極ワイヤー面(3)(
4)内のワイヤー又は陰極ワイヤー面ク2)内のワイヤ
ーに電荷を誘起し、この電荷が集められて当該ワイヤー
より信号として取り出される. その結果、信号の出力されたワイヤーの位置を知ること
.により、荷電粒子の通過した位置を知ることが可能と
なる。
[発明が解決しようとする課題] 従来の荷電粒子ビームモニターは、以上のように構成さ
れているので、陽極X方向及びY方向ワイヤー面(3)
(4)では、同じ空間分解能でしが、荷電粒子ビームの
位置を、検出できながった.このため、例えばX方向と
Y方向とで異なる拡がりを持つ荷電粒子ビームの形状を
測定する際、荷電粒子ビーム幅に比べて、陽極X方向又
はY方向のワイヤーの間隔が狭く、従って荷電粒子ビー
ムの全幅を十分に覆えない場合や、あるいは、逆に上記
ワイヤー間隔が広すぎて、ビーム形状が正確に測定でき
ないなどの問題点があり、これらの問題点を解決したい
という課題を有していた.この発明は、上記のような課
題を解決するためになされたもので、X方向とY方向と
で異なる拡がりを持つ荷電粒子ビームを、適切がっ正確
に測定できるR電粒子ビームモニターを得ることを目的
とする. [課題を解決するための手段] この発明に係る荷電粒子ビームモニターは、異なる方向
に対しそれぞれ異なった空間位置分解能を備えるように
構成しているものである.[作 用] この発明における荷電粒子ビームモニターは、上記のよ
うに構成されているので、X方向又はY方向に異なって
拡った楕円形状ビームであっても、X一方向、Y一方向
それぞれのビームの拡りに応じた適切な空間位置分解能
で、ビーム形状や泣置を測定することができ、従って、
拡ったビームを非常に多数の狭い間隔の陽極ワイヤーで
測ったり、あるいは、狭いビームを広い間隔の陽極ワイ
ヤーを持つ大寸法の荷電粒子ビームモニターで測定する
ことがなく、適切なワイヤー間隔で測ることができて、
経済的である. [実施例] 以下、この発明をその一実施例を示す図に基づいて説明
する。
第1図において、符号(1)は荷電粒子ビームモニター
のビーム入射窓、(8)は陽極面、例えば、ワイヤーを
比較的密に張った陽極ワイヤー面、(9)は陽極面、例
えば、ワイヤーを相対的に粗に張った!@極ワイヤー面
、(IO)は陽極ワイヤー面(8)と(9〉 とに挟ま
れた陰極面、例えば、陰極ワイヤー面、(11〉は陽極
ワイヤー面(9)とスベーサー(5〉とに挟まれた陰極
面、関えば、陰極ワイヤー面である。
なお、図中、符号(2) (5) (7)で示すものは
、従来装置において同一符号で示したものと同一又は同
等のものである. このように、この発明の異なる方向に対しそれぞれ異な
った空間位置分解能を備えさせるために、この実施例に
あっては、陽極ワイヤー面のワイヤー間隔を例えばX方
向、Y方向で異なる値とし、かつ、上記異なる陽極ワイ
ヤー面と陰極ワイヤー面との間隔を上記陽極ワイヤー間
隔に応じた適切な間隔値として、陽極X方向ワイヤー及
びY方向ワイヤー共に等しい電場勾配が形成されるよう
にし、等しいガス増幅率が得られるようにしている.ま
た、第2図で示すものは、楕円形状断面をもつ荷電粒子
ビーム(12)をこの実施例による荷電粒子ビームモニ
ターによって観測した結果を模式的に示したものであり
、(8a)はワイヤー間隔を比較的密に張ったqItI
Mワイヤー面(8)の断面、(9a)はワイヤー間隔を
相対的に粗に張った陽極ワイヤー面(9)の断面であり
、(12a)は荷電粒子ビーム<12)のX一方向の荷
電粒子密度分布のtill例、(12b)は荷電粒子ビ
ーム(12)のY一方向の観測例である. 次に、上記実施例の動作について説明する.従来技術の
動作で説明したように、荷電粒子は、荷電粒子ビームモ
ニター内で、その軌跡に沿って、ガスを電離してイオン
ガスを創り出し、該軌跡に最も近い所に電気力線を創り
出している陽極ワイヤー、あるいは該軌跡近傍の両側の
2本の陽極ワイヤーに信号を誘起する.このため、信号
を出力した陽極ワイヤーの位置を知ることによって、荷
電粒子の入射の位置を知ることができ,また、多数の荷
電粒子が入射すれば、その密度分布が測定できる. すなわち、第1図に示す陽極ワイヤー面(8)のように
、陽極ワイヤー間隔が狭い程荷電粒子の入射位置を正確
に知ることができ、また同図に示す陽極ワイヤー而(9
〉のように、陽極ワイヤー間隔が広い程荷電粒子の入射
位置は粗くしか測定できない.従って、狭い空間に全荷
電粒子数の大部分が存在ずるような荷電粒子ビームの空
間密度分布を測定するためには、侠いワイヤー間隔を持
った陽極ワイヤー面を持つ荷電粒子ビームモニターが必
要であり、この場合の荷電粒子ビームの空間的拡がりは
小さいため、陽極ワイヤー本数も小数ですむ. また、広い空間的拡がりを持つ荷電粒子ビームに対して
は、上記とは逆に、広いワイヤー間隔のrS極ワイヤー
面を持つ荷電粒子ビームモニターが適当である. 更に、ガスに荷電粒子ビーlえが照射されて生成された
ガスイオンと電子のうち、電気力線に沿って移動・加速
される電子は、更にガス分子と衝突を起こし、新たにガ
ス分子を電離し、イオン増殖作用を生ずるが、これをガ
ス増幅といい、ガス増幅の大きな荷電粒子ビームモニタ
ー程大きな信号を得る.一般にガス増幅率は、例えば陰
極ワイヤー面(2), (10). (11)に一定の
電圧を印加した場合に,陽極ワイヤー間隔が広い程、陽
極一陰極間隔が狭い程大きくなり、例えば次に示すR.
W.ヘンドリック( R.W.lIendricks 
)  著、ニュークレア インスッルメント アンド 
メソッズ(Nuclear Instrument a
nd Metbods) 1972年 第102巻 第
309頁一第312頁に記載のDieLhornの式で
評価することができる. ここで、aは陽極ワイヤー半径であり、bは個々の’f
QNワイヤーが、本荷電粒子ビームモニターと同じ動作
原理を持つ単独の円筒形モニターと見做したときの円筒
半径であり、例えば富谷武浩著ニュークレア インスツ
ルメント アンドメソッズ(Nuclear Inst
rument and Methods) 1972年
第100巻 第179頁一第191頁に記載の富谷の式
によって計算できる、陽極ワイヤーI??I隔と、陽極
9極間距離との関数である。ただし、■は印加電圧であ
り、ΔVとKは荷電粒子ビームモニター中のガス特有の
定数であり、pは同ガスの圧力である. 従って、異なる陽極ワイヤー間隔を持つ陽極面であって
も、上式のbが等しくなるように陽極一陰優間距離を選
ぶことにより、同じ電圧印加により等しいガス増幅率が
得られ、各陽陽ワイヤー面が等しい感度で荷電粒子ビー
ムの密度分布を測定することができる. この実施例では、陽極ワイヤ一面(8)と陰極ワイヤー
面(2〉及び〈10)との隙間の距離を短かくし、陽極
ワイヤー面(9)と陰缶ワイヤー面(10)及び〈l1
〉との隙間の距離をより長くとる。
なお、この実施例では、陽極ワイヤー面を(8),(9
)の2面としたが、更に多層にしてもよい.また、陰極
(2), (10), (11)をワイヤーにて楕成し
たが、導体板によって形成してもよい.[発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、荷電粒子ビームモニ
ターを、異なる方向に対してそれぞれ異なった空間位置
分解能が得られるように構成しているので、X,Y方向
に非対称な密度分布を有する荷電粒子ビームを同一の荷
電粒子ビームモニターで、正確適切に測定することがで
きる荷電粒子ビームモニターが得られる効果を有してい
る.
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による荷電粒子ビームモニ
ターを示す構成図、第2図はこの実施例により測定され
る2方向の荷電粒子ビーム断面の密度分布図、第3図は
従来の荷電粒子ビームモニターを示す構成図である。 (2)(10) (11)・・・陰極面(陰極ワイヤー
面)、(8)(9)・・・陽極面(陽極ワイヤー面)。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す. 代  理  人   曽  我  道  照2.IO.
+1 :  Ftl&面 (Ft権ワイヤーa)8,9
・ 鴻倦面 (揃一をワイpi)昂2図 90 昂3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 荷電粒子が、マルチワイヤによって形成されている陽極
    面と、陰極面と、上記陽極面、陰極面間に充満させてい
    るガスとを備えている装置に、入射されることによつて
    、上記ガスをイオン化し、同イオン及び電子が上記陽極
    面と陰極面との間に形成された電気力線に従つて移動す
    るときに陽極面と陰極面とに誘起される信号を取り出す
    荷電粒子ビームモニターにおいて、異なる方向に対しそ
    れぞれ異なった空間位置分解能を備えていることを特徴
    とする荷電粒子ビームモニター。
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