JPH09304539A - 電子検出器 - Google Patents
電子検出器Info
- Publication number
- JPH09304539A JPH09304539A JP11996796A JP11996796A JPH09304539A JP H09304539 A JPH09304539 A JP H09304539A JP 11996796 A JP11996796 A JP 11996796A JP 11996796 A JP11996796 A JP 11996796A JP H09304539 A JPH09304539 A JP H09304539A
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- Japan
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- electron
- magnetic field
- vertical drift
- electrons
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Abstract
(57)【要約】
【課題】核融合装置でプラズマからの逃走電子の方向及
びエネルギを測定するのに好適な電子検出器を提供す
る。 【解決手段】垂直型ドリフトチェンバ９，１０の間に、
磁場発生用コイル８を設置し、垂直型ドリフトチェンバ
１０の後方に、プラスチックシンチレータ１５，光ガイ
ド１６，光電子増倍管１７を含む電子線検出器１８を設
置する。垂直型ドリフトチェンバ１０，１１における各
ワイヤからの信号と電子線検出器１７からの信号との時
間差から、垂直型ドリフトチェンバ１０，１１における
電子の軌跡が求まる。求まった電子の軌跡と、垂直型ド
リフトチェンバ１０，１１の間に設置した磁場発生用コ
イルの作る磁場によって、逃走電子の方向およびエネル
ギを測定する。
びエネルギを測定するのに好適な電子検出器を提供す
る。 【解決手段】垂直型ドリフトチェンバ９，１０の間に、
磁場発生用コイル８を設置し、垂直型ドリフトチェンバ
１０の後方に、プラスチックシンチレータ１５，光ガイ
ド１６，光電子増倍管１７を含む電子線検出器１８を設
置する。垂直型ドリフトチェンバ１０，１１における各
ワイヤからの信号と電子線検出器１７からの信号との時
間差から、垂直型ドリフトチェンバ１０，１１における
電子の軌跡が求まる。求まった電子の軌跡と、垂直型ド
リフトチェンバ１０，１１の間に設置した磁場発生用コ
イルの作る磁場によって、逃走電子の方向およびエネル
ギを測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は核融合装置において
プラズマからの逃走電子の方向及びエネルギを測定する
のに好適な電子検出器に関する。
プラズマからの逃走電子の方向及びエネルギを測定する
のに好適な電子検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】核融合装置では、電子は電場による加速
及び、電子及びイオンとのクーロン衝突による減速を受
ける。しかし、衝突の度合は速度と共に減少するので、
あるエネルギ以上の電子は、ますます速度を上げて逃走
電子となる。例えば、電子密度が１０19ｍ~3，電場の強
さが１Ｖ／ｍの場合、５ＫｅＶ以上の電子は逃走電子と
なり、国際熱核融合炉１ＴＥＲでは、エネルギは２００
ＭｅＶ程度になると考えられている。このような高いエ
ネルギの電子は、核融合装置に多大な損傷を与える。し
かし、どの程度のエネルギの逃走電子がどの程度の個
数、どの方向から逃走してくるのか詳しく測定した例は
ない。今後、これらの測定が必要になってくると考えら
れる。
及び、電子及びイオンとのクーロン衝突による減速を受
ける。しかし、衝突の度合は速度と共に減少するので、
あるエネルギ以上の電子は、ますます速度を上げて逃走
電子となる。例えば、電子密度が１０19ｍ~3，電場の強
さが１Ｖ／ｍの場合、５ＫｅＶ以上の電子は逃走電子と
なり、国際熱核融合炉１ＴＥＲでは、エネルギは２００
ＭｅＶ程度になると考えられている。このような高いエ
ネルギの電子は、核融合装置に多大な損傷を与える。し
かし、どの程度のエネルギの逃走電子がどの程度の個
数、どの方向から逃走してくるのか詳しく測定した例は
ない。今後、これらの測定が必要になってくると考えら
れる。
【０００３】垂直型ドリフトチェンバは、電子の軌跡を
測定する検出器で、１９７７年にＭ.Ｉ.Ｔで開発され、
主に電子線を用いた原子核実験における散乱電子の測定
器として用いられている。
測定する検出器で、１９７７年にＭ.Ｉ.Ｔで開発され、
主に電子線を用いた原子核実験における散乱電子の測定
器として用いられている。
【０００４】公知例；W.Bertozzi，et al.,Nucl Instr
141(1977)457。
141(1977)457。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術で、逃走
電子の軌跡を測定することができる。しかし、エネルギ
を測定することができないという問題点がある。また、
逃走電子の測定は、真空容器中で行う必要があるため、
従来の垂直型ドリフトチェンバのように、チェンバ内部
のガス圧を大気圧のままで用いることは核融合装置にと
って好ましくない。しかし、チェンバ内部のガスの圧力
を低くすると、垂直型ドリフトチェンバが機能しなくな
るという問題があった。
電子の軌跡を測定することができる。しかし、エネルギ
を測定することができないという問題点がある。また、
逃走電子の測定は、真空容器中で行う必要があるため、
従来の垂直型ドリフトチェンバのように、チェンバ内部
のガス圧を大気圧のままで用いることは核融合装置にと
って好ましくない。しかし、チェンバ内部のガスの圧力
を低くすると、垂直型ドリフトチェンバが機能しなくな
るという問題があった。
【０００６】本発明の目的は、核融合装置でプラズマか
らの逃走電子の方向及びエネルギを測定するのに好適な
電子検出器を提供することにある。
らの逃走電子の方向及びエネルギを測定するのに好適な
電子検出器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は２台の垂直型ドリフトチェンバ間に磁場発
生用コイルを設けた。磁場発生用コイルが作る磁場によ
って電子はそのエネルギに応じた曲率で軌道を曲げられ
る。磁場発生用コイルの前後に設置してある２台の垂直
型ドリフトチェンバによって、電子の軌道を測定するこ
とでこの曲率を求めることができる。磁場発生用コイル
が作る磁場の値とこの曲率から電子のエネルギを求める
ことができる。また、上記目的を達成するために、本発
明は大気圧以下でも垂直型ドリフトチェンバが正常に動
作するように、垂直型ドリフトチェンバ内部のガスの混
合比を変えた。
に、本発明は２台の垂直型ドリフトチェンバ間に磁場発
生用コイルを設けた。磁場発生用コイルが作る磁場によ
って電子はそのエネルギに応じた曲率で軌道を曲げられ
る。磁場発生用コイルの前後に設置してある２台の垂直
型ドリフトチェンバによって、電子の軌道を測定するこ
とでこの曲率を求めることができる。磁場発生用コイル
が作る磁場の値とこの曲率から電子のエネルギを求める
ことができる。また、上記目的を達成するために、本発
明は大気圧以下でも垂直型ドリフトチェンバが正常に動
作するように、垂直型ドリフトチェンバ内部のガスの混
合比を変えた。
【０００８】垂直型ドリフトチェンバの原理を図２に示
す。図２は、垂直型ドリフトチェンバの断面図である。
垂直型ドリフトチェンバは、電子入射窓１，陰極板２，
ワイヤ３及びガス４より構成されている。陰極板２とワ
イヤ３の間に約１ｋＶ／mmの電場ができるように陰極板
２に負の電圧を印加する。電子入射窓１より斜めに入射
してきた電子５は、チェンバ内部のガス４を電離する。
電離により発生した電子群６は、陰極板２及びワイヤ３
が作る電場の方向７に沿ってワイヤ３に向かってドリフ
トする。ドリフトした電子群６はワイヤ３近傍の電場の
高い領域８で電子雪崩を起こす。その電子雪崩によって
ワイヤに信号が発生する。ドリフト速度が一定であるな
らば、電子５が通過した時刻から信号が発生した時刻ま
での時間を測定することで、電子群６の発生した位置を
同定することができる。ガス４として、アルゴンとイソ
ブタンの混合ガスを用いると、電場強度によらずドリフ
ト速度が約４０mm／μsec と一定となる。３本以上のワ
イヤ３からの信号から求めた電子群６の発生位置から、
入射電子５の軌道を同定することができる。本発明の概
要を図１に示す。２台の垂直型ドリフトチェンバの間に
磁場発生用のコイル９を設置することで、１台目のチェ
ンバ１０を通過してきた電子はエネルギに応じたローレ
ンツ力を磁場から受けて軌道を曲げ、２台目のチェンバ
１１に入射してくる。１台目のチェンバ１０によって電
子の入射方向を同定でき、磁場発生用コイル９の作る磁
場の大きさと１台目と２台目のチェンバにおける電子の
軌道の違いから電子のエネルギを同定することができ
る。大気圧で、ガス４を使用する場合には、イソブタン
とアルゴンを約１：１の体積比で用いている。イソブタ
ンには、電子雪崩を抑制する働きがあり、アルゴンには
電子雪崩を増長する働きがある。大気圧より低い圧力で
ガス４を用いると入射電子５によって発生する電子群６
に含まれる電子数は少なくなる。そのため、測定可能な
信号がワイヤ３に発生しなくなる。そこで、低い圧力で
も充分大きな信号を発生させるためには、アルゴンの割
合を増やして電子雪崩を増長させればよい。
す。図２は、垂直型ドリフトチェンバの断面図である。
垂直型ドリフトチェンバは、電子入射窓１，陰極板２，
ワイヤ３及びガス４より構成されている。陰極板２とワ
イヤ３の間に約１ｋＶ／mmの電場ができるように陰極板
２に負の電圧を印加する。電子入射窓１より斜めに入射
してきた電子５は、チェンバ内部のガス４を電離する。
電離により発生した電子群６は、陰極板２及びワイヤ３
が作る電場の方向７に沿ってワイヤ３に向かってドリフ
トする。ドリフトした電子群６はワイヤ３近傍の電場の
高い領域８で電子雪崩を起こす。その電子雪崩によって
ワイヤに信号が発生する。ドリフト速度が一定であるな
らば、電子５が通過した時刻から信号が発生した時刻ま
での時間を測定することで、電子群６の発生した位置を
同定することができる。ガス４として、アルゴンとイソ
ブタンの混合ガスを用いると、電場強度によらずドリフ
ト速度が約４０mm／μsec と一定となる。３本以上のワ
イヤ３からの信号から求めた電子群６の発生位置から、
入射電子５の軌道を同定することができる。本発明の概
要を図１に示す。２台の垂直型ドリフトチェンバの間に
磁場発生用のコイル９を設置することで、１台目のチェ
ンバ１０を通過してきた電子はエネルギに応じたローレ
ンツ力を磁場から受けて軌道を曲げ、２台目のチェンバ
１１に入射してくる。１台目のチェンバ１０によって電
子の入射方向を同定でき、磁場発生用コイル９の作る磁
場の大きさと１台目と２台目のチェンバにおける電子の
軌道の違いから電子のエネルギを同定することができ
る。大気圧で、ガス４を使用する場合には、イソブタン
とアルゴンを約１：１の体積比で用いている。イソブタ
ンには、電子雪崩を抑制する働きがあり、アルゴンには
電子雪崩を増長する働きがある。大気圧より低い圧力で
ガス４を用いると入射電子５によって発生する電子群６
に含まれる電子数は少なくなる。そのため、測定可能な
信号がワイヤ３に発生しなくなる。そこで、低い圧力で
も充分大きな信号を発生させるためには、アルゴンの割
合を増やして電子雪崩を増長させればよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図３によ
り説明する。図３で、磁場発生用コイル９をはさんだ両
側に垂直型ドリフトチェンバ１０及び１１が設置してあ
る。垂直型ドリフトチェンバ１０及び１１を電子５が通
過すると、各ワイヤ３に信号が発生する。この信号をプ
リアンプ１３で増幅した後、ディスクリミネータ１４な
どを用いて矩形波に変換する。２台目の垂直型ドリフト
チェンバ１１の後方に、プラスチックシンチレータ１
５，光ガイド１６及び光電子増倍管１７などから構成さ
れる電子検出器１８を設置する。電子検出器１８からの
信号をディスクリミネータ１４などを用いて矩形波に変
換し、ドリフト時間を測定するための時間の基準矩形波
に用いる。この時間の基準矩形波と、矩形波に変換され
た各ワイヤ３からの信号の時間差を時間デジタル変換器
１９などを用いて測定し、ドリフト時間を求める。あら
かじめ測定しておいたドリフト速度と測定したドリフト
時間から、入射電子５によってガス４が電離した位置か
ら各ワイヤまでの距離が求まる。３本以上のワイヤ３か
らのドリフト時間の情報から、入射電子によってガス４
が電離した位置について３点以上の情報が得られ、電子
の軌道が求まる。垂直型ドリフトチェンバ１０を通過し
た電子は、磁場発生用コイル９の作る磁場によってロー
レンツ力を受け、電子エネルギに応じて軌道を曲げる。
この磁場発生用コイルの作る磁場値を変化させること
で、測定する逃走電子のエネルギの幅を変えることがで
きる。例えば、電子のエネルギが２００ＭｅＶの場合、
磁場発生用コイル９が発生する磁場を０.１Ｔとし、０.
１ｍの領域を電子５が通過するとすれば、約９°電子５
の軌道が曲がる。電子５のエネルギが１００ＭｅＶで
は、約１３°電子５の軌道が曲がる。磁場発生用コイル
８の作る磁場によって軌道を曲げられた電子５は、垂直
型ドリフトチェンバ１１に入射してくる。チェンバ１０
における場合と同様にして、チェンバ１１における電子
の軌道を求めることができる。この２台のチェンバ１０
及び１１によって測定した電子の軌道の角度の差から電
子のエネルギを測定することができる。垂直型ドリフト
チェンバの電子の角度の測定精度は、約１°程度である
ことから、２００ＭｅＶ程度のエネルギの電子が、０.
１Ｔの磁場を約０.１ｍの距離通過するとき、約２５Ｍ
ｅＶ程度の精度で電子のエネルギを測定することができ
る。
り説明する。図３で、磁場発生用コイル９をはさんだ両
側に垂直型ドリフトチェンバ１０及び１１が設置してあ
る。垂直型ドリフトチェンバ１０及び１１を電子５が通
過すると、各ワイヤ３に信号が発生する。この信号をプ
リアンプ１３で増幅した後、ディスクリミネータ１４な
どを用いて矩形波に変換する。２台目の垂直型ドリフト
チェンバ１１の後方に、プラスチックシンチレータ１
５，光ガイド１６及び光電子増倍管１７などから構成さ
れる電子検出器１８を設置する。電子検出器１８からの
信号をディスクリミネータ１４などを用いて矩形波に変
換し、ドリフト時間を測定するための時間の基準矩形波
に用いる。この時間の基準矩形波と、矩形波に変換され
た各ワイヤ３からの信号の時間差を時間デジタル変換器
１９などを用いて測定し、ドリフト時間を求める。あら
かじめ測定しておいたドリフト速度と測定したドリフト
時間から、入射電子５によってガス４が電離した位置か
ら各ワイヤまでの距離が求まる。３本以上のワイヤ３か
らのドリフト時間の情報から、入射電子によってガス４
が電離した位置について３点以上の情報が得られ、電子
の軌道が求まる。垂直型ドリフトチェンバ１０を通過し
た電子は、磁場発生用コイル９の作る磁場によってロー
レンツ力を受け、電子エネルギに応じて軌道を曲げる。
この磁場発生用コイルの作る磁場値を変化させること
で、測定する逃走電子のエネルギの幅を変えることがで
きる。例えば、電子のエネルギが２００ＭｅＶの場合、
磁場発生用コイル９が発生する磁場を０.１Ｔとし、０.
１ｍの領域を電子５が通過するとすれば、約９°電子５
の軌道が曲がる。電子５のエネルギが１００ＭｅＶで
は、約１３°電子５の軌道が曲がる。磁場発生用コイル
８の作る磁場によって軌道を曲げられた電子５は、垂直
型ドリフトチェンバ１１に入射してくる。チェンバ１０
における場合と同様にして、チェンバ１１における電子
の軌道を求めることができる。この２台のチェンバ１０
及び１１によって測定した電子の軌道の角度の差から電
子のエネルギを測定することができる。垂直型ドリフト
チェンバの電子の角度の測定精度は、約１°程度である
ことから、２００ＭｅＶ程度のエネルギの電子が、０.
１Ｔの磁場を約０.１ｍの距離通過するとき、約２５Ｍ
ｅＶ程度の精度で電子のエネルギを測定することができ
る。
【００１０】図４に本発明の他の実施例を示す。図３に
おける２台目の垂直型ドリフトチェンバ１１の代わり
に、複数の電子検出器１８を設置する。１台目の垂直型
ドリフトチェンバ１０を通過した電子は、磁場発生用コ
イル９の作る磁場によってローレンツ力を受け軌道を曲
げた後、複数の電子検出器１８の内の１台に入射する。
どの位置に設置している電子検出器１８に電子が入射し
てきたかの情報及び垂直型ドリフトチェンバ１０からの
電子の軌道の測定値から、磁場によって曲げられた角度
を同定することができる。この情報及び磁場発生用コイ
ル８の作る磁場の大きさから、入射電子５のエネルギを
測定できる。
おける２台目の垂直型ドリフトチェンバ１１の代わり
に、複数の電子検出器１８を設置する。１台目の垂直型
ドリフトチェンバ１０を通過した電子は、磁場発生用コ
イル９の作る磁場によってローレンツ力を受け軌道を曲
げた後、複数の電子検出器１８の内の１台に入射する。
どの位置に設置している電子検出器１８に電子が入射し
てきたかの情報及び垂直型ドリフトチェンバ１０からの
電子の軌道の測定値から、磁場によって曲げられた角度
を同定することができる。この情報及び磁場発生用コイ
ル８の作る磁場の大きさから、入射電子５のエネルギを
測定できる。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、プラズマからの逃走電
子の方向及びエネルギを測定でき、逃走電子による核融
合装置の損傷の程度を詳しく同定することができる。
子の方向及びエネルギを測定でき、逃走電子による核融
合装置の損傷の程度を詳しく同定することができる。
【図１】本発明の原理の説明図。
【図２】垂直型ドリフトチェンバの断面図。
【図３】本発明の一実施例の説明図。
【図４】本発明の他の実施例の説明図。
３…ワイヤ、５…入射電子、８…電場の高い領域、１
０，１１…垂直型ドリフトチェンバ、１３…プリアン
プ、１４…ディスクリミネータ、１５…プラスチックシ
ンチレータ、１６…光ガイド、１７…光電子増倍管、１
８…電子検出器、１９…時間デジタル変換器。
０，１１…垂直型ドリフトチェンバ、１３…プリアン
プ、１４…ディスクリミネータ、１５…プラスチックシ
ンチレータ、１６…光ガイド、１７…光電子増倍管、１
８…電子検出器、１９…時間デジタル変換器。
Claims (3)
- 【請求項１】２台の垂直型ドリフトチェンバとデータ処
理系及び２台の垂直型ドリフトチャンバ間に設置してあ
る磁場発生用コイルからなる電子検出器において、上記
磁場発生用コイルを通過する前後での電子の軌道を上記
２台の垂直型ドリフトチャンバで測定し、その測定結果
と上記磁場発生用コイルが作る磁場の強度を用いて電子
のエネルギ及び移動方向を測定することを特徴とする電
子検出器。 - 【請求項２】請求項１において、上記磁場発生用コイル
を通過した後の電子検出器として２台以上のプラスチッ
クシンチレータとデータ処理系からなる電子検出器を用
いた電子検出器。 - 【請求項３】請求項１または２において、上記垂直型ド
リフトチェンバ内のガス圧を大気圧以上にする電子検出
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11996796A JPH09304539A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 電子検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11996796A JPH09304539A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 電子検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304539A true JPH09304539A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14774637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11996796A Pending JPH09304539A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 電子検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09304539A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014534414A (ja) * | 2011-09-21 | 2014-12-18 | セルン − ヨーロピアン オーガナイゼーション フォー ニュークリア リサーチＣＥＲＮ − Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ | 単層３ｄ追跡半導体検出器 |
| CN109283588A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-01-29 | 同方威视技术股份有限公司 | 重建粒子径迹的方法和设备、以及检查方法和检查设备 |
-
1996
- 1996-05-15 JP JP11996796A patent/JPH09304539A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014534414A (ja) * | 2011-09-21 | 2014-12-18 | セルン − ヨーロピアン オーガナイゼーション フォー ニュークリア リサーチＣＥＲＮ − Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ | 単層３ｄ追跡半導体検出器 |
| CN109283588A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-01-29 | 同方威视技术股份有限公司 | 重建粒子径迹的方法和设备、以及检查方法和检查设备 |
| CN109283588B (zh) * | 2018-11-01 | 2024-04-19 | 同方威视技术股份有限公司 | 重建粒子径迹的方法和设备、以及检查方法和检查设备 |
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