CN1918484A - 束测量装置和使用束测量装置的束测量方法 - Google Patents
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Abstract
提供了束测量装置，用于高精度地、非破坏性地测量束电流值，并用于测量束位置。该束测量装置有：磁屏蔽部件，用于外部磁场屏蔽；以及多个磁场传感器，被布置在由磁屏蔽部件生成的屏蔽空间中。磁场传感器有多个磁场收集机构，用来收集要测量的束电流所生成的磁场。磁场收集机构是管状结构，其表面由超导体构成，并且，在磁场收集机构的外围部分上提供仅其一部分由超导体形成的桥部件。通过磁传感器来测量要测量的束电流所生成的磁场。束测量装置有多个磁场传感器，以便检测束位置和束电流。
Description
技术领域
本发明涉及束(beam)测量装置和使用该束测量装置的束测量方法，并且，更具体地，涉及在不中断离子束的情况下测量束电流值和位置的装置。
背景技术
作为用于在不中断束的情况下高精度地测量离子束的电流值的方法，传统上，已报告了一些研究(见非专利文档1)。此方法通过使用被称为SQUID的传感器检测束电流生成的磁场，来测量束电流值，其中，该SQUID使用约瑟夫森(Josephson)耦合方法，该SQUID是极为敏感的磁场传感器。该SQUID在超导环中包括一个(RF-SQUID)或二个(DC-SQUID)约瑟夫森接点(junction)，并使用磁通量子(2.07×10-15Wb)作为尺度来测量穿过超导环的磁通量。
在上述文档中，使用了这样的SQUID，其使用在液氦的温度下工作的低温超导体。此外，束电流测量装置具有这样的主要部件，其包括：检测部件，其检测与束电流相对应的磁场；磁通量传送部件，其将磁通量传送到测量部件；测量部件，其包括响应于所传送的磁通量的超导元件、以及允许反馈电流以便反馈电流消除穿过超导元件的磁通量的改变的反馈线圈；以及磁屏蔽部件，其由超导体组成，并具有将检测部件、磁通量测量部件和测量部件与包括离子束流动的空间的外部空间磁屏蔽的间隙(gap)。
检测部件是通过在由软磁芯构成的芯上缠绕超导线而形成的线圈，并通过由软磁芯来收集由束电流生成的磁场，而将超导电流感应到线圈中。随后，将线圈中感应的此超导电流传送到接近SQUID布置的线圈。也就是说，响应于束电流的改变，在线圈中流动的超导电流被改变，由此改变在SQUID中流动的磁通量。提供反馈线圈，用于允许反馈电流流动，以便消除磁通量的改变。反馈电流与束电流值的改变成比例，并且，可通过测量反馈电流而确定束电流值的改变量。
近来，已研究了使用高温超导体的束电流值的测量方法(见非专利文档2)。根据在此非专利文档2中描述的方法，其表面被覆盖有高温超导体的柱面(cylinder)构成检测部分。然而，在该柱面的外围表面上，形成了具有由高温超导体构成的部分的桥(bridge)部分。穿过柱面的中心的束电流在柱面的表面上感应表面屏蔽电流。这里，表面屏蔽电流集中在桥部分上。随后，通过SQUID测量由集中的表面屏蔽电流生成的磁通量。在此方法中使用的SQUID使用高温超导体，并可在液氮温度或更高温度下工作。
使用由低温超导体构成的前面的SQUID的束电流测量装置可在具有与几nA相对应的噪声带的情况下测量束电流。
另一方面，使用由高温超导体构成的后面的SQUID的束电流测量装置具有这样的优点，即测量装置可仅利用液氮或制冷器工作，噪声带被认为较大，即，约几μA(见非专利文献2)。此外，零点上的漂移被认为较大，并且，存在这样的缺陷，即：在几十秒或更久的实际测量中，测量装置仅可测量基本上与10μA或更高相对应的束电流。相反，已有了这样的报告，即：通过设计磁屏蔽、使得高温超导SQUID的灵敏度被优化，成功地测量了1.8μA的离子束(见专利文档1、专利文档2、非专利文档3)。这里，噪声带对应于0.5μA。这样，近来，高温超导SQUID的研究和开发已有所进展。
在其它非破坏性测量方法中，使用DC变流器。尽管噪声带取决于磁屏蔽的设计，但是噪声带约为0.5μA至几μA。
非专利文献1：Superconducting Quantum Interference Devices and TheirApplications(Walter de Gruyter，1977)p.311，lEEE TRANSACTIONS ONMAGNETICS，VOL.MAG-21，NO.2，MARCH 1985，Proc，5th European ParticleAccelerator Conf.，Sitges，1996(Institute of Physics，1997)p.1627，Publication ofJapan Society ofphysics Vol.54，No.1，1999
非专利文献2：IEEE TRANSACTION ON APPLIEDSUPERCONDUCTIVITY，VOL.11，NO.1，MARCH 2001p.635
非专利文献3：CNS年报
专利文献1：日本专利申请2003-155407
专利文献2：日本专利申请2003-331848
发明内容
尽管已提出了各种非破坏性测量方法，但束电流的灵敏度较高，并且，由此，这些测量方法不能同时测量束的电流值和位置。
因而，例如，在加速器或离子注入设备的束线(beam line)中，相应地布置了法拉第杯和束轮廓监视器。此外，目前，组合通过相应的测量而获得的结果，并基于组合的结果而掌握束的电流值和位置。
在这样的情形下，已有了对于可以非破坏性方式测量束、可高精度地测量束电流值、并还可掌握束的位置的束测量装置的需求。
已在这样的情形下做出了本发明，并且，本发明的目的在于，提供束测量装置，其可高精度地实现束电流值的非破坏性测量，并还可测量束的位置。
为实现上述目的，根据本发明，测量装置包括：磁屏蔽部件，用于屏蔽外部磁场；以及多个磁场传感器，被布置在由磁屏蔽部件形成的屏蔽空间中，其中，磁场传感器包括多个磁场收集机构，其收集要测量的束电流所生成的磁场，并且，磁场收集机构在相应的磁场传感器附近集中束电流所生成的超导表面屏蔽电流。
基于使用高温超导体进行的各种实验的结果、以及对收集要测量的束电流所生成的磁场的机构的原理的研究，本发明的发明人已发现：通过提供多个收集磁场的机构，有可能不仅测量束电流值，还可测量束的位置。已针对于这一点而做出了本发明。
此外，在本发明的束测量装置中，将磁场收集机构布置为使得，由于超导表面屏蔽电流在除了预定区域之外的、束电流穿过的平面中的固定长度的范围内中断，所以，束电流在该预定区域上集中。由于这样的方法，有可能有效地取得表面屏蔽电流。
此外，本发明的束测量装置包括作为柱面结构体的磁场收集机构，该柱面结构体至少具有由超导体形成的表面，并在外围部分上具有桥部分，该桥部分的仅一部分由高温超导体构成。
根据此方法，有可能在磁场收集机构具有极小阻抗的状态下有效地集中屏蔽电流。
此外，本发明的束测量装置包括由多个超导线圈构成的磁场收集机构。
由于这样的构造，有可能增大关于磁场传感器布置位置的自由度。
这里，优选地，将磁场收集机构布置在磁场传感器的附近。然而，当使用超导线圈作为磁场收集机构时，可以与磁场传感器间隔的方式布置超导线圈。也就是说，可将超导线圈布置为接近于束电流，并且，可将磁场传感器布置在高磁封闭(magnetically sealed)、且具有较小噪声的空间范围中。随后，可引入将由超导线圈所收集的束电流生成的磁场传送到磁场传感器的超导电路。尽管目前可仅通过具有高形状自由度的低温超导体而形成超导电路，但是，当使用了超导线圈时，有可能引入可同时传送磁场的超导电路，并且，由此，有可能在不将超导线圈布置在束电流的附近的情况下形成超导线圈。
此外，本发明的束测量装置包括被缠绕在由软磁体构成的芯周围的超导线圈。
由于这样的构造，有可能获得较高的灵敏度。
根据本发明，通过使用多个磁场传感器构造束测量装置、并通过计算由相应的磁场传感器测量的信号，有可能不仅测量束电流值，还测量束的位置。
由于这样的构造，有可能提供可以非破坏性测量方式测量束的束测量装置，其具有小于约0.5μA的噪声宽度，并可同时测量束的位置。
此外，根据本发明，通过执行计算、使得具有与多个磁场传感器的输出信号相同相位的噪声信号可从这样的输出信号中消除，可使噪声宽度进一步地更小，由此允许高精度的测量，
此外，优选地，磁场传感器可为SQUID。
这里，由于束测量装置可在液氮温度或更高温度下工作，所以，使用高温超导体是优选的。通过使用高温超导体，可减小运行成本，并且同时，可减小屏蔽部分的厚度，由此，实现束测量装置的小型化。
例如，通过将束测量装置应用于高精度地测量几μA至几十mA的束电流所需的离子注入装置，有可能通过将离子束发射(radiate)到半导体晶片，同时以非破坏性方式测量束的电流值和位置。
此外，本发明的束电流和位置测量方法使用上述束测量装置，将束测量装置布置在从离子源或电子束源发射到要处理的材料的束线上，并基于磁场传感器的输出而测量束线的束电流值、以及离子束的位置。
期望同时测量束线的束电流值和离子束的位置，这是由于，这样的同时测量允许束的有效控制和调节。
此外，本发明的束控制方法包括：测量步骤，其使用上述束电流和位置测量方法，而测量使用离子源或电子束源生成的束的束电流；以及控制步骤，其反馈通过测量步骤获得的束电流值和束的位置，或束电流值和束的位置两者，以控制离子源、电子束源、分析电磁铁(analysis electric magnet)、用于将电场和磁场施加到束的部件的参数。
此外，本发明的束发射方法的特征在于包括发射步骤，其针对于使用离子源或电子束源生成的束，将使用通过束控制和调节步骤获得的控制参数而控制的束电流发射到要处理的材料。
此外，根据使用上述束测量装置的束发射(irradiation)装置，有可能执行束发射，同时高精度地控制束电流值和位置，并且由此，可实现高精度的工作。此外，有助于束的调节。
此外，还可将本发明有效地应用于：诸如半导体、液晶、生物芯片的有源元件，诸如电阻、线圈、电容器等的无源元件，使用包括上述束测量装置的离子注入装置、电子束暴露装置、加速器或电子束汽相沉积装置而制造或检查的电线等。
根据本发明，利用多个磁场传感器，有可能容易地、且以非接触方式，不仅测量束电流、还测量束的位置。
附图说明
图1是示出在本发明的第一实施例的束测量装置中使用的高温超导SQUID和通量锁定环路(flux-locked loop)的电路图的图。
图2是示出本发明的第一实施例的磁场传感器的示意外观的图。
图3是用于说明本发明的第一实施例的磁场传感器和束位置之间的关系的图。
图4是示出本发明的第二实施例的磁场传感器的示意外观的图。
图5是用于说明本发明的第二实施例的磁场传感器和束位置之间的关系的图。
图6是示出本发明的第三实施例的磁场传感器的示意外观的图。
图7是示出本发明的第三实施例的磁场传感器的示意外观的图。
图8是示出本发明的第四实施例的磁场传感器的示意外观的图。
图9是示出本发明的第四实施例的磁场传感器的示意外观的图。
图10是用于说明本发明的第五实施例的磁场传感器和束位置之间的关系的图。
图11是示出本发明的第五实施例的磁场传感器的示意外观的图。
图12是用于说明本发明的第六实施例的磁场传感器和束位置之间的关系的图。
图13是用于说明本发明的第六实施例的磁场传感器和束位置之间的关系的图。
图14是用于说明本发明的第七实施例的磁场传感器和束位置之间的关系的图。
图15是示出对比例子的磁场传感器的示意外观的图。
附图中：
11：检测线圈；12：SQUID；13：反馈线圈；15：SQUID输入线圈；100：收集磁场的机构；100a：由绝缘体或常规导体形成的基体(base body)；100b：高温超导体；101：桥部件；S：缝隙
具体实施方式
接下来，结合附图而详细说明本发明的实施例。
(第一实施例)
图1是示出在本发明的实施例的束测量装置中使用的高温超导SQUID和通量锁定环路的电路图的说明图。
束测量装置包括用于屏蔽外部磁场的磁屏蔽部件、以及在由磁屏蔽部件形成的屏蔽空间中布置的多个磁场传感器，其中，束测量装置的特征在于：通过磁场传感器来测量由要测量的束电流生成的磁场。如图1所示，束测量装置包括：检测线圈11，其被布置在要测量的束的路径中；SQUID 12，其构成检测与束电流相对应的磁场的磁场传感器；磁通量传送部件，其由检测线圈11、以及SQUID输入线圈15的闭合电路构成，并将由检测线圈11检测的磁通量传送到测量部件；以及反馈线圈13，其允许反馈电流流动，以便消除穿过SQUID的磁通量的改变。其中，束测量装置被配置为将SQUID 12的输出通过预放大器和积分器而提供到输出端，并且，同时，将SQUID 12的输出反馈到反馈线圈13。这里，为了除去约瑟夫森元件的低频所固有的噪声，向束测量装置偏置AV电流。
图1中示出的周边部分指示由检测线圈11、磁通量传送部件、以及反馈线圈13形成的低温部分，并且，该低温部分被固定在具有约φ4厘米的直径和约为2厘米的高度的支架上。对于图2至图8的支架，为了方便起见，以代表性方式，将在支架中包括的低温部分的一部分示出为SQUID。另外，当在图中描绘了多个SQUID时，每个SQUID用后缀标识为SQUID_A、SQUID_B等。
如图2所示，SQUID被布置在收集由要测量的束电流生成的磁场的机构附近。收集磁场的机构100由柱面结构体形成，该柱面结构体具有被覆盖有高温超导体100b的表面，并在外围部分上具有桥部分101，桥部分101的仅一部分由高温超导体组成。当束穿过由柱面结构体的内径定义的闭合曲面时，由束所生成的磁场在柱面结构体的内壁表面上感应表面屏蔽电流。在柱面结构体的内壁表面上，表面屏蔽电流沿与束的前进方向相反的方向流动。另一方面，在外壁表面上，表面屏蔽电流沿与束的前进方向相同或前向的方向流动，使得表面屏蔽电流产生掉转(turn)。这里，由于柱面结构体的外壁表面包括仅在其一部分上具有高温下的超导性、并形成不具有高温超导体100b的缝隙部分S的桥部分101，所以，电流不流入作为绝缘体或常规导体的基体100a被暴露的部分，由此，在桥部分上集中表面断路电流。这样，收集了由要测量的束电流生成的磁场。此外，由集中的表面屏蔽电流在桥部分上生成的磁场通过使用检测线圈而被检测，并通过SQUID而被测量。
图3(b)是在束的前进方向上观看时的图1的柱面结构体的截面图，以便说明本发明的构成特征，并且，图3(a)是在与束的前进方向垂直的方向上观看时的柱面结构体的图。如图3(b)所示，通过沿与束的前进方向垂直的方向切割而获得的柱面结构体的截面是矩形。在该矩形的两个短边上，分别布置了SQUID。图3(c)和图3(d)是示出柱面结构体的配置的本质部分的图。
束B5是通过矩形的中心的束。针对于束B5的SQUID_A2和SQUID_B3的输出相等。
下文中，详细说明测量原理。由于由束生成的磁场，在柱面结构体的内壁表面的相应部分上，感应了具有取决于由束生成的磁场的幅度而不同的电流值的表面屏蔽电流。也就是说，假定与束的中心的距离为R，则由束生成的磁场与1/R成比例地衰减。因而，在接近束中心的柱面结构体的内壁的部分中感应具有每单位面积较大电流值的表面屏蔽电流，而在远离束中心的内壁的部分中感应具有每单位面积较小值的表面屏蔽电流。这里，束B5在内壁上感应的表面屏蔽电流的分布相对于YZ平面而对称。在内壁表面上，在内壁上感应的表面屏蔽电流沿与束的前进方向相同或前向的方向流动，并且，之后，掉转到外壁表面，并且，在外壁表面上，沿与束的前进方向相同或前向的方向流动。在柱面结构体的外壁表面上，存在两个路径，如桥A1和桥B6，其中，所述两个路径相对于YZ平面而对称，并且，在内壁上感应的总表面屏蔽电流的一半分别流至桥A1和桥B6。这样，SQUID_A2和SQUID_B3的输出相等。
另一方面，如由束A4所指示的，当使用矩形的中心作为原点、该束经过沿X轴上的负方向的位置时，SQUID_A2和SQUID_B3的输出不相等。在此情况下，束A4在内壁上感应的表面屏蔽电流的分布相对于YZ平面不对称。也就是说，在X轴的负侧的内壁上，分布并流动具有与正侧相比的较大电流值的表面屏蔽电流。此外，在表面屏蔽电流于内壁表面上沿与束的前进方向相同或前向的方向流动之后，表面屏蔽电流掉转到外壁表面，同时维持基本相同的分布。随后，相应地，在X轴的负侧沿外壁流动的表面屏蔽电流流向桥A1，同时在X轴的正侧沿外壁流动的表面屏蔽电流流向桥B6。因而，SQUID_A2的输出与SQUID_B3的输出相比较大。此外，沿X轴的负方向移位的束的位置与原点之间的距离越大，SQUID_A2的输出就变得更大于SQUID_B3的输出。
通过利用此现象，有可能测量X轴上的束的位置。也就是说，假定SQUID_A2和SQUID_B3的输出分别为VA(X)、VB(X)，图3(b)中示出的柱面结构体的长轴的长度为D，且位置灵敏度比率为α，则通过等式X＝(D/2)×α×(VA(X)-VB(X))/(VA(X)-VB(X))来计算束的位置X。此外，即使在束从X轴移位时，由于柱面结构体的结构是相对于图3(b)中示出的XZ平面对称的，显然，也可基于相同的原理而测量束通过的位置的X坐标。
与束的位置无关地，由穿过由柱面结构体的内径而形成的闭合曲面的束电流在内壁表面上感应的表面屏蔽电流的总和是固定的。通过利用此现象，有可能通过计算SQUID_A2和SQUID_B3的输出的和而计算束电流值。也就是说，通过使用SQUID_A2和SQUID_B3的输出而执行计算，可同时测量束通过的X轴上的位置、以及束电流值。
在布置二个SQUID的结构中，可在单个维数上测量束的位置。
(第二实施例)
图4、图5(a)和图5(b)示出了被修改以通过扩展该原理而允许束的位置的二维测量的构造的例子。图5(b)是在束前进方向上观看时的图4中示出的柱面结构体的截面图。此外，图5(a)是在与束前进方向垂直的方向上观看时的柱面结构体的截面图。在此构造中，相应地布置了三个桥和三个SQUID。也就是说，除了结合实施例1说明的图2、图3(a)和图3(b)中示出的情况之外，在Y轴上添加桥C8和SQUID_C7。当束在Y轴的正侧上通过时，与束在负侧上通过的情况相比，SQUID_C7的输出变大，而SQUID_A2和SQUID_B3的输出变小。这样，三个SQUID之间的比率相应地取决于束的位置而变化。另外，束位置在XY平面上的坐标和三个SQUID的输出之间的比率以一一对应关系而彼此对应。也就是说，通过计算三个SQUID的输出之间的比率，有可能在通过与束的前进方向垂直而切割柱面结构体获得的矩形截面内，作为XY平面上的坐标而二维地测量束位置。这里，通过将两个SQUID分别布置在X轴方向和Y轴方向上，可更容易地二维地测量束位置。
(第三实施例)
图6示出了除了两个磁场传感器之外还采用一个桥和一个SQUID的结构。在此实施例中，柱面结构体由柱面构成。也就是说，尽管该实施例使用包括SQUID的三个传感器，但该实施例使用构成收集磁场的机构的一个桥。这里，作为磁场传感器，可使用其它传感器来取代SQUID。由于这样的构造，有可能使用SQUID测量束电流值，并且，有可能使用磁场传感器A10和磁场传感器B11而独立地测量束位置。
(第四实施例)
图7示出了与图2和图3中示出的第一实施例的结构基本相同的结构。然而，此实施例分别采用了两个桥和两个SQUID。应理解，通过计算SQUID_A2和SQUID_B3的输出，有可能同时针对于连接SQUID_A2和SQUID_B3的线而一维地测量束位置、并测量束电流值。
图8和图9示出了这样的结构，其中，设计绝缘体或常规导体，以便允许分别在柱面结构体的内壁上的X轴的正和负侧感应的表面屏蔽电流容易地分别流向更接近这些表面屏蔽电流的桥。通过在绝缘体或导体分隔桥A1和桥B6的状态下、将绝缘体或常规导体布置在柱面结构体的外壁的中心位置，相应的SQUID输出可容易地反映束位置。在此实施例中，在基体100a的整个表面被覆盖有超导体(100b)的状态下，通过形成不应用超导体的缝隙S、并暴露基体(100a)，桥A1和桥B6彼此隔离。这里，使桥A1和桥B6彼此隔离的绝缘体或通常状态的超导体还可如图10、图11、图12和图13所示而被有效地布置。
(第五实施例)
关于沿束方向在柱面结构体的外壁的部分中形成、并还被形成以使基体从超导体暴露的缝隙S被形成为穿过超导体而到达柱面结构体的边缘面(edgeface)的这一点，图10、图11(a)、以及图11(b)中示出的此实施例不同于上述实施例。对于其它构造，此实施例与上述实施例基本相同。
提供此实施例来遵循柱面结构体的形状而优化缝隙S的形状，以尽可能大地增加上述位置灵敏度系数。
(第六实施例)
关于被形成以使基体从超导体暴露的缝隙S被形成为穿过柱面结构体的边缘面的这一点，图12、图13(a)、以及图13(b)中示出的此实施例不同于上述第五实施例。对于其它构造，此实施例与上述实施例基本相同。
通过以此方式沿束的方向划分超导区域，更清楚地反映了束位置，由此增强了束位置的检测精度。
(第七实施例)
图14示出了磁场收集机构的另一个例子。在此实施例中，提供两个超导线圈，作为磁场收集机构。在此例子中，在每个磁场收集机构中，用超导线圈31来缠绕由磁体形成的超导芯(superconductive core)32，并且，通过超导电路33将磁场引入到磁场传感器34，以便检测磁场。由于这样的构造，有可能在不总是将磁场传感器布置在束电流的附近的情况下检测磁场。对于其它构造，此实施例与上述实施例基本相同。
这里，不总是需要构成超导芯的芯，并且，只要提供了多个超导线圈便足够了。
如上所述，根据本发明的实施例，有可能同时测量束位置和束电流值。
接下来，说明对比例子。
图15示出了对比例子的收集磁场的机构、以及在束电流测量装置中使用的SQUID的构造。作为收集磁场的机构，使用具有被覆盖有高温超导体的表面、并在其外围部分上具有仅其一部分由高温超导体形成的桥部分的柱面结构体。这里，收集磁场的机构具有一个桥和一个SQUID。对比例子的构造仅包括一个桥，并且，由此，表面屏蔽电流以集中方式流至由超导体形成、并具有零阻抗的桥。也就是说，在柱面体的表面上感应的表面屏蔽电流在一个桥上被集中。这样，收集了由要测量的束电流生成的磁场，并且，通过检测线圈来检测由集中的表面屏蔽电流在桥部分上生成的磁场，并通过SQUID测量该磁场。这里，即使当通过柱面的内径所形成的闭合曲面的束的位置改变时，通过由束生成的磁场而在柱面的内壁表面上感应的表面屏蔽电流的和也不改变，并且，由此，可与束位置无关地测量束电流。因而，如在传统例子中描述的那样，可使用高温超导体，以非破坏性方式测量几μA的束电流。然而，在对比例子中，不可能测量束位置。
<工业应用性>
如迄今为止所说明的那样，根据本发明，可以非破坏性方式高精度地测量束电流值，并且，同时，可测量束位置，并且由此，可高精度地调节位置和束电流值，由此，在精加工步骤中，可靠地使用束测量装置。
Claims (15)
1、一种束测量装置，包括：
磁屏蔽部件，用于屏蔽外部磁场；以及
多个磁场传感器，被布置在由磁屏蔽部件形成的屏蔽空间中，磁场传感器测量要测量的束电流所生成的磁场；
其中，磁场传感器包括多个磁场收集机构，磁场收集机构收集要测量的束电流所生成的磁场，并且
磁场收集机构在多个磁场传感器附近集中束电流所生成的超导表面屏蔽电流。
2、如权利要求1所述的束测量装置，其中，将磁场收集机构布置为，使得通过使超导表面屏蔽电流在除了预定区域之外的束电流穿过的平面中的固定长度的范围内中断，而将束电流集中在预定区域上。
3、如权利要求2所述的束测量装置，其中，磁场收集机构为柱面结构体，该柱面结构体至少具有由超导体形成的表面，并在外围部分上包括桥部分，该桥部分的仅一部分由高温超导体构成。
4、如权利要求1所述的束测量装置，其中，磁场收集机构由多个超导线圈构成。
5、如权利要求4所述的束测量装置，其中，超导线圈被缠绕在由软磁体构成的芯周围。
6、如权利要求1至5中的任一个所述的束测量装置，其中，将多个磁场传感器的输出信号连接到算术运算电路，该电路计算并输出束电流的电流值和位置。
7、如权利要求1至6中的任一个所述的束测量装置，其中，将多个磁场传感器的输出信号连接到算术操作电路，该电路计算并输出束电流的电流值和位置，同时消除具有与多个磁场传感器的输出信号相同相位的噪声信号。
8、一种如权利要求1至7中的任一个所述的束测量装置，其中，磁场传感器为SQUID。
9、如权利要求1至8中的任一个所述的束测量装置，其中，磁屏蔽部件、磁场传感器和磁场收集机构包括由高温超导体形成的部件。
10、使用在权利要求1至9中的任一个中描述的束测量装置的束测量方法，其将束测量装置布置在从离子源或电子束源发射到要处理的材料的束线上，并基于磁场传感器的输出而测量束线的束电流值、以及束的位置。
11、如权利要求10所述的束测量方法，其中，同时测量束线的束电流值和束位置。
12、一种束控制方法，包括：
测量步骤，其使用在权利要求10或11中描述的束测量方法，测量通过离子源或电子束源生成的束的束电流；以及
控制步骤，其反馈通过测量步骤获得的束电流值和束的位置、或束电流值和束位置两者，以控制离子源、电子束源、分析电磁铁、用于将电场和磁场施加到束的部件的参数。
13、如权利要求12所述的束控制方法，其中，束发射方法包括发射步骤，其将使用在权利要求12中的束的控制步骤中获得的控制参数而控制的束电流发射到要处理的材料。
14、一种束发射装置，包括在权利要求1至9的任一个中描述的束测量装置。
15、一种要处理的材料，其使用包括权利要求1至9的任一个中描述的束测量装置的离子注入装置、电子束暴露装置、加速器或电子束汽相沉积装置来制造或检查。
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