JP2003045367A - Beam estimation method and beam estimation device - Google Patents
Beam estimation method and beam estimation deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ビームの評価方法
および装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、ビー
ムに含まれる電子や陽電子のエネルギスペクトルやビー
ム形状を測定するビームの評価方法および装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a beam evaluation method and apparatus. More specifically, the present invention relates to a beam evaluation method and apparatus for measuring the energy spectrum and beam shape of electrons and positrons contained in the beam.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１２に示すように高強度レーザ１００
をターゲット１０１に照射して電子を発生させる場合、
ターゲット１０１を通過する際に電子ビーム１０２の発
生だけでなく制動放射の形でＸ線１０３を発生する。こ
の電子ビーム１０２を蛍光スクリーンなどの電子検出手
段にそのまま照射して検出しようとするとＸ線１０３の
影響を受けて正確な測定ができないので、発生したビー
ム１０２，１０３を磁場１０５を通過させて電子ビーム
１０２の軌道を曲げてＸ線１０３と分離して検出するこ
とが一般に行われている。ここで、電子が磁場１０５か
ら受ける外力は電子エネルギの大きさによって異なるの
で、電子エネルギの大きさに応じて電子軌道の曲率半径
が異なる。これにより、電子が電子エネルギの大きさに
よって弁別されて検出されるので、これに基づき電子エ
ネルギのスペクトルを求めることができる。2. Description of the Related Art As shown in FIG.
When the target 101 is irradiated with to generate electrons,
When passing through the target 101, not only the electron beam 102 is generated but also X-rays 103 are generated in the form of bremsstrahlung. If an electron detection means such as a fluorescent screen is directly irradiated with this electron beam 102 for detection, accurate measurement cannot be performed due to the influence of the X-ray 103. It is common practice to bend the trajectory of the beam 102 and separate it from the X-ray 103 for detection. Here, since the external force that the electron receives from the magnetic field 105 varies depending on the magnitude of the electron energy, the radius of curvature of the electron orbit varies depending on the magnitude of the electron energy. Thereby, the electrons are discriminated by the magnitude of the electron energy and detected, so that the spectrum of the electron energy can be obtained based on this.
【０００３】磁場１０５で曲げた電子を捉える方法とし
ては、磁場１０５を通過した電子を蛍光スクリーン１０
４あるいはシンチレーションファイバに照射して、発生
した蛍光をＣＣＤ１０６により検出する方法が実施され
ている。そして、電子が発生してから検出されるまでの
経路を形成する各部材、即ちターゲット１０１→磁石１
０５→蛍光スクリーン１０４あるいはシンチレーション
ファイバ→結像系１０９→ＣＣＤ１０６は全て真空チャ
ンバ１０７の中に設けられている。As a method of capturing the electrons bent by the magnetic field 105, the electrons passing through the magnetic field 105 are converted into the fluorescent screen 10.
4 or scintillation fiber is irradiated and the generated fluorescence is detected by the CCD 106. Then, each member forming a path from the generation of electrons to the detection of the electrons, that is, target 101 → magnet 1.
05 → fluorescent screen 104 or scintillation fiber → imaging system 109 → CCD 106 are all provided in the vacuum chamber 107.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たＣＣＤ１０６を使用する検出方法では、エネルギ分解
能がＣＣＤ画素数あるいはシンチレーションファイバを
使用する方法であればその本数にも依存するので、エネ
ルギ分解能を十分に高くすることができない。例えば、
ＣＣＤ画素数は５００画素／１０ｃｍ程度しかなく、ま
たシンチレーションファイバの本数は３０本／１０ｃｍ
程度でしかない。このため、より高いエネルギ分解能を
得られる検出方法が望まれている。However, in the above-described detection method using the CCD 106, the energy resolution depends on the number of CCD pixels or the number of scintillation fibers, so that the energy resolution is sufficient. It cannot be raised. For example,
The number of CCD pixels is only about 500 pixels / 10 cm, and the number of scintillation fibers is 30/10 cm.
It is only a degree. Therefore, a detection method that can obtain higher energy resolution is desired.
【０００５】また、蛍光スクリーン１０４あるいはシン
チレーションファイバで電子を検出すると同時に検出結
果である蛍光をＣＣＤ１０６により受光しなければなら
ないので、検出の精度や効率を考慮してＣＣＤ１０６お
よびその結像系１０９を真空チャンバ１０７の中に設け
るようにしている。このため、測定装置１１０が大型化
してしまう。Further, since the fluorescent light as a detection result must be received by the CCD 106 at the same time that electrons are detected by the fluorescent screen 104 or the scintillation fiber, the CCD 106 and its imaging system 109 are vacuumed in consideration of detection accuracy and efficiency. It is arranged in the chamber 107. Therefore, the measuring device 110 becomes large.
【０００６】さらに、２次元に配列したＣＣＤ１０６を
用いて電子エネルギのスペクトルおよびビーム形状を同
時に計測する場合は、ＣＣＤ１０６の１画素あたりの感
度を高める必要があるので、ＣＣＤ１０６を冷却する冷
却装置１０８を設ける必要があり、測定装置１１０が大
型化してしまう。Further, when simultaneously measuring the spectrum of electron energy and the beam shape using the CCD 106 arranged two-dimensionally, it is necessary to increase the sensitivity per pixel of the CCD 106. Therefore, a cooling device 108 for cooling the CCD 106 is used. It is necessary to provide the measuring device 110, and the measuring device 110 becomes large.
【０００７】そこで、本発明は高いエネルギ分解能を得
られると共に装置を小型化できるビームの評価方法およ
び装置を提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a beam evaluation method and apparatus which can obtain a high energy resolution and can be downsized.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、電子ビームを含むビームを
磁場中に通過させることにより電子ビームの各電子の軌
道を曲げて電子検出手段に照射して、検出された電子の
磁場に垂直な方向の分布から電子エネルギスペクトルを
求めるか、あるいは磁場に平行な方向の分布から電子ビ
ーム形状を求めるかの少なくとも一方を行うビームの評
価方法において、電子検出手段はイメージングプレート
であるようにしている。また、請求項４記載の発明は、
磁場を形成する磁石と、電子ビームを含むビームを磁場
中に通過させたときに軌道が曲げられた電子ビームの電
子を検出する電子検出手段とを備えたビームの評価装置
において、電子検出手段はイメージングプレートである
ようにしている。ここで、本明細書中で、イメージング
プレートとは輝尽蛍光性の粉末（例えばBaFBr:Eu2+）を
塗布した放射線画像検出シートを意味する。これは、照
射された電子や陽電子により感光され、赤色レーザによ
って現像することにより電子や陽電子の数量に応じた画
像を表すものである。In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 bends the orbit of each electron of the electron beam by passing a beam including the electron beam through a magnetic field, thereby detecting an electron. In the beam evaluation method, at least one of irradiating the sample with the electron energy spectrum from the distribution of the detected electrons in the direction perpendicular to the magnetic field, or determining the electron beam shape from the distribution in the direction parallel to the magnetic field. The electronic detection means is an imaging plate. The invention according to claim 4 is
In a beam evaluation apparatus including a magnet that forms a magnetic field and an electron detection unit that detects electrons of an electron beam whose trajectory is bent when a beam including an electron beam is passed through the magnetic field, the electron detection unit is I am trying to be an imaging plate. Here, in the present specification, the imaging plate means a radiation image detecting sheet coated with photostimulable fluorescent powder (for example, BaFBr: Eu 2+ ). This represents an image according to the number of electrons or positrons, which is exposed to the irradiated electrons or positrons and developed by a red laser.
【０００９】したがって、イメージングプレートにより
電子が検出されるので、従来のように電子検出手段とし
て蛍光スクリーンあるいはシンチレーションファイバを
使用する場合に比べて高い解像度を得ることができる。
また、イメージングプレートを使用しているので、一旦
照射だけしておいてイメージングプレートを取り出して
から現像するようにできる。このため、従来の電子検出
手段である蛍光スクリーンあるいはシンチレーションフ
ァイバのように電子が照射されることにより発せられる
蛍光を受光するためのＣＣＤを設ける必要が無いので、
装置の小型化および扱いの容易化を図ることができる。Accordingly, since the electrons are detected by the imaging plate, a higher resolution can be obtained as compared with the conventional case where a fluorescent screen or a scintillation fiber is used as the electron detecting means.
Further, since the imaging plate is used, it is possible to perform irradiation only once and then take out the imaging plate and then perform development. For this reason, it is not necessary to provide a CCD for receiving the fluorescence emitted by the irradiation of electrons like a fluorescent screen or a scintillation fiber which is a conventional electron detecting means.
The device can be downsized and handled easily.
【００１０】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載のビームの評価方法において、磁場に入る直前のビー
ムの光路を中心に磁場を回転させて、回転させた各位置
で電子エネルギスペクトルまたは電子ビーム形状の少な
くとも一方を求めるようにしている。そして、請求項５
記載の発明は、請求項４記載のビームの評価装置におい
て、磁場に入る直前のビームの光路を中心に磁石を回転
させることにより磁場を回転させる磁場回転機構を備え
るようにしている。The invention according to claim 2 is the beam evaluation method according to claim 1, wherein the magnetic field is rotated around the optical path of the beam immediately before entering the magnetic field, and the electron energy spectrum is obtained at each rotated position. Alternatively, at least one of the electron beam shapes is obtained. And claim 5
According to the invention described in claim 4, in the beam evaluation apparatus according to claim 4, a magnetic field rotating mechanism for rotating the magnetic field by rotating the magnet around the optical path of the beam immediately before entering the magnetic field is provided.
【００１１】したがって、磁場に入る直前のビームの光
路を中心に磁場を回転させているので、ビームの光路を
中心とする径方向の各方向の電子エネルギスペクトルま
たは電子ビーム形状を測定することができる。よって、
電子ビームを２次元的に測定することができる。Therefore, since the magnetic field is rotated around the optical path of the beam immediately before entering the magnetic field, it is possible to measure the electron energy spectrum or the electron beam shape in each radial direction centered on the optical path of the beam. . Therefore,
The electron beam can be measured two-dimensionally.
【００１２】さらに、請求項３記載の発明は、請求項１
または２記載のビームの評価方法において、ビームは陽
電子ビームを含むと共に、ビームを磁場中に通過させる
ことにより陽電子ビームの各陽電子の軌道を曲げてイメ
ージングプレートから成る陽電子検出手段に照射して、
検出された陽電子の磁場に垂直な方向の分布から陽電子
エネルギスペクトルを求めるか、あるいは磁場に平行な
方向の分布から陽電子ビーム形状を求めるかの少なくと
も一方を行うようにしている。また、請求項６記載の発
明は、請求項４または５記載のビームの評価装置におい
て、ビームには陽電子ビームを含むと共に、ビームを磁
場中に通過させたときに軌道が曲げられた陽電子ビーム
の陽電子を検出する陽電子検出手段を備えるようにして
いる。したがって、電子ビームの測定と同時に陽電子ビ
ームも測定することができる。Further, the invention according to claim 3 is the same as claim 1.
Alternatively, in the beam evaluation method described in 2, the beam includes a positron beam, and the orbit of each positron of the positron beam is bent by passing the beam through a magnetic field to irradiate the positron detection means including an imaging plate,
At least one of the positron energy spectrum is obtained from the distribution of the detected positrons in the direction perpendicular to the magnetic field, or the positron beam shape is obtained from the distribution in the direction parallel to the magnetic field. The invention according to claim 6 is the beam evaluation apparatus according to claim 4 or 5, wherein the beam includes a positron beam, and the orbit is bent when the beam is passed through a magnetic field. A positron detection means for detecting positrons is provided. Therefore, the positron beam can be measured simultaneously with the measurement of the electron beam.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
一実施の形態に基づいて詳細に説明する。図１〜図３に
本発明のビームの評価装置１の実施形態の一例を示す。
この評価装置１は、磁場２を形成する磁石３と、電子ビ
ーム４を含むビーム５を磁場２中に通過させたときに軌
道が曲げられた電子ビーム４の電子を検出する電子検出
手段６とを備えたものである。そして、電子検出手段６
はイメージングプレート（例えば、商品名ＦＤＬ−ＵＲ
−Ｖ、富士フイルム社製）であるようにしている。イメ
ージングプレートは通常は電子顕微鏡の像を観察するた
めに使用されるものであり、空間分解能が例えば２５μ
ｍと高く、ダイナミックレンジは冷却無しでも１８ビッ
ト階調に対応できる。このため、イメージングプレート
により電子が検出されるので、従来のように電子検出手
段として蛍光スクリーン等を使用する場合に比べて高い
解像度を得ることができる。また、イメージングプレー
トを使用しているので、検出と同時に発せられる蛍光を
受光する必要が無く、一旦照射だけしておいてイメージ
ングプレートを取り出して現像するようにできる。よっ
て、従来の電子検出手段である蛍光スクリーン等のよう
に電子が照射されることにより発せられる蛍光を受光す
るためのＣＣＤを設ける必要が無いので、評価装置１の
小型化および扱いの容易化を図ることができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The structure of the present invention will be described in detail below based on an embodiment shown in the drawings. 1 to 3 show an example of an embodiment of a beam evaluation apparatus 1 of the present invention.
This evaluation device 1 includes a magnet 3 that forms a magnetic field 2, and an electron detection unit 6 that detects electrons of an electron beam 4 whose orbit is bent when a beam 5 including an electron beam 4 is passed through the magnetic field 2. It is equipped with. And the electronic detection means 6
Is an imaging plate (for example, trade name FDL-UR
-V, manufactured by Fuji Film Co., Ltd.). The imaging plate is usually used for observing an electron microscope image, and has a spatial resolution of, for example, 25 μm.
It has a high dynamic range of m and can support 18-bit gradation without cooling. Therefore, since the electrons are detected by the imaging plate, it is possible to obtain a higher resolution than in the conventional case where a fluorescent screen or the like is used as the electron detecting means. Further, since the imaging plate is used, it is not necessary to receive the fluorescence emitted at the same time as the detection, and it is possible to take out the imaging plate and develop it after only irradiating once. Therefore, it is not necessary to provide a CCD for receiving the fluorescence emitted by the electron irradiation such as a fluorescent screen, which is a conventional electron detecting means, so that the evaluation device 1 can be downsized and easily handled. Can be planned.
【００１４】磁石３は、図３に示すように互いに平行に
向い合わせた２枚の平板状のフェライト磁石から成る。
各磁石３，３同士の間に磁場２が形成されている。ま
た、各磁石３，３は、各磁石３の外側面に設けられた鉄
板から成るヨーク７と、ヨーク７同士を連結する連結部
材８とにより、平行な状態で保持されている。The magnet 3 is composed of two flat ferrite magnets facing each other in parallel as shown in FIG.
A magnetic field 2 is formed between the magnets 3 and 3. The magnets 3, 3 are held in parallel by a yoke 7 made of an iron plate provided on the outer surface of each magnet 3 and a connecting member 8 connecting the yokes 7 to each other.
【００１５】この評価装置１は、電子ビーム４を含むビ
ーム５をレーザ光９から発生させるために、レーザ光９
を受光して電子ビーム４を含むビーム５を発生するター
ゲット１０と、ターゲット１０にレーザ光９を集光する
ための放物面ミラー１１とを備えている。レーザ光９と
してはチタンサファイアレーザを使用している。ターゲ
ット１０としては銅のテープを使用している。This evaluation apparatus 1 uses a laser beam 9 to generate a beam 5 including an electron beam 4 from the laser beam 9.
It is provided with a target 10 for receiving the light and generating a beam 5 including the electron beam 4, and a parabolic mirror 11 for focusing the laser light 9 on the target 10. A titanium sapphire laser is used as the laser beam 9. A copper tape is used as the target 10.
【００１６】さらに、ターゲット１０と磁石３との間に
は、スリット１２を有する鉄製のコリメータ１３が配置
されている。これにより、ターゲット１０から発せられ
たビーム５の形状がスリット１２によって調整される。
ここでのスリット１２は、図２に示すように磁場２に平
行に長い矩形状としている。Further, an iron collimator 13 having a slit 12 is arranged between the target 10 and the magnet 3. As a result, the shape of the beam 5 emitted from the target 10 is adjusted by the slit 12.
The slit 12 here has a long rectangular shape parallel to the magnetic field 2 as shown in FIG.
【００１７】そして、コリメータ１３と電子検出手段６
とは、磁石３の同じ端面に向けて配置されている。この
ため、コリメータ１３のスリット１２を通過したビーム
５の電子は、磁場２で軌道を１８０度曲げられて電子検
出手段６に照射される。Then, the collimator 13 and the electronic detection means 6
And are arranged toward the same end face of the magnet 3. Therefore, the electrons of the beam 5 that have passed through the slit 12 of the collimator 13 have their trajectories bent by the magnetic field 2 by 180 degrees and are applied to the electron detection means 6.
【００１８】また、電子検出手段６の磁場２との反対側
には鉛ブロック１４が配置されている。これにより、電
子検出手段６の裏側から電子検出手段６に不要な電子等
が入射して検出精度を悪くすることを防止できる。A lead block 14 is arranged on the opposite side of the electron detecting means 6 from the magnetic field 2. As a result, it is possible to prevent unnecessary electrons and the like from entering the electron detecting means 6 from the back side of the electron detecting means 6 and deteriorating the detection accuracy.
【００１９】さらに、レーザ光９やビーム５の光路とな
る放物面ミラー１１、ターゲット１０、コリメータ１
３、磁石３、電子検出手段６と、鉛ブロック１４とは、
全て真空チャンバ１５に収容されている。このため、従
来の電子検出手段６である蛍光スクリーンあるいはシン
チレーションファイバのように近傍に蛍光受光用のＣＣ
Ｄを設ける必要が無いので、真空チャンバ１５の小型化
を図ることができる。Further, a parabolic mirror 11 serving as an optical path for the laser beam 9 and the beam 5, a target 10, and a collimator 1 are provided.
3, the magnet 3, the electron detection means 6, and the lead block 14,
All are housed in the vacuum chamber 15. Therefore, a CC for fluorescent light reception is provided in the vicinity like a fluorescent screen or a scintillation fiber which is the conventional electronic detection means 6.
Since it is not necessary to provide D, the vacuum chamber 15 can be downsized.
【００２０】上述した評価装置１を使用してレーザ光９
から発生する電子ビーム４の評価を行う手順を以下に説
明する。ここでの評価としては、電子エネルギスペクト
ルと電子ビーム４の形状とを求めるものとする。A laser beam 9 is produced by using the evaluation device 1 described above.
The procedure for evaluating the electron beam 4 generated from the above will be described below. As the evaluation here, the electron energy spectrum and the shape of the electron beam 4 are obtained.
【００２１】レーザ光９を真空チャンバ１５の外から放
物面ミラー１１に向けて照射する。これにより、レーザ
光９がターゲット１０に集光されて、ターゲット１０か
ら電子ビーム４を含むビーム５が発生される。ターゲッ
ト１０を通過する際には、電子ビーム４の発生だけでな
く制動放射の形でＸ線１６も発生される。Laser light 9 is emitted from the outside of the vacuum chamber 15 toward the parabolic mirror 11. As a result, the laser light 9 is focused on the target 10, and a beam 5 including the electron beam 4 is generated from the target 10. When passing through the target 10, not only the electron beam 4 is generated, but also X-rays 16 are generated in the form of bremsstrahlung.
【００２２】磁場２では、図２に示すように電子エネル
ギの大きさに応じた曲率半径で電子ビーム４の軌道が曲
げられる。これにより、電子ビーム４がＸ線１６から分
離される。そして、電子エネルギが大きいほど電子ビー
ム４の軌道の曲率半径は大きく、また電子エネルギが小
さいほど曲率半径は小さくなる。軌道が１８０度曲げら
れたときに、ビーム５が入射された磁石３の端面と同じ
端面から電子ビーム４が射出されて電子検出手段６に照
射される。In the magnetic field 2, the orbit of the electron beam 4 is bent with a radius of curvature according to the magnitude of electron energy, as shown in FIG. Thereby, the electron beam 4 is separated from the X-ray 16. The larger the electron energy, the larger the radius of curvature of the trajectory of the electron beam 4, and the smaller the electron energy, the smaller the radius of curvature. When the orbit is bent by 180 degrees, the electron beam 4 is emitted from the same end surface as the end surface of the magnet 3 on which the beam 5 is incident, and the electron detection means 6 is irradiated with the electron beam 4.
【００２３】電子検出手段６での検出が終わると、真空
チャンバ１５から電子検出手段６を取り出して現像す
る。これにより、図２および図４に示すような模様を得
ることができる。各図において、黒化度は入射した電子
数に比例する。そして、図４（ａ）に示す場合の電子検
出手段６でのＸ軸方向の位置と黒化度との関係を求める
（図５）。When the detection by the electron detecting means 6 is completed, the electron detecting means 6 is taken out from the vacuum chamber 15 and developed. As a result, a pattern as shown in FIGS. 2 and 4 can be obtained. In each figure, the degree of blackening is proportional to the number of incident electrons. Then, the relationship between the position in the X-axis direction and the degree of blackening in the electron detecting means 6 shown in FIG. 4A is obtained (FIG. 5).
【００２４】ここで、磁場２の磁力線に対して垂直な電
子軌道は電子エネルギの大きさに依存する。このため、
電子検出手段６のＸ軸方向の反応分布（黒化度分布）は
電子エネルギ分布に関係している。そこで、本装置１で
の電子ビーム４の軌道計算を行って、電子検出手段６で
のＸ軸方向の位置と各位置での電子エネルギとの関係を
算出する（図６）。Here, the electron trajectory perpendicular to the magnetic lines of force of the magnetic field 2 depends on the magnitude of the electron energy. For this reason,
The reaction distribution (blackness distribution) of the electron detecting means 6 in the X-axis direction is related to the electron energy distribution. Therefore, the orbit of the electron beam 4 is calculated in the present apparatus 1 to calculate the relationship between the position in the X-axis direction at the electron detecting means 6 and the electron energy at each position (FIG. 6).
【００２５】さらに、図５および図６における電子検出
手段６でのＸ軸方向の位置を消去して、電子エネルギと
電子数との関係を求める（図７）。これにより、電子エ
ネルギスペクトルを求めることができる。Further, the position in the X-axis direction in the electron detecting means 6 in FIGS. 5 and 6 is erased, and the relationship between the electron energy and the number of electrons is obtained (FIG. 7). Thereby, the electron energy spectrum can be obtained.
【００２６】一方、磁場２の磁力線に対して平行な方向
には電子は力を受けない。このため、電子検出手段６の
Ｙ軸方向の分布は電子ビーム一次元形状、即ちＹ軸方向
への一次元形状を示している。これにより、電子ビーム
４の形状を求めることができる。On the other hand, no force is applied to the electrons in the direction parallel to the magnetic field lines of the magnetic field 2. Therefore, the distribution of the electron detection means 6 in the Y-axis direction shows a one-dimensional shape of the electron beam, that is, a one-dimensional shape in the Y-axis direction. Thereby, the shape of the electron beam 4 can be obtained.
【００２７】上述したように、電子エネルギスペクトル
と電子ビーム４の形状とを求めることにより、電子ビー
ム４を評価することができる。しかも、磁場２の強度を
変更することにより、広範囲のエネルギ分布を測定でき
るようになる。As described above, the electron beam 4 can be evaluated by obtaining the electron energy spectrum and the shape of the electron beam 4. Moreover, by changing the strength of the magnetic field 2, it becomes possible to measure the energy distribution in a wide range.
【００２８】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば、本実施形態ではターゲット１０で発生さ
れたビーム５のうちで電子ビーム４のみを検出している
が、これには限られず陽電子ビームを検出するようにし
ても良い。この場合、図８に示すようにビーム５を磁場
２中に通過させたときに軌道が曲げられた陽電子ビーム
の陽電子を検出する陽電子検出手段１７を備えるように
する。ここでは、陽電子検出手段１７と電子検出手段６
とスリット１２とは、いずれも磁石３の同じ端面に向き
合って配置されている。このため、スリット１２を通過
したビーム５の電子が磁場２で軌道を１８０度曲げられ
て電子検出手段６に照射されるのと同時に、ビーム５の
陽電子が磁場２で軌道を電子とは反対側に１８０度曲げ
られて陽電子検出手段１７に照射される。よって、電子
ビーム４の測定と同時に陽電子ビームも測定することが
できるようになる。The above-described embodiment is an example of the preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the present embodiment, only the electron beam 4 among the beams 5 generated by the target 10 is detected, but the present invention is not limited to this, and a positron beam may be detected. In this case, as shown in FIG. 8, a positron detecting means 17 for detecting positrons of a positron beam whose trajectory is bent when the beam 5 is passed through the magnetic field 2 is provided. Here, the positron detection means 17 and the electron detection means 6
The slit 12 and the slit 12 are arranged to face the same end face of the magnet 3. Therefore, the orbits of the beam 5 passing through the slit 12 are bent by the magnetic field 2 by 180 degrees and irradiated on the electron detecting means 6, and at the same time, the positrons of the beam 5 are orbited by the magnetic field 2 on the opposite side of the electrons. Then, the positron detection means 17 is irradiated with it after being bent 180 degrees. Therefore, the positron beam can be measured simultaneously with the measurement of the electron beam 4.
【００２９】ここで、本実施形態では電子ビーム４の評
価として電子エネルギスペクトルと電子ビーム４の形状
とを求めているが、これには限られずいずれか一方であ
っても良い。Here, in the present embodiment, the electron energy spectrum and the shape of the electron beam 4 are obtained as the evaluation of the electron beam 4, but the present invention is not limited to this, and either one may be used.
【００３０】また、上述した実施形態では、電子ビーム
４を一方向のみに曲げて評価しているが、これには限ら
れず磁場２に入る直前のビーム５の光路を中心に磁場２
を回転させて、回転させた各位置で電子エネルギスペク
トルまたは電子ビーム形状の少なくとも一方、あるいは
陽電子エネルギスペクトルや陽電子ビーム形状を求める
ようにしても良い。これにより、電子ビーム４あるいは
陽電子ビームを２次元的に測定することができる。In the above embodiment, the electron beam 4 is bent only in one direction for evaluation, but the invention is not limited to this, and the magnetic field 2 is centered on the optical path of the beam 5 immediately before entering the magnetic field 2.
May be rotated, and at least one of the electron energy spectrum and the electron beam shape, or the positron energy spectrum and the positron beam shape may be obtained at each rotated position. Thereby, the electron beam 4 or the positron beam can be measured two-dimensionally.
【００３１】この場合、図８〜図１１に示すように、磁
場２に入る直前のビーム５の光路を中心に磁石３，３を
回転させる磁場回転機構１８を備えるようにする。磁場
回転機構１８は、磁石３，３を支持する回転ステージ２
０と、回転ステージ２０の周囲のギア部２１に噛み合っ
て回転により回転ステージ２０を回転させるウォーム２
４を有する回転モータ２２と、磁石３，３に固定された
並進モータ１９とを備えている。並進モータ１９は、ピ
ニオンギア２５を介して電子検出手段６および陽電子検
出手段１７の縁のギア部２６に噛み合っている。そし
て、並進モータ１９の駆動により、電子検出手段６およ
び陽電子検出手段１７は磁石３に対して磁場２に平行な
方向に摺動される。各モータ１９，２２はステッピング
モータから成り、コンピュータ等の制御装置に接続され
て制御される。In this case, as shown in FIGS. 8 to 11, a magnetic field rotating mechanism 18 for rotating the magnets 3, 3 about the optical path of the beam 5 immediately before entering the magnetic field 2 is provided. The magnetic field rotating mechanism 18 includes a rotating stage 2 that supports the magnets 3 and 3.
0 and a worm 2 that meshes with a gear portion 21 around the rotary stage 20 to rotate the rotary stage 20 by rotation.
4 and a translation motor 19 fixed to the magnets 3 and 3. The translation motor 19 meshes with the gear portion 26 at the edge of the electron detecting means 6 and the positron detecting means 17 via the pinion gear 25. Then, by driving the translation motor 19, the electron detecting means 6 and the positron detecting means 17 are slid in the direction parallel to the magnetic field 2 with respect to the magnet 3. Each of the motors 19 and 22 is a stepping motor, and is connected to and controlled by a control device such as a computer.
【００３２】また、回転ステージ２０の回転中心にはビ
ーム５が入射できる開口２３が設けてある。そして、磁
場２がビーム５と直交するように、磁石３，３が配置さ
れている。なお、図８〜図１１中では、コリメータ１３
や鉛ブロック１４の図示を省略している。At the center of rotation of the rotary stage 20, there is provided an opening 23 through which the beam 5 can enter. Then, the magnets 3 are arranged so that the magnetic field 2 is orthogonal to the beam 5. 8 to 11, the collimator 13
The lead block 14 is not shown.
【００３３】この評価装置１では、図８に示すように回
転ステージ２０を位置決めして、当該位置でビーム５を
照射して電子ビーム４を電子検出手段６に照射すると共
に陽電子ビームを陽電子検出手段１７に照射する。そし
て、図９に示すように、回転モータ２２を駆動して回転
ステージ２０を回転させて、次の位置で位置決めする。
これと同期させて並進モータ１９を駆動させ、電子検出
手段６および陽電子検出手段１７を磁場２に対してずら
して位置決めする。この状態でビーム５を照射して、電
子ビーム４を電子検出手段６に照射すると共に陽電子ビ
ームを陽電子検出手段１７に照射する。In this evaluation apparatus 1, as shown in FIG. 8, the rotary stage 20 is positioned, and the electron beam 4 is irradiated to the electron detecting means 6 by irradiating the beam 5 at the position and the positron beam is irradiated with the positron detecting means. Irradiate 17. Then, as shown in FIG. 9, the rotary motor 22 is driven to rotate the rotary stage 20, and positioning is performed at the next position.
The translation motor 19 is driven in synchronization with this, and the electron detection means 6 and the positron detection means 17 are displaced from the magnetic field 2 and positioned. In this state, the beam 5 is irradiated to irradiate the electron beam 4 to the electron detecting means 6 and the positron beam to the positron detecting means 17.
【００３４】具体的には、電子検出手段６および陽電子
検出手段１７として摺動方向の長さが１８ｃｍのものを
用意する。磁石３，３の間隔は１ｃｍとする。回転ステ
ージ２０の各位置での測定が終了してから、回転ステー
ジ２０を１０度回転させると共に電子検出手段６および
陽電子検出手段１７を１ｃｍずらす。この動作を１０度
ごとに１８０度に達するまで繰り返すことにより、電子
ビーム４および陽電子ビームの２次元形状を１０度の分
解能で求めることができる。ここで、１０度以下の分解
能で測定する場合は、電子検出手段６および陽電子検出
手段１７として本実施形態のようなシート状のものを使
用せずに、テープ状のものを使用して巻き取りながら磁
場２に対してずらしていくことが望ましい。Specifically, the electron detecting means 6 and the positron detecting means 17 having a sliding length of 18 cm are prepared. The distance between the magnets 3 and 3 is 1 cm. After the measurement at each position of the rotary stage 20 is completed, the rotary stage 20 is rotated 10 degrees, and the electron detection means 6 and the positron detection means 17 are displaced by 1 cm. By repeating this operation every 10 degrees until reaching 180 degrees, the two-dimensional shapes of the electron beam 4 and the positron beam can be obtained with a resolution of 10 degrees. Here, in the case of measuring with a resolution of 10 degrees or less, the sheet-like one as in the present embodiment is not used as the electron detecting means 6 and the positron detecting means 17, but a tape-like one is used for winding up. However, it is desirable to shift with respect to the magnetic field 2.
【００３５】これにより、電子検出手段６では順次異な
る位置に電子が照射されて検出される。同様に、陽電子
検出手段１７では順次異なる位置に陽電子が照射されて
検出される。よって、電子ビーム４および陽電子ビーム
を２次元的に評価することができる。As a result, the electron detecting means 6 sequentially irradiates and detects electrons at different positions. Similarly, in the positron detection means 17, positrons are sequentially irradiated and detected at different positions. Therefore, the electron beam 4 and the positron beam can be evaluated two-dimensionally.
【００３６】また、上述した各実施形態では電子ビーム
４および陽電子ビームのいずれも軌道を１８０度曲げて
いるが、これには限られず９０度等の他の角度であって
も良い。Further, in each of the above-mentioned embodiments, the orbits of both the electron beam 4 and the positron beam are bent by 180 degrees, but the present invention is not limited to this, and other angles such as 90 degrees may be used.
【００３７】そして、上述した各実施形態ではレーザ光
９としてチタンサファイアレーザを使用しているが、こ
れには限られずガラスレーザ等の他のレーザを使用して
も良い。さらに、上述した各実施形態ではターゲット１
０として銅を使用しているが、これには限られず他の金
属や水素、プラスチック等の原子番号の小さい材料を使
用することができる。そして、上述した各実施形態では
ターゲット１０としてテープ状のものを使用している
が、これには限られずディスク状やガス状など、他の形
状・形態であっても良い。Although the titanium sapphire laser is used as the laser beam 9 in each of the above-described embodiments, the present invention is not limited to this, and another laser such as a glass laser may be used. Furthermore, in each of the embodiments described above, the target 1
Although copper is used as 0, the present invention is not limited to this, and other metals, hydrogen, plastics, and other materials having a small atomic number can be used. In addition, although the tape-shaped target 10 is used in each of the above-described embodiments, the target 10 is not limited to this, and may have another shape or form such as a disk shape or a gas shape.
【００３８】[0038]
【実施例】図１〜図３に示す評価装置１を用いて電子ビ
ーム４の評価を行った。電子検出手段６としては、ＦＤ
Ｌ−ＵＲ−Ｖ（富士フイルム社製）を使用した。この電
子検出手段６は、空間分解能が２５μｍであると共にダ
イナミックレンジは冷却無しで１８ビット階調に対応可
能である。EXAMPLES The electron beam 4 was evaluated using the evaluation apparatus 1 shown in FIGS. As the electronic detection means 6, FD
L-UR-V (manufactured by FUJIFILM Corporation) was used. The electronic detecting means 6 has a spatial resolution of 25 μm and a dynamic range of 18-bit gradation without cooling.
【００３９】磁石３の寸法は図３に示したものとした。
磁場は約１．５ｋＧとした。スリット１２の寸法は、５
ｍｍ×１５ｍｍとした。レーザ光は、パルス幅４３ｆ
ｓ、出力１００ｍＪ、集光強度２．７×１０１８Ｗ／ｃ
ｍ２とした。ターゲット１０の寸法は５μｍ×２０μ
ｍ、厚さ３０μｍとした。The dimensions of the magnet 3 are those shown in FIG.
The magnetic field was about 1.5 kG. The size of the slit 12 is 5
It was set to mm × 15 mm. Laser light has pulse width 43f
s, output 100 mJ, condensing intensity 2.7 × 10 18 W / c
It was m 2. The size of the target 10 is 5 μm × 20 μ
m and the thickness was 30 μm.
【００４０】この評価装置１により電子ビーム４を検出
した。そのときの電子検出手段６の現像した状態を図４
（ａ）に示す。また、この電子検出手段６から電子検出
手段６でのＸ軸方向の位置と黒化度との関係を求めた。
その結果を図５に示す。そして、この評価装置１での電
子ビーム４の軌道計算を行って、電子検出手段６でのＸ
軸方向の位置と各位置での電子エネルギとの関係を算出
した。その結果を図６に示す。同図に示すように、本評
価装置１によれば最大で２ＭｅＶのエネルギの電子を計
測可能であることが判明した。The evaluation apparatus 1 detected the electron beam 4. The developed state of the electron detecting means 6 at that time is shown in FIG.
It shows in (a). Further, the relationship between the position in the X-axis direction and the degree of blackening at the electron detecting means 6 was obtained from the electron detecting means 6.
The result is shown in FIG. Then, the trajectory of the electron beam 4 is calculated in the evaluation device 1, and the X in the electron detecting means 6 is calculated.
The relationship between the axial position and the electron energy at each position was calculated. The result is shown in FIG. As shown in the figure, it was found that the evaluation apparatus 1 can measure electrons with an energy of 2 MeV at maximum.
【００４１】さらに、図５および図６における電子検出
手段６でのＸ軸方向の位置を消去して、電子エネルギと
電子数との関係を求めた。その結果を図７に示す。同図
に示すように、このレーザ光９から発生した電子エネル
ギスペクトルを求めることができた。Further, the position in the X-axis direction in the electron detecting means 6 in FIGS. 5 and 6 was erased, and the relationship between the electron energy and the number of electrons was obtained. The result is shown in FIG. 7. As shown in the figure, the electron energy spectrum generated from the laser beam 9 could be obtained.
【００４２】また、アパーチャを用いて電子ビーム径お
よび形状を変更した場合も、上述と同様に評価を行っ
た。このときの電子検出手段６の現像した状態を図４
（ｂ）に示す。Also, when the diameter and shape of the electron beam were changed by using the aperture, the same evaluation as above was performed. The developed state of the electron detecting means 6 at this time is shown in FIG.
It shows in (b).
【００４３】図４（ａ）に示すものでは電子ビーム４の
Ｙ軸方向形状が一様になり、図４（ｂ）に示すものでは
電子ビーム４のＹ軸方向形状が中央が密になったものと
なった。したがって、この評価装置１の利用によりビー
ム形状を評価できることが明らかになった。In the structure shown in FIG. 4A, the shape of the electron beam 4 in the Y-axis direction becomes uniform, and in the structure shown in FIG. 4B, the shape of the electron beam 4 in the Y-axis direction becomes dense at the center. It became a thing. Therefore, it became clear that the beam shape can be evaluated by using the evaluation apparatus 1.
【００４４】[0044]
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１記載のビームの評価方法および請求項４記載のビーム
の評価装置によれば、イメージングプレートにより電子
が検出されるので、従来のように電子検出手段として蛍
光スクリーンあるいはシンチレーションファイバを使用
する場合に比べて高い解像度を得ることができる。よっ
て、ビームの評価を高精度に行うことができるようにな
る。As is apparent from the above description, according to the beam evaluation method of the first aspect and the beam evaluation apparatus of the fourth aspect, since the electrons are detected by the imaging plate, the conventional method is used. In addition, a higher resolution can be obtained as compared with the case where a fluorescent screen or scintillation fiber is used as the electronic detection means. Therefore, the beam can be evaluated with high accuracy.
【００４５】また、イメージングプレートを使用してい
るので、一旦照射だけしておいてイメージングプレート
を取り出してから現像するようにできる。このため、従
来の電子検出手段である蛍光スクリーンあるいはシンチ
レーションファイバのように電子が照射されることによ
り発せられる蛍光を受光するためのＣＣＤを設ける必要
が無いので、装置の小型化および扱いの容易化を図るこ
とができる。Further, since the imaging plate is used, it is possible to perform irradiation only once and then take out the imaging plate and then perform development. For this reason, it is not necessary to provide a CCD for receiving the fluorescence emitted by the irradiation of electrons, such as a fluorescent screen or a scintillation fiber, which is a conventional electron detecting means, so that the apparatus can be downsized and handled easily. Can be achieved.
【００４６】そして、請求項２記載のビームの評価方法
および請求項５記載のビームの評価装置によれば、磁場
に入る直前のビームの光路を中心に磁場を回転させてい
るので、ビームの光路を中心とする径方向の各方向の電
子エネルギスペクトルまたは電子ビーム形状を測定する
ことができる。よって、電子ビームを２次元的に測定す
ることができる。According to the beam evaluation method of the second aspect and the beam evaluation apparatus of the fifth aspect, since the magnetic field is rotated about the optical path of the beam immediately before entering the magnetic field, the optical path of the beam is changed. It is possible to measure the electron energy spectrum or the electron beam shape in each radial direction centered at. Therefore, the electron beam can be measured two-dimensionally.
【００４７】さらに、請求項３記載のビームの評価方法
および請求項６記載のビームの評価装置によれば、電子
ビームの測定と同時に陽電子ビームも測定することがで
きる。Further, according to the beam evaluation method of the third aspect and the beam evaluation apparatus of the sixth aspect, it is possible to measure the positron beam simultaneously with the measurement of the electron beam.
【図１】本発明に係るビームの評価装置を示す概略図で
ある。FIG. 1 is a schematic view showing a beam evaluation apparatus according to the present invention.
【図２】磁場と電子ビームの軌道との関係を示すグラフ
である。FIG. 2 is a graph showing a relationship between a magnetic field and an orbit of an electron beam.
【図３】磁石の配置を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of magnets.
【図４】電子検出手段により検出された電子を示す図で
あり、（ａ）はＹ軸方向形状が一様である場合、（ｂ）
はＹ軸方向形状が中央に収束している場合である。FIG. 4 is a diagram showing electrons detected by an electron detection means, where (a) shows a case where the Y-axis direction shape is uniform, and (b) shows
Shows the case where the Y-axis direction shape is converged in the center.
【図５】電子検出手段でのＸ軸方向の位置と黒化度との
関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the position in the X-axis direction and the degree of blackening in the electronic detection means.
【図６】電子検出手段でのＸ軸方向の位置と各位置での
電子エネルギの理論値との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a position in the X-axis direction on the electron detecting means and a theoretical value of electron energy at each position.
【図７】電子エネルギと電子数との関係を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between electron energy and the number of electrons.
【図８】ビームの評価装置の他の実施形態を示す回転ス
テージを回転させる前の平面図である。FIG. 8 is a plan view before rotating a rotary stage showing another embodiment of the beam evaluation apparatus.
【図９】ビームの評価装置の他の実施形態を示す回転ス
テージを４５度回転させた後の平面図である。FIG. 9 is a plan view after rotating a rotary stage by 45 degrees, showing another embodiment of the beam evaluation apparatus.
【図１０】ビームの評価装置の他の実施形態を示す回転
ステージを回転させる前の側面図である。FIG. 10 is a side view before rotating a rotary stage showing another embodiment of the beam evaluation apparatus.
【図１１】ビームの評価装置の他の実施形態を示す回転
ステージを９０度回転させた後の側面図である。FIG. 11 is a side view showing another embodiment of the beam evaluation apparatus after rotating a rotary stage by 90 degrees.
【図１２】従来のビームの評価装置を示す概略図であ
る。FIG. 12 is a schematic view showing a conventional beam evaluation apparatus.
１ 評価装置 ２ 磁場 ３ 磁石 ４ 電子ビーム ５ ビーム ６ 電子検出手段 １７ 陽電子検出手段 １８ 磁場回転機構 1 Evaluation device 2 magnetic field 3 magnets 4 electron beam 5 beams 6 Electronic detection means 17 Positron detection means 18 Magnetic field rotation mechanism
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ２１Ｋ 1/093 Ｇ２１Ｋ 1/093 Ｄ Ｈ０１Ｊ 37/05 Ｈ０１Ｊ 37/05 49/46 49/46 (72)発明者 名雪 琢弥 東京都狛江市岩戸北２−11−１ 財団法人 電力中央研究所 狛江研究所内 (72)発明者 近藤 健一 神奈川県横浜市緑区長津田町4259 東京工 業大学内 (72)発明者 中村 一隆 神奈川県横浜市緑区長津田町4259 東京工 業大学内 (72)発明者 弘中 陽一郎 神奈川県横浜市緑区長津田町4259 東京工 業大学内 (72)発明者 岡野 泰彬 神奈川県横浜市緑区長津田町4259 東京工 業大学内 Ｆターム(参考） 2G088 FF11 FF14 FF15 GG25 GG30 JJ01 JJ22 KK32 5C030 AA04 AA10 5C033 AA05 AA07 5C038 KK12 KK17 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G21K 1/093 G21K 1/093 D H01J 37/05 H01J 37/05 49/46 49/46 (72) Invention Takuya Nayuki 2-11-1 Iwatokita, Komae City, Tokyo Metropolitan Central Research Institute Komae Research Institute (72) Inventor Kenichi Kondo 4259 Nagatsuta-cho, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Tokyo Institute of Technology (72) Inventor Nakamura Ichitaka 4259 Nagatsuta-cho, Midori-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture Tokyo Institute of Technology (72) Inventor Yoichiro Hironaka 4259 Nagatsuta-cho, Midori-ku, Yokohama City, Kanagawa Prefecture (72) Inventor, Taiyo Okano Green, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture 4259 Nagatsuta-cho, Tokyo Ward F-term inside Tokyo Institute of Technology (reference) 2G088 FF11 FF14 FF15 GG25 GG30 JJ01 JJ22 KK32 5C030 AA04 AA10 5C033 AA05 AA07 5C038 KK12 KK17
Claims (6)
させることにより前記電子ビームの各電子の軌道を曲げ
て電子検出手段に照射して、検出された前記電子の前記
磁場に垂直な方向の分布から電子エネルギスペクトルを
求めるか、あるいは前記磁場に平行な方向の分布から電
子ビーム形状を求めるかの少なくとも一方を行うビーム
の評価方法において、前記電子検出手段はイメージング
プレートであることを特徴とするビームの評価方法。1. A beam including an electron beam is passed through a magnetic field to bend the orbits of each electron of the electron beam to irradiate the electron detection means, and the detected electron in a direction perpendicular to the magnetic field. In a beam evaluation method for performing at least one of obtaining an electron energy spectrum from a distribution and obtaining an electron beam shape from a distribution in a direction parallel to the magnetic field, the electron detecting means is an imaging plate. Beam evaluation method.
を中心に前記磁場を回転させて、回転させた各位置で前
記電子エネルギスペクトルまたは前記電子ビーム形状の
少なくとも一方を求めることを特徴とする請求項１記載
のビームの評価方法。2. The magnetic field is rotated about the optical path of the beam immediately before entering the magnetic field, and at least one of the electron energy spectrum and the electron beam shape is obtained at each rotated position. The beam evaluation method according to claim 1.
に、前記ビームを前記磁場中に通過させることにより前
記陽電子ビームの各陽電子の軌道を曲げてイメージング
プレートから成る陽電子検出手段に照射して、検出され
た前記陽電子の前記磁場に垂直な方向の分布から陽電子
エネルギスペクトルを求めるか、あるいは前記磁場に平
行な方向の分布から陽電子ビーム形状を求めるかの少な
くとも一方を行うことを特徴とする請求項１または２記
載のビームの評価方法。3. The beam includes a positron beam, and the orbit of each positron of the positron beam is bent by passing the beam through the magnetic field to irradiate a positron detecting means composed of an imaging plate for detection. At least one of determining a positron energy spectrum from a distribution of the positrons in a direction perpendicular to the magnetic field, or determining a positron beam shape from a distribution in a direction parallel to the magnetic field. 2. The beam evaluation method described in 2.
むビームを前記磁場中に通過させたときに軌道が曲げら
れた前記電子ビームの電子を検出する電子検出手段とを
備えたビームの評価装置において、前記電子検出手段は
イメージングプレートであることを特徴とするビームの
評価装置。4. A beam evaluation comprising a magnet for forming a magnetic field and electron detection means for detecting electrons of the electron beam whose trajectory is bent when a beam including the electron beam is passed through the magnetic field. In the apparatus, the beam detecting apparatus is characterized in that the electron detecting means is an imaging plate.
を中心に前記磁石を回転させることにより前記磁場を回
転させる磁場回転機構を備えることを特徴とする請求項
４記載のビームの評価装置。5. The beam evaluation apparatus according to claim 4, further comprising a magnetic field rotation mechanism that rotates the magnetic field by rotating the magnet around the optical path of the beam immediately before entering the magnetic field.
に、前記ビームを前記磁場中に通過させたときに軌道が
曲げられた前記陽電子ビームの陽電子を検出する陽電子
検出手段を備えることを特徴とする請求項４または５記
載のビームの評価装置。6. The beam includes a positron beam, and positron detection means is provided for detecting positrons of the positron beam whose orbit is bent when the beam is passed through the magnetic field. The beam evaluation apparatus according to claim 4 or 5.
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