JP2003515142A - Ｘ線ビーム位置モニタ - Google Patents

Ｘ線ビーム位置モニタ

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JP2003515142A
JP2003515142A JP2001538831A JP2001538831A JP2003515142A JP 2003515142 A JP2003515142 A JP 2003515142A JP 2001538831 A JP2001538831 A JP 2001538831A JP 2001538831 A JP2001538831 A JP 2001538831A JP 2003515142 A JP2003515142 A JP 2003515142A
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electrode
monitor
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JP2001538831A
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アーント，ウルリッヒ・ボルフガング
カイト，マーティン・ポール
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    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
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    • G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
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  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 Ｘ線ビーム位置モニタは、垂直軸（２６）を中心とするＸ線ビームの回転位置を検出するための第１の一連の３つの集電極（１ａ、１ｂ、１ｃ）と第１のバイアス電極（３）とを有する。モニタはまた、水平軸（２７）を中心とするＸ線ビームの回転位置を検出するための第２の一連の３つの集電極（５ａ、５ｂ、５ｃ）と第２のバイアス電極（７）とを有する。集電極で生成された信号は処理され、２つの軸（２６、２７）を中心とするビームの回転位置を導き出すために使われる。これらの信号は、水平面および垂直面におけるＸ線ビームの並進位置を導き出すためにも使われる。ビームは中心合わせされ、モニタはゼロ探索モニタとして作動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 この発明はＸ線ビーム位置モニタに関し、この出願人の同時係属中の英国特許
出願番号９９１３６１５．２に開示された発明が進歩したものを示す。
【０００２】 Ｘ線回折実験を行なうには、Ｘ線回折計またはＸ線カメラに対しＸ線発生装置
を整列させる必要がある。Ｘ線ビームを完全に整列させるには、並進位置決めお
よび回転位置決めを両方行なわなければならない。用途によって、Ｘ線発生装置
を固定したまま回折計を動かして整列させる方が便利な場合もあれば、回折計を
固定したままそれに対して発生装置を動かす方が簡単な場合もある。いずれの場
合も、Ｘ線ビーム位置モニタによって、整列は非常に楽になり、これは、並進と
回転とを制御して整列を自動的に行なうために使用できる電気出力を有するもの
であることが好ましい。この発明の目的は、Ｘ線ビームの少なくとも回転位置、
好ましくは並進位置と回転位置の両方のモニタリングを提供することにある。
【０００３】 この発明によれば、Ｘ線ビーム位置モニタは、平面に直交する軸を中心とする
Ｘ線ビームの回転位置を検出するための、第１の一連の３つの集電極と第１のバ
イアス電極とを含む第１の電極アセンブリと、前記平面を横切るもう１つの平面
に直交するもう１つの軸を中心とするＸ線ビームの回転位置を検出するための、
第２の一連の３つの集電極と第２のバイアス電極とを含む第２の電極アセンブリ
と、バイアス電極にバイアス電圧を印加するための手段と、集電極で生成された
電気信号を処理し、そこから前記軸を中心とするＸ線ビームの回転位置を示す信
号を導き出すための信号処理手段とを含んでいる。
【０００４】 第１の一連の３つの集電極は、平行四辺形の形をした中間電極と、それに隣接
する各々三角形の形をした２つの端電極とから構成されることが好ましく、この
一連の３つの集電極は、全体の輪郭がほぼ長方形であることが好ましい。
【０００５】 処理手段は、端電極からの信号を合計し、そこから中間電極からの信号を減じ
て、前記平面におけるＸ線ビームの回転位置を示す信号を導き出すよう動作する
ことが好ましい。この後者の信号は、３つの電極からの信号の合計でそれを除す
ることで正規化されてもよい。
【０００６】 Ｘ線ビームの回転位置を検出することに加え、モニタは、前記平面におけるＸ
線ビームの並進位置も検出してもよい。この場合、信号処理手段は、２つの端電
極からの信号間の差を求めて、前記平面におけるＸ線ビームの並進位置を示す信
号を導き出すようにも動作する。この後者は、中間電極からの信号でそれを除す
ることで正規化されてもよい。
【０００７】 同様に、第２の一連の３つの集電極は平行四辺形の形をした第２の中間電極と
、それに隣接する各々三角形の形をした２つの第２の端電極とから構成されるこ
とが好ましく、第２の一連の３つの集電極は、全体の輪郭がほぼ長方形であるこ
とが好ましい。
【０００８】 処理手段は、第２の端電極からの信号を合計し、そこから第２の中間電極から
の信号を減じて、前記もう１つの平面におけるＸ線ビームの回転位置を示す信号
を導き出すよう動作することが好ましい。
【０００９】 前記もう１つの平面におけるＸ線ビームの回転位置を検出することに加えて、
モニタは、前記もう１つの平面におけるＸ線ビームの並進位置も検出してもよい
。この場合、信号処理手段は、２つの第２の端電極からの信号間の差を求めて、
前記もう１つの平面におけるＸ線ビームの並進位置を示す信号を導き出すように
も動作する。
【００１０】 第１の電極アセンブリと第２の電極アセンブリとは、Ｘ線ビームの伝搬方向に
沿ってほぼ同じ軸位置に配置されていてもよい。その場合、バイアス電圧を印加
するための手段は、第１のバイアス電極または第２のバイアス電極にバイアス電
圧を印加するためのスイッチング手段を含む。第１の電極アセンブリと第２の電
極アセンブリとをＸ線ビームの伝搬方向に沿ってほぼ同じ軸位置に配置させるこ
とで、コンパクトな構成が提供され、これによりモニタは、Ｘ線回折計とともに
使用される場合、および一般に実験室で使用される場合に特に便利になる。
【００１１】 他の実施例においては、第１の電極アセンブリと第２の電極アセンブリとは、
Ｘ線ビームの伝搬方向に沿って同じ軸位置に配置されていない。
【００１２】 第１のアセンブリの電極は第２のアセンブリの電極と直交し、前記一方の平面
と前記他方の平面とが互いに直交するようになることが好ましい。第１および第
２の電極アセンブリがＸ線ビームの伝搬方向に沿ってほぼ同じ軸位置に配置され
ている場合、第１および第２の電極アセンブリは、好ましくは、断面が正方形の
トンネル状の構造の４つの壁を構成し、そこを通ってＸ線ビームが伝搬される。
【００１３】 Ｘ線ビーム位置センサはゼロ探索装置として動作し、Ｘ線ビームを中心合わせ
した位置を電気信号が示すようになるまで、２つの位置決め平面における調整に
よって、（並進および回転両方の意味において）ビームの中心位置が合わせられ
る。この調整は、第１および第２の電極アセンブリが軸方向に間隔をおいて配置
されている場合は同時に行なえるが、第１および第２の電極アセンブリが同じ軸
位置にある場合は、２つの位置決め平面において順次行なわれる。調整は、ビー
ム、アセンブリ、またはビームとアセンブリ両方の組合せに、中心合わせ運動を
加えることで実現されてもよい。
【００１４】 この発明に従ったＸ線ビーム位置センサの２つの実施例を、添付図面を参照し
ながら、これから例示として述べる。
【００１５】 図１を参照すると、センサは、第１の陽極基板２上にプリントされた第１の一
連の３つの集電極１ａ、１ｂ、１ｃと、第１の陰極基板４上にプリントされた第
１のバイアス電極３とを含む第１の電極アセンブリを含んでいる。陽極基板２お
よび陰極基板４は、第１の一連の集電極１ａ、１ｂ、１ｃが第１のバイアス電極
３と面した状態で、垂直に間隔があいた水平面を占めている。第１のバイアス電
極３は長方形の形をしており、第１の一連の３つの集電極１ａ、１ｂ、１ｃは、
全体の輪郭が同様の長方形で、傾斜しているが互いに平行な２本の分割線により
分割されて、電極１ｂが平行四辺形の形をした中間電極を規定し、２つの電極１
ａおよび１ｃが各々直角三角形の形をした端電極となっている。
【００１６】 図１に示すように、１対の基板２、８は１対の基板３、６から少し距離をおい
て離れている。わかりやすくするため、第１の陽極基板２とその３つの集電極１
ａ、１ｂ、１ｃとを図２に示す。３つの電極１ａ、１ｂ、１ｃへのそれぞれの電
気接続も図２に図示する。
【００１７】 同様に、第２の電極アセンブリは、第２の陽極基板６上にプリントされた第２
の一連の３つの集電極５ａ、５ｂ、５ｃと、第２の陰極基板８上にプリントされ
た第２のバイアス電極７とを含む。第２の陽極基板および陰極基板は、第２の一
連の集電極５ａ、５ｂ、５ｃが第２のバイアス電極７と面した状態で、水平に間
隔があいた垂直面を占めている。第２のバイアス電極７は長方形の形をしており
、第２の一連の３つの集電極５ａ、５ｂ、５ｃは、全体の輪郭が同様の長方形で
、傾斜しているが互いに平行な２本の分割線により分割されて、電極５ｂが平行
四辺形の形をした中間電極を規定し、２つの端電極５ａおよび５ｂが各々直角三
角形の形をしている。
【００１８】 各電極１ａ、１ｂ、１ｃ、５ａ、５ｂ、５ｃ、３、７は、適切な基板上に蒸着
された銅の領域によって形成される。
【００１９】 第１および第２の電極アセンブリは、Ｘ線ビームの伝搬方向に沿って同じ軸位
置に配置され、その中心合わせされた方向は図１において９で示されている。第
１および第２の電極アセンブリはこのように、断面が正方形の形をしたトンネル
状の構造を形成し、そこを通ってＸ線ビームが伝搬される。
【００２０】 断面が正方形のトンネル構造は、管の中に収容される。好ましい実施例におい
ては、各基板は幅８ｍｍ、長さ３６ｍｍの長方形で、陽極と陰極の間に１０ｍｍ
の間隔があいている。空気が充填されたトンネル状構造は長さ３６ｍｍで、縁の
寸法が１０ｍｍの正方形の断面を有している。この構造は直径２５ｍｍの管の中
にぴったり入り、したがってコンパクトな構成を提供する。
【００２１】 図３を参照すると、２つの陰極電極またはバイアス電極３、７が２極スイッチ
１０に接続されていて、その一方の位置（図３に図示）では、電極７が接地され
、電極３が−３００ボルト電圧源１２に接続されており、他方の位置では、電極
７が−３００ボルト電圧源１２に接続され、電極３が接地されている。６つの電
極１ａ、１ｂ、１ｃ、５ａ、５ｂ、５ｃすべてを示すにあたり、図３は模式的な
ものである。というのは、この６つの電極すべてを示す横断面はないからである
。
【００２２】 ３つの集電極１ａ、１ｂ、１ｃはそれぞれ、３つの電流電圧増幅器１３、１４
、１５に電気的に接続され、それら各々はそれぞれ、典型的には２０ＧΩのフィ
ードバックレジスタ１６、１７、１８を有する。増幅器１３、１４、１５はそれ
ぞれ、Ｘ線ビームにより発生したイオン化の結果、電極１ａ、１ｂ、１ｃに集め
られた電荷にそれぞれ比例する電圧出力Ｖａ1、Ｖｂ1、Ｖｃ1を有する。同様に
、３つの集電極５ａ、５ｂ、５ｃはそれぞれ、３つの電流電圧増幅器１９、２０
、２１に電気的に接続され、それら各々はそれぞれ、２０ＧΩのフィードバック
レジスタ２３、２４、２５を有する。増幅器１９、２０、２１はそれぞれ、Ｘ線
ビームにより発生したイオン化の結果、電極５ａ、５ｂ、５ｃに集められた電荷
にそれぞれ比例する電圧出力Ｖａ2、Ｖｂ2、Ｖｃ2を有する。
【００２３】 スイッチ１０が図３に図示する位置にある場合、電圧Ｖａ1、Ｖｂ1、Ｖｃ1を
用いて、中心軸からのＸ線ビームの（中央の垂直軸２６を中心とする）回転変位
を示す第１の信号Ｒ1が導き出される。
【００２４】
【数１】
【００２５】 Ｒ1は、Ｘ線ビームを中心軸に平行にするために必要な（垂直軸２６を中心と
する）回転を示す。Ｒ1についての上記式における分母が信号を正規化する。
【００２６】 ２Ｌが電極の長さ、Ｗがそれらの幅、Θが水平面における、すなわち軸２６を
中心とする傾斜角である場合、これは
【００２７】
【数２】
【００２８】 のように示すことができる。 また、電圧Ｖａ1、Ｖｂ1、Ｖｃ1を用いて、水平面における、チャンバの中心
からのＸ線ビームの並進変位を示す第１の信号Ｔ1が以下により導き出される。
【００２９】
【数３】
【００３０】 ここでも分母が信号を正規化する。 ビームの位置が電極の１つの長端から中心を通ってもう１つの長端へ動くにつ
れて、Ｔ1が＋１から０を通って−１へ変動することが示される。正規化の結果
、Ｒ1およびＴ1の値は、Ｘ線ビームの強度には左右されず、ビームの位置のみに
左右される。
【００３１】 スイッチが別の位置（すなわち図３に図示していない位置）にある場合、電圧
Ｖａ2、Ｖｂ2、Ｖｃ2を用いて、中心軸からのＸ線ビームの（横断する水平軸２
７を中心とする）回転変位を示す第２の信号Ｒ2が導き出される。
【００３２】
【数４】
【００３３】 Ｒ2は、ビームを中心軸に平行にするために必要な（水平軸２７を中心とする
）回転を示す。２Ｌが電極の長さ、Ｗがそれらの幅、Φが垂直面における、すな
わち軸２７を中心とする傾斜角である場合、これは
【００３４】
【数５】
【００３５】 のように示すことができる。 また、電圧Ｖａ2、Ｖｂ2、Ｖｃ2を用いて、（垂直面における、チャンバの中
心からの）Ｘ線ビームの並進変位を示す第２の信号Ｔ2が以下により導き出され
る。
【００３６】
【数６】
【００３７】 ビームの位置が電極の１つの長端から中心を通ってもう１つの長端へ動くにつ
れて、Ｔ2がへ＋１から０を通って−１へ変動することが示される。以前と同様
、Ｒ2およびＴ2の値は、Ｘ線ビームの強度には左右されず、ビームの位置のみに
左右される。
【００３８】 ビームは、その整列された中心位置に保たれるよう配置され、このビームの整
列は、Ｒ1、Ｔ1、Ｒ2、Ｔ2がすべて０になるまで、水平面および垂直面において
順次調整を行なうことで実行される。この中心合わせ工程は、中央処理装置によ
り自動的に実行することができる。
【００３９】 図１の実施例は、第１および第２の一連の電極が、Ｘ線ビームの伝搬方向に沿
って同じ軸位置に位置している、コンパクトな構成である。
【００４０】 図４の第２の実施例では、第１の一連の電極１ａ、１ｂ、１ｃ、３は、Ｘ線ビ
ームの伝搬方向に沿って、第２の一連の電極５ａ、５ｂ、５ｃ、７とは異なる位
置に位置している。図４では、Ｘ線ビームはまず第１の一連の電極を通過し、次
に第２の一連の電極を通過する。図４の実施例に対する信号処理は図２に対する
ものと同じだが、切換スイッチ１０を使う必要はない。これはバイアス電圧１２
を両方の集電極に同時に加えることができ、したがって信号Ｒ1、Ｔ1、Ｒ2、Ｔ2 が、選択された期間にわたって、同時に、および連続して得られるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施例の集電極およびバイアス電極の構成を示す図である
。
【図２】 第１の実施例の３つの集電極を示す図である。
【図３】 図１の実施例の電気回路を示す図である。
【図４】 第２の実施例の集電極およびバイアス電極の構成を示す図である
。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ， ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，Ｋ Ｒ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 平面に直交する軸を中心とするＸ線ビームの回転位置を検出
    するための、第１の一連の３つの集電極と第１のバイアス電極とを含む第１の電
    極アセンブリと、 前記平面を横切るもう１つの平面に直交するもう１つの軸を中心とする前記Ｘ
    線ビームの回転位置を検出するための、第２の一連の３つの集電極と第２のバイ
    アス電極とを含む第２の電極アセンブリと、 前記バイアス電極にバイアス電圧を印加するための手段と、 前記集電極にて生成された電気信号を処理し、そこから前記軸を中心とするＸ
    線ビームの回転位置を示す信号を導き出すための信号処理手段とを含む、Ｘ線ビ
    ーム位置モニタ。
  2. 【請求項２】 各々の一連の３つの集電極は、平行四辺形の形をした中間電
    極と、各々三角形の形をした２つの端電極とから構成される、請求項１に記載の
    Ｘ線ビーム位置モニタ。
  3. 【請求項３】 各々の一連の３つの集電極は、全体の輪郭がほぼ長方形であ
    る、請求項２に記載のＸ線ビーム位置モニタ。
  4. 【請求項４】 各々の一連の電極に対し、処理手段は、端電極からの信号を
    合計し、そこから中間電極からの信号を減じて、前記一方の平面または他方の平
    面におけるＸ線ビームの回転位置を示す信号を導き出すよう動作する、請求項２
    または３に記載のＸ線ビーム位置モニタ。
  5. 【請求項５】 前記一方の平面または他方の平面におけるＸ線ビームの回転
    位置を示す信号は、対応する一連の３つの電極からの信号の合計でそれを除する
    ことで正規化される、請求項４に記載のＸ線ビーム位置モニタ。
  6. 【請求項６】 Ｘ線ビームの回転位置を検出することに加え、モニタは、前
    記一方の平面におけるＸ線ビームの並進位置も検出し、信号処理手段は、第１の
    一連の２つの端電極からの信号間の差を求めて、前記一方の平面におけるＸ線ビ
    ームの並進位置を示す信号を導き出すようにも動作する、請求項２から５のいず
    れかに記載のＸ線ビーム位置モニタ。
  7. 【請求項７】 前記一方の平面におけるＸ線ビームの並進位置を示す信号は
    、第１の一連の中間電極からの信号でそれを除することで正規化される、請求項
    ６に記載のＸ線ビーム位置モニタ。
  8. 【請求項８】 Ｘ線ビームの回転位置を検出することに加え、モニタは、前
    記もう１つの平面におけるＸ線ビームの並進位置も検出し、信号処理手段は、第
    ２の一連の２つの端電極からの信号間の差を求めて、前記もう１つの平面におけ
    るＸ線ビームの並進位置を示す信号を導き出すようにも動作する、請求項２から
    ７のいずれかに記載のＸ線ビーム位置モニタ。
  9. 【請求項９】 前記もう１つの平面におけるＸ線ビームの並進位置を示す信
    号は、第２の一連の中間電極からの信号でそれを除することで正規化される、請
    求項８に記載のＸ線ビーム位置モニタ。
  10. 【請求項１０】 第１の電極アセンブリと第２の電極アセンブリとが、Ｘ線
    ビームの伝搬方向に沿ってほぼ同じ軸位置に配置されている、請求項１から９の
    いずれかに記載のＸ線ビーム位置モニタ。
  11. 【請求項１１】 バイアス電圧を印加するための手段は、第１のバイアス電
    極または第２のバイアス電極にバイアス電圧を印加するためのスイッチング手段
    を含む、請求項１０に記載のＸ線ビーム位置モニタ。
  12. 【請求項１２】 第１の電極アセンブリと第２の電極アセンブリとが、Ｘ線
    ビームの伝搬方向に沿って同じ軸位置にない、請求項１から９のいずれかに記載
    のＸ線ビーム位置モニタ。
  13. 【請求項１３】 第１のアセンブリの電極は第２のアセンブリの電極と直交
    し、そのため前記一方の平面と前記他方の平面とが互いに直交する、請求項１か
    ら１２のいずれかに記載のＸ線ビーム位置モニタ。
  14. 【請求項１４】 第１および第２の電極アセンブリが、断面が正方形のトン
    ネル状の構造の４つの壁を構成し、そこを通ってＸ線ビームが伝搬される、請求
    項１０および１３に記載のＸ線ビームモニタ。
  15. 【請求項１５】 Ｘ線ビーム位置センサがゼロ探索装置として作動し、Ｘ線
    ビームを中心合わせした位置を電気信号が示すようになるまで、２つの位置決め
    平面における調整によってビームの中心位置が合わせられる、請求項１から１４
    のいずれかに記載のＸ線ビーム位置モニタ。
JP2001538831A 1999-11-16 2000-10-12 Ｘ線ビーム位置モニタ Pending JP2003515142A (ja)

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