JP2556337B2 - 素粒子時間相関測定装置 - Google Patents
素粒子時間相関測定装置Info
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- JP2556337B2 JP2556337B2 JP23536587A JP23536587A JP2556337B2 JP 2556337 B2 JP2556337 B2 JP 2556337B2 JP 23536587 A JP23536587 A JP 23536587A JP 23536587 A JP23536587 A JP 23536587A JP 2556337 B2 JP2556337 B2 JP 2556337B2
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- Japan
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- elementary particle
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- time correlation
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光子、中性子などの素粒子の時間相関を測
定する素粒子時間相関測定装置に関する。
定する素粒子時間相関測定装置に関する。
〔従来の技術〕 従来、被測定光を光子として検出して光子の時間相関
を測定する光子相関測定装置が知られている。
を測定する光子相関測定装置が知られている。
第７図は光子相関測定の原理図であり、第７図を参照
すると、光子は半透明鏡71で分割され、検出器72,73に
入射する。検出器72,73における時間的なパラメータを
変化させることににより光子の時間相関が相関計74によ
って測定されるようになっている。検出器72,73は、光
電子増倍管あるいは半導体検出器などである。
すると、光子は半透明鏡71で分割され、検出器72,73に
入射する。検出器72,73における時間的なパラメータを
変化させることににより光子の時間相関が相関計74によ
って測定されるようになっている。検出器72,73は、光
電子増倍管あるいは半導体検出器などである。
第７図において、半透明鏡71から検出器72,73までの
距離をそれぞれｌ1,l2とすると、検出器72,73に到達す
る時間差τは、 τ＝（ｌ1−ｌ2）/c ……（１） となり、検出器72,73における同時検出確率を測定する
ことにより、時間τだけ隔てた光子の時間相関を測定す
ることができる。
距離をそれぞれｌ1,l2とすると、検出器72,73に到達す
る時間差τは、 τ＝（ｌ1−ｌ2）/c ……（１） となり、検出器72,73における同時検出確率を測定する
ことにより、時間τだけ隔てた光子の時間相関を測定す
ることができる。
また第８図は１つの検出器すなわち光電子増倍管80を
用いて時間相関測定を行なう装置の構成図であり、減光
フィルタ82,ピンホール81を通った光子を光電子増倍管
の検出器80で検出し、検出後の信号線を分割し、一方を
遅延させて相関計83により時間相関を求めることができ
る。
用いて時間相関測定を行なう装置の構成図であり、減光
フィルタ82,ピンホール81を通った光子を光電子増倍管
の検出器80で検出し、検出後の信号線を分割し、一方を
遅延させて相関計83により時間相関を求めることができ
る。
ところで、上述のような従来の時間相関測定装置で
は、検出器72,73あるいは検出器80に相関の求められる
べき光子を直接にすなわち時間的に順次に入射させてい
たので、サブナノ秒程度の短時間差の相関を得るために
は、検出器72,73あるいは検出器80,相関計74あるいは相
関計83が高速応答し良好な時間分解能をもつ必要があっ
た。しかしながら、検出器72,73あるいは検出器80には
光電子増倍管、半導体検出器などが用いられているので
現時点では応答速度を10ピコ秒以下にすることができ
ず、また相関計74あるいは相関計83を構成する回路を高
速応答させるには限度がある。
は、検出器72,73あるいは検出器80に相関の求められる
べき光子を直接にすなわち時間的に順次に入射させてい
たので、サブナノ秒程度の短時間差の相関を得るために
は、検出器72,73あるいは検出器80,相関計74あるいは相
関計83が高速応答し良好な時間分解能をもつ必要があっ
た。しかしながら、検出器72,73あるいは検出器80には
光電子増倍管、半導体検出器などが用いられているので
現時点では応答速度を10ピコ秒以下にすることができ
ず、また相関計74あるいは相関計83を構成する回路を高
速応答させるには限度がある。
従って、従来の時間相関測定装置では、短時間差の時
間相関を高時間分解能で得るには限界があるという問題
があった。
間相関を高時間分解能で得るには限界があるという問題
があった。
本発明は、短時間差の時間相関を高時間分解能で得る
ことの可能な素粒子時間相関測定装置を提供することを
目的としている。
ことの可能な素粒子時間相関測定装置を提供することを
目的としている。
本発明はさらに、処理系の構造が簡単な素粒子時間相
関測定装置を提供することを目的としている。
関測定装置を提供することを目的としている。
本発明は、素粒子または素粒子像を掃引する掃引手段
と、掃引された素粒子または素粒子像を複数の開口によ
り抽出する抽出手段と、複数の開口により抽出された素
粒子または素粒子像をそれぞれ増倍し出力する増倍手段
と、増倍手段からの各出力信号に基づき相関演算を行な
う相関手段とを備えていることを特徴とする素粒子時間
相関測定装置によって、上記従来技術の問題点を改善す
るものである。
と、掃引された素粒子または素粒子像を複数の開口によ
り抽出する抽出手段と、複数の開口により抽出された素
粒子または素粒子像をそれぞれ増倍し出力する増倍手段
と、増倍手段からの各出力信号に基づき相関演算を行な
う相関手段とを備えていることを特徴とする素粒子時間
相関測定装置によって、上記従来技術の問題点を改善す
るものである。
本発明では、掃引手段によって素粒子または素粒子像
を例えば垂直方向に掃引する。素粒子または素粒子像を
掃引することにより、複数の開口からは素粒子または素
粒子像が抽出され、これらの素粒子または素粒子像は増
倍手段で各々増倍される。増倍手段からの各出力信号に
基づき相関手段で時間相関を測定する。ところで、時間
相関の時間差は、掃引速度と開口間の間隔とで定まるの
で、サブピコ秒程度の短時間差の時間相関を高時間分解
能で得ることができる。
を例えば垂直方向に掃引する。素粒子または素粒子像を
掃引することにより、複数の開口からは素粒子または素
粒子像が抽出され、これらの素粒子または素粒子像は増
倍手段で各々増倍される。増倍手段からの各出力信号に
基づき相関手段で時間相関を測定する。ところで、時間
相関の時間差は、掃引速度と開口間の間隔とで定まるの
で、サブピコ秒程度の短時間差の時間相関を高時間分解
能で得ることができる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明に係る素粒子時間相関測定装置の実施
例の構成図である。
例の構成図である。
この素粒子時間相関測定装置は、光子、中性子、Ｘ線
などの素粒子を案内する開口10を有する部材11と、開口
10を通過し結像レンズ系50を通った素粒子が入射する素
粒子−電子変換面12と、素粒子−電子変換面12からの素
粒子像すなわち電子を加速する加速電極13と、加速され
た素粒子像を集束させる集束電極14と、素粒子像を掃引
する偏向器15と、掃引された素粒子像を２つの開口17,1
8により抽出する開口部材19と、２つの開口17,18から抽
出された素粒子像をそれぞれ増倍し出力する２つのダイ
ノード群20,21と、２つのダイノード群20,21からの出力
信号に基づき相関演算を行なう相関計22とを備えてい
る。
などの素粒子を案内する開口10を有する部材11と、開口
10を通過し結像レンズ系50を通った素粒子が入射する素
粒子−電子変換面12と、素粒子−電子変換面12からの素
粒子像すなわち電子を加速する加速電極13と、加速され
た素粒子像を集束させる集束電極14と、素粒子像を掃引
する偏向器15と、掃引された素粒子像を２つの開口17,1
8により抽出する開口部材19と、２つの開口17,18から抽
出された素粒子像をそれぞれ増倍し出力する２つのダイ
ノード群20,21と、２つのダイノード群20,21からの出力
信号に基づき相関演算を行なう相関計22とを備えてい
る。
偏向器15は、印加電圧により電界を発生するようにな
っている。
っている。
開口部材19は、第２図に示すような構造になってお
り、第２図の例では、２つの開口17,18は、水平方向に
長さ方向をもつ互いに平行なスリットからなっている。
り、第２図の例では、２つの開口17,18は、水平方向に
長さ方向をもつ互いに平行なスリットからなっている。
また相関計22は、２つのダイノード群20,21からの出
力信号をそれぞれ増幅する増幅器23,24と、増幅器23,24
からの出力信号を波高弁別し、かつ波形整形する弁別整
形器25,26と、弁別整形された２つの信号の論理積をと
って相関を求める論理積回路27と、論理積回路７からの
相関結果を計数し蓄積するカウンタ28とからなってい
る。
力信号をそれぞれ増幅する増幅器23,24と、増幅器23,24
からの出力信号を波高弁別し、かつ波形整形する弁別整
形器25,26と、弁別整形された２つの信号の論理積をと
って相関を求める論理積回路27と、論理積回路７からの
相関結果を計数し蓄積するカウンタ28とからなってい
る。
このような構成の素粒子時間相関測定装置では、例え
ば光子が開口10を通過し結像レンズ系50によって素粒子
−電子変換面12に結像すると素粒子−電子交換面12から
は電子が放出され、加速電極13,集束電極14を介して偏
向器15に入射する。偏向器15によって第２図に矢印Ａで
示すように垂直方向に掃引された電子は、開口部材19の
２つの開口17,18の間隔ｙ（mm）に比例する時間差で２
つのダイノード群20,21を介して増幅され相関計22に入
力されることになる。いま偏向器15の掃引速度を開口部
材19上でＶs（mm/ピコ秒）とすると、２つの開口17,18
を通過する電子の時間差τは、 τ＝y/Vs ……（２） となり、相関計22において時間差τ（ピコ秒）について
の時間相関を得ることができる。
ば光子が開口10を通過し結像レンズ系50によって素粒子
−電子変換面12に結像すると素粒子−電子交換面12から
は電子が放出され、加速電極13,集束電極14を介して偏
向器15に入射する。偏向器15によって第２図に矢印Ａで
示すように垂直方向に掃引された電子は、開口部材19の
２つの開口17,18の間隔ｙ（mm）に比例する時間差で２
つのダイノード群20,21を介して増幅され相関計22に入
力されることになる。いま偏向器15の掃引速度を開口部
材19上でＶs（mm/ピコ秒）とすると、２つの開口17,18
を通過する電子の時間差τは、 τ＝y/Vs ……（２） となり、相関計22において時間差τ（ピコ秒）について
の時間相関を得ることができる。
なお相関計22において論理積回路27は、弁別整形器2
5,26からの出力信号が同時に加わったときにのみハイレ
ベルの出力結果を出力し、これがカウンタ28により計数
され相関結果となる。
5,26からの出力信号が同時に加わったときにのみハイレ
ベルの出力結果を出力し、これがカウンタ28により計数
され相関結果となる。
このように、第１図に示す素粒子時間相関測定装置に
よれば、時間的に順次に入射する素粒子を素粒子像すな
わち電子に変換し偏向器15で垂直方向に掃引した上で２
つの開口17,18により抽出された電子間の相関を測定し
ているので、ダイノード群20,21および相関計22の応答
速度が差程早くなくとも、短時間差の時間相関を高時間
分解能で測定することができる。すなわち時間相関を行
なうための時間差は、偏向器15の掃引速度と２つの開口
17,18間の間隔とで定まり、開口板17,18以後の処理系
（ダイノード群20,21および相関計22）の時間分解能に
依存しないので、サブピコ秒程度の短時間差の時間相関
を高時間分解能で測定できる。なお偏向器15の掃引速度
を変えることにより異なる時間差の時間相関を得ること
ができる。
よれば、時間的に順次に入射する素粒子を素粒子像すな
わち電子に変換し偏向器15で垂直方向に掃引した上で２
つの開口17,18により抽出された電子間の相関を測定し
ているので、ダイノード群20,21および相関計22の応答
速度が差程早くなくとも、短時間差の時間相関を高時間
分解能で測定することができる。すなわち時間相関を行
なうための時間差は、偏向器15の掃引速度と２つの開口
17,18間の間隔とで定まり、開口板17,18以後の処理系
（ダイノード群20,21および相関計22）の時間分解能に
依存しないので、サブピコ秒程度の短時間差の時間相関
を高時間分解能で測定できる。なお偏向器15の掃引速度
を変えることにより異なる時間差の時間相関を得ること
ができる。
さらに２つの開口17,18からの出力信号の相関だけを
求めれば良いので処理系の構造を簡単にすることができ
る。
求めれば良いので処理系の構造を簡単にすることができ
る。
第３図は第１図に示す素粒子時間相関測定装置の変形
例を示す図である。
例を示す図である。
第３図の素粒子時間相関測定装置では、偏向器15と開
口部材19との間に電子レンズ系35が設けられている。
口部材19との間に電子レンズ系35が設けられている。
電子レンズ系35を拡大電子レンズ系とする場合には、
偏向器15の掃引速度を変えずとも、拡大率を変えること
により異なる時間差の時間相関を得ることができる。拡
大電子レンズ系は、イメージインテンシファイア外付け
のタイプの場合は、イメージインテシファイアの前に設
けることができるし、あるいはイメージインテンシファ
イアを兼ねた形にもできる。また電子レンズ系35を電子
像回転系とする場合には、電子の掃引方向を変えること
ができる。例えば第２図において、掃引方向を矢印Ａで
示す偏向器15の掃引方向から矢印Ｂで示す掃引方向に回
転させることができる。これにより、開口17,18間の実
効間隔が変化し、異なる時間差での時間相関を得ること
ができる。
偏向器15の掃引速度を変えずとも、拡大率を変えること
により異なる時間差の時間相関を得ることができる。拡
大電子レンズ系は、イメージインテンシファイア外付け
のタイプの場合は、イメージインテシファイアの前に設
けることができるし、あるいはイメージインテンシファ
イアを兼ねた形にもできる。また電子レンズ系35を電子
像回転系とする場合には、電子の掃引方向を変えること
ができる。例えば第２図において、掃引方向を矢印Ａで
示す偏向器15の掃引方向から矢印Ｂで示す掃引方向に回
転させることができる。これにより、開口17,18間の実
効間隔が変化し、異なる時間差での時間相関を得ること
ができる。
このようにして、掃引倍率および掃引方向を制御し、
所望の時間相関を容易に得ることができる。
所望の時間相関を容易に得ることができる。
なお、異なる時間差の時間相関を求めるのに、電子レ
ンズ系35を用いるかわりに第４図、第５図のような構成
にしても良い。すなわち、第４図では、例えば入射光を
ハーフミラー40で分岐し、一方を開口43を介し結像レン
ズ系51により素粒子−電子変換面12に直接入射させ、他
方を遅延手段41,ミラー42により時間的遅延させ開口44
から結像レンズ系52を介して素粒子−電子変換面12に入
射させるようにしている。素粒子−電子変換面12に入射
した光子によって素粒子−電子変換面12の各位置から放
出される電子は、加速電極13,集束電極14を介して偏向
器15で掃引されて開口部材47の２つの開口45,46で抽出
され、各々、ダイノード群48,49で増倍されて相関計22
において相関が求められる。開口部材47は、第５図に示
すような形状となっており、各電子は、偏向器15によっ
て矢印Ｃの方向に掃引されると、開口45,47からそれぞ
れ抽出される。
ンズ系35を用いるかわりに第４図、第５図のような構成
にしても良い。すなわち、第４図では、例えば入射光を
ハーフミラー40で分岐し、一方を開口43を介し結像レン
ズ系51により素粒子−電子変換面12に直接入射させ、他
方を遅延手段41,ミラー42により時間的遅延させ開口44
から結像レンズ系52を介して素粒子−電子変換面12に入
射させるようにしている。素粒子−電子変換面12に入射
した光子によって素粒子−電子変換面12の各位置から放
出される電子は、加速電極13,集束電極14を介して偏向
器15で掃引されて開口部材47の２つの開口45,46で抽出
され、各々、ダイノード群48,49で増倍されて相関計22
において相関が求められる。開口部材47は、第５図に示
すような形状となっており、各電子は、偏向器15によっ
て矢印Ｃの方向に掃引されると、開口45,47からそれぞ
れ抽出される。
このようにして、第４図、第５図に示す素粒子時間相
関測定装置では、時間差を遅延手段41で制御することに
より、異なる時間差での各素粒子、例えば各光子の時間
相関を得ることができる。
関測定装置では、時間差を遅延手段41で制御することに
より、異なる時間差での各素粒子、例えば各光子の時間
相関を得ることができる。
上述した実施例では素粒子−電子変換面12の前段に開
口10を有する部材11を設けたが、加速電極13に開口を設
ければ部材11は不要となり、かつ加速電極の開口率によ
る効率の低下がおこらない。
口10を有する部材11を設けたが、加速電極13に開口を設
ければ部材11は不要となり、かつ加速電極の開口率によ
る効率の低下がおこらない。
さらに、例えば第１図を参照すると、増倍手段として
の複数のダイノード群20,21は、偏向器15,開口部材19と
ともに１つの管内に収容されているが、第６図のように
開口部材19の後段に螢光面36を設け、螢光面36の後段
に、開口17,18と対応させて光電子増倍管37,38を設けて
も良い。このような構成では、２つの開口17,18を通過
した電子は螢光面36上に入射し、光に変換されて光電子
増倍管37,38で出力信号に変換されて相関計22に加わ
る。
の複数のダイノード群20,21は、偏向器15,開口部材19と
ともに１つの管内に収容されているが、第６図のように
開口部材19の後段に螢光面36を設け、螢光面36の後段
に、開口17,18と対応させて光電子増倍管37,38を設けて
も良い。このような構成では、２つの開口17,18を通過
した電子は螢光面36上に入射し、光に変換されて光電子
増倍管37,38で出力信号に変換されて相関計22に加わ
る。
また第２図において、開口17,18は水平方向に長さ方
向をもつスリットとなっているが、この長さ方向は水平
方向とある角度をなすように構成しても良い。
向をもつスリットとなっているが、この長さ方向は水平
方向とある角度をなすように構成しても良い。
さらに偏向器15において電子の掃引が垂直方向に行な
われるとして説明したが、垂直方向に限らず２つの開口
17,18を電子が横切るような方向であれば良い。
われるとして説明したが、垂直方向に限らず２つの開口
17,18を電子が横切るような方向であれば良い。
またＸ線の相関を求めるのには、素粒子−電子変換面
12ににAu,CsＩ等を用いるのが良く、中性子の相関を求
めるのには、素粒子−電子変換面12にＵ2Ｏ3,U3Ｏ8等を
用いるのが良い。
12ににAu,CsＩ等を用いるのが良く、中性子の相関を求
めるのには、素粒子−電子変換面12にＵ2Ｏ3,U3Ｏ8等を
用いるのが良い。
さらに上述の実施例では、素粒子を素粒子−電子変換
面12によって素粒子像に変換した後、偏向器15で掃引す
るようにしているが、このかわりに、電気光学結晶を用
いてこれに加わる電圧による屈折率変化によって光子を
直接掃引するようにしても良い。また偏向器15は電界を
発生するとしたが磁界を発生するようにしても良い。
面12によって素粒子像に変換した後、偏向器15で掃引す
るようにしているが、このかわりに、電気光学結晶を用
いてこれに加わる電圧による屈折率変化によって光子を
直接掃引するようにしても良い。また偏向器15は電界を
発生するとしたが磁界を発生するようにしても良い。
以上に説明したように、本発明によれば、掃引された
素粒子または素粒子像を複数の開口により抽出し、相関
演算を行なうようにしているので、サブピコ秒程度の短
時間差の時間相関を高時間分解能で得ることができると
ともに、処理系を簡単な構造にすることができる。
素粒子または素粒子像を複数の開口により抽出し、相関
演算を行なうようにしているので、サブピコ秒程度の短
時間差の時間相関を高時間分解能で得ることができると
ともに、処理系を簡単な構造にすることができる。
第１図は本発明に係る素粒子時間相関測定装置の実施例
の構成図、第２図は第１図に示す開口部材の構成図、第
３図乃至第６図はそれぞれ素粒子時間相関測定装置の変
形例を示す図、第７図、第８図はそれぞれ従来の素粒子
時間相関測定装置の構成図である。 12……素粒子−電子変換面、15……偏向器、17,18……
開口、19……開口部材、20,21……ダイノード群、22…
…相関計、
の構成図、第２図は第１図に示す開口部材の構成図、第
３図乃至第６図はそれぞれ素粒子時間相関測定装置の変
形例を示す図、第７図、第８図はそれぞれ従来の素粒子
時間相関測定装置の構成図である。 12……素粒子−電子変換面、15……偏向器、17,18……
開口、19……開口部材、20,21……ダイノード群、22…
…相関計、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｊ 43/04 Ｈ０１Ｊ 43/04
Claims (1)
- 【請求項１】素粒子を直接掃引するか、または、素粒子
を素粒子−電子変換面に入射させる場合には、素粒子が
素粒子−電子変換面に入射することにより素粒子−電子
変換面から放出される電子を掃引する掃引手段と、掃引
された素粒子または電子を複数の開口により抽出する抽
出手段と、複数の開口により抽出された素粒子または電
子をそれぞれ増倍し出力する増倍手段と、増倍手段から
の各出力信号に基づき相関演算を行なう相関手段とを備
えていることを特徴とする素粒子時間相関測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23536587A JP2556337B2 (ja) | 1987-09-18 | 1987-09-18 | 素粒子時間相関測定装置 |
| US07/246,106 US4967080A (en) | 1987-09-18 | 1988-09-19 | Apparatus for measuring the temporal correlation of fundamental particles |
| GB8821977A GB2210163B (en) | 1987-09-18 | 1988-09-19 | Apparatus for measuring the temporal correlation of fundamental particles |
| US07/578,221 US5124551A (en) | 1987-09-18 | 1990-09-06 | Apparatus for measuring the temporal correlation of fundamental particles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23536587A JP2556337B2 (ja) | 1987-09-18 | 1987-09-18 | 素粒子時間相関測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6478121A JPS6478121A (en) | 1989-03-23 |
| JP2556337B2 true JP2556337B2 (ja) | 1996-11-20 |
Family
ID=16985005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23536587A Expired - Lifetime JP2556337B2 (ja) | 1987-09-18 | 1987-09-18 | 素粒子時間相関測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2556337B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR940003112B1 (ko) * | 1991-10-25 | 1994-04-13 | 삼성전자 주식회사 | 전자사진방식을 이용한 기기에 사용되는 카세트 |
-
1987
- 1987-09-18 JP JP23536587A patent/JP2556337B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 田幸、辻内、南編「光学的測定ハンドブック」（昭５６−７−２５）朝倉書店、Ｐ．２８２−２８９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6478121A (en) | 1989-03-23 |
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