JP2576303B2 - Radiation generator - Google Patents

Radiation generator

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JP2576303B2
JP2576303B2 JP3107898A JP10789891A JP2576303B2 JP 2576303 B2 JP2576303 B2 JP 2576303B2 JP 3107898 A JP3107898 A JP 3107898A JP 10789891 A JP10789891 A JP 10789891A JP 2576303 B2 JP2576303 B2 JP 2576303B2
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charged particle
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radiation generator
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和之 花川
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、荷電粒子ビームを加速
した後、電磁場で偏向して目標物に放射する放射線発生
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radiation generator for accelerating a charged particle beam, deflecting the beam by an electromagnetic field, and radiating the beam to a target.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は従来の電子加速装置に270°偏
向電磁石が付加された放射線発生装置の正面図、図9は
その平面図である。図において、1は電子銃、2は電子
銃1の出力側に設けられた電子加速器、3は電子加速器
2の出力側に設けられた真空ダクト、4は真空ダクト3
中に偏向電磁場を形成する270°偏向電磁石の第1ポ
ールチップ、5は270°偏向電磁石の第2ポールチッ
プである。
2. Description of the Related Art FIG. 8 is a front view of a radiation generator in which a 270 ° bending electromagnet is added to a conventional electron accelerator, and FIG. 9 is a plan view thereof. In the figure, 1 is an electron gun, 2 is an electron accelerator provided on the output side of the electron gun 1, 3 is a vacuum duct provided on the output side of the electron accelerator 2, 4 is a vacuum duct 3
The first pole tip 5 of the 270 ° bending electromagnet which forms a bending electromagnetic field therein is the second pole tip 5 of the 270 ° bending electromagnet.

【0003】次に動作について説明する。電子銃1から
発射された電子は、加速器2によって加速され高エネル
ギー電子ビームとなり、真空ダクト3に入射する。入射
した高エネルギー電子ビームは、270°偏向電磁石の
第1ポール4によって真空ダクト3内に発生した電磁場
中135°偏向し、さらに第2ポール5により発生した
電磁場中135°偏向して、真空ダクト3から高エネル
ギー電子ビームが目標物に放射する。
Next, the operation will be described. The electrons emitted from the electron gun 1 are accelerated by the accelerator 2 to become a high energy electron beam, and enter the vacuum duct 3. The incident high-energy electron beam is deflected by 135 ° in the electromagnetic field generated in the vacuum duct 3 by the first pole 4 of the 270 ° bending electromagnet, and further deflected by 135 ° in the electromagnetic field generated by the second pole 5 to form the vacuum duct. From 3, a high energy electron beam is emitted to the target.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の放射線発生装置
は以上のように構成されているので、真空ダクト中を通
る電子ビームの軌道が不明であり、電子の平均エネルギ
ーやエネルギーの広がりを認識できず、制御もできない
という問題があった。本発明は上記のような問題を解決
するためになされたもので、電子のエネルギーのモニタ
と制御を行なうことができる放射線発生装置を提供する
ことを目的とする。
Since the conventional radiation generator is configured as described above, the trajectory of the electron beam passing through the vacuum duct is unknown, and the average energy of the electrons and the spread of the energy can be recognized. And control was not possible. The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a radiation generator capable of monitoring and controlling the energy of electrons.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、荷電粒子加速
器により加速された荷電粒子ビームを真空ダクト中の電
磁場で偏向して放射する放射線発生装置において、前記
荷電粒子ビームが高エネルギービームと低エネルギービ
ームとに最大分散する前記真空ダクト中の位置に設けら
れた一対のビームコレクタと、前記一対のビームコレク
タからの高エネルギービーム量と低エネルギービーム量
とをモニタするモニタ装置とを備えるようにしたもので
ある。
According to the present invention, there is provided a radiation generating apparatus for radiating a charged particle beam accelerated by a charged particle accelerator by deflecting the beam by an electromagnetic field in a vacuum duct, wherein the charged particle beam has a high energy beam and a low energy beam. A pair of beam collectors provided at positions in the vacuum duct that are dispersed to the maximum with the energy beam, and a monitoring device that monitors a high energy beam amount and a low energy beam amount from the pair of beam collectors are provided. It was done.

【0006】[0006]

【作用】本発明によれば、図10に示すように、エネル
ギーの広がりを持つ荷電粒子ビームは、電磁場中偏向し
ていき、エネルギーの高い荷電粒子は外側Xを、エネル
ギーの低い荷電粒子は内側Yを通る。このエネルギー差
により荷電粒子の軌道が最大分散された位置に設置され
た一対のコレクタにより、高エネルギービーム量と低エ
ネルギービーム量を検出する。また、検出したビーム量
に基づいて荷電粒子ビームのエネルギーの制御を行な
う。
According to the present invention, as shown in FIG. 10, a charged particle beam having a spread of energy is deflected in an electromagnetic field, a charged particle having a high energy is on the outer side X, and a charged particle having a lower energy is on the inner side. Pass through Y. Due to this energy difference, a high energy beam amount and a low energy beam amount are detected by a pair of collectors installed at positions where the trajectories of the charged particles are maximally dispersed. Further, the energy of the charged particle beam is controlled based on the detected beam amount.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。図1は本発明に係る放射線発生装置の一実施例を示
す正面図、図2は図1のA−A線断面図であり、図8と
同一部分は同一符号を付し、その説明は省略する。図に
おいて、6は真空ダクト3中に取り付けられた高エネル
ギービーム用コレクタ、7は高エネルギービームコレク
タ信号用コネクタ、8は真空ダクト3中に取り付けられ
た低エネルギービーム用コレクタ、9は低エネルギービ
ームコレクタ信号用コネクタであり、ビームコレクタ
6、8は図10に示す荷電粒子ビームの軌道の最大分散
位置に対応して設けられている。10は真空ダクト3と
ビームコレクタ6、8を電気的に絶縁する絶縁板、1
1、12はビームコレクタ6、8とコネクタ7、9を接
続する導線である。なお、φはビームコレクタ8を基準
とした位置を示し、φ0 は両コレクタ6、8の中心位置
を示す。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. FIG. 1 is a front view showing an embodiment of the radiation generating apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1, and the same parts as those in FIG. I do. In the figure, 6 is a high energy beam collector mounted in the vacuum duct 3, 7 is a high energy beam collector signal connector, 8 is a low energy beam collector mounted in the vacuum duct 3, 9 is a low energy beam This is a collector signal connector, and the beam collectors 6 and 8 are provided corresponding to the maximum dispersion position of the trajectory of the charged particle beam shown in FIG. Reference numeral 10 denotes an insulating plate for electrically insulating the vacuum duct 3 from the beam collectors 6 and 8;
Reference numerals 1 and 12 are conductors connecting the beam collectors 6 and 8 and the connectors 7 and 9. .Phi. Indicates a position with respect to the beam collector 8, and .phi.0 indicates a center position between the collectors 6, 8. FIG.

【0008】図3はビームコレクタ6、8により検出さ
れた2つのエネルギーコレクタ信号をビームエネルギー
制御に使用する場合のマイクロ波出力制御回路であり、
21はコレクタ信号を増幅するプリアンプ、22はプリ
アンプ21からのパルス信号をサンプルホールドするサ
ンプルホールド回路、23は高エネルギー信号と低エネ
ルギー信号との差信号を作る差動アンプ、24は差信号
を積分する積分回路、25はマイクロ波出力を予め設定
する可変抵抗器、26は積分回路24の出力と可変抵抗
器25の出力との差を出力するアンプである。
FIG. 3 shows a microwave output control circuit when two energy collector signals detected by the beam collectors 6 and 8 are used for beam energy control.
21 is a preamplifier for amplifying a collector signal, 22 is a sample and hold circuit for sampling and holding a pulse signal from the preamplifier 21, 23 is a differential amplifier for producing a difference signal between a high energy signal and a low energy signal, and 24 is integrating the difference signal. 25 is a variable resistor that presets the microwave output, and 26 is an amplifier that outputs the difference between the output of the integration circuit 24 and the output of the variable resistor 25.

【0009】次に、上記実施例の動作を説明する。加速
器2で加速された電子ビームは、270゜偏向電磁石装
置から発生した真空ダクト3に垂直な磁場により270
゜偏向される。図10に示したように、加速された電子
ビームがあるエネルギー分散を持っていれば、135゜
偏向したときに位置分散が最大となる。そして、低エネ
ルギービーム側にコレクタ8が、高エネルギー側にコレ
クタ6がそれぞれ配置されているため、各コレクタによ
り低エネルギー端ビーム電流と高エネルギー端ビーム電
流をつかまえる。
Next, the operation of the above embodiment will be described. The electron beam accelerated by the accelerator 2 is 270 ° by a magnetic field perpendicular to the vacuum duct 3 generated by the 270 ° bending magnet device.
゜ It is deflected. As shown in FIG. 10, if the accelerated electron beam has a certain energy dispersion, the position dispersion becomes maximum when the electron beam is deflected by 135 °. Since the collector 8 is arranged on the low energy beam side and the collector 6 is arranged on the high energy side, each collector catches the low energy end beam current and the high energy end beam current.

【0010】図4はビーム軌道位置φとビーム電流密度
I(φ)との関係を示した特性図であり、Bは所定のエネ
ルギーを持つビーム、AはBより低いエネルギーを持つ
ビーム、CはBより高いエネルギーを持つビームの各ビ
ームの電流密度を表しており、電子ビームのエネルギー
が低下するとビーム軌道位置φが小さくなり、低エネル
ギー用コレクタ8のとらえる電流量が増加し、高エネル
ギー用コレクタ6のとらえる電流量が減少する。逆に電
子ビームのエネルギーが上昇すると、低エネルギー用コ
レクタ8の電流量が減少し、高エネルギー用コレクタ6
の電流量が増加する。φ1、φ2は、それぞれ低エネルギ
ー用コレクタ8の位置と高エネルギー用コレクタ6の位
置を示す。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the beam orbital position φ and the beam current density I (φ), where B is a beam having a predetermined energy, A is a beam having a lower energy than B, and C is a beam having a lower energy than B. B represents the current density of each beam having a higher energy than B. When the energy of the electron beam decreases, the beam orbital position φ decreases, the amount of current captured by the low energy collector 8 increases, and the high energy collector 6, the amount of current to be captured decreases. Conversely, when the energy of the electron beam increases, the current amount of the low energy collector 8 decreases, and the high energy collector 6
Current amount increases. φ1 and φ2 indicate the position of the low energy collector 8 and the position of the high energy collector 6, respectively.

【0011】そして、一対のコレクタ6、8でそれぞれ
とらえた高エネルギーコレクタ信号と低エネルギーコレ
クタ信号は、図3のプリアンプ21で増幅された後サン
プルホールド回路22でサンプルホールドされる。この
ホールドされた信号は差動アンプ23により差信号を取
り出されて積分回路24で保持され、差動アンプ26は
保持された信号と可変抵抗器25の出力との差信号を出
力する。この差動アンプ26の出力を加速器2に入力す
るマイクロ波出力調整信号、例えば高電圧電源出力の制
御信号として使用する。すなわち、図5に示すように、
高エネルギーコレクタ信号が大きくなればマイクロ波を
小さくなるように、また逆の場合にはマイクロ波を大き
くなるように極性を調整することにより、マイクロ波の
出力を自動制御することができる。
The high energy collector signal and the low energy collector signal respectively captured by the pair of collectors 6 and 8 are amplified by the preamplifier 21 shown in FIG. The held signal is taken out of the difference signal by the differential amplifier 23 and held by the integration circuit 24. The differential amplifier 26 outputs the difference signal between the held signal and the output of the variable resistor 25. The output of the differential amplifier 26 is used as a microwave output adjustment signal to be input to the accelerator 2, for example, a control signal of a high-voltage power supply output. That is, as shown in FIG.
The output of the microwave can be automatically controlled by adjusting the polarity so that the microwave becomes smaller as the high energy collector signal becomes larger and vice versa.

【0012】上記実施例では両コレクタ信号を図3のマ
イクロ波出力制御回路に入力する場合を説明したが、図
6の偏向電磁石電流最適値モニタ回路に入力することに
より、270°偏向電磁石のコイル電流の調整信号に使
用することができる。すなわち、加算回路27により低
エネルギーコレクタ信号と高エネルギーコレクタ信号と
を加算した信号は、図7に示すように、所定の軌道のと
きに最大となる。したがって、加算値をモニタしながら
偏向電磁石時速密度(コイル電流)を最適値に調整する
ことができる。また、自動制御するようにしても良い。
In the above embodiment, the case where both collector signals are input to the microwave output control circuit shown in FIG. 3 has been described. However, by inputting them to the deflection magnet current optimum value monitor circuit shown in FIG. It can be used for current adjustment signals. That is, the signal obtained by adding the low-energy collector signal and the high-energy collector signal by the adding circuit 27 has a maximum value when the track is in a predetermined orbit, as shown in FIG. Therefore, it is possible to adjust the density per hour (coil current) of the bending electromagnet to an optimum value while monitoring the added value. Further, automatic control may be performed.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、荷電粒子
偏向系に低エネルギービーム用コレクタと高エネルギー
ビーム用コレクタを配置したので、荷電粒子ビームの軌
道をモニタでき、各コレクタ信号に基づいて自動的にマ
イクロ波の出力を調整することにより、ビームエネルギ
ーを安定化することができる。また、各コレクタ信号に
基づいて偏向系の電磁場強度の調整を行なうことによ
り、ビームを正しい軌道に設定できるという効果があ
る。
As described above, according to the present invention, since the collector for the low energy beam and the collector for the high energy beam are arranged in the charged particle deflection system, the trajectory of the charged particle beam can be monitored, and based on each collector signal. By automatically adjusting the microwave output, the beam energy can be stabilized. Further, by adjusting the electromagnetic field intensity of the deflection system based on each collector signal, there is an effect that the beam can be set to a correct trajectory.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る放射線発生装置の一実施例を示す
正面図である。
FIG. 1 is a front view showing one embodiment of a radiation generator according to the present invention.

【図2】図1の放射線発生装置のA−A線断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of the radiation generating apparatus of FIG.

【図3】図1の放射線発生装置に使用するマイクロ波出
力制御回路である。
FIG. 3 is a microwave output control circuit used in the radiation generator of FIG. 1;

【図4】ビーム軌道位置−ビーム電流密度特性図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a beam orbit position-beam current density characteristic.

【図5】マイクロ波出力−コレクタ電流特性図である。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a microwave output and a collector current.

【図6】図1の放射線発生装置に使用する偏向電磁石電
流最適値モニタ回路である。
FIG. 6 is a deflection electromagnet current optimum value monitoring circuit used in the radiation generator of FIG. 1;

【図7】偏向電磁石時速密度−高低コレクタ電流加算値
特性図である。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a speed density of a bending electromagnet and an added value of high and low collector currents.

【図8】従来の放射線発生装置の正面図である。FIG. 8 is a front view of a conventional radiation generator.

【図9】従来の放射線発生装置の平面図である。FIG. 9 is a plan view of a conventional radiation generator.

【図10】放射線発生装置中の電子の軌道を説明する図
である。
FIG. 10 is a diagram illustrating the trajectory of electrons in the radiation generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電子銃 2 加速器 3 真空ダクト 4 偏向電磁石第1ポールチップ 5 偏向電磁石第2ポールチップ 6 高エネルギービーム用コレクタ 8 低エネルギービーム用コレクタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electron gun 2 Accelerator 3 Vacuum duct 4 First pole tip of bending electromagnet 5 Second pole tip of bending electromagnet 6 Collector for high energy beam 8 Collector for low energy beam

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 荷電粒子加速器により加速された荷電粒
子ビームを真空ダクト中の電磁場で偏向して放射する放
射線発生装置において、前記荷電粒子ビームが高エネル
ギービームと低エネルギービームとに最大分散する前記
真空ダクト中の位置に設けられた一対のビームコレクタ
と、前記一対のビームコレクタからの高エネルギービー
ム量と低エネルギービーム量とをモニタするモニタ装置
とを備えたことを特徴とする放射線発生装置。
1. A radiation generator for radiating a charged particle beam accelerated by a charged particle accelerator by deflecting the beam by an electromagnetic field in a vacuum duct, wherein the charged particle beam is maximally dispersed into a high energy beam and a low energy beam. A radiation generator comprising: a pair of beam collectors provided at positions in a vacuum duct; and a monitor device for monitoring a high energy beam amount and a low energy beam amount from the pair of beam collectors.
【請求項2】 前記モニタ装置は高エネルギービーム量
と低エネルギービーム量の差を検出する手段を備え、検
出した差の値に基づいて前記荷電粒子加速器のマイクロ
波出力を制御するようにしたことを特徴とする請求項1
記載の放射線発生装置。
2. The monitoring device according to claim 1, further comprising means for detecting a difference between a high energy beam amount and a low energy beam amount, and controlling a microwave output of the charged particle accelerator based on a value of the detected difference. Claim 1 characterized by the following:
A radiation generator according to any of the preceding claims.
【請求項3】 前記モニタ装置は高エネルギービーム量
と低エネルギービーム量を加算する手段を備え、加算し
た値に基づいて前記荷電粒子ビームの偏向電磁場の強度
を制御するようにしたことを特徴とする請求項1記載の
放射線発生装置。
3. The monitoring device according to claim 1, further comprising means for adding a high energy beam amount and a low energy beam amount, and controlling the intensity of the deflected electromagnetic field of the charged particle beam based on the added value. The radiation generator according to claim 1.
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