JP3530057B2 - 荷電粒子ビームの集群方法 - Google Patents
荷電粒子ビームの集群方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、荷電粒子ビームの集群
方法、特に非相対論的エネルギを持つ荷電粒子ビームの
集群方法に関する。
方法、特に非相対論的エネルギを持つ荷電粒子ビームの
集群方法に関する。
【０００２】低速陽電子ビームを物質に入射させて陽電
子の寿命を測定することにより、半導体や金属中の格子
欠陥の非破壊検査や、物質最表面層の元素分析及び構造
解析等、従来の電子顕微鏡では不可能であった微細な分
析が可能になる。低速陽電子ビームは、トランジスタや
太陽電池などの半導体材料や薄膜材料、原子炉や核融合
材料、高分子材料、高温超伝導材料などの分析、検査及
び開発に幅広く応用することができる。
子の寿命を測定することにより、半導体や金属中の格子
欠陥の非破壊検査や、物質最表面層の元素分析及び構造
解析等、従来の電子顕微鏡では不可能であった微細な分
析が可能になる。低速陽電子ビームは、トランジスタや
太陽電池などの半導体材料や薄膜材料、原子炉や核融合
材料、高分子材料、高温超伝導材料などの分析、検査及
び開発に幅広く応用することができる。
【０００３】陽電子の寿命を精密に測定するために、低
速陽電子ビームを安定に極短パルス化するビーム制御技
術が望まれている。
速陽電子ビームを安定に極短パルス化するビーム制御技
術が望まれている。
【０００４】
【従来の技術】図６は、従来の低速陽電子ビームの極短
パルス化装置を示す。
パルス化装置を示す。
【０００５】ビームダクト５０に図の左方から陽電子が
入射する。陽電子ビームをチョッパ５１でチョップし、
時間幅が２〜３０ｎｓ程度のパルス状ビームを形成す
る。このパルス状ビームをバンチャ５２で集群する前
に、サブハーモニックプリバンチャ５３でビームの時間
幅が２ｎｓ以下になるようにする。
入射する。陽電子ビームをチョッパ５１でチョップし、
時間幅が２〜３０ｎｓ程度のパルス状ビームを形成す
る。このパルス状ビームをバンチャ５２で集群する前
に、サブハーモニックプリバンチャ５３でビームの時間
幅が２ｎｓ以下になるようにする。
【０００６】サブハーモニックプリバンチャ５３は、２
重の筒からなり、内側の筒に高周波を印加することによ
って、筒の両端の２つのギャップでビームを変調するも
のである。
重の筒からなり、内側の筒に高周波を印加することによ
って、筒の両端の２つのギャップでビームを変調するも
のである。
【０００７】ＲＦキャビティからなるバンチャ５２は、
このビームに更に変調を加えて最終的に試料位置５４で
時間的なフォーカスを得る。バンチャ５２には、バンチ
ャ効率を高めるために正弦波のみならずその高調波が与
えられる。三角らは、基本波に第３高調波を混合し、時
間幅１５０ｐｓｅｃ程度の極短パルスを得ている（三角
ら、放射線 ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．２（１９９２））。
このビームに更に変調を加えて最終的に試料位置５４で
時間的なフォーカスを得る。バンチャ５２には、バンチ
ャ効率を高めるために正弦波のみならずその高調波が与
えられる。三角らは、基本波に第３高調波を混合し、時
間幅１５０ｐｓｅｃ程度の極短パルスを得ている（三角
ら、放射線 ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．２（１９９２））。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来技術によると、時
間幅が１５０ｐｓｅｃ程度の荷電粒子ビームパルスを得
ることができるが、より安定でコンパクトかつ取扱容易
なパルス装置が望まれている。
間幅が１５０ｐｓｅｃ程度の荷電粒子ビームパルスを得
ることができるが、より安定でコンパクトかつ取扱容易
なパルス装置が望まれている。
【０００９】本発明の目的は、非相対論的エネルギを持
つ荷電粒子ビームを、短パルス化することができる技術
を提供することである。
つ荷電粒子ビームを、短パルス化することができる技術
を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の荷電粒子ビーム
の集群方法は、運動エネルギ１ｅＶ〜１ＭｅＶの荷電粒
子ビームをチョップし、パルス状の荷電粒子ビームを形
成する工程と、前記パルス状の荷電粒子ビームを進行方
向に１０〜２００ｃｍの距離だけ走行させる工程と、荷
電粒子ビームの進行方向にほぼ平行であり、１０〜２０
０ｃｍの距離だけ走行した荷電粒子ビームの中心部分の
先頭近傍の荷電粒子を減速し、該中心部分の後尾近傍の
荷電粒子を加速するように強さが時間に関して２次関数
的に変化する電場をある期間発生して、前記荷電粒子ビ
ームを集群する工程とを有する。
の集群方法は、運動エネルギ１ｅＶ〜１ＭｅＶの荷電粒
子ビームをチョップし、パルス状の荷電粒子ビームを形
成する工程と、前記パルス状の荷電粒子ビームを進行方
向に１０〜２００ｃｍの距離だけ走行させる工程と、荷
電粒子ビームの進行方向にほぼ平行であり、１０〜２０
０ｃｍの距離だけ走行した荷電粒子ビームの中心部分の
先頭近傍の荷電粒子を減速し、該中心部分の後尾近傍の
荷電粒子を加速するように強さが時間に関して２次関数
的に変化する電場をある期間発生して、前記荷電粒子ビ
ームを集群する工程とを有する。
【００１１】
【作用】荷電粒子ビームをチョップした後、１０〜２０
０ｃｍの距離だけ走行させると、荷電粒子の持つエネル
ギのばらつきにより、パルス幅が広がる。幅の広がった
パルスの中心部分のみを集群対象とすると、実質的に集
群対象となる荷電粒子のエネルギのばらつきを少なくす
ることができる。
０ｃｍの距離だけ走行させると、荷電粒子の持つエネル
ギのばらつきにより、パルス幅が広がる。幅の広がった
パルスの中心部分のみを集群対象とすると、実質的に集
群対象となる荷電粒子のエネルギのばらつきを少なくす
ることができる。
【００１２】
【実施例】図１を参照して、低速陽電子ビームを集群す
る集群装置を例にとって本発明の実施例を説明する。な
お、陽電子に限らずその他の荷電粒子ビームに適用する
こともできる。
る集群装置を例にとって本発明の実施例を説明する。な
お、陽電子に限らずその他の荷電粒子ビームに適用する
こともできる。
【００１３】図１は、本発明の実施例による陽電子ビー
ム集群装置の正面図を示す。支持台３０の上に円筒状の
ビームダクト１が取り付けられている。ビームダクト１
は、両端にフランジを有する複数の円筒状ダクトがフラ
ンジ部で接続されて構成されている。
ム集群装置の正面図を示す。支持台３０の上に円筒状の
ビームダクト１が取り付けられている。ビームダクト１
は、両端にフランジを有する複数の円筒状ダクトがフラ
ンジ部で接続されて構成されている。
【００１４】ビームダクト１と中心軸を共有するように
その外側に１０個のヘルムホルツコイル２がほぼ等間隔
に配置されている。ヘルムホルツコイル２により、ビー
ムダクト１の内部にほぼ一様の軸方向のビーム輸送用磁
場が発生する。ビームダクト１の図の左端からビームダ
クト１内に入射した荷電粒子は、ビーム輸送用磁場によ
り軸方向に対して垂直な方向に力を受ける。この力によ
り荷電粒子はらせん運動しながら軸方向に輸送される。
その外側に１０個のヘルムホルツコイル２がほぼ等間隔
に配置されている。ヘルムホルツコイル２により、ビー
ムダクト１の内部にほぼ一様の軸方向のビーム輸送用磁
場が発生する。ビームダクト１の図の左端からビームダ
クト１内に入射した荷電粒子は、ビーム輸送用磁場によ
り軸方向に対して垂直な方向に力を受ける。この力によ
り荷電粒子はらせん運動しながら軸方向に輸送される。
【００１５】ビームダクト１の入射端からやや後方（下
流側）には、チョッパ３が取り付けられている。連続的
に入射する陽電子ビームはチョッパ３によりチョップさ
れ、所定の時間幅にパルス化される。チョッパ３は、複
数枚のグリッドによってパルス電場を発生するものでも
よいし、機械的にチョップするものでもよい。
流側）には、チョッパ３が取り付けられている。連続的
に入射する陽電子ビームはチョッパ３によりチョップさ
れ、所定の時間幅にパルス化される。チョッパ３は、複
数枚のグリッドによってパルス電場を発生するものでも
よいし、機械的にチョップするものでもよい。
【００１６】チョッパ３よりも距離Ｌ１だけ後方に、イ
ンダクションシステム１０が取り付けられている。イン
ダクションシステム１０については、後に図２を参照し
て詳説する。チョッパ３によってパルス化された陽電子
ビームは、インダクションシステム１０によって集群さ
れ、パルスの時間幅が圧縮される。
ンダクションシステム１０が取り付けられている。イン
ダクションシステム１０については、後に図２を参照し
て詳説する。チョッパ３によってパルス化された陽電子
ビームは、インダクションシステム１０によって集群さ
れ、パルスの時間幅が圧縮される。
【００１７】インダクションシステム１０よりも距離Ｌ
２だけ後方に、試料を配置するための試料室４が取り付
けられている。試料室４内に配置された試料表面に、イ
ンダクションシステム１０で極短パルス化された陽電子
ビームが入射する。
２だけ後方に、試料を配置するための試料室４が取り付
けられている。試料室４内に配置された試料表面に、イ
ンダクションシステム１０で極短パルス化された陽電子
ビームが入射する。
【００１８】次に、図２を参照して、インダクションシ
ステム１０の構成及び動作原理について説明する。
ステム１０の構成及び動作原理について説明する。
【００１９】図２は、ビームダクト１の中心軸を含む平
面における断面図を示す。陽電子ビームの集群を行う位
置に対応したビームダクト１の側壁に、円周方向のギャ
ップ１６が形成されている。ギャップ１６は、絶縁物か
らなる円環状部材１４により塞がれ、ビームダクト１内
の気密性が保たれている。また、ギャップ１６に接続す
るように、円環状のインダクションシステム１０が取り
付けられている。
面における断面図を示す。陽電子ビームの集群を行う位
置に対応したビームダクト１の側壁に、円周方向のギャ
ップ１６が形成されている。ギャップ１６は、絶縁物か
らなる円環状部材１４により塞がれ、ビームダクト１内
の気密性が保たれている。また、ギャップ１６に接続す
るように、円環状のインダクションシステム１０が取り
付けられている。
【００２０】インダクションシステム１０は、ビームダ
クト１と中心軸を共有する円環状空洞を画定する導電性
部材１２、この円環状空洞内に配置され、ビームダクト
１の外周を１周する閉磁路を画定する強磁性体からなる
コア１１、及び導電性部材１２に電圧を印加するための
同軸ケーブル１５から構成されている。円環状空洞は、
導電性部材１２の内周側の側壁に設けられたギャップ１
６により円環状部材１４に連続している。導電性部材１
２は、コア１１の内周面と一方の端面に接する内側部材
１２ａ、及びコア１１の外周面に接し、他方の端面との
間にギャップ１６に連続する空洞１３を画定する外側部
材１２ｂから構成されている。
クト１と中心軸を共有する円環状空洞を画定する導電性
部材１２、この円環状空洞内に配置され、ビームダクト
１の外周を１周する閉磁路を画定する強磁性体からなる
コア１１、及び導電性部材１２に電圧を印加するための
同軸ケーブル１５から構成されている。円環状空洞は、
導電性部材１２の内周側の側壁に設けられたギャップ１
６により円環状部材１４に連続している。導電性部材１
２は、コア１１の内周面と一方の端面に接する内側部材
１２ａ、及びコア１１の外周面に接し、他方の端面との
間にギャップ１６に連続する空洞１３を画定する外側部
材１２ｂから構成されている。
【００２１】外側部材１２ｂの外周面に設けられた貫通
孔を通して同軸ケーブル１５の芯線１５ａが空洞１３内
に挿入され、内側部材１２ａの内周面側の端部に接続さ
れている。同軸ケーブル１５の外側導体１５ｂは、外側
部材１２ｂの貫通孔近傍に接続されている。
孔を通して同軸ケーブル１５の芯線１５ａが空洞１３内
に挿入され、内側部材１２ａの内周面側の端部に接続さ
れている。同軸ケーブル１５の外側導体１５ｂは、外側
部材１２ｂの貫通孔近傍に接続されている。
【００２２】次に、図５（Ａ）を参照してインダクショ
ンシステム１０の動作を説明する。図５（Ａ）は、イン
ダクションシステム１０の電気的接続に着目した概略図
である。インダクションシステム１０には、ギャップ１
６を介して高周波電流を流す電流路ｉ１、及びコア１１
と鎖交する電流路ｉ２が画定されている。同軸ケーブル
１５から高周波電圧を印加する。コア１１は、強磁性体
により形成されているため、電流路ｉ２のインダクタン
スは高い。従って、印加する電圧の周波数が十分高けれ
ば、電流路ｉ２のインピーダンスが高くなり電流はほと
んど流れない。
ンシステム１０の動作を説明する。図５（Ａ）は、イン
ダクションシステム１０の電気的接続に着目した概略図
である。インダクションシステム１０には、ギャップ１
６を介して高周波電流を流す電流路ｉ１、及びコア１１
と鎖交する電流路ｉ２が画定されている。同軸ケーブル
１５から高周波電圧を印加する。コア１１は、強磁性体
により形成されているため、電流路ｉ２のインダクタン
スは高い。従って、印加する電圧の周波数が十分高けれ
ば、電流路ｉ２のインピーダンスが高くなり電流はほと
んど流れない。
【００２３】同軸ケーブル１５から印加された電圧によ
り、電流路ｉ１に電流が流れ、ギャップ１６の両端に電
位差が生じる。これにより、ビームダクト１内に軸方向
に垂直な等電位面が発生する。すなわち、軸方向に平行
な電場が発生する。この電位差により、ビームダクト１
内を移動する荷電粒子は軸方向の加速度を受け、減速あ
るいは加速される。パルス化された陽電子ビームの先頭
近傍の陽電子を減速し、後尾近傍の陽電子を加速するこ
とにより、陽電子ビームの時間幅を圧縮することができ
る。
り、電流路ｉ１に電流が流れ、ギャップ１６の両端に電
位差が生じる。これにより、ビームダクト１内に軸方向
に垂直な等電位面が発生する。すなわち、軸方向に平行
な電場が発生する。この電位差により、ビームダクト１
内を移動する荷電粒子は軸方向の加速度を受け、減速あ
るいは加速される。パルス化された陽電子ビームの先頭
近傍の陽電子を減速し、後尾近傍の陽電子を加速するこ
とにより、陽電子ビームの時間幅を圧縮することができ
る。
【００２４】図２に示すインダクションシステムは、加
速エネルギ１０〜３０ＭｅＶ程度の大電流荷電粒子ビー
ムの加速器として知られているものであり、インダクシ
ョンシステムを非相対論的荷電粒子ビームの速度変調に
利用した例はない。
速エネルギ１０〜３０ＭｅＶ程度の大電流荷電粒子ビー
ムの加速器として知られているものであり、インダクシ
ョンシステムを非相対論的荷電粒子ビームの速度変調に
利用した例はない。
【００２５】図６に示す従来の集群システムは、予備集
群を行うためのサブハーモニックプリバンチャと集群を
行うためのＲＦキャビティを必要とする。サブハーモニ
ックプリバンチャには、２重の円筒状導体の両端にそれ
ぞれギャップが存在する。一方のギャップに予備集群の
ための適当な信号を印加しても、ビームが他方のギャッ
プの影響を受けると十分な予備集群を行うことができな
い。他方のギャップの影響を廃し十分な集群を行うため
には、２重円筒状導体の長さに制限が加わる上、予期し
ない浮遊の容量が発生する恐れがあり、電気回路上、組
立の困難がともなう。これに対し、インダクションシス
テムはビームダクトの１か所に配置されたギャップによ
り集群用の電場を発生するため、このような問題は発生
しない。また、インダクションシステムのギャップ前後
のビームダクトをアースレベルに落とすことができるた
め、外部からの雑音等に対して安定である。
群を行うためのサブハーモニックプリバンチャと集群を
行うためのＲＦキャビティを必要とする。サブハーモニ
ックプリバンチャには、２重の円筒状導体の両端にそれ
ぞれギャップが存在する。一方のギャップに予備集群の
ための適当な信号を印加しても、ビームが他方のギャッ
プの影響を受けると十分な予備集群を行うことができな
い。他方のギャップの影響を廃し十分な集群を行うため
には、２重円筒状導体の長さに制限が加わる上、予期し
ない浮遊の容量が発生する恐れがあり、電気回路上、組
立の困難がともなう。これに対し、インダクションシス
テムはビームダクトの１か所に配置されたギャップによ
り集群用の電場を発生するため、このような問題は発生
しない。また、インダクションシステムのギャップ前後
のビームダクトをアースレベルに落とすことができるた
め、外部からの雑音等に対して安定である。
【００２６】次に、図３、図４を参照してインダクショ
ンシステムに印加する信号波形について説明する。
ンシステムに印加する信号波形について説明する。
【００２７】図３（Ａ）は、ビームダクト内を進行する
陽電子ビームの空間分布を示す。横軸はビームダクトの
中心軸に沿った基準点からの変位、縦軸は陽電子密度を
それぞれ任意目盛りで表す。なお、進行速度が一定であ
れば、ビームダクトの中心軸に沿ってこのように分布し
たパルス状ビームがある一点を通過する時間は、中心軸
上に分布した空間的な広がりに比例する。すなわち、図
３（Ａ）の横軸はパルス状ビームの時間幅に対応してい
ると考えることができる。
陽電子ビームの空間分布を示す。横軸はビームダクトの
中心軸に沿った基準点からの変位、縦軸は陽電子密度を
それぞれ任意目盛りで表す。なお、進行速度が一定であ
れば、ビームダクトの中心軸に沿ってこのように分布し
たパルス状ビームがある一点を通過する時間は、中心軸
上に分布した空間的な広がりに比例する。すなわち、図
３（Ａ）の横軸はパルス状ビームの時間幅に対応してい
ると考えることができる。
【００２８】チョッパを通過した陽電子は、理想的には
全て同一の運動エネルギすなわち同一の速度を有する。
従って、陽電子に対して外的な作用を与えないと、陽電
子ビームは図３（Ａ）のビーム波形を保ったまま進行す
る。このパルス状ビームの先頭付近の陽電子を減速し、
後尾付近の陽電子を加速すると、ビームが進行するに従
ってその幅が圧縮される。
全て同一の運動エネルギすなわち同一の速度を有する。
従って、陽電子に対して外的な作用を与えないと、陽電
子ビームは図３（Ａ）のビーム波形を保ったまま進行す
る。このパルス状ビームの先頭付近の陽電子を減速し、
後尾付近の陽電子を加速すると、ビームが進行するに従
ってその幅が圧縮される。
【００２９】図３（Ｂ）は、インダクションシステムの
ギャップ部分通過後の陽電子の速度を示す。横軸は基準
点からの進行距離、縦軸は速度を、それぞれ任意目盛り
で表す。各陽電子の速度は、ビーム先頭から最後尾に向
かって徐々に大きくなり、かつ進行距離に関して線型に
変化している。このような速度分布を有するビームが一
定距離進行すると、理想的には全ての陽電子が空間的に
一点に集中する。
ギャップ部分通過後の陽電子の速度を示す。横軸は基準
点からの進行距離、縦軸は速度を、それぞれ任意目盛り
で表す。各陽電子の速度は、ビーム先頭から最後尾に向
かって徐々に大きくなり、かつ進行距離に関して線型に
変化している。このような速度分布を有するビームが一
定距離進行すると、理想的には全ての陽電子が空間的に
一点に集中する。
【００３０】次に、次に図３（Ｂ）に示す速度分布を有
するビームを形成する方法について説明する。電気素量
をｅ、陽電子の初期加速電圧をＶ0 、インダクションシ
ステムのギャップ部分の電位差を時間ｔの関数としてＶ
（ｔ）、陽電子質量をｍe とすると、ギャップ部分を通
過した後の陽電子の速度ｖは、
するビームを形成する方法について説明する。電気素量
をｅ、陽電子の初期加速電圧をＶ0 、インダクションシ
ステムのギャップ部分の電位差を時間ｔの関数としてＶ
（ｔ）、陽電子質量をｍe とすると、ギャップ部分を通
過した後の陽電子の速度ｖは、
【００３１】
【数１】
ｖ＝（２ｅ／ｍe）1/2（Ｖ0＋Ｖ（ｔ））1/2
＝（２ｅＶ0／ｍe）1/2（１＋Ｖ（ｔ）／Ｖ0）1/2 …（１）
と表される。
【００３２】速度ｖが時間に関して線型であると、ギャ
ップ部分を通過したビームは図３（Ｂ）に示す速度分布
を有する。すなわち、式（１）の右辺中の（１＋Ｖ
（ｔ）／Ｖ0）1/2が時間ｔに関して線型に変化すればよ
い。すなわち、
ップ部分を通過したビームは図３（Ｂ）に示す速度分布
を有する。すなわち、式（１）の右辺中の（１＋Ｖ
（ｔ）／Ｖ0）1/2が時間ｔに関して線型に変化すればよ
い。すなわち、
【００３３】
【数２】
（１＋Ｖ（ｔ）／Ｖ0）1/2＝Ｃ1ｔ＋Ｃ2 …（２）
と表すことができる。ここで、Ｃ1、Ｃ2は定数である。
式（２）を変形すると、
式（２）を変形すると、
【００３４】
【数３】
Ｖ（ｔ）＝Ｖ0 Ｃ1 2ｔ2＋２Ｖ0Ｃ1Ｃ2ｔ＋Ｖ0Ｃ2 2−Ｖ0 …（３）
となる。境界条件としてｄＶ（０）／ｄｔ＝０とすると
Ｃ2＝０となるから、式（３）は、
Ｃ2＝０となるから、式（３）は、
【００３５】
【数４】
Ｖ（ｔ）＝Ｖ0Ｃ1 2ｔ2−Ｖ0 …（４）
となる。従って、関数Ｖ（ｔ）は２次の係数が正の２次
関数となる。
関数となる。
【００３６】図４（Ａ）は、関数Ｖ（ｔ）の理想波形を
示す。図４（Ａ）に示すように、時間と共に２次関数的
に単調に増加する電圧を周期的に印加することにより、
陽電子ビームを効率的に集群することができる。なお、
連続する波形で示したが、陽電子ビームはチョップされ
てパルス状に飛来するので、陽電子ビームが通過する時
に図４（Ａ）に示す２次関数的電圧が供給されればよ
い。
示す。図４（Ａ）に示すように、時間と共に２次関数的
に単調に増加する電圧を周期的に印加することにより、
陽電子ビームを効率的に集群することができる。なお、
連続する波形で示したが、陽電子ビームはチョップされ
てパルス状に飛来するので、陽電子ビームが通過する時
に図４（Ａ）に示す２次関数的電圧が供給されればよ
い。
【００３７】現実には、２次関数的に変化する電圧波形
を安価、手軽に発生することは困難である。また、実際
にはＶ（ｔ）としてＶ0分のオフセットを取り除いた２
次関数的電圧を印加することが必要である。そのような
電圧波形を発生する電圧波形形成装置を安価に手軽に入
手することは困難である。従って、線型に変化する波形
及び正弦波、余弦波を重ね合わせて図４（Ａ）の近似波
形を発生することを考える。
を安価、手軽に発生することは困難である。また、実際
にはＶ（ｔ）としてＶ0分のオフセットを取り除いた２
次関数的電圧を印加することが必要である。そのような
電圧波形を発生する電圧波形形成装置を安価に手軽に入
手することは困難である。従って、線型に変化する波形
及び正弦波、余弦波を重ね合わせて図４（Ａ）の近似波
形を発生することを考える。
【００３８】図４（Ｂ）は、鋸波で近似した場合を示
す。図４（Ｂ）に示すように、１周期内で電圧は線型に
単調増加する。
す。図４（Ｂ）に示すように、１周期内で電圧は線型に
単調増加する。
【００３９】図４（Ｃ）は、正弦波の位相π〜２πの半
周期分の波形が図４（Ｂ）の鋸波と同一周期で繰り返す
波形を、図４（Ｂ）の鋸波に重ね合わせた場合を示す。
図中の破線ａ１は鋸波、破線ａ２は正弦波の位相π〜２
πの波形を示す。この２つの波形を重ね合わせると図中
の実線ｂ１が得られる。図４（Ｃ）に示すように、この
波形は図４（Ｂ）の鋸波よりも図４（Ａ）に示す理想的
な波形に、より近似している。
周期分の波形が図４（Ｂ）の鋸波と同一周期で繰り返す
波形を、図４（Ｂ）の鋸波に重ね合わせた場合を示す。
図中の破線ａ１は鋸波、破線ａ２は正弦波の位相π〜２
πの波形を示す。この２つの波形を重ね合わせると図中
の実線ｂ１が得られる。図４（Ｃ）に示すように、この
波形は図４（Ｂ）の鋸波よりも図４（Ａ）に示す理想的
な波形に、より近似している。
【００４０】図４（Ｄ）は、余弦波の位相０〜πの半周
期分の波形が図４（Ｂ）の鋸波と同一周期で繰り返す波
形を、図４（Ｃ）の波形に重ね合わせた場合を示す。図
中の破線ｂ１は図４（Ｃ）の波形、破線ｂ２は余弦波の
位相０〜πの波形を示す。この２つの波形を重ね合わせ
ると図中の実線ｃが得られる。図４（Ｄ）に示すよう
に、この波形は図４（Ｃ）の波形よりも図４（Ａ）に示
す理想的な波形に、より近似している。
期分の波形が図４（Ｂ）の鋸波と同一周期で繰り返す波
形を、図４（Ｃ）の波形に重ね合わせた場合を示す。図
中の破線ｂ１は図４（Ｃ）の波形、破線ｂ２は余弦波の
位相０〜πの波形を示す。この２つの波形を重ね合わせ
ると図中の実線ｃが得られる。図４（Ｄ）に示すよう
に、この波形は図４（Ｃ）の波形よりも図４（Ａ）に示
す理想的な波形に、より近似している。
【００４１】なお、集群対象の荷電粒子が負電荷である
場合には、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）の電圧波形を正負逆
転すればよい。すなわち、図４（Ｂ）の代わりに、線型
に単調減少する波形を周期的に繰り返す鋸波とする。ま
た、図４（Ｃ）で重畳する正弦波の位相を０〜π、図４
（Ｄ）で重畳する余弦波の位相をπ〜２πとする。
場合には、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）の電圧波形を正負逆
転すればよい。すなわち、図４（Ｂ）の代わりに、線型
に単調減少する波形を周期的に繰り返す鋸波とする。ま
た、図４（Ｃ）で重畳する正弦波の位相を０〜π、図４
（Ｄ）で重畳する余弦波の位相をπ〜２πとする。
【００４２】鋸波に正弦波及び余弦波の適当な半周期分
を重ね合わせることにより、２次関数的に変化する波形
に近似した波形を生成できることは、以下のように考察
することができる。
を重ね合わせることにより、２次関数的に変化する波形
に近似した波形を生成できることは、以下のように考察
することができる。
【００４３】簡単化のために、図４（Ａ）の波形の周期
をπ、振幅を２とすると、式（４）は、
をπ、振幅を２とすると、式（４）は、
【００４４】
【数５】
Ｖ（ｔ）＝（２／π2）ｔ2−１ …（５）
と変形できる。この波形を鋸波成分と他の成分に分ける
と、
と、
【００４５】
【数６】
Ｖ（ｔ）＝（２／π）ｔ−１＋｛（２／π2）ｔ2−（２／π）ｔ｝…（６）
となる。式（６）の右辺第１項と第２項の和は鋸波を表
す。従って、式（６）の右辺の中かっこ内の波形を三角
関数で近似すればよい。ここで、関数ｆ（ｔ）を、
す。従って、式（６）の右辺の中かっこ内の波形を三角
関数で近似すればよい。ここで、関数ｆ（ｔ）を、
【００４６】
【数７】
ｆ（ｔ）＝０ （−π≦ｔ＜０）
＝（２／π2）ｔ2−（２／π）ｔ （０≦ｔ≦π） …（７）
と定義する。ｆ（ｔ）は、０≦ｔ≦πの範囲で式（６）
の中かっこ内の関数と等しい。関数ｆ（ｔ）をフーリエ
級数展開すると、 ｆ（ｔ）＝−π3/6−(4/π)sin(t)＋(2-4/π)cos(t) ＋... …（８） となる。式（８）は、負の正弦波と正の余弦波で関数ｆ
（ｔ）を近似できることを表している。
の中かっこ内の関数と等しい。関数ｆ（ｔ）をフーリエ
級数展開すると、 ｆ（ｔ）＝−π3/6−(4/π)sin(t)＋(2-4/π)cos(t) ＋... …（８） となる。式（８）は、負の正弦波と正の余弦波で関数ｆ
（ｔ）を近似できることを表している。
【００４７】上記解析結果から、鋸波に負の正弦波（す
なわち正弦波の位相π〜２πの波形）と余弦波の位相０
〜πの波形を重ね合わせることにより、２次関数的に変
化する波形を近似できることがわかる。
なわち正弦波の位相π〜２πの波形）と余弦波の位相０
〜πの波形を重ね合わせることにより、２次関数的に変
化する波形を近似できることがわかる。
【００４８】次に、図４（Ｂ）〜（Ｄ）の電圧波形を、
インダクションシステムに印加して陽電子ビームを集群
した実験結果について説明する。
インダクションシステムに印加して陽電子ビームを集群
した実験結果について説明する。
【００４９】実験に使用した集群装置は、図１及び図２
に示すものである。インダクションシステムのコアに
は、ファインメットコア（日立金属（株）製）を使用し
た。ファインメットコアは飽和磁束密度が１．３Ｔ以上
と高く、また磁気歪が低いという特徴を有している。
に示すものである。インダクションシステムのコアに
は、ファインメットコア（日立金属（株）製）を使用し
た。ファインメットコアは飽和磁束密度が１．３Ｔ以上
と高く、また磁気歪が低いという特徴を有している。
【００５０】インダクションシステムは、ヘルムホルツ
コイルによるビーム輸送用磁場内に配置されて使用され
るため、飽和磁束密度が高い材料が好ましい。より具体
的には、飽和磁束密度が１Ｔ以上であることが好まし
い。また、印加した電圧に比例した電場を発生する必要
があるため、磁気歪の少ない材料であることが好まし
い。例えば、フェライト系のコア、アモルファスコア等
を使用してもよい。
コイルによるビーム輸送用磁場内に配置されて使用され
るため、飽和磁束密度が高い材料が好ましい。より具体
的には、飽和磁束密度が１Ｔ以上であることが好まし
い。また、印加した電圧に比例した電場を発生する必要
があるため、磁気歪の少ない材料であることが好まし
い。例えば、フェライト系のコア、アモルファスコア等
を使用してもよい。
【００５１】図４（Ｂ）に示す波形をインダクションシ
ステムに印加して陽電子ビームを集群した。印加した鋸
波は、−０．２７５〜＋０．２７５Ｖの間で周期１００
ｎｓで変化する波形である。なお、鋸波の有効部分は８
０ｎｓであり、その前後に合計２０ｎｓの無効部分があ
る。陽電子ビームの初期エネルギは８ｅＶ、パルス幅は
４０ｎｓ、チョップ周波数は１０ＭＨｚである。このと
き、インダクションシステムのギャップから１９０ｃｍ
後方で時間幅１６５ｐｓの集群されたビームを得ること
ができた。
ステムに印加して陽電子ビームを集群した。印加した鋸
波は、−０．２７５〜＋０．２７５Ｖの間で周期１００
ｎｓで変化する波形である。なお、鋸波の有効部分は８
０ｎｓであり、その前後に合計２０ｎｓの無効部分があ
る。陽電子ビームの初期エネルギは８ｅＶ、パルス幅は
４０ｎｓ、チョップ周波数は１０ＭＨｚである。このと
き、インダクションシステムのギャップから１９０ｃｍ
後方で時間幅１６５ｐｓの集群されたビームを得ること
ができた。
【００５２】図４（Ｃ）に示す電圧波形をインダクショ
ンシステムに印加して、初期エネルギ２０ｅＶ、パルス
幅８０ｎｓ、チョップ周波数１０ＭＨｚの陽電子ビーム
を集群した。鋸波は、−２．０５〜＋２．０５Ｖの間で
周期１００ｎｓ（有効部分８０ｎｓ）で変化する波形で
ある。正弦波は、位相π〜２πの波形が周期１００ｎｓ
で繰り返す波形であり、振幅は０．３Ｖである。また、
鋸波に対して位相を１ｎｓ遅らせて重ね合わせた。
ンシステムに印加して、初期エネルギ２０ｅＶ、パルス
幅８０ｎｓ、チョップ周波数１０ＭＨｚの陽電子ビーム
を集群した。鋸波は、−２．０５〜＋２．０５Ｖの間で
周期１００ｎｓ（有効部分８０ｎｓ）で変化する波形で
ある。正弦波は、位相π〜２πの波形が周期１００ｎｓ
で繰り返す波形であり、振幅は０．３Ｖである。また、
鋸波に対して位相を１ｎｓ遅らせて重ね合わせた。
【００５３】このとき、インダクションシステムのギャ
ップから９０ｃｍ後方で時間幅１３８ｐｓの集群された
ビームを得ることができた。
ップから９０ｃｍ後方で時間幅１３８ｐｓの集群された
ビームを得ることができた。
【００５４】なお、負の正弦波の位相を遅らせたのは、
鋸波の立ち下がり時間が０ではないこと、インダクショ
ンシステムのギャップ幅が０ではないこと等、理想的な
条件からのずれを補正するためである。なお、適切な位
相遅れ量は、装置により異なると思われるため、実験を
繰り返して最適条件を見つけることが好ましい。
鋸波の立ち下がり時間が０ではないこと、インダクショ
ンシステムのギャップ幅が０ではないこと等、理想的な
条件からのずれを補正するためである。なお、適切な位
相遅れ量は、装置により異なると思われるため、実験を
繰り返して最適条件を見つけることが好ましい。
【００５５】図４（Ｃ）に示す電圧波形を、条件を変え
て重ね合わせたて集群を行った。陽電子ビームは、初期
エネルギ２００ｅＶ、パルス幅３０ｎｓ、チョップ周波
数１０ＭＨｚである。鋸波は、−２０〜＋２０Ｖの間で
周期１００ｎｓ（有効部分３０ｎｓ）で変化する波形で
ある。負の正弦波は、位相０〜πの波形が周期３０ｎｓ
で繰り返す波形であり、振幅は５Ｖである。また、鋸波
と負の正弦波は同相で重ね合わせた。
て重ね合わせたて集群を行った。陽電子ビームは、初期
エネルギ２００ｅＶ、パルス幅３０ｎｓ、チョップ周波
数１０ＭＨｚである。鋸波は、−２０〜＋２０Ｖの間で
周期１００ｎｓ（有効部分３０ｎｓ）で変化する波形で
ある。負の正弦波は、位相０〜πの波形が周期３０ｎｓ
で繰り返す波形であり、振幅は５Ｖである。また、鋸波
と負の正弦波は同相で重ね合わせた。
【００５６】このとき、インダクションシステムのギャ
ップから２０７ｃｍ後方で時間幅４０ｐｓの集群された
ビームを得ることができた。
ップから２０７ｃｍ後方で時間幅４０ｐｓの集群された
ビームを得ることができた。
【００５７】次に、図４（Ｄ）に示す電圧波形をインダ
クションシステムに印加して集群を行った。陽電子ビー
ム、鋸波及び負の正弦波は、上記３番目の実験例と同条
件である。余弦波は、位相０〜πの波形が周期３０ｎｓ
で繰り返す波形であり、振幅は０．１Ｖである。このと
き、インダクションシステムのギャップから２０７ｃｍ
後方で時間幅２０ｐｓの集群されたビームを得ることが
できた。
クションシステムに印加して集群を行った。陽電子ビー
ム、鋸波及び負の正弦波は、上記３番目の実験例と同条
件である。余弦波は、位相０〜πの波形が周期３０ｎｓ
で繰り返す波形であり、振幅は０．１Ｖである。このと
き、インダクションシステムのギャップから２０７ｃｍ
後方で時間幅２０ｐｓの集群されたビームを得ることが
できた。
【００５８】上記実験例の結果が示すように、インダク
ションシステムに鋸波形の電圧を印加してパルス状の陽
電子ビームを集群することができる。また、鋸波に正弦
波の位相π〜２πの波形、さらには余弦波の位相０〜π
の波形を重ね合わせることにより集群効率を高めること
ができる。
ションシステムに鋸波形の電圧を印加してパルス状の陽
電子ビームを集群することができる。また、鋸波に正弦
波の位相π〜２πの波形、さらには余弦波の位相０〜π
の波形を重ね合わせることにより集群効率を高めること
ができる。
【００５９】上記実験例では、重畳する正弦波及び余弦
波の波形を半周期分の波形としたが、必ずしも半周期分
の波形である必要はない。正弦波の位相０〜πの波形の
代わりに、正弦波の上に凸の部分の波形を切り出しても
よい。同様に、位相π〜２πの波形の代わりに、下に凸
の部分の波形を切り出してもよい。また、余弦波の位相
０〜π、位相π〜２πの波形の代わりに、それぞれ余弦
波の傾きが負の部分の波形、余弦波の傾きが正の部分の
波形を切り出してもよい。このとき、実験を繰り返し、
適切な波形を選択することが好ましい。
波の波形を半周期分の波形としたが、必ずしも半周期分
の波形である必要はない。正弦波の位相０〜πの波形の
代わりに、正弦波の上に凸の部分の波形を切り出しても
よい。同様に、位相π〜２πの波形の代わりに、下に凸
の部分の波形を切り出してもよい。また、余弦波の位相
０〜π、位相π〜２πの波形の代わりに、それぞれ余弦
波の傾きが負の部分の波形、余弦波の傾きが正の部分の
波形を切り出してもよい。このとき、実験を繰り返し、
適切な波形を選択することが好ましい。
【００６０】上記考察及び実験例では、陽電子ビームの
初期エネルギのばらつきを考慮していなかったが、実際
には初期エネルギにばらつきがある。集群効果を高める
ためには、このエネルギのばらつきを少なくすることが
好ましい。
初期エネルギのばらつきを考慮していなかったが、実際
には初期エネルギにばらつきがある。集群効果を高める
ためには、このエネルギのばらつきを少なくすることが
好ましい。
【００６１】チョッパでチョップされたパルス状の陽電
子ビームを一定距離ドリフトさせると、エネルギのばら
つきによりパルス幅が広がる。この幅が広がったパルス
の中心部分の陽電子のみを対象に集群を行うことによ
り、実質的に集群対象となる陽電子のエネルギのばらつ
きを少なくすることができる。具体的には、図１の集群
装置において、チョッパ３とインダクションシステム１
０のギャップとの距離Ｌ１を確保すればよい。
子ビームを一定距離ドリフトさせると、エネルギのばら
つきによりパルス幅が広がる。この幅が広がったパルス
の中心部分の陽電子のみを対象に集群を行うことによ
り、実質的に集群対象となる陽電子のエネルギのばらつ
きを少なくすることができる。具体的には、図１の集群
装置において、チョッパ３とインダクションシステム１
０のギャップとの距離Ｌ１を確保すればよい。
【００６２】距離Ｌ１を１００ｃｍにして、陽電子ビー
ムの集群を行った。陽電子ビームの初期エネルギは８ｅ
Ｖ、エネルギのばらつきは±０．５Ｖ、チョップ直後の
時間幅が３０ｎｓである。インダクションシステムに印
加した電圧は、鋸波と正の正弦波を重ね合わせたもので
ある。このとき、インダクションシステムのギャップか
ら２０６ｃｍ後方で半値幅２００ｐｓの集束されたビー
ムを得ることができた。
ムの集群を行った。陽電子ビームの初期エネルギは８ｅ
Ｖ、エネルギのばらつきは±０．５Ｖ、チョップ直後の
時間幅が３０ｎｓである。インダクションシステムに印
加した電圧は、鋸波と正の正弦波を重ね合わせたもので
ある。このとき、インダクションシステムのギャップか
ら２０６ｃｍ後方で半値幅２００ｐｓの集束されたビー
ムを得ることができた。
【００６３】上記実験では、距離Ｌ１が１００ｃｍの場
合を示したが、１００ｃｍに限らずその他の適切な距離
を確保するようにしてもよい。距離Ｌ１はエネルギの拡
がりによって適切に選ぶことが好ましい。現実的には、
１０〜２００ｃｍ程度が好ましいであろう。
合を示したが、１００ｃｍに限らずその他の適切な距離
を確保するようにしてもよい。距離Ｌ１はエネルギの拡
がりによって適切に選ぶことが好ましい。現実的には、
１０〜２００ｃｍ程度が好ましいであろう。
【００６４】図２及び図５（Ａ）では、インダクション
システム１０の２つの電流路が並列に接続されている場
合について示したが、直列接続構成にしてもよい。ま
た、コアを複数配置してもよい。
システム１０の２つの電流路が並列に接続されている場
合について示したが、直列接続構成にしてもよい。ま
た、コアを複数配置してもよい。
【００６５】図５（Ｂ）は、インダクションシステム１
０の２つの電流路に直列に電流が流れる構成とした場合
を示す。図５（Ｂ）の構成では、同軸ケーブル１５の芯
線がコア１１を取り巻いている。芯線により形成された
電流路ｉ２に高周波電流がながれると、コア１１内の磁
場変化を打ち消すように導電性部材１２とギャップ１６
により形成された電流路ｉ１に電流が流れる。この電流
により、ギャップ１６の両端に電位差が生ずる。
０の２つの電流路に直列に電流が流れる構成とした場合
を示す。図５（Ｂ）の構成では、同軸ケーブル１５の芯
線がコア１１を取り巻いている。芯線により形成された
電流路ｉ２に高周波電流がながれると、コア１１内の磁
場変化を打ち消すように導電性部材１２とギャップ１６
により形成された電流路ｉ１に電流が流れる。この電流
により、ギャップ１６の両端に電位差が生ずる。
【００６６】図５（Ｃ）は、コア１１ａ、１１ｂと同軸
ケーブル１５ａ、１５ｂを配置し、コア１１ａ、１１ｂ
にそれぞれ同軸ケーブル１５ａ、１５ｂの芯線を巻き付
けた場合を示す。コア１５ａの芯線により電流回路ｉ２
が形成され、電流回路ｉ２を流れた電流は同軸ケーブル
１５ｂの外部導体に流出する。
ケーブル１５ａ、１５ｂを配置し、コア１１ａ、１１ｂ
にそれぞれ同軸ケーブル１５ａ、１５ｂの芯線を巻き付
けた場合を示す。コア１５ａの芯線により電流回路ｉ２
が形成され、電流回路ｉ２を流れた電流は同軸ケーブル
１５ｂの外部導体に流出する。
【００６７】同軸ケーブル１５ｂの芯線により形成され
た電流路ｉ３を流れた電流は、導電性部材１２とギャッ
プ１６により形成された電流路ｉ１に流れ、同軸ケーブ
ル１５ａの外部導体に流出する。
た電流路ｉ３を流れた電流は、導電性部材１２とギャッ
プ１６により形成された電流路ｉ１に流れ、同軸ケーブ
ル１５ａの外部導体に流出する。
【００６８】電流路ｉ２、ｉ３のコア１１ａと１１ｂと
に挟まれた部分には、相互に逆向きの電流が流れるた
め、実質的に電流が流れないことと等価である。従っ
て、電流路ｉ２とｉ３に流れる電流と、電流路ｉ１に流
れる電流により、コア１１ａ、１１ｂ内の磁場変化が打
ち消される。
に挟まれた部分には、相互に逆向きの電流が流れるた
め、実質的に電流が流れないことと等価である。従っ
て、電流路ｉ２とｉ３に流れる電流と、電流路ｉ１に流
れる電流により、コア１１ａ、１１ｂ内の磁場変化が打
ち消される。
【００６９】図５（Ｄ）は、１つの同軸ケーブル１５の
芯線を並列に２つのコア１１ａ、１１ｂにそれぞれ巻き
付けた場合を示す。図５（Ｃ）と同様の電流路ｉ１、ｉ
２、ｉ３が形成され、電流路ｉ１を流れる電流によりギ
ャップ１６の両端に電位差が発生する。
芯線を並列に２つのコア１１ａ、１１ｂにそれぞれ巻き
付けた場合を示す。図５（Ｃ）と同様の電流路ｉ１、ｉ
２、ｉ３が形成され、電流路ｉ１を流れる電流によりギ
ャップ１６の両端に電位差が発生する。
【００７０】図５（Ｂ）の回路は、図５（Ａ）の回路に
比べて渦電流によるインダクタンスが大きくなるという
特徴を有するが、基本的な特性は同じである。
比べて渦電流によるインダクタンスが大きくなるという
特徴を有するが、基本的な特性は同じである。
【００７１】図５（Ｃ）の回路は、２ケ所の入力端子か
ら別々の信号を入力できるので、ギャップ１６に極めて
多様な電場を発生させることができる。
ら別々の信号を入力できるので、ギャップ１６に極めて
多様な電場を発生させることができる。
【００７２】図５（Ｄ）の回路は、入力の電圧が充分大
きく取れない場合、例えば入力装置側のアンプの最大出
力電圧が不足している場合等に有効な回路である。
きく取れない場合、例えば入力装置側のアンプの最大出
力電圧が不足している場合等に有効な回路である。
【００７３】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パルス化された荷電粒子ビームの時間幅を効率的に圧縮
することができる。
パルス化された荷電粒子ビームの時間幅を効率的に圧縮
することができる。
【図１】本発明の実施例による陽電子ビーム集群装置の
正面図である。
正面図である。
【図２】図１の陽電子ビーム集群装置のインダクション
システムの断面図である。
システムの断面図である。
【図３】図１の陽電子ビーム集群装置のビームダクト内
を進行する陽電子の空間分布、及び速度分布を示すグラ
フである。
を進行する陽電子の空間分布、及び速度分布を示すグラ
フである。
【図４】インダクションシステムに印加する理想的な電
圧波形、及び実施例による電圧波形を示すグラフであ
る。
圧波形、及び実施例による電圧波形を示すグラフであ
る。
【図５】図２のインダクションシステム及び他の構成例
によるインダクションシステムを電気的接続に着目して
示す断面図である。
によるインダクションシステムを電気的接続に着目して
示す断面図である。
【図６】従来例による陽電子ビーム集群装置の正面図で
ある。
ある。
１ ビームダクト
２ ヘルムホルツコイル
３ チョッパ
４ 試料室
１０ インダクションシステム
１１ コア
１２ 導電性部材
１３ 空間
１４ 絶縁性円環状部材
１５ 同軸ケーブル
１６ ギャップ
３０ 支持台
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−188098（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−66999（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−74593（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−295400（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−21000（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−166494（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−3296（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−72397（ＪＰ，Ａ)
三角智久ら，電総研における陽電子寿
命測定装置の開発とその利用，放射線,
日本，応用物理学会放射線分科会，1992
年 ３月31日，ｖｏｌ．18／ｎｏ．１,
ｐ．３−11
超低速短パルス陽電子ビームによる表
層物性評価法の研究，電子技術総合研究
所果彙報，日本，第64巻，第７号，第85
−88頁
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G21K 1/08
G21K 1/04
H05H 7/00
G01N 23/227
Claims (7)
- 【請求項１】 運動エネルギ１ｅＶ〜１ＭｅＶの荷電粒
子ビームをチョップし、パルス状の荷電粒子ビームを形
成する工程と、 前記パルス状の荷電粒子ビームを進行方向に１０〜２０
０ｃｍの距離だけ走行させる工程と、 荷電粒子ビームの進行方向にほぼ平行であり、１０〜２
００ｃｍの距離だけ走行した荷電粒子ビームの中心部分
の先頭近傍の荷電粒子を減速し、該中心部分の後尾近傍
の荷電粒子を加速するように強さが時間に関して２次関
数的に変化する電場をある期間発生して、前記荷電粒子
ビームを集群する工程とを有する荷電粒子ビームの集群
方法。 - 【請求項２】 運動エネルギ１ｅＶ〜１ＭｅＶの荷電粒
子ビームをチョップし、パルス状の荷電粒子ビームを形
成する工程と、 前記パルス状の荷電粒子ビームを進行方向に１０〜２０
０ｃｍの距離だけ走行させる工程と、 荷電粒子ビームの進行方向にほぼ平行であり、１０〜２
００ｃｍの距離だけ走行した荷電粒子ビームの中心部分
の先頭近傍の荷電粒子を減速し、該中心部分の後尾近傍
の荷電粒子を加速するように 強さが時間に関して線型に
変化する第１の電場をある期間発生して、前記荷電粒子
ビームを集群する工程とを有する荷電粒子ビームの集群
方法。 - 【請求項３】 前記第１の電場の強さが前記ある期間内
で単調に増加する場合は、正弦波の下に凸の部分の波
形、前記第１の電場の強さが前記ある期間内で単調に減
少する場合は、正弦波の上に凸の部分の波形に沿って時
間的に変化する第２の電場を、前記ある期間前記第１の
電場に重ね合わせる請求項２に記載の荷電粒子ビームの
集群方法。 - 【請求項４】 前記下に凸の部分の波形は、正弦波の位
相πから２πまでの半周期分の波形であり、前記上に凸
の部分の波形は、正弦波の位相０からπまでの半周期分
の波形である請求項３に記載の荷電粒子ビームの集群方
法。 - 【請求項５】 前記第１の電場と前記第２の電場の位相
が、所定量ずれている請求項４に記載の荷電粒子ビーム
の集群方法。 - 【請求項６】 前記第１の電場の強さが前記ある期間内
で単調に増加する場合は、余弦波の傾きが負の部分の波
形、前記第１の電場の強さが前記ある期間内で単調に減
少する場合は、余弦波の傾きが正の部分の波形に沿って
時間的に変化する第３の電場を、前記ある期間前記第１
及び第２の電場に重ね合わせる請求項３〜５のいずれか
に記載の荷電粒子ビームの集群方法。 - 【請求項７】 前記傾きが負の部分の波形は、余弦波の
位相０からπまでの半周期分の波形であり、前記傾きが
正の部分の波形は、余弦波の位相πから２πまでの半周
期分の波形である請求項６に記載の荷電粒子ビームの集
群方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04199599A JP3530057B2 (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 荷電粒子ビームの集群方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04199599A JP3530057B2 (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 荷電粒子ビームの集群方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6312131A Division JP2925965B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 荷電粒子ビームの集群方法とその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11311700A JPH11311700A (ja) | 1999-11-09 |
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ID=12623793
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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|---|---|---|---|---|
| JP2007299570A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Kobe Steel Ltd | イオンビームの飛行制御装置，イオンビームの飛行制御方法及び散乱イオン分析装置 |
-
1999
- 1999-02-19 JP JP04199599A patent/JP3530057B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 三角智久ら，電総研における陽電子寿命測定装置の開発とその利用，放射線，日本，応用物理学会放射線分科会，１９９２年 ３月３１日，ｖｏｌ．１８／ｎｏ．１，ｐ．３−１１ |
| 超低速短パルス陽電子ビームによる表層物性評価法の研究，電子技術総合研究所果彙報，日本，第６４巻，第７号，第８５−８８頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11311700A (ja) | 1999-11-09 |
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