JPH0590000A - 粒子加速器のビームモニタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粒子加速器において粒子ビームの進行方向に
直角な面内での粒子ビームの位置を観測するためのビー
ムモニタを簡易に構成するとともに、粒子ビームが設計
軌道に正しく乗っている場合はそのまま通過できるよう
にする。 【構成】 偏向部の真空チャンバー４２の下流側に、ビ
ーム設計軌道３３を包囲してリング状の蛍光板４８を配
置する。また、蛍光板４８を覗く位置に覗き窓５０を設
けて、その外側からテレビカメラ５２で蛍光板４８の表
面を観測する。ビーム３５が設計軌道３３から外れると
ビーム３５の一部が蛍光板４８に衝突して発光するのが
テレビカメラ５２で観測される。ビーム３５が設計軌道
３３上に乗っている場合は、ビーム３５は蛍光板４８の
中心開口部４９を通過する。したがって、蛍光板４８は
固定配置したままでよいので、駆動機構が不要となり、
構成が簡略化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シンクロトロン等の
粒子加速器において真空チャンバー内を通過するビーム
の設計軌道からのずれを観測するためのビームモニタに
関し、ビームが設計軌道を正しく通過している時は、ビ
ームを消滅させずに通過できるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、シンクロトロンは、シンクロトロ
ン放射光（ＳＯＲ）装置として、超々ＬＳＩ回路の作
成、医療分野における診断、分子解析、構造解析等様々
な分野への適用が期待されている。ＳＯＲ装置の概要を
図２に示す。荷電粒子発生装置（電子銃等）１０で発生
した電子ビームは線型加速装置（ライナック）１２で光
速近くに加速され、ビーム輸送部１４の偏向電磁石１６
で偏向されて、インフレクタ１８を介して蓄積リング２
２内に入射される。蓄積リング２２に入射された電子ビ
ームは高周波加速空洞２１でエネルギを与えられながら
収束電磁石２３（垂直方向用）、２５（水平方向用）で
収束され、偏向電磁石２４で偏向されて蓄積リング２２
中を回り続ける。偏向電磁石２４で偏向される時に発生
するシンクロトロン放射光はビームチャンネル２６を通
して例えば露光装置２８に送られて超々ＬＳＩ回路作成
用の光源等として利用される。

【０００３】粒子加速器においては、運転開始当初等に
粒子ビームが真空チャンバー内の所定の軌道（ビーム設
計軌道）を通っているかどうかを確かめるため、線型加
速装置１２、ビーム輸送部１４、蓄積リング２２の各真
空チャンバー内にビームモニタを配置してビーム位置の
計測を行なっている。

【０００４】従来のビームモニタは、例えば図３に示す
ように、真空チャンバー３０内のビーム設計軌道３３上
にスクリーン３２を進出、退出可能に配置する。スクリ
ーン３２は蛍光物質で構成あるいは塗布されており、ビ
ームが衝突した位置で蛍光を発する。スクリーン３２の
側方にはテレビカメラ３４が配設され、スクリーン３２
上の蛍光を観測する。この観測を行なうため、スクリー
ン３２はビーム軸に対してテレビカメラ３４の方向に適
当な角度θだけ水平方向に傾斜して配設されている。

【０００５】スクリーン３２は運転時にはビーム設計軌
道３３上から退出して、ビーム３５の通過の妨げとなら
ないようにされている。運転開始時には、スクリーン３
２はビーム設計軌道３３上に進出する。進出状態で、真
空チャンバー３０中にビーム３５を入射すると、スクリ
ーン３２の面のいずれかの部分に衝突し、その部分で蛍
光を発する。そして、この位置をテレビカメラ３４で観
測することによりビーム３５の設計軌道３３からのずれ
を観測することができ、このずれに応じて電磁石の励磁
量を調整することによりビーム３５の軌道を修正するこ
とができる。修正が終了したらスクリーン３２をビーム
設計軌道３３から退出させる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のスクリーン
３２によるビーム位置の観測では、ビーム３５がビーム
設計軌道３３上に正しく乗っている場合でもスクリーン
３２に衝突して消滅してしまうので、粒子加速器の試運
転の時にしか使用することができず、実際の運転時には
使用することができなかった。このため、運転中に経時
的にビーム位置がビーム設計軌道３３からずれていくの
を検出することができなかった。また、スクリーン３２
をビーム設計軌道３３上に進入、退出させるための駆動
機構が必要となり、構成が複雑となっていた。この発明
は、前記従来の技術における問題点を解決して、実際の
運転中にも使用することができ、かつ駆動機構を不要に
することができるビームモニタを提供しようとするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、粒子加速器
の真空チャンバー内にビーム設計軌道を包囲するように
配置された蛍光部材と、この蛍光部材を覗くように前記
真空チャンバーに形成された覗き窓と、この覗き窓から
前記蛍光部材を観測する観測手段とを具備してなるもの
である。

【０００８】

【作用】この発明によれば、蛍光部材をビーム設計軌道
を包囲するように配置したので、粒子ビームがビーム設
計軌道上から外れている場合にのみ粒子ビームが蛍光部
材に衝突して消滅し、ビーム設計軌道上に正しく乗って
いる場合は、蛍光部材に衝突せずにそのまま通過するこ
とができる。したがって、実際の運転時にもビーム設計
軌道上に配置したままにしてビーム位置の観測を行なう
ことができる。また、ビーム設計軌道上から進入・退出
させるための駆動機構を不要にすることもでき、構成が
簡略化される。

【０００９】

【実施例】

（実施例１）この発明の一実施例を図１に示す。これは
図２のＳＯＲ装置におけるビーム輸送部１４の偏向部
（偏向電磁石１６の位置）にこの発明のビームモニタを
配置したものである。粒子加速器１において、電子ビー
ム３５は真空チャンバー４０を通って偏向電磁石（図示
せず）が外側に配設された偏向チャンバー４２（真空チ
ャンバー）で偏向され、真空チャンバー４４を通ってイ
ンフレクタ１８（図２）の方向に出射される。偏向部の
下流側の偏向チャンバー４２の出射口４６には、ビーム
設計軌道３３を包囲するようにリング状の螢光板４８が
固定配設されている。リング中心はビーム設計軌道３３
に一致している。螢光板４８は例えばＡｌ_２Ｏ_３（アル
ミナセラミックス）、デマルキスト等粒子ビームが衝突
すると蛍光を発する材料で構成されている（必要に応じ
て蛍光物質を表面に塗布してもよい）。

【００１０】偏向チャンバー４２には、蛍光板４８の螢
光面を覗く位置にガラス板等で封止された覗き窓５０が
設けられ、その外側にテレビカメラ５２（必要に応じて
ズームレンズを使用）が配置されている。

【００１１】上記構成によれば、電子ビーム３５がビー
ム設計軌道３３上に正しく乗っているとビーム３５は螢
光板４８に衝突することなくその中心開口部４９（開口
部４９はビーム３５の径よりもやや大きく作られてい
る。）から出射され、そのままインフレクタ１８を介し
て蓄積リング２２（図１）入射することができる。した
がって、運転中も螢光板４８をそのまま配置して観測を
行なうことができる。

【００１２】電子ビーム３５がビーム設計軌道３３から
外れると、電子ビーム３５の一部が螢光板４８に衝突し
て強く発光する。この時テレビカメラ５２でとらえた画
像は例えば図４に示すようにテレビ画面５４上に映し出
され、強く光った部分５６に衝突していることがわか
る。したがって、強く光った部分５６がなくなるように
この位置の偏向電磁石１６（図２）の励磁量を調整す
る。このようにして、ビーム位置の観測および調整を行
なうことができる。

【００１３】なお、真空チャンバー４４に従来の進入・
退出式スクリーンを配置してテレビカメラ５２に望遠レ
ンズを取付けてスクリーンに衝突したビームの発光を観
測して、ビーム形状、位置を正確に観測することもでき
る。

【００１４】（実施例２）この発明の他の実施例を図５
に示す。これは、図２のＳＯＲ装置におけるインフレク
タ１８にこの発明のビームモニタを配置したものであ
る。インフレクタ１８は真空チャンバー５８内にパルス
マグネット６０を具え、蓄積リング２２内を周回してい
る電子ビーム３５′の設計軌道２から水平方向外側にや
や偏位した位置にビーム輸送部１４からの電子ビーム３
５を入射する。この入射の際パータベータ（図示せず）
を励磁して、蓄積リング２２内の蓄積電子ビーム３５′
を蓄積リング２２の中心軌道２からインフレクタ１８側
にキックしてバンプ軌道２′を形成し、入射する電子ビ
ーム３５がバンプ軌道２′の周りに形成されるアクセプ
タンス（入射可能領域）に入るようにする。

【００１５】偏向部を構成するビーム輸送部１４の下流
側のパルスマグネット６０の前端面６１には、ビーム輸
送部１４からのビーム設計軌道３３を包囲するようにリ
ング状の蛍光板４８が固定配設されている。リング中心
はビーム設計軌道３３に一致している。蛍光板４８は例
えばＡｌ_２Ｏ_３（アルミナセラミックス）、デマルキス
ト等粒子ビームが衝突すると蛍光を発する材料で構成さ
れている（必要に応じて蛍光物質を表面に塗布してもよ
い）。

【００１６】真空チャンバー５８には、蛍光板４８の螢
光面を覗く位置にガラス板等で封止された覗き窓５０が
設けられ、その外側にテレビカメラ５２（必要に応じて
ズームレンズを使用）が配置されている。

【００１７】上記構成によれば、電子ビーム３５がビー
ム設計軌道３３上に正しく乗っているとビーム３５は螢
光板４８に衝突することなくその中心開口部４９（開口
部４９はビーム３５の径よりもやや大きく作られてい
る。）からパルスマグネット６０を通って蓄積リング２
２（図１）入射することができる。したがって、運転中
も螢光板４８をそのまま配置して観測を行なうことがで
きる。

【００１８】電子ビーム３５がビーム設計軌道３３から
外れると、電子ビーム３５の一部が螢光板４８に衝突し
て強く発光する。この時テレビカメラ５２でとらえた画
像は例えば図６に示すようにテレビ画面５４上に映し出
され、強く光った部分５６に衝突していることがわか
る。したがって、強く光った部分５６がなくなるように
ビーム輸送部１４の偏向電磁石１６（図２）の励磁量を
調整する。このようにして、ビーム位置の観測および調
整を行なうことができる。

【００１９】なお、前記実施例で示したもの以外に、例
えば蓄積リングの偏向部の出口に蛍光部材を配置して、
蓄積リング内のビーム位置ずれを観測することもでき
る。また、この発明はＳＯＲ装置以外の各種粒子加速器
にも適用することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、蛍光部材をビーム設計軌道を包囲するように配置し
たので、粒子ビームがビーム設計軌道上から外れている
場合にのみ粒子ビームが蛍光部材に衝突して消滅し、ビ
ーム設計軌道上に正しく乗っている場合は、蛍光部材に
衝突せずにそのまま通過することができる。したがっ
て、実際の運転時にもビーム設計軌道上に配置したまま
にしてビーム位置の観測を行なうことができる。また、
ビーム設計軌道上から進入・退出させるための駆動機構
を不要にすることもでき、構成が簡略化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を図２のビーム輸送部１４に適用した
一実施例を示す平面図およびＡ−Ａ矢視図である。

【図２】ＳＯＲ装置の概要を示す平面図である。

【図３】従来のスクリーンによるビームモニタを示す平
面図である。

【図４】図１のテレビカメラ５２による観測画像の一例
である。

【図５】この発明を図２のインフレクタ１８に適用した
一実施例を示す平面図およびＢ−Ｂ矢視図である。

【図６】図５のテレビカメラ５２による観測画像の一例
である。

【符号の説明】 １ 粒子加速器 ３３ ビーム設計軌道 ４２，５８ 真空チャンバー ４８ 螢光材（蛍光部材） ５０ 覗き窓 ５２ テレビカメラ（観測手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒子加速器の真空チャンバー内にビーム設
   計軌道を包囲するように配置された蛍光部材と、 この蛍光部材を覗くように前記真空チャンバーに形成さ
   れた覗き窓と、 この覗き窓から前記蛍光部材を観測する観測手段とを具
   備してなる粒子加速器のビームモニタ。