JPH0672932B2 - 電子ビ−ムの電流計測方法 - Google Patents
電子ビ−ムの電流計測方法Info
- Publication number
- JPH0672932B2 JPH0672932B2 JP7523287A JP7523287A JPH0672932B2 JP H0672932 B2 JPH0672932 B2 JP H0672932B2 JP 7523287 A JP7523287 A JP 7523287A JP 7523287 A JP7523287 A JP 7523287A JP H0672932 B2 JPH0672932 B2 JP H0672932B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- electron beam
- light
- current
- measurement method
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は相対論的電子ビームの電流値を計測する方法に
関するものである。
関するものである。
電子ビームには、そのエネルギーを知るため、或いはそ
の他の目的で電流値を検出したいという要望があるが、
従来これを測定する有効な方法がなく、特に高速度の相
対論的電子ビームにおいては不可能であった。
の他の目的で電流値を検出したいという要望があるが、
従来これを測定する有効な方法がなく、特に高速度の相
対論的電子ビームにおいては不可能であった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
光ファイバ中に発生させたチェレンコフ光の検出により
相対論的電子ビームの電流強度，分布の測定を可能とし
たものである。
光ファイバ中に発生させたチェレンコフ光の検出により
相対論的電子ビームの電流強度，分布の測定を可能とし
たものである。
本発明に係る電子ビームの電流計測方法は、相対論的電
子ビームの電流値を計測する方法において、前記電子ビ
ームを光ファイバに照射してチェレンコフ光を発生さ
せ、光ファイバ端部にてチェレンコフ光を検出し、この
光から電子ビームの電流を求めることを特徴とする。
子ビームの電流値を計測する方法において、前記電子ビ
ームを光ファイバに照射してチェレンコフ光を発生さ
せ、光ファイバ端部にてチェレンコフ光を検出し、この
光から電子ビームの電流を求めることを特徴とする。
光ファイバに相対論的電子ビームを照射すると光ファイ
バ内にはチェレンコフ光が発生する。この光は光ファイ
バ周面で全反射し、光ファイバ内に閉じこめられる。こ
れを光ファイバ端部において検出する。検出した光強度
は電子ビームの電流に関する情報を含むのでこれから電
流値，分布を知ることができる。
バ内にはチェレンコフ光が発生する。この光は光ファイ
バ周面で全反射し、光ファイバ内に閉じこめられる。こ
れを光ファイバ端部において検出する。検出した光強度
は電子ビームの電流に関する情報を含むのでこれから電
流値，分布を知ることができる。
まず本発明の原理について説明する。
いま第１図に示すように光ファイバ１に対して自由電子
２を光ファイバ１の長手方向と直角に照射する。この自
由電子が一定値以上のエネルギーを有する場合は光ファ
イバ１内にはチェレンコフ光が発生するが、チェレンコ
フ光の発光方向と自由電子照射方向とのなす角度θは θ＝cos−１c/v・ε 但し、c:真空中での光速度 v:自由電子の速度 ε：光ファイバの屈折率 で表される。いまｖ→ｃとすると石英光ファイバ１のコ
ア1aではε＝1.45であるので、θ≒46.4となる。この角
度の光は同角度θでコア1aとクラッド1bとの界面に入射
するが、この界面での全反射角は46゜であるのでチェレ
ンコフ光は外へ出ることなくコア内を伝播されることに
なる。
２を光ファイバ１の長手方向と直角に照射する。この自
由電子が一定値以上のエネルギーを有する場合は光ファ
イバ１内にはチェレンコフ光が発生するが、チェレンコ
フ光の発光方向と自由電子照射方向とのなす角度θは θ＝cos−１c/v・ε 但し、c:真空中での光速度 v:自由電子の速度 ε：光ファイバの屈折率 で表される。いまｖ→ｃとすると石英光ファイバ１のコ
ア1aではε＝1.45であるので、θ≒46.4となる。この角
度の光は同角度θでコア1aとクラッド1bとの界面に入射
するが、この界面での全反射角は46゜であるのでチェレ
ンコフ光は外へ出ることなくコア内を伝播されることに
なる。
第２図はコア径600μm,ファイバ径750μｍの光ファイバ
１の一端部20cmの部分を暗箱７に収め、これに電子ビー
ム20（加速電圧250kV,電流密度300A/cm2,パルス幅50ns,
口径３×20cm）を照射し、17m先の他端部に結合したPIN
フォトダイオード５によって光を検出した場合の実施例
を示し、フォトダイオード５出力はCRT ６によって検
出された。
１の一端部20cmの部分を暗箱７に収め、これに電子ビー
ム20（加速電圧250kV,電流密度300A/cm2,パルス幅50ns,
口径３×20cm）を照射し、17m先の他端部に結合したPIN
フォトダイオード５によって光を検出した場合の実施例
を示し、フォトダイオード５出力はCRT ６によって検
出された。
第３図はこの場合のフォトダイオード出力を示し、ピー
ク値35mV、半値幅40nsの立上りの短いパルス出力を得
た。この波形は電子ビーム20の出力波形に類似し、また
光ファイバ１からの出力光のスペクトルが300〜450nmに
幅広く分布していることから明らかである。
ク値35mV、半値幅40nsの立上りの短いパルス出力を得
た。この波形は電子ビーム20の出力波形に類似し、また
光ファイバ１からの出力光のスペクトルが300〜450nmに
幅広く分布していることから明らかである。
第４図は電子ビームの照射長とフォトダイオード５によ
って検出した光強度との関係を示すグラフであり、横軸
に照射長（cm）、縦軸に強度（任意目盛）をとってい
る。この図から明らかな如く照射長と発光強度とがリニ
アな関係を有していることが分かる。
って検出した光強度との関係を示すグラフであり、横軸
に照射長（cm）、縦軸に強度（任意目盛）をとってい
る。この図から明らかな如く照射長と発光強度とがリニ
アな関係を有していることが分かる。
以上を総括すると電子ビーム照射によって光ファイバ内
にチェレンコフ光が発生し、その発生光強度は電子ビー
ムの電流密度×照射長（又は面積）とリニアな関係を有
することになる。従って光ファイバ端部から得られる光
強度を検出することで電子ビームの電流値を検出でき、
また光ファイバを電子ビーム投射域に部分的に位置させ
てその光出力を検出することで電流分布をも検出するこ
とが可能となるのである。電流計測にあたっては予め光
強度と電流値との検量線を求めておく必要があることは
勿論である。
にチェレンコフ光が発生し、その発生光強度は電子ビー
ムの電流密度×照射長（又は面積）とリニアな関係を有
することになる。従って光ファイバ端部から得られる光
強度を検出することで電子ビームの電流値を検出でき、
また光ファイバを電子ビーム投射域に部分的に位置させ
てその光出力を検出することで電流分布をも検出するこ
とが可能となるのである。電流計測にあたっては予め光
強度と電流値との検量線を求めておく必要があることは
勿論である。
なお外光を遮る都合上光ファイバは被覆を施しておくの
がよく、それによってS/N比が向上する。また光ファイ
バはチェレンコフ光が全反射する条件を満たせばよいか
らクラッドを有しないコアのみのものであってもよい。
がよく、それによってS/N比が向上する。また光ファイ
バはチェレンコフ光が全反射する条件を満たせばよいか
らクラッドを有しないコアのみのものであってもよい。
更に電子ビームの光ファイバに対する投射方向は直角で
ある必要はなく傾斜していてもよい。これはチェレンコ
フ光の全反射がより生じ易くなるからである。
ある必要はなく傾斜していてもよい。これはチェレンコ
フ光の全反射がより生じ易くなるからである。
以上の如き本発明による場合はこれまで実現できなかっ
た相対論的電子ビームの電流、及びその分布を測定する
ことができる。
た相対論的電子ビームの電流、及びその分布を測定する
ことができる。
また光ファイバは電気絶縁物であるのて、数100kV以上
の高電圧にある電子ビーム照射域に置かれてもフォトダ
イオード５等の光検出等には何らの危険性もない。更に
大電流の電子ビーム照射により気体発光している場にお
いても、この場での電流が電磁雑音、光雑音と無関係に
測定できる。光雑音の影響がないのは、本発明では光フ
ァイバの内部で発生した光を検出するからであり、外部
の光はその伝播モードに入ることができないからであ
る。
の高電圧にある電子ビーム照射域に置かれてもフォトダ
イオード５等の光検出等には何らの危険性もない。更に
大電流の電子ビーム照射により気体発光している場にお
いても、この場での電流が電磁雑音、光雑音と無関係に
測定できる。光雑音の影響がないのは、本発明では光フ
ァイバの内部で発生した光を検出するからであり、外部
の光はその伝播モードに入ることができないからであ
る。
第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の実施例
を示す模式図、第３図は検出光の波形図、第４図は照射
長と検出光強度との関係を示すグラフである。 １……光ファイバ、５……フォトダイオード、６……CR
T、20……相対論電子ビーム
を示す模式図、第３図は検出光の波形図、第４図は照射
長と検出光強度との関係を示すグラフである。 １……光ファイバ、５……フォトダイオード、６……CR
T、20……相対論電子ビーム
Claims (1)
- 【請求項１】相対論的電子ビームの電流値を計測する方
法において、前記電子ビームを光ファイバに照射してチ
ェレンコフ光を発生させ、光ファイバ端部にてチェレン
コフ光を検出し、この光から電子ビームの電流を求める
ことを特徴とする電流計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7523287A JPH0672932B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 電子ビ−ムの電流計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7523287A JPH0672932B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 電子ビ−ムの電流計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63241375A JPS63241375A (ja) | 1988-10-06 |
| JPH0672932B2 true JPH0672932B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=13570269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7523287A Expired - Lifetime JPH0672932B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 電子ビ−ムの電流計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0672932B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01305390A (ja) * | 1988-06-03 | 1989-12-08 | Mitsubishi Electric Corp | 荷電粒子ビーム形状測定方法 |
| JP4649670B2 (ja) * | 2006-06-06 | 2011-03-16 | 国立大学法人 新潟大学 | 空気中のラドン及びトロンの測定方法 |
| CN114047540B (zh) * | 2021-09-28 | 2023-06-20 | 西北核技术研究所 | 一种强流脉冲电子束束流密度分布的测量方法及测量系统 |
-
1987
- 1987-03-27 JP JP7523287A patent/JPH0672932B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63241375A (ja) | 1988-10-06 |
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