JPH07220899A - Selective branch collecting method for low-energy charged particle and device thereof - Google Patents
Selective branch collecting method for low-energy charged particle and device thereofInfo
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- JPH07220899A JPH07220899A JP1174694A JP1174694A JPH07220899A JP H07220899 A JPH07220899 A JP H07220899A JP 1174694 A JP1174694 A JP 1174694A JP 1174694 A JP1174694 A JP 1174694A JP H07220899 A JPH07220899 A JP H07220899A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、陽電子に代表される低
エネルギー荷電粒子（数ｅＶ〜数１００ｅＶ）の運動方
向を変えて選定的に収集するための低エネルギー荷電粒
子の選択分岐収集方法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a selective branching and collecting method of low energy charged particles for selectively collecting low energy charged particles (several eV to several hundred eV) represented by positrons by changing the moving direction. Regarding the device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、サイクロトロン加速器等の一般的
な粒子加速器を用いて核内核子の転換反応であるβ+ 崩
壊を利用することによって、陽子ｐから陽電子ｅ+ 等の
低エネルギー荷電粒子を得る技術が開発されている。こ
の粒子加速器では粒子放出部内にターゲットセットを配
置し、ターゲットセットによって加速器から加速放出さ
れる陽子ｐを衝突させて減速し、陽電子ｅ+ の母粒子で
ある陽子ｐから陽電子ｅ+ を得ている。このように衝突
によって陽子ｐから陽電子ｅ+ を得るためのターゲット
セットは、アルミニウム材料層とタングステン材料層と
を積層して成り、衝突面側にアルミニウム材料層，粒子
取り出し面側にタングステン材料層が向くように配置さ
れる。因みに、こうした技術は最近開発されたもので、
その関連技術は既に特許出願もなされている。2. Description of the Related Art Recently, low-energy charged particles such as positron e + are obtained from a proton p by utilizing β + decay which is a conversion reaction of nuclear nucleons using a general particle accelerator such as a cyclotron accelerator. Technology is being developed. This particle accelerator arranged target set in particle emission portion, decelerated by impinging protons p is accelerated emitted from the accelerator by the target set, to obtain a positron e + from protons p positron e + of the mother particle . As described above, the target set for obtaining the positron e + from the proton p by collision is formed by laminating the aluminum material layer and the tungsten material layer, and the aluminum material layer is on the collision surface side and the tungsten material layer is on the particle extraction surface side. Arranged to face. By the way, these technologies were recently developed,
The related technology has already been applied for a patent.
【０００３】ところで、陽電子ｅ+ の運動方向を変えて
選択的に収集する技術も研究されている。こうした場
合、図４に示すように、陽子ｐを放出する粒子加速器１
に対して粒子収集管を接続し、陽電子ｅ+ 用の選択分岐
収集装置を構成している。この選択分岐収集装置の場
合、陽電子ｅ+ は粒子加速室内に配備された粒子収集管
内で陽子ｐが分岐選定された後に得られる。By the way, a technique for changing the moving direction of the positron e + and selectively collecting it has also been studied. In such a case, as shown in FIG. 4, a particle accelerator 1 that emits protons p
A particle collecting tube is connected to the above to form a selective branch collecting device for positron e + . In the case of this selective branch collector, the positron e + is obtained after the proton p is branched and selected in the particle collecting tube provided in the particle accelerating chamber.
【０００４】ここで用いられる粒子収集管は、図５に示
すように、所定方向に運動する陽子ｐを導くための一軸
方向に延びた主管と、この主管の一軸方向と交差し、且
つその一軸方向とは異なる方向に主管の一端から延びた
２つの分岐管とから成っている。As shown in FIG. 5, the particle collecting tube used here is a main tube extending in one axial direction for guiding a proton p which moves in a predetermined direction, and intersects the one axis direction of this main tube, and its one axis. It consists of two branch pipes extending from one end of the main pipe in a direction different from the direction.
【０００５】この粒子収集管においては、主管の他端が
フランジＦ１を介して粒子加速器１の粒子放出部に接続
され、２つの分岐管内にはそれぞれ陽子ｐのビームから
陽電子ｅ+ を取り出すためのターゲットセットＴ１，Ｔ
２が配備されている。又、ターゲットセットＴ１を備え
た分岐管は、フランジＦ２を介して粒子加速室壁を貫通
して粒子加速室外へ延びた別の管に接続され、ターゲッ
トセットＴ２を備えた分岐管もフランジＦ３を介して粒
子加速室壁を貫通して粒子加速室外へ延びた別の管に接
続されている。又、主管の周囲には主管内に磁場を発生
する荷電粒子運動促進用の磁場発生手段としての一対の
ベンディングマグネット２ａ（図中の上側），２ｂ（図
中の下側）が備えられている。これらのベンディングマ
グネット２ａ，２ｂは、主管の一軸方向とは垂直な平面
上で規定され、且つその一軸方向と直交する方向に磁場
を発生できるように設けられている。このように、ベン
ディングマグネット２ａ，２ｂを使用した場合、フレミ
ングの左手の法則によって示されるように陽子ｐのビー
ムを導くことができる。In this particle collecting tube, the other end of the main tube is connected to the particle emitting portion of the particle accelerator 1 via a flange F1, and two branch tubes are provided for extracting positron e + from the beam of proton p. Target set T1, T
2 are deployed. The branch pipe provided with the target set T1 is connected to another pipe extending through the wall of the particle acceleration chamber through the flange F2 to the outside of the particle acceleration chamber, and the branch pipe provided with the target set T2 also has the flange F3. It is connected to another pipe that penetrates through the particle acceleration chamber wall and extends outside the particle acceleration chamber. Around the main tube, a pair of bending magnets 2a (upper side in the figure) and 2b (lower side in the figure) are provided as magnetic field generating means for accelerating the motion of charged particles that generate a magnetic field in the main tube. . These bending magnets 2a and 2b are defined on a plane perpendicular to the uniaxial direction of the main pipe, and are provided so as to generate a magnetic field in a direction orthogonal to the uniaxial direction. Thus, when the bending magnets 2a and 2b are used, the beam of protons p can be guided as shown by Fleming's left-hand rule.
【０００６】この選択分岐収集装置による陽電子ｅ+ の
選択分岐を説明すると、粒子加速器１から放出された陽
子ｐはＡ点側からフランジＦ１を介して粒子収集管の主
管内へ導かれ、この陽子ｐのビームの運動方向は一対の
ベンディングマグネット２ａ，２ｂ間の発生磁場により
フレミングの左手の法則に従う力を受けて主管の一軸方
向とは垂直な平面上における所定軸方向の一方向に可変
される。これにより、陽子ｐのビームは屈曲してターゲ
ットセットＴ１を備えた分岐管内へ導かれる。陽子ｐの
ビームはターゲットセットＴ１に衝突して減速し、ター
ゲットセットＴ１によって陽子ｐから陽電子ｅ+ のビー
ムが得られ、フランジＦ２を介してＢ点側へ放出され
る。The selective branching of the positron e + by this selective branching collector will be described. The proton p emitted from the particle accelerator 1 is introduced from the point A side through the flange F1 into the main tube of the particle collecting tube, and the proton p The movement direction of the beam of p is changed by a magnetic field generated between the pair of bending magnets 2a and 2b in a predetermined axial direction on a plane perpendicular to the uniaxial direction of the main pipe due to a force according to Fleming's left-hand rule. . As a result, the beam of the proton p is bent and guided into the branch pipe provided with the target set T1. The beam of the proton p collides with the target set T1 and is decelerated, and the beam of the positron e + is obtained from the proton p by the target set T1 and is emitted to the point B side through the flange F2.
【０００７】又、陽子ｐのビームをターゲットセットＴ
２を備えた分岐管内へ導く場合には、ベンディングマグ
ネット２ａ，２ｂの磁極性を逆にして発生磁場の方向を
反対にする。この場合、陽子ｐのビームはターゲットセ
ットＴ２に衝突して減速し、ターゲットセットＴ２によ
って陽子ｐから陽電子ｅ+ のビームが得られ、フランジ
Ｆ３を介してＣ点側へ放出される。Further, the beam of proton p is set to the target set T.
In the case of introducing into the branch pipe provided with 2, the magnetic polarities of the bending magnets 2a and 2b are reversed and the directions of the generated magnetic fields are reversed. In this case, the beam of the proton p collides with the target set T2 and is decelerated, and the beam of the positron e + is obtained from the proton p by the target set T2 and is emitted to the point C side through the flange F3.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述した選択分岐収集
装置の場合、粒子収集管を粒子加速室内に配備して陽電
子ｅ+ を粒子収集管内で取り出す構成であるため、粒子
加速室の占有スペースが大きくなり、装置全体の占有ス
ペースが大きくなり過ぎてしまう。In the case of the above-mentioned selective branch collector, since the particle collecting tube is arranged in the particle accelerating chamber to take out the positron e + from the particle collecting tube, the space occupied by the particle accelerating chamber is reduced. However, the space occupied by the entire apparatus becomes too large.
【０００９】又、粒子収集管の主管の周囲に使用するベ
ンディングマグネットは、高速度で加速された高エネル
ギー状態の陽子ｐのビームの運動方向を変える必要があ
るので、強力な磁場を発生しなければならない。更に、
陽電子ｅ+ を得るためのターゲットセットも高価であ
り、各分岐管のそれぞれに高価なターゲットセットを配
置した構成では装置全体の経費が割高になるという問題
がある。Further, the bending magnet used around the main tube of the particle collecting tube needs to change the moving direction of the proton p beam in a high energy state accelerated at a high speed, and therefore must generate a strong magnetic field. I have to. Furthermore,
The target set for obtaining the positron e + is also expensive, and there is a problem that the cost of the entire apparatus becomes expensive in a configuration in which an expensive target set is arranged in each branch tube.
【００１０】加えて、上述した選択分岐収集装置の場
合、高エネルギー状態の陽子ｐのビームを粒子加速室内
で分岐させた後、陽電子ｅ+ を得るものであるので、粒
子加速室外で陽電子ｅ+ を使用する際、陽電子ｅ+ のビ
ームの放射方向が制限され易く、任意な方向で陽電子ｅ
+ を取り出し難いという不便さもある。[0010] In addition, in the case of the above-mentioned selected branch collecting device, after a beam of protons p high-energy state is branched by particle acceleration chamber, since it is to obtain a positron e +, positrons particle acceleration outdoor e + When using, the emission direction of the positron e + beam is easily restricted, and the positron e + can be emitted in any direction.
There is also the inconvenience that it is difficult to take out + .
【００１１】本発明は、かかる問題点を解消すべくなさ
れたもので、その技術的課題は、比較的小さな占有スペ
ースで安価に構成し得ると共に、低エネルギー荷電粒子
を任意な方向で選択的に収集し得る低エネルギー荷電粒
子の選択分岐収集方法及び選択分岐収集装置を提供する
ことにある。The present invention has been made to solve the above problems, and its technical problem is to be able to inexpensively construct a relatively small occupied space and to selectively charge low energy charged particles in an arbitrary direction. It is an object of the present invention to provide a selective branch collection method and a selective branch collection device for low energy charged particles that can be collected.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、所定方
向に運動する低エネルギー荷電粒子を一軸方向に延びた
主管内に導くと共に、該主管内に該低エネルギー荷電粒
子を該一軸方向とは異なる複数の方向へ分岐させるため
の磁場を発生させておき、分岐された低エネルギー荷電
粒子を複数の分岐管内の１つに選択的に導く低エネルギ
ー荷電粒子の選択分岐収集方法が得られる。According to the present invention, low energy charged particles moving in a predetermined direction are introduced into a main tube extending in a uniaxial direction, and the low energy charged particles are introduced into the main tube in the uniaxial direction. A magnetic field for branching into a plurality of different directions is generated in advance, and a selective branch collection method of low energy charged particles that selectively guides the branched low energy charged particles to one of a plurality of branch pipes can be obtained.
【００１３】又、本発明によれば、所定方向に運動する
低エネルギー荷電粒子を一軸方向に延びた主管内に導い
て該主管内に第１の磁場を発生すると共に、該一軸方向
と交差し、且つ該一軸方向とは異なる方向に該主管の一
端から延びた複数の分岐管内の１つに選択的に第２の磁
場を発生することにより、主管内における低エネルギー
荷電粒子の運動方向を変えて複数の分岐管内のうちの１
つに選択的に該低エネルギー荷電粒子を導く低エネルギ
ー荷電粒子の選択分岐収集方法が得られる。Further, according to the present invention, the low-energy charged particles moving in a predetermined direction are guided into a main tube extending in a uniaxial direction to generate a first magnetic field in the main tube, and at the same time, intersect with the uniaxial direction. And, by selectively generating the second magnetic field in one of the plurality of branch pipes extending from one end of the main pipe in a direction different from the uniaxial direction, the moving direction of the low energy charged particles in the main pipe is changed. Out of multiple branch pipes
A method of selectively collecting low energy charged particles that selectively guides the low energy charged particles is obtained.
【００１４】更に、本発明によれば、一軸方向に延在す
ると共に、所定方向に運動する低エネルギー荷電粒子を
導く主管と、この一軸方向と交差し、且つ該一軸方向と
は異なる方向に主管の一端から延びた複数の分岐管と、
主管の周囲に設けられ、低エネルギー荷電粒子を該主管
から各分岐管に導くための磁場を該主管内に対して発生
する磁場発生手段と、磁場発生手段に選択的に電源供給
を行う電源選択供給手段とを含む低エネルギー荷電粒子
の選択分岐収集装置が得られる。Further, according to the present invention, a main pipe that extends in the uniaxial direction and guides low-energy charged particles that move in a predetermined direction, and a main pipe that intersects the uniaxial direction and is different from the uniaxial direction. A plurality of branch pipes extending from one end of
A magnetic field generating means that is provided around the main tube and that generates a magnetic field for guiding low-energy charged particles from the main tube to each branch tube, and a power source selection that selectively supplies power to the magnetic field generating means. A selective branching and collecting apparatus for low energy charged particles including a supply means is obtained.
【００１５】加えて、本発明によれば、一軸方向に延在
すると共に、所定方向に運動する低エネルギー荷電粒子
を導く主管と、この一軸方向と交差し、且つ該一軸方向
とは異なる方向に主管の一端から延びた複数の分岐管
と、主管の周囲に設けられると共に、該主管内へ第１の
磁場を発生する第１の磁場発生手段と、複数の分岐管に
おける結合側部分に隣接したそれぞれの周囲に設けられ
ると共に、該複数の分岐管内のそれぞれへ第２の磁場を
発生する複数の第２の磁場発生手段と、第１の磁場発生
手段，及び複数の第２の磁場発生手段のうちの１つに選
択的に電源供給を行う電源選択供給手段とを含む低エネ
ルギー荷電粒子の選択分岐収集装置が得られる。In addition, according to the present invention, a main pipe that extends in the uniaxial direction and guides the low-energy charged particles that move in a predetermined direction is intersected with the main pipe in a direction different from the uniaxial direction. A plurality of branch pipes extending from one end of the main pipe, a first magnetic field generating unit that is provided around the main pipe, generates a first magnetic field in the main pipe, and is adjacent to a coupling side portion of the plurality of branch pipes. A plurality of second magnetic field generating means provided around each of them and generating a second magnetic field in each of the plurality of branch pipes, a first magnetic field generating means, and a plurality of second magnetic field generating means. A selective branching / collecting device for low energy charged particles is obtained, which includes a power supply selecting and supplying means for selectively supplying power to one of them.
【００１６】[0016]
【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明の低エネルギー
荷電粒子の選択分岐収集方法及び選択分岐収集装置につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for selectively branching and collecting low energy charged particles and a selective branching and collecting apparatus according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【００１７】最初に本発明の低エネルギー荷電粒子の選
択分岐収集方法の概要について簡単に説明する。この選
択分岐収集方法の一態様は、所定方向に運動する陽電子
ｅ+を一軸方向に延びた主管内に導くと共に、この主管
内に陽電子ｅ+ をその一軸方向とは異なる複数の方向へ
分岐させる磁場を発生させておき、分岐された陽電子ｅ
+ を複数の分岐管内の１つに選択的に導くものである。First, the outline of the selective branching and collecting method of low energy charged particles of the present invention will be briefly described. One aspect of this selective branching collection method is to guide a positron e + moving in a predetermined direction into a main tube extending in a uniaxial direction, and branch the positron e + into the main tube in a plurality of directions different from the uniaxial direction. Branched positron e with magnetic field generated
It selectively guides + to one of a plurality of branch pipes.
【００１８】又、この選択分岐収集方法の他の態様は、
所定方向に運動する陽電子ｅ+ を一軸方向に延びた主管
内に導き、この主管内に第１の磁場を発生すると共に、
主管の一軸方向と交差し、且つその一軸方向とは異なる
方向に主管の一端から延びた複数の分岐管内の１つに選
択的に第２の磁場を発生することにより、主管内におけ
る陽電子ｅ+ の運動方向を変えて複数の分岐管内のうち
の１つに選択的に陽電子ｅ+ を導くものである。Another aspect of this selective branch collection method is as follows.
A positron e + moving in a predetermined direction is introduced into a main tube extending in a uniaxial direction to generate a first magnetic field in the main tube,
A positron e + in the main tube is generated by selectively generating a second magnetic field in one of a plurality of branch tubes extending from one end of the main tube in a direction different from the uniaxial direction of the main tube. The positron e + is selectively guided to one of the plurality of branch pipes by changing the movement direction of the positron e + .
【００１９】これらの選択分岐収集方法の場合、前者の
方法は発生磁場の強さや方向を調整することで、磁場発
生に伴って陽電子ｅ+ に加えられる力の方向を微調整で
き、しかも陽電子ｅ+ に対する運動促進性が増加するた
め、分岐選定性に関しては後者の方法よりも効率的に優
れている。In the case of these selective branch collection methods, the former method can finely adjust the direction of the force applied to the positron e + along with the generation of the magnetic field by adjusting the strength and direction of the generated magnetic field. It is more efficient than the latter method in terms of branching selectivity, because it promotes movement promotion to + .
【００２０】図１は、前者の選択分岐収集方法を実施す
る本発明の一実施例に係る低エネルギー荷電粒子の選択
分岐収集装置の基本構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of a selective branching and collecting apparatus for low energy charged particles according to an embodiment of the present invention for carrying out the former selective branching and collecting method.
【００２１】この選択分岐収集装置は、図示の如く、粒
子放出部を有するサイクロトロン等の粒子加速器１を備
え、粒子放出部には粒子収集管が接続されている。ター
ゲットセットＴは粒子加速器１の粒子放出部に１個だけ
設けられている。又、図示された粒子収集管は、所定方
向に運動する陽電子ｅ+ を導くための一軸方向に延びた
主管と、この主管の一軸方向と交差し、且つその一軸方
向とは異なる方向に主管の一端から延びた２つの分岐管
とから構成されている。As shown in the figure, this selective branching collecting apparatus is provided with a particle accelerator 1 such as a cyclotron having a particle emitting portion, and a particle collecting pipe is connected to the particle emitting portion. Only one target set T is provided in the particle emission part of the particle accelerator 1. Further, the particle collecting tube shown in the figure has a main tube extending in a uniaxial direction for guiding a positron e + moving in a predetermined direction, and a main tube in a direction different from the uniaxial direction intersecting the uniaxial direction of the main tube. It is composed of two branch pipes extending from one end.
【００２２】この粒子収集管における主管の他端はフラ
ンジＦを介して粒子加速器１の粒子放出部に接続され、
主管の延在部分は粒子加速器１を設置した粒子加速室壁
を貫通し、２つの分岐管は粒子加速室外に取り出された
構成となっている。ここで、２つの分岐管の端部はそれ
ぞれ所用の利用装置５，６に接続されている。利用装置
５，６としては、例えば質量分析器，陽電子再放出顕微
鏡等が挙げられる。The other end of the main pipe of this particle collecting pipe is connected to the particle emitting portion of the particle accelerator 1 through a flange F,
The extended portion of the main pipe penetrates the wall of the particle acceleration chamber in which the particle accelerator 1 is installed, and the two branch pipes are taken out of the particle acceleration chamber. Here, the ends of the two branch pipes are connected to the required utilization devices 5 and 6, respectively. Examples of the utilization devices 5 and 6 include a mass spectrometer and a positron re-emission microscope.
【００２３】又、主管の周囲には、低エネルギー荷電粒
子を主管から各分岐管に導くための磁場を主管内に対し
て発生する磁場発生部２０が設けられ、２つの分岐管に
おける結合側部分に隣接したそれぞれの周囲には、各分
岐管内のそれぞれへ磁場を発生する磁場発生部２１，２
２が設けられている。更に、磁場発生部２０には電源供
給を行うための電源調整供給部３が接続され、磁場発生
部２１，２２にはこれらの１つに選択的に電源供給を行
うための電源選択供給手段４が接続されている。これら
の電源調整供給部３及び電源選択供給部４の組み合わせ
は、磁場発生部２０，及び磁場発生部２１，２２のうち
の１つに選択的に電源供給を行う電源選択供給手段とし
て機能する。Further, a magnetic field generator 20 for generating a magnetic field for guiding low-energy charged particles from the main pipe to each branch pipe is provided around the main pipe, and a coupling side portion of the two branch pipes is provided. The magnetic field generators 21 and 2 for generating magnetic fields in the respective branch pipes are provided around the respective adjacent to the
Two are provided. Further, the magnetic field generator 20 is connected to a power supply controller 3 for supplying power, and the magnetic field generators 21 and 22 are provided with a power supply selecting means 4 for selectively supplying power to one of them. Are connected. The combination of the power supply adjustment supply unit 3 and the power supply selection supply unit 4 functions as a power supply selection supply unit that selectively supplies power to the magnetic field generation unit 20 and one of the magnetic field generation units 21 and 22.
【００２４】即ち、この選択分岐収集装置では、陽電子
ｅ+ が粒子加速器１の粒子放出部内で得られるので、陽
電子ｅ+ の選択分岐が粒子加速室外に配置された粒子収
集管の分岐部分（各分岐管）で行われることになる。That is, in this selective branch collector, the positron e + is obtained in the particle emission part of the particle accelerator 1, so that the selective branch of the positron e + is divided into the branch parts (each of the branch parts) of the particle collection tube arranged outside the particle acceleration chamber. It will be done in a branch pipe).
【００２５】図２（ａ）〜（ｃ）は、この選択分岐収集
装置における粒子収集管周辺部の構成を示したもので、
（ａ）はその上面図を示し、（ｂ）はその側面図を示
し、（ｃ）は同図（ａ）のＥ−Ｅ´方向における断面図
を示したものである。FIGS. 2 (a) to 2 (c) show the structure of the peripheral portion of the particle collecting pipe in this selective branch collecting device.
(A) shows the top view, (b) shows the side view, (c) shows the sectional drawing in the EE 'direction of the same figure (a).
【００２６】各図を参照すれば、磁場発生部２０は、主
管の外周面に巻回された第１のソレノイドコイルＳ１
と、この第１のソレノイドコイルＳ１の周囲の２つの分
岐管に隣接して設けられたステアリングコイルＳＴ１，
ＳＴ２，ＳＴ３，ＳＴ４とから構成されている。これら
のステアリングコイルのうち、ＳＴ１及びＳＴ２が一方
の対を成しており、ＳＴ３及びＳＴ４が他方の対を成し
ている。各ステアリングコイルＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ
３，ＳＴ４は、レーストラック状に巻回されており、一
対のステアリングコイルＳＴ１及びＳＴ２は、主管の一
軸方向と垂直な平面上において、その一軸方向と互いに
直交する一方の軸方向に磁場を発生させ、他方の対を構
成するステアリングコイルＳＴ３及びＳＴ４は、ステア
リングコイルＳＴ１，ＳＴ２によって発生される磁場及
び主管の一軸方向に対して直交する方向に磁場を発生す
る。この構成では各対のステアリングコイルに通電され
る電流を調整することによって、各対のステアリングコ
イルにより主管内部のＸ軸及びＹ軸に相当する方向に発
生する磁場を制御できる。Referring to the drawings, the magnetic field generator 20 includes a first solenoid coil S1 wound around the outer peripheral surface of the main pipe.
And a steering coil ST1, which is provided adjacent to the two branch pipes around the first solenoid coil S1.
It is composed of ST2, ST3 and ST4. Among these steering coils, ST1 and ST2 form one pair, and ST3 and ST4 form the other pair. Each steering coil ST1, ST2, ST
3, ST4 are wound in a race track shape, and the pair of steering coils ST1 and ST2 generate a magnetic field in one axial direction orthogonal to the one axial direction on a plane perpendicular to the one axial direction of the main pipe. The steering coils ST3 and ST4 forming the other pair generate a magnetic field generated by the steering coils ST1 and ST2 and a magnetic field in a direction orthogonal to the uniaxial direction of the main pipe. In this configuration, the magnetic field generated in the directions corresponding to the X-axis and the Y-axis inside the main pipe can be controlled by adjusting the current supplied to each pair of steering coils.
【００２７】従って、上述した電源調整供給部３では、
一対のステアリングコイルＳＴ１及びＳＴ２，他方の対
のステアリングコイルＳＴ３及びＳＴ４に対する電源供
給の配分を調整することが可能な構成を有し、例えばこ
れらのうちの一方の対のＳＴ１及びＳＴ２，或いは他方
の対のＳＴ３及びＳＴ４の何れかを選択して電源供給を
行うこともできる。Therefore, in the power supply adjusting and supplying section 3 described above,
It has a configuration capable of adjusting the distribution of the power supply to the pair of steering coils ST1 and ST2 and the other pair of steering coils ST3 and ST4. It is also possible to supply power by selecting either ST3 or ST4 of the pair.
【００２８】又、図示した例では、２つの磁場発生部２
１，２２は２つの分岐管の外周面のそれぞれに巻回され
た２つの第２のソレノイドコイルＳ２，Ｓ３によって構
成されている。In the illustrated example, the two magnetic field generators 2
Reference numerals 1 and 22 are composed of two second solenoid coils S2 and S3 wound around the outer peripheral surfaces of the two branch pipes, respectively.
【００２９】次に、この選択分岐収集装置によって陽電
子ｅ+ を利用装置５側へ選択分岐する場合を説明する。
但し、この場合、初期的に電源調整供給部３によってス
テアリングコイルＳＴ１及びＳＴ２，ＳＴ３及びＳＴ４
と、第１のソレノイドコイルＳ１とに対して通電される
電流が調整設定されて（例えばＳＴ３及びＳＴ４よりも
ＳＴ１及びＳＴ２へ大きな電流が供給されるようにす
る）おり、又電源選択供給部４によって第２のソレノイ
ドコイルＳ２には通電されており、且つ第３のソレノイ
ドコイルＳ３には通電されていないものとする。Next, a case where the positron e + is selectively branched to the utilization device 5 side by this selective branch collection device will be described.
However, in this case, initially, the power supply adjustment supply unit 3 causes the steering coils ST1 and ST2, ST3 and ST4.
The current supplied to the first solenoid coil S1 is adjusted and set (for example, a larger current is supplied to ST1 and ST2 than ST3 and ST4), and the power supply selection supply unit 4 Therefore, it is assumed that the second solenoid coil S2 is energized and the third solenoid coil S3 is not energized.
【００３０】こうした条件下で粒子加速器１から放出さ
れた陽子ｐは粒子放出部内のターゲットセットＴに衝突
すると、陽子ｐに比較して減速された陽電子ｅ+ がビー
ム状に取り出される。この陽電子ｅ+ のビームは、フラ
ンジＦを介して粒子収集管の主管内へ導かれる。この陽
電子ｅ+ のビームは、磁場発生部２０を構成するステア
リングコイルＳＴ１〜ＳＴ４によって発生される合成磁
場と、第１のソレノイドコイルＳ１によって発生される
磁場とによって主管の一軸方向とは異なる方向に力を受
け、この例では利用装置５側へ偏向される。これによ
り、陽電子ｅ+ のビームは利用装置５側へ放出される。Under these conditions, when the proton p emitted from the particle accelerator 1 collides with the target set T in the particle emission part, the positron e + decelerated as compared with the proton p is extracted in the form of a beam. This beam of positron e + is guided through the flange F into the main tube of the particle collecting tube. The beam of the positron e + is directed in a direction different from the uniaxial direction of the main tube by the combined magnetic field generated by the steering coils ST1 to ST4 forming the magnetic field generation unit 20 and the magnetic field generated by the first solenoid coil S1. Upon receiving the force, it is deflected to the utilization device 5 side in this example. As a result, the beam of positron e + is emitted to the utilization device 5 side.
【００３１】又、陽電子ｅ+ を利用装置６側へ選択分岐
する場合には、初期的に電源調整供給部３によってステ
アリングコイルＳＴ１及びＳＴ２，ＳＴ３及びＳＴ４
と、第１のソレノイドコイルＳ１とに対して通電される
電流が調整設定（例えばＳＴ１及びＳＴ２よりもＳＴ３
及びＳＴ４へ大きな電流が供給されるようにする）さ
れ、又電源選択供給部４によって第３のソレノイドコイ
ルＳ３には通電され、且つ第２のソレノイドコイルＳ２
には通電されないようにしておく。When the positron e + is selectively branched to the utilization device 6 side, the power supply adjusting and supplying section 3 initially causes the steering coils ST1 and ST2, ST3 and ST4.
And the current applied to the first solenoid coil S1 is adjusted and set (for example, ST3 rather than ST1 and ST2).
And ST4 are supplied with a large current), and the third solenoid coil S3 is energized by the power supply selecting and supplying section 4 and the second solenoid coil S2 is supplied.
Be careful not to energize.
【００３２】これによって、主管内へ導かれた陽電子ｅ
+ のビームは、ステアリングコイルＳＴ１〜ＳＴ４によ
って発生される合成磁場と、第１のソレノイドコイルＳ
１によって発生される磁場とによって分岐管内に導かれ
る。これにより、陽電子ｅ+のビームは利用装置６側へ
放出される。As a result, the positron e introduced into the main tube
The + beam is the combined magnetic field generated by the steering coils ST1 to ST4 and the first solenoid coil S.
And the magnetic field generated by 1. As a result, the beam of positron e + is emitted toward the utilization device 6 side.
【００３３】ところで、上述した実施例の粒子収集管に
おける主管周囲に設けた磁場発生部２０中のステアリン
グコイルＳＴ１〜ＳＴ４を除去すると、本発明の他の実
施例に係る選択分岐収集装置を構成することができる。By the way, when the steering coils ST1 to ST4 in the magnetic field generator 20 provided around the main tube of the particle collecting tube of the above-described embodiment are removed, a selective branch collecting device according to another embodiment of the present invention is constructed. be able to.
【００３４】図２は、この場合の粒子収集管周辺部の構
成を示したものである。この粒子収集管周辺部は、先の
実施例のものと比較しても明らかな通り、磁場発生部２
０からステアリングコイルＳＴ１〜ＳＴ４を取り外して
第１のソレノイドコイルＳ１のみを用いた構成になって
いる。この例では第１のソレノイドコイルＳ１が主管内
へ第１の磁場を発生する第１の磁場発生部として使用さ
れると共に、これに電源供給を行う電源供給部が先の電
源調整供給部３に代えて用いられる構成となっている。FIG. 2 shows the structure of the periphery of the particle collecting tube in this case. As is clear from the comparison with those of the previous embodiment, the peripheral portion of the particle collecting tube has a magnetic field generating unit 2
The steering coils ST1 to ST4 are removed from 0, and only the first solenoid coil S1 is used. In this example, the first solenoid coil S1 is used as a first magnetic field generation unit that generates a first magnetic field in the main pipe, and a power supply unit that supplies power to the first solenoid coil S1 is connected to the power supply adjustment supply unit 3 described above. It is configured to be used instead.
【００３５】この選択分岐収集装置の場合も、第１の磁
場発生部によって第１のソレノイドコイルＳ１に対する
電源供給を行うと共に、電源選択供給部４によって第２
のソレノイドコイルＳ２又は第３のソレノイドコイルＳ
３に対して選択的に電源供給を行うことにより、陽電子
ｅ+ のビームを利用装置５，６側へ選択分岐することが
できる。Also in the case of this selective branch collection device, power is supplied to the first solenoid coil S1 by the first magnetic field generation unit and second power is supplied by the power selection supply unit 4.
Solenoid coil S2 or third solenoid coil S
By selectively supplying power to 3, the beam of positron e + can be selectively branched to the utilization devices 5 and 6.
【００３６】一方、上述した各実施例では、粒子加速器
１の粒子放出部内にターゲットセットが配置され、粒子
収集管における主管の他端が粒子放出部に接続されるも
のとしたが、ターゲットセットとしての放射部材を主管
の他端内に組み込んで粒子収集管を構成することもでき
る。ここでの放射部材は、例えば22Ｎ等の放射性同位元
素における核のβ+ 崩壊によって自然放射される陽子ｐ
から陽電子ｅ+ を得るために用いられる。この場合に
も、図２や図３に示したような磁場発生装置を粒子収集
管に対して配置させることにより、陽電子ｅ+ のビーム
を利用装置５，６側へ選択分岐させることができる。On the other hand, in each of the above-mentioned embodiments, the target set is arranged in the particle discharge part of the particle accelerator 1 and the other end of the main tube of the particle collecting pipe is connected to the particle discharge part. It is also possible to construct the particle collecting tube by incorporating the radiating member of (1) into the other end of the main tube. The radiating member here is a proton p that is spontaneously emitted by β + decay of the nucleus in a radioactive isotope such as 22 N.
Used to obtain the positron e + from Also in this case, the positron e + beam can be selectively branched to the utilization devices 5 and 6 by disposing the magnetic field generation device as shown in FIGS. 2 and 3 with respect to the particle collection tube.
【００３７】尚、上述した各実施例では粒子収集管が主
管から２つの分岐管に分岐される構成を説明したが、分
岐管の分岐数は３つ以上であっても良い。但し、分岐数
が３つ以上の分岐管を有する粒子収集管を用いる場合、
各分岐管内へ陽電子ｅ+ のビームを導くための磁場を発
生させることが必要になるが、分岐に必要な磁場は電源
調整供給部３からの電流を最適化させることによって得
ることができる。又、各実施例の粒子収集管に使用した
ソレノイドコイルＳ１の代わりにヘルムホルツコイルを
用いることもできる。更に、本発明の選択分岐収集方法
及び選択分岐収集装置は、低エネルギー荷電粒子であれ
ば適用可能であり、陽電子ｅ+ 以外では陽子ｐのβ- 崩
壊により得られる電子ｅ- のビームを対象にしても選択
分岐させることができる。従って、本発明は陽電子ｅ+
の選択分岐収集装置に限定されない。In each of the above-mentioned embodiments, the particle collecting pipe is described as being branched from the main pipe into two branch pipes, but the number of branch pipes may be three or more. However, when using a particle collection tube having a branch pipe with three or more branches,
It is necessary to generate a magnetic field for guiding the positron e + beam into each branch tube, and the magnetic field required for branching can be obtained by optimizing the current from the power supply adjustment supply unit 3. Further, a Helmholtz coil may be used instead of the solenoid coil S1 used in the particle collecting tube of each example. Further, the selective branch collection method and the selective branch collection device of the present invention can be applied to low-energy charged particles, and a beam of electrons e − obtained by β − decay of proton p except positron e + is targeted. However, it can be selectively branched. Therefore, the present invention provides a positron e +
It is not limited to the selective branch collection device.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明によれば、簡
素で安価な構成によって効率良く低エネルギー荷電粒子
の選択分岐収集を行い得るため、低エネルギー荷電粒子
の使用価値が一層高められる。又、選択分岐収集装置の
場合、磁場発生部により磁場の分布を変えて低エネルギ
ー荷電粒子を粒子加速室外の任意な方向へ選択的に分岐
できるようにしているので、比較的小さな占有スペース
で低エネルギー荷電粒子を時分割で選択して多目的で使
用することができるようになる。これにより、従来では
実施できなかった粒子加速室外の隣接された場所に陽電
子ｅ+ を選択分岐し、種々の利用装置に陽電子ｅ+ のビ
ームを照射できる。このため、様々な材質を対象として
格子欠陥の検査や質量分析，或いは陽電子再放出顕微鏡
用等に使用される機器を配置でき、多目的に使用でき
る。例えば半導体装置の解析に用いると、陽電子ｅ+ の
回折の様子から原子第１層の状態が簡単に把握できるの
で、極めて有効となる。更に、このような解析装置を質
量分析装置等と共存させたシステムを簡単に構築できる
ようになる。As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently perform selective branch collection of low energy charged particles with a simple and inexpensive structure, so that the utility value of low energy charged particles is further enhanced. Further, in the case of the selective branch collection device, since the distribution of the magnetic field is changed by the magnetic field generation unit so that the low energy charged particles can be selectively branched in any direction outside the particle acceleration chamber, a relatively small occupied space can be used. It becomes possible to select the energy-charged particles by time division and use them for multiple purposes. As a result, the positron e + can be selectively branched to an adjacent position outside the particle acceleration chamber, which could not be performed in the related art, and the beam of the positron e + can be irradiated to various utilization devices. For this reason, it is possible to arrange equipment used for inspection of lattice defects, mass spectrometry, positron re-emission microscopes, etc. for various materials, and it can be used for various purposes. For example, when used in the analysis of a semiconductor device, the state of the atomic first layer can be easily grasped from the state of diffraction of positron e + , which is extremely effective. Furthermore, it becomes possible to easily construct a system in which such an analyzer coexists with a mass spectrometer or the like.
【図１】本発明の一実施例に係る陽電子ｅ+ の選択分岐
収集装置の基本構成を示したブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a positron e + selective branch collection device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示す選択分岐収集装置の要部となる粒子
収集管周辺部の構成を示したもので、（ａ）はその上面
図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は同図（ａ）のＥ−Ｅ
´方向における断面図である。2A and 2B show a configuration of a particle collecting tube peripheral portion which is a main part of the selective branching and collecting apparatus shown in FIG. 1, in which FIG. 2A is a top view thereof, FIG. 2B is a side view thereof, and FIG. E-E of FIG.
It is sectional drawing in a'direction.
【図３】本発明の他の実施例に係る陽電子ｅ+ の選択分
岐収集装置の要部となる粒子収集管周辺部の構成を示し
た上面図である。FIG. 3 is a top view showing a configuration of a peripheral portion of a particle collection tube, which is a main part of a selective branch collection device for positron e + according to another embodiment of the present invention.
【図４】従来技術で提案されている陽電子ｅ+ の選択分
岐収集装置の基本構成を示したブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a basic configuration of a positron e + selective branch collection device proposed in the prior art.
【図５】図４に示す選択分岐収集装置の要部となる粒子
収集管周辺部の構成を示した上面図である。5 is a top view showing a configuration of a peripheral portion of a particle collection tube which is a main part of the selective branch collection device shown in FIG.
１ 粒子加速器 ２ａ，２ｂ ベンディングマグネット ３ 電源調整供給部 ４ 電源選択供給部 ５，６ 利用装置 ２０，２１，２２ 磁場発生部 Ｆ，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３ フランジ Ｔ，Ｔ１，Ｔ２ ターゲットセット Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ ソレノイドコイル ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３，ＳＴ４ ステアリングコイル 1 Particle Accelerator 2a, 2b Bending Magnet 3 Power Supply Adjustment Supply Unit 4 Power Supply Selection Supply Unit 5,6 Utilization Device 20, 21, 22 Magnetic Field Generation Unit F, F1, F2, F3 Flange T, T1, T2 Target Set S1, S2 S3 Solenoid coil ST1, ST2, ST3, ST4 Steering coil
Claims (9)
子を一軸方向に延びた主管内に導くと共に、該主管内に
該低エネルギー荷電粒子を該一軸方向とは異なる複数の
方向へ分岐させるための磁場を発生させておき、分岐さ
れた低エネルギー荷電粒子を複数の分岐管内の１つに選
択的に導くことを特徴とする低エネルギー荷電粒子の選
択分岐収集方法。1. A method for guiding low-energy charged particles moving in a predetermined direction into a main tube extending in a uniaxial direction, and for branching the low-energy charged particles into a plurality of directions different from the uniaxial direction in the main tube. A method of selectively branching and collecting low energy charged particles, characterized in that a magnetic field is generated and the branched low energy charged particles are selectively guided to one of a plurality of branch tubes.
子を一軸方向に延びた主管内に導いて該主管内に第１の
磁場を発生すると共に、該一軸方向と交差し、且つ該一
軸方向とは異なる方向に該主管の一端から延びた複数の
分岐管内の１つに選択的に第２の磁場を発生することに
より、前記主管内における前記低エネルギー荷電粒子の
運動方向を変えて前記複数の分岐管内のうちの１つに選
択的に該低エネルギー荷電粒子を導くことを特徴とする
低エネルギー荷電粒子の選択分岐収集方法。2. A low-energy charged particle moving in a predetermined direction is introduced into a main tube extending in a uniaxial direction to generate a first magnetic field in the main tube, and at the same time intersects with the uniaxial direction. Selectively generate a second magnetic field in one of a plurality of branch pipes extending from one end of the main pipe in different directions, thereby changing the moving direction of the low energy charged particles in the main pipe. A method for selectively branching and collecting low-energy charged particles, characterized in that the low-energy charged particles are selectively introduced into one of the branch pipes.
運動する低エネルギー荷電粒子を導く主管と、前記一軸
方向と交差し、且つ該一軸方向とは異なる方向に前記主
管の一端から延びた複数の分岐管と、前記主管の周囲に
設けられ、前記低エネルギー荷電粒子を該主管から前記
各分岐管に導くための磁場を該主管内に対して発生する
磁場発生手段と、前記磁場発生手段に選択的に電源供給
を行う電源選択供給手段とを含むことを特徴とする低エ
ネルギー荷電粒子の選択分岐収集装置。3. A main tube which extends in one axis direction and guides low energy charged particles moving in a predetermined direction, and intersects with the one axis direction and extends from one end of the main tube in a direction different from the one axis direction. A plurality of branch pipes, a magnetic field generating means provided around the main pipe, for generating a magnetic field for guiding the low energy charged particles from the main pipe to each of the branch pipes in the main pipe, and the magnetic field generating means. A selective branching / collecting device for low energy charged particles, further comprising:
選択分岐収集装置において、前記磁場発生手段は、前記
主管の外周面に巻回された第１のソレノイドコイルと、
前記第１のソレノイドコイルの周囲の前記複数の分岐管
側部分に設けられると共に、前記一軸方向とは垂直な平
面上において互いに直交する２つの軸方向に磁場を発生
する複数のステアリングコイルとを含むことを特徴とす
る低エネルギー荷電粒子の選択分岐収集装置。4. The low energy charged particle selective branching / collecting device according to claim 3, wherein the magnetic field generating means includes a first solenoid coil wound around an outer peripheral surface of the main pipe.
A plurality of steering coils that are provided in the plurality of branch pipe side portions around the first solenoid coil and that generate a magnetic field in two axial directions orthogonal to each other on a plane perpendicular to the one axial direction; A selective branching / collecting device for low energy charged particles.
選択分岐収集装置において、前記磁場発生手段は、更
に、前記各分岐管の外周面に巻回された第２のソレノイ
ドコイルを含むことを特徴とする低エネルギー荷電粒子
の選択分岐収集装置。5. The selective branching and collecting apparatus for low energy charged particles according to claim 4, wherein the magnetic field generating means further includes a second solenoid coil wound around the outer peripheral surface of each branch tube. A device for selectively branching and collecting low-energy charged particles.
運動する低エネルギー荷電粒子を導く主管と、前記一軸
方向と交差し、且つ該一軸方向とは異なる方向に前記主
管の一端から延びた複数の分岐管と、前記主管の周囲に
設けられると共に、該主管内へ第１の磁場を発生する第
１の磁場発生手段と、前記複数の分岐管における結合側
部分に隣接したそれぞれの周囲に設けられると共に、該
複数の分岐管内のそれぞれへ第２の磁場を発生する複数
の第２の磁場発生手段と、前記第１の磁場発生手段，及
び前記複数の第２の磁場発生手段のうちの１つに選択的
に電源供給を行う電源選択供給手段とを含むことを特徴
とする低エネルギー荷電粒子の選択分岐収集装置。6. A main pipe that extends in a uniaxial direction and guides low-energy charged particles that move in a predetermined direction, and intersects with the uniaxial direction, and extends from one end of the main pipe in a direction different from the uniaxial direction. A plurality of branch pipes, a first magnetic field generating means that is provided around the main pipe and generates a first magnetic field in the main pipe, and a periphery of each of the plurality of branch pipes that is adjacent to the coupling side portion. Of the plurality of second magnetic field generating means that are provided and generate a second magnetic field in each of the plurality of branch pipes, the first magnetic field generating means, and the plurality of second magnetic field generating means 1. A selective branching and collecting apparatus for low energy charged particles, characterized in that it includes a power supply selecting and supplying means for selectively supplying power.
選択分岐収集装置において、前記第１の磁場発生手段
は、前記主管の外周面に巻回された第１のソレノイドコ
イルであり、前記複数の第２の磁場発生手段は、複数の
分岐管の外周面のそれぞれに巻回された複数の第２のソ
レノイドコイルであることを特徴とする低エネルギー荷
電粒子の選択分岐収集装置。7. The selective branching and collecting apparatus for low energy charged particles according to claim 6, wherein the first magnetic field generating means is a first solenoid coil wound around an outer peripheral surface of the main pipe, The second magnetic field generating means is a plurality of second solenoid coils wound around the outer peripheral surfaces of the plurality of branch pipes, respectively.
ネルギー荷電粒子の選択分岐収集装置において、前記主
管の他端は前記低エネルギー荷電粒子の母粒子を放出す
る粒子加速器の粒子放出部に接続され、前記主管の延在
部分は前記粒子加速器が設置される粒子加速室壁を貫通
し、前記複数の分岐管は前記粒子加速室外に取り出さ
れ、更に、前記粒子放出部内には前記母粒子を衝突減速
させて該母粒子から前記低エネルギー荷電粒子を得るた
めのターゲットセットが設けられたことを特徴とする低
エネルギー荷電粒子の選択分岐収集装置。8. The selective branching and collecting apparatus for low energy charged particles according to claim 3, wherein the other end of the main tube emits a mother particle of the low energy charged particles. The extension part of the main pipe is connected to a discharge part, penetrates a particle acceleration chamber wall in which the particle accelerator is installed, the plurality of branch pipes are taken out of the particle acceleration chamber, and further, in the particle discharge part. A target branching and collecting apparatus for low energy charged particles, characterized in that a target set for colliding and decelerating said mother particles to obtain said low energy charged particles from said mother particles is provided.
ネルギー荷電粒子の選択分岐収集装置において、前記主
管の他端内には前記低エネルギー荷電粒子の母粒子を衝
突させることにより、該母粒子から該低エネルギー荷電
粒子を得るための放射部材が設けられたことを特徴とす
る低エネルギー荷電粒子の選択分岐収集装置。9. The selective branching and collecting apparatus for low energy charged particles according to claim 3, wherein the main particles of the low energy charged particles are made to collide with the other end of the main pipe. A selective branching and collecting apparatus for low-energy charged particles, comprising a radiation member for obtaining the low-energy charged particles from the mother particles.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06011746A JP3125173B2 (en) | 1994-02-03 | 1994-02-03 | Method and apparatus for selectively collecting low energy charged particles |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07220899A true JPH07220899A (en) | 1995-08-18 |
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