JPH1082862A - 荷電粒子計測装置 - Google Patents

荷電粒子計測装置

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JPH1082862A
JPH1082862A JP23916596A JP23916596A JPH1082862A JP H1082862 A JPH1082862 A JP H1082862A JP 23916596 A JP23916596 A JP 23916596A JP 23916596 A JP23916596 A JP 23916596A JP H1082862 A JPH1082862 A JP H1082862A
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JP
Japan
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optical fiber
light
streak camera
charged particle
cherenkov light
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Withdrawn
Application number
JP23916596A
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English (en)
Inventor
Akira Saigo
章 雑喉
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】煩雑で時間のかかる光軸調整を不必要なものと
し、かつ光信号を診断するストリークカメラを放射線管
理区域から引き離して安全に操作する。 【解決手段】1は荷電粒子を伝搬する真空ダクトで、こ
の内部に、先端に無反射コート13の処理を施した光フ
ァイバ11aを挿入する。この光ファイバ11aに荷電
粒子2が衝突し、光ファイバ11a中を、この衝突の際
に発生したチェレンコフ光12(12a,12b)が伝
搬する。この光ファイバ11aの無反射コート13を施
していない端部は光ファイバ真空導入端子付フランジ1
4に接続され保持される。このフランジ14の大気側に
光ファイバ11bが接続され、この光ファイバ11bは
ストリークカメラ8に接続されている。チェレンコフ光
12bは光ファイバ11a、フランジ14、光ファイバ
11bを介してストリークカメラ8に入射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高エネルギーに加
速された荷電粒子の空間的軸方向長さを容易に計測する
ことが可能な荷電粒子計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の荷電粒子計測装置の構成図を図3
に示す。図3に示すように、真空ダクト1中に挿入した
光変換スクリーン3に荷電粒子2を衝突させる。その
際、光変換スクリーン3は真空とは異なる誘電率を持つ
ため、真空中を飛行していた荷電粒子2は,この光変換
スクリーン3と真空との界面でトランジション・ラジエ
ーションと呼ばれる白色の発光を生じる。
【0003】上記トランジション・ラジエーションは、
スクリーン3の前方への発光4aと後方への発光4bが
ある。ここで、後方の発光4bは、荷電粒子2の飛行航
路とは異なり観測可能であるので、この後方の発光4b
を真空ダクト1の側壁に配置された真空窓付フランジ5
を通して観測する。すなわち、上記後方の発光4bを真
空窓付フランジ5を介して取り出し、集光レンズ6aに
より平行化させ、その後、最低1つの反射ミラー7を用
い、集光レンズ6bを通してストリークカメラ8に光信
号10として入射する。この光信号10は、荷電粒子2
の空間的軸方向長さLに相当する光の長さを有する。ま
た、上記ストリークカメラ8は、鉛等の放射線シールド
9により放射線に対し遮蔽された場所に保管される。
【0004】ここで、ストリークカメラ8の概略的構成
について図により説明する。図2に示すようにストリー
クカメラ8に入射した光21はスリット22を通り、レ
ンズ23により光電面24上に集束される。この光電面
24において、入射光21は光量に比例した2次電子に
光電変換される。光電変換された2次電子は、急峻な掃
引パルスをストリーク管29内の偏向電極25に印加す
ることで偏向される。
【0005】このように、時間とともに振幅が増大する
掃引パルスで偏向させることにより、2次電子が蛍光面
26の異なった位置を叩き蛍光を発する。この蛍光面2
6に写った像をレンズ27を介してカメラ28で観察す
る。このため、蛍光面26にて光信号10の時間量を2
次電子の1次元の空間量に変換して計測することが可能
となる。このストリークカメラ8で光電変換された荷電
粒子2の空間的軸方向長さLの信号を計測し、ピコ秒パ
ルスの信号を計測する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の荷電粒
子計測装置では、その空間的軸方向長さLの信号を取り
込む際以下のような問題があった。すなわち、後方の発
光4bをストリークカメラ8まで伝搬させる際の光軸調
整、すなわち集光レンズ6a、反射ミラー7、集光レン
ズ6bの位置調整が困難で、細心の注意を払って根気よ
く進めなければならず熟練者でなければ時間のかかる作
業であった。また、実際に発生している光を見ながら調
整することは、放射線に対する安全管理上不可能である
ため、調整そのものも勘にたよる作業である。
【0007】さらに、スクリーン3に衝突した際に生じ
る後方の発光4bが微弱であるため、長い距離を伝搬さ
せることが困難で、光信号10を診断するストリークカ
メラ8が計測位置の近傍になることが多い。このため放
射線からストリークカメラ8を保護する結果、鉛等の放
射線シールド9により放射線から遮蔽する必要があり、
装置が大掛かりとなる。
【0008】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、煩雑で時間のか
かる光軸調整を不必要なものとし、かつ光信号を診断す
るストリークカメラを放射線管理区域から引き離して簡
便な装置でかつ安全に操作することが可能な荷電粒子計
測装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の荷電粒子計測装
置は、荷電粒子伝搬用の真空ダクト中に設けられ該荷電
粒子との衝突によりチェレンコフ光を発生させるチェレ
ンコフ光発生手段と、このチェレンコフ光発生手段によ
り発生したチェレンコフ光を前記真空ダクトより外部に
導出して伝搬する光ファイバと、この光ファイバにより
伝搬された前記チェレンコフ光を記録して前記荷電粒子
の空間的軸方向長さを計測するストリークカメラとを具
備したことを特徴とする。
【0010】本発明による荷電粒子計測装置によれば、
以下の作用・効果を有する。真空ダクト中を進行する荷
電粒子はチェレンコフ光発生手段に衝突する。この衝突
の際、荷電粒子の空間的軸方向長さに相当する光の長さ
を有するチェレンコフ光を発する。このチェレンコフ光
は、チェレンコフ光発生手段内部を伝搬するとともに、
更に真空ダクト外部に導出され、光ファイバに進入す
る。このチェレンコフ光はこの光ファイバ中を伝搬し
て、ストリークカメラに達する。
【0011】このストリークカメラでチェレンコフ光は
光量に比例した2次電子に光電変換され、この2次電子
がストリークカメラ内の偏向電極により偏向される。異
なる時間に光電面から放出された2次電子は蛍光面の異
なる位置を叩くため、この蛍光面の空間的強度分布を測
定することで、荷電粒子の空間的軸方向長さを知ること
ができる。
【0012】上記したように、光ファイバにより真空ダ
クトからストリークカメラに直接チェレンコフ光を導く
ことで、複雑な光軸調整を不要とし、かつ発生する微弱
なチェレンコフ光を遠くまで伝搬させることが可能とな
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の一実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態
に係る荷電粒子計測装置を示す全体構成図である。図1
において、1は荷電粒子を伝搬する真空ダクトで、この
真空ダクト1内にチェレンコフ光発生用媒体、例えば先
端に無反射コート13の処理を施した光ファイバ11a
を、真空ダクト1の側壁に設けられた開口部から挿入す
る。
【0014】上記光ファイバ11aの、無反射コート1
3を施していない端部には、真空導入端子付フランジ1
4に接続されて保持される。このフランジ14は、真空
ダクト1の側壁に設けられた開口部を閉塞して真空ダク
ト1内を真空に保持する。またフランジ14の大気側に
は光ファイバ11bが接続されている。
【0015】真空ダクト1中を進行する荷電粒子2は、
上記光ファイバ11aに当たり、通過する際に、チェレ
ンコフ光12(12a,12b)となって光ファイバ1
1a内を伝搬する。
【0016】上記光ファイバ11aにおいて発生したチ
ェレンコフ光12bは、フランジ14を介して光ファイ
バ11b中に伝搬していく。ここで、光ファイバ11b
中を伝搬するチェレンコフ光12bは、荷電粒子2の空
間的軸方向長さLに相当する光の長さを有している。こ
のチェレンコフ光12bは、さらにこの光ファイバ11
bに接続されたストリークカメラ8に入射して計測され
る。
【0017】以下、上記実施形態の動作を説明する。ま
ず、高エネルギーに加速された荷電粒子2を真空ダクト
1中に進入させる。真空ダクト1中を進行する荷電粒子
2はその空間的軸方向長さLが数ピコ秒しかない。この
荷電粒子2が光ファイバ11aに当たり、通過すると
き、高エネルギーで加速しているためチェレンコフ光1
2を発する。このチェレンコフ光12は、光ファイバ1
1a内に進入した点から双方向に伝搬していく。
【0018】双方向に伝搬するチェレンコフ光12のう
ち、その一方に伝搬するチェレンコフ光12aは、荷電
粒子の計測には不必要な光となる。そこで、このチェレ
ンコフ光12aの伝搬方向にのびる光ファイバ11aの
端部に無反射コート13の処理を施しておき、伝搬する
チェレンコフ光12aを吸収する。
【0019】一方、チェレンコフ光12aに対して反対
方向に伝搬するチェレンコフ光12bは、光ファイバ1
1a中を伝搬し、真空ダクト1の側壁の開口部に設けら
れた光ファイバ真空導入端子付フランジ14を介して光
ファイバ11bに進入し、その内部を伝搬し、チェレン
コフ光検出部から十分遠方に設置してあるストリークカ
メラ8に入射する。
【0020】このストリークカメラ8において、図2に
示すようにまず入射したチェレンコフ光21をスリット
22を通し、レンズ23により光電面24上に集束す
る。この光電面24にて入射光21を2次電子に光電変
換する。この光電変換された2次電子に急峻な掃引パル
スをストリーク管29内の偏向電極25により印加して
偏向する。偏向された2次電子は、蛍光面26を叩く。
【0021】ここで、時間とともに振幅が増大する掃引
パルスで偏向を行ったことにより、2次電子が蛍光面を
叩く位置は時間により異なる。また入射したチェレンコ
フ光21の長さに比例した量として蛍光面26に像が写
るので、蛍光している蛍光面の長さを測定することで、
入射光21の時間的強度分布を知ることができ、すなわ
ち荷電粒子2の長さを測定することができる。
【0022】このように光ファイバ11a,11bを用
いることで、ストリークカメラ8に光を導くまでの光軸
の複雑な調整が不要となる。またチェレンコフ光12b
をその光強度を弱めることなく自由に引き回すことが可
能となる。
【0023】さらに、ストリークカメラ8を計測装置か
ら十分遠方に設置することが可能となり、ストリークカ
メラ8を放射線から遮蔽させるための放射線シールド等
の装置が不必要となる。また、スクリーンモニタを手近
に置くことが可能となるので設定その他の調整が容易に
なる。
【0024】なお、上記実施形態においてはチェレンコ
フ光発生手段として光ファイバを用いた場合について示
したが、その他の媒体を用いてチェレンコフ光を発生さ
せてもよいことは勿論である。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
ファイバによりチェレンコフ光を直接ストリークカメラ
に導くことで、複雑な光軸調整をする必要がなく簡便に
かつ正確に荷電粒子の長さを計測することが可能とな
る。
【0026】また、微弱な光を遠くまで伝搬させること
が可能となり、ストリークカメラを放射線管理区域から
引き離すことで安全に荷電粒子の長さを計測することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る荷電粒子計測装置を
示す全体構成図。
【図2】同実施形態におけるストリークカメラを示す構
成図。
【図3】従来の荷電粒子計測装置の全体構成図。
【符号の説明】
1 真空ダクト 2 荷電粒子 8 ストリークカメラ 11a,11b 光ファイバ 12a,12b チェレンコフ光 13 無反射コート 14 光ファイバ真空導入端子付フランジ 21 入射光 22 スリット 23 レンズ 24 光電面 25 偏向電極 26 蛍光面 27 レンズ 28 カメラ 29 ストリーク管

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 荷電粒子伝搬用の真空ダクト中に設けら
    れ、該荷電粒子との衝突によりチェレンコフ光を発生さ
    せるチェレンコフ光発生手段と、 前記チェレンコフ光発生手段により発生したチェレンコ
    フ光を前記真空ダクトより外部に導出して伝搬する光フ
    ァイバと、 前記光ファイバにより伝搬された前記チェレンコフ光を
    記録して前記荷電粒子の空間的軸方向長さを計測するス
    トリークカメラとを具備したことを特徴とする荷電粒子
    計測装置。
JP23916596A 1996-09-10 1996-09-10 荷電粒子計測装置 Withdrawn JPH1082862A (ja)

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Effective date: 20031202