JPS63502216A

JPS63502216A - 粒子ビームの空間的な特徴の検出装置および検出方法

Info

Publication number: JPS63502216A
Application number: JP87500633A
Authority: JP
Inventors: マツクラング，フレデリツク・ジエイ・ジユニア; スモ−ル，ジエ−ムス・ジ−
Original assignee: ヒユ−ズ・エアクラフト・カンパニ−
Priority date: 1986-01-31
Filing date: 1986-12-19
Publication date: 1988-08-25
Also published as: IL81084A; EP0256034B1; US4700068A; IL81084A0; EP0256034A1; JPH06103347B2; JPS62501375A; WO1987004800A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】粒子ビームの空間的特徴づけと制御のための装置および方法本発明は粒子ビームの空間的特徴づけのための装置および方法に関するものであり、特に中性粒子ビームの方向、位置、収斂性、収差および強度プロファイルを検出するため、および１つ以上の検出された特徴に応じてビーム伝播を制御するための装置および方法に関するものである。

従来技術の説明中性粒子ビームは直径１　ｍｍ、乃至１００ｃＩＩ！、あるいはそれ以上の範囲とそれに対応する大量のエネルギによって生成される。このビームが数千マイルの距離を超えて極度の精密さで向けられ、収斂、発散または収差からの損失を避けるため注意深く制御されることが必要である。幾分、ビームのかなりの部分を吸収する検出装置がビームからの過度の熱のため破壊されがちであるので、高いエネルギの中性粒子ビームのこれらの空間的特徴の検出が可能なシステムの開発は困難であった。

中性粒子ビームは様々な異なる素子の原子から形成され得、選択された特定のタイプの粒子はビームのため用いられた端部に依存する。ビームは典型的に、非常に高いエネルギレベルに対して原子核粒子加速装置中で負の荷電粒子を加速することによって生成される。この粒子は過剰電子の移動によって加速゛装置から放出する直前に電荷的に中性化される。このことは荷電ビームが電子を取除く気体の希釈カーテンを通りの余分な電子を励起する共振レーザービームの使用によって為遂げられる。電子ストリッピング媒体を通り抜けるビーム路の長さは気体密度またはレーザー強度とともに電子ストリッピング量を決定する。各方法の結果はしばしば中性および荷電ビーム粒子の混合である。

２つのアプローチが中性粒子ビームの方向を検出するために現在研究されている。第１に「ピンホール（ｐｉｎ　ｈｏｌｅ）　Ｊセンサーを使用する端部検出技術があげられる。これは本質的にはビームの端に沿って置かれ、一連のピンホールビームを発射する一連のピンホールを備えたリードプレートである。

ピンホールビームは、それらの路中にターゲットを置きターゲットに当たる場所を探知することによってそれらの方向がたどられ得る程度に直径が小さい。ピンホールビームの方向、および全ビームの方向はターゲットでのピンホールビームの位置を源ピンホールの位置と比較することによって決定され得る。ピンホールアプローチは現在まで証明されたということは信じられないが、ビームの端が検出されるのみであるので動作的問題を有することが予期され、ビーム形成光学中の既知の収差は端から不適当なビーム方向を与えるものである。

研究されている第２のアプローチはレーザー共振蛍光性（ＬＲＦ）センサの使用である。ＬＲＦ概念は、後でレーザービームが１　：　１．０００．０００の精密さで照準の粒子ビームラインへと回転されることを必要とする、５４°という大きな角度で粒子ビームへレーザーの照準を合せる。５４″の角度はビームエネルギとレーザー波長に依存し、粒子ビームが向けられるように維持することは困難である。ＬＲＦアプローチの付加的な限界は高い帯域幅制御ループについての重要な限界となりそうな弱い光学的相互作用に依存することである。

正確にビーム方向を決定することに加えて、ビームの発散または収斂（「発散」という言葉は以後圧の発散と負の発散である収斂の両者を含むものとして用いられる）を確実に決定するために技術が発展させられることは非常に望ましい。

それが生じると、中性粒子ビームは拡大され再照準され、拡張光学から明らかになるように高い発散を有することは望ましくない。１０マイクロラジアン以下まで発散を限定することは望ましいが、発散を検出するためのこの精密なメカニズムを行なうことが展開されなければならない。

本発明の概要本発明の第１の目的は、非常な精密さを伴い検出メカニズムを破壊するビームを伴わない高エネルギー粒子ビームの空間的特徴を決定するための独特の装置および方法を提供するもう１つの目的は、ビーム方向、発散および／または収差を検出することができ、これらの特徴の中の誤差を満足な公差内のものにするためビームの生成を調整するための装置および方法を提供することである。

更に別の目的は、非常に精密に作動し、中性粒子ビームを検出するため弱く複雑な相互作用に依存せず、少なくともビームエネルギの第１級の非依存性であるビーム空間的特徴づけを実施し提供することが比較的容易であるような装置および方法を提供することである。

これらおよびその他の目的は本発明において、ビーム路中の既知の位置にファイバのアレイを配置することによって達成され、ビームに垂直なファイバの厚さはビームの直径よりかなり小さく、空間的にビームを特徴づけるためファイバアレイ上のビームの空間的な投射（１ｎｃｉｄｅｎｃｅ　）パターンを検出する。検出手段はフィードバックループ内でビームの検出された空間的投射パターンに応じて所望された伝播状態へビームを調整するための手段に結合される。この装置はビーム方向、位置、発散および収差の制御、および強度プロファイルを得るためまたはジッタを減少させるために用いられる。

好ましい実施例では、ファイバの各々がビームの方向に対応する方向でビーム中に影を落とすという事実が有利に利用される。ファイバは荷電粒子の陰影を生成するため投射ビーム粒子を取除き、磁界は荷電粒子を陰影がら除去するためファイバから下流に与えられる。ファイバの陰影は所望されるビーム特徴づけを得るためファイバアレイから下流の位置で検出される。ビーム方向を決定するため、下流の陰影の位置はファイバの位置と比較される。全体のまたは個々の部分のビームとしてビームの発散を決定するため、下流陰影幅が検出されファイバ幅と比較される。

陰影検出メカニズムはアレイ中の選択されたファイバの各々のための１対の細長いセンサから成ることは好ましく、このセンサはそれらの対応するファイバに並列で少なくともその間のファイバ陰影を調節するため間隔をあけて置かれている。各センサ上の各陰影投射の部分での不均衡は陰影の位置的なオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）の徴候として検出される。正確なＸ＋Ｙの位置的情報は十字線配置でファイバおよびそれらが対応するセンサー対を置くことによって得られる。様々な異なる陰影センサが用いられ、２次電子放射電流を生成する導電ワイヤ、投射ビーム粒子に応じて光信号を発生する蛍光性の光ファイバ、または投射ビーム粒子に応じて熱を生じる熱発生ファイバを含み、発生された熱量は熱的に誘起された機械的変化、電気抵抗変化、または屈折率の変化を検出することによって測定される。各々の場合、下流センサ反応の大きさおよび分布はセンサ上の陰影の投射パターンによって変化する。陰影はまた、予期された陰影路中の予め決められた下流位置でのビーム中に存在する電子ストリッピングの程度を検出することによって、またはレーザービームを粒子ビーム路と整列させてファイバに伝達し、光学的にレーザービーム中の陰影投射を検出することによって得られる。

ファイバは導電ワイヤとして設けられることができ、この場合、投射ビームはビーム電流によっておよびビーム中のワイヤの長さと位置によって決定される量でワイヤ中に電流を生じる。ワイヤでのビーム位置は様々なワイヤ中で生成された相対する電流の比較によって決定され得、ビーム方向はワイヤアレイでのビーム位置とビーム発生装置の位置とを比較することによって決定され得る。この技術は、ファイバ陰影に基づく微細な特徴づけステップに関連して粗な特徴づけステップとして用いられることが好ましい。

本発明の更に別の特徴および利点は、添附図面を参照して以下の好ましい実施例の詳細な説明から技術について明らが第１図は本発明を利用した中性粒子ビーム生成器の斜視図である。

第２図は第１図のライン２−２に沿って得られた部分的な概略断面図である。

第３ａ図および第３ｂ図は粒子ビーム路中に配置された１対のファイバの各図であり、２組のセンサはファイバによる陰影投射を検出するために適合される。

第４図は陰影電流プロファイルのグラフである。

第５図は陰影電流の変化の速度　対　陰影中の位置のグラフである。

第６図、第７図、第８図、第９図および第１０図は陰影の影響を受けた２次電子放射電流、光学的蛍光性、ワイヤ抵抗変化、熱誘導された機械的変化および屈折差異を検出することによって各々作動する陰影センサの概略図である。

第１１図は蛍光性放射物の探知によって粒子ビーム中の陰影を直接検出する技術を説明する概略図である。

第１２図は粒子ビームの特徴づけに用いられるワイヤグリッド（ｇｒｉｄ）のための支持構造の平面図である。

第１３図は粒子ビーム位置の粗雑な寸法を得るため用いられるワイヤグリッドの平面図である。

第１４図は粒子ビーム位置の作用として第１３図の様々なグリッドワイヤに誘導された電流のグラフである。

好ましい実施例の詳細な記述第１図は全体図であり、第２図は、生成されたビームの方向あるいはその他の空間的特徴を決定するため、そして正確に狙いを定められ、あるいは適切に伝播されるように自動的にビームを調整するため、本発明を用いる中性粒子ビーム発生器の幾分概略的な図である。本システムの主な素子は強い支持構造２上に据付けられ、典型的に非磁気性材料からできている。このビームは従来のビーム発生器４中で荷電粒子ビームとして初めに形成される。多くの異なった元素がビーム粒子を与えるために用いられ得、比較的重い元素から比較的軽い元素までの範囲は予定された適用に依存する。荷電粒子ビーム６はしばしば発生器出力で生じるビームジッタを減少するため間隔をおかれた１対の従来の装置８を経て向けられる。このビームはそれから１組のレンズおよび、ビームを拡大し所望された方向で操縦する操作磁石１０を通過する。拡大されたビームは放電ハウジング１２へ入り、その中では電荷中ンを通り抜けることによってか、または過剰電子を除去するため共振レーザービームによってビーム粒子を励起することのいずれかによって、電子を負のビームイオンから除去移す。

中性化装置１４を通じるまでの、ビーム発生システムは従来のものと同様であるとみなされる。

中性化装置１４から流れを下って細いファイバ１６のアレイがビーム路中に置かれ、放電ハウジング１２中の静止位置で、ビーム路から離れて内部放電室壁へ据付けられた支持構造１８によって固定される。ファイバはビームに垂直な方向では全く細く、それらの厚さが典型的なビームの直径０．１−１メータと比べて約０．２　ｍｍの程度である。このことは、ワイヤが全ビームの非常に小さい部分のみ吸収し、それによってビームによる干渉を最低にするのみでなくビームの衝撃によるファイバの加熱を許容できる限界内に維持することを確実にする。

ファイバのための適切な材料は、タングステンのようなそのような程度に耐える導電物質、サファイヤや黒鉛やシリコンカーバイドファイバのような耐火物質といった任意の種類の物質をも実質的には含む。

ビーム粒子がファイバに当たったとき、電子はファイバによって取除かれ、下流ビーム路中のファイバの荷電粒子「陰影」を生じる。ビームにさらされた一部のファイバが過加熱を避けるように十分小さく、陰影の大きさは大き過ぎない限り、円のような簡単なファイ°バの断面は好ましいが、一方さらに精密なファイバプロファイルが用いられる。例えば、ビームに対して平行な広い縁と垂直の鋭い縁を備えて配置された刃型のファイバが使用できる。

ファイバ１Ｂに対応する陰影センサ２０のアレイはファイバから下流の位置でビーム中に置かれ、ビーム路から離れて放電ハウジングの内部壁に据付けられた支持構造２２によって決まった場所に保持される。陰影センサは様々なファイバによって陰影投射の位置および／または幅を感知することに適合される。この情報はそれからビームの方向と発散を決定するためファイバＩＢの位置および幅と比較される。例えば、もしファイバ陰影が対応するファイバの位置と異なる放電ハウジングに関する位置に置かれる°なら、ビームは放電室軸に平行には向けられないことを示す。正確なビーム方向は陰影オフセット量およびファイバと陰影センサの間の距離から決定され得る。もし陰影がその対応するファイバより太いなら、このビームが発散することを示す。より細い陰影は負のビーム発散（収斂）を示す。もしファイバがビーム中の異なる位置に置かれその対応する陰影の厚さが測定されるなら、それらの様々な位置でのビーム発散の徴候は決定され得る。

ビーム中の異なる位置でのビーム発散の程度の変化は所望されないレベルであっても良いビーム収差に対応する。

正の荷電陰影を明確に探知することは可能であるけれども、荷電粒子が実質的にファイバ陰影から除去され、ビームの残りの部分よりも低い粒子密度を有する陰影を残すことは常に望ましい。このため端部の正および負の磁極プレート２４と２６はファイバと陰影センサの間の放電ハウジングの反対側に沿って置かれている。ファイバによってビーム粒子の電子ストリッピングから生じる正の陰影イオンは１方向でビーム路から主として偏向して除去され、−力負の荷電粒子は反対の方向に偏向される。ファイバの小さい寸法とビーム中の有限の横方向運動量（ｅｍｉｔｔａｎｃｅ　）のため、陰影は２，３メータ後方で満たされる傾向にある。しかしながら、陰影が完全に満たされるより少ない距離で、精密に測定しビーム方向と焦点ファイバ１Ｂは電気的伝導ワイヤのグリッドの形で備えられ′ても良い。この場合、投射ビーム粒子から取除かれた電子はワイヤ中の２次電子放射電流によって生じた電荷を蓄積する。

ワイヤ電流の関連する大きさと分布はワイヤグリッドでのビーム位置を示し、電流センサ回路２８によって検出される。回路２８は様々なファイバワイヤ間のビーム誘起電流の分布によってファイバアレイでのビームの位置を示す。その出力は、実在ビーム位置とビームのために所望された方向に対応する所望されたビーム位置とを比較するゼロ探求サーボ回路３ｏへ伝達される。もし現実のビーム位置と所望されたビーム位置が同じでないなら、サーボ回路３０はライン３２によってビームの形成に用いられた１ノンズおよび操作磁石１０へ伝達される出力を生じる。これは、ファイバワイヤによって検出されるビーム方向において修正的な調整を生じ、ビームが正確に向けられるまでサーボ回路３０から修正信号を漸次弱める。

ビームの修正的な操作においての電流センサ回路２８およびゼロ探求サーボ回路３０の正確な動作はワイヤアレイでのビーム位置と−ビーム発生装置での位置との比較に依存される。典型的にビーム中のある量のジッタが存在し、サーボ回路３０によって達成された調整は従って粗い調整とみなされ得る。このことは陰影センサ２０から得られた微細な調整に続けられる。

好ましい実施例において初期の粗調整が回路２８およびサーボ回路３０から得られる一方で、この初期の粗調整ステップは省かれ、ビームの特徴づけは陰影検出装置だけで達成され得る。

陰影センサ回路３４は陰影センサ２０の出力を受取り、次には現実のビーム伝播と所望される伝播の間の以下なる相違をも示す出力信号を発生する。不正確なビーム方向か、不正確な発散のいずれか、またはその両方かが示される。異なる信号が微細ゼロ探求サーボ回路８Ｂに供給され、粗ゼロ探求サーボ回路３０の出力と同じように調整を加えるため結合された出力はビーム発散器中のレンズおよび操作磁石１０への信号を制御する。

粒子ビームの照準はビームが向けられるところのターゲットを得、探知する照準規正組立て体３８によって制御される。

特殊なアライメントシステムは、照準規正探知器がビーム検出装置と適切に整列されることを確実にするため設けられる。

慣性基準ミラー４０は探知器に面する反射表面４２を備えて、照準規正探知器の前方の端から外へ伸びている。表面４２は探知器メカニズムとの予め決められた角度関係で注意深く照準を合せられ、照準規正探知器とビーム装置の整列させるための基準として作用するる。レーザー４４はミラー４８によって基準表面４２と照準規正探知器との間に置かれたビームスプリッタ（ｓｐＨｔｔｅｒ）　５０へと向けられるビーム４Ｂを生じる。レーザービームの一部分５２はビームスプリッタ−５０を経て粒子ビーム発生装置へと伝達され、一方レーザービームのもう１つの部分は直角に基準表面４２へ向けられその表面から照準規正器へと反射される。粒子ビーム発生器へと入り続けるレーザービーム部分５２は粒子ビームの外側で粒子ビーム軸に平行な方向でビーム放電ハウジング中のミラー５６から反射される。

ファイバアレイのための支持構造１８は、非常に平らでミラーの面に対して平行な平面中にファイバアレイを保持するような、部分的に反射し、部分的に透過するミラーから成る。

陰影センサのための支持構造２２は完全に反射するミラーとして設けられている。粒子ビーム放電ハウジングの内部を進むレーザービーム部分５２はファイバ支持ミラー１８で部分的に反射し返され、ミラー５６で反射され、照準規正探知器へとビームスプリッタ５０の反射上部表面で反射される。粒子ビーム放電ハウジング中のレーザービームの残部は陰影センサ支持ミラー２２へと導かれ、そこで実質的に照準規正探知器へと同じ路に沿って反射し返される。もしファイバ支持ミラー１８（およびそれに対応するファイバアレイ）と陰影センサ支持ミラー２２（およびそれに対応する陰影センサ）が基準表面４２に対して完全に平行であるならば、レーザービーム５２は正確な角度でそれらに当り、基準表面から照準規正探知器へ直接反射される一部のレーザービームと実質的に等しい路に沿って照準規正探知器へと反射し返される。しかしながら、もしファイバ支持ミラー１８または陰影センサ支持ミラー２２のいずれかが基準表面４２からオフセットされ、照準規正探知器と粒子ビーム発生装置の間のミスアライメントを示すなら、支持ミラーからのレーザービーム反射は基準表面反射からオフセットで照準規正探知器へと入る。照準規正探知器と粒子ビーム発主装置の間の整列はオフセットの方向と量に基づいて修正される。所望されるなら、ファイバ支持ミラーがらの反射のみが得られることによって必要とし、このミラーはこの目的のために総合的に反射され得る。しかしながら、このような簡易化はファイバ支持ミラー１８と陰影センサ支持ミラー２２の間のいかなる可能な整列のずれをも探知できない。

第３ａ図および第３ｂ図を参照すると、陰影投射ファイバおよび下流陰影センサのための簡単な方法が示されている。

第３ａ図では、粒子ビーム５８が、十字線様式で配列された垂直ファイバ６０と水平ファイバ６２に向けられているとして説明されている。これは、第３ｂ図で示されるように、同様の十字線様式で配列された陰影検出システムによって検出される十字線形態陰影を生じる。検出装置は垂直な１対の平行で細長いセンサー８４．８８および゛水平な１対の平行で細長いセンサ６８、７０とから成る。センサー６４と６６はファイバ６ｏの幅に対応する量だけ互いに離れて置かれ、一方センサ６８と７０はファイバ６２の厚さに対応する量だけ互いに離れて置がれている。従って、照準された粒子ビームのため、各センサ対は、相対するセンサの内側の端に隣接する陰影の外側の端によって、２つのセンサの間の対応するファイバからの陰影を調節し得る。

同様の関係がセンサ対６８と７０およびそれらの対応するファイバ６２について確立される。従って、もし粒子ビームが、放電ハウジング軸に対して正確に平行に照準されていないなら、少なくとも１つのファイバ陰影がオフセットされ一方あるいは他方の対応するセンサ上に伸びる。例えば、ファイバ６２がＸ軸でファイバ６０がｙ軸である基準枠に対して、破線の円７２で示されたようなＸ軸方向オフセットを伴うファイバアレイている。これは、ファイバ６０からの陰影が第３ｂ図中の右側に動き、センサ６４には落ちずにセンサ６６上に落ちることを引起こす。センサ６６上の陰影投射量はそれからＸ軸オフセットの程度の徴候として探知される。同様に、上向きのｙ軸オフセットはファイバ６２からの陰影がセンサー６８上へ動き、ｙ軸オフセット量を示すセンサ６８と７０の出力の間の不均衡を生じることを引起こす。Ｘおよびｙの両方向中のオフセットのために、不均衡は垂直および水平の対の両センサの間に生じる。

粒子ビーム方向中の変化に対するより大きな感度を得るため、各ファイバ陰影がその対応するセンサの間の完全な間隙を実質的に渡って伸びることはのぞましいが、ビームが正確に向けられるときどちらかのセンサ上にはみ出ることはない。

従って、ビーム方向中の任意の゛誤差はある一方または他方のセンサに落ちる陰影によって直接的に探知され、一方各センサ上の陰影の間の最大の差異はより大きな感度のために維持される。

記載されたセンサ対はまた陰影の厚さを探知するのに用いられ、それからそのビームが正で発散するかあるいは負で発散するかについて決定するためファイバの厚さと比較され得る。従って、もし陰影が両方のセンサ上に伸びるなら、発散ビームに対応する増加する陰影の厚さが示される。ビーム発散を測定する目的のため、センサ対は予期された陰影の厚さよりもその互いに幾分より近接して置かれていることが望ましい。このことは、ビーム中の負の発散（収斂）が各センサ上に当たる陰影量の縮小として探知されることを許す。多数のファイバおよびビームを通り抜ける対応するセンサを分散することによって、ビーム中の様々な異なる位置での発散の徴候が得られる。もしビームがいくつかの点で正の発散であり別の点で負の発散であることがわかるならば、あるいは異なる位置での異なる量で発散していることがわかればビーム中の収差が確認され得る。もし方向的オフセットとビーム発散の両方を探知するため同じセンサアレイを用いることが所望されるなら、両方の現象の測定を可能にするため隣接するセンサの間の間隙の大きさの選定に注意する必要がある。

更に陰影センサがファイバアレイから離れて置かれていれば、方向的ビームオフセットに対する検出感度はさらに大きくなるが、しかし動的感知範囲は縮小される。陰影センサが、ファイバアレイと陰影が落ちる点の間のほぼ半分の位置に置かれることは好ましい。この点でのセンサ検出感度は第４図に説明されている。

このグラフは、投射ビーム粒子に応じて２次電子放射電流を確立する導電ワイヤの形で設けられた陰影センサについて示す。水平軸は、陰影が集中し原点にあるセンサを覆うことによって陰影の位置を表わす。垂直軸は陰影位置の作用としてセンサ中の２次電子放射電流を表わす。

センサワイヤ上に集中する陰影によって、理想的な場合では、ワイヤに当たる粒子はなく、生成される電流はゼロである。

陰影が左または右へとセンサから偏向されるとき、漸次粒子ビームによって衝突される結果として電流がワイヤ中に流れ始める。曲線７４は、ファイバアレイと陰影が落ちる点との間の約半分の位置に置かれたセンサワイヤによる、センサワイヤ電流と陰影位置の間の関係を示す。もしこのセンサーワイヤが更に下流で、陰影が落ちる近くの位置へと動かされるなら、電流反応曲線は曲線７６で示されたようになる。この曲線はかなり急な曲線７４であり、高い成度を示すがダイナミックレンジは低い。逆にファイバアレイにより近い位置にセンサワイヤを移動すると、より大きなダイナミックレンジが得られるが成度はなくなり、より浅い反応曲線となる。中間点は感度とダイナミックレンジの間の適切な妥協点であるとみなされる。陰影の総幅は約６００マイクロラジアンにのみ対応することが好ましい。

センサワイヤ　対　陰影位置の電流変化のプロットは、第４図と同じ水平位置スケールによって第５図に説明されている。このグラフは事実上陰影位置中の変化のため２つの並列センサーワイヤの間の電流差異を示す。これは次に、陰影センサ回路のためサーボ３６の利得中に反映される。第４図のように、ファイバアレイと陰影が落ちる位置の間のほぼ中間に位置するセンサワイヤによって、電流変化曲線７８は原点の近くで線形となる。これはサーボ制御の精密度を高めるという効果的な特徴である。典型的なビーム寸法によって、サーボ利得は、約１００ −２００マイクロラジアンのビーム角度範囲に対して高く線形となる。電流が陰影のどちらか一方の側で均衡を全く保たない１対のセンサワイヤのため、全精密度は１マイクロラジアン以上であり得る。この検出装置によって、粒子ビームの方向を制御し現在の達成度を更に超える精密度に焦点を合わせることができる。

加えて、上述したように陰影検出装置はまたビームの発散と収差を測定するためのセンサとして動作する。

第６−１０図は陰影センサについての様々な災施例を示す。

第６図では、センサはタングステン、カーボン、またはシリコンカーバイドあるいはその他システムの動作温度に耐えられる材料から形成された導電ワイヤ８０．８２から成る。ビーム８４は２つのセンサワイヤの間に投射される上流のファイバからの陰影８６を生じる。ワイヤ８０．８２は各々抵抗器Ｒ１，Ｒ２を経て演算増幅器Ａ１の２つの入力に結合される。非反転入力に対する接地基準電位は抵抗器Ｒ３を経て与えられ、−力負のフィードバック路は抵抗器Ｒ４を経て増幅器の出力と反転入力との間に与えられる。このように記述された増幅器−抵抗器ネットワークは、２つのセンサワイヤ８０．８２の間の２次電子放射電流不均衡に比例するメータ８８への出力を生じるゼロ探求サーボを構成する。増幅器出力はまたビーム伝播を調整するため第１図および第２図で説明されたサーボループ中の制御信号として出力される。

第７図は、ビーム粒子にさらされるとき蛍光を発するようにドープ塗料を塗られた光ファイバの形の２個の陰影センサられたけれども、ファイバの適切なタイプはつ°ラニウムドープガラスである。ファイバ９０．９２の端部は１対の対応する光の光ファイバに当たる粒子ビームのいかなる部分も、ファイバが投射ビームの強度に比例する量で蛍光発光し、対応する光検出ダイオードが電子流を生じさせる光信号を生成させる。

２つの光ファイバの間の陰影９４の位置の任意の不均衡はＤｌとＤ２で生成された電流の間の同様の不均衡を生じる。２つのダイオードは演算増幅器Ａ２の入力に接続され、その増幅器の出力はメータ９６に結合され、そしてまた粒子ビーム発生器サーボループへ結合される。このことは光検出装置が粒子ビームからさらに遠（へ移動させられることを許す。典型的にはその直接的な近接の配置は電気的ノイズの実質的量を生じるものである。

第８図においては、陰影位置が粒子ビームによるワイヤの加熱から生じる１対の導電ワイヤ９８．１００中の抵抗変化を検出することによって検出される実施例を示す。第１の導電体９８はバッテリ１０２および抵抗器Ｒ５，Ｒ６と直列に結合され、一方導電体１００は同じバッテリおよび抵抗器Ｒ７，Ｒ８と直列に結合される。抵抗器Ｒ６とＲ８は各々のセンサワイヤと接地された負のバッテリ端子の間に結合される。ワイヤ９８と１００の抵抗に依存するＲ６とＲ８の両端の電圧を伴って、２個の直列回路Ｒ５，９８，Ｒ６とＲ７，１００、Ｒ８は本質的に電圧分割回路を構成する。それらの抵抗は順次投射ビーム粒子からのワイヤの加熱に依存する。もし陰影１０４が２つのセンサーの間に均等に位置するなら、それらの抵抗は等しい。

もしそれら各々の電圧分割回路の残りもまた均衡しているなら、Ｒ６とＲ８をの両端の電圧もまた等しい。センサワイヤ９８、　ｔｏｏに関する陰影の任意の位置的オフセットはより少ない量の加熱を受ける、より大きな量の陰影を有するワイヤ中に反映される。これは次にＲ６とＲ８の両端の電圧中で不均衡を生じる２つのワイヤ抵抗中の不均衡を生じ、電圧不均衡の大きさは陰影オフセットの程度に対応する。これらの電圧信号は抵抗器Ｒ９とＲＩＯを経て演算増幅器へ３の入力に加えられる。先の実施例によるように、負のフィードバック路が増幅器およびその出力の電流メータ１０６を渡って設けられる。

第９図に示される次の実施例では、ファイバ中の機械的変化を検出することによってビーム中に置かれた単独のファイバの加熱を探知することによって作動する。好ましくはマンガンから形成されたファイバ１０８は固定された位置的基準１１０で一端にしっかり固定され、他端で予め負荷された調整メカニズム１１４を備えた歪計１１２のようにファイノく中の熱により誘発される機械的変化の測定のための装置にしつかり固定される。歪計１１２は検出ファイバ中の機械的応力に対応して導線１１６上に電気的信号を生じる。ファイバのために用いられ得るその他の材料はガラス、サファイヤ、タングステン、あるいはピアノ線である。

空間的な限界のため単独の検出ファイバ、１０８のみが図示されているが、理論的には前述の実施例のように１対の平行なファイバは陰影の反対側に設けられることができる。

もし陰影が単独の検出ファイバ１０８上に集中されるなら、最小の加熱と機械的変化が起こる。陰影が一側または他側へオフセットされると、加熱量および機械的変化量は対応して増加する。単独のセンサによる方法の欠点は、陰影オフセットの絶対値は確認できるが、オフセットの方向は分らないこな光ファイバ１１８　、１２０がビーム路中に置かれ、レーザー源１２２および適切なカップリング装置１２４によって一端で照らされるということが示される。光検出装置１２６は光ファイバの反対の端に置かれ、両方のファイバから放射される光によって照らされるようにそこから離れて置かれる。各ファイバ上に落ちる陰影量とは逆に、好ましくはガラスである光ファイバは投射ビーム粒子の強度に対応する量で加熱される。各ファイバの屈折率はその加熱に比例して次第に変えられる。

もし２つのファイバ上の陰影量の、差異が存在するなら、それによってファイバの加熱において、屈折率で生じた差異は、２つのファイバから放射される光を光検出装置１２６で干渉させる。光検出装置の出力は屈折率の変化の差異干渉測定に基づく陰影位置を決定するフリンジカウンタ１２８およびプロセッサ１３０に伝えられ、そしてまたビーム発生器のためサーボループへ伝えられる。

各々の上述の並列センサアプローチの利点は、陰影情報が異なる信号として得られることである。このことはそれ自身高い程度の増幅と対応する高い正確度を与える。

陰影からの荷電粒子の除去を必要としない陰影センサ装置は第１１図に示されている。この実施例において、単独ファイハ１３２はビーム１３６中の陰影１３４の投射として示されている。

投射ビーム粒子からのファイバストリッピング電子のため、陰影１３４が一般的に正の荷電粒子によって特徴づけられることが思出されるだろう。しかしながら陰影の外のビームは典型的に中性粒子、正の荷電粒子および負の荷電粒子の組合せたものである。ビームの外側のテレスコープ１．３８は予期される陰影位置の付近でビームプラズマに焦点を合わせられる。

ビーム粒子からの蛍光放射線はテレスコープのイメージ平面中の探知器アレイ１４０に焦点を合わせられる。コンピュータ１４２はファイバ陰影１３４に対応する放射スペクトルの位置を決定するためアレイを走査する。陰影位置は、それからビーム方向を決定するためファイバ位置に関連している。

少なくとも１つの電子を伴う任意の原子粒子は特徴的な放射スペクトル中の多数の異なる波長で放射する。第１１図の実施例は、与えられた元素の中性粒子および同じ元素の正と負のイオンが異なる特徴的な波長で全て放射するという事実に基づいている。ファイバ陰影が有力な正のイオンを有しているので、それはビームの残りによって生成されたスペクトルと明らかに異なる放射スペクトルによって特徴づけられる。

テレスコープ１３８は、残りのビームと陰影を区別する１つ以上の放射波長を検出する。すなわち、ビーム中で与えられない陰影波長を検出しそれによって陰影を直接的に検出するか、または陰影中で与えられないビーム波長を検出し、それによってこのような放射の欠乏によって陰影を検出することができる。例えば、水素ビームに対しては、ビームプラズマは典型的にＨＯ，Ｈ”、Ｈ−イオンの組合せを有し、一方陰影はＨ＋イオンを有する。Ｈ＋が放射しないので、テレスコープ１３８はＨｏまたはＨ−のいずれかの１つ以上の放射波長を探知するため設置され、探知器アレイ１４０上の空白域は陰影の位置を示す。

第１２図を参照すると、別のアプローチは中性粒子ビームによる第１図および第２図の照準規正探知器３８の照準を合わせることについて説明されている。この実施例ではファイバアレイ１６はＸ２　ｙマトリックス中のファイバのグリッドとして備えられている。このことはビーム中の多数の異なる位置においてのビーム発散情報を得ることを可能にし、また第１図および第２図で示された粗サーボ制御を実施することを可能にする。このファイバグリッドはファイバ支持ミラー１８の内周を横切って伸びる。支持ミラーの内側直径は破線で示された粒子ビーム１４４の外側の直径よりも大きい。環状のレーザービームは中性粒子ビームと支持ミラーの間の間隙中を中性粒子ビーム１４４と同軸的に伝送される。ファイバグリッドがレーザービームを通って伸びるので、レーザービームの光学陰影は中性粒子ビーム陰影に平行な方向で生成される。レーザービーム陰影は中性粒子ビーム陰影の探知と同様の方法で同じ下流位置で探知され得る。このことはレーザービーム陰影が中性粒子ビーム陰影に正確に平行ではない場合にファイバ平面と中性粒子ビームに整列レーザーを光学的に整列させることを許容する。

粗粒子ビーム特徴の決定のためのメカニズムは第１３図で説明される。光ファイバは３つの水平な導電ワイヤ１４Ｂａ、　１４８ｂ。

１４６ｃと３つの垂直な導電ワイヤ１４８ａ、　１４８ｂ、　１４８ｃのグリッドとして設けられる。さら“に多くのワイヤが通常より大きなビームを定めるために用いられるが、簡潔にするため各方向の３本のワイヤのみが示されている。

中性粒子ビーム１５０はオフセットダウンとしてグリッドの中央の左に図示されている。

この状態で、水平ファイバ１４６Ｃはビームの最大照射線量を有し、一方１４６ｂと１４６ａはビーム中にさらされる長さが漸次短くなっている。同様に、垂直ファイバ１４８ａは最大ビーム露出量を有し、一方１４８ｂと１４８０はビーム中の長さが漸次減少している。各ワイヤ中で生成された２次電子放射電流量はビーム中のワイヤの長さおよびビーム強度プロファイルによって変えられ、ビーム強度は一般にその端部へ向けて減少するので、水平ワイヤ電流はワイヤ１４６Ｃについては最も大きく、１４６ｂについては小さく、１４６ａについてもまた小さい。同様に、垂直ワイヤ電流は１４８ａについてはもっとも大きく、１４＆ｂについてはより少なく　、１４８ｃについては最も少ない。この方法で、ビームの位置は、第１図および第２図の電流センサ回路を経るグリッドワイヤのため放電回路の簡単な完成と、ワイヤ（およびこのようなワイヤ放電電流の大きさ）によって累積された電荷量の作用としてビームに対する各ワイヤの照射線量を感知し、そして様々なワイヤのための電流を比較することによって、粗い公差中で決定され得る。ビーム位置が様々なワイヤ電流中の関連する差異から簡単に決定さ゛れ得るので、絶対的な電流測定値を得る必要はない。

粒子ビーム位置の作用としての個々のグリッドワイヤのための検出された電流の大きさは第１４図に図示されている。ワイヤがビームの直径に沿って延在するようなワイヤ上に直接的に集中されたビームによって、最大電流レベルは垂直軸で達成される。ビームがワイヤからますます遠くに中心から離れて移されるので、ビームが完全にワイヤからはずれてゼロに達するまで、検出された電流は次第に曲線１５２に沿って加速的な割合で減少する。ビーム強度がまた一般的に周辺に向けて減少するので、この点に電流曲線が接近するとき、一般的にビーム中のワイヤの長さにおいての減少より早い速度で落ちる。もし十分なワイヤセンサが使用されるなら、この現象は位置と同じくらいよくビームの強度プロファイルの測定を得るため利用され得る。

以上ビーム方向、位置、発散および収差を含む粒子ビームの空間的特徴を得るための、および検出されたビーム特徴に応じて所望された状態へビーム伝達を調整するためのシステムおよび方法の多数の異なる実施例について説明された。多くの修正や別の実施例が当業者によって行なえるから、本発明は添附の請求の範囲によってのみ限定されることが意図される。

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Claims

【特許請求の範囲】

（１）ビームに垂直なファイバの厚さがビーム直径より著しく小さい、ビーム路中に配置されたファイバアレイと、位置基準に関する既知の位置でファイバを支持する手段と、ビームを空間的に特徴づけるためファイバアレイ上の空間投射パターンを検出する手段とから成ることを特徴とする粒子ビーム空間特徴づけ装置。
（２）前記ファイバがグリッドに配列されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の粒子ビーム空間特徴づけ装置。
（３）ビーム伝播を調整するための手段を備え、前記検出手段が、検出手段によって検出されたようなファイバアレイ上のビームの空間投射パターンに応じて所望された伝播状態へビームを調整するためのビーム調整手段を有するフィードバックに結合されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の粒子ビーム空間特徴づけ装置。
（４）前記ビーム伝播調整手段がビーム方向の調整に適合されることを特徴とする請求の範囲第３項記載の粒子ビーム空間特徴づけ装置。
（５）前記ファイバの各々がビーム方向によって決定された方向でビーム中に陰影を落とし、ファイバアレイ上のビームの空間投射パターンを検出する前記手段がファイバアレイから下流の位置でファイバ陰影を検出する手段から成ることを特徴とする請求の範囲第１項記載の粒子ビーム空間特徴づけ装置。
（６）ビームが中性粒子から形成され、ファイバが荷電粒子陰影を生じるため中性ビーム粒子を取除くように適合され、ファイバ陰影から荷電粒子を除去するための磁界装置を備えていることを特徴とする請求の範囲第５項記載の粒子ビーム空間特徴づけ装置。
（７）ファイバ陰影を検出するための前記下流の手段が下流陰影位置を検出するための手段を備え、ビーム方向を決定するため下流の陰影位置をファイバ位置と比較する手段を備えていることを特徴とする請求の範囲第６項記載の粒子ビーム空間特徴づけ装置。
（８）ファイバ陰影を検出するための前記下流の手段が下流の陰影幅を検出する手段を備え、それによってファイバ幅との比較によりビーム発散を検出することを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の粒子ビーム空間特徴づけ装置。
（９）下流に位置する手段が、アレイ中の各々の選択されたファイバのために、実質的に前記ファイバに平行でそれらの間の少なくとも一部のファイバ陰影に適応させるため離れて置かれた１対の細長いセンサーと、各選択されたファイバのための各々のセンサー上の陰影投射の部分での不均衡を検出する手段とを含むことを特徴とする請求の範囲第６項記載の粒子ビーム空間特徴づけ装置。
（１０）前記ファイバアレイが十字線配列で配置された１対のファイバから成り、同様の十字線配列で配置された対応する下流センサ対を伴うことを特徴とする請求の範囲第９項記載の粒子ビーム空間特徴づけ装置。
（１１）ビームが電荷中性化粒子から成り、前記各ファイバが投射ビームから電荷を得るように適合された導電ワイヤから成り、各ワイヤ上の電荷の大きさがビーム中のワイヤの長さと位置に従って変化し、ワイヤアレイ上のビームの空間投射パターンを検出するための前記手段が各ワイヤによって得られた電荷の相対量を検出するための手段を備えていることを特徴とする請求の範囲第６項記載の粒子ビーム空間特徴づけ装置。
（１２）各ワイヤによって得られた電荷量を検出するための前記手段がワイヤ電荷を放電するための回路を完成するための手段、および各ワイヤの放電電流を検出する手段を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の粒子ビーム空間特徴づけ装置。
（１３）ビーム伝播を調整するための手段を備え、各ワイヤによって得られた電荷量を検出する手段が、検出された電流のパターンに応じてビームに対して粗調整を加えるためのビーム調整手段を具備する第１のフィードバックループ中に結合され、ワイヤ陰影を検出する前記下流の手段が、検出された陰影の位置に応じてビームに対する微細な調整を加えるためのビーム調整手段を具備する第２のフィードバックループ中に結合されることを特徴とする請求の範囲第１１項記載の粒子ビーム空間特徴づけ装置。
（１４）前記ビーム伝播調整手段がビーム方向を調整するように適合されることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の粒子ビーム空間特徴づけ装置。
（１５）ビームが電荷中性化された粒子から成り、前記各ファイバが投射ビームから電荷を得るように適合された静止導電ワイヤから成り、各ワイヤ上の電荷の大きさはビーム中のワイヤの長さと位置に従って変化し、ワイヤアレイ上のビームの空間投射パターンを検出する前記手段が各々のワイヤによって得られた電荷の相対量を検出する手段を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の粒子ビーム空間特徴づけ装置。
（１６）各ワイヤによって得られた電荷量を検出する前記手段がワイヤ電荷を放電するための回路を完成する手段、および各ワイヤの放電電流を検出する手段を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の粒子ビーム空間特徴づけ装置。
（１７）ほぼ予め決められた方向で荷電粒子ビームを発生する手段と、荷電ビーム粒子を中性化する手段と、粒子ビームの照準を合わせるための基準表面と、ビームの方向を調整する手段と、およびビーム放電ハウジングとを具備する中性ビーム発生器において、ビーム放電ハウジング中のビーム路に配置されたファイバのアレイであり、ビームに垂直なファイバの厚さがビームの直径よりも著しく小さく、このファイバが投射ビーム粒子の電子を取除くように適合され、それによってビーム方向により決定された方向でビーム中に陰影を落とすようなファイバのアレイと、基準表面に関連する予め決められた方向づけでビーム放電ハウジング中でファイバを支持する手段、基準表面とファイバとを整列させる手段と、ファイバアレイから下流の位置でファイバ陰影の位置を定める陰影センサ手段と、および、所望されたビーム方向に対応する予め決められた陰影位置を達成するようにビーム方向を調整するためのビーム方向調整手段を制御するための検出された下流の陰影位置に応じる方向調整制御手段とを具備することを特徴とする精密照準システム。
（１８）ファイバ陰影から荷電粒子を除去するためファイバアレイと下流の位置を定める手段との間で磁界を設定する手段を備えていることを特徴とする請求の範囲第１７項記載のビーム照準システム。
（１９）前記下流陰影センサ装置がビーム路中の導電ワイヤのアレイを備え、このビームがその路中のワイヤ中に２次電子放射電流を生じ、ファイバ陰影分布がそれらの路中のワイヤ中により少ない２次電子放射電流を生じ、ワイヤ電流の大きさと分布はワイヤ上の陰影の投射パターンによって変化し、そして下流陰影位置の徴候としてワイヤ電流を検出する手段を備えていることを特徴とする請求の範囲第１７項記載のビーム照準システム。
（２０）前記下流の陰影センサ手段は、光ファイバ間の大きさと分布が光ファイバ上の陰影の投射パターンによって変化するような光信号を生じるように適合された蛍光発光ファイバのアレイと、下流の陰影位置の徴候として光信号を検出する手段とを備えていることを特徴とする請求の範囲第１８項記載のビーム照準システム。
（２１）前記下流の陰影センサ手段が、下流ファィバ上の陰影の投射パターンによって変化する量で熱を生じるように適合されたファイバアレイと、下流の陰影位置の徴候としてファイバによって生成される熱パターンを検出する手段とを備えていることを特徴とする請求の範囲第１８項記載のビーム照準システム。
（２２）前記下流ファイバアレイは、下流ファイバ上の陰影の投射パターンによって変化する量で熱的に引き起こされた機械的変化に耐えるように適合されたファイバから成り、前記検出手段が前記機械的変化量を検出する手段を含むことを特徴とする請求の範囲第２１項記載のビーム照準システム。
（２３）前記下流ファイバアレイが導電ワイヤアレイを備え、各ワイヤによって生成された熱により各ワイヤの抵抗が変化し、前記検出手段が前記ワイヤ中の抵抗変化を検出する手段を備えていることを特徴とする請求の範囲第２１項記載のビーム照準システム。
（２４）前記下流のファイバアレイは、屈折率が各ファイバによって生成された熱により変化するような少なくとも１対の光ファイバから成り、前記検出手段がファイバの屈折率中の変化を検出する差異干渉測定手段から成り、下流ファイバを経て光信号を伝達するための光源を備えていることを特徴とする請求の範囲第２１項記載のビーム照準システム。
（２５）前記陰影の位置を定める装置が、予期される陰影路中の予め決められた下流位置でビーム中に存在する電子ストリッピングの程度を検出する手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１７項記載のビーム照準システム。
（２６）粒子ビーム路と整列したファイバー上ヘレーザービームを伝達するレーザー手段を備え、前記陰影の位置を定める手段はファイバによるレーザービーム中の光学陰影投射の位置を定めるための光検出手段を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１７項記載のビーム照準システム。
（２７）基準表面を備えたファイバと整列するための前記手段はファイバ平面に実質的に平行な平面に存在するファイバのための支持構造を備え、基準表面を備えた支持構造を整列する手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１７項記載のビーム照準システム。
（２８）前記基準表面が反射性であり、前記支持構造が放電ハウジング中に配置される反射部材を備え、その関係する整列手段はレーザーを含み、予め決められた角度で基準表面と反射部材上ヘレーザービームの各部分を導く手段と、その２つからのレーザー反射を比較する手段とを含むことを特徴とする請求の範囲第２７項記載のビーム照準システム。
（２９）前記反射部材が粒子ビーム路を取巻き外側に間隔を置かれた一般的に環状の部材から成ることを特徴とする請求の範囲第２８項記載のビーム照準システム。
（３０）既知の位置でビーム路中にファイバのアレイを配置し、ファイバアレイ上のビームの空間投射パターンを検出することを特徴とする粒子ビームの空間的特徴づけのための方法。
（３１）ファイバアレイ上の検出されたビームの空間投射パターンに応じて所望された伝播状態へビーム伝播を調整するステップを有することを特徴とする請求の範囲第３０項記載の方法。
（３２）ビーム伝播調整が所望された方向へビーム方向を向ける装置を含むことを特徴とする請求の範囲第３０項記載の方法。
（３３）ファイバがビーム方向によって決定された方向で陰影を落とすようにビーム路中に置かれ、ファイバアレイ上のビームの空間投射パターンがファイバアレイから下流の位置でファイバ陰影を検出することによって探知されることを特徴とする請求の範囲第３０項記載の方法。
（３４）ファイバ陰影が実質的に各ファイバに平行で、それらの間の各ファイバからの少なくとも一部の陰影に適合するため離して配置して下流位置の一対の細長いセンサを置くことによって検出され、各センサ対のセンサ上の各陰影投射の部分に於ける不均衡を検出することを含む請求の範囲第３３項記載の方法。
（３５）ビームが中性粒子から形成され、ファイバが荷電粒子陰影を生じるように投射中性ビーム粒子を取除くように適合され、ファイバ陰影から荷電粒子を磁気的に除去するステップを有することを特徴とする請求の範囲第３３項記載の方法。
（３６）ファイバ陰影は下流位置のビーム路中に導電ワイヤのアレイを配置することによって下流位置で感知され、ワイヤ中で生じた２次電子放射電流の相対的な大きさと分布を感知することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。
（３７）ファイバ陰影は下流位置のビーム路中に蛍光性光ファイバのアレイを置くことによって下流位置で検出され、光ファイバ中で生じた光信号の相対的な大きさと分布を検出することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。
（３８）ファイバ陰影が下流位置のビーム路中にファイバのアレイを置くことによって下流位置で検出され、下流ファイバが投射ビーム粒子に応じて熱を生じるように適合され、前記下流のファイバによって生成された熱パターンを検出することを特徴とする請求の範囲第３７項記載の方法。
（３９）ビームが中性粒子から形成され、ファイバが荷電粒子陰影を生じるように投射中性粒子を取除くように適合され、このファイバ陰影は予期された陰影路中の予め決められた下流位置でビーム中に存在するストリッピングの程度を検出することによって下流位置で検出されることを特徴とする請求の範囲第３３項記載の方法。
（４０）粒子ビーム路と整列したファイバ上ヘレーザービームを伝達するステップを有し、ファイバ陰影はレーザービーム中のファイバによる投影陰影の光学的検出により下流位置で検出される請求の範囲第３３項記載の方法。
（４１）ファイバのアレイが位置基準に関連する既知の位置でビーム路中に置かれ、ビーム位置はその位置でファイバ陰影の位置を検出することによって下流位置で探知され、そしてビーム方向が下流陰影位置とファイバ位置とを比較することによって探知されることを特徴とする請求の範囲第３３項記載の方法。
（４２）ビームの発散が下流位置で陰影幅を検出することとそれらをファイバ幅と比較することによって検出されることを特徴とする請求の範囲第３３項記載の方法。
（４３）ビームの発散がビーム収差を探知するため多数の位置で検出されることを特徴とする請求の範囲第４２項記載の方法。
（４４）ファイバが、ビーム中の各ワイヤの長さと位置によって変化する大きさでビームから電荷を得るため置かれた導電ワイヤとして設けられ、ワイヤ上のビームの空間投射パターンが各ワイヤにより得られた電荷量の検出によって探知されることを特徴とする特許請求の範囲第３０項記載の方法。
（４５）ファイバのアレイは位置基準に関連する既知の位置でビーム路中に置かれ、ワイヤアレイにおけるビーム位置は各ワイヤのための検出された電荷から決定される請求の範囲第４４項記載の方法。
（４６）ビーム方向がワイヤアレイでのビーム位置と位置基準とを比較することによって探知されることを特徴とする請求の範囲第４５項記載の方法。
（４７）ビーム強度プロファイルが各ワイヤのための検出された電荷から決定されることを特徴とする請求の範囲第４５項記載の方法。