JPWO2017018444A1 - ビームセンサ用グラファイトシート、それを用いたビームセンサ用電極及びビームセンサ - Google Patents

Abstract

本発明は、レーザー加工時の歩留まりに優れたビームセンサ用グラファイトシートを提供することを課題とする。本発明はａ−ｂ面の表面に目玉状凸部を含まないことを特徴とするビームセンサ用グラファイトシートである。

Description

本発明は、ビームセンサ用グラファイトシート、それを用いたビームセンサ用電極、およびビームセンサに関するものである。好ましくは、加速器ビームセンサに関し、それに用いられるグラファイトシート、電極などを含む。

加速器は、荷電粒子を加速し、この集合体のビームを調製する。加速器ビームは、物質科学、生命科学、高エネルギー物理学、医療用途等の分野での最先端の技術に頻度高く使用されている。

ところで、この加速器ビームは、通過ビームの形状を破壊せずにリアルタイムで観測することが重要となっており、通過ビームに悪影響を及ぼさない事、検出感度が十分である事、及び長期連続使用できる耐久性がある事を満足する加速器ビームセンサが望まれている。

この加速器ビームセンサとして、例えば、所定のグラファイトシート（カーボングラファイト薄膜）をレーザー加工でリボン化することによって得られるビームモニタ用電極やビームモニタ装置が知られている（特許文献１）。

カーボングラファイト薄膜は、金属等に比べて耐熱性がある事から、長時間のビーム照射に対する耐久性を実現できる。しかしながら、特許文献１のカーボングラファイト薄膜は、特許文献２の方法で製造されたものであり、具体的には熱キュア法によって得られるポリイミドを炭素化した後、この炭素化フィルムを熱間等方圧プレス装置で加圧しながらグラファイト化することによって得られる薄膜である。そして、こうしたカーボングラファイト薄膜ではレーザー加工時に破断する確率が高く、歩留まりが劣っていた。また膜厚を薄くすることも難しく、実施例では２．２μｍ程度であって、加速器ビームが通過した際のビーム損失を小さくするにも限界があった。またリボン状に加工した後のリボンごとの電気抵抗のバラツキも大きかった。

特開２００７−１０１３６７号公報 特開２００２−３０８６１１号公報

そこで、本発明は、レーザー加工時の歩留まりに優れたビームセンサ用グラファイトシート（好ましくは加速器ビームセンサ用グラファイトシート）を提供することを課題として掲げた。なおこのグラファイトシートは、加速器以外のビームセンサに用いることも可能である。
本発明は、その好ましい態様において、ビーム損失低減、耐久性向上なども課題として掲げ、照射ビームに影響を殆ど及ぼすことなくリアルタイムでビーム形状を計測することも課題とする。

ところで、例えば図１に示された本発明のビームセンサ用電極においては、ビーム中心部に対応するリボン状グラファイトからの信号は大きく、ビーム端部に対応するリボン状グラファイトからの信号は小さくなるので、ビーム形状を正確に把握する場合、リボン状グラファイトからの信号を読み取るためのＡ／Ｄコンバータのダイナミックレンジを大きくとる必要がある。しかし、ビーム中心部に対応する信号が飽和しないように入力の許容範囲を設定すると、端部に対応する信号が小さくなり誤差が発生しやすくなるため、重心計算の誤差が大きくなってしまうという問題がある。

この点に鑑み、本発明は、その好ましい態様において、ビーム形状の測定を精密に行うことができるビームセンサ用電極やこれに使用されるビームセンサ用グラファイトシートを提供することも課題とする。

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、得られるグラファイトシートの表面に目玉状の凸部が無く厚み誤差が少なく、レーザー加工時の歩留まりが向上すること、そしてこの様な表面に目玉状の凸部が無く厚み誤差が少ないグラファイトシートを製造する場合、グラファイトシートを従来よりも薄くすることも可能となり、ビームセンサに用いた時のビーム損失を小さくでき、十分な耐久性及び検出感度を有するビームセンサ用グラファイトシート（好ましくは加速器ビームセンサ用グラファイトシート）が得られることを見出し、本発明を完成した。
また、必要に応じてリボン状グラファイトの幅及び間隔の一方又は両方を変化させると、より正確にビーム形状を測定できる。

すなわち、本発明に係る要旨は以下の通りである。
［１］ ａ−ｂ面（シート面）の表面に目玉状凸部を含まないことを特徴とするビームセンサ用グラファイトシート。
［２］ 膜厚のバラツキが２０％以下であることを特徴とするビームセンサ用グラファイトシート。
［３］ 加速器ビームセンサ用である［１］又は［２］に記載のグラファイトシート。
［４］ ａ−ｂ面（シート面）の表面に目玉状凸部を含まない［２］又は［３］に記載のグラファイトシート。
［５］ 膜厚が２．２μｍ未満である［１］〜［４］のいずれか１つに記載のグラファイトシート。
［６］ ５Ｋと３００Ｋにおける抵抗率比（残留抵抗率比）が１．２以上である［１］〜［５］のいずれか１つに記載のグラファイトシート。
［７］ 電気伝導度が１６０００Ｓ／ｃｍ以上である［１］〜［６］のいずれか１つに記載のグラファイトシート。
［８］ 脱水剤及び第三級アミンから選択される１種以上を用いて、芳香族ポリイミドを成膜して厚さが１００ｎｍ〜７．３μｍのフィルムとし、得られる芳香族ポリイミドフィルムをグラファイトシート、ガラス状カーボンシート、グラファイト板及びグラッシーカーボン板からなる群より選択される１種以上で挟んでプレスしながら２８００℃以上の温度で熱処理して得られる［１］〜［７］のいずれか１つに記載のグラファイトシート。
［９］ ［１］〜［８］のいずれか１つに記載のグラファイトシートをリボン状に切断してなり、これら複数のリボン状グラファイトが一定間隔で同一平面上に配置されてなることを特徴とするビームセンサ用電極。
［１０］ ［１］〜［８］のいずれか１つに記載のグラファイトシートをリボン状に切断してなり、これら複数のリボン状グラファイトの幅及びリボン状グラファイト間の間隔のいずれか一方又は両方が変更されて同一平面上に配置されてなることを特徴とするビームセンサ用電極。
［１１］ 前記リボン状グラファイトの幅が１００μｍ〜１００ｍｍ、前記リボン状グラファイトの間隔が１０μｍ〜１００ｍｍ、前記リボン状グラファイトの長さが１０ｍｍ〜８００ｍｍである［９］又は［１０］に記載のビームセンサ用電極。
［１２］ ［９］〜［１１］のいずれか１つに記載のビームセンサ用電極と、該電極の前面及び背面に平行して配設されかつ該電極から放出される二次電子を受け入れる一組の二次電子捕捉用電極とを有することを特徴とするビームセンサ。
［１３］ 複数の前記ビームセンサ用電極を、各電極面を平行にしつつ各電極面が前後に並ぶ様に配置し、各電極面のリボン状グラファイトが互いに異なる方向に配向している［１２］に記載のビームセンサ。

本発明によれば、レーザー加工時の歩留まりと厚み均一性に優れたビームセンサ用グラファイトシート（好ましくは加速器ビームセンサ用グラファイトシート）を提供できる。また、好ましくは、薄さ、ビーム損失低減、耐久性向上を実現でき、照射ビームに殆ど影響を及ぼすことなくリアルタイムでビーム形状を計測することもできる。このグラファイトシートを用いたビームセンサ（好ましくは加速器ビームセンサ）は、大強度陽子加速器のような大型の加速器のみならず、加速器一般に好適に使用可能なものである。例えば民生用の小型加速器にも使用でき、がん治療を目的とした陽子線治療装置（治療対象：脳腫瘍、肺がん、肝細胞がん、前立腺がんなど、加速器：サイクロトロン型など）、重粒子線（例えば炭素イオンビーム）治療装置（治療対象：骨、軟部の肉腫、悪性黒色腫など、加速器：シンクロトロン型など）、ホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ）装置（治療対象：頭頸部がん、脳腫瘍、黒色腫、中皮腫、乳がん、肝がん、直腸がん、肛門がんなど、ビーム：中性子ビーム（途中段階で負極性水素イオンビーム、陽子ビームなど）、加速器：例えばサイクロトロン型など）、がん診断（発見）を目的とした陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）診断用のＰＥＴ用放射性薬剤製造装置（加速器：サイクロトロン型など）などにも好適に使用できる。
加えて、本発明によれば、検出誤差が小さくなるため、ビーム形状の測定精度が高くなる。

図１は、本発明のビームセンサの一態様を示す斜視図である。 図２は、図１に示した本発明のビームセンサの一態様において、更に加速器を示した斜視図である。 図３は、本発明のビームセンサに用いられるセンサターゲットにおいて、リボン状グラファイトの配置状態の一例を示す概略平面図である。 図４は、本発明のビームセンサに用いられるセンサターゲットにおいて、リボン状グラファイトの配置状態の他の例を示す概略平面図である。 図５は、本発明のビームセンサに用いられるセンサターゲットにおいて、リボン状グラファイトの配置状態のさらに他の例を示す概略平面図である。 図６は、本発明のビームセンサに用いられるセンサターゲットにおいて、リボン状グラファイトの配置状態の別の例を示す概略平面図である。 図７は、本発明のビームセンサに用いられるセンサターゲットにおいて、リボン状グラファイトの配置状態のさらに別の例を示す概略平面図である。 図８は、本発明のビームセンサに用いられるセンサターゲットにおいて、リボン状グラファイトの配置状態の他の例を示す概略平面図である。 図９は、本発明のビームセンサに用いられるセンサターゲットにおいて、リボン状グラファイトの配置状態のさらに他の例を示す概略平面図である。 図１０は、本発明のビームセンサに用いられるセンサターゲットにおいて、リボン状グラファイトの配置状態の別の例を示す概略平面図である。

以下、図示例を参照しつつ本発明をさらに詳細に説明する。図１は、本発明のグラファイトシート（多層グラフェン薄膜、グラファイト薄膜）が適用可能な加速器ビームセンサの一例を示す概略斜視図である。図２は、図１に示した加速器ビームセンサにおいて、更に加速器５を示した概略斜視図である。

図１及び図２において、加速器ビームセンサ１００は、前側二次電子捕捉用電極２と、加速器ビームセンサ用電極３と、後側二次電子捕捉用電極４とを構成部材として含む。

加速器ビームセンサ用電極３は、通常、前側二次電子捕捉用電極２と後側二次電子捕捉用電極４との間に挿入して使用され、これらはビームハロー１からのビーム１０の軌道上に設置されている。本発明のビームセンサでは、ビーム１０のみでなくビームハロー１の部分のプロファイルをモニタリングすることも可能である。

より詳細には、加速器ビームセンサ用電極３は、複数のリボン状グラファイト３０が所定間隔おきに（すなわち隣り合うリボン状グラファイト間の最短距離を一定にして、かつ隣り合うリボン状グラファイト間の重心距離を一定にしつつ）水平方向に沿って並設されており、これら複数のリボン状グラファイト３０は全体として１つのセンサターゲット３１を構成し、このセンサターゲット３１がビーム軌道に配置される。この図示例では、リボン状グラファイト３０とプリント配線３３の数がそれぞれ８個描かれているが、これらの数は８個に限定されず、ビーム径、グラファイトシートの幅、間隔等に応じて適宜設定され、例えば、２〜１００本（すなわち、２本以上、１００本以下）の範囲から設定される。

そして前記各リボン状グラファイト３０は、絶縁性のフレーム基板３２に設けられたプリント配線３３の接続用の端子に導通可能に固定されており、この端子は図示しない電荷積分器に接続している。なお前記フレーム基板３２には、グランド用のプリント配線が設けられていてもよい。

一方、二次電子捕捉用電極２、４では、グラファイトシートからなる捕捉極２０、４０がいずれもビーム軌道に配置されており、これら捕捉極２０、４０は絶縁性のフレーム基板２２、４２に設けられたプリント配線２３、４３に導通可能に固定されている。これら捕捉用電極２、４のプリント配線２３、４３は、それぞれ独立して、図示しない直流電源装置に接続している。

この様な加速器ビームセンサ用電極３を二次電子捕捉用電極２、４と組み合わせ、加速器ビームセンサ用電極３のセンサターゲット３１よりも正電位となるように二次電子捕捉用電極２、４の捕捉極２０、４０に直流電源装置から電圧を印加すれば、ビームプロファイルを計測可能になる。具体的には、ビームハロー１からの荷電粒子（ビーム１０）をセンサターゲット３１に入射し、各リボン状グラファイト３０に接続するそれぞれの電荷積分器の正電荷信号を検出することによって、入射した荷電粒子ビームの垂直方向のビームプロファイルを計測できる。この電荷積分器の正電荷信号は、アンプ増幅して積分し、次いでマルチプレックスしてオシロスコープに表示させてもよい。

そして本発明では、以上の様な加速器ビームセンサ用電極３で使用されるリボン状グラファイト３０に、特定のグラファイトシート（多層グラフェン薄膜）を採用する点に特徴がある。このグラファイトシートは、（１）大面積で表面に目玉状凸部が無い為、及び／又はシートの厚み均一性に優れる為、レーザー加工性に優れ、リボン状グラファイト作製の歩留まりが高くなり、（２）好ましい態様では、膜厚が薄くビーム損失が少ない為、通過ビームの形状を損なうことなくそのままリアルタイムで計測でき、（３）金属薄膜に比べて、長期耐久性を維持することができる。なお二次電子捕捉用電極２、４の捕捉極２０、４０には、通常のグラファイトシート、金属薄膜などのような従来の二次電子捕捉電極用材料を用いてもよいが、これら捕捉極２０、４０にも本発明の特定のグラファイトシートを用いるのが好ましい。これにより、ビーム損失を低減しつつ二次電子を効率的に捕捉することが可能となる。

本発明で用いるグラファイトシート（多層グラフェン薄膜）は、ａ−ｂ面（シート面、グラファイトの炭素原子が六角網目状の格子を形成している面）の表面に目玉状凸部を含まない点、及び／又は膜厚のバラツキが２０％以内である点に特徴がある。前記ａ−ｂ面は、シートの表面または裏面（シート状の立体形状のうち、最も面積が大きな２つの面のうちいずれか）であるということもできる。従来のグラファイトシートは、こうした目玉状凸部が存在したり、シートの膜厚のバラツキが大きかったりしていたのに対して、本発明のグラファイトシートは、これらが改善され、表面と膜厚の均一性が優れている。ここでいう目玉状凸部は、典型的には、上から見て点対称であると共に山状に盛り上がっているものを指すが、グラファイトシート表面上に存在する凸部であれば特に限定されず、例えば、高分子膜を成膜した際の皺がそのまま炭素化・グラファイト化されて形成される皺であってもよい。また炭素化やグラファイト化の際に起こる不均一な収縮、膨張によって形成される皺であってもよい。凸部は、目玉形状を示すのであれば、目玉形状の直径又は高さは種々の大きさであってもよい。例えば目玉状凸部は、シート面の上から見て直径１ｍｍ以上、４ｍｍ以下の円形や楕円形で、高さが５０μｍ以上、２ｍｍ以下の山状に盛り上がっている部分であり、該目玉状凸部の周囲には例えば上から見て同心円状の直径１．２ｍｍ以上、８ｍｍ以下、高さ５０μｍ以上、２ｍｍ以下の凸部（凸部は、グラファイトシートの反対面から見ると凹部と言える）が形成されている場合もある。このような同心円状の凸部は目玉状凸部の周囲に２重〜５重に形成されることもある。本発明において、シート面上の凸部であっても、上から見て狭いほうの寸法（幅）が０．４ｍｍ未満であり、なおかつ長さ方向と幅方向の寸法の比率（長さ方向の寸法／幅方向の寸法）が８以上ある筋状のシワは、目玉状凸部とは言わない。かかる凸部（目玉状凸部）が存在したり、厚みバラツキが大きい従来のグラファイトシートでは、レーザーでグラファイトシートを所定の形状に加工する場合、例えば、リボン状に切断する際に、凸部を起点としてグラファイトシートに亀裂が入り又はグラファイトシートが途中で切れ、得られるリボン状グラファイトの歩留まりが低くなる虞がある。

前記グラファイトシートの膜厚バラツキは、好ましくは２０％以下、より好ましくは１９％以下、さらに好ましくは１８％以下、特に好ましくは１７％以下である。また１５％以下、１２％以下、１０％以下、８％以下、５％以下であることはなお一層好ましい。これより大きなグラファイトシート内の厚みバラツキがあっても、レーザー加工性が良好でビーム損失が小さければ、本発明に使用可能である。
ここで、グラファイトシートの任意の５点において膜厚Ｔ１〜Ｔ５を測定したときの算術平均値をＴａｖｅとし、膜厚Ｔ１〜Ｔ５のうち、膜厚算術平均値Ｔａｖｅとの差の絶対値が最も大きい膜厚をＴｍａｘとする。グラファイトシートの厚さのバラツキＶ（％）は、以下の（１）式で表されるとおり、膜厚Ｔｍａｘと膜厚の算術平均値Ｔａｖｅとの差の絶対値に１００を乗じた値を、膜厚の算術平均値Ｔａｖｅで除した値で定義される。
Ｖ＝１００×｜Ｔｍａｘ−Ｔａｖｅ｜／Ｔａｖｅ・・・（１）

前記グラファイトシートの膜厚は、加速器ビームがグラファイトシートを透過する際のビーム損失に影響を及ぼす為、薄くする事が好ましい。前記グラファイトシートの膜厚は、２．２μｍ未満であることが好ましく、より好ましくは１．９μｍ以下、さらに好ましくは１．７μｍ以下、さらにより好ましくは１．５μｍ以下、さらに好ましくは１．３μｍ以下、特に好ましくは１．１μｍ以下であり、５０ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以上、さらに好ましくは２００ｎｍ以上、さらにより好ましくは３００ｎｍ以上、特に好ましくは４００ｎｍ以上である。膜厚は自己支持性を充足しつつ薄くなる程、加速器ビームの透過を損なう事がなく、ビーム損失低減が可能となる。

膜厚の測定方法は、例えばノギス式や触針式などの接触式の測定方法、レーザー変位計、分光エリプソメトリー等の光学的測定方法、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）又はＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による断面観察による測定方法等であってもよい。

前記グラファイトシートの５Ｋと３００Ｋにおける抵抗率比（本書では残留抵抗率比とも呼び、３００Ｋでの抵抗率／５Ｋでの抵抗率を意味する）は、１．２以上であることが好ましく、より好ましくは１．６以上、さらに好ましくは１．８以上、さらにより好ましくは２．０以上であり、上限値は、例えば１０程度である。抵抗率比が高い程、得られたグラファイトシートの結晶化度が高まることを示し、高品質を示す指標となる。こうした高品質なグラファイトシートは、構造の欠陥部分が少ない為、加工不良の低減にも有効である。
上記抵抗率比は、特に限定はしないがｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ法や一般的な４端子法など既知の方法により測定した比抵抗率をもとに算出できる。また５Ｋでの測定においては、液体ヘリウム、またはヘリウム循環装置など既知の方法を用いてサンプルを冷却し、実施してもよい。

前記グラファイトシートの電気伝導度は、例えば１６０００Ｓ／ｃｍ以上であり、好ましくは１７５００Ｓ／ｃｍ以上、より好ましくは１８５００Ｓ／ｃｍ以上、さらに好ましくは１９５００Ｓ／ｃｍ以上である。電気伝導度もグラファイトシートの高品質性の指標となる。なお電気伝導度は、例えば２４０００Ｓ／ｃｍ以下又は２３０００Ｓ／ｃｍ以下であってもよい。
グラファイトシートの電気伝導度のバラツキは２０％以内であることが好ましく、１５％以内であることがより好ましく、１０％以内であることがさらに好ましく、５％以内であることが特に好ましい。
電気伝導度のバラツキは、複数箇所で電気伝導度Ｓを測定し、算術平均値Ｓａｖｅと、このＳａｖｅとの差の絶対値が最も大きい電気伝導度Ｓｍａｘとを求め、下記式によって算出した値で定義される。
電気伝導度のバラツキ（％）＝１００×｜Ｓｍａｘ−Ｓａｖｅ｜／Ｓａｖｅ
電気伝導度は、例えばｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ法や一般的な４端子法など既知の手法により電気抵抗を測定した後、サンプルの寸法や厚みから算出することができる。

前記グラファイトシートの面積は、例えば加速器ビームセンサ用電極に使用されるリボン状グラファイトの切り出しが可能である限り、特に限定されず、例えば１×１ｃｍ²以上、好ましくは２×２ｃｍ²以上、より好ましくは３×３ｃｍ²以上、さらに好ましくは５×５ｃｍ²以上、さらにより好ましくは１０×１０ｃｍ²以上、特に好ましくは２０×２０ｃｍ²以上、最も好ましくは３０×３０ｃｍ²以上である。これらグラファイトシートは、大きさが例えば１０ｃｍ×２６ｃｍ、１５ｃｍ×３５ｃｍや２０ｃｍ×４０ｃｍのものも含み得る。この様な大きい面積を有するグラファイトシートであれば、１組のセンサターゲット３１を構成する全リボン状グラファイト３０を、一枚のシートから切り出すことが可能になる為、センサターゲット３１内で膜厚のバラツキが均一となり、電気抵抗のバラツキも均一なものとすることができる。
なおグラファイトシートの面積の上限は製造可能な限り特に限定されず、例えば８０×８０ｃｍ²以下、好ましくは７０×７０ｃｍ²以下である。

グラファイトシートの耐熱温度（昇華）は、例えば３０００℃以上乃至３１００℃以上である。この様な高い耐熱温度を有するグラファイトシートは、加速器ビームを長時間照射しても十分な耐熱性を備え、かつ耐久性も有する。

本発明で用いるグラファイトシートは、例えば、特定の原料高分子膜を、特定の方法で炭素化及びグラファイト化することによって製造可能である。この原料高分子膜としては、酸二無水物（特に芳香族酸二無水物）とジアミン（特に芳香族ジアミン）からポリアミド酸を経て作製される芳香族ポリイミドが使用できる。

前記芳香族ポリイミドの合成に用いられ得る酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２’，３，３’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、１，１−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、１，１−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、オキシジフタル酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ｐ−フェニレンビス（トリメリット酸モノエステル酸無水物）、エチレンビス（トリメリット酸モノエステル酸無水物）、ビスフェノールＡビス（トリメリット酸モノエステル酸無水物）、およびそれらの類似物を含み、それらを単独または任意の割合の混合物で用いることができる。 特に剛直な構造を有した高分子構造を持つほどポリイミド膜の配向性が高くなり結晶性に優れたグラファイトが得られやすいこと、さらには入手性の観点から、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が特に好ましい。

前記芳香族ポリイミドの合成に用いられるジアミンとしては、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）、ｐ−フェニレンジアミン（ＰＤＡ）、４，４’−ジアミノジフェニルプロパン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、ベンジジン、３，３’−ジクロロベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、１，５−ジアミノナフタレン、４，４’−ジアミノジフェニルジエチルシラン、４，４’−ジアミノジフェニルシラン、４，４’−ジアミノジフェニルエチルホスフィンオキシド、４，４’−ジアミノジフェニル−Ｎ−メチルアミン、４，４’−ジアミノジフェニル−Ｎ−フェニルアミン、１，４−ジアミノベンゼン（ｐ−フェニレンジアミン）、１，３−ジアミノベンゼン、１，２−ジアミノベンゼンおよびそれらの類似物を含み、それらを単独で、または任意の割合の混合物で用いることができる。さらにポリイミド膜の配向性が高くなり結晶性に優れたグラファイトが得られやすいこと、入手性の観点から、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）、ｐ−フェニレンジアミン（ＰＤＡ）を用いることが好ましい。

前記ポリアミド酸は、無水酢酸等の酸無水物に代表される脱水剤、ピコリン、キノリン、イソキノリン、ピリジン等の第三級アミン類をイミド化促進剤として用いるケミカルキュア法でイミド化することが推奨される。ポリアミド酸を加熱によりイミド化する熱キュア法に比べ、ケミカルキュア法でポリイミド化した方が、得られるグラファイトの物性が向上する。

例えば、ケミカルキュアによるポリイミド膜の製造法は以下のようになる。まず上記ポリアミド酸の有機溶媒溶液に化学量論量以上の脱水剤と触媒量のイミド化促進剤を加え、アルミ箔等の支持基板やＰＥＴ等の高分子膜、ドラム又はエンドレスベルト等の支持体上に流延又は塗布して膜状とし、加熱により有機溶媒を乾燥させることにより、自己支持性を有する膜を得る。次いで、これを更に加熱して乾燥させつつイミド化させ、ポリイミド膜を得る。加熱の際の温度は、１５０℃から５５０℃の範囲が好ましい。
上記のようにイミド化促進剤を加えず、単純に加熱によりイミド化を行い、ポリイミド膜を得てもよい（熱キュア）。この場合の加熱温度も１５０℃から５５０℃の範囲が好ましい。

本発明の膜厚範囲のグラファイトシート（グラファイト膜）を得るためには、原料高分子膜（芳香族ポリイミド膜）の厚さは１００ｎｍ〜７．３μｍ（すなわち、１００ｎｍ以上、７．３μｍ以下）の範囲である事が好ましい。２００ｎｍ〜５μｍ（２００ｎｍ以上、５μｍ以下）の範囲であることはより好ましく、３００ｎｍ〜４μｍ（３００ｎｍ以上、４μｍ以下）の範囲であることはさらに好ましい。これは、最終的に得られるグラファイト膜の厚さは、一般に原料高分子膜が１μｍ以上では、原料高分子膜の厚さの６０〜３０％（６０％以下、３０％以上）程度となり、１μｍ未満では５０％〜２０％（５０％以下、２０％以上）程度となる場合が多いためである。そして厚みの薄い原料高分子膜を用いるほど、グラファイトの物性を向上できる。

以上のようにして得られた原料高分子膜を不活性ガス中あるいは真空中で加熱し、炭素化を行う。不活性ガスは、窒素、アルゴンあるいはアルゴンと窒素の混合ガスが好ましく用いられる。炭素化は通常８００℃〜１８００℃（すなわち、８００℃以上、１８００℃以下）程度の温度で行う。例えば、１０℃／分の昇温速度で昇温して８００℃〜１８００℃程度に加熱し、そのまま１０分間程度、例えば５分〜５時間（５分以上、５時間以下）、好ましくは１０分〜２時間（１０分以上、２時間以下）の温度保持を行う方法などが好ましく用いられる。昇温速度に特に制限は無いが、生産性向上の観点からは０．５℃／分以上が好ましく、また、十分な炭素化を行うためには１００℃／分以下が好ましい。一般的には１℃／分〜５０℃／分（１℃／分以上、５０℃／分以下）の間が好ましい。炭素化の際の加熱方式としては特に制限はないが、グラファイトヒーター等の抵抗加熱式のヒーターによる方式や、赤外線照射による方式を好ましく用いることができる。

上記の方法で炭素化された炭素化膜をグラファイト化炉内にセットし、グラファイト化を行う。グラファイト化に必要な２２００℃以上の高温を作り出すために、通常グラファイトヒーターに電流を流し、そのジュール熱を利用して加熱を行う。グラファイト化は不活性ガス中で行うが、不活性ガスとしてはアルゴンが最も適当であり、アルゴンに少量のヘリウムを加えるとさらに好ましい。

加熱温度は高ければ高いほど高電気伝導度のグラファイトシートを得やすいが、特に厚さ７．３μｍ以下の高分子膜は比較的低温でもグラファイトに転化しやすいため、本発明のグラファイトシートを得るために必要な加熱温度は比較的低めであり、２２００℃以上である。このように比較的低い温度でグラファイト化が可能であることは、グラファイト化炉の簡略化や電力節減によるコストダウンが可能という点で有利である。無論、高品質化したい場合にはグラファイト化時の温度は高温であるほどよい。グラファイト化では２６００℃以上の温度で加熱することが好ましく、さらに２８００℃以上であることが好ましく、３０００℃以上である事が最も好ましい。熱処理温度の上限は、例えば、３５００℃程度であってもよい。グラファイト化の熱処理温度までの昇温速度は特に限定されないが、例えば０．５℃／分〜１００℃／分（すなわち、０．５℃／分以上、１００℃／分以下）であり、好ましくは１℃／分〜５０℃／分（１℃／分以上、５０℃／分以下）である。また、グラファイト化の熱処理温度での保持時間は、例えば１０分〜１時間（１０分以上、１時間以下）である。

本発明のグラファイトシートは、炭素化膜を熱処理してグラファイト化する前記グラファイト化工程において、この炭素化膜を積層した後、黒鉛製ガスケットや、ポリイミド膜の焼成により得たグラファイトシートや、ガラス状カーボンシート等の補助シートに挟み込み、さらにＣＩＰ（Ｃｏｌｄ Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｐｒｅｓｓ：冷間静水圧プレス）材等の等方性グラファイト板又はグラッシーカーボン等のガラス状カーボン板などの補助板で挟んでプレスしながら熱処理することによって製造されてもよい。

補助シート及び／又は補助板で挟み込み、プレス熱処理してグラファイト化すると（好ましくは補助シートで挟み込み、さらに補助板で挟み込んでプレス熱処理してグラファイト化すると）、目玉状凸部が形成されず、シートの膜厚バラツキも小さくでき、その結果、レーザーでの切断加工性や加工品の電気抵抗のバラツキが良好なグラファイトシートを得ることができる。

なお補助シート及び／又は補助板は、炭素化膜を製造してからこれを挟み込んでもよいが、炭素化前の原料高分子膜の段階からこれを挟み込んでもよい。また炭素化膜または原料高分子膜を補助シート及び／又は補助板で挟み込んだものは、複数セットを積み重ねてから焼成用の炉内にセットしてもよい。また炭素化膜又は原料高分子膜を補助シート及び／又は補助板で挟み込んだものをプレス熱処理することは、グラファイト化の段階でのみで行ってもよいし、炭素化及びグラファイト化の両方の段階で行ってもよい。また一度グラファイト化して得たグラファイトシートを補助シート及び／又は補助板に挟み込み、再度グラファイト化温度（２２００℃以上）に加熱しながら、プレスしてもよい。

炭素化膜または原料高分子膜またはグラファイトシートを補助シート及び／又は補助板で挟み込んだものを、複数セット積み重ねてから焼成用の炉内にセットする場合、その積層セット数は例えば２セット以上、好ましくは５セット以上、さらに好ましくは１０セット以上である（すなわち、一度に加熱する炭素化膜または原料高分子膜またはグラファイトシートは、例えば２枚以上、好ましくは５枚以上、さらに好ましくは１０枚以上である）。このように複数枚の炭素化膜または原料高分子膜またはグラファイトシートを一度に加熱、あるいは加熱とプレスの両方を行う場合、炭素化膜または原料高分子膜またはグラファイトシート同士の間に挿入する補助シート及び／又は補助板は１枚でもよいし、２枚でもよいし、３枚以上でもよく、適宜調整すればよい。また複数枚の炭素化膜または原料高分子膜またはグラファイトシートを一度に焼成する場合、膜（シート）同士及び補助シート及び／又は補助板同士は、きれいに端を揃えて、ずれ無く上下に積み重ねるのが好ましい。これらがずれていると、特にプレスの際には荷重が均一に加わらずに、皺やひずみの多いグラファイトシートが得られる。

加熱時のプレス圧は０．１ｋｇｆ／ｃｍ²以上２００ｋｇｆ／ｃｍ²以下であることが好ましく、より好ましくは０．２ｋｇｆ／ｃｍ²以上１００ｋｇｆ／ｃｍ²以下、さらに好ましくは０．３ｋｇｆ／ｃｍ²以上５０ｋｇｆ／ｃｍ²以下である。

上記グラファイトシートは、加速器ビームセンサ用電極に使用する場合、例えば、フレーム基板及びセンサターゲット端子（フレーム基板上のプリント配線の先端にある、グラファイトに接する部分の端子）に固定して所望の形状に切断してもよく、予め所望の形状に切断したものをセンサターゲットの端子に固定してもよい。

上記グラファイトシートの形状は、センサターゲットの端子間を接続できる形状であればよく、例えば正方形、長方形、弓形等であり、好ましくはリボン状である。

リボン状グラファイトの幅は、所望のリボン状グラファイトの本数（所望の検出位置の数）、センサターゲットの端子間に固定できる自己支持性、レーザー加工性等の点で、好ましくは１００μｍ〜１００ｍｍ（すなわち、１００μｍ以上、１００ｍｍ以下）、より好ましくは２００μｍ〜５０ｍｍ（２００μｍ以上、５０ｍｍ以下）、さらに好ましくは５００μｍ〜１０ｍｍ（５００μｍ以上、１０ｍｍ以下）、さらにより好ましくは５００μｍ〜２ｍｍ（５００μｍ以上、２ｍｍ以下）である。
リボン状グラファイトの間隔は、隣接するグラファイト間の信号の干渉を抑制する点で、１０μｍ〜１００ｍｍ（１０μｍ以上、１００ｍｍ以下）であることが好ましく、より好ましくは５０μｍ〜５０ｍｍ（５０μｍ以上、５０ｍｍ以下）、さらに好ましくは１００μｍ〜１０ｍｍ（１００μｍ以上、１０ｍｍ以下）、さらにより好ましくは２００μｍ〜２ｍｍ（２００μｍ以上、２ｍｍ以下）である。
リボン状グラファイトの長さは、レーザー加工性、自己支持性、ビーム走行空間の有効径の点で、１０ｍｍ〜８００ｍｍ（１０ｍｍ以上、８００ｍｍ以下）が好ましく、より好ましくは２０ｍｍ〜７００ｍｍ（２０ｍｍ以上、７００ｍｍ以下）、さらに好ましくは３０ｍｍ〜５００ｍｍ（３０ｍｍ以上、５００ｍｍ以下）、さらにより好ましくは４０ｍｍ〜４００ｍｍ（４０ｍｍ以上、４００ｍｍ以下）である。

リボン状グラファイトの作製方法は、以下の通りである。
接着剤等の適当な固定化手段を用い、グラファイトシートをフレーム基板のプリント配線の端子に固定し、フレーム基板の加速器ビームの軌道を遮るように固定してもよく、この際、グラファイトシートの端部に張力を掛けながら固定してもよい。
次に、グラファイトシートにレーザーを照射し、複数のリボン状に加工してセンサターゲットを形成してもよい。

他方、レーザーを用いグラファイトシートをリボン状に加工し、得られたリボン状グラファイトをフレーム基板のプリント配線の各端子に接着剤により固定してもよい。接着剤は導電性であることが好ましい。

レーザーは、紫外線レーザー、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ₄レーザー、ファイバーレーザー、エキシマレーザー等の公知の加工用レーザーであることが好ましい。

以上より、本発明のビームセンサ用電極（好ましくは加速器ビームセンサ用電極）は、前記グラファイトシートをリボン状に切断してなり、これら複数のリボン状グラファイトが同一平面上に配置されてなることを特徴とする。本発明のモニタ用電極（ビームセンサ用電極）は、ビーム損失が低減されており、加速器ビームの形状や照射状態をそのままリアルタイムで計測することができる。

このモニタ用電極は、用いる加速器ビームに応じて、リボン状グラファイトの本数、幅、長さ、膜厚、リボン状グラファイト同士の間隔を適宜調節することができる。例えば、図３は、前記図１及び図２において所定間隔おきにリボン状グラファイトを配置した状態を示す部分拡大概略平面図である。この図１、図２及び図３の例では、リボン状グラファイト３０が同一の幅ｗ１及び間隔ｄ１で同一平面上に配置されており、センサターゲットは通常、製造効率の点で、この様な配置を取る。

リボン状グラファイトは、所定間隔おきではない様々な態様で配置してもよく、リボン状グラファイトの幅に適宜変化をもたせてもよい。図４〜１０は、リボン状グラファイトの幅と間隔の一方又は両方を適宜変化させて配置したセンサターゲットを示す部分拡大概略平面図であり、各図の具体的態様とそれらのメリットについて説明する。なお、リボン状グラファイトの幅を変化させるとは、リボン状グラファイトの少なくとも1つの幅が、他と異なっていることを意味し、リボン状グラファイトの間隔を変化させるとは、リボン状グラファイトの間隔の少なくとも1つが、他と異なっていることを意味する。

図４は、同一の幅ｗ１のリボン状グラファイト３０が異なる間隔ｄ１及びｄ２で同一平面上に配置される一例であり、中央部分の間隔ｄ２が他の部分の間隔ｄ１よりも狭くなっている。このように配置すると、狭い間隔ｄ２の部分で精密にビーム形状を測定することができる。

図５は、図４と同様に、同一の幅ｗ１のリボン状グラファイトが異なる間隔ｄ１及びｄ２で同一平面上に配置されている。ただし、この図５の例では、中央から等距離の２箇所で、各箇所当たり１つ以上（図示例では１つ）の間隔ｄ２が、他の箇所での間隔ｄ１よりも狭くなっている。この２箇所は、概ね、ビームの光束の周縁部に該当しており、ビームの光束の中心からの位置が少しずれただけでビーム強度の変化が大きい傾向にあり、そのような部分の測定精度を高めるのに有効である。

図６は、異なる幅ｗ１及びｗ２（ｗ１＞ｗ２）のリボン状グラファイト３０が異なる間隔ｄ１及びｄ２（ｄ１＞ｄ２）で同一平面上に配置される一例を示し、中央部分の幅ｗ２が他の部分の幅ｗ１よりも狭く、また中央部分の間隔ｄ２が他の部分の間隔ｄ１よりも狭くなっている。この例でも、中央付近のビーム形状の測定精度を高くすることができる。
また中心付近のリボン状グラファイトのビームを受ける面積が小さく、端付近のリボン状グラファイトがビームを受ける面積が大きいので、一般的な中心付近の強度が強いビームの形状を測定する際には、各リボン状グラファイトから検出されるシグナル強度の差が相対的に小さくなるため、検出装置のダイナミックレンジを小さく設定することができ、結果として単純な検出装置でも全体的に誤差の小さいシグナル検出が可能となる。

図７は、リボン状グラファイト３０が異なる幅ｗ１及びｗ２（ｗ１＞ｗ２）並びに異なる間隔ｄ１及びｄ２（ｄ１＞ｄ２）で同一平面上に配置され、狭い間隔ｄ２が複数配される一例である。図示例では、中央から等距離になる２箇所で、各箇所当たり１つ以上（図示例では２つ）の狭い幅ｗ２のリボン状グラファイトが、各箇所当たり１つ以上（図示例では１つ）の狭い間隔ｄ２で配置されており、当該箇所で、ビーム形状を精度よく測定できる。

図８は、異なる幅ｗ１及びｗ２（ｗ１＞ｗ２）のリボン状グラファイト３０が同一の間隔ｄ１で同一平面上に配置される一例である。図示例では、中央部周辺のリボン状グラファイトの幅ｗ２が他の部分の幅ｗ１よりも狭くなっており、一般的な中心付近の強度が強いビームの形状を測定する際には、各リボン状グラファイトから検出されるシグナル強度の差が相対的に小さくなるため、検出装置のダイナミックレンジを小さく設定することができ、結果として単純な検出装置でも全体的に誤差の小さいシグナル検出が可能となる。

図９は、異なる幅ｗ１及びｗ３（ｗ３＞ｗ１）のリボン状グラファイト３０が同一の間隔ｄ１で同一平面上に配置される一例である。図示例では、中央部の幅よりも広い幅を有するリボン状グラファイトが端部周辺部（図示例では両端部周辺部）に１つ以上（図示例では２つ）、一定の間隔ｄ１で配置されている。ビーム強度が弱い部分は、幅に応じて電流信号が高くなるため、広い幅ｗ３のリボン状グラファイトを用いればビーム形状の測定感度）が向上する。また一般的な中心付近の強度が強いビームの形状を測定する際には、各リボン状グラファイトから検出されるシグナル強度の差が相対的に小さくなるため、検出装置のダイナミックレンジを小さく設定することができ、結果として単純な検出装置でも全体的に誤差の小さいシグナル検出が可能となる。

図１０は、異なる幅ｗ１及びｗ３（ｗ３＞ｗ１）のリボン状グラファイト３０が同一の間隔ｄ１で同一平面上に配置される他の例である。図示例では、端部周辺部に使用されるリボン状グラファイトの幅よりも広いものが、中央部に１つ以上（図示例では３つ）、一定の間隔ｄ１で配置されている。ビーム強度が強い部分に、広い幅ｗ３のリボン状グラファイトを使用すれば、耐久性向上に寄与する。

図３〜図１０で図示した様に、使用されるビームや目的に応じて、複数のリボン状グラファイトの幅及びリボン状グラファイト間の間隔（最短距離又は重心間距離、図示例では最短距離を示した）のいずれか一方又は両方が変更され同一平面上に配置されてなる態様も本発明に含まれる。

この様な変更例では、リボン状グラファイトの幅は、同一であってもよく、異なっていてもよく、異なる場合には、幅が異なるものを複数以上使用してもよい。異なる幅のものを使用する場合、幅は相対的に狭い幅と広い幅に分類されることになるが、幅が狭いものは、ビーム形状の測定精度を高める部分に使用されたり、幅が広いものは、感度を上げる点でビーム強度の弱い部分に使用されたり、耐久性を上げる点でビーム強度の強い部分に使用されてもよい。

リボン状グラファイト間の間隔も、同一であってもよく、異なっていてもよく、異なる場合には、間隔が異なるものを複数以上使用してもよい。異なる間隔のものを使用する場合、狭い間隔と広い間隔に相対的に分類されるが、狭い間隔は測定精度を高める部分に使用してもよい。

例えば、図１に示される本発明の加速器ビームセンサにおいて、センサターゲットを構成するリボン状グラファイトを通過するビーム粒子の数は、リボン状グラファイトの位置により異なっている。すなわち、全てのリボン状グラファイトの幅が同じである場合（例えば図３）、リボン状グラファイトが配置される位置により、受けるビームが異なる。例えば加速器から出るビーム光束の中心部（円形ビームの場合は、円心部）に配置されたリボン状グラファイトを通過するビーム粒子数は、光束周縁部（円形ビームの場合は、円周部）に配置されたリボン状グラファイトより多くなる。

従って、光束中心部（円形ビーム円心部など）に配置されたリボン状グラファイトと光束周縁部（円形ビーム円周部など）に配置されたリボン状グラファイトとでは、検出されるビーム強度が異なることになり、これにより検出誤差が生じる可能性がある。このような誤差を小さくする手法として、例えば光束中心部（円心部など）に配置されたリボン状グラファイトの幅を小さく（例えば図６、図８）、光束周縁部（円周部など）に配置されたリボン状グラファイトの幅を大きくすることが有効である（例えば図９）。このような場合は、配置される位置によって、リボン状グラファイトの幅が異なるため、リボン状グラファイトが所定間隔おきに並ぶことにはならないが、特に問題はない。またビームの一部の位置について検出位置をより密にしたい場合には、該当の箇所にてリボン状グラファイトの間隔を狭くすることが有効である（例えば図４、図５、図６、図７）。

ビーム中心部を測定するセンサターゲット中心部では、ビーム強度が強くなる傾向があり、センサターゲット中心部でリボン状グラファイトの幅を広くして耐久性を向上させておくこともできる。
なお上記の例ではリボン状グラファイト間の間隔として、隣り合うリボンの近接する端と端同士の距離により規定してあるが、隣り合うリボン状グラファイトの重心同士の距離により規定してもよい。

グラファイトシート以外の部材の材質は、当該用途で採用されている公知の材料が適宜使用でき、例えば、フレーム基板２２、３２、４２は、絶縁性、耐放射線性及び真空中での低いガス放出の特性を有する材質で形成されているのが好ましい。この様な材質としては、セラミックスが挙げられ、強度、熱伝導を考慮すると、アルミナ、窒化ケイ素等が好ましい。

本発明には、前記加速器ビームセンサ用電極と、該電極の前面及び背面に平行して配設されかつ該電極から放出される二次電子を受け入れる一組の二次電子捕捉用電極とを有することを特徴とする加速器ビームセンサが包含される。

加速器ビームセンサ用電極３と二次電子捕捉用電極２との間隔（グラファイト薄膜同士の間隔）は、真空の排気特性を考慮して適宜設定でき、例えば、フレーム基板２２の面積が１００００ｍｍ²以下の場合には、２〜１０ｍｍ（すなわち、２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下）が好ましく、３〜１０ｍｍ（３ｍｍ以上、１０ｍｍ以下）がより好ましい。フレーム基板２２の面積がこれより大きい場合には、間隔の上限を１５ｍｍ程度としてもよい。加速器ビームセンサ用電極３と二次電子捕捉用電極４との間隔についても同様である。

二次電子捕捉用電極２のプリント配線２３の引出用の個々の端子は、電圧印加用の直流電源装置の陽極端子に接続している。二次電子の放出量が高い場合には、この陽極端子にコンデンサを挿入してもよい。

なお図示例では、水平方向に並設されたリボン状グラファイトで構成したセンサターゲットを備えた加速器ビームセンサ用電極を用いたが、リボン状グラファイトを並設する向きは、計測したいプロファイルに合わせて設定することができる。またリボン状グラファイトは必ずしもフレーム基板の辺に対して平行に固定する必要は無く、斜め方向に固定してもよい。さらにリボン状グラファイトが異なる方向（例えば互いに直交する方向）に並設された複数（例えば２つ）のセンサターゲットを備えたモニタ用電極を併用することによって、異なる方向のビームプロファイルを同時に計測してもよい。
すなわち、複数の前記加速器ビームセンサ用電極を、各電極面を平行にしつつ各電極面が前後に並ぶ様に配置し、各電極面のリボン状グラファイトが互いに異なる方向に配向していてもよく、この場合、前側二次電子捕捉用電極、後側二次電子捕捉用電極以外に、加速器ビームセンサ用電極間に二次電子捕捉用電極をさらに設けてもよい。

上記の様なビームセンサによって、プロファイルの計測が可能な荷電粒子のビームのエネルギーは、電子等の軽い荷電粒子では１ｋｅＶ以上である。またより重い荷電粒子でも、例えば、１００ｋｅＶ以上である。ビームロスを考慮すると、できるだけ高いエネルギーが望ましく、核子あたり１ＭｅＶ以上、５００ＭｅＶ以上、１ＧｅＶ以上が望ましく、１０ＧｅＶ以上、３０ＧｅＶ以上、又は１００ＧｅＶ以上であってもよい。

本発明は、加速器ビームセンサに限らず、他の種々のビームセンサにも応用ができる。このような用途としては、ビーム強度モニタ（捕捉用電極で二次電子数の計測）、ビームコース中心から外れたロスビームのモニタなどのビームモニタ用の電極等が挙げられる。また、ビームの発生装置に特に制限はなく、例えば原子炉から放出されるビームのビームセンサにも応用できる。

本願は、２０１５年７月３０日に出願された日本国特許出願第２０１５−１５１３２３号及び２０１５年９月２９日に出願された日本国特許出願第２０１５−１９１７５４号に基づく優先権の利益を主張するものである。２０１５年７月３０日に出願された日本国特許出願第２０１５−１５１３２３号及び２０１５年９月２９日に出願された日本国特許出願第２０１５−１９１７５４号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

［残留抵抗率比の測定］
作製したグラファイトシートの一部から５ｍｍ角サイズを切り出し、ガラス板（１ｃｍ角）上にのせ、銀ペースト（藤倉化成製、ドータイト５５０）で四隅を固定した（電気特性測定用サンプル）。この測定用サンプルを１５０℃で加熱したホットプレートにのせ、２分間加熱しエージングさせた。このサンプルをホール効果測定装置（（株）東陽テクニカ製、ＲＥＳＩＴＥＳＴ）にセットし、銀ペースト部分に測定用電極を取り付けた。電流値は１０ｍＡとし、測定電圧をナノボルトメーターで計測した。電気特性測定用サンプルを冷凍機付きクライオスタット（（株）東陽テクニカ製）にセットし、５Ｋまで冷却した。５Ｋ到達後、３００Ｋまで測定温度モードを１／Ｔ（温度）、測定点数を４０点とし、各温度におけるグラファイトフィルムの比抵抗を測定した。残留抵抗率比は式（２）に代入することで算出した。
残留抵抗率比＝ρ３００Ｋ／ρ５Ｋ −（２）
ρ３００Ｋ／ρ５Ｋが１以上の場合は金属的な高品質のフィルムと目される。

［膜厚の測定］
接触式厚み計にて測定した。

［電気伝導度の測定］
電気伝導度の測定はｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ法によって行った。この方法は薄膜状の試料の電気伝導度（シート抵抗）を測定するのに最も適した方法である。この測定法の詳細は（第四版）実験化学講座９ 電気・磁気（社団法人日本化学会編、丸善株式会社発行（平成３年６月５日発行））（Ｐ１７０）に記載されている。この手法の特徴は、任意の形状の薄膜試料端部の任意の４点に電極を取り付けて測定を行うことが出来る事であり、試料の厚さが均一であれば正確な測定が行える。本発明においては正方形に切断した試料を用い、それぞれの４つの角（稜）に銀ペースト電極を取り付けて行った。測定は（株）東陽テクニカ製、比抵抗／ＤＣ＆ＡＣホール測定システム、ＲｅｓｉＴｅｓｔ ８３００を用いて行った。電気伝導度は得られた比抵抗値から電気伝導度＝１／比抵抗値から算出した。

［グラファイトシートの厚さのバラツキの測定方法］
グラファイトシートの厚さのバラツキＶ（％）は、上述した（１）式で表されるとおり、膜厚Ｔｍａｘと膜厚の算術平均値Ｔａｖｅとの差の絶対値に１００を乗じた値を、膜厚の算術平均値Ｔａｖｅで除した値である。

（実施例１）
［ポリイミドフィルムの作製方法］
４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）の３当量を溶解したＤＭＦ溶液にピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）の４当量を溶解して、両末端に酸無水物を有するプレポリマを合成した後、そのプレポリマを含む溶液にｐ−フェニレンジアミン（ＰＤＡ）の１当量を溶解して得られたポリアミド酸を１８．５ｗｔ％含む溶液を得た。

この溶液を冷却しながら、ポリアミド酸に含まれるカルボン酸基に対して、１当量の無水酢酸、１当量のイソキノリン、およびＤＭＦを含むイミド化触媒を添加し撹拌した後、脱泡した。攪拌から脱泡までは０℃に冷却しながら行った。次にこの混合溶液が、乾燥後に所定の厚さになるようにアルミ箔上に塗布した。

アルミ箔上の混合溶液層は、熱風オーブンで１００℃において６０秒乾燥して、自己支持性を有するゲルフィルムにした。そのゲルフィルムをアルミ箔から引き剥がし、フレームに固定した。さらに、ゲルフィルムを、熱風オーブンにて２５０℃で６０秒、４５０℃で６０秒と段階的に加熱して乾燥した。その結果、１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形で厚み３．５μｍのポリイミドフィルムを得た。

［加速器ビームセンサ用グラファイトシートの作製（炭素化）］
サイズ１５０ｍｍ×１５０ｍｍ、厚み３．５μｍのポリイミドフィルムを、サイズ２００ｍｍ×２００ｍｍのグラファイトシートで挟み込み、電気炉を用いて窒素雰囲気下で、２．５℃／ｍｉｎの昇温速度で１０００℃まで昇温した後、１０００℃で１時間温度キープして炭素化した。

［加速器ビームセンサ用グラファイトシートの作製（グラファイト化）］
得られたサイズ１２１ｍｍ×１２１ｍｍの炭素化フィルムを、サイズ２００ｍｍ×２００ｍｍのグラファイトシートで挟み込み、さらにこれをサイズ２００ｍｍ×２００ｍｍのＣＩＰ材の正方形の板で挟み込み、グラファイト化用のプレス機構付き電気炉に入れてグラファイト化した。グラファイト化は、アルゴンガス雰囲気中で２．５℃／分の速度で３０００℃まで昇温し、３０００℃で３０分間保ったのち自然冷却させることにより行った。３０００℃到達後から３０分間、厚み方向の圧力が０．５ｋｇｆ／ｃｍ²となるようにプレスし、その後プレスを終了した。
得られたグラファイトシートは１３５ｍｍ×１３５ｍｍの正方形であり、その４隅と中心の５箇所における膜厚の平均値は、１．１μｍであり、該５箇所における厚みの値は、全て膜厚の平均値１．１μｍから１５％以内の範囲に入っていた。３００Ｋと５Ｋにおける残留抵抗率比は、２．１であり、電気伝導度は、２２０００Ｓ／ｃｍであった。また、グラファイトシート上に目玉状凸部は存在していなかった。

［加速器ビームセンサ用電極の作製］
得られたグラファイトシートを、約４５ｍｍ×約１００ｍｍのサイズに切断し、両端を、プリント配線を形成したフレーム基板上（１１０ｃｍ角の正方形の１辺側をくりぬきコの字状とした形状）に、導電性接着剤にて貼り付け、その状態で波長５３２ｎｍ、スポットサイズ２０μｍφ、８２０ｍＷ ｐｅａｋ、６００００Ｈｚ、ラインスイープ１０００ｍｍ／分の条件にてレーザー切断加工し、リボン幅１ｍｍ、リボン同士の間隔１ｍｍ、リボン長さ７０ｍｍ（宙に張られた部分の長さ）、リボン本数２０本にて、リボン状グラファイトがフレーム基板上に一定間隔で平行に並んで形成されたもの（加速器ビームセンサ用電極）を作製した。同様の実験をさらに５回行い、合計６個のビームセンサ用電極を作製した。
レーザー加工の際、リボン状グラファイトは１．１μｍと非常に薄いにも関わらず、途中で割れたり、切れたりすることが殆どなく、高い歩留まりで加速器ビームセンサ用電極を製造できた。また各リボンの両端間の電気抵抗のバラツキは１０％以下であり、非常に均一であった（特許文献１のグラファイトシートは、途中で割れや切断が起こり、歩留まりの点で劣っていた。）。

１：ビームハロー
２：前側二次電子捕捉用電極
３：加速器ビームセンサ用電極
４：後側二次電子捕捉用電極
５：加速器
１０：ビーム
２０：捕捉極
２２：フレーム基板
２３：プリント配線
３０：リボン状グラファイト
３１：センサターゲット
３２：フレーム基板
３３：プリント配線
４０：捕捉極
４２：フレーム基板
４３：プリント配線
１００：加速器ビームセンサ

Claims (13)

1. ａ−ｂ面（シート面）の表面に目玉状凸部を含まないことを特徴とするビームセンサ用グラファイトシート。
2. 膜厚のバラツキが２０％以下であることを特徴とするビームセンサ用グラファイトシート。
3. 加速器ビームセンサ用である請求項１又は２に記載のグラファイトシート。
4. ａ−ｂ面（シート面）の表面に目玉状凸部を含まない請求項２又は３に記載のグラファイトシート。
5. 膜厚が２．２μｍ未満である請求項１〜４のいずれか１項に記載のグラファイトシート。
6. ５Ｋと３００Ｋにおける抵抗率比（残留抵抗率比）が１．２以上である請求項１〜５のいずれか１項に記載のグラファイトシート。
7. 電気伝導度が１６０００Ｓ／ｃｍ以上である請求項１〜６のいずれか１項に記載のグラファイトシート。
8. 脱水剤及び第三級アミンから選択される１種以上を用いて、芳香族ポリイミドを成膜して厚さが１００ｎｍ〜７．３μｍのフィルムとし、得られる芳香族ポリイミドフィルムをグラファイトシート、ガラス状カーボンシート、グラファイト板及びグラッシーカーボン板からなる群より選択される１種以上で挟んでプレスしながら２８００℃以上の温度で熱処理して得られる請求項１〜７のいずれか１項に記載のグラファイトシート。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のグラファイトシートをリボン状に切断してなり、これら複数のリボン状グラファイトが一定間隔で同一平面上に配置されてなることを特徴とするビームセンサ用電極。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のグラファイトシートをリボン状に切断してなり、これら複数のリボン状グラファイトの幅及びリボン状グラファイト間の間隔のいずれか一方又は両方が変更されて同一平面上に配置されてなることを特徴とするビームセンサ用電極。
11. 前記リボン状グラファイトの幅が１００μｍ〜１００ｍｍ、前記リボン状グラファイトの間隔が１０μｍ〜１００ｍｍ、前記リボン状グラファイトの長さが１０ｍｍ〜８００ｍｍである請求項９又は１０に記載のビームセンサ用電極。
12. 請求項９〜１１のいずれか１項に記載のビームセンサ用電極と、該電極の前面及び背面に平行して配設されかつ該電極から放出される二次電子を受け入れる一組の二次電子捕捉用電極とを有することを特徴とするビームセンサ。
13. 複数の前記ビームセンサ用電極を、各電極面を平行にしつつ各電極面が前後に並ぶ様に配置し、各電極面のリボン状グラファイトが互いに異なる方向に配向している請求項１２に記載のビームセンサ。

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