KR20090015578A - Paradaycup for energy measurement - Google Patents

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Abstract

A Faraday cup is provided to measure high precision, charge quantity and energy and minimize shape change of a Faraday cup and add energy measurement function. A particle collector(10) comprises a minute opening part formed with penetrating for the energy measurement of the high-energy particle included in a charged high energy beam. An earth(20) is equipped in order to form the reference potential for charge quantity measurement of the particle sampled in the particle collector. An insulator(30) is equipped for insulation between the earth and the particle collector. A shielding housing(40) prevents out-diffusion of material generated in each element and prevents the charged particle from crashing to the earth.

Description

에너지 측정을 위한 파라데이컵{Paradaycup for Energy Measurement}Faradaycup for Energy Measurement

본 발명은 에너지 측정을 위한 파라데이컵에 관한 것으로, 고에너지 입자의 전하량 측정 및 에너지 분석장치와 연결시켜 고에너지 입자의 에너지를 측정할 수 있는 파라데이컵에 관한 것이다The present invention relates to a Faraday cup for measuring energy, and relates to a Faraday cup that can measure the energy of the high-energy particles in connection with the charge amount measurement and energy analysis device of the high-energy particles.

일반적으로, 파라데이컵은 고에너지 대전 입자의 전하량을 포집 및 측정할 수 있는 장치로서, 포집체로 입사되는 전체 전하를 접지로 이동시키고, 이에 따른 전위차를 측정하는데, 컵 형상의 절연된 도체에 포집된 전하가 저항을 통하여 접지로 흐르도록 구성된다.In general, Faraday Cup is a device capable of collecting and measuring the amount of charge of high-energy charged particles, and moves the total charge incident to the collector to ground, and thus measures the potential difference, which is collected in a cup-shaped insulated conductor. Configured charge flows through the resistor to ground.

여기서, 파라데이컵 내부로 입사되어 포집된 전하들은 충돌을 일으키며 전하량을 측정할 수 있도록 이루어지며, 접지로 흐르면서 발생하는 전위차를 전기적 연결 수단으로 측정 장치와 연결시켜 전위차에 따른 전하량 및 전류 등을 측정할 수 있도록 이루어진다.Here, the charges incident and collected inside the Faraday cup cause collision and measure the amount of charge, and measure the amount of charge and current according to the potential difference by connecting the potential difference generated while flowing to the ground with the measuring device through the electrical connection means. It is done to do that.

특히, 레이저 가속 실험 등과 같은 극초단 측정이 요구되고, 고주파 잡음 대비 소신호를 측정해야 하는 경우에는, 측정 신호선과 임피던스가 매칭된 동축형 파 라데이컵이 정밀성 및 속도면에서 우수하다.In particular, when ultra-short measurements such as laser acceleration experiments are required, and small signals are to be measured against high frequency noise, a coaxial Faraday Cup in which impedances match the measurement signal lines are excellent in precision and speed.

더불어, 비접촉식 전하량 측정장치 중 변류기(變流器, Current Transformer) 및 WCM(Wall Current Monitor) 등은 정밀성 및 속도는 파라데이컵 보다 낮지만 보편적으로 이용되고 있다.In addition, current transformers and wall current monitors (WCMs) of non-contact electric charge measuring devices are generally used although their precision and speed are lower than those of Faraday Cup.

그러나, 상기 비접촉식 전하량 측정장치는 측정의 속도 및 정밀도가 낮아 사용 범위에 한계가 있으며, 파라데이컵은 측정 속도 및 정밀도가 우수하지만 포집체로 입사되는 전체 전하를 접지로 이동시키므로 다른 장치와 동시에 이용하지 못하고, 이에 따라 에너지 분석을 위한 장치와 동시에 사용이 가능하지 않으며, 각 펄스의 전하량 특성과 에너지 분포 특성을 동시에 기록할 수 없는 등의 문제점이 있었다.However, the non-contact charge amount measuring device has a limitation in the range of use because of the low speed and precision of measurement, and the Faraday Cup has excellent measuring speed and precision, but it does not use simultaneously with other devices because it moves the entire charge incident to the collector to ground. Therefore, there is a problem that can not be used simultaneously with the device for energy analysis, and the charge amount characteristics and energy distribution characteristics of each pulse can not be recorded at the same time.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 높은 정밀도 및 측정 속도의 전하량 측정 및 에너지 측정이 가능한 파라데이컵을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention to provide a Faraday cup capable of measuring the amount of charge and energy measurement of high precision and measurement speed.

본 발명의 다른 목적은 파라데이컵의 형상 변화를 최소화시키면서 에너지 측정 기능이 부가된 파라데이컵을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a Faraday cup to which an energy measuring function is added while minimizing the shape change of the Faraday Cup.

본 발명의 다른 목적은 부가된 기능에 따라 변형된 형상 변화에 의해 전하량 측정 기능이 저하되지 않는 파라데이컵을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a Faraday cup in which the charge amount measuring function is not deteriorated by a shape change modified according to the added function.

본 발명은 파라데이컵의 중심부를 기준으로 그 단부에 미세 직경의 관통홀을 형성시켜 에너지 측정장치로 입자가 이동할 수 있도록 형성하되, 입사된 고에너지 빔 중 전하량 측정 오차가 발생하지 않도록 미소량만이 통과되도록 홀을 형성한다.The present invention is formed so that the particles can be moved to the energy measuring device by forming a through hole of a fine diameter based on the center of the Faraday cup, but only a small amount so that the charge amount measurement error does not occur in the incident high energy beam Form a hole so that it passes.

이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 파라데이컵 일측 단부에 입사된 고에너지 빔 중 미소량이 통과하도록 미세 개구를 형성시켜 에너지 측정장치에서 고에너지 입자의 에너지를 측정할 수 있는 기능을 부가할 수 있으며, 동시에 전위차 측정 기능을 제한하지 않도록 미소량이 통과하는 미세 개구가 형성됨으로써, 전위차 측정을 위한 고에너지 입자를 측정함에 있어 높은 정확도와 속도를 유지할 수 있고, 에너지 분광기 이외에도 다양한 측정장치를 배치하여 다양한 측정을 전위차 측정과 동시에 실시할 수 있는 등의 효과를 거둘 수 있다.As described above, the present invention having the configuration as described above has a function of measuring the energy of the high-energy particles in the energy measuring device by forming a micro-opening so that a small amount of the high-energy beams incident at one end of the Faraday cup pass. At the same time, a micro aperture through which a small amount passes is formed so as not to limit the potentiometric measurement function, thereby maintaining high accuracy and speed in measuring high energy particles for potentiometric measurement. Can be arranged to effect various measurements simultaneously with the potential difference measurement.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 대전된 고에너지 빔에 포함된 고에너지 입자의 에너지 측정을 위하여, 관통형성된 미세 개구부를 포함하는 입자 포집체와, 상기 입자 포집체에서 포집된 입자의 전하량 측정을 위해 기준 전위를 형성하도록 구비된 접지체와, 상기 입자 포집체와 접지체 간의 절연을 위하여 구비된 절연체와, 상기 각 구성 요소에서 발생된 물질의 외부 방출을 막고, 대전된 입자가 상기 접지체로의 충돌을 막는 차폐 하우징을 포함한다.In order to achieve the object as described above, the present invention provides a particle collector including a through-opening micro-opening for measuring the energy of the high-energy particles contained in the charged high-energy beam, and the particles collected from the particle collector. A grounding body provided to form a reference potential for measuring the amount of charge, an insulator provided for insulation between the particle collector and the grounding body, and an external emission of a material generated in each of the components, and charged particles It includes a shielding housing that prevents a collision to the ground body.

그리고, 상기 미세 개구부의 직경은 1mm 이하인 것을 특징으로 한다.And, the diameter of the fine opening is characterized in that less than 1mm.

더불어, 상기 입자 포집체에서 포집된 고에너지 입자가 이동하는 동축 케이블이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the coaxial cable to move the high-energy particles collected by the particle collector is characterized in that it is further provided.

여기서, 상기 동축 케이블은 코어와 접지 간의 직경비와, 유전체의 유전율에 따라 특성 저항이 결정되는 것을 특징으로 하는 에너지 측정을 위한 파라데이컵.Here, the coaxial cable Faraday cup for energy measurement, characterized in that the characteristic resistance is determined according to the diameter ratio between the core and the ground, and the dielectric constant of the dielectric.

또한, 상기 파라데이컵은 상기 입자 포집체의 외부 직경과 접지체의 내부 직경의 비율에 따라 특성 저항이 결정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the Faraday cup is characterized in that the characteristic resistance is determined according to the ratio of the outer diameter of the particle collector and the inner diameter of the grounding body.

여기서, 상기 동축 케이블의 특성 저항과 상기 파라데이컵의 특성 저항은 매칭되는 것을 특징으로 한다.Here, the characteristic resistance of the coaxial cable and the characteristic resistance of the Faraday cup are matched.

그리고, 상기 동축 케이블의 특성 저항이 50 Ω 일 경우, 입자 포집체의 외부 직경과 접지체의 내부 직경의 비는 2.3 : 1 인 것을 특징으로 한다.And, when the characteristic resistance of the coaxial cable is 50 Ω, the ratio of the outer diameter of the particle collector and the inner diameter of the grounding body is characterized in that 2.3: 1.

더불어, 상기 차폐 하우징은 대전된 고에너지 빔이 입사되도록 상기 입자 포집부의 내부 직경과 동일하거나 또는 내부 직경보다 작은 직경을 가지는 개구부가 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the shielding housing is characterized in that the opening having a diameter equal to or smaller than the inner diameter of the particle collecting portion is formed so that the charged high energy beam is incident.

또한, 상기 절연체는 테프론으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the insulator is characterized in that formed of Teflon.

그리고, 상기 입자 포집체와 접지체와 차폐 하우징은 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The particle collector, the ground member, and the shielding housing may be made of aluminum.

더불어, 상기 입자 포집체와 접지체와 차폐 하우징은 도전성 물질이 포함되는 것을 특징으로 한다.In addition, the particle collector, the ground member and the shielding housing is characterized in that it comprises a conductive material.

여기서, 상기 입자 포집체의 미세 개구를 통과한 고에너지 입자의 에너지를 측정하는 에너지 측정장치를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.Here, it is characterized by further comprising an energy measuring device for measuring the energy of the high-energy particles passing through the micro-openings of the particle collector.

또한, 상기 입자 포집체에서 포집된 고에너지 입자의 전하량을 측정하는 전하량 측정장치를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.The apparatus may further include a charge amount measuring device for measuring the charge amount of the high energy particles collected by the particle collector.

이하, 본 발명에 따른 를 첨부된 예시도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating according to the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 에너지 측정을 위한 파라데이컵을 개략적으로 도시한 블록구성도이다. 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 에너지 측정 을 위한 파라데이컵(1)은 입자 포집체(10)와 접지체(20)와 절연체(30)와 차폐 하우징(미도시)과, 동축 케이블(미도시)를 포함하여 이루어진다.1 is a block diagram schematically showing a Faraday cup for measuring energy according to the present invention. As shown in the figure, the Faraday cup 1 for energy measurement according to the present invention is coaxial with the particle collector 10, the grounding body 20, the insulator 30 and the shielding housing (not shown), It comprises a cable (not shown).

여기서, 입자 포집체(10)로 포집된 입자의 전하량을 산출하기 위하여, 동축 케이블을 이용하여 전하량 측정장치를 더 구비한다.Here, in order to calculate the charge amount of the particles collected by the particle collector 10, a charge amount measuring device is further provided using a coaxial cable.

더불어, 입자 포집체(10)의 일측 단부가 관통되도록 형성된 미세 개구부(11)로 통과된 입자의 에너지 측정을 위하여, 상기 입자 포집체(10)와 연결되는 에너지 측정장치를 더 구비한다.In addition, in order to measure the energy of the particles passed through the micro-opening 11 formed so that one end of the particle collector 10 is penetrated, the apparatus further includes an energy measuring device connected to the particle collector 10.

각 구성 요소 중 상기 입자 포집체(10)는 대전된 고에너지 빔이 입사되고, 상기 고에너지 빔은 고에너지 입자 상태로 이동하는데, 상기 입자는 상기 입자 포집체(10)의 내측면에서 충돌하면서 입자의 전하량을 측정가능하도록 형성된다.Among the components, the particle collector 10 receives a charged high energy beam, and the high energy beam moves to a high energy particle state, while the particles collide at an inner surface of the particle collector 10. The amount of charge of the particles is formed to be measurable.

그리고, 입자 포집체(10)의 일측 단부에는 입사된 고에너지 빔 중 미소량의 입자가 상기 입자 포집체(10)를 관통하여 통과할 수 있도록 형성된 미세 개구부(11)가 형성되고, 입자 포집체(10)의 타측 단부에는 입사된 고에너지 빔이 입사되도록 일정 길이의 직경을 가지는 개구가 형성된다.In addition, at one end of the particle collector 10, a minute opening 11 formed to allow a small amount of particles to penetrate the particle collector 10 through the incident high energy beam is formed, and the particle collector is formed. At the other end of the opening 10, an opening having a diameter of a predetermined length is formed so that the incident high energy beam is incident.

또한, 입자 포집체(10)의 일정 부분이 관통되어 동축 케이블이 연결되는데, 이는 입자 포집체(10) 내의 고에너지 입자가 상기 접지체(20)로 이동하면서 전위차가 발생하고, 상기 전위차를 이용하여 전위차 및 전류를 측정할 수 있도록 이루어진다.In addition, a portion of the particle collector 10 is penetrated to connect the coaxial cable, which is a potential difference occurs while the high-energy particles in the particle collector 10 move to the grounding body 20, and the potential difference is used. It is made so that the potential difference and the current can be measured.

상기 구성 요소 중 접지체(20)는 상기 입자 포집체(10)에서 동축 케이블로 이동된 고에너지 입자의 전위차를 형성하기 위한 기준 전위를 위하여 구비된다.The grounding body 20 of the components is provided for the reference potential for forming the potential difference of the high-energy particles moved from the particle collector 10 to the coaxial cable.

여기서, 상기 입자 포집체(10)로부터 접지체(20)로 이동된 입자는 각각 일정 전위를 형성하고, 이에 따라 각각의 전위차가 발생하는데, 이를 측정하여 입자가 띠고 있는 전기의 양인 전하량 및 전류를 측정할 수 있다.Here, the particles moved from the particle collector 10 to the ground body 20 each form a constant potential, and accordingly, each of the potential difference occurs, which is measured to measure the amount of electric charge and current which is the amount of electricity carried by the particles. It can be measured.

그리고, 접지체(20)는 상기 입자 포집체(10)로 입사되는 대전된 고에너지 빔이 접지체(20)로 입사되지 않도록 하기 위하여, 상기 접지체(20)를 감싸도록 차폐 하우징(40)으로 감싸진다.In addition, the grounding body 20 surrounds the grounding body 20 so that the charged high-energy beam incident on the particle collecting body 10 does not enter the grounding body 20. Wrapped with

또한, 접지체(20)는 상기 입자 포집체(10)와 절연체(30)로 지지되고, 상기 입자 포집체(10)에서 고에너지 입자가 동축 케이블에 의하여 이동되고, 입자의 전위차를 형성시키는데, 동축 케이블이 지나가도록 가이드부가 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the grounding body 20 is supported by the particle collector 10 and the insulator 30, the high-energy particles in the particle collector 10 is moved by a coaxial cable, to form a potential difference of the particles, Preferably, the guide portion is formed such that the coaxial cable passes by.

더불어, 입자 포집체(10)의 대전된 고에너지 빔이 입사되는 측면의 외단부 직경과, 상기 입자 포집체(10)로 대전된 고에너지 빔이 입사되는 측면의 접지체(20) 내단부 직경의 비에 따라 에너지 측정을 위한 파라데이컵(1)의 특성 저항이 변경된다.In addition, the outer end diameter of the side where the charged high energy beam of the particle collector 10 is incident, and the inner end diameter of the ground body 20 of the side where the high energy beam charged to the particle collector 10 is incident Depending on the ratio of the characteristic resistance of Faraday cup (1) for energy measurement.

그리고, 동축 케이블의 코어와 접지 간의 직경비와, 동축 케이블의 코어와 접지 간의 유전체의 유전율에 따라 특성 저항이 결정된다.The characteristic resistance is determined according to the diameter ratio between the core and the ground of the coaxial cable and the dielectric constant of the dielectric between the core and the ground of the coaxial cable.

여기서, 상기 에너지 측정을 위한 파라데이컵(1)의 특성 저항과 동축 케이블의 특성 저항이 매칭되는 것이 바람직한데, 예를 들어 상기 동축 케이블의 특성 저 항이 50 Ω 일 경우, 입자 포집체(10)의 외부 직경과 접지체(20)의 내부 직경의 비는 2.3 : 1 이 된다.Here, it is preferable that the characteristic resistance of the Faraday cup 1 for measuring the energy matches the characteristic resistance of the coaxial cable. For example, when the characteristic resistance of the coaxial cable is 50 Ω, the particle collector 10 The ratio of the outer diameter of and the inner diameter of the grounding body 20 is 2.3: 1.

상기 구성 요소 중 절연체(30)는 상기 입자 포집체(10)와 상기 접지체(20) 간에 지지되도록 구비되고, 상기 입자 포집체(10)에서 포집된 고에너지 입자가 이동되는 동축 케이블이 지나도록 형성된다.The insulator 30 of the components is provided to be supported between the particle collector 10 and the grounding body 20 so that a coaxial cable through which the high energy particles collected by the particle collector 10 move is passed. Is formed.

또한, 상기 입자 포집체(10)에서 포집된 고에너지 입자가 배출되는 미세 통로인 미세 개구부(11)의 위치보다 연장되도록 형성된다.In addition, the high energy particles collected from the particle collector 10 are formed to extend from the position of the micro opening 11, which is a micro passage through which the high energy particles are discharged.

그리고, 절연체(30)의 일부 외부면을 차폐 하우징(40)이 감싸도록 구비된다.In addition, the shielding housing 40 surrounds a part of the outer surface of the insulator 30.

상기 구성 요소 중 차폐 하우징(40)은 대전된 고에너지 빔이 상기 입자 포집체(10)로 입사될 때, 접지체(20)에 부딪히지 않도록 상기 접지체(20)를 감싸도록 형성된다.Among the components, the shielding housing 40 is formed to surround the grounding body 20 so as not to hit the grounding body 20 when a charged high energy beam is incident on the particle collector 10.

따라서, 상기 차폐 하우징(40)의 일측 단면의 개구부의 직경은 상기 입자 포집체(10)의 개구부 직경, 즉 대전된 고에너지 빔이 입사되는 개구부의 직경과 동일하거나 또는 개구부의 직경 보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.Therefore, the diameter of the opening of one end surface of the shielding housing 40 is equal to or smaller than the diameter of the opening of the particle collector 10, that is, the diameter of the opening into which the charged high energy beam is incident. It is preferable.

그 이유는, 차폐 하우징(40)의 일측 단면의 개구부 직경이 상기 입자 포집체(10)의 개구부 직경 보다 큰 경우에는, 대전된 고 에너지빔이 저항이 무한대(Ideal 상태)인 접지체(20)로 이동하여 고에너지 입자의 전하량을 측정하거나 또는 고에너지 입자의 에너지를 측정할 때 손실이 발생하고, 이는 측정 오류의 원인 으로 작용할 수 있기 때문이다.The reason is that, when the opening diameter of one end surface of the shielding housing 40 is larger than the opening diameter of the particle collector 10, the grounded body 20 whose charged high energy beam is infinite in resistance (Ideal state). In this case, loss occurs when measuring the amount of charge of high-energy particles or measuring the energy of high-energy particles, which may cause a measurement error.

또한, 상기 입자 포집체(10)와 절연체(30)와 접지체(20)를 통과하는 동축 케이블이 외부로 돌출될 수 있도록, 상기 차폐 하우징(40)의 소정 위치에 개구부를 형성하는데, 상기 차폐 하우징(40)의 상부면을 통과하도록 관통홀을 형성하는 것이 바람직하다.In addition, an opening is formed at a predetermined position of the shielding housing 40 so that the coaxial cable passing through the particle collector 10, the insulator 30, and the grounding body 20 protrudes to the outside. Preferably, the through hole is formed to pass through the upper surface of the housing 40.

도 2는 본 발명에 따른 에너지 측정을 위한 파라데이컵의 측면을 개략적으로 도시한 측면단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 에너지 측정을 위한 파라데이컵의 정면을 개략적으로 도시한 정면단면도이다. 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 에너지 측정을 위한 파라데이컵(1)은 원통형으로 형성되어 각 구성 요소가 내부에 조립되어 구비되며, 각각 전하량 측정장치와 에너지 측정장치와 연결되어, 고에너지 입자의 전하량 및 전류와, 에너지를 측정할 수 있도록 형성된다.Figure 2 is a side cross-sectional view schematically showing the side of the Faraday cup for energy measurement according to the present invention, Figure 3 is a front cross-sectional view schematically showing the front side of the Faraday cup for energy measurement according to the present invention. As shown in the figure, the Faraday cup 1 for energy measurement according to the present invention is formed in a cylindrical shape, each component is provided assembled therein, respectively connected to the charge amount measuring device and the energy measuring device, It is formed to be able to measure the charge amount and current and energy of the high-energy particles.

여기서, 입자 포집체(10)는 대전된 고에너지 빔이 입사될 수 있도록 일정 크기의 직경(W')을 가지는데, 입자 포집체(10)가 일정 두께를 가지고 형성되므로, 입자 포집체(10)의 내경과 외경을 구분하면, 상기 입자 포집체(10)의 내경이 일정 크기의 직경(W')을 가진다.Here, the particle collector 10 has a diameter (W ') of a predetermined size so that the charged high-energy beam can be incident, the particle collector 10 is formed with a predetermined thickness, the particle collector 10 When the inner diameter and the outer diameter of) are separated, the inner diameter of the particle collector 10 has a diameter W 'of a predetermined size.

또한, 대전된 고에너지 빔이 입사되어 상기 입자 포집체(10)의 내부면에서 고에너지 입자가 충돌되도록 내경이 점차적으로 줄어들도록 형성되는데, 상기 입자 포집체(10)의 내경이 미세 통로를 이루는 지점에서, 동축 케이블(50)을 연결되고, 고에너지 입자의 전하량을 측정하도록 전하량 측정장치로 연결된다.In addition, the inner diameter of the particle collector 10 is gradually reduced so that the charged high energy beam is incident to collide with the high energy particles on the inner surface of the particle collector 10. At this point, the coaxial cable 50 is connected and connected to a charge amount measuring device to measure the charge amount of the high energy particles.

그리고, 상기 접지체(20)는 상기 동축 케이블(50)을 통하여 이동된 고에너지 입자가 전위차를 형성하도록 기준 전위를 형성하고, 상기 접지체(20)는 상기 입자 포집체(10)를 감싸도록 형성되되, 상기 입자 포집체(10)의 외경과 상기 접지체(20)의 내경이 일정 비율을 이루도록 형성된다.In addition, the grounding body 20 forms a reference potential such that the high energy particles moved through the coaxial cable 50 form a potential difference, and the grounding body 20 surrounds the particle collecting body 10. Is formed, the outer diameter of the particle collector 10 and the inner diameter of the grounding body 20 is formed to achieve a predetermined ratio.

그 이유는, 본 발명에 따른 에너지 측정을 위한 파라데이컵(1)이 상기 일정 비율로 특성 저항이 결정되는데, 상기 동축 케이블(50)의 특성 저항과 매칭되어야 하고, 이를 위해서는 상기 일정 비율로 매칭을 시켜야하기 때문이다.The reason is that the characteristic resistance of the Faraday cup 1 for energy measurement according to the present invention is determined at the predetermined ratio, which must be matched with the characteristic resistance of the coaxial cable 50, and for this purpose, the matching is performed at the predetermined ratio. Because you have to.

또한, 상기 절연체(30)는 상기 입자 포집체(10)의 크기가 점차적으로 감소하여 관통되도록 미세 유로를 이루는 부분의 단부인 미세 개구부(11)를 감싸도록 형성되고, 이에 따라 상기 절연체(30)가 상기 입자 포집체(10)와 접지체(20) 간을 지지하도록 형성된다.In addition, the insulator 30 is formed to surround the micro-opening 11, which is an end portion of the micro-channel, so that the size of the particle collector 10 gradually decreases and penetrates, and thus the insulator 30 is formed. Is formed to support between the particle collector 10 and the grounding body (20).

더불어, 상기 절연체(30)의 일정 부분은 상기 미세 유로 부분과 미세 개구부(11)를 감싸도록 상기 미세 개구부(11)의 크기보다 큰 일정 직경을 가지고, 소정 길이로 형성되고, 고에너지 빔이 입사되는 측면의 타측면에서 외부 물질과의 절연을 위하여 원반 형상으로 일정 두께를 가지고 형성된다.In addition, the predetermined portion of the insulator 30 has a predetermined diameter larger than the size of the micro-opening 11 to surround the micro-channel portion and the micro-opening 11, and is formed in a predetermined length, and a high energy beam is incident. On the other side of the side to be formed with a predetermined thickness in the shape of a disk for insulation with external materials.

그리고, 차폐 하우징(40)은 각 구성 요소를 감싸도록 형성되는데, 상기 절연체(30)가 원반 형상으로 일정 두께로 형성된 부분을 제외한 나머지 면을 모두 감싸도록 형성되되, 상기 동축 케이블(50)이 관통되는 관통홀과, 대전된 고에너지 빔이 입사되는 부분은 관통형성된다.In addition, the shielding housing 40 is formed to surround each component, the insulator 30 is formed to surround all the surfaces except for the portion formed in a disc shape to a certain thickness, the coaxial cable 50 is penetrated The through hole and the portion through which the charged high energy beam is incident are formed through.

또한, 차폐 하우징(40)의 관통형성된 부분 중 대전된 고에너지 빔이 입사되 는 부분은 상기 입자 포집체(10)의 직경과 동일하거나 또는 입자 포집체(10)의 직경 보다 감소되도록 형성된다.In addition, the portion of the through-formed portion of the shielding housing 40 to which the charged high energy beam is incident is formed to be the same as the diameter of the particle collector 10 or to be smaller than the diameter of the particle collector 10.

도 4는 본 발명에 따른 에너지 측정을 위한 파라데이컵 중 입자 포집체의 측면과 정면을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 에너지 측정을 위한 파라데이컵 중 접지체의 측면과 정면을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 입자 포집체(10)는 대전된 고에너지 빔이 입사되도록 일정 외경(R')을 가지고 형성된다.4 is a cross-sectional view schematically showing the side and the front of the particle collector of the Faraday cup for measuring energy according to the present invention, Figure 5 is a side of the grounding body of the Faraday cup for measuring energy according to the present invention It is sectional drawing which shows the front side schematically. As shown in the figure, the particle collector 10 according to the present invention is formed with a constant outer diameter (R ') so that the charged high energy beam is incident.

그리고, 입사된 고에너지 빔이 상기 입자 포집체(10) 내부에서 충돌하도록, 상기 입자 포집체(10)의 외경(R')은 점차적으로 감소하며, 단부로 갈수록 고에너지 입자의 충돌을 유도하며, 이를 위하여 미세 유로를 형성하고, 충돌된 고에너지 입자의 전하량을 측정하기 위하여 동축 케이블이 연결되며, 고에너지 입자의 에너지를 측정하기 위하여 미세 개구부(11)가 관통되도록 형성된다.In addition, the outer diameter R ′ of the particle collector 10 gradually decreases so that the incident high energy beam collides inside the particle collector 10, and induces collision of the high energy particles toward the end. For this purpose, a fine flow path is formed, and a coaxial cable is connected to measure the charge amount of the collided high-energy particles, and the micro-opening 11 is formed to penetrate the high-energy particles.

즉, 대전된 고에너지 빔이 입사되어 일부는 전하량 측정을 위하여 동축 케이블로 이동되고, 다른 일부는 에너지 측정을 위하여 미세 개구부(11)를 통과한다.That is, a charged high energy beam is incident and partly moves to the coaxial cable for measuring the amount of charge, and the other part passes through the fine opening 11 for measuring the energy.

한편, 접지체(20)는 상기 동축 케이블로 이동된 고에너지 입자에 전위차를 주기 위하여 기준 전위를 제공하도록 구비되는데, 대전된 고에너지 입자가 입사되는 부분의 내경(R)은 점차적으로 감소하며, 대전된 고에너지 입자가 접지체(20)에 충돌하지 않도록 상기 접지체(20)를 감싸도록 형성된 차폐 하우징이 구비된다.On the other hand, the grounding body 20 is provided to provide a reference potential in order to give a potential difference to the high-energy particles moved by the coaxial cable, the inner diameter (R) of the portion where the charged high-energy particles are incident, gradually decreases, A shielding housing is formed to surround the ground body 20 so that charged high energy particles do not collide with the ground body 20.

또한, 상기 입자 포집체(10)의 외경(R')과 접지체(20)의 내경(R)은 일정 비 율로 형성되어 에너지 측정을 위한 파라데이컵(1)의 특성 저항을 결정하는데, 상기 동축 케이블의 특성 저항과 에너지 측정을 위한 파라데이컵(1)의 특성 저항이 매칭되는 것이 바람직하다.In addition, the outer diameter R 'of the particle collector 10 and the inner diameter R of the grounding body 20 are formed at a predetermined ratio to determine the characteristic resistance of the Faraday cup 1 for energy measurement. It is preferable that the characteristic resistance of the coaxial cable matches the characteristic resistance of the Faraday cup 1 for energy measurement.

<실시예><Example>

본 발명에 따른 에너지 측정을 위한 파라데이컵의 실시예를 설명한다.An embodiment of a Faraday cup for measuring energy according to the present invention will be described.

우선, 동축 형상의 입자 포집체는 1mm 이하의 직경을 가지는 관통홀을 그 일측 단부에 형성하고, 타측 단부에는 대전된 고에너지 빔이 입사될 수 있도록 일정 길이의 직경을 가지는 관통홀인 미세 개구부를 가지는데, 상기 1mm 이하의 직경보다 크게 형성된다.First, the coaxial particle collector has a through hole having a diameter of 1 mm or less at one end thereof, and has a micro opening, a through hole having a diameter of a predetermined length, so that a charged high energy beam can be incident at the other end thereof. It is formed larger than the diameter of 1mm or less.

즉, 대전된 고에너지 입자가 입사되는 관통홀의 직경은 일정 길이의 직경으로 형성되어 상기 1mm 의 직경의 관통홀이 형성된 측으로 갈수록 점차적으로 직경이 감소되도록 형성되는데, 관통홀인 미세 개구부를 통과하는 입자들은 입자 포집체에 입사되는 고에너지 빔의 양에 비하여 미소량만이 통과하도록 사이즈를 결정하는 것이 바람직하다.That is, the diameter of the through hole into which the charged high energy particles are incident is formed to have a diameter of a predetermined length so that the diameter gradually decreases toward the side where the through hole of 1 mm in diameter is formed. It is desirable to determine the size so that only a small amount passes compared to the amount of high energy beam incident on the particle collector.

또한, 입자 포집체의 외부 직경은 접지체의 내부 직경과 일정비를 가지도록 형성되는 것이 바람직한데, 이는 파라데이컵의 특성 저항과 동축 케이블의 특성 저항을 매칭시키기 위함이다.In addition, the outer diameter of the particle collector is preferably formed to have a ratio with the inner diameter of the grounding body, to match the characteristic resistance of the Faraday cup and the characteristic resistance of the coaxial cable.

따라서, 동축 케이블이 50 옴[Ω]의 특성 저항을 가질 때, 입자 포집체의 외경과 접지체의 내경의 비는 2.3 : 1 의 비를 가지게 되는데, 상기 비율은 동축 케 이블의 특성 저항에 따라 변할 수 있으며, 임피던스 매칭이 이루어지도록 변경된다.Therefore, when the coaxial cable has a characteristic resistance of 50 ohms, the ratio of the outer diameter of the particle collector and the inner diameter of the grounding body has a ratio of 2.3: 1, and the ratio depends on the characteristic resistance of the coaxial cable. And can be changed to allow impedance matching.

그리고, 접지체는 대전된 고에너지 빔이 입자 포집체로 입사될 때, 접지체로 충돌할 수 있는 확률을 제거하기 위하여, 차폐 하우징을 구비하는데, 상기 차폐 하우징이 입자 포집체의 대전된 고에너지 빔이 입사되는 관통홀을 막을 수 있으므로, 그 부분은 관통되도록 형성되되, 접지체로 고에너지 입자가 충돌되는 것을 막기 위하여 관통홀의 직경은 입자 포집체의 직경과 동일하거나 또는 작게 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the grounding body has a shielding housing to remove the probability that the charged high-energy beam may collide with the grounding body when the charged high-energy beam is incident on the particle collector, and the shielding housing is provided with a charged high-energy beam of the particle collector. Since the incident through hole can be prevented, the part is formed to penetrate, and the diameter of the through hole is preferably equal to or smaller than the diameter of the particle collector in order to prevent high energy particles from colliding with the grounding body.

또한, 절연체는 입자 포집체와 접지체를 동일 축상에서 고정시킴과 동시에 동축 형상의 패러데이컵의 내부 절연 기능을 가지고 있으며, 대전된 고에너지 빔이 입사될 때 접지체와 고에너지 입자의 충돌을 차단한다.The insulator also fixes the particle collector and the grounding body on the same axis, and has the internal insulation function of the coaxial Faraday cup, and blocks the collision between the grounding body and the high-energy particles when the charged high energy beam is incident. do.

더불어, 입자 포집체와 접지체와 차폐 하우징은 도전성 금속 재료로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 입자 포집체와 절연체는 전기적으로 절연되도록 다른 금속 물질을 이용하고, 상기 동축 케이블과 연결되는 전류 측정장치와 전기적으로 연결된다.In addition, the particle collector, the grounding body and the shielding housing may be formed of a conductive metal material, and the particle collector and the insulator may be made of another metal material so as to be electrically insulated, and the current measuring device connected to the coaxial cable; Electrically connected.

다시 말하면, 대전된 고에너지 빔은 입자 포집체에서 포집되는데, 일부는 절연체, 접지체를 통과하는 동축 케이블을 통하여 전류 측정장치 및 전하량 측정장치와 연결되고, 다른 일부는 미세 개구부를 통과하여 에너지 측정장치로 입력된다.In other words, charged high-energy beams are collected in the particle collector, some of which are connected to the current measuring device and the electric charge measuring device through an insulator, a coaxial cable passing through the grounding body, and the other part of the energy measuring device through the micro openings. Is entered into the device.

여기서, 에너지 측정장치는 고에너지 입자 스펙트럼 장치인 톰슨 파라볼라를 이용할 수 있으며. 이를 통하여 고에너지 입자의 에너지 스펙트럼을 측정할 수 있다.Here, the energy measuring device may use the Thomson Parabola which is a high energy particle spectrum device. Through this, the energy spectrum of the high energy particles can be measured.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허 청구 범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.Although the exemplary embodiments of the present invention have been described above by way of example, the scope of the present invention is not limited only to the specific embodiments, and those skilled in the art are within the scope of the claims of the present invention. It will be possible to change accordingly.

도 1은 본 발명에 따른 에너지 측정을 위한 파라데이컵을 개략적으로 도시한 블록구성도.1 is a block diagram schematically showing a Faraday cup for measuring energy in accordance with the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 에너지 측정을 위한 파라데이컵의 측면을 개략적으로 도시한 측면단면도.Figure 2 is a side cross-sectional view schematically showing the side of the Faraday cup for measuring energy in accordance with the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 에너지 측정을 위한 파라데이컵의 정면을 개략적으로 도시한 정면단면도.Figure 3 is a front sectional view schematically showing the front of the Faraday cup for measuring energy in accordance with the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 에너지 측정을 위한 파라데이컵 중 입자 포집체의 측면과 정면을 개략적으로 도시한 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view schematically showing the side and front of the particle collector in Faraday cup for measuring energy according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 에너지 측정을 위한 파라데이컵 중 접지체의 측면과 정면을 개략적으로 도시한 단면도.Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing the side and front of the grounding body of the Faraday cup for measuring energy in accordance with the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 간단한 설명>          <Brief description of reference numerals for the main parts of the drawings>

1: 에너지 측정을 위한 파라데이컵 10: 입자 포집체1: Faraday Cup 10 for Energy Measurement: Particle Collectors

11: 미세 개구부 20: 접지체11: fine opening 20: grounding body

30: 절연체 40: 차폐 하우징30: insulator 40: shielded housing

50: 동축 케이블50: coaxial cable

Claims (13)

대전된 고에너지 빔에 포함된 고에너지 입자의 에너지 측정을 위하여, 관통형성된 미세 개구부를 포함하는 입자 포집체;Particle collector including a through-opened micro-opening for measuring the energy of the high-energy particles contained in the charged high-energy beam; 상기 입자 포집체에서 포집된 입자의 전하량 측정을 위해 기준 전위를 형성하도록 구비된 접지체;A grounding body provided to form a reference potential for measuring the amount of charge of the particles collected in the particle collecting body; 상기 입자 포집체와 접지체 간의 절연을 위하여 구비된 절연체;An insulator provided for insulation between the particle collector and the grounding body; 상기 각 구성 요소에서 발생된 물질의 외부 방출을 막고, 대전된 입자가 상기 접지체로의 충돌을 막는 차폐 하우징;A shielding housing that prevents external release of material generated in each of the components and prevents charged particles from impinging on the grounding body; 을 포함하는 에너지 측정을 위한 파라데이컵.Faraday cup for measuring energy. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 미세 개구부의 직경은 1mm 이하인 것을 특징으로 하는 에너지 측정을 위한 파라데이컵.Faraday cup for measuring energy, characterized in that the diameter of the fine opening is 1mm or less. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 입자 포집체에서 포집된 고에너지 입자가 이동하는 동축 케이블;A coaxial cable to which the high energy particles collected by the particle collector move; 이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 에너지 측정을 위한 파라데이컵.Faraday cup for energy measurement, characterized in that is further provided. 청구항 3에 있어서,The method according to claim 3, 상기 동축 케이블은 코어와 접지 간의 직경비와, 유전체의 유전율에 따라 특성 저항이 결정되는 것을 특징으로 하는 에너지 측정을 위한 파라데이컵.The coaxial cable is Faraday cup for energy measurement, characterized in that the characteristic resistance is determined according to the diameter ratio between the core and the ground, and the dielectric constant of the dielectric. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 파라데이컵은 상기 입자 포집체의 외부 직경과 접지체의 내부 직경의 비율에 따라 특성 저항이 결정되는 것을 특징으로 하는 에너지 측정을 위한 파라데이컵.The Faraday cup is a Faraday cup for measuring energy, characterized in that the characteristic resistance is determined according to the ratio of the outer diameter of the particle collector and the inner diameter of the grounding body. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,The method according to claim 4 or 5, 상기 동축 케이블의 특성 저항과 상기 파라데이컵의 특성 저항은 매칭되는 것을 특징으로 하는 에너지 측정을 위한 파라데이컵.Faraday cup for energy measurement, characterized in that the characteristic resistance of the coaxial cable and the characteristic resistance of the Faraday cup. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,The method according to claim 4 or 5, 상기 동축 케이블의 특성 저항이 50 Ω 일 경우, 입자 포집체의 외부 직경과 접지체의 내부 직경의 비는 2.3 : 1 인 것을 특징으로 하는 에너지 측정을 위한 파라데이컵.When the characteristic resistance of the coaxial cable is 50 Ω, Faraday cup for energy measurement, characterized in that the ratio of the outer diameter of the particle collector and the inner diameter of the grounding body is 2.3: 1. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 차폐 하우징은 대전된 고에너지 빔이 입사되도록 상기 입자 포집부의 내부 직경과 동일하거나 또는 내부 직경보다 작은 직경을 가지는 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 측정을 위한 파라데이컵.The shielding housing is a Faraday cup for energy measurement, characterized in that the opening having a diameter equal to or smaller than the inner diameter of the particle collecting portion is formed so that the charged high energy beam is incident. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 절연체는 테프론으로 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 측정을 위한 파라데이컵.Faraday cup for energy measurement, characterized in that the insulator is formed of Teflon. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 입자 포집체와 접지체와 차폐 하우징은 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 측정을 위한 파라데이컵.Faraday cup for energy measurement, characterized in that the particle collector, the grounding body and the shielding housing is formed of aluminum. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 입자 포집체와 접지체와 차폐 하우징은 도전성 물질이 포함되는 것을 특징으로 하는 에너지 측정을 위한 파라데이컵.The particle collector, the ground member and the shielding housing is Faraday cup for energy measurement, characterized in that it comprises a conductive material. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 입자 포집체의 미세 개구를 통과한 고에너지 입자의 에너지를 측정하는 에너지 측정장치;An energy measuring device for measuring energy of high-energy particles passing through the micro-openings of the particle collector; 를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 측정을 위한 파라데이컵.Faraday cup for energy measurement, characterized in that it further comprises. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 입자 포집체에서 포집된 고에너지 입자의 전하량을 측정하는 전하량 측정장치;A charge amount measuring device for measuring a charge amount of the high energy particles collected by the particle collector; 를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 측정을 위한 파라데이컵.Faraday cup for energy measurement, characterized in that it further comprises.
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