特開 2023-136754 ビームエミッタンス測定装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023136754

(43)【公開日】2023-09-29

(54)【発明の名称】ビームエミッタンス測定装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/29 20060101AFI20230922BHJP

   H01J 37/04 20060101ALI20230922BHJP

   H01J 37/244 20060101ALI20230922BHJP

【ＦＩ】

G01T1/29 A

H01J37/04 A

H01J37/244

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022042623

(22)【出願日】2022-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大崎 一哉

(72)【発明者】

【氏名】松田 晋弥

(72)【発明者】

【氏名】佐古 貴行

【テーマコード（参考）】

2G188

5C101

【Ｆターム（参考）】

2G188BB13

2G188BB14

2G188CC20

2G188CC39

2G188DD11

2G188DD23

2G188EE25

2G188EE29

2G188EE39

5C101EE04

5C101EE69

5C101EE75

5C101GG15

5C101GG18

5C101GG21

5C101GG31

5C101GG44

5C101HH02

5C101HH04

5C101HH31

(57)【要約】

【課題】スリットの開口部を通過したビームに基づいてビームエミッタンスを正確に測定することができること。
【解決手段】荷電粒子のビームＢを通過させる開口部１１Ａが形成されると共に、ビームＢの進行方向αに対する垂直方向（スリット移動方向β）に移動可能なスリット１１と、スリット１１におけるビームＢの進行方向下流側に配置され、スリット１１の開口部１１Ａを通過したビームＢの位置及び発散角を測定して、ビームＢの位相空間での分布を求め、この分布に基づきビームエミッタンスを導出するビーム分布測定機器１４と、スリット１１の外周部１１Ｂに設置され、ビームＢの衝突を検出してビーム検出信号を出力するビーム検出機器１２と、を有して構成されたものである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷電粒子のビームを通過させる開口部が形成されると共に、前記ビームの進行方向に対する垂直方向に移動可能なスリットと、
前記スリットにおける前記ビームの進行方向下流側に配置され、前記スリットの前記開口部を通過した前記ビームの位置及び発散角を測定して、前記ビームの位相空間での分布を求め、この分布に基づきビームエミッタンスを導出するビーム分布測定手段と、
前記スリットの外周部に設置され、前記ビームの衝突を検出してビーム検出信号を出力するビーム検出手段と、を有して構成されたことを特徴とするビームエミッタンス測定装置。

【請求項2】

前記ビーム分布測定手段及び前記ビーム検出手段に接続され、前記ビーム分布測定手段からビームの位相空間での分布データ及びビームエミッタンスデータを取得した際に、前記ビーム検出手段からビーム検出信号をも同時に取得したときには、前記分布データ及び前記ビームエミッタンスデータを排除処理するデータ処理手段を、更に有して構成されたことを特徴とする請求項１に記載のビームエミッタンス測定装置。

【請求項3】

前記ビーム検出手段は、スリットの外周部に沿って連続して設けられると共に、両端のそれぞれが独立して信号処理手段に電気的に接続され、
前記信号処理手段は、前記ビーム検出手段の一端からのビーム検出信号と他端からのビーム検出信号との取得時間の差から、前記ビーム検出手段上におけるビームの衝突位置を特定するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載のビームエミッタンス測定装置。

【請求項4】

前記ビーム検出手段は、スリットの外周部に沿って設置された複数のビーム検出部を備えると共に、これらのビーム検出部が独立して信号処理手段に電気的に接続され、
前記信号処理手段は、１または複数の前記ビーム検出部からのビーム検出信号を取得することで、前記スリット上におけるビームの衝突位置を特定するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載のビームエミッタンス測定装置。

【請求項5】

前記ビーム検出手段または前記スリットは、少なくともビームの入射面側が前記ビームの入射により蛍光を発する素材にて構成され、
前記ビーム検出手段または前記スリットにおける蛍光の分布を画像取得手段が画像として取得することで、前記スリット上における前記ビームの衝突位置を特定するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載のビームエミッタンス測定装置。

【請求項6】

荷電粒子のビームを通過させる開口部が形成されたスリットを、前記ビームの進行方向に対する垂直方向に移動させるスリット移動工程と、
前記スリットにおける前記ビームの進行方向下流側に配置されたビーム分布測定手段により、前記スリットの前記開口部を通過した前記ビームの位置及び発散角を測定して前記ビームの位相空間での分布を求め、この分布に基づきビームエミッタンスを導出するビーム分布測定工程と、
前記スリットの外周部に設置されたビーム検出手段により、前記ビームの衝突を検出してビーム検出信号を出力するビーム検出工程と、
前記ビーム分布測定手段及び前記ビーム検出手段に接続されたデータ処理手段により、前記ビーム分布測定手段からの前記ビームの位相空間での分布データ及びビームエミッタンスデータと、前記ビーム検出手段からの前記ビーム検出信号とが同時に取得されたときに、前記分布データ及び前記ビームエミッタンスデータを排除処理するデータ処理工程と、有することを特徴とするビームエミッタンス測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、荷電粒子のビームのビームエミッタンスを測定するビームエミッタンス測定装置、及びビームエミッタンス測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、荷電粒子のビーム、例えばイオン源で生成されたイオンビーム、電子銃で生成された電子ビーム、または加速器で加速されたビームは、その特性評価のために、ビームの位相空間に占める分布の面積（ビームエミッタンス）の測定が行わる。ビームエミッタンス測定の方法としては、ビームの一部を選択するためのスリットと、このスリットを通過したビームの発散角を測定するビーム分布測定機器とを用いて行われるスリットスキャン法が一般的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１０－５０８６２３号公報

【特許文献2】特開２０１９－１００７９４号公報

【特許文献3】特開２０２０－７６６５８号公報

【特許文献4】実開平４－１０１３９９号公報

【特許文献5】特開昭６０－９８７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のスリットスキャン法では、スリットは、開口部を設けた金属板に駆動機構が連結されたものが用いられ、開口部を利用してビームの一部を選択して通過させる。ビーム分布測定機器は、ビームの進行方向におけるスリットの下流側に設置され、スリットの開口部の各位置でビームの電流強度を検出することで、各位置でのビームの発散角を測定する。これにより、ビームの位置と発散角の相関データが得られることになり、ビームの位相空間（位置と発散角により規定される平面）に占める分布が導出され、この分布の面積がビームエミッタンスと称される。ビームエミッタンスはビームの品質を表し、イオン源や加速器の性能を示す重要な指標として扱われる。

【0005】

上述のスリットスキャン法では、ビームはスリットの開口部を選択的に通過する。一般にビームは真空容器内に輸送され、スリットは真空容器の内面に接触することのないように真空容器内で駆動可能な一定のサイズに限定されている。また、ビームエミッタンスの測定時以外では、スリットをビーム軸上から完全に退避してビームを下流に通す必要がある。そのため、ビームサイズが想定以上に大きい、またはビームの軸心がずれた場合には、ビームがスリットの当初想定した開口部のみならず、スリットの外周部に回り込んで下流側のビーム分布測定機器に直接到達してしまうことがある。ビームの位置と各位置での発散角の測定データからビームエミッタンスを導出する際には、ビームが全てスリットの開口部を通過することを前提としているが、スリットの外周部に回り込んだビームも同様に、位相空間上でのビームの広がりとして評価されてしまうと、ビームエミッタンスの測定精度が低下するという課題があった。

【0006】

本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、スリットの開口部を通過したビームに基づいてビームエミッタンスを正確に測定することができるビームエミッタンス測定装置及びビームエミッタンス測定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の実施形態におけるビームエミッタンス測定装置は、荷電粒子のビームを通過させる開口部が形成されると共に、前記ビームの進行方向に対する垂直方向に移動可能なスリットと、前記スリットにおける前記ビームの進行方向下流側に配置され、前記スリットの前記開口部を通過した前記ビームの位置及び発散角を測定して、前記ビームの位相空間での分布を求め、この分布に基づきビームエミッタンスを導出するビーム分布測定手段と、前記スリットの外周部に設置され、前記ビームの衝突を検出してビーム検出信号を出力するビーム検出手段と、を有して構成されたことを特徴とするものである。

【0008】

本発明の実施形態におけるビームエミッタンス測定方法は、荷電粒子のビームを通過させる開口部が形成されたスリットを、前記ビームの進行方向に対する垂直方向に移動させるスリット移動工程と、前記スリットにおける前記ビームの進行方向下流側に配置されたビーム分布測定手段により、前記スリットの前記開口部を通過した前記ビームの位置及び発散角を測定して前記ビームの位相空間での分布を求め、この分布に基づきビームエミッタンスを導出するビーム分布測定工程と、前記スリットの外周部に設置されたビーム検出手段により、前記ビームの衝突を検出してビーム検出信号を出力するビーム検出工程と、前記ビーム分布測定手段及び前記ビーム検出手段に接続されたデータ処理手段により、前記ビーム分布測定手段からの前記ビームの位相空間での分布データ及びビームエミッタンスデータと、前記ビーム検出手段からの前記ビーム検出信号とが同時に取得されたときに、前記分布データ及び前記ビームエミッタンスデータを排除処理するデータ処理工程と、有することを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明の実施形態によれば、スリットの開口部を通過したビームに基づいてビームエミッタンスを正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係るビームエミッタンス測定装置を示す概略構成図。

【図2】図１のスリット及びビーム検出機器を示し、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が平面断面図。

【図3】第２実施形態に係るビームエミッタンス測定装置を示す概略構成図。

【図4】図３のスリット及びビーム検出機器を示し、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が平面断面図。

【図5】第３実施形態に係るビームエミッタンス測定装置を示す概略構成図。

【図6】図５のスリット及びビーム検出機器を示し、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が平面断面図。

【図7】第４実施形態に係るビームエミッタンス測定装置を示す概略構成図。

【図8】図７のスリット及びビーム検出機器を示し、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が平面断面図。

【図9】第５実施形態に係るビームエミッタンス測定装置を示す概略構成図。

【図10】図９のスリット及びビーム検出機器を示し（Ａ）が正面図、（Ｂ）が平面断面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１、図２）
図１は、第１実施形態に係るビームエミッタンス測定装置を示す概略構成図である。この図１に示す第１実施形態のビームエミッタンス測定装置１０は、荷電粒子のビームＢのビームエミッタンスを測定するものであり、スリット１１、ビーム検出手段としてのビーム検出機器１２、スリット移動機構１３、ビーム分布測定手段としてのビーム分布測定機器１４、及び真空容器１５を有して構成されている。

【0012】

ここで、ビームＢは、電子や陽子、イオン等のように正または負の電荷をもつ荷電粒子のビームである。荷電粒子は、イオン源や電子銃にて生成されてビームＢとなり、必要に応じて加速器にて加速された後にビーム輸送系を経由して真空容器１５内に導入され、スリット１１に入射される。

【0013】

真空容器１５は、スリット１１を収容し、図１では更にビーム検出機器１２、スリット移動機構１３及びビーム分布測定機器１４を収容する。この真空容器１５は、ターボ分子ポンプ、イオンポンプ、ロータリポンプ、ドライポンプ、スクロールポンプなどの真空ポンプにより、内部環境が真空状態に保持される。

【0014】

スリット１１は、図１及び図２に示すように、荷電粒子のビームＢを通過させる開口部１１Ａ（例えば切欠き）が形成されると共に、スリット移動機構１３によりビームＢの進行方向αに対する直角方向（即ちスリット移動方向β）に移動可能に構成される。このスリット１１は、ＳＵＳ、鉄もしくはアルミニウム等の導電性の板材、または、プラスチック等の絶縁板における少なくともビームＢの入射面に金属メッキ等の導電性素材を被覆して構成される。

【0015】

スリット１１の開口部１１Ａは、スリット１１に入射されるビームＢの一部を選択的に通過させるものであり、図２にも示すように、スリット１１のスリット移動方向βに対し直交する方向に長辺が位置づけられる長方形状に形成される。また、この開口部１１Ａの縁面は、ビームＢの進行方向αに沿う平行な面形状に形成されるほか、スリット１１を通過するビームＢの広がりに対応して、スリット１１の入射面側よりも出射面側の開口が大きくなるようなテーパ面状に形成されてもよい。更に、開口部１１Ａは、スリット１１にレーザ加工機、ＮＣ旋盤、フライス盤もしくはボール盤等を用いた機械加工、ドリル等を用いた手動加工、またはこれらの加工後の研磨加工により形成される。

【0016】

なお、スリット１１の開口部１１Ａは、大きな開口部を設けたスリット１１に対し、他の導電性の板材を、例えばこの他の板材に形成された長穴と、この長穴及びスリット１１を貫通するボルトと、このボルトに螺合するナットとを利用することでスライドさせて、上述の大きな開口部の幅を調整し、所望寸法の開口部１１Ａを形成してもよい。

【0017】

また、スリット１１は、スリット移動機構１３に電気的に接続されて真空容器１５と同電位とすることで、入射したビームＢの電荷によるチャージアップを防止することが可能である。更に、スリット１１は、スリット移動機構１３との間に絶縁材を介在させてスリット移動機構１３と電気的に切り離し、このスリット１１に接続されたケーブルを、フィードスルー等を介して真空容器１５の外側に取り出すことで、スリット１１に入射したビームＢの電荷量を計測する電流測定器として利用することも可能である。

【0018】

スリット移動機構１３は、スリット１１に連結されてこのスリット１１を、ビームＢの進行方向αに対し直角な方向（スリット移動方向β）に移動させるものであり、ビームＢの一部がスリット１１の開口部１１Ａを選択的に通過する位置を変更する。このスリット移動機構１３は、モータ及び伝動部材を備えて構成され、これらのモータ及び伝動部材がスリット１１と共に真空容器１５内に配置され、モータの信号線がフィードスルー等を介して真空容器１５外へ取り出され、モータの駆動により伝動部材を用いてスリット１１を移動させて、スリット１１の位置が調整される。

【0019】

また、スリット移動機構１３は、真空容器１５の外部に設置された直線導入器または回転導入器等の導入器にて構成されてもよく、真空容器１５に設けられたベローズ等を用いて上記導入器により、真空容器１５内のスリット１１を移動させて位置調整してもよい。更に、スリット移動機構１３は、真空容器１５の外部に設置された直線状の棒にて構成されてもよく、真空容器１５に設けられたウィルソンシール等で上記棒を軸シールすることで、この棒を真空容器１５の外部から操作して、真空容器１５内のスリット１１を移動させ位置調整してもよい。なお、スリット１１が真空容器１５の外部に設置される場合には、スリット移動機構１３を駆動式ステージ等で構成して、このステージ等によりスリット１１を移動させてもよい。

【0020】

ビーム分布測定機器１４は、ホルダ１４Ｂにワイヤ１４Ａが設けられた構成となっており、スリット１１におけるビームＢの進行方向αの下流側（ビームＢの出射面側）で、例えば真空容器１５内に配置される。このビーム分布測定機器１４は、スリット１１の開口部１１Ａの各位置におけるビームＢの電流強度を検出することで、スリット１１の開口部１１Ａを通過したビームＢの各位置、及びこの各位置でのビームＢの発散角を測定する。これにより、ビーム分布測定機器１４は、ビームＢの位相空間（位置と発散角により規定される平面）での分布を求め、この分布面積に基づいてビームエミッタンスを導出する。

【0021】

つまり、ビーム分布測定機器１４は、導電性素材からなるワイヤ１４ＡによりビームＢの位置検出を行なうワイヤモニタ方式の検出器を用いる。このワイヤ１４Ａを導電性のホルダ１４Ｂに絶縁カラー、ワッシャ及びボルト等により隙間を設けて固定し、ワイヤ１４Ａを含むホルダ１４Ｂ全体を導入器等で導入して設置する。ビーム分布測定機器１４は、スリット１１の開口部１１Ａの位置に応じたビームＢの電流強度を検出することで、スリット１１の開口部１１Ａを通過したビームＢの位置及び各位置での発散角を測定し、ビームＢの位相空間での分布を求め、ビームエミッタンスを導出する。なお、ビーム分布測定機器１４は、複数本のワイヤ１４Ａを用いることでビームＢの分布を同時に測定するマルチワイヤ方式を採用してもよい。

【0022】

また、ビーム分布測定機器１４は、ワイヤ１４Ａ領域にガスを導入し電圧を印加することでビームＢの電流強度の検出を行う比例計数管、ドリフトチェンバ、パラレルプレートアバランチチェンバ等の位置検出器により構成することもできる。その他、ビーム分布測定機器１４は、プラスチックシンチレータ、液体シンチレータ、ＮａＩ(ＴＩ)シンチレータ等のようにビームＢの入射により蛍光を発する素材に対し、必要に応じてライドガイド等を介して光電子増倍管等の光信号検出器により、発光強度を元にビームＢの位置検出を行うように構成することも可能である。

【0023】

更に、ビーム分布測定機器１４は、アルミナ蛍光板等のようにビームＢの入射により蛍光を発する素材の板を設置し、ＣＣＤカメラ等で発光の分布を取得することでビームＢの位置検出器として構成することも可能である。蛍光板が真空容器１５内に設置される場合には、カメラも真空容器１５内に設置され、信号線のみが真空容器外に取り出される方式の他、ガラス素材(合成石英、鉛ガラス、ＢＫ７（ボロシリケートクラウンガラス）、無アルカリガラス等)などで構成された真空窓を真空容器１５に設置し、カメラのみが真空容器１５外に設置されて真空窓を通し蛍光の分布を撮影する構成とすることも可能である。

【0024】

ビーム検出機器１２は、図２に示すように、導電性素材からなるワイヤまたは板形状のビーム検出部１７が、スリット１１における例えばビームＢの入射面において、開口部１１Ａから一定距離を隔てたスリット１１の外周部１１Ｂに沿って連続して配置されて構成される。このビーム検出部１７が、ビームＢの衝突による電流を検出してビーム検出信号を出力する。ビーム検出部１７は、絶縁カラー１６、ワッシャ及びボルト等を用いてスリット１１との間に隙間を設けて固定、または絶縁材を成分とする接着剤を用いてスリット１１の表面に直接固定される。あるいは、ビーム検出部１７は、スリット１１との接触面またはスリット１１におけるビーム検出部１７との接触面を絶縁素材で構成し、もしくは絶縁素材をコーティングして、スリット１１の表面に直接固定されてもよい。

【0025】

また、ビーム検出機器１２は、スリット１１よりも大きな形状の単一の板形状のビーム検出部１７を、スリット１１におけるビームＢの出射面において、開口部１１Ａを回避して、スリット１１の外周部１１Ｂを含む領域に配置してもよい。

【0026】

上述のように、スリット１１の入射面または出射面においてスリット１１の外周部１１Ｂに配置されたビーム検出機器１２のビーム検出部１７は、スリット１１がスリット移動機構１３によりスリット移動方向βに移動して、ビームＢがスリット１１の外周部１１Ｂからビーム分布測定機器１４に到達する場合に、このビームＢを検出してビーム検出信号を出力する。

【0027】

以上のように構成されたことから、本第１実施形態によれば次の効果（１）を奏する。
（１）スリット１１の外周部１１Ｂに設置されビーム検出機器１２がビーム検出信号を出力した状況下で、ビーム分布測定機器１４がビームＢの位置及び発散角を測定し、ビームＢの位相空間での分布を求め、この分布に基づきビームエミッタンスを導出したときには、このビームＢの分布データ及びビームエミッタンスデータを排除(廃棄)する。これにより、スリット１１の開口部１１Ａを通過したビームＢのみならず、スリット１１の外周部１１Ｂに回り込んだビームＢをも取り込んでビーム分布測定機器１４が求めたビームＢの位相空間での分布データ及びビームエミッタンスデータを排除（廃棄）することができる。

【0028】

この結果、ビーム検出機器１２がビーム検出信号を出力せず、従って、ビーム分布測定機器１４がスリット１１の開口部１１Ａを通過したビームＢのみを用いてビームＢの位置及び発散角を測定し、ビームＢの分布を求めてビームエミッタンスを導出することで、スリット１１の開口部１１Ａを通過したビームＢに基づいてビームエミッタンスを正確に測定することができる。

【0029】

［Ｂ］第２実施形態（図３、図４）
図３は、第２実施形態に係るビームエミッタンス測定装置を示す概略構成図である。この第２実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

【0030】

本第２実施形態のビームエミッタンス測定装置２０が第１実施形態と異なる点は、ビーム検出機器１２及びビーム分布測定機器１４に接続されたデータ処理手段としてのデータ処理装置２１が追加して設けられ、このデータ処理装置２１は、ビーム分布測定機器１４からビームＢの位相空間での分布データ及びビームエミッタンスデータを取得した際に、ビーム検出機器１２からビーム検出信号をも同時に取得したときには、上述のビーム分布データ及びビームエミッタンスデータを排除（廃棄）処理するよう構成された点である。

【0031】

つまり、データ処理装置２１は、リード線にＢＮＣ（Ｂａｙｏｎｅｔ Ｎｅｉｌｌ Ｃｏｎｃｅｌｍａｎ）コネクタやＭＨＶ（高周波同軸）コネクタ等が接続された同軸ケーブルなどの信号線２２を用いて、ビーム分布測定機器１４及びビーム検出機器１２に接続され、ビーム分布測定機器１４からのビームＢの位相空間での分布データ及びビームエミッタンスと、ビーム検出機器１２からのビーム検出信号とを取得する。このデータ処理装置２１としては、オシロスコープまたはＡＤコンバータ等により構成され、更に必要に応じてそれらを制御するためのプログラマブルロジックコントローラ、ベルサモジュールユーロカード（Ｖｅｒｓａ Ｍｏｄｕｌｅ Ｅｕｒｏｃａｒｄ：ＶＭＥ）クレート、ＣＡＭＡＣ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｕｔｏ－ｍａｔｅｄ Ｍｅｓｕｒｅｍｅｎｔ Ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）クレート、コンピュータなどが用いられる。

【0032】

また、データ処理装置２１とビーム分布測定機器１４、ビーム検出機器１２とのそれぞれの間には、必要に応じて、上述のデータや信号を電圧に変換するための抵抗器、データや信号を増幅するためのアンプ、両者を同時に行なうＩ/Ｖアンプ（電流/電圧変換増幅器）アンプ、またはノイズ除去のためのローパスフィルタもしくはハイパスフィルタなどが介在されてもよい。

【0033】

更に、データ処理装置２１は、単一の装置における複数の入力ポートにビーム分布測定機器１４、ビーム検出機器１２がそれぞれ接続されてもよい。または、データ処理装置２１は複数の装置からなり、これら複数の装置のそれぞれの入力ポートにビーム分布測定機器１４、ビーム検出機器１２がそれぞれ接続され、これらの複数の装置をタイミング制御するタイムスタンプが設けられてもよい。また、データ処理装置２１は、ビームＢのタイミングを表すトリガー信号が別に存在する場合には、このトリガー信号を入力するよう構成されてもよい。

【0034】

以上のように構成されたことから、本第２実施形態によれば、次の効果（２）を奏する。
（２）データ処理装置２１は、ビーム分布測定機器１４からのビームＢの位相空間での分布データ及びビームエミッタンスデータと、ビーム検出機器１２からのビーム検出信号とを同時に取得したときに、上述の分布データ及びビームエミッタンスデータを排除（廃棄）するよう構成されている。このため、ビーム分布測定機器１４が、スリット１１の開口部１１Ａを通過したビームＢのみならず、スリット１１の外周部１１Ｂに回り込んだビームＢをも取り込んで求めたビームの位相空間での分布データ及びビームエミッタンスデータを、データ処理装置２１により確実に排除することができる。この結果、ビームエミッタンス測定装置２０は、ビームエミッタンスの測定精度を、第１実施形態の場合よりも向上させることができる。

【0035】

［Ｃ］第３実施形態（図５、図６）
図５は、第３実施形態に係るビームエミッタンス測定装置を示す概略構成図である。この第３実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

【0036】

本第３実施形態のビームエミッタンス測定装置３０が第１実施形態と異なる点は、ビーム検出機器１２のビーム検出部３２(図６)がスリット１１の外周部１１Ｂに沿って連続して設けられて、ビームＢの衝突によりビーム検出信号を出力すると共に、両端（一端Ｍ、他端Ｎ）のそれぞれが独立して信号処理手段としての信号処理装置３１に電気的に接続された点である。

【0037】

つまり、ビーム検出機器１２のビーム検出部３２は、単一の導電性のワイヤもしくは板から構成され、または複数の導電性のワイヤもしくは板が相互に連続し電気的に接続されて構成される。更に、このビーム検出部３２は、スリット１１のビームＢの入射面側もしくは出射面側であって、スリット１１の開口部１１Ａから一定距離を隔てたスリット１１の外周部１１Ｂに配置される。また、ビーム検出部３２は、その一端Ｍ及び他端Ｎにケーブル等の信号線３３が接続され、これらの信号線３３が独立して信号処理装置３１に接続されている。

【0038】

信号処理装置３１は、ビーム検出部３２の一端Ｍからのビーム検出信号と他端Ｎからのビーム検出信号との取得時間の時間差から、ビーム検出部３２上におけるビームＢの衝突位置を特定するよう構成されている。

【0039】

以上のように構成されたことから、本第３実施形態においても、第１実施形態の効果（１）と同様な効果を奏するほか、次の効果（３）を奏する。

【0040】

（３）ビーム検出機器１２のビーム検出部３２がビームＢの衝突を検出したときに、ビーム検出部３２の一端Ｍ、他端Ｎから信号処理装置３１に独立してビーム検出信号が出力され、信号処理装置３１がこれらのビーム検出信号の取得時間の時間差に基づいて、ビーム検出部３２上におけるビームＢの衝突位置を特定するよう構成されている。

【0041】

従って、この特定したビームＢの衝突位置を用いて、スリット１１に対するビームＢのサイズ、ビームＢの軸心のずれを確認することができるので、これらのビームＢのサイズ及びビームＢの軸心位置を調整することができる。また、これらの調整範囲を超える場合には、スリット１１の全体寸法、開口部１１Ａの寸法、スリット移動機構１３によるスリット１１の移動範囲等について、ビームＢがスリット１１の開口部１１Ａのみを通過してビーム分布測定機器１４に到達するための仕様変更に必要な情報を得ることができる。

【0042】

［Ｄ］第４実施形態（図７、図８）
図７は、第４実施形態に係るビームエミッタンス測定装置を示す概略構成図である。この第４実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

【0043】

本第４実施形態のビームエミッタンス測定装置４０が第１実施形態と異なる点は、ビーム検出機器１２がスリット１１の外周部１１Ｂに沿って設置された複数のビーム検出部４２(図８)を備え、これらのそれぞれのビーム検出部４２が、ビームＢの衝突によりビーム検出信号を出力すると共に、信号処理手段としての信号処理装置４１に独立して電気的に接続された点である。

【0044】

つまり、ビーム検出機器１２の各ビーム検出部４２は、導電性のワイヤまたは板等から構成され、スリット１１のビームＢの入射面側または出射面側において、スリット１１の開口部１１Ａから一定距離を隔てたスリット１１の外周部１１Ｂにそれぞれ独立して設置される。これらのビーム検出部４２は、それぞれが信号処理装置４１に、ケーブル等の信号線４３を用いて独立して接続される。

【0045】

この信号処理装置４１は、１または複数のビーム検出部４２からのビーム検出信号を、信号線４３を介して取得することで、ビーム検出信号を出力したビーム検出部４２の位置に対応するスリット１１上におけるビームＢの衝突位置を特定するよう構成される。

【0046】

以上のように構成されたことから、本第４実施形態においても、第１実施形態の効果（１）と同様な効果を奏するほか、次の効果（４）を奏する。

【0047】

（４）ビーム検出機器１２における１または複数のビーム検出部４２がビームＢの衝突を検出し、信号処理装置４１に独立してビーム検出信号を出力すると、信号処理装置４１は、ビーム検出信号を出力したビーム検出部４２の位置に対応するスリット１１上におけるビームＢの衝突位置を特定するよう構成されている。

【0048】

従って、この特定したビームＢの衝突位置を用いて、スリット１１に対するビームＢのサイズ、ビームＢの軸心のずれを確認することができるので、これらのビームＢのサイズ及びビームＢの軸心位置を調整することができる。また、これらの調整範囲を超える場合には、スリット１１の全体寸法、開口部１１Ａの寸法、スリット移動機構１３によるスリット１１の移動範囲等について、ビームＢがスリット１１の開口部１１Ａのみを通過してビーム分布測定機器１４に到達するための仕様変更に必要な情報を得ることができる。

【0049】

［Ｅ］第５実施形態（図９、図１０）
図９は、第５実施形態に係るビームエミッタンス測定装置を示す概略構成図である。この第５実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

【0050】

本第５実施形態のビームエミッタンス測定装置５０が第１実施形態と異なる点は、ビーム検出機器１２のビーム検出部５２(図１０)、またはスリット１１おける少なくともビームＢの入口面側が、ビームＢの入射により蛍光を発する素材にて構成され、ビーム検出部５２またはスリット１１における蛍光の分布を、画像取得手段としての画像測定装置５１(図９)が画像として測定して取得するよう構成された点である。

【0051】

つまり、ビーム検出部５２は、アルミナ蛍光板等のようにビームＢの入射により蛍光を発する素材にて構成される。このビーム検出部５２が、導電性素材からなるスリット１１におけるビームＢの入射面側の外周部１１Ｂにボルト等を用いて固定される。または、スリット１１におけるビームＢの入射面の一部または全てに蛍光を発する素材をコーティングしてもよく、あるいはスリット１１自体が蛍光を発する素材にて構成されてもよい。

【0052】

画像測定装置５１は、ビーム検出部５２またはスリット１１に対向する位置に配置される。この画像測定装置５１は、ＣＣＤカメラなどにて構成されて、ビーム検出部５２またはスリット１１における蛍光の分布を測定し取得することで、スリット１１におけるビームＢの衝突位置を特定する。

【0053】

ビーム検出部５２がスリット１１と共に真空容器１５内に設置される場合には、画像測定装置５１も真空容器１５内に配置されるのが好ましく、画像測定装置５１からの信号線のみが真空容器１５外へ取り出される。または、真空容器１５にガラス素材（例えば合成石英、鉛ガラス、ＢＫ７、無アルカリガラスなど）にて構成された真空窓が設置され、ビーム検出部５２及びスリット１１が真空容器１５内に設置され、画像測定装置５１は真空容器外に配置されて、上記真空窓を通して蛍光を測定するようにしてもよい。

【0054】

以上のように構成されたことから、本第５実施形態においても第１実施形態の効果（１）と同様な効果を奏するほか、次の効果（５）を奏する。

【0055】

（５）ビーム検出部５２、またはスリット１１の少なくともビームＢの入射面側が、ビームＢの入射により蛍光を発する素材にて構成され、このビーム検出部５２またはスリット１１における蛍光の分布を画像測定装置５１が画像として測定し取得することで、スリット１１上におけるビームＢの衝突位置を特定するよう構成されている。

【0056】

従って、この特定したビームＢの衝突位置を用いて、スリット１１に対するビームＢのサイズ、ビームＢの軸心のずれを確認することができるので、これらのビームＢのサイズ及びビームＢの軸心位置を調整することができる。また、これらの調整範囲を超える場合には、スリット１１の全体寸法、開口部１１Ａの寸法、スリット移動機構１３によるスリット１１の移動範囲等について、ビームＢがスリット１１の開口部１１Ａのみを通過してビーム分布測定機器１４に到達するための仕様変更に必要な情報を得ることができる。

【0057】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができ、また、それらの置き換えや変更、組み合わせは、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0058】

１０…ビームエミッタンス測定装置、１１…スリット、１１Ａ…開口部、１１Ｂ…外周部、１２…ビーム検出機器（ビーム検出手段）、１３…スリット移動機構、１４…ビーム分布測定機器（ビーム分布測定手段）、１７…ビーム検出部、２０…ビームエミッタンス測定装置、２１…データ処理装置（データ処理手段）、３０…ビームエミッタンス測定装置、３１…信号処理装置（信号処理手段）、３２…ビーム検出部、４０…ビームエミッタンス測定装置、４１…信号処理装置（信号処理手段）、４２…ビーム検出部、５０…ビームエミッタンス測定装置、５１…画像測定装置（画像取得手段）、５２…ビーム検出部、Ｂ…ビーム、Ｍ…一端、Ｎ…他端、α…進行方向、β…スリット移動方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】