特開 2024-172271 量子ビーム減衰装置

(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】P2024172271

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】量子ビーム減衰装置

(51)【国際特許分類】

   G21K 3/00 20060101AFI20241205BHJP

   G02B 26/02 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

G21K3/00 W

G02B26/02 B

G21K3/00 Y

G02B26/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023089867

(22)【出願日】2023-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上山 道明

(72)【発明者】

【氏名】木村 英彦

【テーマコード（参考）】

2H141

【Ｆターム（参考）】

2H141MA02

2H141MB07

2H141MD12

2H141MD20

2H141MD23

(57)【要約】

【課題】量子ビームの伝播路を通り当該伝播路に垂直な回転軸を中心に回転可能な減衰板によって量子ビームを減衰させる量子ビーム減衰装置において、減衰板の回転角度と減衰後の量子ビーム強度との関係の非線形性を低減する。
【解決手段】減衰板１０は、回転軸Ｒを基準に第１部分１０ａと第２部分１０ｂとに観念上分けられる。第１部分１０ａの第１面１２ａは平面となっている。一方、第２面１４ａは、第１部分１０ａの板厚ｔ_ａが、回転軸Ｒから第１位置２０ａに向かうにつれ徐々に増大し、第１位置２０ａから一端１６ａに向かうにつれ徐々に減少していくような膨出曲面となっている。第２部分１０ｂの第２面１４ｂは平面となっている。一方、第１面１２ｂは、第２部分１０ｂの板厚ｔ_ｂが、回転軸Ｒから第２位置２０ｂに向かうにつれ徐々に増大し、第２位置２０ｂから他端１６ｂに向かうにつれ徐々に減少していくような膨出曲面となっている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面及び前記第１面の裏側面である第２面を有する板状であり、量子ビームの伝播路を通り前記伝播路に垂直な回転軸を中心に回転可能である、量子ビームを減衰させる減衰板、
を備え、
前記減衰板は、前記回転軸よりも前記回転軸に垂直な方向における前記減衰板の一端側の部分である第１部分と、前記回転軸よりも前記回転軸に垂直な方向における前記減衰板の他端側の部分である第２部分とを有し、
前記第１部分の前記第１面は平面であり、前記第１部分の前記第２面は、前記第１部分の板厚が、前記回転軸に垂直な方向に沿って、前記回転軸から、前記回転軸と前記一端との間の位置である第１位置に向かうにつれ徐々に増大し、前記第１位置から前記一端に向かうにつれ徐々に減少していくような膨出曲面であり、
前記第２部分の前記第２面は平面であり、前記第２部分の前記第１面は、前記第２部分の板厚が、前記回転軸に垂直な方向に沿って、前記回転軸から、前記回転軸と前記他端との間の位置である第２位置に向かうにつれ徐々に増大し、前記第２位置から前記他端に向かうにつれ徐々に減少していくような膨出曲面である、
ことを特徴とする量子ビーム減衰装置。

【請求項2】

前記第１位置は、前記回転軸と前記一端との間の中間位置よりも前記回転軸側にあり、
前記第２位置は、前記回転軸と前記他端との間の中間位置よりも前記回転軸側にある、
ことを特徴とする請求項１に記載の量子ビーム減衰装置。

【請求項3】

前記第１部分の側面形状と前記第２部分の側面形状は、前記回転軸を中心とした点対称の関係にある、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の量子ビーム減衰装置。

【請求項4】

前記回転軸方向から見た前記減衰板の側面視において、前記回転軸を原点とし、前記伝播路をｘ軸とし、前記第１部分の前記第１面に沿った軸をｙ軸とした場合、前記第１部分の前記第２面の形状は、下記（式１）で表現可能である、
ことを特徴とする請求項３に記載の量子ビーム減衰装置。

【数1】

ここで、μは前記減衰板の減衰係数であり、Ａは第１部分又は第２部分における最大減衰率である。

【請求項5】

前記量子ビームはＸ線であり、
前記減衰板は、樹脂、ガラス、又は金属で形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の量子ビーム減衰装置。

【請求項6】

第１面及び前記第１面の裏側面である第２面を有する板状である減衰板であって、量子ビームの伝播路を通り、前記伝播路に垂直な前記減衰板の端辺を回転軸として回転可能である、量子ビームを減衰させる減衰板、
を備え、
前記第１面は平面であり、前記第２面は、前記減衰板の板厚が、前記回転軸に垂直な方向に沿って、前記回転軸から、前記回転軸と前記端辺に対向する前記減衰板の端である対向端との間の位置である中途位置に向かうにつれ徐々に増大し、前記中途位置から前記対向端に向かうにつれ徐々に減少していくような膨出曲面である、
ことを特徴とする量子ビーム減衰装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、量子ビーム減衰装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、レーザビームを減衰させるレーザビーム減衰装置が提案されている。

【0003】

例えば、非特許文献１には、円板形状のディスクであって、周方向に向かって徐々に濃度が濃くなるように光学減衰塗膜が塗布されたディスクを有するレーザビーム減衰装置が開示されている。非特許文献１に記載のレーザビーム減衰装置では、レーザビームの伝播路はディスクの回転軸と平行であり、ディスクの回転角度を適宜設定してディスクの所望の位置にレーザビームを透過させることで、所望の減衰量分レーザビームを減衰させることができる。

【0004】

また、非特許文献２には、減衰板としてのアクリル平板がレーザビームの伝播路に設置され、アクリル平板が伝播路に垂直な回転軸を中心に回転可能なレーザビーム減衰装置が開示されている。非特許文献２に記載のレーザビーム減衰装置では、アクリル平板の回転角度を変更することで、アクリル平板内におけるレーザビームの透過距離が変更される。これにより、レーザビームの減衰量を変更可能となっている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】可変ＮＤフィルタ用回転マウント，Newport Japan，https://www.newport-japan.jp/product/show/846

【非特許文献2】ＶＡ－Ｓ シングル式バリアブルアッテネータ，Advanced Optics Vacuum，http://www.aov.co.jp/lc/e_opt/03.php

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、量子ビームの伝播路を通り当該伝播路に垂直な回転軸を中心に回転可能な減衰板によって量子ビームを減衰させる量子ビーム減衰装置を考える。なお、量子ビームとは、レーザビーム、放射ビーム、Ｘ線ビーム、電子ビーム、ミュオンビーム、中性子ビーム、用紙ビーム、イオンビーム、重粒子ビーム、又は、原子核ビームなどを含む、量子性を持つ粒子や波の集団が同一方向に流れるビームを意味する。このような量子ビーム減衰装置によれば、減衰板の回転角度を変更することで、減衰板内における量子ビームの透過距離が変更され、量子ビームの減衰量を変更することができる。

【0007】

ここで、上記のような量子ビーム減衰装置において、減衰板を平板とした場合、減衰板の回転角度と減衰後の量子ビーム強度との関係が非線形性になるという問題が生じる。図１１及び図１２を参照しつつ、当該問題を説明する。

【0008】

図１１は、上記のような量子ビーム減衰装置に設けられた、平板である減衰板ＡＴ_Ｐの側面図である。減衰板ＡＴ_Ｐは、量子ビームの伝播路ＢＰ_Ｐを通り、伝播路ＢＰ_Ｐに垂直な回転軸Ｒ_Ｐを中心に、矢印ＡＲ_Ｐの方向に回転可能となっている。ランベルトの法則により、減衰板ＡＴ_Ｐの透過前の量子ビームの強度である透過前ビーム強度Ｉ_０と、減衰板ＡＴ_Ｐの透過後の量子ビームのビーム強度である透過後ビーム強度Ｉとの関係は、以下の式（２）で表される。

【数1】

式（２）において、μは減衰板ＡＴ_Ｐの減衰係数であり、ｄは減衰板ＡＴ_Ｐ内における量子ビームの透過距離（図１１参照）を表す。

【0009】

一方、減衰板ＡＴ_Ｐが伝播路ＢＰ_Ｐに対して垂直に立設した場合を減衰板ＡＴ_Ｐの回転角度の基準（θ＝０）とした場合、回転角度θ（図１１参照）と、減衰板ＡＴ_Ｐ内における量子ビームの透過距離ｄとの関係は、式（３）で表される。

【数2】

式（３）において、ｔ_ｐは、減衰板ＡＴ_Ｐの板厚である。

【0010】

式（２）と式（３）から、減衰板ＡＴ_Ｐが平板である場合、透過前ビーム強度Ｉ_０と透過後ビーム強度Ｉとの関係は、式（４）で表される。

【数3】

【0011】

図１２は、式（４）で表される、減衰板ＡＴ_Ｐが平板である場合の、減衰板ＡＴ_Ｐの回転角度θと透過後ビーム強度Ｉとの関係を示すグラフである。図１２に示すように、減衰板ＡＴ_Ｐが平板の場合、減衰板ＡＴ_Ｐの回転角度θと透過後ビーム強度Ｉとの関係が非線形となってしまう。具体的には、回転角度θが小さいときには、回転角度θの変化量に対する透過後ビーム強度Ｉの変化量が小さく、回転角度θが大きいときには、回転角度θの変化量に対する透過後ビーム強度Ｉの変化量がかなり大きくなってしまう。これにより、所望の透過後ビーム強度Ｉを得るための減衰板ＡＴ_Ｐの回転角度θを設定することが困難となり、量子ビーム減衰装置の使い勝手が悪いという問題が生じていた。

【0012】

本発明の目的は、量子ビームの伝播路を通り当該伝播路に垂直な回転軸を中心に回転可能な減衰板によって量子ビームを減衰させる量子ビーム減衰装置において、減衰板の回転角度と減衰後の量子ビーム強度との関係の非線形性を低減することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明は、第１面及び前記第１面の裏側面である第２面を有する板状であり、量子ビームの伝播路を通り前記伝播路に垂直な回転軸を中心に回転可能である、量子ビームを減衰させる減衰板、を備え、前記減衰板は、前記回転軸よりも前記回転軸に垂直な方向における前記減衰板の一端側の部分である第１部分と、前記回転軸よりも前記回転軸に垂直な方向における前記減衰板の他端側の部分である第２部分とを有し、前記第１部分の前記第１面は平面であり、前記第１部分の前記第２面は、前記第１部分の板厚が、前記回転軸に垂直な方向に沿って、前記回転軸から、前記回転軸と前記一端との間の位置である第１位置に向かうにつれ徐々に増大し、前記第１位置から前記一端に向かうにつれ徐々に減少していくような膨出曲面であり、前記第２部分の前記第２面は平面であり、前記第２部分の前記第１面は、前記第２部分の板厚が、前記回転軸に垂直な方向に沿って、前記回転軸から、前記回転軸と前記他端との間の位置である第２位置に向かうにつれ徐々に増大し、前記第２位置から前記他端に向かうにつれ徐々に減少していくような膨出曲面である、ことを特徴とする量子ビーム減衰装置である。

【0014】

望ましくは、前記第１位置は、前記回転軸と前記一端との間の中間位置よりも前記回転軸側にあり、前記第２位置は、前記回転軸と前記他端との間の中間位置よりも前記回転軸側にある、ことを特徴とする。

【0015】

望ましくは、前記第１部分の側面形状と前記第２部分の側面形状は、前記回転軸を中心とした点対称の関係にある、ことを特徴とする。

【0016】

望ましくは、前記回転軸方向から見た前記減衰板の側面視において、前記回転軸を原点とし、前記伝播路をｘ軸とし、前記第１部分の前記第１面に沿った軸をｙ軸とした場合、前記第１部分の前記第２面の形状は、下記（式１）で表現可能である、ことを特徴とする。

【数4】

ここで、μは前記減衰板の減衰係数であり、Ａは第１部分又は第２部分における最大減衰率である。

【0017】

望ましくは、前記量子ビームはＸ線であり、前記減衰板は、樹脂、ガラス、又は金属で形成される、ことを特徴とする。

【0018】

また、本発明は、第１面及び前記第１面の裏側面である第２面を有する板状である減衰板であって、量子ビームの伝播路を通り、前記伝播路に垂直な前記減衰板の端辺を回転軸として回転可能である、量子ビームを減衰させる減衰板、を備え、前記第１面は平面であり、前記第２面は、前記減衰板の板厚が、前記回転軸に垂直な方向に沿って、前記回転軸から、前記回転軸と前記端辺に対向する前記減衰板の端である対向端との間の位置である中途位置に向かうにつれ徐々に増大し、前記中途位置から前記対向端に向かうにつれ徐々に減少していくような膨出曲面である、ことを特徴とする量子ビーム減衰装置である。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、量子ビームの伝播路を通り当該伝播路に垂直な回転軸を中心に回転可能な減衰板によって量子ビームを減衰させる量子ビーム減衰装置において、減衰板の回転角度と減衰後の量子ビーム強度との関係の非線形性を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本実施形態に係る量子ビーム減衰装置に設けられた減衰板の斜視図である。

【図2】減衰板の側面図である。

【図3】ｘｙ座標空間における、第１部分の第１面の側面形状を表す曲線を示す図である。

【図4】理想形状の演算式に用いるパラメータを示す図である。

【図5】理想形状の減衰板の回転角度と透過後ビーム強度との関係を示すグラフである。

【図6A】減衰係数及び最大減衰率が第１の組み合わせである場合における減衰板の理想形状を示す曲線を示す図である。

【図6B】減衰係数及び最大減衰率が第２の組み合わせである場合における減衰板の理想形状を示す曲線を示す図である。

【図6C】減衰係数及び最大減衰率が第３の組み合わせである場合における減衰板の理想形状を示す曲線を示す図である。

【図6D】減衰係数及び最大減衰率が第４の組み合わせである場合における減衰板の理想形状を示す曲線を示す図である。

【図7】側面視における、第１の変形例に係る減衰板の形状を表す曲線を示す図である。

【図8】第１の変形例に係る減衰板の回転角度と透過後ビーム強度との関係を示すグラフである。

【図9】第２の変形例に係る減衰板の斜視図である。

【図10】第２の変形例に係る減衰板の側面図である。

【図11】量子ビームの伝播路を通り当該伝播路に垂直な回転軸を中心に回転可能な減衰板によって量子ビームを減衰させる量子ビーム減衰装置に設けられた、平板である減衰板の側面図である。

【図12】減衰板が平板である場合の、減衰板の回転角度と透過後ビーム強度との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１は、本実施形態に係る量子ビーム減衰装置に設けられた減衰板１０の斜視図である。量子ビーム減衰装置は、例えば、箱状の装置であり、量子ビームを装置内に入射するための入射孔と、量子ビームが出射される出射孔とを備え、入射孔と出射孔を結ぶ直線上に減衰板１０が設けられるような装置であってよい。しかしながら、量子ビーム減衰装置としては上記の装置に限られず、量子ビームが減衰板１０を透過する限りにおいてどのような装置であってもよい。

【0022】

減衰板１０は、量子ビームのビーム強度を減衰可能な材質で形成される。すなわち、減衰板１０は、量子ビーム減衰させる機能を発揮するものである。例えば、本実施形態に係る量子ビーム減衰装置がＸ線ビームを減衰させるＸ線ビーム減衰装置である場合、減衰板１０は、樹脂、ガラス、又は金属で形成される。

【0023】

減衰板１０は、第１面１２、及び、第１面１２の裏側面である第２面１４を有する板状の形状を有している。また、減衰板１０は、量子ビームの伝播路ＢＰを通り、伝播路ＢＰに垂直な回転軸Ｒを中心に、矢印ＡＲ方向に回転可能に設けられる。詳しくは後述するように、減衰板１０の回転角度を変更することにより、減衰板１０内における量子ビームの透過距離が変更され、これにより減衰板１０の透過後の量子ビームのビーム強度である透過後ビーム強度を調整することができる。

【0024】

なお、本明細書の図面において、量子ビームの伝播路ＢＰと平行な方向をｘ軸方向とし、伝播路ＢＰ及び回転軸Ｒに垂直な方向をｙ軸方向とし、回転軸Ｒに平行な方向をｚ軸方向としている。

【0025】

減衰板１０は、回転軸Ｒよりも回転軸Ｒに垂直な方向（図１が示す状態ではｙ軸方向）における減衰板１０の一端１６ａ側の部分である第１部分１０ａと、回転軸Ｒよりも回転軸Ｒに垂直な方向における減衰板１０の他端１６ｂ側の部分である第２部分１０ｂとに観念上分けられる。

【0026】

図２は、減衰板１０の側面図（ｚ軸方向から見た図）である。減衰板１０の第１面１２は、第１部分１０ａの第１面１２ａ及び第２部分１０ｂの第１面１２ｂから構成される。減衰板１０の第２面１４は、第１部分１０ａの第２面１４ａ及び第２部分１０ｂの第２面１４ｂから構成される。

【0027】

第１部分１０ａの第１面１２ａは、平面となっている。一方、第１部分１０ａの第２面１４ａは、第１部分１０ａの板厚ｔ_ａが、回転軸Ｒに垂直な方向（図２が示す状態ではｙ軸方向）に沿って、回転軸Ｒから、回転軸Ｒと一端１６ａとの間の位置である第１位置２０ａに向かうにつれ徐々に増大し、第１位置２０ａから一端１６ａに向かうにつれ徐々に減少していくような膨出曲面となっている。

【0028】

第２部分１０ｂの第２面１４ｂは、平面となっている。一方、第２部分１０ｂの第１面１２ｂは、第２部分１０ｂの板厚ｔ_ｂが、回転軸Ｒに垂直な方向（図２が示す状態ではｙ軸方向）に沿って、回転軸Ｒから、回転軸Ｒと他端１６ｂとの間の位置である第２位置２０ｂに向かうにつれ徐々に増大し、第２位置２０ｂから他端１６ｂに向かうにつれ徐々に減少していくような膨出曲面となっている。

【0029】

詳しくは後述するように、減衰板１０が上述のような形状を有していることで、少なくとも減衰板１０が平板である場合に比して、減衰板１０の回転角度と減衰後の量子ビーム強度との関係の非線形性を低減することができる。

【0030】

図２に示すように、第１部分１０ａの板厚ｔ_ａが最大となる第１位置２０ａは、回転軸Ｒと一端１６ａとの間の中間位置よりも回転軸Ｒ側にあるとよい。同様に、第２部分１０ｂの板厚ｔ_ｂが最大となる第２位置２０ｂは、回転軸Ｒと他端１６ｂとの間の中間位置よりも回転軸Ｒ側にあるとよい。

【0031】

回転軸Ｒと垂直な方向に沿った、回転軸Ｒから第１位置２０ａまでの距離と、回転軸Ｒから第２位置２０ｂまでの距離とが同一であってよい。また、第１位置２０ａにおける第１部分１０ａの板厚ｔ_ａと、第２位置２０ｂにおける第２部分１０ｂの板厚ｔ_ｂとが同一であってよい。特に、第１部分１０ａの側面形状と、第２部分１０ｂの側面形状とは、回転軸Ｒを中心とした点対称の関係にあるとよい。

【0032】

図３において、回転軸Ｒ方向（具体的にはＺ軸負方向側）から見た減衰板１０の側面視において、回転軸Ｒを原点とし、量子ビームの伝播路ＢＰをｘ軸とし（量子ビームの進行方向はｘ軸の負方向）、第１部分１０ａの第１面１２ａに沿った軸をｙ軸としたｘｙ座標空間が示されている。このようなｘｙ座標空間において、減衰板１０の側面視における第１部分１０ａの第２面１４ａの形状（曲線）を、ｘ、ｙを含む式で表現することができる。特に、ランベルトの法則から、減衰板１０の回転角度と減衰後の量子ビーム強度との関係が線形となるような、ｘｙ座標空間における、第２面１４ａの形状を表す曲線を示す式を求めることができる。本明細書では、減衰板１０の回転角度と減衰後の量子ビーム強度との関係を線形とすることができる減衰板１０の形状を理想形状と呼ぶ。

【0033】

以下、理想形状としての第２面１４ａの形状を表す式の演算方法を説明するが、以下の説明において登場する各パラメータが図４に示されている。図４は、減衰板１０の側面図であり、減衰板１０の回転角度θは、減衰板１０が伝播路ＢＰに対して垂直に立設した場合を減衰板１０の回転角度θの基準（θ＝０）とした回転角度である。また、以下の説明においては、減衰板１０の第1部分１０ａのみに着目し、第１部分１０ａ内における量子ビームの透過距離をｒで表すこととする。したがって、ランベルトの法則は、式（５）で表される。

【数5】

式（５）において、μは減衰板１０の減衰係数である。

【0034】

まず、減衰板１０の回転角度θと減衰後の量子ビーム強度との関係が線形であるという条件から、減衰板１０の透過前の量子ビームの強度である透過前ビーム強度Ｉ_０と、減衰板１０の透過後の量子ビームのビーム強度である透過後ビーム強度Ｉとの関係は、式（６）で表される。

【数6】

【0035】

式（５）及び式（６）から、式（７）が導かれる。

【数7】

式（７）を整理して、式（８）が得られる。

【数8】

【0036】

ここで、θ＝π／２であるときに、透過後ビーム強度Iが最小になるとすると、透過前ビーム強度Ｉ_０と透過後ビーム強度Ｉとの関係は、式（９）のようにも表すことができる。

【数9】

式（９）においてＡは、透過後ビーム強度Ｉが最小となる場合における、透過前ビーム強度Ｉ_０に対する透過後ビーム強度Ｉの割合である、第１部分１０ａの最大減衰率を表す。

【0037】

式（６）において、式（９）及びθ＝π／２から、式（６）のαは式（１０）で表される。

【数10】

式（１０）を式（８）に代入して整理すると式（１１）が得られる。

【数11】

【0038】

図３に示されるｘｙ座標空間における極座標の変数ｒ（原点Ｏ（すなわち回転軸Ｒ）からの距離）は式（１２）で表され、減衰板１０の回転角度θは式（１３）で表される。

【数12】

【数13】

式（１２）及び式（１３）を式（１１）に代入して整理すると、式（１４）が得られる。

【数14】

【0039】

式（１４）で表される曲線が、ｘｙ座標空間における、第１部分１０ａの第２面１４ａの理想形状を表す曲線である。第１部分１０ａと第２部分１０ｂとが回転軸Ｒを中心とした点対称の形状にあるならば、ｘｙ座標空間における、第２部分１０ｂの第１面１２ｂの理想形状も、同様に式１４で表すことができる。

【0040】

第１部分１０ａの第２面１４ａ及び第２部分１０ｂの第１面１２ｂの形状が、式（１４）で表されるような理想形状である場合、減衰板１０の回転角度θと透過後ビーム強度Ｉとの関係は、図５に示されるように線形となる。なお、図５において、減衰板１０が平板である場合の減衰板１０の回転角度θと透過後ビーム強度Ｉとの関係が破線で示されている。

【0041】

式（１４）において、減衰係数μは減衰板１０の材質などによって変動し、最大減衰率Ａも適宜設定することができる。式（１４）から明らかな通り、減衰係数μ又は最大減衰率Ａが変化すると、第１部分１０ａの第２面１４ａの理想形状も変化することになる。つまり、式（１４）によって表される理想形状は１つの形状を表すものではない。

【0042】

図６Ａ～図６Ｄは、減衰係数μ及び最大減衰率Ａの組み合わせに応じた、減衰板１０の第１部分１０ａの第２面１４ａ（又は第２部分１０ｂの第１面１２ｂ）の互いに異なる理想形状を表す曲線を示す図である。図６Ａ～図６Ｄにおいても、図３と同様に、回転軸Ｒ方向から見た減衰板１０の側面視において、回転軸Ｒを原点とし、量子ビームの伝播路ＢＰをｘ軸とし、第１部分１０ａの第１面１２ａに沿った軸をｙ軸としたｘｙ座標空間において、減衰板１０の側面視における第１部分１０ａの第２面１４ａの形状が式（１４）が示す曲線で表現されている。

【0043】

図６Ａは、減衰係数μが０．３６（例えば減衰板１０がアクリルで形成された場合）であり、最大減衰率Ａが０．０１である場合の第２面１４ａの理想形状を表す曲線を示す図である。最大減衰率Ａが０．０１の場合、透過後ビーム強度が透過前信号強度の１／１００になることを意味する。なお、ここでは、減衰板１０の半分である第１部分１０ａのみを考慮しているので、最大減衰率Ａが０．０１の場合、第１部分１０ａと第２部分１０ｂとを合わせると、減衰板１０全体としての最大減衰率は、０．０１×０．０１＝０．０００１となる（つまり透過後ビーム強度が透過前信号強度の１／１００００になる）。

【0044】

図６Ｂは、減衰係数μが０．３６であり、最大減衰率Ａが０．１である場合の第２面１４ａの理想形状を表す曲線を示す図である。図６Ｃは、減衰係数μが０．８９（例えば減衰板１０がテフロン（登録商標）で形成された場合）であり、最大減衰率Ａが０．０１である場合の第２面１４ａの理想形状を表す曲線を示す図である。図６Ｄは、減衰係数μが０．８９であり、最大減衰率Ａが０．１である場合の第２面１４ａの理想形状を表す曲線を示す図である。

【0045】

図６Ａ～図６Ｄに示される通り、式（１４）が表現する形状は、減衰係数μ及び最大減衰率Ａに応じて変化し得る。

【0046】

図７は、第１の変形例に係る第１部分１０ａの第２面１４ａの形状を表す曲線を示す図である。図７においても、図３と同様に、回転軸Ｒ方向から見た減衰板１０の側面視において、回転軸Ｒを原点とし、量子ビームの伝播路ＢＰをｘ軸とし、第１部分１０ａの第１面１２ａに沿った軸をｙ軸としたｘｙ座標空間において、変形例に係る減衰板１０の側面視における第１部分１０ａの第２面１４ａの形状が曲線で表現されている。第１の変形例に係る減衰板１０も、基本実施形態と同様に、減衰板１０は第２部分１０ｂを有していてよく、第１部分１０ａの形状と第２部分１０ｂの形状は、回転軸Ｒを中心として点対称の関係にある。すなわち、第１の変形例は、基本実施形態に比して、第１部分１０ａの第２面１４ａの形状、及び、第２部分１０ｂの第１面１２ｂの形状が異なる。

【0047】

図７に示す第１の変形例においては、第１部分１０ａの第２面１４ａの形状は、式（１５）に示すように、シンプルな極方程式で表現される。

【数15】

ただし、式（１５）における定数ａは、減衰板１０の回転角度θ＝π／２の時の最大減衰率が０．１（減衰板１０全体だと０．１×０．１＝０．０１）となるように、式（１６）に示す値としている。

【数16】

【0048】

なお、図７に示すように、第１の変形例においても、第１部分１０ａの第１面１２ａは、平面となっており、第１部分１０ａの第２面１４ａは、第１部分１０ａの板厚ｔ_ａが、回転軸Ｒに垂直な方向に沿って、回転軸Ｒから、回転軸Ｒと一端１６ａとの間の位置である第１位置２０ａに向かうにつれ徐々に増大し、第１位置２０ａから一端１６ａに向かうにつれ徐々に減少していくような膨出曲面となっている。

【0049】

図８は、第１の変形例に係る減衰板１０の回転角度θと透過後ビーム強度Ｉとの関係を示すグラフである。図８においては、第１の変形例に係る減衰板１０の回転角度θと透過後ビーム強度Ｉとの関係が実線で示され、減衰板が平板である場合の減衰板１０の回転角度と透過後ビーム強度Ｉとの関係が破線で示され、減衰板１０が理想形状である場合の減衰板１０の回転角度と透過後ビーム強度Ｉとの関係が一点鎖線で示されている。図８に示す通り、式（１５）に示すようなシンプルな極方程式で第１部分１０ａの第２面１４ａの形状が表わされる減衰板１０であっても、少なくとも減衰板が平板である場合に比して、減衰板１０の回転角度θと透過後ビーム強度Ｉとの関係の非線形性を低減することができる。

【0050】

図９は、第２の変形例に係る減衰板３０の斜視図であり、図１０は、第２の変形例にかかる減衰板３０の側面図である。基本実施形態及び第１の変形例に係る減衰板１０では、回転軸Ｒよりも一端１６ａ側の部分である第１部分１０ａと、回転軸Ｒよりも他端１６ｂ側の部分である第２部分１０ｂとを有していたが、第２の変形例に係る減衰板３０は、いわば、基本実施形態及び第１の変形例に係る減衰板１０の第１部分１０ａ又は第２部分１０ｂの一方のみの形状となっている。

【0051】

具体的には、減衰板３０は、第１面３２、及び、第１面３２の裏側面である第２面３４を有する板状である。減衰板３０は、量子ビームの伝播路ＢＰを通り、伝播路ＢＰに垂直な減衰板３０の端辺３６（減衰板３０の回転角度θによらず常に伝播路ＢＰに垂直となる辺）を回転軸Ｒとして矢印ＡＲの方向に回転可能となっている。そして、第１面３２は平面であり、第２面３４は、減衰板３０の板厚ｔが、回転軸Ｒ（すなわち端辺３６）に垂直な方向に沿って、回転軸Ｒから、回転軸Ｒと、端辺３６に対向する減衰板３０の端である対向端３８との間の位置である中途位置４０（図１０参照）に向かうにつれ徐々に増大し、中途位置４０から対向端３８に向かうにつれ徐々に減少していくような膨出曲面となっている。

【0052】

第２の変形例に係る減衰板３０の理想形状としては、図３又は図６Ａ～図６Ｄに示される形状、すなわち、上述の式（１４）で示される形状であってよい。第２の変形例に係る減衰板３０においては、図３を参照した説明において用いた変数ｒが、減衰板３０全体における量子ビームの透過距離を表すことになる。すなわち、第２の変形例に係る減衰板３０の形状であっても、基本実施形態及び第１の変形例に係る減衰板１０とは最大減衰率は異なるものの、図５に示すのと同様に、減衰板３０の回転角度θと透過後ビーム強度との関係を線形とすることができる。

【0053】

また、第２の変形例に係る減衰板３０は、図７に示す形状であってもよい。これによれば、図８に示すのと同様に、少なくとも減衰板が平板である場合に比して、減衰板３０の回転角度θと透過後ビーム強度との関係の非線形性を低減することができる。

【0054】

以上、本発明に係る実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0055】

１０，３０ 減衰板、１０ａ 第１部分、１０ｂ 第２部分、１２，１２ａ，１２ｂ，３２ 第１面、１４，１４ａ，１４ｂ，３４ 第２面、１６ａ 一端、１６ｂ 他端、２０ａ，４０ 第１位置、２０ｂ 第２位置、３６ 端辺、３８ 対向端、Ｒ 回転軸、ＢＰ 伝播路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】