57 【 特 許 請 求 の 範 囲 】【請求項１】
希薄気体からなるシート状のガスビームをターゲットにして加速器中又は核融合炉中のビームを衝突させることによって発生する発光又は電離イオンから前記加速器中又は核融合炉中のビームプロファイルを計測する方法であって、前記シート状のガスビームは、前記希薄気体を、寸法ｂの隙間と前記希薄気体の流動方
向にＬ１の長さ及び前記希薄気体の流動方向と前記隙間が形成される方向に対して直角方
向にａの長さを有する平板の少なくとも２枚とからなり、前記ｂとＬ１との比（Ｌ１／ｂ）が５０以上で、前記ｂとａとの比（ａ／ｂ）が１を超えるスリットの前記隙間、又は長さｘの長辺及び長さｙの短辺からなる断面とＬ２の長手方向の長さとを有し、前記ｙとＬ２との比（Ｌ２／ｙ）が５０以上である楕円形キャピラリを通過させることによって、１０ｍｍ以下のシート厚さで形成されることを特徴とするビームプロファイルのモニタニン
グ方法。
【請求項２】
前記２枚の平板からなり、寸法ｂで隙間が形成されたスリットは、中心部分が空いたドーナッツ型の円板形状を有し、該ドーナッツ型の円板形状を有するスリットの中心部分に加速器中又は核融合炉中のビームの設計軌道が配置され、前記希薄気体を前記スリットの
前記隙間を通過させることによって前記スリットの中心部分に向けてシート状のガスビー
ムを形成し、該シート状のガスビームをターゲットにして前記加速器中又は核融合炉中のビームを衝突させたときに発生する発光又は電離イオンから前記加速器中又は核融合炉中

のビームプロファイルを計測することを特徴とする請求項１に記載のビームプロファイルのモニタニング方法。
【請求項３】
前記２枚の平板からなり、寸法ｂで隙間が形成されたスリットは、円板形状を有し、加速器中又は核融合炉中のビームの設計軌道の外側に配置され、前記加速器中又は核融合炉
中のビームの設計軌道の外側から前記希薄気体を前記スリットの前記隙間を通過させることによってシート状のガスビームを形成し、該シート状のガスビームをターゲットにして前記加速器中又は核融合炉中のビームを衝突させたときに発生する発光又は電離イオンから前記加速器中又は核融合炉中のビームプロファイルを計測することを特徴とする請求項１に記載のビームプロファイルのモニタニング方法。
【請求項４】
前記円板形状を有するスリットは、該スリットを構成する２枚の平板の両者又はどちらか一方を回転させることを特徴とする請求項３に記載のビームプロファイルのモニタニン
グ方法。
【請求項５】
前記２枚の平板からなるスリットを加速器中又は核融合炉中のビームの設計軌道の外側に複数設け、前記希薄気体を前記複数のスリットのそれぞれの隙間を通過させることによって、前記シート状のガスビームが前記加速器中又は核融合炉中のビームの設計軌道を横断するように形成されることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載のビームプロファ
イルのモニタニング方法。
【請求項６】
希薄気体からなるシート状のガスビームをターゲットにして加速器中又は核融合炉中のビームを衝突させることによって発生する発光又は電離イオンから前記加速器中又は核融合炉中のビームプロファイルを計測するためのモニタであって、少なくとも、
真空チャンバー内を通過する前記加速器中又は核融合炉中のビーム通路と、
前記希薄気体を供給するためのガス供給装置と、前記加速器中又は核融合炉中のビーム通路に隣接して、前記希薄気体を、寸法ｂの隙間と前記希薄気体の流動方向にＬ１の長さ及び前記希薄気体の流動方向と前記隙間が形成される方向に対して直角方向にａの長さを有する平板の少なくとも２枚とからなり、前記ｂとＬ１との比（Ｌ１／ｂ）が５０以上で、前記ｂとａとの比（ａ／ｂ）が１を超えるスリットの前記隙間、又は長さｘの長辺及び長さｙの短辺からなる断面とＬ２の長手方向の長さとを有し、前記ｙとＬ２との比（Ｌ２／ｙ）が５０以上である楕円形キャピラリを通過させることによって、前記希薄気体からなるシート状のガスビームを１０ｍｍ以下のシー
ト厚さで形成するシート状のガスターゲット形成装置と、前記シート状のガスビームをターゲットにして前記加速器中又は核融合炉中のビームを衝突させたときに発生する発光又は電離イオンを計測する前記加速器中又は核融合炉中のビームのプロファイル検出部と、前記発光又は前記電離イオンの計測値に基づいて前記加速器中又は核融合炉中のビームのプロファイルを２次元実像及び／又はビーム像として映像化するための解析手段とを有するビームプロファイルのモニタ。
【請求項７】
前記２枚の平板からなり、寸法ｂで隙間が形成されたスリットは、中心部分が空いたドーナッツ型の円板形状を有し、該ドーナッツ型の円板形状を有するスリットの中心部分に加速器中又は核融合炉中のビームの通路が配置され、前記希薄気体を前記スリットの前記隙間を通過させることによって該スリットの中心部分に向けてシート状のガスビームを形成し、該シート状のガスビームをターゲットにして前記加速器中又は核融合炉中のビームを衝突させる手段を有することを特徴とする請求項６に記載のビームプロファイルのモニ
タ。
【請求項８】

前記２枚の平板からなり、寸法ｂで隙間が形成されたスリットは、円板形状を有し、加速器ビームの設計軌道の外側に配置され、加速器中又は核融合炉中のビームの設計軌道の外側から前記希薄気体を前記スリットの前記隙間を通過させることによってシート状のガスビームを形成し、該シート状のガスビームをターゲットにして前記加速器中又は核融合
炉中のビームを衝突させる手段を有することを特徴とする請求項６に記載のビームプロフ
ァイルのモニタ。
【請求項９】
前記円板形状を有するスリットは、該スリットを構成する２枚の平板の両者又はどちらか一方を回転させる手段を有することを特徴とする請求項８に記載のビームプロファイルのモニタ。
【請求項１０】
前記２枚の平板からなるスリットを加速器中又は核融合炉中のビームの設計軌道の外側に複数設け、前記希薄気体を前記複数のスリットのそれぞれの隙間を通過させることによって、前記加速器中又は核融合炉中のビームの設計軌道を横断するようにシート状のガス
ビームを形成し、該シート状のガスビームをターゲットにして前記加速器中又は核融合炉
中のビームを衝突させる手段を有することを特徴とする請求項６～９の何れかに記載のビームプロファイルのモニタ。
【発明の詳細な説明】【技術分野】【０００１】
本発明は、粒子加速器又は核融合炉において真空チャンバー内を通過する荷電粒子ビー
ム等のビームプロファイルを計測するためのモニタリング方法及びそのモニタに関し、前記ビームに影響をほとんど及ぼさずに、非破壊で、高速かつ簡便に計測ができるようにしたものである。
【背景技術】【０００２】
近年、加速器はビームの大出力化が進められており、例えば、大強度陽子加速器Ｊ－Ｐ
ＡＲＣ３ＧｅＶシンクロトロン（ＲＣＳ）においてはビーム出力１ＭＷの実現のためにビームロスの徹底的な低減が要求される。また、核融合炉においてエネルギードライバーとして使用される各種レーザーや軽又は重イオンビーム等のビームについても、高性能で高効率の運用を行うために同様の要求がある。
【０００３】
これらの要求は、ビームダイナミクスの詳細な研究によって達成されると期待されているが、そのためにはビーム診断方法とそのツールの開発が不可欠である。ビームプロファ
イルモニタは、このような診断の一つとして重要なものであるが、一般的な陽子やイオンの加速器を周回するビームのプロファイル（形状及び大きさ等）を非破壊的に、かつ高速で高精度に計測することは困難である。そのため、ビームに影響をほとんど及ぼさずに、
ビームプロファイルを非破壊かつ高速で計測するモニタリング方法の確立及びそのモニタの構築が従来から大きな課題であった。
【０００４】
加速器ビームのプロファイルモニタとしては、これまで様々な方法が提案されている（
例えば、特許文献１及び２を参照）。前記の特許文献１には、加速器ビームに、これより運動エネルギーが小さい荷電粒子ビームを照射して作用させ、その影響を観測する方法及びそのモニタが開示されている。また、前記の特許文献２には、加速器内のビーム設計軌
道上にビーム径より小さな孔を有する発光部材を配置し、該発光部材へ前記ビームを照射するときに生じる発光を観測することによってモニタリングする方法及びそのモニタが開示されている。しかしながら、これらの方法は加速器ビームへの影響を無視することがで
きず、ビームプロファイルを高精度に計測することが非常に困難であった。
【０００５】
そこで、この問題を解決する方法として、非特許文献１には、ノズルビームとスピンを利用した収束装置を組み合わせて、幅８５ｍｍ、奥行７４ｍｍ、厚み１．３ｍｍの平面状の酸素分子からなるシート状のジェットビームをターゲットにし、加速器のビームを衝突させ、その電離イオン（又は発光）を計測し、高速にビーム形状を診断する方法が提案さ－４Ｐａと低く、加速器のビームへのれている。このガスターゲットは、分子密度が１０
影響はほとんどないことから、癌治療用装置等に導入されてビーム診断用として適用されている。
【先行技術文献】【特許文献】【０００６】【特許文献１】特開平５－２９７１４７号公報【特許文献２】特開平６－２０４０００号公報【非特許文献】【０００７】【非特許文献１】Ｙ．Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ、外８名、「Ｏｘｙｇｅｎ ｇａｓ－ｓｈｅｅｔ ｂｅａｍ ｐｒｏｆｉｌｅ ｍｏｎｉｔｏｒ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｙｎｃｈｒｏｔｒ
ｏｎ ａｎｄ ｓｔｏｒａｇｅ ｒｉｎｇ」、Ｎｕｃｌ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｐｈｙｓ．Ｒｅｓ．Ａ、２００４年、第５２７巻、ｐ．２８９【発明の概要】【発明が解決しようとする課題】【０００８】
しかしながら、非特許文献１に記載の方法を用いて、例えば、３ＧｅＶＲＣＳのビーム
プロファイルのモニタを行おうとすると、モニタが大変大掛かりのものとなり現実的でない。非特許文献１に記載のモニタは、ノズルビームとスピンを利用する収束装置において、高圧ガスジェット発生装置及び周期的な磁極構成をもつ磁石等を備えており、幅８５ｍｍ、奥行７４ｍｍのシート状のガスシートを形成する時点で、すでに大型の設備となっている。これを３ＧｅＶＲＣＳのビームプロファイルモニタを行う場合には、プロトンビー
ムの周回する真空容器の直径が３００ｍｍにもなる可能性があり、幅及び奥行として３００ｍｍ以上のシート状のガスターゲットを形成するために設備の一層の大型化が避けられない。
【０００９】
また、ビームの電荷密度分布を数％程度の位置精度で高精度に得ようとすると、３Ｇｅ
ＶＲＣＳのビーム径が１００ｍｍのときは、シート状ガスターゲットの厚さとしては２～３ｍｍ以下が求められる。その場合のシート状ガスターゲットは、上記で述べたように、直径を３００ｍｍ程度にすることが必要となるが、非特許文献１に記載の方法では、厚さが２～３ｍｍ以下の均一なシート状ガスターゲットをそのような大口径で造り出すための適当な手段がなく、技術的に大きな隘路事項となっている。
【００１０】
このように、従来技術では、今後の大出力加速器において必須の技術課題、すなわち、
ビームプロファイルを高速かつ簡便に、高精度で計測するという要求に対して十分に応えることができない。また、今後、高性能化及び高効率化を行う核融合炉の開発においても、従来技術よりも簡便に、かつ従来技術と同様以上の高精度で計測を行うことできるビー
ムプロファイルのモニタリング方法が強く求められている。
【００１１】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、加速器中又は核融合
炉中のビームのプロファイルを計測する際に、大口径又は大面積で、かつ均一なシート厚みを有する希薄気体からなるシート状のガスビームを形成して、該ガスビームをターゲッ
トにして前記加速器中又は核融合炉中のビームを衝突させることによって、該ビームにほとんど影響を与えずに、非破壊で、高速かつ簡便にビームプロファイルの計測ができるモ
ニタリング方法及びそのモニタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】

【００１２】
本発明は、加速器中又は核融合炉中のビームプロファイルのモニタリング方法及びそのモニタにおいて、従来のノズルビームとスピンを利用した収束装置に代えて、分子密度の小さな希薄気体からなるシート状のガスビームの形成をより簡単な系で実現するために、希薄気体をスリットの細間隙又はキャピラリの細径を通過させたときに得られる気体分子の指向性、すなわち気体分子のビーム効果を利用することによって上記の課題を解決できることを見出して本発明に到った。
【００１３】
すなわち、本発明の構成は以下の通りである。
［１］本発明は、希薄気体からなるシート状のガスビームをターゲットにして加速器中又は核融合炉中のビームを衝突させることによって発生する発光又は電離イオンから前記加速器中又は核融合炉中のビームプロファイルを計測する方法であって、前記シート状のガ
スビームは、前記希薄気体を、寸法ｂの隙間と前記希薄気体の流動方向にＬ１の長さ及び前記希薄気体の流動方向と前記隙間が形成される方向に対して直角方向にａの長さを有す
る平板の少なくとも２枚とからなり、前記ｂとＬ１との比（Ｌ１／ｂ）が５０以上で、前記ｂとａとの比（ａ／ｂ）が１を超えるスリットの前記隙間、又は長さｘの長辺及び長さｙの短辺からなる断面とＬ２の長手方向の長さとを有し、前記ｙとＬ２との比（Ｌ２／ｙ）が５０以上である楕円形キャピラリを通過させることによって、１０ｍｍ以下のシート
厚さで形成されることを特徴とするビームプロファイルのモニタニング方法を提供する。
［２］本発明は、前記２枚の平板からなり、寸法ｂで隙間が形成されたスリットが、中心部分が空いたドーナッツ型の円板形状を有し、該ドーナッツ型の円板形状を有するスリッ
トの中心部分に加速器中又は核融合炉中のビームの設計軌道が配置され、前記希薄気体を前記スリットの前記隙間を通過させることによって前記スリットの中心部分に向けてシー
ト状のガスビームを形成し、該シート状のガスビームをターゲットにして前記加速器中又は核融合炉中のビームを衝突させたときに発生する発光又は電離イオンから前記加速器中又は核融合炉中のビームプロファイルを計測することを特徴とする前記［１］に記載のビームプロファイルのモニタニング方法を提供する。
［３］本発明は、前記２枚の平板からなり、寸法ｂで隙間が形成されたスリットが、円板形状を有し、加速器中又は核融合炉中のビームの設計軌道の外側に配置され、前記加速器
中又は核融合炉中のビームの設計軌道の外側から前記希薄気体を前記スリットの前記隙間を通過させることによってシート状のガスビームを形成し、該シート状のガスビームをターゲットにして前記加速器中又は核融合炉中のビームを衝突させたときに発生する発光又は電離イオンから前記加速器中又は核融合炉中のビームプロファイルを計測することを特徴とする前記［１］に記載のビームプロファイルのモニタニング方法。
［４］本発明は、前記円板形状を有するスリットにおいて、該スリットを構成する２枚の平板の両者又はどちらか一方を回転させることを特徴とする前記［３］に記載のビームプ
ロファイルのモニタニング方法を提供する。
［５］本発明は、前記２枚の平板からなるスリットを加速器中又は核融合炉中のビームの設計軌道の外側に複数設け、前記希薄気体を前記複数のスリットのそれぞれの隙間を通過させることによって、前記シート状のガスビームが前記加速器中又は核融合炉中のビームの設計軌道を横断するように形成されることを特徴とする前記［１］～［４］の何れかに記載のビームプロファイルのモニタニング方法を提供する。
［６］本発明は、希薄気体からなるシート状のガスビームをターゲットにして加速器中又は核融合炉中のビームを衝突させることによって発生する発光又は電離イオンから前記加速器中又は核融合炉中のビームプロファイルを計測するためのモニタであって、少なくとも、真空チャンバー内を通過する前記加速器中又は核融合炉中のビーム通路と、前記希薄気体を供給するためのガス供給装置と、前記加速器中又は核融合炉中のビーム通路に隣接して、前記希薄気体を、寸法ｂの隙間と前記希薄気体の流動方向にＬ１の長さ及び前記希薄気体の流動方向と前記隙間が形成される方向に対して直角方向にａの長さを有する平板の少なくとも２枚とからなり、前記ｂとＬ１との比（Ｌ１／ｂ）が５０以上で、前記ｂとａとの比（ａ／ｂ）が１を超えるスリットの前記隙間、又は長さｘの長辺及び長さｙの短辺からなる断面とＬ２の長手方向の長さとを有し、前記ｙとＬ２との比（Ｌ２／ｙ）が５０以上である楕円形キャピラリを通過させることによって、前記希薄気体からなるシート状のガスビームを１０ｍｍ以下のシート厚さで形成するシート状のガスターゲット形成装置と、前記シート状のガスビームをターゲットにして前記加速器中又は核融合炉中のビームを衝突させたときに発生する発光又は電離イオンを計測する前記加速器中又は核融合炉
中のビームのプロファイル検出部と、前記発光又は前記電離イオンの計測値に基づいて前記加速器中又は核融合炉中のビームプロファイルを２次元実像及び／又はビーム像として映像化するための解析手段とを有するビームプロファイルのモニタを提供する。
［７］本発明は、前記２枚の平板からなり、寸法ｂで隙間が形成されたスリットが、中心部分が空いたドーナッツ型の円板形状を有し、該ドーナッツ型の円板形状を有するスリッ
トの中心部分に加速器中又は核融合炉中のビームの通路が配置され、前記希薄気体を前記
スリットの前記隙間を通過させることによって該スリットの中心部分に向けてシート状のガスビームを形成し、該シート状のガスビームをターゲットにして前記加速器中又は核融合炉中のビームを衝突させる手段を有することを特徴とする前記［６］に記載のビームプ
ロファイルのモニタを提供する。
［８］本発明は、前記２枚の平板からなり、寸法ｂで隙間が形成されたスリットが、円板形状を有し、加速器ビームの設計軌道の外側に配置され、加速器中又は核融合炉中のビームの設計軌道の外側から前記希薄気体を前記スリットの前記隙間を通過させることによってシート状のガスビームを形成し、該シート状のガスビームをターゲットにして前記加速器中又は核融合炉中のビームを衝突させる手段を有することを特徴とする前記［６］に記載のビームプロファイルのモニタを提供する。
［９］本発明は、前記円板形状を有するスリットにおいて、該スリットを構成する２枚の平板の両者又はどちらか一方を回転させる手段を有することを特徴とする前記［８］に記載のビームプロファイルのモニタを提供する。
［１０］本発明は、前記２枚の平板からなるスリットを加速器中又は核融合炉中のビームの設計軌道の外側に複数設け、前記希薄気体を前記複数のスリットのそれぞれの隙間を通過させることによって、前記加速器中又は核融合炉中のビームの設計軌道を横断するようにシート状のガスビームを形成し、該シート状のガスビームをターゲットにして前記加速器中又は核融合炉中のビームを衝突させる手段を有することを特徴とする前記［６］～［９］の何れかに記載のビームプロファイルのモニタを提供する。
［発明の効果］【発明の効果】【００１４】
本発明のモニタリング方法によれば、希薄気体をスリットの細間隙又は楕円形キャピラ
－３
－５
～１０
Ｐａの圧力範囲で制御されリの細径を通過させるだけで、分子密度が１０、１０ｍｍ以下のほぼ均一な厚さを有するシート状のガスビームを、従来よりも大口径又は大面積で簡便に形成できる。このシート状のガスビームを加速器中又は核融合炉中のビームのターゲットとして利用することによって、加速器中又は核融合炉中のビームにほとんど影響を与えずに、非破壊で、高速かつ簡便なビームプロファイルの計測が可能となる。また、このガスビームはシート厚さの均一性が高いため、加速器中又は核融合炉中のビームプロファイルを高精度にモニタリングできるという効果が得られる。
【００１５】
本発明のモニタによれば、大面積で均一なシート厚さを有するシート状のガスビームを形成するときに、高圧ガスジェット発生装置及び磁石等を有する大掛かりなビーム収束装置を備える必要がなく、希薄気体を供給するためのガス発生装置と希薄気体を通過させる
ための細間隙を有するスリット又は細径を有する楕円形キャピラリとを備えるだけでよい
ので、モニタ装置のコンパクト化とともに、モニタの機能の単純化及び操作の簡略化を図ることができる。その結果、モニタの製造及びそのメンテナンスのための費用を低減させることができる。

【００１６】
さらに、シート状のガスビームを形成するために使用する前記スリットについて形状、構造及び配置を最適化することによって、希薄気体は前記スリットを通過した後に指向性が強くなり集束性が高まることから、気体分子のビーム効果が大幅に向上し、大口径又は大面積のシート状のガスビームをさらに薄く形成できるようになる。それによって、測定分解能の向上が図れるだけでなく、シート状のガスビームの厚さ調整を広範囲に行うことができる。例えば、薄いシート状のガスビームを多段に積層する方法等によってシート厚さを高精度に最適化することが可能となる。したがって、このようにして形成されるガス
ビームを加速器中又は核融合炉中のビームのターゲットとして利用することによってビー
ムプロファイルのモニタリング方法の高精度化及びそのモニタの高性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】【００１７】【図１】本発明のモニタリング法において検討したスリット又はキャピラリの形状と構造を示す図である。
【図２】円形キャピラリから放出される気体分子の放出角度に対する分子数分布を示す図である。
【図３】円形キャピラリから放出される気体分子の放出角度０（ｒａｄ）から各 までに放出される相対的な合計分子数分布を示す図である。
【図４】本発明で用いるスリットから放出される気体分子の放出角度０（ｒａｄ）から各までに放出される相対的な合計分子数分布を示す図である。
【図５】本発明のモニタリング方法を実施するためのモニタの装置構成を示す断面図である。
【図６】中心部分が空いたドーナッツ型の円板形状を有するスリットを用いて行う本発明によるシート状のガスビームの形成法を示す図である。
【図７】円板形状を有するスリットを加速器中又は核融合炉中のビームの外側に配置して行う本発明によるシート状のガスビームの形成法を示す図である。
【図８】円板形状を有するスリットを回転して行う本発明によるシート状のガスビームの形成法を示す図である。
【図９】複数のスリットを用いて行う本発明によるシート状のガスビームの形成法を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態で使用するスリット１及びＳｎｉｆｆｉｎｇ管の形状を示す断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態において、スリット１から放出されるアルゴンのイオ
ン電流の実測値とＸ軸座標との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】【００１８】
本発明のモニタリング方法は、希薄気体を、スリットの細間隙又は楕円キャピラリの細径を通過させることによって得られる気体分子の指向性を利用したビーム効果によって、従来より大口径又は大面積で、シート厚さの均一性の高いシート状の薄膜ガスビームを形成し、そのガスビームを加速器中又は核融合炉中のビームプロファイルを計測するためのガス状ターゲットとして使用する。このようにして形成されるガスビームは、高圧ガスをノズルから出射したビームを多段スリットによってカットを行った後、周期的な磁極構成を有する磁石により集束して得られるジェットビームとは異なる性質を有する。そのため、前記の非特許文献１に記載の高圧ガスジェット発生装置のような大掛かりの装置を使用しないでも、加速器中又は核融合炉中のビームプロファイルを計測するために最適なガス状ターゲットを前記の希薄気体からなるガスビームにより形成できる。さらに、気体分子の指向性は、希薄気体の放出手段として使用するスリット又はキャピラリの形状と構造に
よってほぼ決まるため、本発明は、それらの因子を最適化した点に大きな特徴を有する。
【００１９】

図１に、本発明のモニタリング法を確立するために検討したスリット又はキャピラリの形状と構造を示す。図１の（ａ）は、本発明で使用するスリット１であり、気体分子の入射開口面２と出射開口面３を有し、断面長手方向の寸法がａ、短辺の寸法がｂ、及びスリット１の奥行（行程）の長さがＬ１である。本発明においてはスリット１の奥行（行程）を希薄気体の流動方向に規定するため、前記Ｌ１をスリットの流動方向の長さとして定義する。図１の（ｂ）は、本発明で使用する楕円形キャピラリ４であり、気体分子の入射開
口面２と出射開口面３とともに、長さｘの長辺及び長さｙの短辺からなる断面とＬ２の長さとを有する。また、図１の（ｃ）は、長さ及び直径がそれぞれＬ３とｄの円形キャピラ
リ５であり、参考例として示す。
【００２０】
図１に示すスリット及びキャピラリを用いて、出口から放出される気体分子の指向性についてモンテカルロシミュレーションにより調べることによって、スリット又はキャピラ
リの最適形状と構造について行った検討結果を説明する。
【００２１】
気体分子の指向性を実現できる希薄気体の放出手段として最初に考えられる形状は、図１の（ｃ）に示す円形キャピラリ５である。そこで、円形キャピラリ５を有限要素で表し、この体系にモンテカルロ法を適用する。すなわち、入射開口面２から気体分子を入射させ、出射開口面３から放出されるまで気体分子の軌跡を追跡して、出射開口面３から放出されるすべての気体分子に対して、出射開口面３を横切るときの位置情報を用いて集計処理を行い、放出角度に関する気体分子の分子数分布及び放出される相対的な合計分子数分
布を求める。計算に通過分子の総数を約５００００以上とし、また、分子の速度は一定とし、入射及び壁からの脱離に対しては余弦側を適用する。
【００２２】
モンテカルロシミュレーションによる検討結果を図２及び図３に示す。図２は、円形キ
ャピラリから放出される気体分子の放出角度に対する分子数分布を示す図である。また、
図３は、円形キャピラリから放出される気体分子の放出角度０（ｒａｄ）から各 までに放出される相対的な合計分子数分布を示す図である。図２及び図３の横軸に示す は、図１の（ｃ）において気体分子が通り抜ける方向をＺ軸としたときに、十分遠方から出射開口面３の中央を見たときの法線Ｚ軸とのなす角度である。
【００２３】
図２において、縦軸のｎ（ ）は、次のように下記の（１）式及び（２）式で求まる。
上記の において、０～ ／２をＮ分割し、 ０＝０、 Ｎ＝ ／２として、 ｉ－
ｉ≦
≦ ｉ＋
ｉ（
ｉ
（ ｉ＋１－ ｉ－１）／２、
ｉ＝０．０１（ｒａｄ））の間に入る放出気体分子の数をＮｉ、総放出分子数をＮ０としたとき、
ｉ
Ｎｉ／Ｎ０
（１）
ｎ（ ｉ）
となるようにｎ（ ｉ）を定義する。ｎ（ ）は、立体角（ｄ ＝ｓｉｎ ｄ ｄ ）に放出される確率をＰ（ ）／ ｄ で表すと、（２）ｎ（ ）＝２ｓｉｎ Ｐ（ ）の関係がある。
【００２４】
図２には、Ｌ３／ｄをパラメータとして、ｎ（ ｉ）を ｉの関数で示している。ここ
で、 ｉは と略記されている。図２において、（ａ）は ／２（ｒａｄ）までのｎ（）の 依存性、また、（ｂ）は０（ｒａｄ）付近のｎ（ ）の 依存性をそれぞれ示したものである。ここで、Ｌ３／ｄ＝０はオリフィスに対するものであり、余弦則を与える。
【００２５】
図２の（ａ）から、Ｌ３／ｄが大きくなるにつれて、ピーク位置は ＝０の方向に移行しており、Ｌ３／ｄ≧１０において、放出される気体分子の角度分布の変化はほとんど見られなくなる。また、図２の（ｂ）に示すように、 ＜０．１（ｒａｄ）以下では指向性のより高いビーム成分が増加する。
【００２６】

本発明において、ターゲットとして適用するガスビームをシート形状に保つためには、
進行方向（Ｚ軸）に直交する方向（Ｘ軸）において、 ＝０からのシフト量が十分に小さいことが必要である。例えば、本発明の目的とする直径３００ｍｍ、厚さが１０ｍｍ以下のシート状のガスビームを形成するためには、０．０１５（ｒａｄ）以内に放出される成分のみがターゲットとして有効となる。そのため、本発明では、それよりも厳しい条件である０．０１（ｒａｄ）以内にすることが好ましい。そこで、ｎ（ ｉ）について、 ｉ＝０から までの総和Ｓ（ ）を求めた。図３は、相対的な合計分子数であるＳ（ ）の分布を示す図である。図３においても、 ｉは と略記している。
【００２７】
図３から分かるように、Ｌ３／ｄ＝１００としても、 ≦０．０１（ｒａｄ）を満たす
成分は、総放出気体分子の０．００５（０．５％）以下に過ぎない。なお、平面上に広がる気体成分はターゲットとなるシート状のガスビームの作成に有効であるので、図１の（ｃ）に示す座標系においてＹＺ平面からの傾き角 についてその分布を調べると、 ≦０．０１（ｒａｄ）を満たす成分は、Ｌ３／ｄ＝１００でも総放出気体分子の３％程度である。
【００２８】
以上のように、円形キャピラリから放出される気体分子からなるシート状ガスビームをガスターゲットとして用いるのは効率の点から適当でない。本発明の目的を達成するためには、放出角度として ≦０．０１（ｒａｄ）を満たして放出できる気体分子数が３％を超えることが必要である。特に、直径３００ｍｍ、厚さが１０ｍｍ以下のシート状のガス
ビームを形成するためには、放出気体分子数が１０％以上にすることが好ましい。
【００２９】
気体分子を放出する際に、できるだけシート状の放出分布を得るためには、キャピラリのように２軸方向の運動を制限しなくても、一方向のみ運動を制限できればよい。そのため、図１の（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ示すスリット及び楕円形キャピラリであれば、２軸方向の制限に対して、有効な立体角を大きくとれるので、シート状のガスビームからなるガスターゲット作成に有効に働く。そのひとつの例として図１の（ａ）に示すスリット
１を取りあげて、希薄気体の流動方向の長さＬ１を長くし、少なくとも２枚の板によって形成される隙間の寸法ｂ及び出射開口面３の断面長手方向の寸法ａからなる開口断面からの気体分子の放出についてモンテカルロシミュレーションによる検討を行った。
【００３０】
図４は、図１の（ａ）に示すスリット形状について、スリット１から放出される気体分子の放出角度０（ｒａｄ）から各 までに放出される相対的な合計分子数分布を示す図である。図４には、スリットにおいて長さＬ１と出射開口面３の断面長手方向の寸法ａとの比を固定して（Ｌ１／ａ＝２）、スリットの隙間寸法ｂをパラメーターとして変えたときのミュレーション計算結果（グループＡ）、及び前記のＬ１と隙間寸法ｂとの比を固定して（Ｌ１／ｂ＝１００）、出射開口面３の断面長手方向の寸法ａをパラメーターとして変えたときのシミュレーション計算結果（グループＢ）を示す。
【００３１】
図４のグループＡに示すように、前記のｂが小さくなるに伴い、放出気体分子の平面指向性が増している。Ｌ１：ａ：ｂ＝１００：５０：１の場合は、放出傾き角（ ）が ≦０．０１（ｒａｄ）を満たす気体成分は、全体の０．１０（１０％）を超える。さらに、
Ｌ１：ａ：ｂ＝１００：５０：０．１の場合には、その気体成分は０．２５（２５％）を超えており、優れた平面指向性が得られる。
【００３２】
また、図４のグループＢに示すように、Ｌ１／ｂ＝１００に固定して前記のａを変化させたときに、前記のａ／ｂの比が大きくなると、 の小さい領域でＳ（ ）が増加が起こる。全放出気体分子のうち ＜０．０１（ｒａｄ）の放出気体成分の比率は、ａ／ｂ＝１
では０．０３（３％）であるのに対して、ａ／ｂ＝５０では０．１４（１４％）程度になっている。ここで、ａ／ｂ＝１は、図１の（ｃ）で示す円形キャピラリ５を模擬したもの

であり、Ｌ３／ｄ＝１００の場合の結果とほぼ同一の値を与える。このように、少なくとも２枚の板によって形成される隙間の寸法ｂを有し、出射開口面３の断面長手方向の寸法
ａとの比（ａ／ｂ）が１を超えるスリットは、 ≦０．０１（ｒａｄ）を満たす気体成分
が３％を超え、希薄気体の平面指向性を円形キャピラリ（ａ＝ｂの場合）よりも高くすることができる。さらに、前記のａ／ｂの比を大きくして１０以上とすれば、放出角度 の小さい領域に限定できる出射気体分子の割合が大きくなり、希薄気体の平面指向性を高める効果が大きくなる。
【００３３】
以上のように、矩形状の断面を有し、この断面の長手方向の寸法ａと隙間の寸法ｂとの比（ａ／ｂ）が１を超える形状を有するスリットを用いて、該スリットの希薄空気の流動
方向の長さＬ１と前記隙間の寸法との比（Ｌ１／ｂ）が１００以上であれば、 ≦０．０
１（ｒａｄ）を満たす気体成分は１０％を超え、優れた平面指向性を実現できる。それによって、直径３００ｍｍ、厚さが１０ｍｍ以下のシート状のガスビームを形成することができると考えられる。図４には図示されていないが、前記のａ／ｂが１を超えるスリット形状の場合は、Ｌ１／ｂが５０以上において、 ≦０．０１（ｒａｄ）を満たす気体成分
は３％を超え、円形キャピラリよりも良好な平面指向性を得ることができる。したがって、本発明においては、Ｌ１／ｂが５０以上であることが必要であり、さらに１００以上にすることが好ましい。
【００３４】
上記のａ／ｂ＞１の条件は、図１の（ｂ）に示す楕円形キャピラリ４において、長さｘの長辺及び長さｙの短辺からなる断面（ｘ／ｙ＞１）でも得られるため、本発明において気体分子の高い平面指向性を実現できる放出手段としては、スリット１だけでなく、楕円形キャピラリ４を用いることができる。本発明で用いる楕円形キャピラリ４は、長さｘの長辺及び長さｙの短辺からなる断面とＬ２の長さとを有する形状において、前記ｙとＬ２との比（Ｌ２／ｙ）が、スリットの場合と同じように、５０以上にすることが必要である。さらに、希薄気体の平面指向性を高めるために、Ｌ２／ｙは１００以上に設定することが好ましい。それによって、直径が３００ｍｍに近い大口径で、厚さが１００ｍｍ以下のシート状のガスビームをより均一な状態で形成することができるようになる。
【００３５】
本発明において、図１の（ａ）に示すスリット１又は（ｂ）に示す楕円形キャピラリ４
によって形成するシート状のガスビームのシート厚さは１０ｍｍ以下である。シート厚さが１０ｍｍを超えると、加速器中又は核融合炉中のビーム進行を遮るような影響を及ぼす
ため、ビームプロファイルの高精度の計測が難しくなる。そのため、本発明では、１０ｍｍ以下で形成するのがよい。本発明によるシート状のガスビームは、希薄気体をスリットの細間隙又は楕円形キャピラリの細径を通過させるだけで形成できるので、薄いシート状のガスビームだけでなく、前記の非特許文献１に記載の方法では困難であった１０ｍｍ程
度の厚いシート状のガスターゲットが容易に得られるという特徴を有する。本発明で使用するスリットの隙間ｂ又は楕円形キャピラリの短辺ｙの寸法は、シート状のガスビームの厚さを１０ｍｍ以下に調整できるように最適化して決めることができる。
【００３６】
本発明のガスビームを形成する希薄気体の分子密度は、ターゲットとして加速器中又は－４Ｐａの圧力を基準にして、圧力１
核融合炉中のビームに影響を与えないために、１０
－５
－３
－５
～１０
Ｐａの範囲に調整する必要がある。圧力が１０
Ｐａ未満であると、０気体の分子密度は小さすぎるため、ビーム計測感度の低下が顕著にある。また、圧力が１－３Ｐａを超えると、加速器中又は核融合炉中のビームへの影響が大きくなって、高精０度のプロファイルモニタリングを行うことが困難になる。
【００３７】
本発明において使用する希薄気体としては、酸素に限らず、ネオン、キセノン、アルゴ
ン、二酸化炭素、窒素等を使用することができる。加速器中又は核融合炉中のビームプロ
ファイルのモニタリングにおいて、例えば窒素を使用する場合は、発光現象を利用して計測を行うことができる。また、キセノンを使用する場合は、蛍光による発光現象を利用する。それ以外の気体は、酸素も含めて、電離イオンの発生を利用して、その検出によって計測を行う。なお、ヘリウム等の軽元素の気体は、検出感度が劣る傾向にあるため、使用する際にはモニタリング条件の最適化に十分な注意を要する。
【００３８】
次に、本発明のモニタリング方法を実施するためのモニタについて、図５を用いてその装置構成を説明する。図５はモニタの装置構成を示す断面図であり、（ａ）は加速器又は核融合炉の真空チャンバー６内を通過するビーム７の進行方向に対して、ガスターゲットとしてシート状のガスビーム８が垂直方向に形成されるモニタを示し、（ｂ）はシート状のガスビーム８が斜め方向に形成されるモニタを示す。
【００３９】
図５の（ａ）及び（ｂ）において、シート状のガスビーム８は、ガス供給装置９から供給する希薄気体１０を、ガスターゲット形成装置内に設けたスリット１で形成される隙間を通過させることによって形成される。このとき、上記に示すように、スリット１の形状
は、シート状ガスビーム８の厚さを１０ｍｍ以下で形成するように隙間の寸法ｂを決める
とともに、希薄気体の流動方法の長さＬ１との比（Ｌ１／ｂ）が５０以上となるようにＬ
１を設定する。また、スリット１の断面長手方向の寸法ａについても、ａ／ｂ＞１の範囲
で、ａ／ｂができるだけ大きくなるように調整する。スリット１は、寸法ｂの隙間とサイズがＬ１ ａである平板の少なくとも２枚とで構成されるが、希薄気体がＬ１ ａ ｂの隙間だけを流動するように、前記の２枚の平板とそれらの両脇に寸法ｂで設けた側壁とからなる四角柱状のスリットとしてもよい。シート状のガスビーム８中の分子密度は、ガス供給装置９から供給する希薄気体１０の圧力によって調整して、スリット１を通過後の圧
－５
－３
～１０
Ｐａの範囲になるように最適化する。本発明のモニタにおいては
力が１０、スリットに代えて、図１の（ｂ）に示す楕円形キャピラリを使用してもよい。楕円形キ
ャピラリの場合も、長さｘの長辺及び長さｙの短辺からなる断面とＬ２の長さとを有し、
前記ｙとＬ２との比（Ｌ２／ｙ）が５０以上になるように、長辺の寸法ｘ及び短辺の寸法
ｙとキャピラリの長さＬ２とを最適化して設定する。なお、本発明においては、前記のＬ
１／ｂ又はＬ２／ｙの比が大きくなるほど、シート状のガスビーム８の指向性及び集束性は高くなるが、スリット１を製造する上での技術的な制約やコスト等の点から、Ｌ１／ｂ
又はＬ２／ｙは１００００が限度であり、３０００以下に設定することによって、現実的に利用可能なモニタを構築することが可能になる。
【００４０】
図５の（ａ）に示すモニタにおいては、加速器中又は核融合炉中のビーム７がシート状のガスビーム８とターゲットとして衝突する時に発生する発光又は電子イオンが斜め方向から観測される。希薄気体として、例えば、窒素ガス等を使用するときは、ビーム７とガ
スビーム８との衝突によって発光が発生するが、その発光は石英ガラス等からなる透明窓
１１及び集光レンズ１２を通して、ビームプロファイル検出部１３によって観測され、ビームプロファイルが検出される。ここで、ビームプロファイル検出部１３は、例えば、バンドルファイバ１３１、イメージインテンシファイヤー１３２及び光電子増倍管やＣＣＤカメラ等のビームプロファイル検出器１３３等から構成される。ビームプロファイル検出部１３によって検出されるビームプロファイルに関する計測データは、コンピューター等による解析手段１４によって、ビームプロファイルの２次元実像及び／又はビーム像として映像化する。
【００４１】
本発明のモニタを用いて、希薄気体として、例えば、酸素ガスやアルゴンガス等を使用するときは、ビーム７とガスビーム８との衝突によって電離イオンが発生する場合がある。電子イオンの観測及び計測は、例えば、図５の（ａ）に示すように、イオン増幅用のマルチチャンネルプレート（ＭＣＰ）１５、及び必要に応じてルミネッセンススクリーン減
衰器１６を用いる。その後、透明窓１１及び集光レンズ１２を通して、ビームプロファイ
ル検出部１３によってビームプロファイルの検出を行う。ビームプロファイルに関する計測データは、ビームプロファイル検出部１３と接続されたコンピューター等による解析手段１４によって、ビームプロファイルの２次元実像及び／又はビーム像として映像化する。なお、本発明のモニタにおいては、ビームプロファイル計測を行う前に、試験用の紫外線光を導入するために、透明窓１１と相対する位置に、別の透明窓１７を備える構成としてもよい。
【００４２】
図５の（ｂ）に示す本発明によるモニタは、スリット１及びビームプロファイル検出部
１３が、加速器中又は核融合炉中の真空チャンバー６内を通過するビーム７の進行方向に対して、それぞれ斜め方向及び垂直方向に位置されている点で異なるだけで、装置の基本
構成は、図５の（ａ）に示すモニタとほぼ同じである。スリット１の斜め方向は、一般的に４５ の角度に設定される。本発明のモニタは、使用する希薄気体の種類、モニタリン
グの計測感度、及びモニタの設置場所と製造コスト等に応じて、図５の（ａ）及び（ｂ）に示す構成のどちらかを採用する。
【００４３】
図５に示すモニタにおいて、希薄気体はスリット又は楕円形キャピラリを通過させるが、シート状のガスビームを形成するときに気体分子の指向性を高めるための形状及び構造を幅広く選択できるという点で、本発明においてはスリットが好適である。図１の（ａ）に示すスリット１は、Ｌ１／ｂの比が５０以上であるものを１個だけでなく、具体的に以下のような形状と構造を有するものを用いることができる。
【００４４】
例えば、図６に示すように、中心部分が空いたドーナッツ型の円板形状を有し、該ドーナッツ型の円板形状を有するスリット１８を用いて、スリット１８の中心部分に加速器又は核融合炉の真空チャンバー６内で進行するビーム７を配置する方法及びモニタである。
希薄気体１０は、注入管１９からスリット１８の内部に供給された後、スリット１８の中心方向を向く開口面から出射される。スリット１８は、中心方向を向く開口面に形成される隙間ｂと内円周長ａとの比（ａ／ｂ）が１を超えるものを使用する。ここで、希薄気体
１０のスリット内への供給法としては、例えば、図６の（ａ）に示すように、希薄気体の流動管２０がスリット１８の中間位置に配置され、注入管１９から流動管２０を通して希薄気体１０が注入される方法を採用することができる。また、図６の（ｂ）に示すように、希薄気体の流動管２０をスリット１８の外側に配置することによって、注入管１９から注入した希薄気体は、スリット１８の外方向周辺断面に存在する入射開口面から供給してもよい。スリット１８の前記出射開口面から出射した希薄気体はスリットを通過後、ビーム７の設計軌道の進行方向に対して垂直のシート状のガスビームが形成される。
【００４５】
また、図７に示すように、円板形状を有するスリットを加速器中又は核融合炉中のビームの外側に配置してシート状のガスビームを形成する方法及びモニタを採用してもよい。
図７の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ円板形状を有するスリットを用いる方法を示す斜視
図及び上面図である。この方法では、円板形状を有するスリット２１を、加速器中又は核融合炉中の真空チャンバー６内で進行するビーム７の設計軌道の外側に配置して、ビーム７の設計軌道の外側から希薄気体１０を注入管１９によって供給した後、スリット２１の隙間を通過させてシート状のガスビーム８を形成する。スリット２１は、外周開口面に形成される隙間ｂと外円周長ａとの比（ａ／ｂ）が１を超えるものを使用する。その際、前記の円板形状を有するスリット２１は、図８の（ａ）斜視図及び（ｂ）上面図に示すように、スリット２１を構成する２枚の平板の両者又はどちらか一方を回転させてもよい。図８に示す方法は、シート状のガスビームの指向性を強くすることによって集束性を高めた
いときに、図７に示す方法より大きな効果を得ることができる。
【００４６】
さらに、本発明では、図９に示すように、前記２枚の平板からなるスリットを加速器中又は核融合炉中のビームの設計軌道の外側に複数設け、希薄気体を前記複数のスリットのそれぞれの隙間を通過させることによって、加速器中又は核融合炉中のビームの設計軌道

を横断するようにシート状のガスビームを形成することもできる。図９の（ａ）は、矩形上のスリットの複数個を、ビーム７の設計軌道の外側において正多角形状の各頂点位置に対象に配置したときの上面図である。図９（ａ）には、例として８個のスリット１を用いた場合を示しているが、スリット１の数は２個の場合でも、それらを対象に配置することによって本発明の効果を奏することができる。スリット１の数は上限を特に設ける必要はないが、シート状のガスビームの形成能、並びにスリット１の製造及びその配置のときの手間、時間及びコスト等を考慮して決められる。また、図９の（ｂ）は、図６に示す中心部分が空いたドーナッツ型の円板形状を有するスリット１８を複数に等分割して得られる
分割スリット２２を用いて行うシート状のガスビームの形成方法を示す斜視図である。分
割数は、２個以上であれば、本発明の目的を達成することが可能である。また、分割数は上限を特に設ける必要はなく、図９の（ａ）の場合とおなじように、シート状のガスビー
ムの形成能、並びにスリット２２の製造及びその配置のときの手間、時間及びコスト等を考慮して決められる。
【００４７】
図９の（ａ）に示す方法は、図１の（ａ）に示すスリット１を１個だけ使用した場合と比べて、気体分子の指向性を高めることができるだけでなく、シート状のガスビームの厚さをより均一に保つことができる。また、図９の（ｂ）に示す方法は、図６に示す円形形
状の大きなスリットを一括で作製する必要がなく、分割したスリット２２の組み合わせによって、より簡便に円形形状のスリットを構築できるという効果を有する。
【００４８】
本発明のモニタリング方法の有効性を確認するために、上記で説明したモンテカルロシ
ミュレーション計算の妥当性について検証した結果を、以下の実施形態によって説明する。
【００４９】〈第１の実施形態〉
図１０に、本実施形態で使用するスリット１、及び希薄気体をスリット１に供給した後、スリット１の出射開口面３から出射されるガスビーム中に含まれる気体分子の流量を測定するために用いるＳｎｉｆｆｉｎｇ管の形状断面図を示す。図１０において、スリット
１はＬ１／ｂ＝５００である。また、Ｓｎｉｆｆｉｎｇ管の吸口２３には、長さが４０ｍｍで、幅が２．０ｍｍの開口部を設ける。この開口部の４０ｍｍの長さ方向は、気体分子がスリット１からＹＺ平面へ並行に出ていることを確認するために、スリット１の希薄気体の流動方向である長さＬ１の方向に並行となるように配置する。それによって、測定のシグナル－ノイズ比を上げることができる。希薄気体としては、アルゴン（Ａｒ）ガスを使用した。スリット１の出射開口面３から出射するアルゴンガスは、前記Ｓｎｉｆｆｉｎ
ｇ管で捕集され、前記Ｓｎｉｆｆｉｎｇ管の吸口２３とは反対側の出口に設ける質量分析計によってオン電流として検出される。こうして、Ｓｎｉｆｆｉｎｇ管を真空中でＸ軸にそって移動させながらアルゴンイオン電流を測定すれば、スリット１を通過したアルゴンの指向性を調べることが可能となる。
【００５０】
吸口２３のＺ座標を１５０ｍｍに保ち、Ｓｎｉｆｆｉｎｇ管をＸ軸にそって移動させた
ときの測定結果を図１１に示す。測定結果とともに示す計算値は、まず、Ｌ：ａ：ｂ＝１
００：５０：０．２のパラメーターをもつスリット１の角度分布をモンテカルロシミュレーションし、さらに、その角度分布を用いてＳｎｉｆｆｉｎｇ管の吸口２３がＺ＝１５０ｍｍにあるときに捕集されるアルゴンガスの相対分子数を予測したものである。図１１に示すように、実測値はＸ＝０において鋭いピークを有している。また、実測値は、点線で表される計算結果と比べて良い一致を示す。半値幅は３ｍｍと十分に狭く、本発明で使用するスリット形状を用いるとアルゴンの指向性が高くなることが分かる。このように、モンテカルロシミュレーションによる計算結果は実測値と十分に対応がとれており、モンテ
カルロシミュレーション計算に基づいてスリット形状の最適化を行うことは技術的意味を十分に有することが確認できる。

【００５１】以上のように、本発明によれば、希薄気体をスリットの細間隙又は楕円形キャピラリの細径を通過させるだけで、１０ｍｍ以下のほぼ均一な厚さを有するシート状のガスビームを、従来よりも大口径又は大面積で簡便に形成できる。このシート状のガスビームを加速
器中又は核融合炉中のビームのターゲットとして利用することによって、加速器中又は核融合炉中のビームにほとんど影響を与えずに、非破壊で、高速かつ簡便なビームプロファ
イルの計測を高精度で行うことができる。
【００５２】
また、本発明のモニタによれば、大面積で均一なシート厚さを有するシート状のガスビームを形成するときに、高圧ガスジェット発生装置及び磁石等を有する大掛かりなビーム
収束装置を備える必要がないため、モニタ装置のコンパクト化とメンテナンスの簡略化を図れ、モニタの製造及びそのメンテナンスのための費用を低減させることができる。
【００５３】
さらに、シート状のガスビームを形成するために使用する前記スリットについて形状、構造及び配置を最適化することによって、気体分子のビーム効果が大幅に向上するため、大口径又は大面積のシート状のガスビームをさらに薄く形成できるようになる。それによって、測定分解能の向上が図れるだけでなく、シート状のガスビームの厚さ調整を広範囲に行うことができ、ビームプロファイルのモニタリング方法の高精度化及びそのモニタの高性能化が図れる。本発明のモニタリング方法及びそのモニタは、加速器中又は核融合炉
中のビームだけでなく、通常のレーザ光やＸ線のビームプロファイルの計測にも適用でき
るため、その有用性は極めて高い。
【符号の説明】【００５４】
１・・・スリット、２・・・気体分子の入射開口面、３・・・気体分子の出射開口面、４・・・楕円形キャピラリ、５・・・円形キャピラリ、６・・・真空チャンバー、７・・・
加速器中又は核融合炉中のビーム、８・・・シート状のガスビーム、９・・・ガス供給装
置、１０・・・希薄気体、１１・・・透明窓、１２・・・集光レンズ、１３・・・ビーム
プロファイル検出部、１３１・・・バンドルファイバ、１３２・・・イメージインテンシ
ファイヤー、１３３・・・ビームプロファイル検出部、１４・・・解析手段、１５・・・
マルチチャンネルプレート、１６・・・ルミネセンススクリーン減衰器、１７・・・透明窓、１８・・・ドーナッツ型の円板形状を有するスリット、１９・・・注入管、２０・・・希薄気体の流動管、２１・・・円板形状を有するスリット、２２・・・分割スリット、
２３・・・Ｓｎｉｆｆｉｎｇ管の吸口。

【図１】

【図２】

【図３】

【図５】

【図４】

【図６】

【図８】

【図９】

【図７】

【図１０】

【図１１】

̶
フロントページの続き

56 参考文献. ok ，外１名，「 hon on un ，１９７５年， o. 3，p.1475－1478

58 調査した分野 n . .，ＤＢ名
Ｇ０１Ｔ

１／２９

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