JPH06131999A - Emittance measuring device for ion beam - Google Patents
Emittance measuring device for ion beamInfo
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- JPH06131999A JPH06131999A JP30478992A JP30478992A JPH06131999A JP H06131999 A JPH06131999 A JP H06131999A JP 30478992 A JP30478992 A JP 30478992A JP 30478992 A JP30478992 A JP 30478992A JP H06131999 A JPH06131999 A JP H06131999A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明はイオンビームのエミッ
タンスを精密に測定することのできるイオンビームのエ
ミッタンス測定装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion beam emittance measuring device capable of accurately measuring the ion beam emittance.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のイオンビームのエミッタンス測定
装置の一例は図５に示されており、同図において、独立
に動く第１スリット１の前方には間隔をおいて同じく独
立に動く第２スリット２を配置し、更に、その第２スリ
ット２の前方には僅かな間隔をおいてファラデーカップ
３を配置している。2. Description of the Related Art An example of a conventional ion beam emittance measuring device is shown in FIG. 5, in which a second slit 1 which also moves independently with a space in front of a first slit 1 which moves independently. 2 is arranged, and further, a Faraday cup 3 is arranged in front of the second slit 2 with a slight interval.
【０００３】また、別の例は図６に示されており、同図
において、全体が機械的に動く箱型の測定部４の入口に
は第１スリット５が取り付けられ、また、箱型の測定部
の内部には一対の平行電極６ａ、６ｂよりなる静電偏向
器６、第２スリット７、ファラデーカップ８の順序で配
置されている。Another example is shown in FIG. 6, in which a first slit 5 is attached to the entrance of a box-shaped measuring section 4 which is entirely mechanically moved. Inside the measurement unit, an electrostatic deflector 6 including a pair of parallel electrodes 6a and 6b, a second slit 7, and a Faraday cup 8 are arranged in this order.
【０００４】従来のイオンビームのエミッタンス測定装
置の一例においては、第１スリット１および第２スリッ
ト２をそれぞれイオンビームの光軸に対し垂直に動か
し、そして、第１スリット１および第２スリット２を通
過したイオンビームの電流をファラデーカップ３で測定
し、イオンビームのエミッタンスを測定する。In an example of a conventional ion beam emittance measuring apparatus, the first slit 1 and the second slit 2 are moved perpendicularly to the optical axis of the ion beam, and the first slit 1 and the second slit 2 are moved. The current of the ion beam that has passed is measured by the Faraday cup 3 to measure the emittance of the ion beam.
【０００５】別の例においては、箱型の測定部４全体を
イオンビームの光軸に対し垂直に動かすと共に、静電偏
向器６の一対の平行電極６ａ、６ｂに印加する電圧を変
化させてイオンビームを偏向する。したがって、第１ス
リット５を通過したイオンビームは静電偏向器６の一対
の平行電極６ａ、６ｂで偏向されてから、第２スリット
７を通過し、その電流をファラデーカップ３で測定し
て、イオンビームのエミッタンスを測定する。In another example, the entire box-shaped measuring unit 4 is moved vertically to the optical axis of the ion beam, and the voltage applied to the pair of parallel electrodes 6a and 6b of the electrostatic deflector 6 is changed. Deflect the ion beam. Therefore, the ion beam that has passed through the first slit 5 is deflected by the pair of parallel electrodes 6a and 6b of the electrostatic deflector 6, then passes through the second slit 7, and its current is measured by the Faraday cup 3, Measure the emittance of the ion beam.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来のイオンビームの
エミッタンス測定装置の一例は、上記のように第１スリ
ット１および第２スリット２をそれぞれイオンビームの
光軸に対し垂直に動かすようにしているが、第１スリッ
ト１および第２スリット２のイオンビームの光軸に対す
る位置を真空系内でのイオンビームの空間的な拡がりに
比べて十分な細かい精度で制御しなければならず、その
ため、真空装置の構造が複雑化する問題をもっていた。In an example of a conventional ion beam emittance measuring device, the first slit 1 and the second slit 2 are moved perpendicularly to the optical axis of the ion beam as described above. However, the positions of the first slit 1 and the second slit 2 with respect to the optical axis of the ion beam must be controlled with sufficiently fine accuracy as compared with the spatial spread of the ion beam in the vacuum system. There was a problem that the structure of the device became complicated.
【０００７】また、別の例も、上記のように箱型の測定
部４全体をイオンビームの光軸に対し垂直に動かすよう
にしているので、上記一例の場合と同様に、箱型の測定
部４全体のイオンビームの光軸に対する位置を真空系内
でのイオンビームの空間的な拡がりに比べて十分な細か
い精度で制御しなければならず、真空装置の構造が複雑
化する問題をもっていた。Also, in another example, since the entire box-shaped measuring unit 4 is moved perpendicularly to the optical axis of the ion beam as described above, the box-shaped measurement is performed as in the case of the above-mentioned one example. The position of the entire part 4 with respect to the optical axis of the ion beam must be controlled with sufficiently fine accuracy as compared with the spatial spread of the ion beam in the vacuum system, which causes a problem that the structure of the vacuum device becomes complicated. .
【０００８】この発明の目的は、従来の上記問題を解決
して、真空系内で精密な機械的運動を行わせることな
く、イオンビームのエミッタンスを測定することの可能
なイオンビームのエミッタンス測定装置を提供すること
である。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to measure the emittance of an ion beam without performing precise mechanical movement in a vacuum system. Is to provide.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のイオンビームのエミッタンス測定装置
は、イオンビームの質量分離器である偏向電磁石の前方
にその偏向面と長手方向が直交するスリットを配置し、
更に、そのスリットの前方に前記偏向電磁石の偏向面と
等しい偏向面をもつ偏向器を配置し、更にその上、その
偏向器の前方にファラデーカップを配置したことを特徴
とするものである。In order to achieve the above object, the ion beam emittance measuring apparatus according to the present invention has a longitudinal direction orthogonal to the deflecting electromagnet, which is a mass separator of the ion beam, in front of the deflecting electromagnet. Place the slit,
Further, a deflector having a deflection surface equal to the deflection surface of the deflection electromagnet is arranged in front of the slit, and further, a Faraday cup is arranged in front of the deflector.
【００１０】[0010]
【作用】この発明において、イオンビームの質量分離器
である偏向電磁石より出射されたイオンビームはスリッ
トの通過可能なものだけに制限され、そして、スリット
を通過したイオンビームは偏向器で偏向されてから、フ
ァラデーカップに流れ込む。その場合、偏向電磁石のコ
イルに流す電流、もしくは偏向電磁石を通過するイオン
ビームのエネルギーを変化させると、偏向電磁石におけ
るイオンビームの軌道半径が微小変化する。また、スリ
ットを通過したイオンビームの角度分布は偏向器で偏向
角を変化させた際のファラデーカップで測定されるイオ
ン電流より知ることができる。そのため、偏向電磁石に
おけるイオンビームの軌道半径と、偏向器での偏向角と
をそれぞれ独立に変化させたとき、ファラデーカップで
測定されるイオン電流の分布から、イオンビームのエミ
ッタンスを測定することができる。In the present invention, the ion beam emitted from the deflecting electromagnet, which is the ion beam mass separator, is limited to those which can pass through the slit, and the ion beam passing through the slit is deflected by the deflector. From, it flows into the Faraday cup. In that case, when the current flowing through the coil of the deflection electromagnet or the energy of the ion beam passing through the deflection electromagnet is changed, the trajectory radius of the ion beam in the deflection electromagnet is slightly changed. Further, the angular distribution of the ion beam that has passed through the slit can be known from the ion current measured by the Faraday cup when the deflection angle is changed by the deflector. Therefore, the emittance of the ion beam can be measured from the distribution of the ion current measured by the Faraday cup when the trajectory radius of the ion beam in the deflecting magnet and the deflection angle in the deflector are changed independently. .
【００１１】[0011]
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。この発明の実施例のイオンビームの
エミッタンス測定装置は図１に示されており、同図にお
いて、イオンビームの質量分離器である偏向電磁石１１
の前方にはその偏向面と長手方向が直交するスリット１
２が配置され、更に、そのスリット１２の前方には偏向
電磁石１１の偏向面と等しい偏向面をもつ偏向器１３が
配置され、更にその上、その偏向器１３の前方にはファ
ラデーカップ１４が配置されている。そして、偏向電磁
石１１のコイルに流れる電流、もしくは偏向電磁石を通
過するイオンビームのエネルギーの制御と、偏向器１３
での偏向角の制御とはそれぞれ独立になされている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. An ion beam emittance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. 1, in which a deflection electromagnet 11 which is an ion beam mass separator is shown.
In front of the slit 1 whose longitudinal direction is orthogonal to the deflection surface
2, a deflector 13 having a deflection surface equal to that of the deflection electromagnet 11 is disposed in front of the slit 12, and further, a Faraday cup 14 is disposed in front of the deflector 13. Has been done. The current flowing through the coil of the deflection electromagnet 11 or the energy of the ion beam passing through the deflection electromagnet is controlled, and the deflector 13
The control of the deflection angle is done independently.
【００１２】このような実施例において、イオンビーム
の質量分離器である偏向電磁石１１より出射されたイオ
ンビームはスリット１２の通過可能なものだけに制限さ
れ、そして、スリット１２を通過したイオンビームは偏
向器１３で偏向されてから、ファラデーカップ１４に流
れ込む。その場合、偏向電磁石１１のコイルに流す電
流、もしくは偏向電磁石１１を通過するイオンビームの
エネルギーを変化させると、偏向電磁石１１におけるイ
オンビームの軌道半径が微小変化する。また、スリット
１２を通過したイオンビームの角度分布は偏向器１３で
偏向角を変化させた際のファラデーカップ１４で測定さ
れるイオン電流より知ることができる。そのため、偏向
電磁石１１におけるイオンビームの軌道半径と、偏向器
１３での偏向角とをそれぞれ独立に変化させたとき、フ
ァラデーカップ１４で測定されるイオン電流の分布か
ら、イオンビームのエミッタンスを測定することができ
る。In such an embodiment, the ion beam emitted from the deflecting electromagnet 11 which is a mass separator of the ion beam is limited to only those which can pass through the slit 12, and the ion beam which has passed through the slit 12 is limited. After being deflected by the deflector 13, it flows into the Faraday cup 14. In that case, when the current flowing through the coil of the deflection electromagnet 11 or the energy of the ion beam passing through the deflection electromagnet 11 is changed, the trajectory radius of the ion beam in the deflection electromagnet 11 is slightly changed. Further, the angular distribution of the ion beam passing through the slit 12 can be known from the ion current measured by the Faraday cup 14 when the deflection angle is changed by the deflector 13. Therefore, when the orbital radius of the ion beam in the deflection electromagnet 11 and the deflection angle in the deflector 13 are independently changed, the emittance of the ion beam is measured from the distribution of the ion current measured by the Faraday cup 14. be able to.
【００１３】図２、図３および図４は偏向面のエミッタ
ンス図（位相空間でのイオンビームの空間および角度分
布）であって、これらの図において、横軸は光軸を基準
とする位置、縦軸はイオンビームの光軸とのなす角度で
ある。2, 3 and 4 are emittance diagrams (a space and an angular distribution of an ion beam in a phase space) of a deflecting surface, in which the horizontal axis is the position with respect to the optical axis, The vertical axis is the angle formed by the optical axis of the ion beam.
【００１４】偏向電磁石１１でのイオンの軌道半径が本
来の設計値Ｒo と一致するとき、偏向電磁石１１の出口
でのエミッタンスが図２に示されている。The emittance at the exit of the deflection electromagnet 11 is shown in FIG. 2 when the ion orbit radius at the deflection electromagnet 11 matches the original design value Ro.
【００１５】次に、偏向電磁石１１のコイルに流す電流
を変化させるか、又は、偏向電磁石１１を通過するイオ
ンのエネルギーを変化させて、偏向電磁石１１でのイオ
ンの軌道半径を僅かに変化させると、偏向電磁石１１の
出口でのエミッタンスは図３に示されるように斜めに平
行移動する。その際、イオンの軌道半径をＲo からＲo
＋ｒに変化させる為には、偏向電磁石１１のコイルに流
す電流を変化させる場合は電流を−ｒ／Ｒo 倍、また、
偏向電磁石１１を通過するイオンのエネルギーを変化さ
せる場合は電位をｒ／２Ｒo 倍だけ変化させればよい。Next, the current flowing in the coil of the deflection electromagnet 11 is changed, or the energy of the ions passing through the deflection electromagnet 11 is changed to slightly change the orbit radius of the ions in the deflection electromagnet 11. , The emittance at the exit of the bending electromagnet 11 moves obliquely in parallel as shown in FIG. At that time, the radius of the ion orbit is changed from Ro to Ro.
In order to change to + r, when changing the current flowing through the coil of the bending electromagnet 11, the current is multiplied by -r / Ro, and
When changing the energy of the ions passing through the deflecting electromagnet 11, the potential may be changed by r / 2Ro times.
【００１６】スリット１２は偏向電磁石１１より出射さ
れたイオンビームのうち通過可能なものだけに制限する
ことによって、エミッタンスの一部を抽出する機能をも
っていることが図４に示されている。スリット１２と偏
向器１３との距離をＬｏ、スリット１２とファラデーカ
ップ１４との距離をＬ、偏向器１３での偏向角をθｏと
すると、ファラデーカップ１４に入射するイオンビーム
がスリット１２を通過する際に光軸とのなす角θは、
（１−Ｌｏ／Ｌ）θｏで与えるられる。この関係を用い
て、スリット１２を通過したイオンビームの角度分布
を、偏向器１３での偏向角を変化させた際のファラデー
カップ１４で測定されるイオン電流から知ることが出来
る。It is shown in FIG. 4 that the slit 12 has a function of extracting a part of the emittance by restricting only the ion beam that can pass through the ion beam emitted from the deflecting electromagnet 11. When the distance between the slit 12 and the deflector 13 is Lo, the distance between the slit 12 and the Faraday cup 14 is L, and the deflection angle at the deflector 13 is θo, the ion beam incident on the Faraday cup 14 passes through the slit 12. The angle θ with the optical axis is
It is given by (1-Lo / L) θo. Using this relationship, the angular distribution of the ion beam passing through the slit 12 can be known from the ion current measured by the Faraday cup 14 when the deflection angle of the deflector 13 is changed.
【００１７】ところで、上記実施例における偏向器１３
は静電偏向器あるいは電磁石であってもよい。また、ス
リット１２を通過したイオンビームの角度分布は、偏向
器１３とファラデーカップ１４との組み合わせを用いた
が、これらの代わりに、スリット１２の十分後方にイオ
ンビームの空間分布を測定する機能を持つ固定されたフ
ァラデーカップを用いてもよい。By the way, the deflector 13 in the above embodiment.
May be an electrostatic deflector or an electromagnet. Further, for the angular distribution of the ion beam passing through the slit 12, a combination of the deflector 13 and the Faraday cup 14 was used, but instead of these, a function of measuring the spatial distribution of the ion beam sufficiently behind the slit 12 is used. A fixed Faraday cup may be used.
【００１８】なお、上記実施例においては、偏向電磁石
１１でのイオンビームの軌道半径の変化と、その際にス
リット１２を通過したイオンビームの全電流とを測定す
ることにより、スリット１２の位置におけるイオンビー
ムの偏向面の空間分布を測定することができる。In the above embodiment, the change in the orbital radius of the ion beam at the deflecting electromagnet 11 and the total current of the ion beam passing through the slit 12 at that time are measured to determine the position of the slit 12 at the position. The spatial distribution of the deflection surface of the ion beam can be measured.
【００１９】[0019]
【発明の効果】この発明は、上記のような構成をしてい
るので、偏向電磁石におけるイオンビームの軌道半径
と、偏向器での偏向角とをそれぞれ独立に変化させたと
き、ファラデーカップで測定されるイオン電流の分布か
ら、真空系内での精密な機械的運動を行わずに、イオン
ビームのエミッタンスを測定することが可能になる。Since the present invention has the above-mentioned structure, when the ion beam orbit radius in the deflection electromagnet and the deflection angle in the deflector are independently changed, the measurement is performed by the Faraday cup. The ion current emittance makes it possible to measure the emittance of the ion beam without performing precise mechanical movement in the vacuum system.
【図１】この発明の実施例の説明図FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】この発明の実施例において偏向電磁石でのイオ
ンの軌道半径が本来の設計値Ｒo と一致するとき、偏向
電磁石の出口でのエミッタンスを示す説明図FIG. 2 is an explanatory diagram showing the emittance at the exit of the deflection electromagnet when the ion orbit radius in the deflection electromagnet matches the original design value Ro in the embodiment of the present invention.
【図３】この発明の実施例において偏向電磁石でのイオ
ンの軌道半径を僅かに変化させたときの偏向電磁石の出
口でのエミッタンスを示す説明図FIG. 3 is an explanatory view showing the emittance at the exit of the deflection electromagnet when the ion orbit radius in the deflection electromagnet is slightly changed in the embodiment of the present invention.
【図４】この発明の実施例においてスリットでイオンビ
ームの通過を制限したときのエミッタンスを示す説明図FIG. 4 is an explanatory diagram showing emittance when the passage of an ion beam is restricted by a slit in the embodiment of the present invention.
【図５】従来のイオンビームのエミッタンス測定装置の
一例を示す説明図FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a conventional ion beam emittance measuring device.
【図６】従来のイオンビームのエミッタンス測定装置の
別の例を示す説明図FIG. 6 is an explanatory view showing another example of a conventional ion beam emittance measuring device.
１１・・・・・・偏向電磁石 １２・・・・・・スリット １３・・・・・・偏向器 １４・・・・・・ファラデーカップ 11 ・ ・ Bending electromagnet 12 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Slit 13 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Deflector 14 ・ ・ Faraday cup
Claims (1)
石の前方にその偏向面と長手方向が直交するスリットを
配置し、更に、そのスリットの前方に前記偏向電磁石の
偏向面と等しい偏向面をもつ偏向器を配置し、更にその
上、その偏向器の前方にファラデーカップを配置したこ
とを特徴とするイオンビームのエミッタンス測定装置。1. A deflection electromagnet, which is a mass separator for ion beams, is provided with a slit having a longitudinal direction orthogonal to that of the deflection electromagnet, and a deflection surface equal to the deflection surface of the deflection electromagnet is provided in front of the slit. An ion beam emittance measuring device characterized in that a deflector having the same is disposed, and further a Faraday cup is disposed in front of the deflector.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30478992A JPH06131999A (en) | 1992-10-17 | 1992-10-17 | Emittance measuring device for ion beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30478992A JPH06131999A (en) | 1992-10-17 | 1992-10-17 | Emittance measuring device for ion beam |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06131999A true JPH06131999A (en) | 1994-05-13 |
Family
ID=17937259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30478992A Pending JPH06131999A (en) | 1992-10-17 | 1992-10-17 | Emittance measuring device for ion beam |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06131999A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7385207B2 (en) | 2004-05-07 | 2008-06-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Movable inclination-angle measuring apparatus for ion beam, and method of use |
| JP2012516020A (en) * | 2009-01-22 | 2012-07-12 | アクセリス テクノロジーズ， インコーポレイテッド | Ion beam angle calibration and radiation measurement system for ribbon beam |
| CN103207405A (en) * | 2013-05-03 | 2013-07-17 | 中国科学院上海应用物理研究所 | Beam cluster parameter measuring system for low-energy heavy ions and frequency resonance energy selection energy measuring method |
| JP2016004614A (en) * | 2014-06-13 | 2016-01-12 | 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 | Beam irradiation device and beam irradiation method |
-
1992
- 1992-10-17 JP JP30478992A patent/JPH06131999A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7385207B2 (en) | 2004-05-07 | 2008-06-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Movable inclination-angle measuring apparatus for ion beam, and method of use |
| JP2012516020A (en) * | 2009-01-22 | 2012-07-12 | アクセリス テクノロジーズ， インコーポレイテッド | Ion beam angle calibration and radiation measurement system for ribbon beam |
| CN103207405A (en) * | 2013-05-03 | 2013-07-17 | 中国科学院上海应用物理研究所 | Beam cluster parameter measuring system for low-energy heavy ions and frequency resonance energy selection energy measuring method |
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