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CHARGED PARTICLE DETECTING METHOD, CHARGED PARTICLE CONTROL METHOD USING IT

Patent code P07P005178
Posted date Jul 27, 2007
Application number P2006-001835
Publication number P2007-183186A
Patent number P4867003
Date of filing Jan 6, 2006
Date of publication of application Jul 19, 2007
Date of registration Nov 25, 2011
Inventor
  • (In Japanese)本間 謙輔
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人広島大学
Title CHARGED PARTICLE DETECTING METHOD, CHARGED PARTICLE CONTROL METHOD USING IT
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To detect charged particles at high S/N (Signal/Noise) ratio while keeping a noncontact or nondestructive state.
SOLUTION: This charged particle detecting method comprises: a step of radiating a laser beam 10 to the inside of a tetragonal system crystal 12; a step of dividing, with an electric field generated by the charged particles passing the outside, the laser beam 10 passing the tetragonal system crystal 12 into a light component where optical phase change is caused based on refractive index change occurring electro-optically inside the tetragonal system crystal 12 and a light component where optical phase change is not caused; and a step of detecting the charged particles by detecting the divided light component where optical phase change is caused.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


基礎物理学から応用工学の分野に至るまで幅広い技術分野において、素粒子やイオンを含む荷電粒子の通過や入射、さらには、その通過位置や軌道、エネルギーを検出する各種の荷電粒子検出方法が求められている。



例えば、基礎物理学におけるニュートリノ質量の測定問題において、ニュートリノの質量を直接的に測定する手法として示されたトリチウムベータ崩壊における電子の終点エネルギー測定は重要となる他、残存ニュートリノを直接測定するという観点からも、エネルギー測定の分解能を高めることが重要となる。



従来の荷電粒子検出方法としては、荷電粒子が検出器内の媒体に入射したときにその媒体をイオン化させる現象を利用し、そのイオン化の結果生じたイオンや電子の量を電気的に増幅して検出するものが一般的である(特許文献1)。すなわち、従来の荷電粒子検出方法では、荷電粒子が検出器媒体を非弾性的に励起する過程を利用している。このような従来手法によれば、荷電粒子の存在および位置を検出するだけでなく、荷電粒子の移動速度ないし時間やイオン化の結果生じたイオンや電子の量を検出することによって、そのエネルギーを数値化して検出することが可能となっている。
【特許文献1】
特開平6-34759号公報(公開日:平成6年2月10日)
【非特許文献1】
Y.K.Semertzidis et al.「Electro-optical detection of charged particles」Nucl.Instrum. Meth.A452: 396-400,2000.

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、素粒子やイオンを含む荷電粒子の通過、入射などを検出する荷電粒子検出方法とこれを用いる荷電粒子制御方法に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
外部を通過する荷電粒子によって生じる電場により結晶の内部に電気光学的に生じる屈折率変化を検出することによって、荷電粒子を検出する荷電粒子検出方法であって、
前記結晶の内部に光を照射する光照射段階と、
前記光照射段階に照射されて結晶を通過する光を、前記屈折率変化に基づく光学的位相変化が生じている光成分と、前記屈折率変化に基づく光学的位相変化が生じていない光成分とに分離する光成分分離段階と、
前記分離段階にて分離された光学的位相変化が生じている光成分を検出することによって、前記荷電粒子を検出する荷電粒子検出段階とを備えることを特徴とする荷電粒子検出方法。

【請求項2】
 
前記光成分分離段階では、回折機能を有するレンズを用いることによって、前記光照射段階に照射されて結晶を通過する光を、前記光学的位相変化が生じている光成分と、前記光学的位相変化が生じていない光成分とに空間的に分離することを特徴とする請求項2に記載の荷電粒子検出方法。

【請求項3】
 
外部を通過する荷電粒子によって生じる電場により結晶の内部に電気光学的に生じる屈折率変化を検出することによって、荷電粒子を検出する荷電粒子検出方法であって、
前記結晶は、異なる位置に配置された複数の正方晶系結晶であり、
前記複数の結晶の内部に光を照射する光照射段階と、
前記光照射段階に照射されて各結晶を通過する光を、前記屈折率変化に基づく光学的位相変化が生じている光成分と、前記屈折率変化に基づく光学的位相変化が生じていない光成分とに分離する光成分分離段階と、
前記分離段階にて分離された各結晶の屈折率変化に基づく光学的位相変化が生じている光成分を検出することによって、各結晶における前記荷電粒子が通過するときの時間情報を特定し、これら時間情報に基づいて、前記荷電粒子の速度、運動量、エネルギー、スピン情報の少なくとも一つを検出する荷電粒子検出段階とを備えることを特徴とする荷電粒子検出方法。

【請求項4】
 
前記結晶は、正方晶系結晶であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の荷電粒子検出方法。

【請求項5】
 
前記正方晶系結晶は、点群4-bar2mに属する一軸性結晶であることを特徴とする請求項4に記載の荷電粒子検出方法。

【請求項6】
 
請求項3に記載の荷電粒子検出方法を用いて前記荷電粒子の運動状態を制御する荷電粒子制御方法であって、
前記荷電粒子検出段階にて検出した荷電粒子の速度、運動量、エネルギー、スピン情報の少なくとも一つに基づいて、前記荷電粒子の運動状態の制御量を決定することを特徴とする荷電粒子制御方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2006001835thum.jpg
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