JPH0616109B2 - Neutral particle energy analyzer - Google Patents
Neutral particle energy analyzerInfo
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- JPH0616109B2 JPH0616109B2 JP62087344A JP8734487A JPH0616109B2 JP H0616109 B2 JPH0616109 B2 JP H0616109B2 JP 62087344 A JP62087344 A JP 62087344A JP 8734487 A JP8734487 A JP 8734487A JP H0616109 B2 JPH0616109 B2 JP H0616109B2
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- neutral particles
- particle
- energy
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は中性粒子のエネルギ分析装置に係り、特に重
水素-３重水反応をおこなう核融合装置に用いられるエ
ネルギ分析装置に関する。Description: [Object of the Invention] (Industrial field of application) The present invention relates to an energy analyzer for neutral particles, and more particularly to an energy analyzer for use in a nuclear fusion device for deuterium-3 heavy water reaction. Regarding
（従来の技術） 核融合装置に用いられる中性粒子のエネルギ分析装置
は、核融合装置と真空継手によって接続され、イオン温
度の情報を持った中性粒子が核融合装置からのこのエネ
ルギ分析装置に入射するよう構成されている。そしてこ
のエネルギ分析装置により中性粒子のエネルギスペクト
ラムを求めることによりイオン温度を求めている。(Prior Art) An energy analyzer for neutral particles used in a nuclear fusion device is connected to the nuclear fusion device by a vacuum joint. Is configured to be incident on. The ion temperature is obtained by obtaining the energy spectrum of neutral particles with this energy analyzer.
第１図は従来のエネルギ分析装置の概略構成を示す図で
ある。図示しない核融合装置と真空継手によって直接接
続された真空容器１内にはストリッピングセル２、偏向
手段３、粒子検出器４が設置されている。ストリッピン
グセル２はセル中に存在する中性ガスにより、入射中性
粒子５を荷電交換によりイオン化する機能を持ってい
る。偏向手段３は通常電磁石から構成されており、イオ
ン化した中性粒子をそのエネルギに応じて変位させる働
きをする。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional energy analyzer. A stripping cell 2, a deflecting means 3, and a particle detector 4 are installed in a vacuum container 1 which is directly connected to a nuclear fusion device (not shown) by a vacuum joint. The stripping cell 2 has a function of ionizing the incident neutral particles 5 by charge exchange with the neutral gas existing in the cell. The deflecting means 3 is usually composed of an electromagnet and has a function of displacing the ionized neutral particles according to the energy thereof.
通常この偏向手段３によってイオン化した中性粒子はそ
のエネルギに応じた回転半径で円運動を描く。これを通
常ラーマ運動と称している。粒子検出器４として通常用
いられるのは位置検出型のマイクロチャネルプレート
（ＭＣＰ）検出器であり、入射粒子が単一粒子の場合に
はその運動量スペクトラムからエネルギスペクトラムを
求めることができる。すなわち中性粒子５は第１図中に
点線で示したような軌跡６を描いて粒子検出器４に到達
するが、その有するエネルギに応じて偏向手段３による
変位量（この場合は回転半径）が異なるため、粒子検出
器４に到達する位置がエネルギに応じて異なってくる。
そこでこの位置を調べることにより中性粒子のもつエネ
ルギを分析することができる。Normally, the neutral particles ionized by the deflecting means 3 draw a circular motion with a radius of gyration according to the energy of the neutral particles. This is usually called the Rama movement. A position detection type micro channel plate (MCP) detector is usually used as the particle detector 4. When the incident particle is a single particle, the energy spectrum can be obtained from the momentum spectrum thereof. That is, the neutral particles 5 reach the particle detector 4 by drawing a locus 6 as shown by the dotted line in FIG. Is different, the position of reaching the particle detector 4 differs depending on the energy.
Therefore, by examining this position, the energy of neutral particles can be analyzed.
（発明が解決しようとする問題点） しかし核融合装置、とくにＤＴ（重水素-３重水素）反
応をおこなう装置では、３重水素を燃料として使用して
いるため、この核融合装置に直接接続されている真空容
器１内にも３重水素が入ってくる。３重水素はβ−崩壊
をおこない、半減期１２．３年で１８．６ＫｅＶの電子
を放出している。(Problems to be solved by the invention) However, in a fusion device, particularly in a device that performs a DT (deuterium-3 deuterium) reaction, since deuterium is used as fuel, it is directly connected to this fusion device. Deuterium also enters the inside of the vacuum container 1 that is being operated. Deuterium undergoes β - decay and emits an electron of 18.6 KeV with a half-life of 12.3 years.
一方ＭＣＰ検出器等の粒子検出器４はこの１８．６Ｋｅ
Ｖの電子に対して検出感度を有するため、これが入射中
性粒子に対するバックグラウンドノイズとして加算さ
れ、検出感度のＳ／Ｎ比が低下するという欠点があっ
た。On the other hand, the particle detector 4 such as the MCP detector is 18.6 Ke.
Since it has detection sensitivity for V electrons, it has a drawback that it is added as background noise for incident neutral particles and the S / N ratio of detection sensitivity is lowered.
この発明の目的は入射中性粒子中に混入している３重水
素の影響を除去して、検出感度のＳ／Ｎ比を向上させる
ことのできるエネルギ分析装置を提供するにある。An object of the present invention is to provide an energy analyzer capable of improving the S / N ratio of detection sensitivity by removing the influence of tritium contained in incident neutral particles.
（問題点を解決するための手段） この発明では上記目的を達成するために、３重水素の混
入した中性粒子をイオン化させるストリッピングセル
と、イオン化した中性粒子のもつエネルギに応じてその
進行方向を変位させる偏向手段と、前記変位量から前記
中性粒子のもつエネルギを検出する粒子検出器とを具備
した中性粒子のエネルギ分析装置において、前記ストリ
ッピングセルと前記偏向手段との間に静電偏向板とスリ
ットとを設け、前記３重水素のβ−崩壊の電子が前記粒
子検出器に与える検出出力の時間変化より十分速い周期
の矩形波信号を前記静電偏向板に印加して前記イオン化
した中性粒子を前記スリットを介して継続して前記偏向
手段に供給するようにしたことを特徴としている。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a stripping cell for ionizing neutral particles mixed with deuterium, and a stripping cell according to the energy of the ionized neutral particles. In a neutral particle energy analyzer comprising a deflecting means for displacing a traveling direction and a particle detector for detecting energy of the neutral particle from the displacement amount, a neutral particle energy analyzer is provided between the stripping cell and the deflecting means. An electrostatic deflection plate and a slit are provided in the device, and a rectangular wave signal having a period sufficiently faster than the time change of the detection output given to the particle detector by the electrons of β - decay of deuterium is applied to the electrostatic deflection plate. It is characterized in that the ionized neutral particles are continuously supplied to the deflecting means via the slit.
（作 用） この発明による中性粒子のエネルギ分析装置は、ストリ
ッピングセルと偏向手段との間に設けた静電偏向板に３
重水素のβ−崩壊の電子による粒子検出器の検出出力の
時間変化より十分速い周期の矩形波信号を印加して、イ
オン化した中性粒子を断続して偏向させるようにして３
重水素のβ−崩壊による影響を除去する。(Operation) The neutral particle energy analysis apparatus according to the present invention is provided with an electrostatic deflection plate provided between the stripping cell and the deflection means.
A rectangular wave signal with a period sufficiently faster than the time change of the detection output of the particle detector due to the electrons of β - decay of deuterium is applied to intermittently deflect the ionized neutral particles.
Eliminate the effects of β-decay of deuterium.
（実施例） 第２図はこの発明の一実施例を示す構成図である。なお
以下の図面においては第１図と同一部分には同一符号を
付しその説明は省略する。(Embodiment) FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In the following drawings, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
第１図に示す従来の装置と異なる点は、ストリッピング
セルと偏向手段３との間に静電偏向板７とスット８とを
設け、この静電偏向板７に矩形波信号を印加する矩形波
発生電源９を接続したことである。The difference from the conventional apparatus shown in FIG. 1 is that a rectangular plate for applying a rectangular wave signal to the electrostatic deflection plate 7 is provided with an electrostatic deflection plate 7 and a set 8 between the stripping cell and the deflection means 3. That is, the wave generating power source 9 is connected.
第３図は矩形波発生電源９によって静電偏向板７に引火
される印加電圧と、スリット８を通過して粒子検出器４
に到達する中性粒子のビーム出力の信号波形を示した図
である。FIG. 3 shows the voltage applied to the electrostatic deflection plate 7 ignited by the rectangular wave generating power source 9 and the particle detector 4 passing through the slit 8.
It is a figure showing the signal waveform of the beam output of the neutral particles that reach the point.
このように静電偏向板７に矩形波電圧を印加すると、電
圧が印加されている時にはイオン化した中性粒子は偏向
されてスリット８を通過することができなくなるためビ
ーム出力零が例となる。When a rectangular wave voltage is applied to the electrostatic deflection plate 7 in this manner, ionized neutral particles are deflected and cannot pass through the slit 8 when the voltage is applied, so that the beam output is zero.
また電圧が印加されていない時にはスリット８を通過で
きるため、ビーム出力が現われる。静電偏向板７に印加
する矩形波信号は、３重水素のβ−崩壊の電子が粒子検
出器４に与える検出出力の時間変化より十分速い周期の
矩形波信号にする必要がある。このような状態で矩形波
信号静電偏向板７に印加されていれば、中性粒子のビー
ム出力がある時と無い時とで粒子検出器４に対する３重
水素の影響は等しい。Further, when no voltage is applied, the beam can be output because it can pass through the slit 8. The rectangular wave signal applied to the electrostatic deflection plate 7 needs to be a rectangular wave signal having a cycle sufficiently faster than the time change of the detection output given to the particle detector 4 by the electrons of β - decay of deuterium. If the rectangular wave signal is applied to the electrostatic deflection plate 7 in such a state, the influence of tritium on the particle detector 4 is equal when the neutral particle beam is output and when it is not output.
したがってビーム出力の場合の粒子数のカウント値ＣＡ
からその直後のビーム出力が無い場合の粒子数のカウン
ト値ＣＢを差し引くようなデータ処理をおこなえば、３
重水素のβ−崩壊による電子の降下を除去することがで
きる。Therefore, the count value C A of the number of particles in the case of beam output
If data processing is performed such that the count value C B of the number of particles when there is no beam output immediately after is subtracted from 3
The electron drop due to β - decay of deuterium can be eliminated.
なお第４図は静電偏向板７に矩形波信号が印加された場
合の中性粒子の軌跡６ａと、信号が除去された場合の軌
跡６ｂとを示している。Note that FIG. 4 shows a trajectory 6a of neutral particles when a rectangular wave signal is applied to the electrostatic deflection plate 7 and a trajectory 6b when the signal is removed.
第５図はこの発明の他の実施例を示す構成図であって、
第２図に示した実施例では中性粒子の進行方向を変位さ
せる偏向手段３として電磁石を用いた磁場による運動量
・分析タイプの例を示したが、ここでは電場によるエネ
ルギ分析タイプの例を示したものである。すなわち中性
粒子の偏向手段として静電偏光板３０とこの偏光板３０
に電界を印加するための高圧電源３１を用いている。こ
の場合にも、第２図の場合とまったく同様に静電偏向板
７およびスリット８をストリッピングセル２の直後に設
置し、この静電偏向板７に第２図において説明したと同
様の矩形波を発生する矩形波発生電源９を接続すること
により同様の動作が期待できる。FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the present invention,
In the embodiment shown in FIG. 2, an example of a momentum / analysis type by a magnetic field using an electromagnet as the deflecting means 3 for displacing the traveling direction of neutral particles is shown, but here an example of an energy analysis type by an electric field is shown. It is a thing. That is, the electrostatic polarization plate 30 and this polarization plate 30 are used as the deflection means for the neutral particles.
A high voltage power supply 31 for applying an electric field is used. Also in this case, the electrostatic deflection plate 7 and the slit 8 are installed immediately after the stripping cell 2 just as in the case of FIG. 2, and the same rectangular shape as that described in FIG. The same operation can be expected by connecting a rectangular wave generating power source 9 that generates a wave.
なお粒子検出器４としてはＭＣＰ検出器が一般的に使用
されるが、セラトロン検出器の場合にも３重水素のβ−
崩壊による電子に感度をもつため、セラトロン検出器を
用いた場合もこの発明は有効である。Although the particle detector 4 MCP detectors are generally used, the tritium in the case of Seratoron detector beta -
The present invention is also effective when a ceratron detector is used because it has sensitivity to electrons due to decay.
第６図はこの発明の他の実施例を示す構成図である。第
６図の装置はエネルギだけなく運動量をも分析すること
のできる運動量・エネルギ分析装置である。この場合に
は、運動量分析のための静電偏向板１０が偏向手段３と
粒子検出器４との間に設けられ、この偏向板１０に印加
される電圧により入射イオンビームが偏向されて質量と
エネルギの両方が一度に分析される。この場合にも第２
図および第５図に示したと同様の構成を採用することに
より３重水素によるバックグラウンドノイズの影響を無
くすことができる。FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. The apparatus shown in FIG. 6 is a momentum / energy analyzer which can analyze not only energy but also momentum. In this case, an electrostatic deflecting plate 10 for momentum analysis is provided between the deflecting means 3 and the particle detector 4, and the voltage applied to the deflecting plate 10 deflects the incident ion beam to generate mass. Both energies are analyzed at once. In this case also the second
By adopting the same configuration as that shown in FIGS. 5 and 5, the influence of background noise due to deuterium can be eliminated.
以上実施例に基づいて詳細に、説明したようにこの発明
ではストリッピングセル通過後の中性粒子ビームを断継
続的に偏向させる手段を設けたので、３重水素の混入し
た中性粒子のエネルギ分析において、３重水素のβ−崩
壊による影響を除去することができるため、測定感度の
Ｓ／Ｎ比を向上させることができるという利点がある。As described in detail based on the above embodiment, since the present invention is provided with means for intermittently deflecting the neutral particle beam after passing through the stripping cell, the energy of the neutral particles mixed with deuterium is increased. In the analysis, the influence of β - decay of deuterium can be removed, so that there is an advantage that the S / N ratio of the measurement sensitivity can be improved.
第１図は従来の中性粒子のエネルギ分析装置の構成を示
す図、第２図はこの発明の一実施例を示す構成図、第３
図（Ａ），（Ｂ）はそれぞれこの発明に用いられる静電
偏向板７に印加される矩形波信号波形とスリット８を介
して得られる中性粒子のビーム出力波形、第４図はこの
発明による中性粒子のビームチョップ動作を説明するた
めの図、第５図および第６図はこの発明の他の実施例を
示す構成図である。 ２……ストリッピングセル、３……偏向手段、４……粒
子検出器、５……中性粒子、７……静電偏向板、８……
スリット、９……矩形波発生電源、３０……静電偏向
板、３１……高圧電源。FIG. 1 is a diagram showing the construction of a conventional neutral particle energy analyzer, and FIG. 2 is a construction diagram showing an embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B respectively show a rectangular wave signal waveform applied to the electrostatic deflection plate 7 used in the present invention and a beam output waveform of neutral particles obtained through the slit 8. FIG. 4 shows the present invention. FIGS. 5 and 6 are views for explaining the beam chopping operation of the neutral particles according to the present invention, and FIGS. 5 and 6 are configuration diagrams showing another embodiment of the present invention. 2 ... Stripping cell, 3 ... Deflection means, 4 ... Particle detector, 5 ... Neutral particles, 7 ... Electrostatic deflection plate, 8 ...
Slit, 9 ... Rectangular wave generating power supply, 30 ... Electrostatic deflector, 31 ... High voltage power supply.
Claims (1)
せるストリッピングセルと、イオン化した中性粒子のも
つエネルギに応じてその進行方向を変位させる偏光手段
と、前記偏向手段による前記中性粒子の変位量から前記
中性粒子のもつエネルギを検出する粒子検出器とを具備
した中性粒子のエネルギ分析装置において、前記ストリ
ッピングセルと前記偏向手段との間に静電偏向板とスリ
ットとを設け、前記３重水素のβ−崩壊の電子が前記粒
子検出器に与える検出出力の時間変化より十分速い周期
の矩形波信号を前記静電偏向板に印加して前記イオン化
した中性粒子を前記スリットを介して断続して前記偏向
手段に供給するようにした事を特徴とする中性粒子のエ
ネルギ分析装置。1. A stripping cell for ionizing neutral particles mixed with deuterium, a polarizing means for displacing the traveling direction of the neutral particles according to the energy of the ionized neutral particles, and the neutral means by the deflecting means. In a neutral particle energy analyzer comprising a particle detector for detecting the energy of the neutral particle from the amount of displacement of the particle, an electrostatic deflection plate and a slit are provided between the stripping cell and the deflection means. And a rectangular wave signal having a period sufficiently faster than the time change of the detection output given to the particle detector by the electron of β - decay of the deuterium is applied to the electrostatic deflection plate to remove the ionized neutral particles. An energy analyzer for neutral particles, characterized in that it is intermittently supplied to the deflecting means via the slit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62087344A JPH0616109B2 (en) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | Neutral particle energy analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62087344A JPH0616109B2 (en) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | Neutral particle energy analyzer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63252281A JPS63252281A (en) | 1988-10-19 |
| JPH0616109B2 true JPH0616109B2 (en) | 1994-03-02 |
Family
ID=13912251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62087344A Expired - Lifetime JPH0616109B2 (en) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | Neutral particle energy analyzer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616109B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02158048A (en) * | 1988-12-09 | 1990-06-18 | Shimadzu Corp | mass spectrometer |
-
1987
- 1987-04-09 JP JP62087344A patent/JPH0616109B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63252281A (en) | 1988-10-19 |
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