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異極像結晶体を用いたX線発生装置

国内特許コード P140010836
整理番号 1778
掲載日 2014年8月11日
出願番号 特願2003-407985
公開番号 特開2005-174556
登録番号 特許第4056970号
出願日 平成15年12月5日(2003.12.5)
公開日 平成17年6月30日(2005.6.30)
登録日 平成19年12月21日(2007.12.21)
発明者
  • 中西 義一
  • 深尾 真司
  • 吉門 進三
  • 伊藤 嘉昭
  • 福島 整
出願人
  • 国立大学法人京都大学
  • 学校法人同志社
  • 中西 義一
発明の名称 異極像結晶体を用いたX線発生装置
発明の概要 【課題】異極像結晶体を効率的に用いたX線発生装置を提供しようとする。
【解決手段】X線発生用ターゲット23と、このターゲットの内側表面に、任意の角度で対向した正極面を有するとともに反対側に負極面を位置せしめた異極像結晶体20と、前記負極面に対向して異極像結晶体を支持するとともにこの結晶体を昇温及び降温させるための、接地電位に維持された金属表面を有する加熱・冷却ステージ25とを備えたことにより、前記ターゲットからX線を放出するように構成したものである。
【選択図】図7
従来技術、競合技術の概要



X線発生源として従来一般的に知られているのは電子銃X線発生装置である。この電子銃方式では、ターゲットに打ち込まれた電子のエネルギーが殆ど熱に変換され、X線への変換効率は0.1%と極めて低いものであり、その効率の改善が大きな課題とされてきた。これを克服するものとして最近注目されているのが、異極像結晶を用いたX線発生源である(例えば、非特許文献1参照)。異極像結晶とは、いわゆる焦電結晶体であって、加熱及び冷却することにより結晶内部の自発分極が増減し、表面吸着電荷がその変化に追随できないために、電気的な中和が破られるものである、ということはよく知られている。代表的な異極像結晶体としてはLiNbO単結晶があり、この結晶体内では正電荷(Li、Nb5+)の重心と負電荷(O2-)の重心とが一致しないため、定常状態でも分極していて、この電荷量と等量で異符号の電荷が結晶表面に吸着しているために、常時は電気的に中和されている。





この異極像結晶体を用いた従来のX線発生装置の代表的なものは、例えば、図1に示すようにパッケージ1内の底面に台座としてのヒーター/クーラー板2が設置され、この上面に異極像結晶体3が、そのZ+面を支持して載置され、上向きに露出したZ-面がパッケージ1上面をなす銅製ターゲット4に対向している。なお、ターゲット4の上面には、X線に対して透明で気密保持が可能なベリリウム窓5が装着されている。パッケージ1にはグラウンド線6が接続されて接地電位に維持され、更にヒーター/クーラー板2への直流電圧印加線7及び温度制御信号線8が接続されて室温からの昇温及び降温を行う加熱サイクルを生ずるようになっている(例えば、非特許文献2参照)。





パッケージ1内は、特定雰囲気状態に維持され、主として昇温及び降温時のZ-及びZ+電荷の増減による電界の変化により、Z-面から解放される荷電粒子や、電子がパッケージ内のガス(特にO2分子)を遊離及び励起し、これによって電離した電子を対向したターゲットに衝突させて、X線を励起するものと考えられる。後述するが、我々の実験で見る限り、昇降温の速度にもよるが、この従来型構成でX線がより多く発生するのは昇温時よりも降温時であり、これはZ-及びZ+表面電荷量がより大きく(早く)変化する昇温時の電界変化を有効に利用できていないことも一因であると考えられる。

【非特許文献1】

学雑誌"Nature"(1992,Vol. 358, P.278)

【非特許文献2】

ンターネットURL,www.amptek.comホームページより配信されているAMPTEK INCの商品カタログ「AMPTEK X-RAY GENERATOR WITH PYROELECTRIC CRYSTAL COOL-X」

産業上の利用分野



本発明は、異極像結晶体を用いたX線発生装置、特にターゲット等と異極像結晶体との新たな配置関係の創出・採用に係るX線発生装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
外部にX線を放出するためのX線放射部と、前記X線放射部に任意の角度で対向した正極面を有するとともに反対側に負極面を位置せしめた異極像結晶体と、前記負極面に対向して異極像結晶体を支持するとともにこの結晶体を昇温及び降温させるための、接地電位に維持された金属表面を有する加熱・冷却ステージとを備え、前記異極像結晶体の負極面と、前記加熱・冷却ステージの金属表面との間に、前記負極面に接触して前記異極像結晶体を支持する活性層を介在させ、前記加熱・冷却ステージによってこの活性層を介して前記異極像結晶体を昇温及び降温せしめて前記X線放射部からX線を放出するように構成したことを特徴とするX線発生装置。

【請求項2】
前記X線放射部が、金属ターゲットを含むことを特徴とする請求項1記載のX線発生装置。

【請求項3】
前記金属ターゲットが網状であることを特徴とする請求項2記載のX線発生装置。

【請求項4】
前記X線発生装置が更に、加熱・冷却ステージの金属表面から立設されて前記異極像結晶体を囲繞し、上端縁が前記X線放射部に近接しかつ対向するように配置された導電性又は半導電性のホローカソードを備えたことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項記載のX線発生装置。

【請求項5】
前記X線発生装置が更に、前記X線放射部と加熱・冷却ステージ、及びこれらX線放射部/ステージ間のすべての構造を包囲するとともに、前記X線放射部と装置外部との境界を為すX線取り出し窓を有する電磁シールド兼X線シールド用の密封容器を備えたことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のX線発生装置。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2003407985thum.jpg
出願権利状態 登録
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