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結晶アレイ検出器、小角散乱測定装置、及び小角散乱測定方法 UPDATE

国内特許コード P190016151
整理番号 S2018-0082-N0
掲載日 2019年6月24日
出願番号 特願2017-204584
公開番号 特開2019-078593
出願日 平成29年10月23日(2017.10.23)
公開日 令和元年5月23日(2019.5.23)
発明者
  • 小泉 智
  • 能田 洋平
出願人
  • 国立大学法人茨城大学
発明の名称 結晶アレイ検出器、小角散乱測定装置、及び小角散乱測定方法 UPDATE
発明の概要 【課題】広範囲の大きさにわたって構造体の測定と解析を可能にする。
【解決手段】結晶アレイ検出器は、真空チャンバと、前記真空チャンバ内で光軸に沿って配置され、それぞれが前記光軸に対して異なる角度で保持される複数のアナライザ結晶と、前記アナライザ結晶の各々で散乱された放射線を検出する検出器と、を有し、前記アナライザ結晶の各々は、外部の試料で散乱され前記真空チャンバに入射した散乱放射線の中から、特定の波長と散乱角を選択して散乱する。
【選択図】図6
従来技術、競合技術の概要

物質の非破壊検査に、X線、電子線、中性子線等の放射線が用いられている。X線は原子の持つ電子によって散乱されるのに対し、電荷を持たない中性子線は、原子核によって散乱される。X線小角散乱法は原子番号の大きい原子ほど感度が高くなるが、軽元素(水素等)の中性子に対する散乱能は、原子番号の大きな元素とほぼ同じオーダーの大きさである。

中性子散乱を用いた測定と解析は、水素原子をはじめとする質量の軽い元素の解析に有効であり、タンパク質(生体高分子)の形態変化に起因する疾患の診断などに適用されている。一方、生体分子よりも大きな高分子の構造や空間分布を特定する際にも、中性子小角散乱測定が用いられ得る。散乱ベクトルの絶対値(または波数、以後これを「q」と呼ぶ)qの範囲を最適化して散乱データを得ることで、ゴム材料の充填材の形状と配置を効率良く特定する方法が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。

産業上の利用分野

本発明は、小角散乱測定に関し、特に、結晶アレイ検出器を用いた超小角散乱測定に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内で光軸に沿って配置され、それぞれが前記光軸に対して異なる角度で保持される複数のアナライザ結晶と、
前記アナライザ結晶の各々で散乱された放射線を検出する検出器と、
を有し、
前記アナライザ結晶の各々は、外部の試料で散乱され前記真空チャンバに入射した散乱放射線の中から、特定の波長と散乱角を選択して散乱することを特徴とする結晶アレイ検出器。

【請求項2】
前記アナライザ結晶の格子面間隔をd、i番目のアナライザ結晶の前記角度をθとすると、
n×λ=2d*sinθ
を満たす波長λの前記放射線が前記アナライザ結晶で散乱され、nは1/k(kは自然数)であることを特徴とする請求項1に記載の結晶アレイ検出器。

【請求項3】
前記アナライザ結晶の各々は、前記角度が個別に制御されるように前記真空チャンバ内で保持されていることを特徴とする請求項1または2に記載の結晶アレイ検出器。

【請求項4】
前記検出器は、前記アナライザ結晶の配列長よりも長い有感長を有する棒状の検出器であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の結晶アレイ検出器。

【請求項5】
試料を保持する試料ホルダと、前記試料で散乱された散乱放射線を検出する小角散乱検出器とを有する装置本体と、
前記装置本体の後段に配置される結晶アレイ検出器と、
を有し、
前記小角散乱検出器は、前記装置本体に入射する入射放射線の光軸上に開口を有し、
前記結晶アレイ検出器は、前記散乱放射線のうち、前記開口を通過して前記結晶アレイ検出器に入射した超小角の散乱放射線を検出することを特徴とする小角散乱測定装置。

【請求項6】
前記結晶アレイ検出器は、前記光軸に沿って配置される複数のアナライザ結晶を有し、前記複数のアナライザ結晶の入射面は、前記光軸に対してそれぞれ異なる角度で保持されていることを特徴とする請求項5に記載の小角散乱測定装置。

【請求項7】
前記結晶アレイ検出器は、前記複数のアナライザ結晶の各々で散乱された前記超小角の散乱放射線を検出する検出器を有することを特徴とする請求項6に記載の小角散乱測定装置。

【請求項8】
前記小角散乱検出器は、第1の方向に長軸を有する複数の棒状検出器で形成される第1検出層と、前記第1の方向と直交する第2の方向に長軸を有する複数の棒状検出器で形成される第2検出層とを少なくとも有し、前記開口は、前記第1検出層と前記第2検出層を貫通していることを特徴とする請求項5~7のいずれか1項に記載の小角散乱測定装置。

【請求項9】
前記装置本体の入射側に配置されるコリメータ、
をさらに有し、
前記コリメータは、前記開口に照準を合わせていることを特徴とする請求項5~8のいずれか1項に記載の小角散乱測定装置。

【請求項10】
試料に放射線を照射し、
前記試料で小角散乱された散乱放射線を、開口を有する第1検出器で検出し、
前記散乱放射線のうち、前記開口を通過した超小角の散乱放射線を、複数の結晶が光軸に沿って配列された第2検出器で検出する、
ことを特徴とする小角散乱測定方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2017204584thum.jpg
出願権利状態 公開
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