JP2000314800A - Pulse-like high luminance gamma-ray generating method and device - Google Patents

Pulse-like high luminance gamma-ray generating method and device

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JP2000314800A
JP2000314800A JP12300599A JP12300599A JP2000314800A JP 2000314800 A JP2000314800 A JP 2000314800A JP 12300599 A JP12300599 A JP 12300599A JP 12300599 A JP12300599 A JP 12300599A JP 2000314800 A JP2000314800 A JP 2000314800A
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JP
Japan
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ray
target material
laser
brightness
pulsed
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JP12300599A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Tanaka
和夫 田中
Yoneyoshi Kitagawa
米喜 北川
Ryosuke Kodama
了祐 児玉
Tatsuhiko Yamanaka
龍彦 山中
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Kansai Technology Licensing Organization Co Ltd
Original Assignee
Kansai Technology Licensing Organization Co Ltd
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate γ rays of short wavelength and high luminance by irradiating laser beams of specific irradiation intensity to target material to generate γrays. SOLUTION: A laser source 1 is formed as a glass laser of wavelength 1053 nm, for instance, to generate laser beams in a pulse state at about 1-10 Hz. The laser beams are converged by a concave mirror 7 in a vacuum chamber 3 to irradiate an irradiated part 8 on the surface of target material 4. The laser beams at the irradiated part 8 are to have an intensity of about 1018-1022 W/cm2, and the outer diameter is about 1-50 μmϕ, for instance. The target material 4 is suitably selected from the atomic numbers 1-100, and the target material 4 is moved into a vacuum chamber 5 by a moving means 9 to prevent the target material 4 from being consumed at the irradiated part 8 by the laser beams. Gamma rays of about 0.1 MeV-1 GeV with directivity of short wavelength are generated in a radiating direction 11a extended from a laser irradiating direction 11, by braking radiation in the target material 4 of electrons accelerated by the light pressure of laser beams, and the energy thereof is controlled by changing converging intensity and the kind of material.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、パルス状高輝度γ
線を発生して被検査体の診断などを行うことができる方
法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a method and an apparatus capable of generating a line and performing diagnosis or the like of a test object.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、放射線撮影装置は医療用放射
線撮影、工業用非破壊放射線撮影等の分野で使用されて
いる。これらの撮影装置では、X線の光源として電子を
金属ターゲットに照射して発生する制動X線もしくは特
性X線が用いられている。これらのX線の輝度は低く、
厚さ1cmの金属部品の内部観察には10分から1時間
程度の長い露光時間が必要である。そのため、たとえば
自動車の生産ラインや電化製品の製造ライン内で数秒か
ら1回の露光もしくは数回以内での検査は不可能であ
る。従来のX線管から発生するX線は金属の内部構造を
観察できる波長であるが、輝度が低いために数cm厚さ
の物質を観察するのに数十分以上の露光時間を必要とす
る。これは実用的ではない。
2. Description of the Related Art Conventionally, radiographic apparatuses have been used in fields such as medical radiography and industrial nondestructive radiography. In these imaging apparatuses, a braking X-ray or a characteristic X-ray generated by irradiating a metal target with electrons is used as an X-ray light source. The brightness of these X-rays is low,
A long exposure time of about 10 minutes to 1 hour is required for observing the inside of a metal part having a thickness of 1 cm. For this reason, for example, it is impossible to perform an exposure within several seconds to one time or an inspection within several times in an automobile production line or an electric appliance production line. X-rays generated from a conventional X-ray tube are wavelengths at which the internal structure of a metal can be observed. However, since the luminance is low, an exposure time of several tens minutes or more is required to observe a substance having a thickness of several cm. . This is not practical.

【0003】高輝度のX線光源としてのシンクロトロン
放射光がある。この装置は大型設備であり、建物自体に
も規制があり、工場のラインでの使用は到底、不可能で
ある。上記X線光源は、その光源サイズが大きく、得ら
れる像の空間分解能が悪い。
There is synchrotron radiation as a high-brightness X-ray light source. This device is a large-scale facility, and the building itself is regulated, so that it cannot be used in a factory line. The X-ray light source has a large light source size and poor spatial resolution of an obtained image.

【0004】さらに他の先行技術として、レーザプラズ
マ軟X線を用いたX線顕微鏡装置もしくは評価装置が提
案されている(特開平7−128500、特開平8−3
04311)。これらの先行技術の装置は、108W/
cm2から1013W/cm2までのレーザ光の照射強度で
発生したせいぜい10〜20keV未満の軟X線を用い
ており、波長が比較的長く、輝度は不充分である。この
ような先行技術では、レーザ光がターゲット材料に照射
されることによって、プラズマが発生し、熱的に電子が
動くことによって、X線が発生される。このようなX線
は、指向性を持たず、したがって単位面積当りのX線の
強度を高めることができず、上述のように輝度が不充分
である。レーザプラズマ軟X線では、波長1nm以上の
軟X線が主体である。そのため、X線の透過力が弱く、
サブミリ以下の薄い高分子材料および生体等しか観察す
ることができないので、利用範囲が小さい。
As another prior art, an X-ray microscope apparatus or an evaluation apparatus using laser plasma soft X-rays has been proposed (JP-A-7-128500, JP-A-8-3800).
04311). These prior art devices is, 10 8 W /
Soft X-rays of less than 10 to 20 keV generated at an irradiation intensity of laser light from cm 2 to 10 13 W / cm 2 are used, the wavelength is relatively long, and the luminance is insufficient. In such prior art, when a target material is irradiated with laser light, plasma is generated, and electrons move thermally, thereby generating X-rays. Such X-rays do not have directivity, and therefore cannot increase the intensity of X-rays per unit area, and have insufficient luminance as described above. In laser plasma soft X-rays, soft X-rays having a wavelength of 1 nm or more are mainly used. Therefore, X-ray penetration power is weak,
Since only thin polymer materials of less than submillimeters and living bodies can be observed, the range of use is small.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高輝
度で、短い波長を有するいわゆる硬いγ線を発生し、こ
れによって各種の被検査体を高い空間分解能、および高
いスループットで、観察して診断することができるよう
にするためのパルス状高輝度γ線発生方法および装置、
さらにγ線診断装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to generate so-called hard γ-rays having a high luminance and a short wavelength, thereby observing various test objects with high spatial resolution and high throughput. Pulsed high-brightness γ-ray generation method and apparatus for enabling diagnosis
Another object of the present invention is to provide a gamma-ray diagnostic device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、1018〜10
22W/cm2のパルス状レーザ光を、ターゲット材料に
照射することによって、γ線を発生することを特徴とす
るパルス状高輝度γ線発生方法である。
Means for Solving the Problems The present invention, 1018
This is a pulsed high-brightness γ-ray generation method characterized in that γ-rays are generated by irradiating a target material with a pulsed laser beam of 22 W / cm 2 .

【0007】また本発明は、1018〜1022W/cm2
のパルス状レーザ光を、ターゲット材料に照射すること
によって、約0.1MeV〜約1GeVの指向性を有す
るγ線を発生することを特徴とするパルス状高輝度γ線
発生方法である。
Further, the present invention relates to 10 18 to 10 22 W / cm 2.
A pulsed high-brightness γ-ray generation method characterized in that γ-rays having directivity of about 0.1 MeV to about 1 GeV are generated by irradiating the target material with the pulsed laser light of (1).

【0008】また本発明は、γ線の減衰率が小さい材料
から成るγ線透過窓を有し、真空室を形成する容器と、
容器内に設けられ、1018〜1022W/cm2 のパルス
状レーザ光を発生するレーザ源と、容器内に設けられ、
レーザ源からのレーザ光が照射され、発生したγ線が容
器のγ線透過窓から容器外に透過するターゲット材料と
を含むことを特徴とするパルス状高輝度γ線発生装置で
ある。
[0008] The present invention also provides a container having a γ-ray transmission window made of a material having a small γ-ray attenuation rate and forming a vacuum chamber;
A laser source that is provided in the container and generates pulsed laser light of 10 18 to 10 22 W / cm 2 ,
A pulsed high-brightness γ-ray generator characterized in that a laser beam from a laser source is irradiated and a generated γ-ray includes a target material that transmits through a γ-ray transmission window of the container to the outside of the container.

【0009】本発明に従えば、高強度である1018W/
cm2以上のレーザ光を、ターゲット材料に照射する。
このような高強度のレーザ光は、その光の圧力が大きい
ので、レーザ光の圧力によって、ターゲット材料の電子
が加速され、相対性理論の領域での現象が生じる。電子
が加速されることによって、電子の軌道が変わり、これ
によって指向性を持った硬いγ線がターゲット材料から
発生される。レーザ光は、その強度が上述のように10
18W/cm2以上であって大きいほど、好ましいけれど
も、たとえば1022W/cm2未満の範囲であってもよ
い。レーザ光の強度が1018W/cm2未満では、レー
ザ光の光の圧力が小さく、電子の加速が不充分となり、
したがって指向性を有する硬いγ線を発生することでき
ない。こうして、指向性を持った硬いγ線が、ターゲッ
ト材料から発生される。
According to the present invention, high strength of 10 18 W /
A target material is irradiated with a laser beam of cm 2 or more.
Since such high-intensity laser light has a high light pressure, the pressure of the laser light accelerates electrons of the target material, causing a phenomenon in the region of relativity. When the electrons are accelerated, the orbit of the electrons is changed, whereby hard γ rays having directivity are generated from the target material. The laser beam has an intensity of 10 as described above.
Although it is more preferable to be larger than 18 W / cm 2 , it may be, for example, less than 10 22 W / cm 2 . When the intensity of the laser light is less than 10 18 W / cm 2 , the pressure of the laser light is small, and the acceleration of electrons becomes insufficient.
Therefore, hard gamma rays having directivity cannot be generated. Thus, hard γ-rays having directivity are generated from the target material.

【0010】この発生されるγ線は、約0.1MeV〜
約1GeVのエネルギを有する。これによって鉄、ステ
ンレス鋼などの金属材料から成るナイフおよび自動車部
品などの被検査体が、約2〜7cmの厚さを有し、γ線
が透過することができ、従来から不可能であった被検査
体の観察が、初めて可能になる。レーザ光は、パルス状
であり、したがって高強度のレーザ光を発生することが
比較的容易に可能である。このようなパルス状レーザ光
は、レーザ源から、たとえば約0.0003(=1/3
600)〜10Hzまたはそれ以上の繰返しレートで発
生することができる。
The generated γ-rays have a wavelength of about 0.1 MeV
It has an energy of about 1 GeV. As a result, a test object such as a knife or an automobile part made of a metal material such as iron or stainless steel has a thickness of about 2 to 7 cm and can transmit γ-rays, which has been impossible in the past. Observation of the inspected object becomes possible for the first time. The laser light is pulsed, so that it is relatively easy to generate high intensity laser light. Such pulsed laser light is emitted from a laser source, for example, at about 0.0003 (= 1/3).
600) at a repetition rate of -10 Hz or higher.

【0011】1回もしくは数回以内の露光時間で数cm
厚さの物質を観察するためには、波長1nm以下の短波
長で輝度が高いγ線を発生させる必要がある。これを実
現するために、パルス幅がフェムト秒からピコ秒、エネ
ルギがサブジュールから数百kジュールの高強度レーザ
装置からのレーザ光を、ターゲット材料となる物質に、
1018W/cm2以上の照射強度となるように集光照射
し、高密度で高温のプラズマを生成する。集光スポット
径は、1〜50μmを用い、このスポット径は、得られ
る像の空間分解能力を決定する。これより波長1Å以下
の短波長で輝度が高いγ線を発生させる。これを光源と
することにより、1回もしくは数回以内の露光で数cm
厚さの物質を観察することが実現される。
Exposure time of once or several times is several cm
In order to observe a substance having a thickness, it is necessary to generate γ-rays having high brightness at a short wavelength of 1 nm or less. To achieve this, a laser beam from a high-intensity laser device whose pulse width is from femtoseconds to picoseconds and whose energy is from subjoules to several hundred kjoules is converted into a target material,
Condensed irradiation is performed so as to have an irradiation intensity of 10 18 W / cm 2 or more to generate high-density and high-temperature plasma. The diameter of the focused spot is 1 to 50 μm, and this spot diameter determines the spatial resolution of the obtained image. As a result, γ-rays having high brightness at a short wavelength of 1 ° or less are generated. By using this as a light source, exposure of several cm
Observing a thick material is realized.

【0012】本発明に従えば、被検査体として、厚さが
数μmから数cmにわたる金属、合成樹脂、セラミック
ス、高分子、生体の内部構造、内部組織を、フェムト秒
からナノ秒の短時間で観察できる、広い分野の材料解
析、欠陥検査、医療診断等に使用できる装置が実現され
る。
According to the present invention, as an object to be inspected, metals, synthetic resins, ceramics, polymers, internal structures and internal tissues of a living body having a thickness of several μm to several cm can be measured in a short time from femtosecond to nanosecond. Thus, an apparatus that can be used for material analysis, defect inspection, medical diagnosis, and the like in a wide range of fields that can be observed with a computer can be realized.

【0013】レーザ源からのレーザ光が、ターゲット材
料に照射される空間は、容器内の真空室であり、したが
ってレーザ光が気体またはその他の物質に照射されてレ
ーザ光の強度が減衰されたり、不所望なγ線が発生する
などの問題は生じない。
The space where the laser light from the laser source irradiates the target material is a vacuum chamber in the container. Therefore, the laser light is irradiated on a gas or other substance to attenuate the intensity of the laser light, Problems such as generation of undesired γ-rays do not occur.

【0014】γ線透過窓は、γ線の減衰率が小さい材料
から成り、たとえばアルミニウムまたはベリリウムなど
の金属材料から成ってもよく、またはその他の材料など
から成ってもよい。
The γ-ray transmission window is made of a material having a small γ-ray attenuation rate, and may be made of a metal material such as aluminum or beryllium, or may be made of other materials.

【0015】また本発明は、レーザ源は、波長1053
nmのガラスレーザであることを特徴とする。
According to the present invention, the laser source has a wavelength of 1053.
nm glass laser.

【0016】本発明に従えば、ガラスレーザを用いるこ
とによって、波長1053nmのレーザ光およびその高
調波を高強度で発生することができる。
According to the present invention, a laser beam having a wavelength of 1053 nm and its harmonics can be generated with high intensity by using a glass laser.

【0017】また本発明は、レーザ源は、パルス幅約
0.1×10-12〜10×10-12secのレーザ光を発生
することを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the laser source generates a laser beam having a pulse width of about 0.1 × 10 −12 to 10 × 10 −12 sec.

【0018】本発明に従えば、レーザ源から発生される
レーザ光のパルス幅を短い時間に選び、これによって高
強度のレーザ光を得ることができる。パルス幅が約0.
1×10-12sec未満であるとき、レーザ光の強度が不充
分になりやすく、また約10×10-12secを超える範囲
では、高強度のレーザ光を時間的に連続して発生するこ
とが困難となる。
According to the present invention, the pulse width of the laser light generated from the laser source can be selected in a short time, thereby obtaining a high-intensity laser light. When the pulse width is about 0.
When the intensity is less than 1 × 10 -12 sec, the intensity of the laser light is likely to be insufficient. In the range exceeding about 10 × 10 -12 sec, high intensity laser light is continuously generated temporally. Becomes difficult.

【0019】また本発明は、ターゲット材料は、金属、
合成樹脂、または常温で液体もしくは気体であって常温
未満の低温度で凝固した物質であることを特徴とする。
Further, according to the present invention, the target material is a metal,
It is a synthetic resin or a substance which is a liquid or gas at room temperature and solidifies at a low temperature lower than room temperature.

【0020】本発明に従えば、ターゲット材料は、あら
ゆる材料が可能であり、たとえば原子番号1〜100の
各材料を用いることができ、それらが固体であることに
よって、高強度のレーザ光を照射して、指向性を有する
γ線を得ることができる。ターゲット材料は、金属、合
成樹脂などであってもよい。さらにターゲット材料は、
常温で液体または気体であっても、常温未満の低温度で
凝固した物質であってもよく、たとえば水素H、重水素
Dなどの極低温状態たとえば18K未満の温度における
固体などであってもよい。
According to the present invention, any material can be used as the target material. For example, each material having an atomic number of 1 to 100 can be used. Thus, gamma rays having directivity can be obtained. The target material may be a metal, a synthetic resin, or the like. In addition, the target material
It may be a liquid or gas at room temperature, a substance solidified at a low temperature lower than room temperature, and may be a solid at an extremely low temperature state such as hydrogen H or deuterium D, for example, a temperature lower than 18K. .

【0021】また本発明は、容器内に設けられ、ターゲ
ット材料を移動する移動手段を含むことを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that it includes a moving means provided in the container for moving the target material.

【0022】本発明に従えば、容器の真空室内で、ター
ゲット材料を移動手段によってレーザ源からのレーザ光
が照射されるターゲット材料のレーザ光照射部分を移動
することによって、ターゲット材料のレーザ光照射部分
の消耗を防ぎ、γ線を確実に発生させることができる。
According to the present invention, the target material is irradiated with the laser beam by moving the target material in the vacuum chamber of the container by the means for moving the laser beam from the laser source. Partial wear can be prevented and gamma rays can be generated reliably.

【0023】また本発明は、上記のパルス状高輝度γ線
発生装置が設けられ、容器の外方で、γ線透過窓からの
γ線が照射される被検査体が、配置され、被検査体に関
してγ線透過窓とは反対側に、被検査体によるγ線透過
像を2次元検出面で検出する検出手段が配置されること
を特徴とするγ線診断装置である。
According to the present invention, there is also provided the above-described pulsed high-brightness γ-ray generator, wherein an object to be inspected to be irradiated with γ-rays from a γ-ray transmission window is arranged outside the container, and A gamma-ray diagnostic apparatus characterized in that detection means for detecting a gamma-ray transmission image of an object to be inspected on a two-dimensional detection surface is disposed on a side of the body opposite to the gamma-ray transmission window.

【0024】本発明に従えば、容器の真空室内における
ターゲット材料から発生されたγ線は、γ線透過窓を経
て被検査体に照射され、そのγ線透過像が検出手段の2
次元検出面で検出される。こうして被検査体の観察を行
うことができる。
According to the present invention, the γ-rays generated from the target material in the vacuum chamber of the container are radiated to the object to be inspected through the γ-ray transmission window, and the γ-ray transmission image is obtained by the detection means.
It is detected on the dimension detection surface. Thus, the object to be inspected can be observed.

【0025】また本発明は、被検査体を、γ線透過窓か
らのγ線が照射される位置に、順次的に搬送する搬送手
段が設けられ、レーザ源は、パルス状レーザ光を、前記
γ線照射位置に、予め定める複数回、発生することを特
徴とする。
According to the present invention, there is further provided a transporting means for sequentially transporting the object to be inspected at a position irradiated with γ-rays from a γ-ray transmitting window, and the laser source emits the pulsed laser light. It occurs at a predetermined number of times at the γ-ray irradiation position.

【0026】本発明に従えば、搬送手段によって被検査
体を、γ線照射位置に順次的に搬送することによって、
たとえば大量生産される被検査体を、効率よく検査する
ことができる。レーザ光はパルス状であり、移動手段に
よって移動されてきた被検査体にγ線を単一回または複
数回照射して診断を行うことができる。こうして大量の
被検査体を、短時間で非破壊検査することができる。
According to the present invention, the test object is sequentially conveyed to the γ-ray irradiation position by the conveying means,
For example, a mass-produced test object can be inspected efficiently. The laser beam has a pulse shape, and diagnosis can be performed by irradiating the object to be inspected moved by the moving means one or more times with γ-rays. Thus, a large number of test objects can be nondestructively inspected in a short time.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態の
γ線診断装置24の全体の構成を簡略化して示す系統図
である。このγ線診断装置24は基本的に、パルス状γ
線発生装置25と、γ線診断が行われるべき被検査体1
4を搬送する搬送手段13と、搬送手段13によって搬
送される被検査体14のγ線透過像を検出する検出手段
17とを含む。パルス状γ線発生装置25において、レ
ーザ源1からのパルス状レーザ光は、レーザ光を伝搬す
る真空の経路形成手段2を経て真空チャンバ3内に導か
れ、ターゲット材料4に照射される。経路形成手段2と
真空チャンバ3とは、真空室5を形成する容器6を構成
する。レーザ源1は、経路形成手段2内に設けられる。
FIG. 1 is a simplified system diagram showing the overall configuration of a gamma ray diagnostic apparatus 24 according to an embodiment of the present invention. This γ-ray diagnostic device 24 basically has a pulsed γ
X-ray generator 25 and subject 1 to be subjected to γ-ray diagnosis
And a detecting unit 17 for detecting a γ-ray transmission image of the test object 14 conveyed by the conveying unit 13. In the pulsed γ-ray generator 25, the pulsed laser light from the laser source 1 is guided into the vacuum chamber 3 via the vacuum path forming means 2 for propagating the laser light, and is irradiated on the target material 4. The path forming means 2 and the vacuum chamber 3 constitute a container 6 forming a vacuum chamber 5. The laser source 1 is provided in the path forming means 2.

【0028】レーザ源1は、たとえば波長1053nm
のガラスレーザであり、たとえば1〜10Hzで間欠的
にレーザ光をパルス状に発生する。このレーザ光は、真
空チャンバ3内に設けられた凹面鏡7によって集光さ
れ、ターゲット材料4の表面の照射部分8に照射され
る。この照射部分8におけるレーザ光は、1018〜10
22W/cm2の強度を有し、その照射部分8でのレーザ
光の外径は、たとえば1〜50μmφである。凹面鏡7
は、いわゆる軸外し放物面鏡またはそれに代わる集光鏡
である。レーザ光の波長は、0.1〜10μmであって
もよく、特に、0.1〜2.0μmが好ましい。
The laser source 1 has a wavelength of, for example, 1053 nm.
And intermittently generates a laser beam at a pulse rate of 1 to 10 Hz, for example. This laser light is condensed by a concave mirror 7 provided in the vacuum chamber 3 and irradiates an irradiation portion 8 on the surface of the target material 4. The laser beam in the irradiated portion 8 is 10 18 to 10
It has an intensity of 22 W / cm 2 , and the outer diameter of the laser beam at the irradiated portion 8 is, for example, 1 to 50 μmφ. Concave mirror 7
Is a so-called off-axis parabolic mirror or a condensing mirror instead. The wavelength of the laser beam may be 0.1 to 10 μm, and particularly preferably 0.1 to 2.0 μm.

【0029】ターゲット材料4は、原子番号1〜100
の中から適当なものが選ばれ、たとえば金属、合成樹脂
でもよく、または常温で液体もしくは気体であって常温
未満の低温度で凝固した物質でもよい。移動手段9は、
真空室5内でターゲット材料4を移動し、これによって
ターゲット材料4のレーザ光による照射部分8が変化
し、ターゲット材料4の消耗を防ぐことができる。ター
ゲット材料4は、高繰り返しレーザ(たとえば繰り返し
レート約0.0003(=1/3600)Hz以上)の
照射に耐える。
The target material 4 has an atomic number of 1 to 100.
A suitable one is selected from the group consisting of, for example, a metal and a synthetic resin, or a substance which is a liquid or a gas at room temperature and solidifies at a low temperature lower than room temperature. The moving means 9
The target material 4 is moved in the vacuum chamber 5, and thereby, the irradiated portion 8 of the target material 4 by the laser beam changes, so that consumption of the target material 4 can be prevented. The target material 4 withstands irradiation of a high repetition laser (for example, a repetition rate of about 0.0003 (= 1/3600) Hz or more).

【0030】ターゲット材料4に照射部分8で、集光さ
れたレーザ光が照射されることによって、レーザ光の光
の圧力によって加速された電子のターゲット材料4内の
制動輻射によって、レーザ照射方向11の延長線上の放
射方向11aに、短波長の指向性を有する約0.1Me
V〜約1GeVである硬いγ線が発生する。発生するγ
線のエネルギは、レーザ光の単位面積当りの強度である
凹面鏡7などによる集光強度を制御することによって、
またターゲット材料4の種類を変えることによって、調
整することができる。
By irradiating the target material 4 with the converged laser light at the irradiation part 8, the laser irradiation direction 11 is generated by the braking radiation in the target material 4 of the electrons accelerated by the pressure of the laser light. 0.1Me having a short-wavelength directivity in the radiation direction 11a on the extension of
Hard gamma rays of V to about 1 GeV are generated. Generated γ
The energy of the line is controlled by controlling the condensing intensity of the concave mirror 7 or the like which is the intensity per unit area of the laser beam.
The adjustment can be made by changing the type of the target material 4.

【0031】ターゲット材料4から発生したγ線は、γ
線透過窓12を透過して、搬送手段13によって順次的
に搬送される複数の各被検査体14に、γ線照射領域1
5で照射される。被検査体14は、搬送手段13によっ
て矢符16の方向に順次的に搬送される。
The γ-ray generated from the target material 4 is γ-ray
The γ-ray irradiation region 1 is applied to each of the plurality of inspected objects 14 that are transmitted through the window 12 and sequentially conveyed by the conveying unit 13.
Irradiation at 5. The test object 14 is sequentially conveyed by the conveying means 13 in the direction of the arrow 16.

【0032】図2は、真空チャンバ3のγ線透過窓12
付近の断面図である。真空チャンバ3の外周壁18に形
成された透孔19には、筒体21の基端部が固定され
る。この筒体21の遊端部には、外向きフランジ22が
形成される。γ線透過窓12は、フランジ22によって
フランジ接合される。
FIG. 2 shows the γ-ray transmission window 12 of the vacuum chamber 3.
It is sectional drawing of a vicinity. The base end of the cylinder 21 is fixed to a through hole 19 formed in the outer peripheral wall 18 of the vacuum chamber 3. An outward flange 22 is formed at the free end of the cylindrical body 21. The γ-ray transmission window 12 is flange-joined by a flange 22.

【0033】γ線透過窓12は、真空チャンバ3の外周
壁18の一部を構成する。γ線透過窓12は、γ線の減
衰率が小さい材料から成り、たとえばアルミニウムまた
はベリリウムなどの金属材料から成ってもよい。γ線透
過窓12が前述のアルミニウムから成るとき、その厚み
は、たとえば12mmであってもよい。真空チャンバ3
の外周壁18は、たとえば鉄などの金属材料から成り、
その厚みはたとえば80mmであってもよい。
The γ-ray transmission window 12 forms a part of the outer peripheral wall 18 of the vacuum chamber 3. The γ-ray transmission window 12 is made of a material having a small γ-ray attenuation rate, and may be made of a metal material such as aluminum or beryllium. When the γ-ray transmission window 12 is made of the aforementioned aluminum, its thickness may be, for example, 12 mm. Vacuum chamber 3
Is made of a metal material such as iron, for example.
Its thickness may be, for example, 80 mm.

【0034】被検査体14のγ線透過像を検出する検出
手段17は、被検査体14に関してγ線透過窓12とは
反対側(図1の上方)に配置される。この検出手段17
は、被検査体14のγ線透過像を、2次元検出面で検出
するために、多数の画素が行列状に配置されて構成され
る。各画素は、γ線の強度に対応した信号レベルを導出
する。矢符11aで示されるγ線は、被検査体14を透
過し、検出手段17によってそのγ線透過像が撮像さ
れ、電気信号に変換される。
The detecting means 17 for detecting the γ-ray transmission image of the inspection object 14 is disposed on the opposite side of the inspection object 14 from the γ-ray transmission window 12 (upper part in FIG. 1). This detecting means 17
Is configured by arranging a large number of pixels in a matrix in order to detect a γ-ray transmission image of the inspection object 14 on a two-dimensional detection surface. Each pixel derives a signal level corresponding to the intensity of the γ-ray. The γ-ray indicated by the arrow 11a passes through the inspection object 14, and the γ-ray transmission image is captured by the detection unit 17 and converted into an electric signal.

【0035】本発明の実施の他の形態では、検出手段1
7は、γ線に感光する写真フィルムまたはイメージング
プレート等であってもよい。検出手段17はまた、被検
査体14を透過したγ線透過像によって、そのγ線の強
度に対応した発光強度で発光する発光板と、その発光板
の光を受光し、2次元検出面で発光画像を検出する撮像
手段とを含んでもよく、撮像手段は、前述の同様な行列
状の多数の画素を有してもよく、または感光写真フィル
ムなどであってもよい。
In another embodiment of the present invention, the detecting means 1
Reference numeral 7 may be a photographic film or an imaging plate that is sensitive to γ-rays. The detecting unit 17 also receives a light-emitting plate that emits light at an emission intensity corresponding to the intensity of the γ-rays based on the γ-ray transmission image transmitted through the inspection object 14, and receives light from the light-emitting plate, and the two-dimensional detection surface An imaging unit for detecting a luminescent image may be included, and the imaging unit may have a large number of pixels in the same matrix as described above, or may be a photosensitive photographic film or the like.

【0036】上述の図1および図2に示される実施の形
態では、被検査体14は、2次元検出面を有する検出手
段17にほぼ接触する程に近く配置されているけれど
も、本発明の実施の他の形態では、被検査体14のγ線
透過像を拡大して検出手段17によって検出することが
できるようにするために、被検査体14と、検出手段1
7とを、予め定める距離aだけ離して設定する。γ線を
発生するターゲット材料4と被検査体14との距離をb
とするとき、被検査体14のγ線透過像の拡大倍率M
は、M=(a+b)/bとなる。その際の空間分解能
は、γ線の1〜50μmであるスポットサイズで決ま
る。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 described above, the object to be inspected 14 is arranged so as to be almost in contact with the detecting means 17 having the two-dimensional detecting surface. In another embodiment, in order to enlarge the γ-ray transmission image of the inspection object 14 so that it can be detected by the detection unit 17, the inspection object 14 and the detection unit 1
7 are set apart from each other by a predetermined distance a. The distance between the target material 4 that generates γ-rays and the inspection object 14 is b
, The magnification M of the γ-ray transmission image of the test object 14
Is M = (a + b) / b. The spatial resolution at that time is determined by the spot size of 1 to 50 μm of γ-rays.

【0037】本件発明者の実験結果を述べる。図1およ
び図2の本発明の実施の一形態において、ターゲット材
料4は、重水素を含有したポリスチレンである。レーザ
源1はガラスレーザであり、レーザ光は、波長λ=1μ
m、パルス幅0.6×10-12secであり、ターゲット材
料4のレーザ光照射部分8におけるレーザ光の集光強度
は、図3の参照符27で示されるように、1019W/c
2である。図2に示されるように、被検査体14は、
ステンレス鋼製ナイフであり、肉薄2mmから肉厚20
mmまでの各部分を有する。単一のパルス状レーザ光を
ターゲット材料4に照射することによって、γ線透過像
が検出手段17で得られた。検出手段17は、富士フィ
ルム社製イメージングプレートであり、高い強度ダイナ
ミックレンジ約105を有する。こうして被検査体14
のγ線透過像は、0.1mm以内の空間分解能が達成さ
れることが、確認された。
The experimental results of the present inventor will be described. In the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2, the target material 4 is polystyrene containing deuterium. The laser source 1 is a glass laser, and the laser light has a wavelength λ = 1 μm.
m, the pulse width is 0.6 × 10 −12 sec, and the focused intensity of the laser beam in the laser beam irradiated portion 8 of the target material 4 is 10 19 W / c as shown by the reference numeral 27 in FIG.
m 2 . As shown in FIG. 2, the test object 14 is
Stainless steel knife, from thin 2mm to thick 20
with each part up to mm. By irradiating the target material 4 with a single pulsed laser beam, a γ-ray transmission image was obtained by the detection means 17. The detecting means 17 is an imaging plate manufactured by Fuji Film Co., and has a high intensity dynamic range of about 105. Thus, the inspection object 14
It was confirmed that the γ-ray transmission image attains a spatial resolution within 0.1 mm.

【0038】図3における参照符27は、前述のよう
に、本件発明者による実験結果を示す発生されたγ線の
特性を示す。図3における参照符28,29は、比較例
であって、同一のターゲット材料4に、1×1016〜2
×1016W/cm2のレーザ光を照射したときに得られ
るγ線の特性を示す。このような特性28,29では、
発生されるγ線のエネルギが明らかに低く、また指向性
がなく、したがって透過力が弱く、希望する厚い被検査
体の検査は、不可能である。
Reference numeral 27 in FIG. 3 indicates the characteristics of the generated γ-rays indicating the experimental results by the present inventors, as described above. Reference numerals 28 and 29 in FIG. 3 are comparative examples, and 1 × 10 16 to 2 × 10
The characteristics of γ-rays obtained when irradiating a laser beam of × 10 16 W / cm 2 are shown. With such characteristics 28 and 29,
The energy of the generated γ-rays is clearly low, and there is no directivity, and therefore the penetrating power is weak, so that a desired thick test object cannot be inspected.

【0039】[0039]

【発明の効果】請求項1,2,3の本発明によれば、高
輝度で、短波長の硬いγ線を発生することができ、した
がってγ線の透過力が大きく、各種の被検査体のγ線透
過像を得ることができ、非破壊検査を容易に行うことが
できるようになる。ここで発生するγ線は、指向性を有
するので、単位面積当りの強度を高くし、このことによ
ってもまた、被検査体の透過力を高めることができる。
According to the first, second and third aspects of the present invention, it is possible to generate high-brightness, short-wavelength hard γ-rays, and thus have a large γ-ray transmission power, and Γ-ray transmission image can be obtained, and the nondestructive inspection can be easily performed. Since the γ-rays generated here have directivity, the intensity per unit area is increased, and this can also increase the penetrating power of the test object.

【0040】請求項4の本発明によれば、ガラスレーザ
を用いることによって、本発明の高強度のパルス状レー
ザ光を比較的容易に得ることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, by using a glass laser, the high-intensity pulsed laser light of the present invention can be obtained relatively easily.

【0041】請求項5の本発明によれば、レーザ源から
発生されるレーザ光のパルス幅を短い時間に選ぶので、
高強度のレーザ光を得ることができ、これによってパル
ス状高輝度γ線を発生することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the pulse width of the laser beam generated from the laser source is selected in a short time.
High-intensity laser light can be obtained, and thereby pulsed high-brightness γ-rays can be generated.

【0042】請求項6の本発明によれば、ターゲット材
料は、金属、合成樹脂などであってもよく、さらに常温
で液体または気体であってかつ低温度で凝固する物質な
どであってもよく、このようなあらゆるターゲット材料
を用いて各種の希望する短波長のγ線を得ることができ
る。
According to the sixth aspect of the present invention, the target material may be a metal, a synthetic resin, or the like, and may be a substance that is a liquid or a gas at normal temperature and solidifies at a low temperature. By using any of such target materials, various desired short-wavelength γ-rays can be obtained.

【0043】請求項7の本発明によれば、容器内でター
ゲット材料を移動することによって、ターゲット材料の
レーザ光照射部分を常に新しく保ち、これによってレー
ザ光照射部分が消耗されてしまうことを防ぎ、γ線を確
実に発生させることができる。
According to the seventh aspect of the present invention, by moving the target material in the container, the laser beam irradiated portion of the target material is always kept fresh, thereby preventing the laser beam irradiated portion from being consumed. , Γ-rays can be reliably generated.

【0044】請求項8の本発明によれば、γ線透過窓か
らのγ線を被検査体に照射し、γ線透過像を、検出手段
の2次元検出面で検出することによって、各種の被検査
体の非破壊検査を行うことができる。
According to the eighth aspect of the present invention, various types of γ-rays are emitted from the γ-ray transmission window to the object to be inspected, and the γ-ray transmission image is detected by the two-dimensional detection surface of the detection means. A non-destructive inspection of the inspection object can be performed.

【0045】請求項9の本発明によれば、容器のγ線透
過窓からのγ線が照射される位置に、搬送手段によって
被検査体が順次的に搬送される。これによってたとえば
大量生産される被検査体を順次的にγ線の透過による非
破壊検査を行うことができる。前記位置に搬送された被
検査体には、パルス状レーザ光のターゲット材料への照
射に対応して、パルス状γ線を、単一回または複数回、
フラッシュ照射することができる。被検査体が、γ線の
減弱率が大きい厚い形状を有するとき、複数回のγ線の
照射によって、γ線透過像を、検出手段によって明瞭に
得ることができる。こうして本発明は、材料解析、欠陥
検査、医療診断などの広範囲の分野において実施される
ことができる。
According to the ninth aspect of the present invention, the test object is sequentially conveyed to the position where the γ-ray is irradiated from the γ-ray transmission window of the container by the conveying means. Thus, for example, non-destructive inspection can be performed on mass-produced test objects sequentially by transmitting γ-rays. The test object transported to the position, in response to irradiation of the target material with pulsed laser light, pulsed γ-ray, single or multiple times,
Flash irradiation can be performed. When the object to be inspected has a thick shape with a large attenuation rate of γ-rays, a γ-ray transmission image can be clearly obtained by the detecting means by a plurality of irradiations of γ-rays. Thus, the present invention can be implemented in a wide range of fields such as material analysis, defect inspection, and medical diagnosis.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一形態のγ線診断装置24の全
体の構成を簡略化して示す系統図である。
FIG. 1 is a simplified system diagram showing the overall configuration of a γ-ray diagnostic apparatus 24 according to an embodiment of the present invention.

【図2】真空チャンバ3のγ線透過窓12付近の断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the vicinity of a γ-ray transmission window 12 of the vacuum chamber 3.

【図3】本件発明者の実験結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing experimental results of the present inventor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ源 2 経路形成手段 3 真空チャンバ 4 ターゲット材料 5 真空室 6 容器 7 凹面鏡 8 レーザ光照射部分 9 移動手段 11 レーザ照射方向 12 γ線透過窓 13 搬送手段 14 被検査体 15 γ線照射領域 17 検出手段 24 γ線診断装置 25 パルス状γ線発生装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser source 2 Path forming means 3 Vacuum chamber 4 Target material 5 Vacuum chamber 6 Container 7 Concave mirror 8 Laser light irradiation part 9 Moving means 11 Laser irradiation direction 12 γ-ray transmission window 13 Transport means 14 Inspection object 15 γ-ray irradiation area 17 Detecting means 24 γ-ray diagnostic device 25 Pulsed γ-ray generator

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1018〜1022W/cm2のパルス状レ
ーザ光を、ターゲット材料に照射することによって、γ
線を発生することを特徴とするパルス状高輝度γ線発生
方法。
1. A target material is irradiated with a pulsed laser beam of 10 18 to 10 22 W / cm 2 to obtain γ.
A method for generating a pulsed high-brightness γ-ray, comprising generating a line.
【請求項2】 1018〜1022W/cm2のパルス状レ
ーザ光を、ターゲット材料に照射することによって、約
0.1MeV〜約1GeVの指向性を有するγ線を発生
することを特徴とするパルス状高輝度γ線発生方法。
2. A gamma ray having a directivity of about 0.1 MeV to about 1 GeV is generated by irradiating a pulsed laser beam of 10 18 to 10 22 W / cm 2 to a target material. High-brightness γ-ray generation method.
【請求項3】 γ線の減衰率が小さい材料から成るγ線
透過窓を有し、真空室を形成する容器と、 容器内に設けられ、1018〜1022W/cm2のパルス
状レーザ光を発生するレーザ源と、 容器内に設けられ、レーザ源からのレーザ光が照射さ
れ、発生したγ線が容器のγ線透過窓から容器外に透過
するターゲット材料とを含むことを特徴とするパルス状
高輝度γ線発生装置。
3. A container having a γ-ray transmission window made of a material having a small γ-ray attenuation rate and forming a vacuum chamber, and a pulsed laser provided in the container and having a dose of 10 18 to 10 22 W / cm 2. A laser source that generates light, and a target material that is provided in the container, is irradiated with laser light from the laser source, and the generated γ-ray passes through the γ-ray transmission window of the container to the outside of the container. Pulsed high-brightness gamma-ray generator.
【請求項4】 レーザ源は、波長1053nmのガラス
レーザであることを特徴とする請求項3記載のパルス状
高輝度γ線発生装置。
4. The pulsed high-brightness γ-ray generator according to claim 3, wherein the laser source is a glass laser having a wavelength of 1053 nm.
【請求項5】 レーザ源は、パルス幅約0.1×10
-12〜10×10-12secのレーザ光を発生することを特
徴とする請求項3または4記載のパルス状高輝度γ線発
生装置。
5. The laser source has a pulse width of about 0.1 × 10
5. The pulsed high-brightness γ-ray generator according to claim 3, wherein the pulsed high-brightness γ-ray generator generates a laser beam of -12 to 10 × 10 -12 sec.
【請求項6】 ターゲット材料は、金属、合成樹脂、ま
たは常温で液体もしくは気体であって常温未満の低温度
で凝固した物質であることを特徴とする請求項3〜5の
うちの1つに記載のパルス状高輝度γ線発生装置。
6. The method according to claim 3, wherein the target material is a metal, a synthetic resin, or a substance that is liquid or gas at room temperature and solidified at a low temperature lower than room temperature. The high-brightness γ-ray generator according to the above.
【請求項7】 容器内に設けられ、ターゲット材料を移
動する移動手段を含むことを特徴とする請求項3〜6の
うちの1つに記載のパルス状高輝度γ線発生装置。
7. The pulsed high-brightness γ-ray generator according to claim 3, further comprising a moving means provided in the container for moving the target material.
【請求項8】 請求項3〜6のうちの1つに記載のパル
ス状高輝度γ線発生装置が設けられ、 容器の外方で、γ線透過窓からのγ線が照射される被検
査体が、配置され、 被検査体に関してγ線透過窓とは反対側に、被検査体に
よるγ線透過像を2次元検出面で検出する検出手段が配
置されることを特徴とするγ線診断装置。
8. An inspected object provided with the pulsed high-brightness γ-ray generator according to any one of claims 3 to 6, wherein γ-rays are emitted from a γ-ray transmission window outside the container. A gamma ray diagnosis, wherein a detection means for detecting a gamma ray transmission image of the inspected object on a two-dimensional detection surface is arranged on a side opposite to the gamma ray transmission window with respect to the inspected object. apparatus.
【請求項9】 被検査体を、γ線透過窓からのγ線が照
射される位置に、順次的に搬送する搬送手段が設けら
れ、 レーザ源は、パルス状レーザ光を、前記γ線照射位置
に、予め定める複数回、発生することを特徴とする請求
項8記載のγ線診断装置。
9. A transfer means for sequentially transferring an object to be inspected at a position where γ-rays are transmitted from a γ-ray transmitting window, wherein a laser source emits a pulsed laser beam to the γ-ray irradiation. 9. The γ-ray diagnostic apparatus according to claim 8, wherein the γ-ray diagnostic apparatus is generated a plurality of times at a position.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101436439B (en) * 2008-12-23 2011-09-28 镇江市亿华系统集成有限公司 Gamma-ray follower for radioactive source

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