JP2001116695A - 気体可視像撮像装置 - Google Patents

気体可視像撮像装置

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JP2001116695A
JP2001116695A JP29247799A JP29247799A JP2001116695A JP 2001116695 A JP2001116695 A JP 2001116695A JP 29247799 A JP29247799 A JP 29247799A JP 29247799 A JP29247799 A JP 29247799A JP 2001116695 A JP2001116695 A JP 2001116695A
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JP
Japan
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gas
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ray
ray generator
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JP29247799A
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Tomoyasu Nakano
知康 中野
Hiroki Taura
裕樹 田浦
Masaru Sugiyama
優 杉山
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Hamamatsu Photonics KK
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Hamamatsu Photonics KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 気体の可視像を撮像する気体可視像撮像装置
を提供する。 【解決手段】 本装置によれば、高出力X線発生装置1
0から出力されたX線は、接続経路30を介して減圧容
器20cに入射し、減圧容器20内の被検出ガス20g
に照射される。X線を減圧状態の気体20gに照射する
と、この気体が可視発光する。撮像装置40は、気体の
可視像を撮像する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体の可視像を撮
像する気体可視像撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の気体の可視像の検出においては、
検出可能な微粒子を当該気体中に放出し、この微粒子に
レーザ光や可視光を照射することにより、気体の可視像
を撮像していた。この場合、照射光が微粒子によって反
射又は散乱するので、気体の可視像を間接的に得ること
ができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、微粒子
の粒径が極限まで小さくなった状態、すなわち、気体自
体の可視像は得ることができなかった。本発明は、この
ような課題に鑑みてなされたものであり、気体自体の可
視像を撮像することが可能な気体可視像撮像装置を提供
することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本願発明者らは、高出力
X線発生装置の開発を行ってきた。特開平7−5014
5号公報に記載のX線発生装置は、比較的小型であるに
も拘わらず、非常に強力なX線を発生可能な装置であ
る。本願発明者らは、このような高出力X線発生装置か
ら発生したX線を減圧状態の気体に照射することによ
り、この気体が可視化することを見出した。本願発明者
らは、かかる原理に基づいて気体可視像撮像装置の開発
を行った。
【0005】本発明に係る気体可視像撮像装置は、減圧
状態でX線を発生させるX線発生装置と、減圧状態で被
検出ガスが導入される減圧容器と、減圧容器とX線発生
装置とを減圧状態で接続する接続経路と、減圧容器内に
おける被検出ガスにX線発生装置から出力されたX線を
接続経路を介して照射することにより被検出ガスから発
生する被検出ガスの可視像を撮像する撮像装置とを備え
ることを特徴とする。
【0006】X線発生装置はX線を発生させるが、これ
は接続経路を介して減圧容器内に入射する。減圧容器内
には被検出ガスが導入されているが、この被検出ガスは
強力なX線を照射することにより発光する。大気中にお
けるX線の減衰率は高いため、本装置においては、X線
発生装置、接続経路及び減圧容器内の気圧を減圧状態と
することにより、X線の減衰を抑制し、すなわち、被検
出ガスが可視発光する程度にX線強度を高く維持したま
ま、当該X線を被検出ガスに照射する。このX線の照射
によって、被検出ガスは可視発光し、被検出ガスの可視
像は撮像装置によって撮像される。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態に係る気体可視
像撮像装置について説明する。なお、説明において、同
一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【0008】図1は気体可視像撮像装置の斜視図、図2
は図1に示した気体可視像撮像装置のII−II矢印断
面図、図3は図1に示した気体可視像撮像装置のIII
−III矢印断面図である。
【0009】本気体可視像撮像装置は、減圧状態でX線
を発生させるX線発生装置10と、減圧状態で被検出ガ
ス20gが導入される減圧容器20cと、減圧容器20
cとX線発生装置10とを減圧状態で接続する接続経路
30とを備えている。
【0010】X線発生装置10は、その減圧容器10c
内において強力なX線を発生させるが、これは接続経路
30を介して減圧容器20c内に入射する。減圧容器2
0c内には被検出ガス20gがバルブ20vを介して導
入されているが、被検出ガス20gは強力なX線を照射
することにより発光する。
【0011】大気中におけるX線の減衰率は高いため、
本装置においては、X線発生装置10の減圧容器10
c、接続経路30及び減圧容器20c内の気体を各容器
10c,20cに接続された真空ポンプ(図示せず)に
よって排気することにより、減圧容器10c、接続経路
30及び減圧容器20c内を減圧状態とする。これによ
ってX線の減衰が抑制される。したがって、被検出ガス
20gが可視発光する程度にX線強度を高く維持したま
ま、当該X線を被検出ガス20gに照射することができ
る。
【0012】X線の照射によって、被検出ガス20gは
可視発光し、被検出ガス20gの可視像は減圧容器20
cに設けられた観察窓20vpを介してCCDカメラ等
の撮像装置40によって撮像される。撮像装置40から
の画像信号は、コンピュータ50に入力され、被検出ガ
ス20gの可視像として記憶される。
【0013】なお、本形態のX線発生装置10は、所謂
ガスパフ式のプラズマX線発生装置である。ガスパフ式
のX線発生装置は、バルブ10vを介して容器10c内
に導入された窒素等のX線発生用ガス10gが、容器1
0c内のアノード10a及びカソード10ca間に位置
している時に、パルス電流発生装置10pから出力され
たパルス電流をアノード10a及びカソード10ca間
に供給することによってこれらの間にパルス電圧を印加
して放電を生ぜしめ、X線発生用ガス10gを励起して
X線を発生させる。なお、この時のX線発生用ガス10
gの位置がX線源となる。
【0014】コンピュータ50は、X線発生用ガス10
gの導入タイミング、パルス電圧の印加タイミングを同
期させるように、バルブ10v及びパルス電流発生装置
10pを制御する。また、本例では、コンピュータ50
は、このタイミングに同期して、減圧容器20c側のバ
ルブ20vを開放し、これに併せて撮像装置40から出
力される画像を記憶している。
【0015】なお、接続経路30の途中にはX線以外の
波長の光を遮蔽するフィルタ30fが設けられ、また、
減圧容器20cの端部には接続経路30を介して入射し
たX線をピンホール20pを介して検出する半導体X線
検出器20sが配置されている。
【0016】次に、ガスパフ式X線発生装置の構成につ
いて詳細に説明する。
【0017】図4は、ガスパフ式X線発生装置10主要
部の縦断面図である。減圧容器10cは、空間Aを規定
するベル型のチャンバ10c’を備えており、その内部
にはガス放出空間を規制するための包囲体10sが配置
されている。包囲体10sの内部空間をBとすると、空
間A及びBは、包囲体10sに設けられた開口10op
を介して連通している。なお、チャンバ10c’及び包
囲体10sは共に導電体から構成され、チャンバ10
c’の底面側開口は絶縁部材10iを介して底板10b
によって封止されている。
【0018】チャンバ10c’の頂部にはバルブ10v
が設けられており、このバルブ10vを介してチャンバ
10c’内にX線発生用ガス10gが導入される。バル
ブ10vは包囲体10sの頂部に設けられたノズル10
aに連通しており、このノズル10aはアノードとして
機能する。
【0019】一方、アノード10aに空間を介して対向
する位置にはカソード10caが配置されている。カソ
ード10caは有底筒体の外周部に、これと同軸となる
円環状の鍔部を底板10bとして設けてなるシルクハッ
ト型を有する。カソード10caは、有底筒体型の内部
筒体を外部筒体内に配置し、これらの上部開口端間に形
成される円環状の隙間を封止し、外部筒体の外周部に、
これと同軸となる円環状の鍔部を底板10bとして設け
てなる形状としてもよい。また、これらの形状によって
頂部に形成される凹部はガス流の安定性を向上させる。
【0020】なお、カソード10caの底部を構成する
外部筒体の下部開口端は底板10bに一体成形されてい
る。
【0021】X線を発生させる場合、バルブ10vを開
放することによって、ノズル10aからX線発生用ガス
10gを包囲体10s内部に導入すると同時に、チャン
バ10c’及び底板10b間に上述のパルス電流を供給
を印加する。なお、チャンバ10c’は接地電位とす
る。
【0022】パルス電流の供給によって、導電体の底板
10bに電気的に接続されているカソード10caとア
ノード10aとの間にパルス電圧が印加され、電圧印加
に伴ってこれらの間の空間に電界が発生し、この電界強
度がこれらの間の空間によって規定される耐圧を越える
と、カソード10caとアノード10aとの間に放電が
生じ、この放電によって発生する磁場によってX線発生
用ガス10gは中心方向に圧縮される(Zピンチ効果)
と同時に励起され、X線を発生する。発生したX線は、
包囲体10sの開口10opを介して接続経路30方向
に出力される。
【0023】なお、本例の場合、直径20mmのパルス
状のガス塊は100μ秒間噴出され、放電時のピーク電
流は150kA、放電によって発生する磁場により圧縮
されたガスの直径は0.1mm、X線のパルス幅は50
nsである。
【0024】次に、減圧容器20cについて説明する。
【0025】図5は、減圧容器20cの縦断面図であ
る。減圧容器20cは、ベル型のチャンバ20c’を有
しており、チャンバ20c’の底面側開口は底板20b
によって封止され、その頂部にはバルブ20vが設けら
れている。バルブ20vを介してチャンバ20c’内に
被検出用ガス20gが導入される。バルブ20vはチャ
ンバ20c’の頂部に設けられたノズル20nに連通し
ている。バルブ20vを開放することによって、ノズル
20nから被検出用ガス20gが噴出した状態で、X線
が入射すると、被検出用ガス20gが可視発光する。
【0026】なお、X線発生装置10としては、レーザ
プラズマX線発生装置を用いてもよい。
【0027】図6は、レーザプラズマX線発生装置を用
いた気体可視像撮像装置の縦断面図である。本装置は、
X線発生装置10の構造のみが前述のものと異なり、他
の構成は同一である。レーザプラズマX線発生装置10
は、集光ミラー又はレンズ10l及びレーザ光入射窓1
0vpを介して密閉容器10m内に配置されたターゲッ
ト物質10tにレーザ光を集光して照射する。なお、密
閉容器10m内は減圧状態とされている。この照射によ
って、レーザ媒質からなるターゲット物質10tはプラ
ズマ状態となり、ここからX線が出力される。前述のも
のと同様に、発生したX線は接続経路30をs介して減
圧容器20c内の被検出ガス20gに照射され、これに
よって被検出ガス20gが可視発光する。
【0028】以上、説明したように、上記気体可視像撮
像装置は、減圧状態でX線を発生させるX線発生装置1
0と、減圧状態で被検出ガス20gが導入される減圧容
器20cと、減圧容器20cとX線発生装置10とを減
圧状態で接続する接続経路30と、減圧容器20c内に
おける被検出ガスにX線発生装置10から出力されたX
線を接続経路30を介して照射することにより被検出ガ
ス20gから発生する被検出ガス20gの可視像を撮像
する撮像装置40とを備え、窒素ガス等の気体自体の可
視像を撮像することができる。
【0029】また、上記減圧状態とは0.1Pa以下の
気圧であることが好ましい。また、X線発生装置10か
ら発生するX線の強度は、1パルス当たり30J以上で
あることが好ましく、パルス幅は数〜10ナノ秒である
ことが好ましい。なお、X線発生用ガス10gとして
は、窒素、アルゴン、酸素、ネオン等挙げられ、可視発
光する被検出ガス20gとしてはネオン、アルゴン、キ
セノン等が挙げられる。
【0030】
【発明の効果】本発明の気体可視像撮像装置によれば、
気体自体の可視像を撮像することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】気体可視像撮像装置の斜視図である。
【図2】図1に示した気体可視像撮像装置のII−II
矢印断面図である。
【図3】図1に示した気体可視像撮像装置のIII−I
II矢印断面図である。
【図4】ガスパフ式X線発生装置10主要部の縦断面図
である。
【図5】減圧容器20cの縦断面図である。
【図6】レーザプラズマX線発生装置を用いた気体可視
像撮像装置の縦断面図である。
【符号の説明】
10…X線発生装置、20g…被検出ガス、20c…減
圧容器、30…接続経路、40…撮像装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 優 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 Fターム(参考) 2G001 AA01 CA07 DA09 GA10 GA11 HA13 JA09 JA14 KA20 MA01 PA18 2G043 AA03 CA01 DA05 EA11 GA02 GB10 GB21 KA02 LA03 4C092 AA04 AA14 AB21

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 減圧状態でX線を発生させるX線発生装
    置と、減圧状態で被検出ガスが導入される減圧容器と、
    前記減圧容器と前記X線発生装置とを減圧状態で接続す
    る接続経路と、前記減圧容器内における前記被検出ガス
    に前記X線発生装置から出力されたX線を前記接続経路
    を介して照射することにより前記被検出ガスから発生す
    る前記被検出ガスの可視像を撮像する撮像装置とを備え
    ることを特徴とする気体可視像撮像装置。
JP29247799A 1999-10-14 1999-10-14 気体可視像撮像装置 Pending JP2001116695A (ja)

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