JP2003173752A - X線発生装置 - Google Patents

X線発生装置

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JP2003173752A
JP2003173752A JP2001372820A JP2001372820A JP2003173752A JP 2003173752 A JP2003173752 A JP 2003173752A JP 2001372820 A JP2001372820 A JP 2001372820A JP 2001372820 A JP2001372820 A JP 2001372820A JP 2003173752 A JP2003173752 A JP 2003173752A
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electron beam
ray
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plate
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English (en)
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Susumu Urano
晋 浦野
Ikuo Wakamoto
郁夫 若元
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被照射物への電子線の照射を防止しながらも
X線取出し窓部における発熱を抑制することができるX
線発生装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 電子線発生装置21において発生した電
子線26がX線取出し窓部22のX線ターゲット23に
入射すると、その際に発生する制動放射に伴ってX線2
7が発生する。このX線27は、冷却風29が流されて
いる冷却用の通風路25を通過すると共に電子線遮蔽板
24を透過し、被照射物28へ照射される。X線ターゲ
ット23に入射した電子線26の一部はX線ターゲット
23を透過するが、このような電子線26aは電子線遮
蔽板24において停止される。その際、X線ターゲット
23と電子線遮蔽板24との間に設けられている冷却用
の通風路25には冷却風29が流され、X線ターゲット
23及び電子線遮蔽板24が冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子線を用いたX線
発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、X線発生装置では、電子線をタン
グステン等からなるターゲットに入射させた際の制動放
射に伴って発生するX線を利用している。電子線の入射
方向に対するX線の発生方向はターゲットへ入射する電
子線のエネルギに深く関係しており、制動放射によるX
線出射分布は概ね図4に示されるような関係となる。す
なわち、比較的エネルギが高い電子線を用いた場合には
電子線入射方向と利用X線方向はほぼ同一であるが、電
子線のエネルギが低くなるにしたがって斜め方向に出射
するようになる。したがって、比較的高エネルギの電子
線を用いる場合には、図5に示されるように、電子線発
生装置1から出射した電子線2をターゲット3に垂直に
入射させ、これにより発生した透過X線4を被照射物5
に照射する透過型のX線発生装置が用いられる。一方、
比較的低エネルギの電子線を用いる場合には、図6に示
されるように、電子線発生装置1から出射した電子線6
をターゲット3に斜めに入射させ、これにより発生した
反射X線7を被照射物5に照射する反射型のX線発生装
置が用いられる。
【0003】図7にターゲット厚さとX線発生効率との
関係(解析結果)を示す。ここでは、ターゲットがタング
ステンの場合を想定し、従来反射型でX線照射処理を行
っていた電子線の概ね最大のエネルギ領域となる300keV
を対象としている。なお、エネルギが当該値以下の場合
でも全体の傾向は同等である。図7より明らかなよう
に、全出射領域を対象として想定した場合、X線発生効
率は反射X線よりも透過X線のほうが高い。また、透過
X線の発生効率はあるターゲット厚さ(入射電子線の飛
程の約60%)において極値を持ち、この厚さより小さい
と有効な制動放射量を得られず、一方この厚さを超える
と減衰散乱による発生効率の低下を生じる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図5に示さ
れる透過型のX線発生装置においては、ターゲット3に
入射する電子線2の一部がターゲット3を通過するた
め、X線の被照射物5に対してX線4だけでなく電子線
2aも照射されてしまう虞があった。同様に、図6に示
される反射型のX線発生装置においても、ターゲット3
に入射される電子線6の一部がターゲット3において反
射するため、X線の被照射物5に対してX線7だけでな
く電子線6aも照射されてしまう虞があった。従って、
被照射物5に対して所望のX線照射処理のみを有効に行
い得ない場合があった。そこで、このような被照射物5
への電子線の照射を防ぐため、X線は透過するが電子線
の透過を阻止するようなX線取出し窓部をターゲット3
の下流側に設けることが考えられるが、この場合には電
子線がX線取出し窓部を構成する原子や分子と相互作用
してX線取出し窓部に熱が発生してしまうという問題が
あった。
【0005】この発明はこのような問題点を解消するた
めになされたもので、被照射物への電子線の照射を防止
しながらもX線取出し窓部における発熱を抑制すること
ができるX線発生装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係るX線発生
装置は、電子線をターゲットに入射させた際の制動放射
に伴って発生するX線を利用するX線発生装置におい
て、間に冷却用の通風路が形成されるように互いに間隔
を隔てて配置された内側板と外側板とからなる2層構造
のX線取出し窓部を備え、内側板及び外側板のうち少な
くとも一方はターゲットから入射した電子線を透過しな
い電子線遮蔽板からなるものである。内側板はターゲッ
トからなり、外側板は電子線遮蔽板からなるものでもよ
い。また、電子線発生装置を更に備え、この電子線発生
装置に設けられる電子線取出し窓部をターゲットから形
成することもできる。さらに、電子線遮蔽板は原子番号
30以下の材質からなるものが好ましく、ターゲットの
厚さは入射電子線の飛程の30〜70%であるものが好
ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。 実施の形態1.図1に透過型のX線発生装置に適用され
た、この発明の実施の形態1に係るX線発生装置の全体
構造を示す。X線発生装置は、電子線発生装置21及び
X線取出し窓部22を備えている。電子線発生装置21
は電子線を透過する電子線取出し窓部21aを有する。
一方、X線取出し窓部22は互いに間隔を隔てて配置さ
れた内側板としてのX線ターゲット23と外側板として
の電子線遮蔽板24とからなる2重構造を有しており、
これらX線ターゲット23及び電子線遮蔽板24との間
には冷却用の通風路25が設けられている。X線ターゲ
ット23と電子線遮蔽板24との間隔、すなわち、冷却
用の通風路25の厚さは、電子線が入射する領域におい
ては一定であり、ここにX線ターゲット23及び電子線
遮蔽板24を冷却するための冷却風29を図示しない送
風機により通過させる構成になっている。ここで、冷却
風29には低密度の不活性ガスを用いる。また、X線タ
ーゲット23及び電子線遮蔽板24は電気的に同電位に
置かれているものとし、通常は共に接地電位とする。こ
こで、X線ターゲット23は高い原子番号の材質(原子
番号≧60とする:W,Ta等)からなり、電子線遮蔽
板24は低い原子番号の材質(原子番号≦30とする:
Al,C等)からなる。また、X線ターゲット23の厚
さは入射電子線飛程の30〜70%、電子線遮蔽板24
の厚さはX線ターゲット23に入射した電子線が透過で
きない厚さ(入射電子線の飛程の30〜70%が目安値
であり、X線ターゲットとの組み合わせによりこの値は
決定される)とする。なお、単原子から構成されない化
合物材質においては、各構成要素の原子番号及び重量分
布率から求まる換算原子番号値で本議論は行う。
【0008】次に、以上のような構成を有するX線発生
装置の作用を説明する。電子線発生装置21において発
生した電子線26が電子線取出し窓部21aを透過して
X線取出し窓部22のX線ターゲット23に入射する
と、その際に発生する制動放射に伴ってX線27が発生
する。ここで、X線27の出射方向は、X線ターゲット
23の厚さ及び材質並びに入射電子線26のエネルギ及
び入射角度に依存している。X線ターゲット23におい
て発生したX線27は、冷却風29が流されている冷却
用の通風路25を通過すると共に電子線遮蔽板24を透
過し、被照射物28へ照射される。このとき、X線取出
し窓部22の冷却用の通風路25に流されている冷却風
29は相対的に低密度の気体であると共に電子線遮蔽板
24は低い原子番号の材質からなるため、X線27は冷
却用の通風路25及び電子線遮蔽板24で殆ど減衰散乱
を受けずにこれらを通過することができる。また、X線
ターゲット23に入射した電子線26の一部はX線ター
ゲット23を透過するが、このような電子線26aは電
子線遮蔽板24において停止される。このとき、電子線
26aはX線27よりも単位距離あたりの減衰が大きい
ため、低い原子番号の材質からなる電子線遮蔽板24で
は、X線27の減衰散乱を生じることなく電子線26a
のみを停止させることができる。すなわち、電子線26
aが被照射物28に照射されるのを防止することができ
る。また、その際に電子線26aは電子線遮蔽板24と
相互作用をすることにより熱を発生するが、X線ターゲ
ット23と電子線遮蔽板24との間に設けられている冷
却用の通風路25には冷却風29が流されているため、
電子線遮蔽板24が冷却され、発熱が抑制される。ま
た、この冷却風29によりX線ターゲット23において
発生する熱も抑制することが可能となる。
【0009】実施の形態2.図2に透過型のX線発生装
置に適用された、本発明の実施の形態2に係るX線発生
装置の全体構造を示す。この実施の形態2のX線発生装
置は、実施の形態1のX線発生装置において、電子線発
生装置21の電子線取出し窓部21aをX線ターゲット
23から形成したものである。このX線ターゲット23
はX線取出し窓部22の内側板を構成し、X線ターゲッ
ト23と電子遮蔽板24との間には冷却用の通風路25
が設けられている。以上のような構成にしても実施の形
態1と同様に、X線ターゲット23を透過した電子線2
6aが被照射物28に照射されるのを防止しながらX線
取出し窓部22における発熱を抑制することができる。
さらに、本実施の形態では電子線発生装置21の電子線
取出し窓部がX線ターゲット23からなるため、X線発
生装置を小型化することができる。
【0010】なお、上述の実施の形態1及び2では、X
線取出し窓部22はX線ターゲット23と電子線遮蔽板
24とにより構成していたが、本発明はこれに限定され
るものではなく、X線ターゲットの下流側にX線を透過
する内側板を設け、この内側板と電子線遮蔽板とにより
2重構造のX線取出し窓部を構成するようにしてもよ
い。また、同様にして電子線遮蔽板を内側板とし、この
内側板とX線を透過する外側板とにより2重構造のX線
取出し窓部を構成することもできる。
【0011】実施の形態3.図3に反射型のX線発生装
置に適用された、本発明の実施の形態3に係るX線発生
装置の全体構造を示す。X線発生装置は、電子線発生装
置21、X線ターゲット23及びX線取出し窓部31を
備えている。X線ターゲット23は電子線発生装置21
から出射した電子線が斜めに入射し、その際に発生する
反射X線がX線取出し窓部31の方向に出射するような
角度に配設されている。X線取出し窓部31は互いに間
隔を隔てて配置される内側板32と外側板33とからな
る2重構造を有しており、これら内側板32及び外側板
33は両者ともX線を透過するが、少なくとも一方は電
子線を透過しない電子線遮蔽板からなる。また、内側板
32と外側板33との間には冷却用の通風路34が設け
られており、この通風路34に内側板32及び外側板3
3を冷却するための冷却風29を図示しない送風機によ
り通過させる構成になっている。ここで、冷却風29に
は低密度の不活性ガスを用いる。また、内側板32と外
側板33とは電気的に同電位に置かれているものとし、
通常は共に接地電位とする。
【0012】次に、以上のような構成を有するX線発生
装置の作用を説明する。電子線発生装置21において発
生した電子線26がX線ターゲット23に斜めに入射す
ると、その際に発生する制動放射に伴ってX線35が発
生する。このX線35は、内側板32、冷却風29が流
されている冷却用の通風路34及び外側板33を透過
し、被照射物28へ照射される。このとき、冷却用の通
風路34に流されている冷却風29は低密度の気体であ
るため、X線35は殆ど減衰散乱を受けずに通過するこ
とができる。また、X線ターゲット23に入射した電子
線26の一部はX線ターゲット23において反射する
が、このような電子線26bはX線取出し窓部31にお
いて停止される。このとき、X線取出し窓部31を構成
している内側板32及び外側板33は、両者ともX線を
透過するが、少なくとも一方が電子線を透過しない電子
線遮蔽板からなるため、X線取出し窓部31はX線35
を停止させることなく電子線26bのみを停止させるこ
とができる。すなわち、電子線26bが被照射物28に
照射されるのを防止することができる。また、その際に
電子線26bはX線取出し窓部31と相互作用をするこ
とにより熱を発生するが、内側板32と外側板33との
間に設けられている冷却用の通風路34には冷却風29
が流されているため、X線取出し窓部31の発熱が抑制
される。
【0013】なお、X線取出し窓部を冷却する冷媒とし
ては、水等の液体を用いると、この部分でのX線の減衰
を無視し得ないため、気体を使用することが好ましい。
さらに、上述の実施の形態1〜3においては、冷却風と
して不活性ガスを用い、電子線との相互作用によるオゾ
ンの発生を防止したが、この代りに、不活性ガス以外の
冷却風を利用して流し終えた冷却風をオゾン処理装置で
処理することも可能である。
【0014】
【発明の効果】この発明のX線発生装置は、間に冷却用
の通風路が形成されるように互いに間隔を隔てて配置さ
れた内側板と外側板とからなる2層構造のX線取出し窓
部を備え、内側板及び外側板のうち少なくとも一方はタ
ーゲットから入射した電子線を透過しない電子線遮蔽板
からなる構成としたので、被照射物への電子線の照射を
防止しながらもX線取出し窓部における発熱を抑制する
ことができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る透過型のX線
発生装置の全体構造を示す図である。
【図2】 この発明の実施の形態2に係る透過型のX線
発生装置の全体構造を示す図である。
【図3】 この発明の実施の形態3に係る反射型のX線
発生装置の全体構造を示す図である。
【図4】 制動放射によるX線出射分布を概略的に示す
図である。
【図5】 従来の透過型のX線発生装置の全体構造を示
す図である。
【図6】 従来の反射型のX線発生装置の全体構造を示
す図である。
【図7】 ターゲット厚さとX線発生効率との関係を示
す図である。
【符号の説明】
21 電子線発生装置、21a 電子線取出し窓部、2
2,31 X線取出し窓部、23 X線ターゲット、2
4 電子線遮蔽板、25,34 冷却用の通風路、2
6,26a,26b 電子線、27,35 X線、28
被照射物、29冷却風。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01J 35/00 H01J 35/00 A H05G 1/00 H05G 1/00 G

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子線をターゲットに入射させた際の制
    動放射に伴って発生するX線を利用するX線発生装置に
    おいて、 間に冷却用の通風路が形成されるように互いに間隔を隔
    てて配置された内側板と外側板とからなる2層構造のX
    線取出し窓部を備え、 前記内側板及び外側板のうち少なくとも一方はターゲッ
    トから入射した電子線を透過しない電子線遮蔽板からな
    ることを特徴とするX線発生装置。
  2. 【請求項2】 前記内側板はターゲットからなり、前記
    外側板は電子線遮蔽板からなることを特徴とする請求項
    1に記載のX線発生装置。
  3. 【請求項3】 電子線発生装置を更に備え、この電子線
    発生装置に設けられる電子線取出し窓部はターゲットか
    らなることを特徴とする請求項1または2に記載のX線
    発生装置。
  4. 【請求項4】 電子線遮蔽板は、原子番号30以下の材
    質からなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一
    項に記載のX線発生装置。
  5. 【請求項5】 ターゲットの厚さは、入射電子線の飛程
    の30〜70%であることを特徴とする請求項1〜4の
    いずれか一項に記載のX線発生装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011025740A3 (en) * 2009-08-31 2011-06-03 Varian Medical Systems, Inc. Target assembly with electron and photon windows
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