JP2010091387A - 非固定型放射線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用性を向上させるべく、搬送可能に構成した非固定型放射線照射装置を提供することを課題とする。
【解決手段】中性子を発生させると共に搬送可能に構成された中性子発生装置２と、中性子発生装置２から照射される中性子の照射方向上に配設されると共に複数の貫通孔３ａが形成された多孔式コリメータ３と、中性子発生装置２を内部に格納すると共に、多孔式コリメータ３が配設される開口部４ａが形成された遮へい体４と、を備えたことを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガンマ線や中性子線等の放射線を照射すると共に、搬送可能に構成された非固定型放射線照射装置に関するものである。

従来、陽子ビームを照射する陽子源と、陽子源から照射された陽子ビームが射突するターゲットと、ターゲットから放出された中性子を平行化するコリメータと、備えた装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特表平３−５０４６３９号公報

ところで、陽子ビームを照射する陽子源としては、一般的に既設された加速器が用いられている。このため、従来の装置において、コリメータにより平行化された中性子ビームを照射対象物に照射する場合は、照射対象物を移動させて、コリメータの照射面前方に配置しなければならないため、汎用性が低く、使用範囲が限られていた。

そこで、本発明は、汎用性を向上させるべく、搬送可能に構成した非固定型放射線照射装置を提供することを課題とする。

本発明の非固定型放射線照射装置は、搬送可能な放射線発生源と、放射線発生源から照射される放射線の照射方向上に配設された多孔式コリメータと、を備えたことを特徴とする。

この場合、放射線発生源を内部に格納すると共に、多孔式コリメータが配設される開口部が形成された遮へい体を、さらに備えたことが、好ましい。

また、これらの場合、放射線発生源は、点線源となっており、点線源から照射方向へ延びる一辺と、点線源から照射方向へ延びる一辺と、点線源から多孔式コリメータの照射面側縁部へ向けて延びる一辺とが為す第２角度は、４５°以下となっていることが、好ましい。

この場合、第２角度θ２は、３５°≦θ２≦４０°となっていることが、好ましい。

また、この場合、点線源から照射方向へ延びる一辺と、点線源から多孔式コリメータの入射面側縁部へ向けて延びる一辺とが為す第１角度は、６５°以下となっていることが、好ましい。

また、この場合、第１角度θ１は、５５°≦θ１≦６０°となっていることが、好ましい。

一方、この場合、放射線発生源は、面線源となっていることが、好ましい。

これらの場合、放射線発生源は、中性子発生装置により構成されていることが、好ましい。

一方、これらの場合、放射性同位体またはガンマ線照射装置により構成されていることが、好ましい。

請求項１の非固定型放射線照射装置によれば、多孔式コリメータを用いることで、多孔式コリメータのコリメータ長を短くすることができ、また、放射線発生源を搬送可能に構成することができるため、装置構成をコンパクトにすることができる。つまり、放射線発生源から多孔式コリメータを通過して照射された放射線は、多孔式コリメータの通過時において大幅に減衰させることなく、平行化された状態で照射される。これにより、放射線発生源から照射される放射線束を、多孔式コリメータを介して照射される放射線束に比して、過大な放射線束にする必要がないため、放射線発生源を加速器や原子炉等の巨大な装置を用いて構成する必要がなく、搬送可能な小型の放射線発生源で構成することが可能となる。なお、使用される放射線としては、例えば、ガンマ線や中性子線がある。

請求項２の非固定型放射線照射装置によれば、遮へい体を備えることで、外部への放射線漏れを抑制することが可能となる。

請求項３の非固定型放射線照射装置によれば、放射線発生源を点線源にした場合、放射線は、点線源を中心として放射状へ放射される。このとき、第２角度を４５°以下とすることで、放射線発生源から放射される放射線は、多孔式コリメータを通過することにより前方散乱し、照射方向へ向けて移動することができる。これにより、多孔式コリメータの照射面から照射される放射線束を均一にすることができるため、良好に放射線を平行化することができる。

請求項４の非固定型放射線照射装置によれば、第２角度θ２を、３５°≦θ２≦４０°とすることで、多孔式コリメータの照射面から照射される放射線束を均一にした状態で、放射線発生源から照射される放射線束を、最も大きな範囲とすることができる。

請求項５の非固定型放射線照射装置によれば、第２角度が４５°以下となった状態で、第１角度を６５°以下とすることで、多孔式コリメータの照射面から照射される放射線束を均一にすることができるため、良好に放射線を平行化することができる。

請求項６の非固定型放射線照射装置によれば、第１角度θ１を、５５°≦θ１≦６０°とすることで、多孔式コリメータの照射面から照射される放射線束を均一にした状態で、放射線発生源から照射される放射線束を、最も大きな範囲とすることができる。

請求項７の非固定型放射線照射装置によれば、放射線発生源を面線源にすることで、多孔式コリメータの照射面から照射される放射線束を均一にすることができるため、良好に放射線を平行化することができる。

請求項８の非固定型放射線照射装置によれば、放射線発生源を中性子発生装置により構成することで、放射線発生源をコンパクトにすることができ、装置構成を小型化することができる。

請求項９の非固定型放射線照射装置によれば、放射線発生源を放射性同位体またはガンマ線照射装置により構成することで、放射線発生源をコンパクトにすることができ、装置構成を小型化することができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る非固定型放射線照射装置について説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。

ここで、図１は、実施例１に係る非固定型放射線照射装置の断面模式図であり、図２は、図１における非固定型放射線照射装置のＡ−Ａ’断面図であり、図３は、中性子発生装置の概略構成図である。また、図４は、第１角度が所定角度となった場合の多孔式コリメータの照射面における中性子線束の分布を表したグラフであり、図５は、第２角度が所定角度となった場合の多孔式コリメータの照射面における中性子線束の分布を表したグラフである。さらに、図６は、従来のコリメータを備えた放射線照射装置の模式図であり、図７は、従来のコリメータを備えた放射線照射装置の性能結果を表した図である。また、図８は、実施例１に係る非固定型放射線照射装置の性能結果を表した図である。

図１に示すように、非固定型放射線照射装置１は、内部に放射線発生源を有する可搬式の放射線照射装置であり、点線源となる放射線発生源と、放射線発生源を内部に格納した遮へい体４と、遮へい体４の壁面に配設された多孔式コリメータ３と、を備えている。

図３に示すように、放射線発生源は、いわゆる中性子発生装置２により構成されており、放射線として中性子線を照射している。中性子発生装置２は、原料ガス供給装置３０と、イオン発生装置３１と、加速装置３２と、真空排気装置３３により構成されている。

原料ガス供給装置３０は、イオン発生装置３１に重水素ガスまたは三重水素ガスを供給するものである。イオン発生装置３１は、原料ガス供給装置３０から供給された重水素または三重水素からプラズマを発生させ、重水素イオンまたは三重水素イオンを生成するものである。

加速装置３２は、イオン発生装置３１により発生した重水素イオンまたは三重水素イオンを加速して重水素イオンビームまたは三重水素イオンビームとするものである。この加速装置３２は、金属管４１と、加速電極４２と、加速電源４３と、分岐管４４とにより構成されている。

金属管４１は、円筒形状であり、一方の端部がイオン発生装置３１に接続され、他方の端部が閉塞されている。この金属管４１には、加速電極４２とターゲットＴが収納されている。なお、金属管４１には、分岐管４４の一方の端部が接続されており、分岐管４４の他方の端部は、真空排気装置３３に接続されている。

加速電極４２は、円筒形状であり、イオン発生装置３１とターゲットＴとの間に配置され、加速電源４３に接続される。加速電極４２は、加速電源４３により電圧が印加されることで、イオン発生装置３１から金属管４１内へ導入された重水素イオンまたは三重水素イオンを加速させる。

真空排気装置３３は、上記加速装置３２内を真空にするものである。この真空排気装置３３は、例えば図示しない排気ポンプなどにより構成されている。この図示しない排気ポンプを駆動することで、金属管４１内の気体が排気され、真空となる。

ここで、中性子を発生させる中性子発生装置２の一連の動作について説明する。まず、原料ガス供給装置３０は、イオン発生装置３１へ向けて重水素または三重水素を供給する。続いて、イオン発生装置３１は、供給された重水素または三重水素からプラズマを発生させて、重水素イオンまたは三重水素イオンを生成する。加速装置３２は、生成した重水素イオンまたは三重水素イオンを加速させて、重水素イオンまたは三重水素イオンをイオンビームとしてターゲットＴに衝突させる。このとき、真空排気装置３３は、加速装置３２の金属管４１内を真空にしている。イオンビームとなった重水素イオンまたは三重水素イオンがターゲットＴに衝突すると、ターゲットＴに吸蔵されている重水素または三重水素と核融合反応を起こし、中性子が等方的あるいは前方に放射される。

再び、図１を参照するに、遮へい体４は、例えば、コンクリート材で構成されており、側壁面に開口部４ａを形成した箱状に形成されている。これにより、内部に配設した中性子発生装置２から発生した中性子は、開口部４ａを介して外部に放射される一方、開口部４ａ以外から外部に漏出することはない。また、遮へい体４の内壁面には、反射層５が形成される一方で、遮へい体４の外壁面には、第１遮へい層７および第２遮へい層８が形成される。

反射層５は、例えば、アルミニウム材で構成されており、遮へい体４の内部において発生した中性子を遮へい体４の内部において反射させ、遮へい体４の開口部４ａから中性子を放出させている。なお、反射層５の材質としては、アルミニウム材に限らず、水素、炭素または酸素を含む材質、フッ化リチウム等のフッ素化合物、あるいはボロンを含む材質で構成してもよい。

第１遮へい層７は、遮へい体４を被覆しており、例えば、カドミウム材で構成されている。第１遮へい層７は、中性子発生装置２から照射された中性子（特に、熱中性子）の漏出を防止している。

第２遮へい層８は、第１遮へい層７を被覆しており、例えば、鉛材で構成されている。第２遮へい層８は、中性子発生装置２から照射された中性子により、２次的に発生したガンマ線の漏出を防止している。なお、第２遮へい層８の材質としては、鉛材に限らず、ビスマス、ジルコニウム、タングステン、モリブデン、あるいは鉄等を含む重金属で構成してもよい。

多孔式コリメータ３は、直方体形状に形成されると共に、遮へい体４の開口部４ａに嵌合させて配設されており、例えば、ポリエチレンで構成されている。なお、多孔式コリメータ３は、その照射方向におけるコリメータ長が、各種条件に基づいて、所定の長さとなるように形成されている。また、多孔式コリメータ３には、照射方向において複数の貫通孔３ａが平行に延在するように形成されている。そして、図２に示すように、各貫通孔３ａは、その断面が円形となっており、円柱形状に形成されている。なお、符号Ｐは、多孔式コリメータ３の照射面（入射面）における中心点であり、中心点Ｐの照射方向上に上記の中性子発生装置２のターゲットＴが位置している。なお、多孔式コリメータ３の材質としては、ポリエチレンに限らず、ポリエチレン含む材質（ボロン入りポリエチレン等）、グラファイト、カーボンを含む材質（ボロンカーバイト等）、フッ素化合物（フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化ガドリニウム等）、ビスマス、ジルコニウム、タングステン、モリブデン、あるいは鉄等を含む重金属で構成してもよい。

従って、中性子発生装置２から中性子が照射されると、中性子は、遮へい体４の内部においてその一部が多孔式コリメータ３へ向かって移動する一方、その一部が遮へい体４の反射層５に反射される。反射された中性子は、その一部が多孔式コリメータ３へ向かって移動する一方、その一部が再び遮へい体４の反射層５に反射される。そして、多孔式コリメータ３に入射した中性子は、各貫通孔３ａ内において前方散乱し、照射方向へ向けて移動する。これにより、多孔式コリメータ３を通過し、多孔式コリメータ３の照射面から照射された中性子は、平行ビームとなる。

ここで、上記の中性子発生装置２は、多孔式コリメータ３に対し、所定の位置となるよう配設されている。具体的に、図１に示すように、中性子発生装置２のターゲットＴは、多孔式コリメータ３の中心点Ｐを通る照射方向の線Ｘ上に配設されている。そして、ターゲットＴから中心点Ｐへ延びる一辺と、ターゲットＴから多孔式コリメータ３の照射面側縁部３ｃへ向けて延びる一辺とが為す第２角度θ２は、４５°以下となっている。また、ターゲットＴから中心点Ｐへ延びる一辺と、ターゲットＴから多孔式コリメータ３の入射面側縁部３ｂへ向けて延びる一辺とが為す第１角度θ１は、６５°以下となっている。

つまり、第２角度θ２を４５°より大きくしてしまうと、多孔式コリメータ３の照射面側縁部３ｃに入射する中性子の入射角は４５°以上となるため、中性子の小角散乱が生じにくくなる。これにより、多孔式コリメータ３の縁部３ｃにおける照射面の中性子線束は、多孔式コリメータ３の中心点Ｐ近傍における照射面の中性子線束に比して、小さくなってしまう。また、第２角度θ２を４５°以下とした場合、多孔式コリメータ３は照射方向において所定のコリメータ長となっているため、コリメータ長分の構成を加味すると、第１角度θ１は、６５°以下となる。

ここで、図５を参照して、第２角度θ２が所定角度となった場合における多孔式コリメータ３の照射面の中性子線束の分布について説明する。図５に示すグラフにおいて、その横軸におけるゼロ点は、多孔式コリメータ３の中心点Ｐとなっており、照射方向に直交する径方向において、この中心点Ｐからの径方向における距離が横軸となっている。また、縦軸は、多孔式コリメータ３の照射面から照射される中性子線束となっている。

この図を見るに、第２角度θ２が６０°である場合、中性子線束は、多孔式コリメータ３の中心点Ｐにおいて大きくなっており、中心点Ｐから径方向に離れるにつれて小さくなっている。このため、中性子線束の分布は、山なり形状となっており、不均一となっている。第２角度θ２が５５°である場合、第２角度θ２が６０°の場合と同様に、中性子線束の分布は、山なり形状となっており、不均一となってはいるが、第２角度θ２が６０°である場合に比して、中性子線束の分布はやや均一化している。第２角度θ２が５０°である場合、第２角度θ２が５５°の場合と同様に、中性子線束の分布は、山なり形状となっており、不均一となってはいるが、第２角度θ２が５５°である場合に比して、中性子線束の分布はやや均一化している。第２角度θ２が４５°である場合、中性子線束は、多孔式コリメータ３の中心点Ｐにおいてやや大きくなってはいるが、中心点Ｐから径方向に離れていってもあまり小さくならず、中性子線束の分布は、略平坦となっている。第２角度θ２が４０°である場合、中性子線束は、略平坦となっており、均一となっている。なお、第２角度θ２が鋭角になると、ターゲットＴから中心点Ｐまでの距離が長くなってゆくため、中性子線束の大きさは徐々に小さくなってゆく。

以上から、第２角度θ２は４０°以下であれば、中性子線束の分布を均一とすることができ、特に、第２角度θ２を３５°≦θ２≦４０°とすることで、中性子線束の分布を均一とした状態で、中性子線束を最も大きな範囲とすることができる。

次に、図４を参照して、第１角度θ１が所定角度となった場合における多孔式コリメータ３の照射面の中性子線束の分布について説明する。図４に示すグラフの縦軸および横軸は、図５に示すグラフの縦軸および横軸と同様となっている。

この図を見るに、第１角度θ１が７５°である場合、中性子線束は、多孔式コリメータ３の中心点Ｐにおいて大きくなっており、中心点Ｐから径方向に離れるにつれて小さくなっている。このため、中性子線束の分布は、山なり形状となっており、不均一となっている。第１角度θ１が７０°である場合、第１角度θ１が７５°の場合と同様に、中性子線束の分布は、山なり形状となっており、不均一となってはいるが、第１角度θ１が７５°である場合に比して、中性子線束の分布はやや均一化している。第１角度θ１が６５°である場合、中性子線束は、多孔式コリメータ３の中心点Ｐにおいてやや大きくなってはいるが、中心点Ｐから径方向に離れていってもあまり小さくならず、中性子線束の分布は、略平坦となっている。第１角度θ１が６０°である場合、中性子線束は、平坦となっており、均一となっている。第１角度θ１が５５°である場合、中性子線束は、第１角度θ１が６０°の場合と略同様の形状となっている。なお、第２角度θ２と同様に、第１角度θ１が鋭角になると、ターゲットＴから中心点Ｐまでの距離が長くなってゆくため、中性子線束の大きさは徐々に小さくなってゆく。

以上から、第１角度θ１は６０°以下であれば、中性子線束の分布を均一とすることができ、特に、第１角度θ１を５５°≦θ１≦６０°とすることで、中性子線束の分布を均一とした状態で、中性子線束を最も大きな範囲とすることができる。

次に、図６および図７を参照して、従来のコリメータ５２を備えた放射線照射装置５０について説明すると共に、従来の放射線照射装置５０の性能について説明する。従来の放射線照射装置５０としては、例えば、中性子を照射可能な中性子モデレータ５１と、中性子モデレータ５１から照射された中性子を平行化するコリメータ５２と、を備えたものが知られている。このとき、コリメータ５２は、内部が中空となる円錐形状に形成されているため、照射方向におけるコリメータ長Ｌを長くする必要がある。

ここで、図７を参照して、コリメータの中性子モデレータ５１側の開口部の径Ｄを３ｃｍとし、コリメータのコリメータ長Ｌを４５ｃｍ、９６ｃｍ、１３２ｃｍおよび２２２ｃｍとした場合の放射線照射装置５０の性能について説明する。なお、従来の放射線照射装置５０における性能評価は、シミュレーションにより行われている。図７を見るに、コリメータ長Ｌが４５ｃｍである場合、Ｌ／Ｄは１５となり、コリメータ５２の照射口の径方向における中性子線束の平均は９．４８Ｅ＋０４となる。また、コリメータ長Ｌが９６ｃｍである場合、Ｌ／Ｄは３２となり、コリメータ５２の照射口の径方向における中性子線束の平均は１．６７Ｅ＋０４となる。コリメータ長Ｌが１３２ｃｍである場合、Ｌ／Ｄは４４となり、コリメータ５２の照射口の径方向における中性子線束の平均は７．４１Ｅ＋０３となる。コリメータ長Ｌが２２２ｃｍである場合、Ｌ／Ｄは７４となり、コリメータ５２の照射口の径方向における中性子線束の平均は２．０６Ｅ＋０３となる。なお、コリメータ長Ｌが４５ｃｍである場合、中性子線束の分布は、コリメータ５２の照射口において、不均一となることが分かっている。また、コリメータ長Ｌが９６ｃｍ、１３２ｃｍおよび２２２ｃｍである場合、中性子線束の分布は、コリメータ５２の照射口において、均一となることが分かっている。

以上から、中性子線束の分布を均一とする場合には、Ｌ／Ｄが３０よりも大きくなければならない。なお、シミュレーション上においては、径Ｄを３ｃｍとしたが、一般的に多く用いられる径Ｄは１０ｃｍ以上となるため、コリメータ長Ｌは３ｍ以上となってしまう。これにより、コリメータ長Ｌが長くなってしまうと、中性子線束は距離に比例して減衰するため、従来の放射線照射装置５０において実測される中性子線束は、シミュレーションにより得られた中性子線束よりも減衰することが考えられる。

一方、図８を参照して、実施例１に係る非固定型放射線照射装置１の性能について説明する。なお、実施例１の非固定型放射線照射装置１における性能評価も、シミュレーションにより行われている。実施例１において、中性子線束の分布が均一となるのは、図４および図５のグラフに示したように、第１角度θ１が６５°以下である場合、また、第２角度θ２が４５°以下である場合である。

図８を見るに、第１角度θ１が６５°である場合、径方向における中性子線束の平均は７．９７Ｅ＋０５となる。第１角度θ１が６０°である場合、径方向における中性子線束の平均は６．９２Ｅ＋０５となる。第１角度θ１が５５°である場合、径方向における中性子線束の平均は６．１９Ｅ＋０５となる。また、第２角度θ２が４５°である場合、径方向における中性子線束の平均は８．３４Ｅ＋０５となる。第２角度θ２が４０°である場合、径方向における中性子線束の平均は６．６３Ｅ＋０５となる。第２角度θ２が３５°である場合、径方向における中性子線束の平均は５．６０Ｅ＋０５となる。

これにより、従来の放射線照射装置５０の性能と、実施例１の非固定型放射線照射装置１の性能とを比較するに、実施例１の非固定型放射線照射装置１のほうが、従来の放射線照射装置５０に比して、中性子線束を数桁向上させることができることが分かった。換言すれば、実施例１の非固定型放射線照射装置１の構成において、従来の放射線照射装置５０の中性子線束と同じ値とする場合、従来の放射線照射装置５０に比して、非固定型放射線照射装置１の中性子発生装置２から発生させる中性子線束を低減することができる。つまり、実施例１の非固定型放射線照射装置１の構成によれば、中性子発生装置２から発生させる中性子線束が従来に比して小さくてよいため、加速器等の巨大な装置を用いて中性子を発生させずとも、実施例１のような小型の中性子発生装置２を用いて中性子を発生させればよい。

以上の構成によれば、多孔式コリメータ３を用いることで、照射方向における多孔式コリメータ３のコリメータ長を短くすることができると共に、放射線発生源を搬送可能な中性子発生装置２で構成することができるため、非固定型放射線照射装置１をコンパクトにすることができる。これにより、中性子を照射する照射対象物を移動させることなく、非固定型放射線照射装置１を移動することができるため、非固定型放射線照射装置１の汎用性を向上させることができる。

次に、図９および図１０を参照して、実施例２に係る非固定型放射線照射装置１００について説明する。なお、重複した記載を避けるべく異なる部分についてのみ説明する。図９は、実施例２に係る非固定型放射線照射装置の断面模式図であり、図１０は、実施例２に係る中性子発生装置の概略構成図である。実施例１に係る非固定型放射線照射装置１では、放射線発生源を点線源としていたが、実施例２に係る非固定型放射線照射装置１００では、放射線発生源を面線源としている。つまり、図９に示すように、放射線発生源は、例えば、円柱形状や直方体形状となっており、周面や側面から中性子を発生させている。このとき、放射線発生源は、遮へい体４の内部いっぱいに配設することで、多孔式コリメータ３の入射面に対し、均一に中性子を入射させている。このような放射線発生源としては、図１０に示す中性子発生装置１０１があり、以下、実施例２に係る中性子発生装置１０１について説明する。

この中性子発生装置１０１は、実施例１の中性子発生装置２と同様に、搬送可能な小型の装置に構成されており、原料ガス供給装置１１０と、イオン発生装置１１１と、真空排気装置１１２とを備えている。そして、原料ガス供給装置１１０およびイオン発生装置１１１は、ケーシング１１３に内部に収容され、真空排気装置１１２は、排気管１１４を介してケーシング１１３内部を真空引きしている。

ケーシング１１３は、円筒状に形成された密閉容器となっている。ケーシング１１３の上部周面には、周方向に亘って開口部が形成されており、この開口部に、筒状の絶縁円筒１１５が配設されている。絶縁円筒１１５は、セラミック（アルミナ）材により構成された絶縁体となっている。

原料ガス供給装置１１０は、イオン発生装置１１１に重水素ガスまたは三重水素ガスを供給するものである。そして、原料ガス供給装置１１０は、ケーシング１１３の下部に収容されており、その下端部はケーシング１１３外部へ突出している。

イオン発生装置１１１は、円柱状に形成され、ケーシング１１３の上部に絶縁円筒１１５の内周面に対向して配設されており、直下に位置する原料ガス供給装置１１０に供給管１１６を介して接続されている。イオン発生装置１１１は、その内部に高周波誘導アンテナ１１７を内蔵している。イオン発生装置１１１は、高周波誘導アンテナ１１７から発生させた高周波により、原料ガス供給装置１１０から供給された重水素または三重水素を電離させて、重水素イオンまたは三重水素イオンを生成する。

イオン発生装置１１１と絶縁円筒１１５との間には、筒状のターゲットＴａが配設されており、イオン発生装置１１１とターゲットＴａとの間は、所定の電位差となっている。このため、イオン発生装置１１１で生成された重水素イオンまたは三重水素イオンは、この電位差により、イオン発生装置１１１の周面から径方向へ向けて飛び出し、ターゲットＴａに衝突する。

真空排気装置１１２は、上記のケーシング１１３内を真空にするものである。この真空排気装置１１２は、実施例１と同様に、排気ポンプなどで構成され、排気ポンプを駆動することで、排気管１１４を介してケーシング１１３内の気体が排気され、真空となる。

ここで、中性子を発生させる中性子発生装置１０１の一連の動作について説明する。まず、原料ガス供給装置１１０は、イオン発生装置１１１へ向けて重水素または三重水素を供給する。続いて、イオン発生装置１１１は、供給された重水素または三重水素を電離させて、重水素イオンまたは三重水素イオンを生成する。この後、生成された重水素イオンまたは三重水素イオンは、電位差によりイオン発生装置１１１の周面から径方向へ向けて放射状に加速して、イオンビームとなってターゲットＴａに衝突する。このとき、真空排気装置１１２は、ケーシング１１３内を真空にしている。そして、イオンビームとなった重水素イオンまたは三重水素イオンがターゲットＴａに衝突すると、ターゲットＴａに吸蔵されている重水素または三重水素と核融合反応を起こし、中性子が絶縁円筒１１５を介して径方向へ向けて全周面から放射状に照射される。

以上の構成によれば、中性子発生装置１０１の上部外周面を面線源とすることができるため、非固定型放射線照射装置１００は、多孔式コリメータ３の照射面から照射される中性子線束の分布を均一にすることができ、また、点線源とした実施例１の放射線発生源と比べて、中性子発生装置１０１の配設位置の自由度を高くすることができる。

なお、上記した実施例１および実施例２において、多孔式コリメータ３に形成された貫通孔３ａを円柱形状としたが、これに限らず、角柱形状としてもよい。また、放射線発生源を中性子発生装置２，１０１により構成したが、これに代えて、放射性同位体や小型のガンマ線照射装置により構成してもよい。

ここで、図１１を参照して、ガンマ線照射装置１５０について簡単に説明する。図１１は、ガンマ線照射装置の概略構成図である。ガンマ線照射装置１５０は、搬送可能な小型の装置に構成されており、電子銃１５１と、真空排気装置１５２と、加速装置１５３とを備えている。

電子銃１５１は、公知の電子銃であり、電子を発生させるものである。加速装置１５３および真空排気装置１５２は、実施例１の加速装置３２および真空排気装置３３と同様の構成となっているため、説明を省略する。

従って、電子銃１５１により電子を発生させると、加速装置１５３は、発生した電子を加速させ、電子ビームとしてターゲットＴｂに衝突させる。このとき、真空排気装置１５２は、加速装置１５３内を真空にしている。電子ビームがターゲットＴｂに衝突すると、ターゲットＴｂからガンマ線が放射される。

上記のように、放射性発生源として、放射性同位体および上記のガンマ線照射装置１５０を用いた場合、ガンマ線が照射されるため、遮へい体４、多孔式コリメータ３の材質を、鉛材等で構成することが好ましく、また、反射層５の材質を金属等で構成することが好ましい。

以上のように、本発明は、非固定型の放射線照射装置において有用であり、特に、放射線照射装置をコンパクトにする場合に適している。

実施例１に係る非固定型放射線照射装置の断面模式図である。 図１における非固定型放射線照射装置のＡ−Ａ’断面図である。 実施例１に係る中性子発生装置の概略構成図である。 第１角度が所定角度となった場合の多孔式コリメータの照射面における中性子線束の分布を表したグラフである。 第２角度が所定角度となった場合の多孔式コリメータの照射面における中性子線束の分布を表したグラフである。 従来のコリメータを備えた放射線照射装置の模式図である。 従来のコリメータを備えた放射線照射装置の性能結果を表した図である。 実施例１に係る非固定型放射線照射装置の性能結果を表した図である。 実施例２に係る非固定型放射線照射装置の断面模式図である。 実施例２に係る中性子発生装置の概略構成図である。 ガンマ線照射装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 非固定型放射線照射装置（実施例１）
２ 中性子発生装置（実施例１）
３ 多孔式コリメータ
３ａ 貫通孔
３ｂ 入射面側縁部
３ｃ 照射面側縁部
４ 遮へい体
４ａ 開口部
５ 反射層
７ 第１遮へい層
８ 第２遮へい層
３０ 原料ガス供給装置
３１ イオン発生装置
３２ 加速装置
３３ 真空排気装置
４１ 金属管
４２ 加速電極
４３ 加速電源
４４ 分岐管
５０ 放射線照射装置
５１ 中性子モデレータ
５２ コリメータ
１００ 非固定型放射線照射装置（実施例２）
１０１ 中性子発生装置（実施例２）
１１０ 原料ガス供給装置（実施例２）
１１１ イオン発生装置（実施例２）
１１２ 真空排気装置（実施例２）
１１３ ケーシング（実施例２）
１５０ ガンマ線照射装置
１５１ 電子銃
Ｐ 中心点
Ｔ ターゲット
Ｔａ ターゲット（実施例２）
Ｔｂ ターゲット
θ１ 第１角度
θ２ 第２角度
Ｘ 線
Ｌ コリメータ長
Ｄ コリメータの開口部の径

Claims (9)

1. 搬送可能な放射線発生源と、
   前記放射線発生源から照射される放射線の照射方向上に配設された多孔式コリメータと、を備えたことを特徴とする非固定型放射線照射装置。
2. 前記放射線発生源を内部に格納すると共に、前記多孔式コリメータが配設される開口部が形成された遮へい体を、さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の非固定型放射線照射装置。
3. 前記放射線発生源は、点線源となっており、
   前記点線源から前記照射方向へ延びる一辺と、前記点線源から前記多孔式コリメータの照射面側縁部へ向けて延びる一辺とが為す第２角度は、４５°以下となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の非固定型放射線照射装置。
4. 前記第２角度θ２は、３５°≦θ２≦４０°となっていることを特徴とする請求項３に記載の非固定型放射線照射装置。
5. 前記点線源から前記照射方向へ延びる一辺と、前記点線源から前記多孔式コリメータの入射面側縁部へ向けて延びる一辺とが為す第１角度は、６５°以下となっていることを特徴とする請求項３または４に記載の非固定型放射線照射装置。
6. 前記第１角度θ１は、５５°≦θ１≦６０°となっていることを特徴とする請求項５に記載の非固定型放射線照射装置。
7. 前記放射線発生源は、面線源となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の非固定型放射線照射装置。
8. 前記放射線発生源は、中性子発生装置により構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の非固定型放射線照射装置。
9. 前記放射線発生源は、放射性同位体またはガンマ線照射装置により構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の非固定型放射線照射装置。

Images