JP2012018136A - Elemental analyzer and elemental analysis method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、Ｘ線の透過率を測定することによって試料の元素分析を行う元素分析装置、元素分析方法に関する。 The present invention relates to an elemental analysis apparatus and elemental analysis method for performing elemental analysis of a sample by measuring X-ray transmittance.
試料における組成（元素）の分析を行う方法としては、各種が知られている。その中で、Ｘ線を用いて高精度に分析を行う方法として、Ｋ吸収端計測法が知られている。Ｋ吸収端計測法の詳細は、例えば非特許文献１に記載されている。 Various methods are known as methods for analyzing the composition (element) in a sample. Among them, a K absorption edge measurement method is known as a method for performing analysis with high accuracy using X-rays. The details of the K absorption edge measurement method are described in Non-Patent Document 1, for example.
物質における１５０ｋｅＶ以下のエネルギーのＸ線の吸収は、主に光電効果による。光電効果は、原子を構成する電子にそのエネルギー全部を与えることによってＸ線が消滅し、このエネルギーを受け取った電子が軌道外に放出される現象である。Ｋ殻電子を放出させるには、その結合エネルギーを越えるエネルギーをもつＸ線が必要であり、この結合エネルギーがＫ吸収端のエネルギーに対応する。 Absorption of X-rays with energy of 150 keV or less in a substance is mainly due to the photoelectric effect. The photoelectric effect is a phenomenon in which X-rays are extinguished by giving all the energy to the electrons constituting the atom, and the electrons receiving this energy are emitted out of orbit. In order to emit K-shell electrons, X-rays having energy exceeding the binding energy are required, and this binding energy corresponds to the energy of the K absorption edge.
Ｋ吸収端のエネルギーは各元素に特有であり、Ｘ線領域のエネルギー範囲（重元素においては１０〜１３０ｋｅＶ程度）にある。このＫ吸収端を境にして、これよりも高いエネルギーでの吸収は急激に大きくなり、これよりも低いエネルギーでの吸収は小さくなる。Ｋ吸収端計測法においては、ある特定の元素のＫ吸収端の前後でのＸ線の吸収の比較をすることにより、この元素の組成やその分布を測定する。上記のエネルギー範囲のＸ線は、例えば半導体検出器等を用いて測定が可能であり、Ｘ線のエネルギーを測定することも可能である。Ｋ吸収端計測法は、アクチノイド等の重元素の分析に有効であり、例えば原子炉の使用済核燃料の再処理過程における溶液に含まれる２３５Ｕや２３９Ｐｕ等の分析に用いられている。なお、Ｋ吸収端以外にも、他の吸収端、例えばＬ吸収端、Ｍ吸収端を用いることもできるが、一般には最も高いコントラストが得られるＫ吸収端が好ましい。 The energy at the K absorption edge is unique to each element and is in the energy range of the X-ray region (about 10 to 130 keV for heavy elements). With this K absorption edge as a boundary, the absorption at a higher energy suddenly increases and the absorption at a lower energy becomes smaller. In the K absorption edge measurement method, the composition and distribution of this element are measured by comparing the X-ray absorption before and after the K absorption edge of a specific element. X-rays in the above energy range can be measured using, for example, a semiconductor detector, and the X-ray energy can also be measured. The K absorption edge measurement method is effective for analysis of heavy elements such as actinoids, and is used, for example, for analysis of 235 U, 239 Pu, etc. contained in a solution in the process of reprocessing spent nuclear fuel in a nuclear reactor. In addition to the K absorption edge, other absorption edges such as the L absorption edge and the M absorption edge can be used, but generally the K absorption edge that provides the highest contrast is preferable.
Ｋ吸収端計測法においては、使用するＸ線の特性、あるいはこれを発するＸ線源が重要となり、このエネルギーは上記の範囲となる。この範囲のエネルギーのＸ線源として、従来は、放射性同位元素が用いられていた。この場合には、Ｋ吸収端の前後のエネルギーをもつＸ線（ガンマ線）を発する２種類の放射性同位元素が使用される。 In the K absorption edge measurement method, the characteristics of the X-ray to be used or the X-ray source emitting the X-ray is important, and this energy falls within the above range. Conventionally, radioisotopes have been used as X-ray sources with energy in this range. In this case, two types of radioisotopes that emit X-rays (gamma rays) having energy before and after the K absorption edge are used.
また、Ｘ線管等を用いて生成した制動放射光等も用いられている。この場合、１５０ｋｅＶ程度（Ｘ線のエネルギーよりも充分高いエネルギー）にまで電子を加速し、これをタングステン等の金属に照射することによって減速する際に発せられる制動放射光が用いられる。また、特許文献１には、線形加速器で加速された電子をシリコン単結晶に照射することにより、Ｋ吸収端を跨ぐ２種類のエネルギーのパラメトリックＸ線を発生させ、分析に用いる技術が記載されている。 Further, bremsstrahlung light generated using an X-ray tube or the like is also used. In this case, the bremsstrahlung light emitted when decelerating by accelerating electrons to about 150 keV (energy sufficiently higher than the energy of X-rays) and irradiating a metal such as tungsten is used. Patent Document 1 describes a technique used to generate parametric X-rays of two types of energy straddling the K absorption edge by irradiating a silicon single crystal with electrons accelerated by a linear accelerator and used for analysis. Yes.
放射性同位元素を用いる場合には、ガンマ線は常時発せられ、その制御は困難であり、その取り扱いは容易ではない。また、ガンマ線は単色となるために、解析は比較的容易となるものの、そのエネルギーは放射性同位元素の種類によって定まるため、各元素の分析に適したエネルギーが得られるとは限らない。加速器や原子炉を使用して放射性同位元素を生成することができるため、多数種の放射性同位元素を生成することができるものの、これによっても所望のエネルギーのガンマ線が得られるとは限らない。更に、これを生成するためには多大な時間とコストを要する。 When using a radioisotope, gamma rays are always emitted, and it is difficult to control, and handling is not easy. In addition, since gamma rays are monochromatic, the analysis is relatively easy, but the energy is determined by the type of radioisotope, and therefore, energy suitable for the analysis of each element is not always obtained. Since radioisotopes can be generated using an accelerator or a nuclear reactor, a large number of types of radioisotopes can be generated. However, this does not always produce gamma rays with a desired energy. Furthermore, it takes a lot of time and cost to generate it.
制動放射光の場合には、そのスペクトルは単色ではなく、連続的であるため、大部分の元素の吸収端（Ｋ吸収端）をカバーすることが可能である。しかしながら、制動放射光を発する際に発熱が生ずるため、Ｘ線の特性（強度やスペクトル）が安定しないという問題がある。 In the case of bremsstrahlung light, the spectrum is not monochromatic but continuous, so that the absorption edge (K absorption edge) of most elements can be covered. However, since heat is generated when bremsstrahlung light is emitted, there is a problem that the characteristics (intensity and spectrum) of X-rays are not stable.
また、制動放射光のように連続スペクトルのＸ線が用いられる場合には、その中に複数の元素の吸収端が含まれる場合に、測定の精度が低くなる、あるいは元素の識別が困難となることは明らかである。更に、試料内部や検出器内部において、より低いエネルギーのＸ線が２次的に発生することがあり、その補正も必要となる。こうした点においては、特許文献１に記載のパラメトリックＸ線を用いる技術は有効である。しかしながら、パラメトリックＸ線において、アクチノイドのＫ吸収端エネルギーに相当する１００ｋｅＶ以上のエネルギーで充分な輝度を得ることは困難である。 In addition, when continuous spectrum X-rays are used as in the case of bremsstrahlung light, when the absorption edges of a plurality of elements are included in the X-rays, the accuracy of measurement becomes low, or it becomes difficult to identify the elements. It is clear. Furthermore, X-rays with lower energy may be generated secondarily inside the sample or the detector, and correction thereof is necessary. In such a point, the technique using the parametric X-ray described in Patent Document 1 is effective. However, in parametric X-rays, it is difficult to obtain sufficient luminance with an energy of 100 keV or higher corresponding to the K absorption edge energy of actinoids.
すなわち、簡易な構成で重元素に対する組成分析を行うことは困難であった。 That is, it has been difficult to perform composition analysis on heavy elements with a simple configuration.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an invention that solves the above problems.
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の元素分析装置は、試料における分析対象となる元素の吸収端の前後のエネルギーにおけるＸ線吸収特性から、前記元素の組成分析を行う元素分析装置であって、高エネルギー粒子線とレーザー光とを衝突部において衝突させた際のコンプトン効果によって高エネルギー光となったレーザーコンプトン光を発生させ、前記試料に照射するレーザーコンプトン光発生手段と、前記レーザーコンプトン光が前記試料を透過した透過光の強度を検出する検出手段と、当該検出手段の検出結果を用いて前記元素の組成分析を行うデータ処理手段と、を具備することを特徴とする。
本発明の元素分析装置において、前記レーザーコンプトン光発生手段は、前記衝突部における前記レーザー光と前記高エネルギー粒子線との交差角を調整する交差角調整部を具備することを特徴とする。
本発明の元素分析装置において、前記レーザーコンプトン光発生手段は、２個の１８０度偏向磁石と、当該２個の１８０度偏向磁石との間に配置された線形加速器の間で前記高エネルギー粒子線を周回軌道に乗せて加速するマイクロトロン型の加速器を具備することを特徴とする。
本発明の元素分析装置において、前記線形加速器には、前記高エネルギー粒子線を構成する２つのバンチが同時に入射する構成とされ、前記線形加速器における高周波加速に用いられる高周波が、一方のバンチを加速する位相とされ、かつ他方のバンチを減速させる位相とされることを特徴とする。
本発明の元素分析方法は、試料における分析対象となる元素の吸収端の前後のエネルギーにおけるＸ線吸収特性から、前記元素の組成分析を行う元素分析方法であって、高エネルギー粒子線とレーザー光とを衝突部において衝突させた際のコンプトン効果によって発生した高エネルギー光であり前記吸収端前後のエネルギーを含むスペクトルをもつレーザーコンプトン光を、前記試料に照射する照射工程と、前記レーザーコンプトン光が前記試料を透過した後の透過光の強度を検出する検出工程と、前記透過光の強度を用いて前記元素の組成分析を行う解析工程と、を具備することを特徴とする。
本発明の元素分析方法は、半値幅の中に前記吸収端のエネルギーを含むスペクトルをもつ準単色のレーザーコンプトン光が用いられることを特徴とする。
本発明の元素分析方法は、前記吸収端のエネルギーを跨ぐ２つのエネルギーをそれぞれのピークエネルギーとする単色の２つのレーザーコンプトン光が用いられることを特徴とする。
本発明の元素分析方法は、前記衝突部における前記レーザー光と前記高エネルギー粒子線との交差角を調整することによってピークエネルギーが設定された前記２つのレーザーコンプトン光が用いられることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configurations.
The elemental analysis device of the present invention is an elemental analysis device that analyzes the composition of the element from the X-ray absorption characteristics of the energy before and after the absorption edge of the element to be analyzed in the sample. And a laser Compton light generating means for irradiating the sample with laser Compton light that has become high-energy light due to the Compton effect when colliding with each other at the collision part, and transmitted light through which the laser Compton light has passed through the sample And a data processing means for performing a composition analysis of the element using a detection result of the detection means.
In the elemental analysis apparatus of the present invention, the laser Compton light generating means includes a crossing angle adjusting unit that adjusts a crossing angle between the laser light and the high energy particle beam in the collision part.
In the elemental analysis apparatus of the present invention, the laser Compton light generating means includes the high energy particle beam between two 180 degree deflection magnets and a linear accelerator arranged between the two 180 degree deflection magnets. And a microtron type accelerator for accelerating by placing them in a circular orbit.
In the elemental analyzer of the present invention, the linear accelerator is configured such that two bunches constituting the high-energy particle beam are simultaneously incident, and a high frequency used for high frequency acceleration in the linear accelerator accelerates one bunch. And a phase for decelerating the other bunch.
The elemental analysis method of the present invention is an elemental analysis method for performing a compositional analysis of the element from the X-ray absorption characteristics of the energy before and after the absorption edge of the element to be analyzed in the sample. And an irradiation step of irradiating the sample with laser Compton light having a spectrum including energy before and after the absorption edge. And a detection step of detecting the intensity of the transmitted light after passing through the sample, and an analysis step of analyzing the composition of the element using the intensity of the transmitted light.
The elemental analysis method of the present invention is characterized in that quasi-monochromatic laser Compton light having a spectrum including the energy of the absorption edge in a half width is used.
The elemental analysis method of the present invention is characterized in that two monochromatic laser Compton lights having two energies straddling the energy at the absorption edge as their respective peak energies are used.
The elemental analysis method of the present invention is characterized in that the two laser Compton lights having peak energy set by adjusting an intersection angle between the laser light and the high energy particle beam in the collision part are used. .
本発明は以上のように構成されているので、簡易な構成で重元素に対する組成分析を行うことができる。 Since the present invention is configured as described above, composition analysis for heavy elements can be performed with a simple configuration.
以下、本発明の実施の形態に係る元素分析装置の構成について説明する。この元素分析装置においては、レーザーコンプトン光発生手段によって発生した準単色あるいは単色のＸ線（ガンマ線）が試料に対して照射され、試料におけるこのＸ線の吸収が測定される。そのスペクトルは、分析対象の元素のＫ吸収端に応じて適宜設定される。なお、ここで、準単色の光（Ｘ線、ガンマ線）とは、エネルギースペクトルにおいて単一のピークをもつがその広がり（半値幅）が無視できないものを意味し、単色の光とは、単一のピークをもち、その広がりが実質的に無視できるものを意味する。あるいは、単色の光は、準単色の光のうち半値幅が特に小さな光を意味する。また、吸収端としては、Ｋ吸収端以外にも他の吸収端（Ｌ吸収端、Ｍ吸収端等）があり、同様に適用することができるが、以下ではＫ吸収端として説明する。 Hereinafter, the structure of the elemental analyzer according to the embodiment of the present invention will be described. In this elemental analyzer, the sample is irradiated with quasi-monochromatic or monochromatic X-rays (gamma rays) generated by the laser Compton light generating means, and the absorption of the X-rays in the sample is measured. The spectrum is appropriately set according to the K absorption edge of the element to be analyzed. Here, quasi-monochromatic light (X-ray, gamma ray) means a single peak in the energy spectrum, but its spread (half-value width) cannot be ignored, and monochromatic light is single It means that it has a peak and the spread is substantially negligible. Alternatively, monochromatic light means light having a particularly small half-value width among quasi-monochromatic light. Further, as the absorption edge, there are other absorption edges (L absorption edge, M absorption edge, etc.) besides the K absorption edge, which can be applied in the same manner, but will be described below as the K absorption edge.
図１は、この元素分析装置１０の構成を示す。この元素分析装置１０においては、レーザーコンプトン光発生装置（レーザーコンプトン光発生手段）２０によって生成されたレーザーコンプトン光１００が試料２００に照射される。このレーザーコンプトン光１００及びこのレーザーコンプトン光１００が試料２００を透過した後の透過光１１０がＸ線検出器（検出手段）１２０で検出され、その検出信号がデータ処理部（データ処理手段）１３０で処理される。データ処理部１３０においては、まずこの検出信号が信号処理回路１３１で読み出され、データ記録装置１３２に記録される。ここで演算処理が行われ、Ｋ吸収端付近の吸収特性が分析される。なお、レーザーコンプトン光発生装置（レーザーコンプトン光発生手段）２０、Ｘ線検出器（検出手段）１２０、データ処理部（データ処理手段）１３０は、例えばコンピュータからなる制御部１４０によって制御される。 FIG. 1 shows the configuration of the elemental analyzer 10. In this elemental analyzer 10, a sample 200 is irradiated with laser Compton light 100 generated by a laser Compton light generator (laser Compton light generator) 20. The laser Compton light 100 and the transmitted light 110 after the laser Compton light 100 has passed through the sample 200 are detected by an X-ray detector (detection means) 120, and the detection signal is detected by a data processing unit (data processing means) 130. It is processed. In the data processing unit 130, first, the detection signal is read by the signal processing circuit 131 and recorded in the data recording device 132. Here, calculation processing is performed, and the absorption characteristics near the K absorption edge are analyzed. The laser Compton light generation device (laser Compton light generation means) 20, the X-ray detector (detection means) 120, and the data processing section (data processing means) 130 are controlled by a control section 140 made of, for example, a computer.
なお、実際には、試料２００として、本来の分析対象の試料と参照資料の２種類を用いることができる。それぞれの測定結果をデータ記録装置１４０で記憶し、解析に用いることができる。 Actually, two types of samples, that is, a sample to be originally analyzed and a reference material can be used as the sample 200. Each measurement result can be stored in the data recording device 140 and used for analysis.
この際の光源として用いられるレーザーコンプトン光発生装置２０の構成について説明する。このレーザーコンプトン光発生装置２０は、準単色あるいは単色のＸ線をレーザーコンプトン光１００として出力する。ここでは、周回軌道で加速された高エネルギー電子２１とレーザー光２２とが衝突部２３で衝突する設定とされ、この際に、可視光あるいは近赤外光であるレーザー光２２が高エネルギー電子２１からエネルギーを受け取ることにより、高エネルギー化（短波長化）し、Ｘ線、ガンマ線となったレーザーコンプトン光１００となる。後述するように、そのエネルギー、スペクトルの広がり（半値幅）を制御することが可能である。 The configuration of the laser Compton light generator 20 used as the light source at this time will be described. The laser Compton light generator 20 outputs quasi-monochromatic or monochromatic X-rays as laser Compton light 100. Here, the high energy electrons 21 accelerated in the orbit and the laser beam 22 are set to collide at the collision portion 23. At this time, the laser beam 22 which is visible light or near infrared light is converted into the high energy electrons 21. By receiving energy from the laser, the energy becomes shorter (shorter wavelength), and the laser Compton light 100 becomes X-rays and gamma rays. As will be described later, it is possible to control the energy and spread of the spectrum (half-value width).
電子入射器２４で発生した低エネルギー（例えば７ＭｅＶ以下）の電子は、合流磁石２５によってその進路が曲げられ、周回軌道内に投入される。この際、電子は、進行方向に対して有限な長さをもつバンチの形態とされる。この電子は、周回軌道における直線部（図１中の下側直線部）に設置された線形加速器２６で高周波加速される。すなわち、高周波の電界によって電子（バンチ）が加速される位相とされる。 The low energy (e.g., 7 MeV or less) electrons generated by the electron injector 24 have their paths bent by the confluence magnet 25 and are injected into the orbit. At this time, the electrons are in the form of a bunch having a finite length with respect to the traveling direction. The electrons are accelerated at a high frequency by a linear accelerator 26 installed in a straight line portion (lower straight line portion in FIG. 1) in the orbit. That is, the phase is such that electrons (bunches) are accelerated by a high-frequency electric field.
周回軌道における両端には、１８０度偏向磁石２７が設置され、両端で電子はその進行方向を１８０度変えることにより、周回軌道とされ、繰り返し線形加速器２６に入射し、加速される。この際の加速に用いられる高周波に対し、電子が加速される位相となるように入射させることにより、線形加速器２６を通過させる毎にそのエネルギーを高めることができる。この際、エネルギーが高まる毎、すなわち線形加速器２６を通過する毎に、１８０度偏向磁石２７によって偏向する曲率半径が大きくなる。このため、図においては模式的に６回毎の周回軌道が示されている。この動作は、一般的にマイクロトロンとして知られる加速器と同様である。 At both ends of the circular orbit, 180-degree deflecting magnets 27 are installed. At both ends, the traveling direction of the electrons is changed by 180 degrees to form a circular orbit and repeatedly enter the linear accelerator 26 and accelerated. The energy can be increased every time the linear accelerator 26 is passed by making the electrons incident on the high frequency used for acceleration at this time so as to have an accelerated phase. At this time, every time the energy increases, that is, every time it passes through the linear accelerator 26, the radius of curvature deflected by the 180-degree deflecting magnet 27 increases. For this reason, in the figure, a circular orbit every six times is schematically shown. This operation is similar to an accelerator commonly known as a microtron.
これにより高エネルギー（例えば５０ＭｅＶ以上）とされた高エネルギー電子２１は、このうちの最も外側の軌道を通り、２つの偏向磁石２８によってその軌道が曲げられ、衝突部２３に導入される。 As a result, the high-energy electrons 21 having high energy (for example, 50 MeV or more) pass through the outermost orbit, and the trajectory is bent by the two deflecting magnets 28 and introduced into the collision portion 23.
レーザー光源２９から発せられたレーザー光２２は、交差角調整部３０でその交差角（高エネルギー電子２１の進行方向に対する入射角度）が制御され、衝突部２３に導入され、高エネルギー電子２１と衝突する。この際の（逆）コンプトン効果により、レーザー光２２はレーザーコンプトン光１００として出力される。交差角調整部３０におけるこの交差角の制御は、反射鏡等の光学素子を機械的に移動させることによって容易に行われる。 The crossing angle (incident angle with respect to the traveling direction of the high energy electrons 21) of the laser light 22 emitted from the laser light source 29 is controlled by the crossing angle adjusting unit 30 and introduced into the collision unit 23, and collides with the high energy electrons 21. To do. Due to the (reverse) Compton effect at this time, the laser light 22 is output as the laser Compton light 100. The control of the crossing angle in the crossing angle adjusting unit 30 is easily performed by mechanically moving an optical element such as a reflecting mirror.
この際、マイクロトロン型となる図１の構成においては、２個の１８０度偏向磁石２７を用いたコンパクトな構成によって例えば８０ＭｅＶ程度の高エネルギー電子２１を得ることができ、このエネルギーの高エネルギー電子２１から、１０〜１３０ｋｅＶ程度のエネルギーをもつレーザーコンプトン光１００（Ｘ線）を充分な輝度で得ることができる。すなわち、重元素のＫ吸収端エネルギーと同等のエネルギーをもつ高輝度のＸ線をコンパクトな構成で得ることができる。 In this case, in the configuration of FIG. 1 that is a microtron type, high energy electrons 21 of, for example, about 80 MeV can be obtained by a compact configuration using two 180-degree deflecting magnets 27, and high energy electrons of this energy are obtained. 21 can obtain laser Compton light 100 (X-rays) having an energy of about 10 to 130 keV with sufficient luminance. That is, high-intensity X-rays having energy equivalent to the K absorption edge energy of heavy elements can be obtained with a compact configuration.
その後、２つの偏向磁石２８を経て、高エネルギー電子２１は、再び線形加速器２６に入射するが、この際には、前記の加速の際と逆に、高周波電界によってこれが減速される位相で入射させる。すなわち、これに線形加速器２６を通過させることによってこれを減速する。この際、この減速されるバンチ（電子群）と共に、新たに電子入射器２４から入射したバンチを、これを加速する位相で線形加速器２６を通過させる。これにより、減速されるバンチのエネルギーを新たに加速するバンチに移行させることができる。この動作は、例えば特開２００４−１１９０９７号公報に記載されているエネルギー回収型線形加速器（ＥＲＬ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｌｉｎａｃ）と同様である。この際、古いバンチを減速させる度に新しいバンチを加速するという動作を行わせることが可能である。すなわち、このレーサーコンプトン光発生装置１０は、マイクロトロン型エネルギー回収型線形加速器として動作する。これにより、高効率の加速器として動作する。 After that, the high-energy electrons 21 enter the linear accelerator 26 again through the two deflecting magnets 28. In this case, the high-energy electrons 21 are incident at a phase where the high-frequency electric field is decelerated by the high-frequency electric field, contrary to the acceleration. . That is, it is decelerated by passing it through a linear accelerator 26. At this time, the bunch (electron group) to be decelerated and the bunch newly incident from the electron injector 24 are passed through the linear accelerator 26 at a phase for accelerating the bunch. Thereby, the energy of the bunch to be decelerated can be transferred to a newly accelerated bunch. This operation is the same as that of an energy recovery linear accelerator (ERL) described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-119097. At this time, it is possible to perform an operation of accelerating the new bunch each time the old bunch is decelerated. That is, the racer Compton light generator 10 operates as a microtron type energy recovery type linear accelerator. Thereby, it operates as a highly efficient accelerator.
その後、減速して低エネルギーとされた電子は、分岐磁石３１で周回軌道から外れるように偏向され、金属等でできたビームダンプ３２で吸収される。この際、充分に減速された（低エネルギー化された）状態でビームダンプ３２に吸収されるため、Ｘ線管で発生されるような高強度の制動放射光は発生しない。一方で、新たに加速されたバンチは、高エネルギー電子２１となって、再びレーザー光２２と衝突させ、レーザーコンプトン光１００を発生させることができる。このため、分析に直接用いるレーザーコンプトン光１００以外の放射線の発生は低減され、測定の精度を高めることが可能である。あるいは、放射線遮蔽設備を軽減することができる。 Thereafter, the electrons decelerated to low energy are deflected by the branch magnet 31 so as to be out of the orbit and are absorbed by the beam dump 32 made of metal or the like. At this time, since the beam dump 32 is absorbed in a sufficiently decelerated (low energy) state, high-intensity bremsstrahlung light that is generated by an X-ray tube is not generated. On the other hand, the newly accelerated bunches become high-energy electrons 21 and can collide with the laser light 22 again to generate the laser Compton light 100. For this reason, generation | occurrence | production of radiation other than the laser Compton light 100 used directly for an analysis is reduced, and it is possible to raise the precision of a measurement. Or radiation shielding equipment can be reduced.
また、一般にレーザー光２２は単色であり、そのエネルギー（波長）は、レーザー光源２９の種類によって定まる。これに対して、高エネルギー電子２１のエネルギーは、線形加速器２６の動作条件（高周波条件）を変え、１８０度偏向磁石２７の磁界強度を変えること等により、設定できる。このため、線形加速器２６の動作条件等を設定することにより、レーザーコンプトン光１００のエネルギーを制御することが可能である。 In general, the laser light 22 is monochromatic, and its energy (wavelength) is determined by the type of the laser light source 29. On the other hand, the energy of the high-energy electrons 21 can be set by changing the operating condition (high-frequency condition) of the linear accelerator 26 and changing the magnetic field strength of the 180-degree deflecting magnet 27. For this reason, the energy of the laser Compton light 100 can be controlled by setting the operating conditions of the linear accelerator 26 and the like.
単色の高エネルギー電子２１と単色のレーザー光２２とが正面衝突した場合には、その軌道上で得られるレーザーコンプトン光１００は単色となる。ただし、この軌道からはずれた方向にもレーザーコンプトン光１００は発せられ、この軌道からはずれた方向ではこれよりも低いエネルギーとなる。すなわち、レーザーコンプトン光１００のエネルギーにはこの発散角依存性がある。 When the monochromatic high-energy electrons 21 and the monochromatic laser light 22 collide head-on, the laser Compton light 100 obtained on the orbit becomes monochromatic. However, the laser Compton light 100 is emitted also in the direction deviating from the orbit, and the energy is lower in the direction deviating from the orbit. That is, the energy of the laser Compton light 100 has this divergence angle dependency.
同様に、高エネルギー電子２１とレーザー光２２とが正面衝突せず、ある交差角をもって衝突する場合には、試料２００に照射されるレーザーコンプトン光１００のエネルギーはこの交差角依存性をもつ。このため、交差角調整部３０によってこの交差角を制御することによっても、レーザーコンプトン光１００のエネルギーを制御することができる。 Similarly, when the high-energy electrons 21 and the laser beam 22 do not collide with each other at a certain crossing angle, the energy of the laser Compton light 100 applied to the sample 200 has this crossing angle dependency. For this reason, the energy of the laser Compton light 100 can also be controlled by controlling the intersection angle by the intersection angle adjusting unit 30.
また、バンチ長が長い場合、バンチ内の電子のエネルギーは厳密には一定ではなく、例えばその進行方向に対するその先端部、中央部、末端部ではエネルギーは異なる。すなわち、高エネルギー電子２１は厳密には単色ではなく、準単色である。このスペクトルの広がりはバンチ長に依存する。このバンチ長は、電子入射器２４、線形加速器２６等で設定が可能である。このため、これによってレーザーコンプトン光１００を準単色とすることができ、そのスペクトルの広がりを制御することも可能である。この際、レーザー光２２の交差角を制御すれば、これによりレーザーコンプトン光１００のエネルギー（スペクトルのピーク）と単色性（スペクトルの広がり）を同時に制御することも可能である。 Further, when the bunch length is long, the energy of electrons in the bunch is not strictly constant, and for example, the energy is different at the front end portion, the central portion, and the end portion with respect to the traveling direction. That is, strictly speaking, the high energy electrons 21 are not monochromatic but quasi-monochromatic. The spread of this spectrum depends on the bunch length. This bunch length can be set by the electron injector 24, the linear accelerator 26, and the like. For this reason, the laser Compton light 100 can be made quasi-monochromatic by this, and the spread of the spectrum can also be controlled. At this time, if the crossing angle of the laser beam 22 is controlled, the energy (spectrum peak) and monochromaticity (spectrum spread) of the laser Compton beam 100 can be simultaneously controlled.
すなわち、このレーザーコンプトン光発生装置２０を用いて、準単色あるいは単色であり特に重元素に対するＫ吸収端計測法に好適なＸ線、ガンマ線をレーザーコンプトン光１００として得ることができる。 That is, by using the laser Compton light generator 20, X-rays and gamma rays that are quasi-monochromatic or monochromatic and that are particularly suitable for the K absorption edge measurement method for heavy elements can be obtained as the laser Compton light 100.
図１の構成においては、このレーザーコンプトン光１００、透過光１１０は、Ｘ線検出器１２０で検出される。Ｘ線検出器１２０は、半導体（ゲルマニウム）検出器や、シンチレーション検出器等、Ｘ線光子及びそのエネルギーを検出できる検出器が用いられる。信号処理回路１３１では、１個のＸ線光子の検出は、１個のパルスとして認識され、Ｘ線のエネルギーはこのパルス高として認識される。Ｘ線の強度は、単位時間当たりのパルス数として認識される。 In the configuration of FIG. 1, the laser Compton light 100 and the transmitted light 110 are detected by the X-ray detector 120. The X-ray detector 120 is a detector that can detect X-ray photons and their energy, such as a semiconductor (germanium) detector or a scintillation detector. In the signal processing circuit 131, detection of one X-ray photon is recognized as one pulse, and X-ray energy is recognized as this pulse height. X-ray intensity is recognized as the number of pulses per unit time.
以下では、実際にこのＸ線を用いた分析の例について説明する。 In the following, an example of analysis actually using this X-ray will be described.
まず、準単色のＸ線を用いる場合について説明する。この場合には、レーザーコンプトン光１００のスペクトルのピークエネルギーを測定対象とする元素のＫ吸収端のエネルギーとほぼ一致させ、かつその前後の狭い領域もこのスペクトル中に含まれる設定とする。図２は、ウラン２００ｇ／ｌと、プルトニウム２０ｇ／ｌを含む３Ｎ−ＨＮＯ３溶液（厚さ２ｃｍ）を試料とし、ウランのＫ吸収端（エネルギー１１５．６ｋｅＶ）付近において、半値幅が３０％のＸ線が透過する前（実線）と後（点線）の計算結果である。 First, a case where quasi-monochromatic X-rays are used will be described. In this case, the peak energy of the spectrum of the laser Compton light 100 is made to substantially coincide with the energy of the K absorption edge of the element to be measured, and a narrow region before and after that is included in this spectrum. FIG. 2 shows a sample of 3N-HNO 3 solution (thickness 2 cm) containing uranium 200 g / l and plutonium 20 g / l, and the half-value width is 30% near the uranium K absorption edge (energy 115.6 keV). This is a calculation result before (solid line) and after (dotted line) transmission of X-rays.
ここで、信号処理回路１３１によってＸ線はパルスとして認識されて計数される。この計数率（単位時間当たりの処理数）には上限があるため、元素の組成解析に必要なイベントのみが検出されることが好ましい。ここで、この元素の組成分析に必要なのは、Ｋ吸収端の前後の極近傍のみの結果である。Ｋ吸収端から離れたエネルギーのＸ線は不要であると共に、この検出によって本来検出したいエネルギー（Ｋ吸収端の極近傍）のＸ線の測定の障害となる。すなわち、図３においては、この不要なＸ線が多く含まれている。この元素の組成分析において用いられるのは、この検出された光子数の透過前後の比率であるが、これがこの不要なＸ線の影響を受けることは明らかである。また、検出強度自身は統計誤差をもち、この不要なＸ線の検出によっても統計誤差が発生する。このため、この比率が大きくなる方が組成分析の精度は高くなる。このためには、半値幅がＫ吸収端を含む範囲で狭くすることが有効である。また、半値幅が広い場合、その範囲内に対象となる元素以外の元素の吸収端がある場合には、その影響を受けることも明らかである。 Here, X-rays are recognized as pulses by the signal processing circuit 131 and counted. Since this count rate (number of processes per unit time) has an upper limit, it is preferable that only events necessary for elemental composition analysis are detected. Here, what is necessary for the compositional analysis of this element is a result only in the vicinity of the vicinity of the K absorption edge. X-rays with energy away from the K absorption edge are not necessary, and this detection hinders measurement of X-rays with energy that is originally desired to be detected (in the vicinity of the K absorption edge). That is, in FIG. 3, many unnecessary X-rays are included. What is used in the compositional analysis of this element is the ratio of the detected number of photons before and after transmission, but it is clear that this is affected by this unwanted X-ray. Further, the detection intensity itself has a statistical error, and a statistical error also occurs due to the detection of this unnecessary X-ray. For this reason, the accuracy of composition analysis increases as the ratio increases. For this purpose, it is effective to narrow the half-value width within a range including the K absorption edge. It is also clear that when the full width at half maximum is wide, if there is an absorption edge of an element other than the target element in the range, it is affected.
これに対して、上記のレーザーコンプトン光１００は、上記の構成により、スペクトルの半値幅を５％程度とすることができる。この場合の上記と同様の試料の透過前後のスペクトルが図３である。この場合には、不要な箇所のＸ線が検出されないために、検出された光子数の透過前後の比率は高くなり、組成分析の精度が高まる。図２と図３の例では、図３の例（半値幅５％）の方が、図２の例（半値幅３０％）よりもＳ／Ｎ比が６倍高まる。 On the other hand, the above-mentioned laser Compton light 100 can have a half width of the spectrum of about 5% by the above configuration. The spectrum before and after the transmission of the sample similar to the above in this case is shown in FIG. In this case, since X-rays at unnecessary portions are not detected, the ratio of the detected number of photons before and after transmission increases, and the accuracy of composition analysis increases. In the example of FIGS. 2 and 3, the S / N ratio in the example of FIG. 3 (half-value width of 5%) is 6 times higher than the example of FIG. 2 (half-value width of 30%).
すなわち、準単色のレーザーコンプトン光１００のピークをＫ吸収端と一致させ、半値幅を５％程度とすることにより、Ｋ吸収端計測法における組成分析の精度が高まる。 That is, by making the peak of the quasi-monochromatic laser Compton light 100 coincide with the K absorption edge and setting the full width at half maximum to about 5%, the accuracy of composition analysis in the K absorption edge measuring method is increased.
次に、単色のレーザーコンプトン光１００を用いる場合について説明する。この場合には、２種類の単色の（単色とみなせる）レーザーコンプトン光１００を用いてＫ吸収端計測法を行う。この２つのエネルギーは、Ｋ吸収端を跨ぐ近接したエネルギーとされる。ここでは、このエネルギーをＥ１、Ｅ２とし、Ｅ１＜Ｋ吸収端エネルギー＜Ｅ２とする。測定対象となる元素を含まない試料（参照試料）を準備し、各々の２種類のレーザーコンプトン光１００の透過率からこの元素の組成を算出することができる。エネルギーＥ１をもつレーザーコンプトン光１００の試料２００における透過強度をＩ１（Ｅ１）とし、エネルギーＥ２をもつレーザーコンプトン光１００の試料２００における透過強度をＩ１（Ｅ２）とする。エネルギーＥ１をもつレーザーコンプトン光１００の参照資料における透過強度をＩ２（Ｅ１）とし、エネルギーＥ２をもつレーザーコンプトン光１００の参照資料における透過強度をＩ２（Ｅ２）とする。この場合、Ｅ１における試料２００の透過率Ｔ（Ｅ１）をＩ１（Ｅ１）／Ｉ２（Ｅ１）とし、Ｅ２における試料２００の透過率Ｔ（Ｅ２）をＩ１（Ｅ２）／Ｉ２（Ｅ２）とすることができる。この場合、対象とする元素のエネルギーＥのＸ線の吸収係数をμ（Ｅ）（ｃｍ２・ｇ）とすると、対象となる元素の濃度ρ（ｇ／ｌ）は、以下の式（１）で表される。ここで、Δμ＝μ（Ｅ１）−μ（Ｅ２）であり、ｄ（ｃｍ）は試料２００及び参照資料の光軸方向の厚さである。 Next, the case where the monochromatic laser Compton light 100 is used will be described. In this case, the K absorption edge measurement method is performed using two types of monochromatic laser compton light 100 (which can be regarded as monochromatic). These two energies are adjacent to each other across the K absorption edge. Here, these energies are E1 and E2, and E1 <K absorption edge energy <E2. A sample (reference sample) that does not contain the element to be measured is prepared, and the composition of this element can be calculated from the transmittance of each of the two types of laser Compton light 100. The transmission intensity of the laser Compton light 100 having energy E1 in the sample 200 is I 1 (E1), and the transmission intensity of the laser Compton light 100 having energy E2 in the sample 200 is I 1 (E2). The transmission intensity in the reference material of the laser Compton light 100 having the energy E1 is I 2 (E1), and the transmission intensity in the reference material of the laser Compton light 100 having the energy E2 is I 2 (E2). In this case, the transmittance T (E1) of the sample 200 at E1 is I 1 (E1) / I 2 (E1), and the transmittance T (E2) of the sample 200 at E2 is I 1 (E2) / I 2 (E2). ). In this case, if the X-ray absorption coefficient of the energy E of the target element is μ (E) (cm 2 · g), the concentration ρ (g / l) of the target element is expressed by the following equation (1): It is represented by Here, Δμ = μ (E1) −μ (E2), and d (cm) is the thickness of the sample 200 and the reference material in the optical axis direction.
例えば非特許文献１に記載される分析方法においては、連続スペクトルが用いられるため、Ｘ線検出器１２０の出力において、スペクトルの波高分析が必要になるため、幅広いエネルギー範囲で検出された検出信号（イベント）を信号処理回路が全て計数する必要がある。これに対して、上記の場合には、予め定められた狭い範囲（Ｅ１近傍とＥ２近傍）で検出されたイベントのみを信号処理回路１３１で計数すればよい。このため、結局、単位時間に計数できるイベント数が、非特許文献１における連続スペクトルを用いる場合には例えば２×１０４／ｓ程度であった。これに対して、上記の場合には、１０９／ｓ程度のイベント数の場合も計数することができる。計数速度は、Ｘ線（レーザーコンプトン光１００）の輝度に依存するが、上記の構成のレーザーコンプトン光発生装置２０においては、１０７ｐｈｏｔｏｎ／ｋｅＶ／ｓとすることも可能であり、計数率を５×１０２倍とすることができる。 For example, in the analysis method described in Non-Patent Document 1, since a continuous spectrum is used, spectrum peak height analysis is required at the output of the X-ray detector 120, so that a detection signal (detected in a wide energy range ( Event) must be counted by the signal processing circuit. On the other hand, in the above case, the signal processing circuit 131 only needs to count events detected in a predetermined narrow range (near E1 and E2). For this reason, the number of events that can be counted per unit time is, for example, about 2 × 10 4 / s when the continuous spectrum in Non-Patent Document 1 is used. On the other hand, in the above case, the number of events of about 10 9 / s can be counted. The counting speed depends on the luminance of the X-ray (laser Compton light 100). In the laser Compton light generator 20 having the above-described configuration, the counting speed can be set to 10 7 photon / keV / s. It can be 5 × 10 2 times.
図４は、ウラン２００ｇ／ｌと、プルトニウム２０ｇ／ｌを含む３Ｎ−ＨＮＯ３溶液（ｄ＝２ｃｍ）を試料とし、ウランのＫ吸収端である１１５．６ｋｅＶに対応して、Ｅ１＝１１４．４ｋｅＶ（点線）、Ｅ２＝１１６．８ｋｅＶ（実線）とした場合（点線）の、試料における透過後のスペクトルである。どちらにおいても半値幅は１％である。図５は、参照試料となる、プルトニウム２０ｇ／ｌのみを含む３Ｎ−ＨＮＯ３溶液に対する同様の２つのＸ線の透過後のスペクトルである。この結果より、（１）式におけるＴ（Ｅ１）／Ｔ（Ｅ２）が算出でき、ρが算出できる。 FIG. 4 shows a sample of a 3N-HNO 3 solution (d = 2 cm) containing uranium 200 g / l and plutonium 20 g / l, and E1 = 114.4 keV corresponding to 115.6 keV which is the K absorption edge of uranium. (Dotted line), spectrum after transmission through the sample when E2 = 16.8 keV (solid line) (dotted line). In both cases, the full width at half maximum is 1%. FIG. 5 is a spectrum after transmission of two similar X-rays for a 3N-HNO 3 solution containing only 20 g / l of plutonium as a reference sample. From this result, T (E1) / T (E2) in equation (1) can be calculated, and ρ can be calculated.
ここで用いられるような、近接したピークエネルギーをもち、単色とみなせるＸ線を上記の構成のレーザーコンプトン光発生装置２０で発生させることが可能である。 As used here, the laser Compton light generator 20 having the above-described configuration can generate X-rays having close peak energy and considered as a single color.
こうした測定を行う場合には、２つのレーザーコンプトン光１００のピークエネルギーをＫ吸収端の前後とするが、２つのレーザーコンプトン光１００のスペクトルを離すことが好ましい。このため、具体的には、これらのピークエネルギーの差分を、それぞれの半値幅の２倍程度とすることが好ましい。例えば、半値幅が１％である場合には、Ｅ２とＥ１の差分はＫ吸収端エネルギーの２％程度とすればよい。こうした設定は、上記の通り、このレーザーコンプトン光発生装置２０においては容易に行われる。 When performing such measurement, the peak energies of the two laser Compton lights 100 are set before and after the K absorption edge, but it is preferable to separate the spectra of the two laser Compton lights 100. For this reason, specifically, it is preferable to set the difference between these peak energies to about twice the half-value width. For example, when the half width is 1%, the difference between E2 and E1 may be about 2% of the K absorption edge energy. Such setting is easily performed in the laser Compton light generator 20 as described above.
また、この場合、統計誤差を低減して高精度の結果を得るためには、ピークがＥ１のレーザーコンプトン光１００とＥ２のレーザーコンプトン光１００とを例えば数秒程度の間隔で交互に切り替えることが好ましい。これにより、レーザーコンプトン光１００の強度変動等がある場合等にも、高精度で分析を行うことが可能である。また、こうした構成は、例えば交差角調整部３０によってレーザー光２２の交差角を変化（振動）させることによって容易に行うことができる。 In this case, in order to reduce the statistical error and obtain a highly accurate result, it is preferable to alternately switch the laser Compton light 100 having the peak E1 and the laser Compton light 100 having the E2 at intervals of about several seconds, for example. . Accordingly, even when there is an intensity variation of the laser Compton light 100, it is possible to perform analysis with high accuracy. Further, such a configuration can be easily performed by changing (vibrating) the crossing angle of the laser light 22 by the crossing angle adjusting unit 30, for example.
なお、上記の例では、高エネルギー電子２１とレーザー光２２との衝突によってレーザーコンプトン光を発生させる例について記載した。しかしながら、電子の代わりに、準単色の高エネルギービームとすることができる他の粒子、例えば陽電子を用いても同様にレーザーコンプトン光が得られることは明らかである。すなわち、他の高エネルギー粒子線とレーザー光との衝突によって発生したレーザーコンプトン光を用いることも可能である。 In the above example, an example in which laser Compton light is generated by the collision between the high energy electrons 21 and the laser light 22 has been described. However, it is clear that laser Compton light can be obtained in the same manner by using other particles that can be a quasi-monochromatic high-energy beam, such as positrons, instead of electrons. That is, it is also possible to use laser Compton light generated by collision between other high-energy particle beams and laser light.
また、上記以外の構成であっても、（１）高エネルギー粒子線とレーザー光とを衝突部において衝突させた際のコンプトン効果によって発生した高エネルギー光であり、分析対象元素の吸収端前後のエネルギーを含むスペクトルをもつレーザーコンプトン光を、記試料に照射する照射工程、（２）このレーザーコンプトン光が試料を透過した後の透過光の強度を検出する検出工程、（３）この透過光の強度を用いて元素の組成分析を行う解析工程、を具備する元素分析方法が行えることは明らかである。この場合においても、レーザーコンプトン光の性質により、重元素、軽元素等、各種の元素のＫ吸収端計測法を高精度で行うことができる。 Further, even in the configuration other than the above, (1) high energy light generated by the Compton effect when the high energy particle beam and the laser beam collide with each other at the collision part, and before and after the absorption edge of the analysis target element An irradiation step of irradiating the sample with laser Compton light having a spectrum including energy; (2) a detection step of detecting the intensity of transmitted light after the laser Compton light has passed through the sample; It is clear that an elemental analysis method comprising an analysis step of performing elemental composition analysis using strength can be performed. Also in this case, the K absorption edge measurement method of various elements such as heavy elements and light elements can be performed with high accuracy due to the properties of laser Compton light.
また、上記の例では、分析対象となる元素のＫ吸収端を用いるＫ吸収端計測法として説明したが、他の吸収端を用いても、同様の分析を行うことができることは明らかである。 In the above example, the K absorption edge measurement method using the K absorption edge of the element to be analyzed has been described. However, it is obvious that the same analysis can be performed using other absorption edges.
１０ 元素分析装置
２０ レーザーコンプトン光発生装置（レーザーコンプトン光発生手段）
２１ 高エネルギー電子
２２ レーザー光
２３ 衝突部
２４ 電子入射器
２５ 合流磁石
２６ 線形加速器
２７ １８０度偏向磁石
２８ 偏向磁石
２９ レーザー光源
３０ 交差角調整部
３１ 分岐磁石
３２ ビームダンプ
１００ レーザーコンプトン光
１１０ 透過光
１２０ Ｘ線検出器（検出手段）
１３０ データ処理部（データ処理手段）
１３１ 信号処理回路
１３２ データ記録装置
１４０ 制御部
２００ 試料
10 Elemental analyzer 20 Laser Compton light generator (Laser Compton light generator)
21 High-energy electrons 22 Laser beam 23 Collision unit 24 Electron injector 25 Merge magnet 26 Linear accelerator 27 180-degree deflection magnet 28 Deflection magnet 29 Laser light source 30 Crossing angle adjustment unit 31 Branch magnet 32 Beam dump 100 Laser Compton light 110 Transmitted light 120 X-ray detector (detection means)
130 Data processing unit (data processing means)
131 Signal Processing Circuit 132 Data Recording Device 140 Control Unit 200 Sample
Claims (8)
高エネルギー粒子線とレーザー光とを衝突部において衝突させた際のコンプトン効果によって高エネルギー光となったレーザーコンプトン光を発生させ、前記試料に照射するレーザーコンプトン光発生手段と、
前記レーザーコンプトン光が前記試料を透過した透過光の強度を検出する検出手段と、
当該検出手段の検出結果を用いて前記元素の組成分析を行うデータ処理手段と、
を具備することを特徴とする元素分析装置。 An element analyzer for analyzing the composition of the element from the X-ray absorption characteristics of the energy before and after the absorption edge of the element to be analyzed in the sample,
Laser Compton light generating means for generating laser Compton light that has become high energy light due to the Compton effect when colliding high energy particle beams and laser light at the collision part,
Detection means for detecting the intensity of transmitted light transmitted through the sample by the laser Compton light;
Data processing means for analyzing the composition of the element using the detection result of the detection means;
An elemental analysis apparatus comprising:
前記衝突部における前記レーザー光と前記高エネルギー粒子線との交差角を調整する交差角調整部を具備することを特徴とする請求項１に記載の元素分析装置。 The laser Compton light generating means is
The elemental analyzer according to claim 1, further comprising a crossing angle adjusting unit that adjusts a crossing angle between the laser beam and the high energy particle beam in the collision unit.
２個の１８０度偏向磁石と、当該２個の１８０度偏向磁石との間に配置された線形加速器の間で前記高エネルギー粒子線を周回軌道に乗せて加速するマイクロトロン型の加速器を具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の元素分析装置。 The laser Compton light generating means is
A microtron accelerator is provided that accelerates the high-energy particle beam on a circular orbit between two 180-degree deflecting magnets and a linear accelerator disposed between the two 180-degree deflecting magnets. The elemental analysis apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that
前記線形加速器における高周波加速に用いられる高周波が、一方のバンチを加速する位相とされ、かつ他方のバンチを減速させる位相とされることを特徴とする請求項３に記載の元素分析装置。 The linear accelerator is configured such that two bunches constituting the high-energy particle beam are incident simultaneously,
4. The elemental analysis apparatus according to claim 3, wherein a high frequency used for high frequency acceleration in the linear accelerator is a phase for accelerating one bunch and a phase for decelerating the other bunch.
高エネルギー粒子線とレーザー光とを衝突部において衝突させた際のコンプトン効果によって発生した高エネルギー光であり前記吸収端前後のエネルギーを含むスペクトルをもつレーザーコンプトン光を、前記試料に照射する照射工程と、
前記レーザーコンプトン光が前記試料を透過した後の透過光の強度を検出する検出工程と、
前記透過光の強度を用いて前記元素の組成分析を行う解析工程と、
を具備することを特徴とする元素分析方法。 An elemental analysis method for analyzing the composition of the element from the X-ray absorption characteristics of energy before and after the absorption edge of the element to be analyzed in the sample,
Irradiation step of irradiating the sample with laser Compton light having a spectrum including energy before and after the absorption edge, which is high energy light generated by the Compton effect when the high energy particle beam and the laser light collide at the collision part When,
A detection step of detecting the intensity of transmitted light after the laser Compton light has passed through the sample;
An analysis step of performing composition analysis of the element using the intensity of the transmitted light;
The elemental analysis method characterized by comprising.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170002592A (en) * | 2014-05-08 | 2017-01-06 | 로렌스 리버모어 내쇼날 시큐리티, 엘엘시 | Method for 2-color radiography with laser-compton x-ray sources |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002280200A (en) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Device and method for generating x-ray |
| JP2004119097A (en) * | 2002-09-25 | 2004-04-15 | Japan Atom Energy Res Inst | Method of reducing power consumption of front stage accelerator in energy collection linear accelerator |
| JP2007281066A (en) * | 2006-04-04 | 2007-10-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Two-band short-pulse high-luminance optical source device |
-
2010
- 2010-07-09 JP JP2010157115A patent/JP2012018136A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002280200A (en) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Device and method for generating x-ray |
| JP2004119097A (en) * | 2002-09-25 | 2004-04-15 | Japan Atom Energy Res Inst | Method of reducing power consumption of front stage accelerator in energy collection linear accelerator |
| JP2007281066A (en) * | 2006-04-04 | 2007-10-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Two-band short-pulse high-luminance optical source device |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JPN6014017770; 小山 和義， 増田 紘俊， 上坂 充: '「レーザー駆動量子ビームの原子力応用」' 第５７回応用物理学関係連合講演会講演予稿集 , 20100303, ｐ． １３３, 社団法人応用物理学会 * |
| JPN6014017772; 広瀬 立成: '「コンプトン効果今昔物語 -新しい光を求めて-」' 日本物理学会誌 Ｖｏｌ． ５４， Ｎｏ． １１, 19991105, ｐ． ８６２-８６８, 社団法人日本物理学会 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170002592A (en) * | 2014-05-08 | 2017-01-06 | 로렌스 리버모어 내쇼날 시큐리티, 엘엘시 | Method for 2-color radiography with laser-compton x-ray sources |
| CN106488743A (en) * | 2014-05-08 | 2017-03-08 | 劳伦斯·利弗莫尔国家安全有限责任公司 | Method using 2 color radial imagings of laser Compton x-ray source |
| JP2017514632A (en) * | 2014-05-08 | 2017-06-08 | ローレンス リバモア ナショナル セキュリティー， エルエルシー | Two-color radiography using a laser Compton X-ray source |
| KR102177991B1 (en) * | 2014-05-08 | 2020-11-12 | 로렌스 리버모어 내쇼날 시큐리티, 엘엘시 | Methods for 2-color radiography with laser-compton x-ray sources |
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