JP2012078359A - Ｘ線計測装置及びｘ線計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】遮蔽体を少なくし、あるいは無くすことができるとともにＳ／Ｎ比を改善することができるＸ線計測装置及びＸ線計測方法を提供する。
【解決手段】Ｘ線検出データのうち、衝突点９においてＸ線４が発生している時に対応する検出データを有効化し、その他のデータを無効化して、Ｘ線波形を生成する。例えば、レーザ光３がパルスレーザ光であり、電子ビーム１が連続状又はパルスレーザ光のパルス幅と同じかそれより長いパルス幅をもつパルス状の電子ビームである場合は、レーザ光３を検出し、Ｘ線検出データとレーザ光検出データとを、衝突点９に関して時間軸を一致させて乗算して、Ｘ線波形を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子ビームとレーザ光を衝突させて逆コンプトン散乱により発生させたＸ線を計測するＸ線計測装置及びＸ線計測方法に関する。

小型の装置でＸ線を発生させる手段として、電子ビームとレーザ光の衝突によって逆コンプトン散乱に起因する単色Ｘ線を得るＸ線発生装置が知られている。
このようなＸ線発生装置の一例として、下記特許文献１に開示されたものを図６に示す。図６に示すＸ線発生装置は、パルス電子ビーム５１を加速して所定の直線軌道５０を通過させる電子ビーム発生装置５２と、パルスレーザ光６６を発生するレーザ発生装置５３と、電子ビーム発生装置５２とレーザ発生装置５３の同期をとる同期装置５４と、パルスレーザ光６６を直線軌道５０上にパルス電子ビーム５１に対向して導入するレーザ光導入装置５５とを備えている。電子ビーム発生装置５２は、ＲＦ電子銃５６、α‐磁石５７、加速管５８、偏向磁石５９、減速管６０、およびビームダンプ６１を有する。レーザ発生装置５３は、レーザ制御装置６２とパルスレーザ装置６３を有する。レーザ導入装置５５は、第１ミラー６４と第２ミラー６５を有する。このように構成されたＸ線発生装置においては、電子ビーム５１とレーザ光６６を衝突点６７で衝突させることにより単色硬Ｘ線６８を発生させる。

特開２００６−３１８７４５号公報

Ｘ線発生装置によって発生させたＸ線は、図７に示すように、Ｘ線検出器７１により検出する。図７において、符号７２は内部に衝突点６７が設定された衝突チャンバであり、符号７３は電子ビーム５１及びレーザ光６６の経路を囲むダクトである。
上述したＸ線発生装置においては、逆コンプトン散乱により発生したＸ線６８のほか、制動放射により発生したＸ線７４や電子ビーム５１がダクト５７に衝突した際に発生したＸ線などがノイズとして存在し、これらのノイズを除去するためにＸ線検出器７１の周囲にコリメータ７５や遮蔽体７６を設置していた。このようなノイズＸ線を遮蔽するための遮蔽体７６は大きくせざるを得ないため、Ｘ線検出器７１の周辺の小型化が困難であり、結果として装置全体が大型化するという問題がある。また、コリメータ７５や遮蔽体７６によっても、逆コンプトン散乱によって発生したＸ線６８と同じ向きでＸ線検出器に入射するノイズＸ線は除去できないため、Ｓ／Ｎ比が悪化するという問題がある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、遮蔽体を少なくし、あるいは無くすことができるとともにＳ／Ｎ比を改善することができるＸ線計測装置及びＸ線計測方法を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明のＸ線計測装置及びＸ線計測方法は、以下の手段を採用する。
本発明は、電子ビームとレーザ光を所定の衝突点で衝突させて逆コンプトン散乱により発生させたＸ線を計測するＸ線計測装置であって、Ｘ線を検出するＸ線検出器と、該Ｘ線検出器からのＸ線検出データに基づいてＸ線波形を生成するＸ線計測器とを備え、前記Ｘ線計測器は、前記Ｘ線検出器からのＸ線検出データのうち、衝突点においてＸ線が発生している時に対応する検出データを有効化し、その他のデータを無効化して、Ｘ線波形を生成する、ことを特徴とする。
また、本発明は、電子ビームとレーザ光を所定の衝突点で衝突させて逆コンプトン散乱により発生させたＸ線を計測するＸ線計測方法であって、Ｘ線を検出し、得られたＸ線検出データのうち、衝突点においてＸ線が発生している時に対応する検出データを有効化し、その他のデータを無効化して、Ｘ線波形を生成する、ことを特徴とする。

上記の装置及び方法によれば、得られたＸ線検出データのうち、衝突点においてＸ線が発生している時に対応する検出データを有効化し、その他のデータを無効化して、Ｘ線波形を生成するので、逆コンプトン散乱により発生したＸ線の波形のみが生成され、その他のノイズＸ線による波形は生成されない。すなわち、ノイズＸ線の成分が除去された形でＸ線波形が生成されるので、遮蔽体を少なくする、または無くしても、良いＳ／Ｎ比でＸ線を計測することができる。また、遮蔽体を少なくすることで、Ｘ線検出器の周辺をコンパクトに設計でき、装置全体の小型化が可能となる。

また、上記のＸ線計測装置において、前記レーザ光はパルスレーザ光であり、前記電子ビームは連続状又はパルスレーザ光のパルス幅と同じかそれより長いパルス幅をもつパルス状の電子ビームであり、前記レーザ光を検出するレーザ光検出器を備え、前記Ｘ線計測器は、前記Ｘ線検出器からのＸ線検出データと前記レーザ光検出器からのレーザ光検出データとを、衝突点に関して時間軸を一致させて乗算して、Ｘ線波形を生成する。
また、上記のＸ線計測方法において、前記レーザ光はパルスレーザ光であり、前記電子ビームは連続状又はパルスレーザ光のパルス幅と同じかそれより長いパルス幅をもつパルス状の電子ビームであり、前記レーザ光を検出し、前記Ｘ線検出データとレーザ光検出データとを、衝突点に関して時間軸を一致させて乗算して、Ｘ線波形を生成する。

このように、レーザ光と電子ビームが共にパルス状で電子ビームのパルス幅がレーザ光のパルス幅と同じかそれよりも長い場合、あるいはレーザ光がパルス状で電子ビームが連続状の場合においては、レーザ光が衝突点を通過している時間に、逆コンプトン散乱によるＸ線が発生する。Ｘ線検出データとレーザ光検出データとを、衝突点に関して時間軸を一致させて乗算すると、レーザ光が出力されていない部分と掛け合わされたＸ線検出データは出力値がゼロとなる。この結果、レーザ光が出力されている部分、すなわち逆コンプトン散乱により発生したＸ線を検出した部分のみが残り、その他のノイズＸ線の成分は除去される。

また、上記のＸ線計測装置において、前記レーザ光はパルスレーザ光であり、前記電子ビームは連続状又はパルスレーザ光のパルス幅と同じかそれより長いパルス幅をもつパルス状の電子ビームであり、前記Ｘ線計測器は、前記Ｘ線検出器からのＸ線検出データのうち、前記レーザ光が衝突点を通過している時に対応する検出データ以外の検出データを除去してＸ線波形を生成する。
また、上記のＸ線計測方法において、前記レーザ光はパルスレーザ光であり、前記電子ビームは連続状又はパルスレーザ光のパルス幅と同じかそれより長いパルス幅をもつパルス状の電子ビームであり、前記Ｘ線検出器からのＸ線検出データのうち、前記レーザ光が衝突点を通過している時の検出データ以外の検出データを除去してＸ線波形を生成する。

このように、Ｘ線検出データのうち、レーザ光が衝突点を通過している時に対応する検出データ以外の検出データを除去してＸ線波形を生成するので、逆コンプトン散乱により発生したＸ線を検出した部分のみが残り、その他のノイズＸ線の成分は除去される。

また、上記のＸ線計測装置において、前記電子ビームはパルス状の電子ビームであり、前記レーザ光は連続レーザ光又は電子ビームのパルス幅と同じかそれより長いパルス幅をもつパルスレーザ光であり、前記電子ビームの通過を検出するビーム検出器を備え、前記Ｘ線計測器は、前記Ｘ線検出器からのＸ線検出データと前記ビーム検出器からのビーム検出データとを、衝突点に関して時間軸を一致させて乗算して、Ｘ線波形を生成する。
また、上記のＸ線計測方法において、前記電子ビームはパルス状の電子ビームであり、前記レーザ光は連続レーザ光又は電子ビームのパルス幅と同じかそれより長いパルス幅をもつパルスレーザ光であり、前記電子ビームの通過を検出し、前記Ｘ線検出データとビーム検出データとを、衝突点に関して時間軸を一致させて乗算して、Ｘ線波形を生成する。

このように、レーザ光が連続状で電子ビームがパルス状の場合、あるいはレーザ光と電子ビームが共にパルス状でレーザ光のパルス幅が電子ビームのパルス幅と同じかそれよりも長い場合においては、電子ビームが衝突点を通過している時間に、逆コンプトン散乱によるＸ線が発生する。Ｘ線検出データとビーム検出データとを、衝突点に関して時間軸を一致させて乗算すると、電子ビームが出力されていない部分と掛け合わされたＸ線検出データは出力値がゼロとなる。この結果、電子ビームが出力されている部分、すなわち逆コンプトン散乱により発生したＸ線を検出した部分のみが残り、その他のノイズＸ線の成分は除去される。

また、上記のＸ線計測装置において、前記電子ビームはパルス状の電子ビームであり、前記レーザ光は連続レーザ光又は電子ビームのパルス幅と同じかそれより長いパルス幅をもつパルスレーザ光であり、前記Ｘ線計測器は、前記Ｘ線検出器からのＸ線検出データのうち、前記電子ビームが衝突点を通過している時に対応する検出データ以外の検出データを除去してＸ線波形を生成する。
また、上記のＸ線計測方法において、前記電子ビームはパルス状の電子ビームであり、前記レーザ光は連続レーザ光又は電子ビームのパルス幅と同じかそれより長いパルス幅をもつパルスレーザ光であり、前記Ｘ線検出器からのＸ線検出データのうち、前記電子ビームが衝突点を通過している時の検出データ以外の検出データを除去してＸ線波形を生成する。

このように、Ｘ線出力波形のうち、電子ビームが衝突点を通過している時に対応する検出データ以外の検出データを除去してＸ線波形を生成するので、逆コンプトン散乱により発生したＸ線を検出した部分のみが残り、その他のノイズＸ線の成分は除去される。

また、本発明は、電子ビームとレーザ光を所定の衝突点で衝突させて逆コンプトン散乱により発生させたＸ線を計測するＸ線計測装置であって、Ｘ線を検出するＸ線検出器と、該Ｘ線検出器からのＸ線検出データに基づいてＸ線波形を生成するＸ線計測器と、前記Ｘ線検出器を制御する検出器制御装置と、を備え、前記検出器制御装置は、衝突点で発生したＸ線が前記Ｘ線検出器に入射する時のみＸ線を検出するように前記Ｘ線検出器を制御する、ことを特徴とする。
また、本発明は、電子ビームとレーザ光を所定の衝突点で衝突させて逆コンプトン散乱により発生させたＸ線を計測するＸ線計測方法であって、前記衝突点で発生したＸ線がＸ線検出器に入射している時のみＸ線を検出し、得られたＸ線検出データに基づいてＸ線波形を生成する。

上記の装置及び方法によれば、衝突点で発生したＸ線がＸ線検出器に入射する時のみＸ線を検出するので、逆コンプトン散乱により発生したＸ線のみを検出することができる。したがって、遮蔽体を少なくする、または無くしても、良いＳ／Ｎ比でＸ線を計測することができる。また、遮蔽体を少なくすることで、Ｘ線検出器の周辺をコンパクトに設計でき、装置全体の小型化が可能となる。

本発明によれば、遮蔽体を少なくし、あるいは無くすことができるとともにＳ／Ｎ比を改善することができる、という優れた効果が得られる。

本発明の第１実施形態にかかるＸ線計測装置を備えたＸ線発生装置の全体構成図である。 本発明の第１実施形態にかかるＸ線計測装置の構成を示す図である。 Ｘ線計測器によるＸ線波形の生成方法の模式図である。 本発明の第２実施形態にかかるＸ線計測装置の構成を示す図である。 本発明の第３実施形態にかかるＸ線計測装置の構成を示す図である。 特許文献１に開示されたＸ線発生装置の全体構成図である。 従来技術の問題点を説明する図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態にかかるＸ線計測装置を備えたＸ線発生装置の全体構成図である。このＸ線発生装置は、電子ビーム発生装置１０、レーザ光周回装置２０、レーザ発生装置２８、同期装置２９及びＸ線計測装置３０を備え、電子ビーム１とパルスレーザ光３とを衝突させて逆コンプトン散乱によりＸ線４を発生させ、発生させたＸ線をＸ線計測装置３０で計測する装置である。

電子ビーム発生装置１０は、電子ビームを加速してパルス電子ビーム１を発生し所定の直線軌道２を通過させる機能を有する。
この例において、電子ビーム発生装置１０は、ＲＦ電子銃１１、α‐磁石１２、加速管１３、偏向磁石１４、Ｑ−磁石１５、減速管１６、およびビームダンプ１７を備える。

ＲＦ電子銃１１と加速管１３は、Ｘバンド（１１．４２４ＧＨｚ）の高周波電源１８により駆動される。ＲＦ電子銃１１から引き出された電子ビームは、α‐磁石１２により軌道を変えて加速管１３に入射する。加速管１３は、小型のＸバンド加速管であり、電子ビームを加速し、好ましくは約５０ＭｅＶ前後の高エネルギの電子ビームを形成する。

偏向磁石１４は、パルス電子ビーム１の軌道を磁場で曲げて所定の直線軌道２を通過させ、通過後のパルス電子ビーム１をビームダンプ１７まで導く。Ｑ−磁石１５はパルス電子ビーム１の収束具合を調整する。減速管１６は、パルス電子ビーム１を減速する。ビームダンプ１７は、直線軌道２を通過した後のパルス電子ビーム１を捕捉して、放射線の漏洩を防止する。

上述した電子ビーム発生装置１０により、例えば、エネルギが約５０ＭｅＶ前後、パルス幅が約１μｓ前後のパルス電子ビーム１を発生し、これを所定の直線軌道２を通過させることができる。なお、電子ビーム１は連続出力するものであってもよい。

レーザ光周回装置２０は、パルスレーザ光３（Ｐ偏光）を外部のレーザ発生装置２８から偏光ビームスプリッタ２２を介して周回路５内に導入し、このパルスレーザ光３を周回する周回路５内に閉じ込めて、周回路内の衝突点９を繰り返し通過させるようになっている。レーザ発生装置２８としては、例えばＹＡＧレーザ、ＹＬＦレーザ、エキシマレーザ等を用いることができる。パルスレーザ光の周波数は例えば１０Ｈｚであり、パルス幅は１０ｎｓである。
なお、電子ビーム１とレーザ光３が共にパルス状である場合は、両者のパルス幅は同じであってもよい。

この図において、レーザ光周回装置２０は、偏光ビームスプリッタ２２、複数（この図で３枚）の反射ミラー２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、複数（この図で４枚）のレンズ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ、ポッケルスセル２６、および制御装置（図示せず）を備える。

偏光ビームスプリッタ２２は、第１直線偏光（Ｐ偏光）をそのまま通し、これに直交する第２直線偏光（Ｓ偏光）を直角に反射する。
３枚の反射ミラー２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、偏光ビームスプリッタ２２を出たパルスレーザ光３を複数回（この例では３回）反射して、偏光ビームスプリッタ２２に周回させ周回路５を構成する。

ポッケルスセル２６は、周回路５内の偏光ビームスプリッタ２２の下流側に位置し、電圧の印加時に通過する偏光の偏光方向を９０度回転する。ポッケルスセルは、光ビームの偏光方向を素早くスイッチングできる非線形光学結晶である。
制御装置（図示せず）は、偏光ビームスプリッタ２２に周回して入るパルスレーザ光３が常に第２直線偏光（Ｓ偏光）となるようにポッケルスセル２４を制御する。

上記の構成のレーザ光周回装置２０により、パルスレーザ光３を周回する周回路５内に閉じ込めて、周回路内の衝突点９を繰り返し通過させ、電子ビーム１とレーザ光３の衝突率を高めてＸ線の発生出力を高めることができる。
なお、本発明において、上述したレーザ光周回装置２０は不可欠ではなく、これを省略し、パルスレーザ光３をワンスルーで用いてもよい。

電子ビーム１とレーザ光３が正面衝突するように電子ビーム発生装置１０とレーザ光周回装置２０が配置されていることは必須ではなく、電子ビーム１とレーザ光３の入射角度が交差（例えば９０度）していてもよいが、図１に示すように、電子ビーム１とレーザ光３が正面衝突するように電子ビーム発生装置１０とレーザ光周回装置２０が配置されていることが好ましい。この構成により、高輝度のＸ線を効率よく発生させることができる。

同期装置２９は、電子ビーム発生装置１０とレーザ発生装置２８の同期をとり、パルス電子ビーム１とパルスレーザ光３を所定の直線軌道２上の衝突点９で衝突するようにパルス電子ビーム１の発生タイミングとパルスレーザ光３の発生タイミングを制御する。

Ｘ線計測装置３０は、衝突点９において逆コンプトン散乱により発生したＸ線４を計測するための装置である。このＸ線計測装置３０は、Ｘ線４を検出するＸ線検出器３４と、Ｘ線検出器３４からのＸ線検出データに基づいてＸ線波形を生成するＸ線計測器３６とを備える。
Ｘ線計測器３６は、Ｘ線検出器３４からのＸ線検出データのうち、衝突点９においてＸ線４が発生している時に対応する検出データを有効化し、その他のデータを無効化して、Ｘ線波形を生成する。

上記構成のＸ線計測装置３０によれば、得られたＸ線検出データのうち、衝突点９においてＸ線４が発生している時に対応する検出データを有効化し、その他のデータを無効化して、Ｘ線波形を生成するので、逆コンプトン散乱により発生したＸ線４の波形のみが生成され、その他のノイズＸ線による波形は生成されない。すなわち、ノイズＸ線の成分が除去された形でＸ線波形が生成されるので、遮蔽体を少なくする、または無くしても、良いＳ／Ｎ比でＸ線４を計測することができる。また、遮蔽体を少なくすることで、Ｘ線検出器３４の周辺をコンパクトに設計でき、装置全体の小型化が可能となる。
以下、本発明のＸ線計測装置３０について、より具体的に説明する。

図２は、本実施形態のＸ線計測装置３０の具体的な構成を示す図である。Ｘ線検出器３４としては、電離箱、半導体検出器、シンチレータなどを用いることができる。Ｘ線計測器３６としては、高精度のオシロスコープなどを使用することができる。
図２に示すように本実施形態のＸ線計測装置３０は、さらに、レーザ光３を検出するレーザ光検出器３５を備えている。レーザ光検出器３５としては、バイプラナ光電管などを用いることができる。レーザ光検出器３５は、図２に示すように、例えば反射ミラー２４ｃの背面側に設置され、反射ミラー２４ｃに入射したレーザ光３のうち反射されずに透過したレーザ光３を検出する。レーザ光検出器３５からの山形の信号は、ディスクリミネータ３７によってある閾値を基準に矩形信号に変換されてＸ線計測器３６に入力される。

本実施形態においてＸ線計測器３６は、Ｘ線検出器３４からのＸ線検出データとレーザ光検出器３５からのレーザ光検出データとを、衝突点９に関して時間軸を一致させて乗算して、Ｘ線波形を生成する。図３は、Ｘ線計測器３６によるＸ線波形の生成方法の模式図である。図３において（Ａ）列はレーザ光３を非周回の状態で電子ビーム１と１度だけ衝突させた場合、（Ｂ）列はレーザ光３をレーザ光周回装置２０で周回させて、電子ビーム１と多数回衝突させた場合を示している。また（Ａ）列及び（Ｂ）列のそれぞれにおいて、上段はＸ線検出器３４の出力信号（Ｘ線検出データ）に基づく波形、中段はレーザ光検出器３５の出力信号（レーザ光検出データ）に基づく波形、下段はＸ線計測器３６により生成したＸ線波形を示す。

本実施形態のようにレーザ光３と電子ビーム１が共にパルス状で電子ビーム１のパルス幅がレーザ光３のパルス幅と同じかそれよりも長い場合、あるいはレーザ光３がパルス状で電子ビーム１が連続状の場合、レーザ光３が衝突点９を通過している時間に、逆コンプトン散乱によるＸ線４が発生する。これを利用し、レーザ光３が衝突点９を通過している時間でＸ線検出データに対してフィルタをかけることにより、ノイズＸ線を除去できる。

具体的には、Ｘ線計測器３６は、Ｘ線検出器３４からのＸ線検出データとレーザ光検出器３５からのレーザ光検出データとを、衝突点９とＸ線検出器３４の距離と、衝突点９とレーザ光検出器３５の距離とに基づいて、衝突点９に関して時間軸を一致させたうえで乗算する。つまり、Ｘ線検出データに基づく波形（図３の上段）とレーザ光検出データに基づく波形（図３の中段）とを、時間軸を調整して掛け合わせる処理を行う。すると、Ｘ線検出データのうち、衝突点９で逆コンプトン散乱によるＸ線４が発生している時に対応する部分のみが残り、他の部分の出力値がゼロとなり、結果として図３の下段に示すように、ノイズＸ線が除去されたＸ線波形が生成される。

また、本実施形態の他の構成例として、Ｘ線計測器３６は、Ｘ線検出器３４からのＸ線検出データのうち、レーザ光３が衝突点９を通過している時に対応する検出データ以外の検出データを除去してＸ線波形を生成するようにしてもよい。この場合、レーザ光３が衝突点９を通過している時（タイミング）については、図２に示すように、レーザ光検出器３５からのレーザ光検出データと、衝突点９とレーザ光検出器３５の距離とから割り出すことができる。あるいは、同期装置からの同期信号のタイミングと、レーザ発生装置に同期信号が与えられその信号に対応するレーザ光３が衝突点９に到達するまでの時間から、レーザ光３が衝突点９を通過している時を割り出すこともできる。

このように、Ｘ線検出データのうち、レーザ光３が衝突点９を通過している時に対応する検出データ以外の検出データを除去してＸ線波形を生成することによっても、逆コンプトン散乱により発生したＸ線４を検出した部分のみが残り、その他のノイズＸ線の成分は除去されるので、遮蔽体を少なくする、または無くしても、良いＳ／Ｎ比でＸ線４を計測することができる。

［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態にかかるＸ線計測装置３０の構成図である。
本実施形態のＸ線計測装置３０を備えるＸ線発生装置は、第１実施形態において説明した構成と基本的には同様であるが、本実施形態のＸ線計測装置３０を備えるＸ線発生装置では、電子ビーム１はパルス状の電子ビーム１であり、レーザ光３は連続レーザ光又は電子ビーム１のパルス幅と同じかそれよりも長いパルス幅をもつパルスレーザ光である。

図４に示すように、本実施形態のＸ線計測装置３０は、第１実施形態のレーザ光検出器３５に代えて電子ビーム１の通過を検出するビーム検出器３８を備える。ビーム検出器３８は、電子ビーム１を非接触で検出できるものが好ましい。このような非接触のビーム検出器３８は、電子ビーム１の経路を囲む導電性巻線と、導電性巻線に発生する誘導電流を検出する電流検出器とによって構成することができる。
ビーム検出器３８からの山形の信号は、ディスクリミネータ３７によってある閾値を基準に矩形信号に変換されてＸ線計測器３６に入力される。

本実施形態のように、レーザ光３が連続状で電子ビーム１がパルス状の場合、あるいはレーザ光３と電子ビーム１が共にパルス状でレーザ光３のパルス幅が電子ビーム１のパルス幅と同じかそれよりも長い場合においては、電子ビーム１が衝突点９を通過している時間に、逆コンプトン散乱によるＸ線４が発生する。これを利用し、電子ビーム１が衝突点９を通過している時間でＸ線検出データに対してフィルタをかけることにより、ノイズＸ線を除去できる。

具体的には、Ｘ線計測器３６は、Ｘ線検出器３４からのＸ線検出データとビーム検出器３８からのビーム検出データとを、衝突点９に関して時間軸を一致させたうえで乗算する。すると、Ｘ線検出データのうち、衝突点９で逆コンプトン散乱によるＸ線４が発生している時に対応する部分のみが残り、他の部分の出力値がゼロとなり、結果として、図３の下段に示したものと同様に、ノイズＸ線が除去されたＸ線波形が生成される。

したがって、本実施形態によっても、ノイズＸ線の成分が除去された形でＸ線波形が生成されるので、遮蔽体を少なくする、または無くしても、良いＳ／Ｎ比でＸ線４を計測することができる。また、遮蔽体を少なくすることで、Ｘ線検出器３４の周辺をコンパクトに設計でき、装置全体の小型化が可能となる。

また、本実施形態の他の構成例として、Ｘ線計測器３６は、Ｘ線検出器３４からのＸ線検出データのうち、電子ビーム１が衝突点９を通過している時に対応する検出データ以外の検出データを除去してＸ線波形を生成するようにしてもよい。この場合、電子ビーム１が衝突点９を通過している時（タイミング）については、図４に示すように、ビーム検出器３８からのビーム検出データと、衝突点９とビーム検出器３８の距離とから割り出すことができる。あるいは、同期装置２９からの同期信号のタイミングと、高周波電源１８に同期信号が与えられその信号に対応する電子ビーム１が衝突点９に到達するまでの時間から、電子ビーム１が衝突点９を通過している時を割り出すこともできる。

このように、Ｘ線検出データのうち、電子ビーム１が衝突点９を通過している時に対応する検出データ以外の検出データを除去してＸ線波形を生成することによっても、逆コンプトン散乱により発生したＸ線４を検出した部分のみが残り、その他のノイズＸ線の成分は除去されるので、遮蔽体を少なくする、または無くしても、良いＳ／Ｎ比でＸ線４を計測することができる。

［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態にかかるＸ線計測装置３０の構成図である。
本実施形態のＸ線計測装置３０は、Ｘ線を検出するＸ線検出器３４と、Ｘ線検出器３４からのＸ線検出データに基づいてＸ線波形を生成するＸ線計測器３６と、Ｘ線検出器３４を制御する検出器制御装置３９と、を備える。
検出器制御装置３９は、衝突点９で発生したＸ線４がＸ線検出器３４に入射する時のみＸ線４を検出するようにＸ線検出器３４を制御する。
本実施形態において、レーザ光３と電子ビーム１は、パルス状、連続状のいずれでもよい。

レーザ光３と電子ビーム１が共にパルス状で電子ビーム１のパルス幅がレーザ光３のパルス幅と同じかそれよりも長い場合、あるいはレーザ光３がパルス状で電子ビーム１が連続状の場合においては、レーザ光３が衝突点９を通過している時間に、逆コンプトン散乱によるＸ線４が発生する。したがって、この場合、同期装置２９からレーザ発生装置２８へ出される同期信号のタイミング、レーザ発生装置２８に同期信号が与えられその信号に対応するレーザパルスが衝突点９に到達するのに要する時間、及び衝突点９で発生したＸ線４がＸ線検出器３４に到達するのに要する時間から、衝突点９で発生したＸ線４がＸ線検出器３４に入射する時（タイミング）を把握することができる。
検出器制御装置３９には上記の同期信号ｄが入力されるようになっており、この同期信号ｄに基づいて、衝突点９で発生したＸ線４がＸ線検出器３４に入射する時を演算し、衝突点９で発生したＸ線４がＸ線検出器３４に入射する時のみＸ線４を検出するようにＸ線検出器３４を制御する。

レーザ光３が連続状で電子ビーム１がパルス状の場合、あるいはレーザ光３と電子ビーム１が共にパルス状でレーザ光３のパルス幅が電子ビーム１のパルス幅と同じかそれよりも長い場合においては、電子ビーム１が衝突点９を通過している時間に、逆コンプトン散乱によるＸ線４が発生する。したがって、この場合、同期装置２９から高周波電源１８へ出される同期信号のタイミング、高周波電源１８に同期信号が与えられその信号に対応する電子ビーム１のパルスが衝突点９に到達するのに要する時間、及び衝突点９で発生したＸ線４がＸ線検出器３４に到達するのに要する時間から、衝突点９で発生したＸ線４がＸ線検出器３４に入射する時（タイミング）を把握することができる。
検出器制御装置３９には上記の同期信号ｄが入力されるようになっており、この同期信号に基づいて、衝突点９で発生したＸ線４がＸ線検出器３４に入射する時を演算し、衝突点９で発生したＸ線４がＸ線検出器３４に入射する時のみＸ線４を検出するようにＸ線検出器３４を制御する。

このように衝突点９で発生したＸ線４がＸ線検出器３４に入射する時のみＸ線４を検出するので、逆コンプトン散乱により発生したＸ線４のみを検出することができる。この結果、図５の右側に模式的に示した実線の波形のように、ノイズＸ線が除去されたＸ線波形が生成される。なお、図５において破線で示した波形は、ノイズＸ線が除去されない場合のＸ線波形である。
したがって、本実施形態によれば、遮蔽体を少なくする、または無くしても、良いＳ／Ｎ比でＸ線４を計測することができる。また、遮蔽体を少なくすることで、Ｘ線検出器３４の周辺をコンパクトに設計でき、装置全体の小型化が可能となる。

なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１ 電子ビーム、２ 直線軌道、３ レーザ光、４ Ｘ線、５ 周回路、８ 許容衝突領域、９ 衝突点、１０ 電子ビーム発生装置、１１ ＲＦ電子銃、１２ α‐磁石、１３ 加速管、１４ 偏向磁石、１５ Ｑ−磁石、１６ 減速管、１７ ビームダンプ、２０ レーザ光周回装置、２２ 偏光ビームスプリッタ、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 反射ミラー、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ レンズ、２６ ポッケルスセル、２８ レーザ発生装置、２９ 同期装置、３０ Ｘ線計測装置、３４ Ｘ線検出器、３５ レーザ光検出器、３６ Ｘ線計測器、３７ ディスクリミネータ、３８ ビーム検出器、３９ 検出器制御装置

上記の課題を解決するため、参考例のＸ線計測装置及びＸ線計測方法は、以下の手段を採用する。
参考例は、電子ビームとレーザ光を所定の衝突点で衝突させて逆コンプトン散乱により発生させたＸ線を計測するＸ線計測装置であって、Ｘ線を検出するＸ線検出器と、該Ｘ線検出器からのＸ線検出データに基づいてＸ線波形を生成するＸ線計測器とを備え、前記Ｘ線計測器は、前記Ｘ線検出器からのＸ線検出データのうち、衝突点においてＸ線が発生している時に対応する検出データを有効化し、その他のデータを無効化して、Ｘ線波形を生成する、ことを特徴とする。
また、参考例は、電子ビームとレーザ光を所定の衝突点で衝突させて逆コンプトン散乱により発生させたＸ線を計測するＸ線計測方法であって、Ｘ線を検出し、得られたＸ線検出データのうち、衝突点においてＸ線が発生している時に対応する検出データを有効化し、その他のデータを無効化して、Ｘ線波形を生成する、ことを特徴とする。

第１の参考例にかかるＸ線計測装置を備えたＸ線発生装置の全体構成図である。 第１の参考例にかかるＸ線計測装置の構成を示す図である。 Ｘ線計測器によるＸ線波形の生成方法の模式図である。 第２の参考例にかかるＸ線計測装置の構成を示す図である。 本発明にかかるＸ線計測装置の構成を示す図である。 特許文献１に開示されたＸ線発生装置の全体構成図である。 従来技術の問題点を説明する図である。

以下、参考例と、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

［第１の参考例］
図１は、第１の参考例にかかるＸ線計測装置を備えたＸ線発生装置の全体構成図である。このＸ線発生装置は、電子ビーム発生装置１０、レーザ光周回装置２０、レーザ発生装置２８、同期装置２９及びＸ線計測装置３０を備え、電子ビーム１とパルスレーザ光３とを衝突させて逆コンプトン散乱によりＸ線４を発生させ、発生させたＸ線をＸ線計測装置３０で計測する装置である。

上記の構成のレーザ光周回装置２０により、パルスレーザ光３を周回する周回路５内に閉じ込めて、周回路内の衝突点９を繰り返し通過させ、電子ビーム１とレーザ光３の衝突率を高めてＸ線の発生出力を高めることができる。
なお、上述したレーザ光周回装置２０は不可欠ではなく、これを省略し、パルスレーザ光３をワンスルーで用いてもよい。

上記構成のＸ線計測装置３０によれば、得られたＸ線検出データのうち、衝突点９においてＸ線４が発生している時に対応する検出データを有効化し、その他のデータを無効化して、Ｘ線波形を生成するので、逆コンプトン散乱により発生したＸ線４の波形のみが生成され、その他のノイズＸ線による波形は生成されない。すなわち、ノイズＸ線の成分が除去された形でＸ線波形が生成されるので、遮蔽体を少なくする、または無くしても、良いＳ／Ｎ比でＸ線４を計測することができる。また、遮蔽体を少なくすることで、Ｘ線検出器３４の周辺をコンパクトに設計でき、装置全体の小型化が可能となる。
以下、Ｘ線計測装置３０について、より具体的に説明する。

図２は、本参考例のＸ線計測装置３０の具体的な構成を示す図である。Ｘ線検出器３４としては、電離箱、半導体検出器、シンチレータなどを用いることができる。Ｘ線計測器３６としては、高精度のオシロスコープなどを使用することができる。
図２に示すように本参考例のＸ線計測装置３０は、さらに、レーザ光３を検出するレーザ光検出器３５を備えている。レーザ光検出器３５としては、バイプラナ光電管などを用いることができる。レーザ光検出器３５は、図２に示すように、例えば反射ミラー２４ｃの背面側に設置され、反射ミラー２４ｃに入射したレーザ光３のうち反射されずに透過したレーザ光３を検出する。レーザ光検出器３５からの山形の信号は、ディスクリミネータ３７によってある閾値を基準に矩形信号に変換されてＸ線計測器３６に入力される。

本参考例においてＸ線計測器３６は、Ｘ線検出器３４からのＸ線検出データとレーザ光検出器３５からのレーザ光検出データとを、衝突点９に関して時間軸を一致させて乗算して、Ｘ線波形を生成する。図３は、Ｘ線計測器３６によるＸ線波形の生成方法の模式図である。図３において（Ａ）列はレーザ光３を非周回の状態で電子ビーム１と１度だけ衝突させた場合、（Ｂ）列はレーザ光３をレーザ光周回装置２０で周回させて、電子ビーム１と多数回衝突させた場合を示している。また（Ａ）列及び（Ｂ）列のそれぞれにおいて、上段はＸ線検出器３４の出力信号（Ｘ線検出データ）に基づく波形、中段はレーザ光検出器３５の出力信号（レーザ光検出データ）に基づく波形、下段はＸ線計測器３６により生成したＸ線波形を示す。

本参考例のようにレーザ光３と電子ビーム１が共にパルス状で電子ビーム１のパルス幅がレーザ光３のパルス幅と同じかそれよりも長い場合、あるいはレーザ光３がパルス状で電子ビーム１が連続状の場合、レーザ光３が衝突点９を通過している時間に、逆コンプトン散乱によるＸ線４が発生する。これを利用し、レーザ光３が衝突点９を通過している時間でＸ線検出データに対してフィルタをかけることにより、ノイズＸ線を除去できる。

また、本参考例の他の構成例として、Ｘ線計測器３６は、Ｘ線検出器３４からのＸ線検出データのうち、レーザ光３が衝突点９を通過している時に対応する検出データ以外の検出データを除去してＸ線波形を生成するようにしてもよい。この場合、レーザ光３が衝突点９を通過している時（タイミング）については、図２に示すように、レーザ光検出器３５からのレーザ光検出データと、衝突点９とレーザ光検出器３５の距離とから割り出すことができる。あるいは、同期装置からの同期信号のタイミングと、レーザ発生装置に同期信号が与えられその信号に対応するレーザ光３が衝突点９に到達するまでの時間から、レーザ光３が衝突点９を通過している時を割り出すこともできる。

［第２の参考例］
図４は、第２の参考例にかかるＸ線計測装置３０の構成図である。
本参考例のＸ線計測装置３０を備えるＸ線発生装置は、第１の参考例において説明した構成と基本的には同様であるが、本参考例のＸ線計測装置３０を備えるＸ線発生装置では、電子ビーム１はパルス状の電子ビーム１であり、レーザ光３は連続レーザ光又は電子ビーム１のパルス幅と同じかそれよりも長いパルス幅をもつパルスレーザ光である。

図４に示すように、本参考例のＸ線計測装置３０は、第１の参考例のレーザ光検出器３５に代えて電子ビーム１の通過を検出するビーム検出器３８を備える。ビーム検出器３８は、電子ビーム１を非接触で検出できるものが好ましい。このような非接触のビーム検出器３８は、電子ビーム１の経路を囲む導電性巻線と、導電性巻線に発生する誘導電流を検出する電流検出器とによって構成することができる。
ビーム検出器３８からの山形の信号は、ディスクリミネータ３７によってある閾値を基準に矩形信号に変換されてＸ線計測器３６に入力される。

本参考例のように、レーザ光３が連続状で電子ビーム１がパルス状の場合、あるいはレーザ光３と電子ビーム１が共にパルス状でレーザ光３のパルス幅が電子ビーム１のパルス幅と同じかそれよりも長い場合においては、電子ビーム１が衝突点９を通過している時間に、逆コンプトン散乱によるＸ線４が発生する。これを利用し、電子ビーム１が衝突点９を通過している時間でＸ線検出データに対してフィルタをかけることにより、ノイズＸ線を除去できる。

したがって、本参考例によっても、ノイズＸ線の成分が除去された形でＸ線波形が生成されるので、遮蔽体を少なくする、または無くしても、良いＳ／Ｎ比でＸ線４を計測することができる。また、遮蔽体を少なくすることで、Ｘ線検出器３４の周辺をコンパクトに設計でき、装置全体の小型化が可能となる。

また、本参考例の他の構成例として、Ｘ線計測器３６は、Ｘ線検出器３４からのＸ線検出データのうち、電子ビーム１が衝突点９を通過している時に対応する検出データ以外の検出データを除去してＸ線波形を生成するようにしてもよい。この場合、電子ビーム１が衝突点９を通過している時（タイミング）については、図４に示すように、ビーム検出器３８からのビーム検出データと、衝突点９とビーム検出器３８の距離とから割り出すことができる。あるいは、同期装置２９からの同期信号のタイミングと、高周波電源１８に同期信号が与えられその信号に対応する電子ビーム１が衝突点９に到達するまでの時間から、電子ビーム１が衝突点９を通過している時を割り出すこともできる。

［実施形態］
図５は、本発明の実施形態にかかるＸ線計測装置３０の構成図である。
本実施形態のＸ線計測装置３０は、Ｘ線を検出するＸ線検出器３４と、Ｘ線検出器３４からのＸ線検出データに基づいてＸ線波形を生成するＸ線計測器３６と、Ｘ線検出器３４を制御する検出器制御装置３９と、を備える。
検出器制御装置３９は、衝突点９で発生したＸ線４がＸ線検出器３４に入射する時のみＸ線４を検出するようにＸ線検出器３４を制御する。
本実施形態において、レーザ光３と電子ビーム１は、パルス状、連続状のいずれでもよい。

Claims (12)

1. 電子ビームとレーザ光を所定の衝突点で衝突させて逆コンプトン散乱により発生させたＸ線を計測するＸ線計測装置であって、
   Ｘ線を検出するＸ線検出器と、該Ｘ線検出器からのＸ線検出データに基づいてＸ線波形を生成するＸ線計測器とを備え、
   前記Ｘ線計測器は、前記Ｘ線検出器からのＸ線検出データのうち、衝突点においてＸ線が発生している時に対応する検出データを有効化し、その他のデータを無効化して、Ｘ線波形を生成する、ことを特徴とするＸ線計測装置。
2. 前記レーザ光はパルスレーザ光であり、前記電子ビームは連続状又はパルスレーザ光のパルス幅と同じかそれより長いパルス幅をもつパルス状の電子ビームであり、
   前記レーザ光を検出するレーザ光検出器を備え、
   前記Ｘ線計測器は、前記Ｘ線検出器からのＸ線検出データと前記レーザ光検出器からのレーザ光検出データとを、衝突点に関して時間軸を一致させて乗算して、Ｘ線波形を生成する、請求項１記載のＸ線計測装置。
3. 前記レーザ光はパルスレーザ光であり、前記電子ビームは連続状又はパルスレーザ光のパルス幅と同じかそれより長いパルス幅をもつパルス状の電子ビームであり、
   前記Ｘ線計測器は、前記Ｘ線検出器からのＸ線検出データのうち、前記レーザ光が衝突点を通過している時に対応する検出データ以外の検出データを除去してＸ線波形を生成する、請求項１記載のＸ線計測装置。
4. 前記電子ビームはパルス状の電子ビームであり、前記レーザ光は連続レーザ光又は電子ビームのパルス幅と同じかそれより長いパルス幅をもつパルスレーザ光であり、
   前記電子ビームの通過を検出するビーム検出器を備え、
   前記Ｘ線計測器は、前記Ｘ線検出器からのＸ線検出データと前記ビーム検出器からのビーム検出データとを、衝突点に関して時間軸を一致させて乗算して、Ｘ線波形を生成する、請求項１記載のＸ線計測装置。
5. 前記電子ビームはパルス状の電子ビームであり、前記レーザ光は連続レーザ光又は電子ビームのパルス幅と同じかそれより長いパルス幅をもつパルスレーザ光であり、
   前記Ｘ線計測器は、前記Ｘ線検出器からのＸ線検出データのうち、前記電子ビームが衝突点を通過している時に対応する検出データ以外の検出データを除去してＸ線波形を生成する、請求項１記載のＸ線計測装置。
6. 電子ビームとレーザ光を所定の衝突点で衝突させて逆コンプトン散乱により発生させたＸ線を計測するＸ線計測装置であって、
   Ｘ線を検出するＸ線検出器と、該Ｘ線検出器からのＸ線検出データに基づいてＸ線波形を生成するＸ線計測器と、前記Ｘ線検出器を制御する検出器制御装置と、を備え、
   前記検出器制御装置は、衝突点で発生したＸ線が前記Ｘ線検出器に入射する時のみＸ線を検出するように前記Ｘ線検出器を制御する、ことを特徴とするＸ線計測装置。
7. 電子ビームとレーザ光を所定の衝突点で衝突させて逆コンプトン散乱により発生させたＸ線を計測するＸ線計測方法であって、
   Ｘ線を検出し、得られたＸ線検出データのうち、衝突点においてＸ線が発生している時に対応する検出データを有効化し、その他のデータを無効化して、Ｘ線波形を生成する、ことを特徴とするＸ線計測方法。
8. 前記レーザ光はパルスレーザ光であり、前記電子ビームは連続状又はパルスレーザ光のパルス幅と同じかそれより長いパルス幅をもつパルス状の電子ビームであり、
   前記レーザ光を検出し、前記Ｘ線検出データとレーザ光検出データとを、衝突点に関して時間軸を一致させて乗算して、Ｘ線波形を生成する、請求項７記載のＸ線計測方法。
9. 前記レーザ光はパルスレーザ光であり、前記電子ビームは連続状又はパルスレーザ光のパルス幅と同じかそれより長いパルス幅をもつパルス状の電子ビームであり、
   前記Ｘ線検出器からのＸ線検出データのうち、前記レーザ光が衝突点を通過している時の検出データ以外の検出データを除去してＸ線波形を生成する、請求項７記載のＸ線計測方法。
10. 前記電子ビームはパルス状の電子ビームであり、前記レーザ光は連続レーザ光又は電子ビームのパルス幅と同じかそれより長いパルス幅をもつパルスレーザ光であり、
    前記電子ビームの通過を検出し、前記Ｘ線検出データとビーム検出データとを、衝突点に関して時間軸を一致させて乗算して、Ｘ線波形を生成する、請求項７記載のＸ線計測方法。
11. 前記電子ビームはパルス状の電子ビームであり、前記レーザ光は連続レーザ光又は電子ビームのパルス幅と同じかそれより長いパルス幅をもつパルスレーザ光であり、
    前記Ｘ線検出器からのＸ線検出データのうち、前記電子ビームが衝突点を通過している時の検出データ以外の検出データを除去してＸ線波形を生成する、請求項７記載のＸ線計測方法。
12. 電子ビームとレーザ光を所定の衝突点で衝突させて逆コンプトン散乱により発生させたＸ線を計測するＸ線計測方法であって、
    前記衝突点で発生したＸ線がＸ線検出器に入射している時のみＸ線を検出し、得られたＸ線検出データに基づいてＸ線波形を生成する、ことを特徴とするＸ線計測方法。