JP2847605B2 - 低速陽電子ビーム発生装置 - Google Patents
低速陽電子ビーム発生装置Info
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
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- G21G1/04—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加速器にて発生された
加速粒子をターゲット材に照射して核変換を起こして低
速陽電子ビームを発生する低速陽電子ビーム発生装置に
関する。
加速粒子をターゲット材に照射して核変換を起こして低
速陽電子ビームを発生する低速陽電子ビーム発生装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種の低速陽電子ビーム発生
装置は、加速器にて発生された加速粒子を照射される入
射面を有するターゲット材と、減速材と、引き出し電極
とを備えている。ターゲット材は、入射面に加速粒子を
照射されると、ターゲット材中に核反応によるβ+ 崩壊
性同位元素を発生し、β+ 崩壊性同位元素からその周囲
に四方八方に高速陽電子を放出させる。減速材は、高速
陽電子を受け、高速陽電子を減速し、低速陽電子を放出
する。引き出し電極は、低速陽電子を低速陽電子ビーム
として取り出す。
装置は、加速器にて発生された加速粒子を照射される入
射面を有するターゲット材と、減速材と、引き出し電極
とを備えている。ターゲット材は、入射面に加速粒子を
照射されると、ターゲット材中に核反応によるβ+ 崩壊
性同位元素を発生し、β+ 崩壊性同位元素からその周囲
に四方八方に高速陽電子を放出させる。減速材は、高速
陽電子を受け、高速陽電子を減速し、低速陽電子を放出
する。引き出し電極は、低速陽電子を低速陽電子ビーム
として取り出す。
【０００３】減速材は、ターゲット材で共用される場合
もあり、この場合、ターゲット材は、入射面に加速粒子
を照射されると、ターゲット材中に核反応によるβ+ 崩
壊性同位元素を発生し、該β+ 崩壊性同位元素からその
周囲に高速陽電子を放出させる機能と、高速陽電子を減
速し、低速陽電子を放出する機能とを有する。
もあり、この場合、ターゲット材は、入射面に加速粒子
を照射されると、ターゲット材中に核反応によるβ+ 崩
壊性同位元素を発生し、該β+ 崩壊性同位元素からその
周囲に高速陽電子を放出させる機能と、高速陽電子を減
速し、低速陽電子を放出する機能とを有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の低速陽電子ビー
ム発生装置は、ターゲット材中のβ+ 崩壊性同位元素か
ら四方八方に放出される高速陽電子のうち、ターゲット
材の入射面と同一の面から放出される高速陽電子を減速
材で減速して低速陽電子として低速陽電子ビームを引き
出し電極で取り出す。減速材をターゲット材で共用する
場合には、ターゲット材の入射面と同一の面から放出さ
れる低速陽電子を、低速陽電子ビームとして引き出し電
極で取り出す。このように加速粒子の入射面と陽電子利
用面とが同じタイプの低速陽電子ビーム発生装置は、こ
の分野では反射型の低速陽電子ビーム発生装置と呼ばれ
る。
ム発生装置は、ターゲット材中のβ+ 崩壊性同位元素か
ら四方八方に放出される高速陽電子のうち、ターゲット
材の入射面と同一の面から放出される高速陽電子を減速
材で減速して低速陽電子として低速陽電子ビームを引き
出し電極で取り出す。減速材をターゲット材で共用する
場合には、ターゲット材の入射面と同一の面から放出さ
れる低速陽電子を、低速陽電子ビームとして引き出し電
極で取り出す。このように加速粒子の入射面と陽電子利
用面とが同じタイプの低速陽電子ビーム発生装置は、こ
の分野では反射型の低速陽電子ビーム発生装置と呼ばれ
る。
【０００５】このような方法を採っていた理由は、ター
ゲット材中に発生されるβ+ 崩壊性同位元素は、ターゲ
ット材の入射面付近に多くできるので、高速陽電子はタ
ーゲット材の入射面から多く放出されると考えられてき
たからである。
ゲット材中に発生されるβ+ 崩壊性同位元素は、ターゲ
ット材の入射面付近に多くできるので、高速陽電子はタ
ーゲット材の入射面から多く放出されると考えられてき
たからである。
【０００６】しかしながら、この方法では次に挙げるよ
うな欠点が存在する。
うな欠点が存在する。
【０００７】第１に、加速器のオンライン利用（図８に
示すように、加速器がオンとなっている状態での高強度
の低速陽電子ビームを継続的に利用する方法）が容易で
ない。というのは、減速材（ターゲット材で減速材の機
能を共用する場合には、ターゲット材中の減速材として
働く部分）が加速粒子によって照射損害を被り、低速陽
電子ビーム強度が減少するからである。更に、加速粒子
入射系と低速陽電子ビーム取り出し系が共存しなければ
ならないので、光学系が複雑になり、技術的に困難が生
じ、コストがかかる。
示すように、加速器がオンとなっている状態での高強度
の低速陽電子ビームを継続的に利用する方法）が容易で
ない。というのは、減速材（ターゲット材で減速材の機
能を共用する場合には、ターゲット材中の減速材として
働く部分）が加速粒子によって照射損害を被り、低速陽
電子ビーム強度が減少するからである。更に、加速粒子
入射系と低速陽電子ビーム取り出し系が共存しなければ
ならないので、光学系が複雑になり、技術的に困難が生
じ、コストがかかる。
【０００８】第２に、オンライン利用が容易でないの
で、図８に示すように、加速器をオンからオフにした時
の低速陽電子ビームを利用するオフライン利用にする
と、図８のように低速陽電子ビーム強度が減少する。と
いうのは、β+ 崩壊性同位元素の半減期に伴って低速陽
電子ビーム強度が減少してしまうからである。また、低
速陽電子ビーム強度の減少を極力抑えるために、半減期
の長いβ+ 崩壊性同位元素を利用すると、低速陽電子ビ
ームの発生・停止に時間がかかり、操作性が悪い。
で、図８に示すように、加速器をオンからオフにした時
の低速陽電子ビームを利用するオフライン利用にする
と、図８のように低速陽電子ビーム強度が減少する。と
いうのは、β+ 崩壊性同位元素の半減期に伴って低速陽
電子ビーム強度が減少してしまうからである。また、低
速陽電子ビーム強度の減少を極力抑えるために、半減期
の長いβ+ 崩壊性同位元素を利用すると、低速陽電子ビ
ームの発生・停止に時間がかかり、操作性が悪い。
【０００９】以上のように、従来の反射型の低速陽電子
ビーム発生装置では、高強度の低速陽電子ビームを継続
的に得ることが困難であった。
ビーム発生装置では、高強度の低速陽電子ビームを継続
的に得ることが困難であった。
【００１０】それ故、本発明の課題は、加速器のオンラ
イン利用を容易にし、高強度の低速陽電子ビームを継続
的に得られるようにすると共に、コストの低減化を可能
にした低速陽電子ビーム発生装置を提供することにあ
る。
イン利用を容易にし、高強度の低速陽電子ビームを継続
的に得られるようにすると共に、コストの低減化を可能
にした低速陽電子ビーム発生装置を提供することにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、加速器
にて発生された加速粒子を照射される入射面を有するタ
ーゲット材と、減速材と、引き出し電極とを備え、前記
ターゲット材は、前記入射面に前記加速粒子を照射され
ると、前記ターゲット材中に核反応によるβ+崩壊性同
位元素を発生し、該β+ 崩壊性同位元素からその周囲に
高速陽電子を放出させるものであり、前記減速材は、前
記高速陽電子を受け、前記高速陽電子を減速し、低速陽
電子を放出するものであり、前記引き出し電極は、前記
低速陽電子を低速陽電子ビームとして取り出すものであ
る低速陽電子ビーム発生装置において、前記減速材は、
前記ターゲット材の前記入射面とは反対側の面に対向し
て配置され、該反対側の面から放出される前記高速陽電
子を受けて、前記低速陽電子を放出することを特徴とす
る低速陽電子ビーム発生装置が得られる。
にて発生された加速粒子を照射される入射面を有するタ
ーゲット材と、減速材と、引き出し電極とを備え、前記
ターゲット材は、前記入射面に前記加速粒子を照射され
ると、前記ターゲット材中に核反応によるβ+崩壊性同
位元素を発生し、該β+ 崩壊性同位元素からその周囲に
高速陽電子を放出させるものであり、前記減速材は、前
記高速陽電子を受け、前記高速陽電子を減速し、低速陽
電子を放出するものであり、前記引き出し電極は、前記
低速陽電子を低速陽電子ビームとして取り出すものであ
る低速陽電子ビーム発生装置において、前記減速材は、
前記ターゲット材の前記入射面とは反対側の面に対向し
て配置され、該反対側の面から放出される前記高速陽電
子を受けて、前記低速陽電子を放出することを特徴とす
る低速陽電子ビーム発生装置が得られる。
【００１２】更に本発明によれば、加速器にて発生され
た加速粒子を照射される入射面を有するターゲット材
と、引き出し電極とを備え、前記ターゲット材は、前記
入射面に前記加速粒子を照射されると、前記ターゲット
材中に核反応によるβ+ 崩壊性同位元素を発生し、該β
+ 崩壊性同位元素からその周囲に高速陽電子を放出させ
る機能と、該高速陽電子を減速し、低速陽電子を放出す
る機能とを有するものであり、前記引き出し電極は、前
記低速陽電子を低速陽電子ビームとして取り出すもので
ある低速陽電子ビーム発生装置において、前記引き出し
電極は、前記入射面よりも前記ターゲット材の該入射面
とは反対側の面に近い位置に配置され、該反対側の面か
ら放出される前記低速陽電子を前記低速陽電子ビームと
して取り出すものであることを特徴とする低速陽電子ビ
ーム発生装置が得られる。
た加速粒子を照射される入射面を有するターゲット材
と、引き出し電極とを備え、前記ターゲット材は、前記
入射面に前記加速粒子を照射されると、前記ターゲット
材中に核反応によるβ+ 崩壊性同位元素を発生し、該β
+ 崩壊性同位元素からその周囲に高速陽電子を放出させ
る機能と、該高速陽電子を減速し、低速陽電子を放出す
る機能とを有するものであり、前記引き出し電極は、前
記低速陽電子を低速陽電子ビームとして取り出すもので
ある低速陽電子ビーム発生装置において、前記引き出し
電極は、前記入射面よりも前記ターゲット材の該入射面
とは反対側の面に近い位置に配置され、該反対側の面か
ら放出される前記低速陽電子を前記低速陽電子ビームと
して取り出すものであることを特徴とする低速陽電子ビ
ーム発生装置が得られる。
【００１３】
【作用】本発明は、ターゲット材中に製造したβ+ 崩壊
性同位元素から四方八方に放出される高速陽電子のう
ち、ターゲット材の加速粒子入射面と反対の面から放出
される高速陽電子を減速して利用する（減速材をターゲ
ット材で共用する場合には、ターゲット材の加速粒子入
射面と反対の面から放出される低速陽電子を利用する）
透過型の低速陽電子ビーム発生装置を提供する。これに
より、従来困難であった加速器のオンライン利用が容易
となり、高強度の低速陽電子ビームが継続的に得ること
ができるようになる。
性同位元素から四方八方に放出される高速陽電子のう
ち、ターゲット材の加速粒子入射面と反対の面から放出
される高速陽電子を減速して利用する（減速材をターゲ
ット材で共用する場合には、ターゲット材の加速粒子入
射面と反対の面から放出される低速陽電子を利用する）
透過型の低速陽電子ビーム発生装置を提供する。これに
より、従来困難であった加速器のオンライン利用が容易
となり、高強度の低速陽電子ビームが継続的に得ること
ができるようになる。
【００１４】
【実施例】次に、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。
て説明する。
【００１５】図１を参照すると、本発明の第１の実施例
による低速陽電子ビーム発生装置は、加速器（図示せ
ず）にて発生された加速粒子１０を照射される入射面１
１ａを有するターゲット材１１と、減速材１２と、引き
出し電極１３とを備えている。ターゲット材１１は、入
射面１１ａに加速粒子１０を照射されると、ターゲット
材１１中に核反応によるβ+ 崩壊性同位元素を発生し、
該β+ 崩壊性同位元素からその周囲に四方八方に高速陽
電子を放出させる。減速材１２は、高速陽電子を受け、
高速陽電子を減速し、低速陽電子を放出する。引き出し
電極１３は、低速陽電子を低速陽電子ビーム１４として
取り出す。
による低速陽電子ビーム発生装置は、加速器（図示せ
ず）にて発生された加速粒子１０を照射される入射面１
１ａを有するターゲット材１１と、減速材１２と、引き
出し電極１３とを備えている。ターゲット材１１は、入
射面１１ａに加速粒子１０を照射されると、ターゲット
材１１中に核反応によるβ+ 崩壊性同位元素を発生し、
該β+ 崩壊性同位元素からその周囲に四方八方に高速陽
電子を放出させる。減速材１２は、高速陽電子を受け、
高速陽電子を減速し、低速陽電子を放出する。引き出し
電極１３は、低速陽電子を低速陽電子ビーム１４として
取り出す。
【００１６】本実施例においては、減速材１２は、ター
ゲット材１１の入射面１１ａとは反対側の面に対向して
配置され、該反対側の面から放出される高速陽電子を受
けて、低速陽電子を放出する。
ゲット材１１の入射面１１ａとは反対側の面に対向して
配置され、該反対側の面から放出される高速陽電子を受
けて、低速陽電子を放出する。
【００１７】前記加速器は、加速粒子１０として例えば
プロトンを発生するものであり、ターゲット材１１は例
えばアルミニウム製である。
プロトンを発生するものであり、ターゲット材１１は例
えばアルミニウム製である。
【００１８】ターゲット材１１は冷却液で冷却される。
【００１９】図２を参照すると、本発明の第２の実施例
による低速陽電子ビーム発生装置は、以下の点を除い
て、図１の低速陽電子ビーム発生装置と同様である。即
ち、減速材１２及び引き出し電極１３が真空容器１５中
に配置され、ターゲット材１１の入射面１１ａが真空容
器１５の外部に露出するように、ターゲット材１１が真
空容器１５の一部を構成している。真空容器１５の外部
には、ターゲット材１１を冷却ガス１６や冷却液等の冷
却流体で冷却する冷却装置（図示せず）が配置されてい
る。加速器（図示せず）は別の真空容器１７内に配置さ
れている。
による低速陽電子ビーム発生装置は、以下の点を除い
て、図１の低速陽電子ビーム発生装置と同様である。即
ち、減速材１２及び引き出し電極１３が真空容器１５中
に配置され、ターゲット材１１の入射面１１ａが真空容
器１５の外部に露出するように、ターゲット材１１が真
空容器１５の一部を構成している。真空容器１５の外部
には、ターゲット材１１を冷却ガス１６や冷却液等の冷
却流体で冷却する冷却装置（図示せず）が配置されてい
る。加速器（図示せず）は別の真空容器１７内に配置さ
れている。
【００２０】図３を参照すると、本発明の第３の実施例
による低速陽電子ビーム発生装置は、以下の点を除い
て、図２の低速陽電子ビーム発生装置と同様である。即
ち、減速材１２及び引き出し電極１３が真空容器１５中
に配置され、ターゲット材１１が真空容器１５の外部に
配置されている。ターゲット材１１の入射面１１ａとは
反対側の面と減速材１２との間には、真空容器１５の一
部を構成する薄膜１８が配置されている。この薄膜１８
は、前記反対側の面から放出される高速陽電子を透過す
る。冷却装置（図示せず）は、真空容器１５の外部に配
置され、ターゲット材１１を冷却ガス１６等の冷却流体
で冷却する。
による低速陽電子ビーム発生装置は、以下の点を除い
て、図２の低速陽電子ビーム発生装置と同様である。即
ち、減速材１２及び引き出し電極１３が真空容器１５中
に配置され、ターゲット材１１が真空容器１５の外部に
配置されている。ターゲット材１１の入射面１１ａとは
反対側の面と減速材１２との間には、真空容器１５の一
部を構成する薄膜１８が配置されている。この薄膜１８
は、前記反対側の面から放出される高速陽電子を透過す
る。冷却装置（図示せず）は、真空容器１５の外部に配
置され、ターゲット材１１を冷却ガス１６等の冷却流体
で冷却する。
【００２１】図４を参照すると、本発明の第４の実施例
による低速陽電子ビーム発生装置は、以下の点を除い
て、図３の低速陽電子ビーム発生装置と同様である。即
ち、引き出し電極１３が真空容器１５中に配置され、タ
ーゲット材１１が真空容器１５の外部に配置される。減
速材１２がターゲット材１１の入射面１１ａとは反対側
の面に対向するように、減速材１２が真空容器１５の一
部を構成している。冷却装置（図示せず）は、真空容器
１５の外部に配置され、ターゲット材１１を冷却ガス１
６等の冷却流体で冷却する。
による低速陽電子ビーム発生装置は、以下の点を除い
て、図３の低速陽電子ビーム発生装置と同様である。即
ち、引き出し電極１３が真空容器１５中に配置され、タ
ーゲット材１１が真空容器１５の外部に配置される。減
速材１２がターゲット材１１の入射面１１ａとは反対側
の面に対向するように、減速材１２が真空容器１５の一
部を構成している。冷却装置（図示せず）は、真空容器
１５の外部に配置され、ターゲット材１１を冷却ガス１
６等の冷却流体で冷却する。
【００２２】図５を参照すると、本発明の第５の実施例
による低速陽電子ビーム発生装置は、以下の点を除い
て、図１の低速陽電子ビーム発生装置と同様である。即
ち、ターゲット材１１´は、その入射面１１ａに加速粒
子１０を照射されると、ターゲット材１１中に核反応に
よるβ+ 崩壊性同位元素を発生し、該β+ 崩壊性同位元
素からその周囲に高速陽電子を放出させる機能と、該高
速陽電子を減速し、低速陽電子を放出する機能とを有す
る。引き出し電極１３は、入射面１１ａよりもターゲッ
ト材１１の入射面１１ａとは反対側の面に近い位置に配
置され、該反対側の面から放出される低速陽電子を低速
陽電子ビーム１４として取り出す。
による低速陽電子ビーム発生装置は、以下の点を除い
て、図１の低速陽電子ビーム発生装置と同様である。即
ち、ターゲット材１１´は、その入射面１１ａに加速粒
子１０を照射されると、ターゲット材１１中に核反応に
よるβ+ 崩壊性同位元素を発生し、該β+ 崩壊性同位元
素からその周囲に高速陽電子を放出させる機能と、該高
速陽電子を減速し、低速陽電子を放出する機能とを有す
る。引き出し電極１３は、入射面１１ａよりもターゲッ
ト材１１の入射面１１ａとは反対側の面に近い位置に配
置され、該反対側の面から放出される低速陽電子を低速
陽電子ビーム１４として取り出す。
【００２３】図６を参照すると、本発明の第６の実施例
による低速陽電子ビーム発生装置は、以下の点を除い
て、図５の低速陽電子ビーム発生装置と同様である。即
ち、引き出し電極１３が真空容器１５中に配置され、タ
ーゲット材１１´の入射面１１ａが真空容器１５の外部
に露出するように、ターゲット材１１´が真空容器１５
の一部を構成している。真空容器１５の外部には、ター
ゲット材１１を冷却ガス１６等の冷却流体で冷却する冷
却装置（図示せず）が配置されている。加速器（図示せ
ず）は別の真空容器１７内に配置されている。
による低速陽電子ビーム発生装置は、以下の点を除い
て、図５の低速陽電子ビーム発生装置と同様である。即
ち、引き出し電極１３が真空容器１５中に配置され、タ
ーゲット材１１´の入射面１１ａが真空容器１５の外部
に露出するように、ターゲット材１１´が真空容器１５
の一部を構成している。真空容器１５の外部には、ター
ゲット材１１を冷却ガス１６等の冷却流体で冷却する冷
却装置（図示せず）が配置されている。加速器（図示せ
ず）は別の真空容器１７内に配置されている。
【００２４】次に図１乃至図６の実施例の構成要素の各
々について詳細に説明する。
々について詳細に説明する。
【００２５】ターゲット材の厚さ ターゲット材１１及び１１´の厚さは、ターゲット材中
の加速粒子１０の飛程よりも若干長くする。このことに
より、ターゲット材中に入射した加速粒子を全てターゲ
ット材中で停止させることができ、下流に位置する減速
材１２（或いは、ターゲット材１１´中の減速材として
働く部分）に照射損傷を与えることを防ぐことができ
る。
の加速粒子１０の飛程よりも若干長くする。このことに
より、ターゲット材中に入射した加速粒子を全てターゲ
ット材中で停止させることができ、下流に位置する減速
材１２（或いは、ターゲット材１１´中の減速材として
働く部分）に照射損傷を与えることを防ぐことができ
る。
【００２６】具体的には、例えば加速粒子が１８ＭｅＶ
プロトンで、ターゲット材がアルミニウム（27Ａｌ）の
とき、アルミニウム中でのプロトンの飛程は１．７９ｍ
ｍであるので、ターゲット材であるアルミニウムの厚さ
は１．８〜２．０ｍｍ程度となる。また、このとき発生
されるβ+ 崩壊性同位元素（27Ｓｉ）は、０〜１．６ｍ
ｍの深さにまで広く分布しているので、高速陽電子は加
速粒子入射面１１ａからだけではなく、入射面１１ａと
反対側の面からも十分な量が放出される。これにより低
速陽電子ビーム１４の強度は、プロトン電流１μＡ当た
り、ターゲット材がアルミニウム製で反射型の低速陽電
子ビーム発生装置の場合、５×１０5 ×照射損傷による
減衰（０より大きく１より小さい数であって、０に近い
数）［ｓｌｏｗ ｅ+ ／ｓ］となり、ターゲット材がア
ルミニウム製で透過型の本発明による低速陽電子ビーム
発生装置の場合、４×１０5 ［ｓｌｏｗ ｅ+ ／ｓ］と
なり、照射損傷を考慮すれば、反射型よりも本発明の透
過型の方が有利であることがわかる（図７参照）。な
お、ｓｌｏｗ ｅ+ ／ｓは、１秒間に放出される低速陽
電子の数の単位である。
プロトンで、ターゲット材がアルミニウム（27Ａｌ）の
とき、アルミニウム中でのプロトンの飛程は１．７９ｍ
ｍであるので、ターゲット材であるアルミニウムの厚さ
は１．８〜２．０ｍｍ程度となる。また、このとき発生
されるβ+ 崩壊性同位元素（27Ｓｉ）は、０〜１．６ｍ
ｍの深さにまで広く分布しているので、高速陽電子は加
速粒子入射面１１ａからだけではなく、入射面１１ａと
反対側の面からも十分な量が放出される。これにより低
速陽電子ビーム１４の強度は、プロトン電流１μＡ当た
り、ターゲット材がアルミニウム製で反射型の低速陽電
子ビーム発生装置の場合、５×１０5 ×照射損傷による
減衰（０より大きく１より小さい数であって、０に近い
数）［ｓｌｏｗ ｅ+ ／ｓ］となり、ターゲット材がア
ルミニウム製で透過型の本発明による低速陽電子ビーム
発生装置の場合、４×１０5 ［ｓｌｏｗ ｅ+ ／ｓ］と
なり、照射損傷を考慮すれば、反射型よりも本発明の透
過型の方が有利であることがわかる（図７参照）。な
お、ｓｌｏｗ ｅ+ ／ｓは、１秒間に放出される低速陽
電子の数の単位である。
【００２７】ターゲット材の種類 ターゲット材１１及び１１´の種類は、その中に製造さ
れるβ+ 崩壊性同位元素から放出される高速陽電子（β
+ 線）の最大エネルギーが大きいものの方がよい。最大
エネルギーが大きいほど、β+ 崩壊性同位元素から放出
される高速陽電子が効率よくターゲット外へ脱出し（減
速材１２をターゲット材１１´で共用する場合には、高
速陽電子が効率よくターゲット材１１´中の減速材とし
て働く部分に到達し）、より多くの高速陽電子が減速材
１２（減速材として働く部分）に入射し且つ減速され、
低速陽電子ビーム１４の高強度化を実現することができ
る。
れるβ+ 崩壊性同位元素から放出される高速陽電子（β
+ 線）の最大エネルギーが大きいものの方がよい。最大
エネルギーが大きいほど、β+ 崩壊性同位元素から放出
される高速陽電子が効率よくターゲット外へ脱出し（減
速材１２をターゲット材１１´で共用する場合には、高
速陽電子が効率よくターゲット材１１´中の減速材とし
て働く部分に到達し）、より多くの高速陽電子が減速材
１２（減速材として働く部分）に入射し且つ減速され、
低速陽電子ビーム１４の高強度化を実現することができ
る。
【００２８】具体的には、例えば加速粒子が１８ＭｅＶ
プロトンで、ターゲット材がアルミニウム（27Ａｌ）の
とき、β+ 崩壊性同位元素として27Ｓｉができ、27Ｓｉ
から放出される高速陽電子（β+ 線）の最大エネルギー
は３．８５ＭｅＶである。一方、加速粒子が１８ＭｅＶ
プロトンで、ターゲット材がボロン（11Ｂ）のときは、
β+ 崩壊性同位元素として11Ｃができ、11Ｃから放出さ
れる高速陽電子（β+線）の最大エネルギーは０．９６
ＭｅＶしかない。このため、ターゲット材からの高速陽
電子の脱出能力（脱出係数）は、アルミニウムターゲッ
トのときがボロンターゲットのときの約１０倍となり、
得られる低速陽電子ビーム１４の強度は、プロトン電流
１μＡ当たり、ターゲット材がアルミニウム製で透過型
の低速陽電子ビーム発生装置の場合、４×１０5 ［ｓｌ
ｏｗ ｅ+ ／ｓ］となり、ターゲット材がボロン製で透
過型の低速陽電子ビーム発生装置の場合、０．５×１０
5［ｓｌｏｗ ｅ+ ／ｓ］となる。以上により、高速陽
電子（β+ 線）の最大エネルギーの大きなβ+ 崩壊性同
位元素のできるアルミニウムターゲットの方がボロンタ
ーゲットよりも有利であることがわかる（図７参照）。
プロトンで、ターゲット材がアルミニウム（27Ａｌ）の
とき、β+ 崩壊性同位元素として27Ｓｉができ、27Ｓｉ
から放出される高速陽電子（β+ 線）の最大エネルギー
は３．８５ＭｅＶである。一方、加速粒子が１８ＭｅＶ
プロトンで、ターゲット材がボロン（11Ｂ）のときは、
β+ 崩壊性同位元素として11Ｃができ、11Ｃから放出さ
れる高速陽電子（β+線）の最大エネルギーは０．９６
ＭｅＶしかない。このため、ターゲット材からの高速陽
電子の脱出能力（脱出係数）は、アルミニウムターゲッ
トのときがボロンターゲットのときの約１０倍となり、
得られる低速陽電子ビーム１４の強度は、プロトン電流
１μＡ当たり、ターゲット材がアルミニウム製で透過型
の低速陽電子ビーム発生装置の場合、４×１０5 ［ｓｌ
ｏｗ ｅ+ ／ｓ］となり、ターゲット材がボロン製で透
過型の低速陽電子ビーム発生装置の場合、０．５×１０
5［ｓｌｏｗ ｅ+ ／ｓ］となる。以上により、高速陽
電子（β+ 線）の最大エネルギーの大きなβ+ 崩壊性同
位元素のできるアルミニウムターゲットの方がボロンタ
ーゲットよりも有利であることがわかる（図７参照）。
【００２９】更に、アルミニウムターゲットを利用する
と、上記の他に、製造するβ+ 崩壊性同位元素の半減期
が短い（４秒）ので操作性に富み、また、製造するβ+
崩壊性同位元素の収量が多く（プロトン電流１μＡ当た
り、９ＧＢｑ（ベクレル）程度）且つ１００パーセント
β+ 崩壊するので、得られる低速陽電子ビーム１４の強
度が大きい等のメリットもある。
と、上記の他に、製造するβ+ 崩壊性同位元素の半減期
が短い（４秒）ので操作性に富み、また、製造するβ+
崩壊性同位元素の収量が多く（プロトン電流１μＡ当た
り、９ＧＢｑ（ベクレル）程度）且つ１００パーセント
β+ 崩壊するので、得られる低速陽電子ビーム１４の強
度が大きい等のメリットもある。
【００３０】このように、透過型の低速陽電子ビーム発
生装置を実現するのに適したターゲット材の一候補とし
て、アルミニウムが挙げられる。まとめとして、ターゲ
ット材にアルミニウムとボロンを透過型及び反射型で利
用したときの比較を図７に示す。上で述べたように、反
射型よりも透過型の方が、またボロンターゲットよりも
アルミニウムターゲットの方が安定した高強度低速陽電
子ビームを発生できることがわかる。
生装置を実現するのに適したターゲット材の一候補とし
て、アルミニウムが挙げられる。まとめとして、ターゲ
ット材にアルミニウムとボロンを透過型及び反射型で利
用したときの比較を図７に示す。上で述べたように、反
射型よりも透過型の方が、またボロンターゲットよりも
アルミニウムターゲットの方が安定した高強度低速陽電
子ビームを発生できることがわかる。
【００３１】また、図２〜図４及び図６に示すように、
加速粒子１０を一旦真空容器１７の外部に導き、ターゲ
ット材１１や１１´を真空容器１５の一部（図２及び図
６）や真空容器１５の外部に（図３及び図４）配置する
ことにより、ターゲット材１１や１１´の冷却能率を上
げることも可能である。これにより、図１や図５の場合
よりも多くの加速粒子１０をターゲット材１１や１１´
に当てることが可能になり、低速陽電子ビーム１４の強
度を増加することができる。
加速粒子１０を一旦真空容器１７の外部に導き、ターゲ
ット材１１や１１´を真空容器１５の一部（図２及び図
６）や真空容器１５の外部に（図３及び図４）配置する
ことにより、ターゲット材１１や１１´の冷却能率を上
げることも可能である。これにより、図１や図５の場合
よりも多くの加速粒子１０をターゲット材１１や１１´
に当てることが可能になり、低速陽電子ビーム１４の強
度を増加することができる。
【００３２】更に、図２及び図６において、ターゲット
材１１や１１´として市販のガスケットと同径のアルミ
ニウム円盤を用いることにより、ターゲット材１１や１
１´のセットアップや取り替え作業を容易にすることが
できる。
材１１や１１´として市販のガスケットと同径のアルミ
ニウム円盤を用いることにより、ターゲット材１１や１
１´のセットアップや取り替え作業を容易にすることが
できる。
【００３３】減速材及び引き出し電極 減速材１２は陽電子に対して負の仕事関数を持ち、効率
よく高速陽電子を減速する物質であり、具体的には、タ
ングステン、ニッケル等の単結晶（効率は落ちるが、多
結晶でも可能）の箔であり、真空中で焼鈍し欠陥を取り
除いた上で使用する。なお、ターゲット材１１´がそれ
自身負の仕事関数を持っている場合には、別に減速材１
２を使用せず、ターゲット材１１´で減速材１２を共用
できる。
よく高速陽電子を減速する物質であり、具体的には、タ
ングステン、ニッケル等の単結晶（効率は落ちるが、多
結晶でも可能）の箔であり、真空中で焼鈍し欠陥を取り
除いた上で使用する。なお、ターゲット材１１´がそれ
自身負の仕事関数を持っている場合には、別に減速材１
２を使用せず、ターゲット材１１´で減速材１２を共用
できる。
【００３４】減速材１２は、加速粒子１０が当たらない
ようにするために、ターゲット材１１の加速粒子入射面
１１ａと反対側の面に配置する。これにより、加速粒子
入射系と低速陽電子ビーム取り出し系を独立させること
が可能になるので、反射型に比べて光学系をよりシンプ
ルにすることができ、コストの低減化にもつながる。
ようにするために、ターゲット材１１の加速粒子入射面
１１ａと反対側の面に配置する。これにより、加速粒子
入射系と低速陽電子ビーム取り出し系を独立させること
が可能になるので、反射型に比べて光学系をよりシンプ
ルにすることができ、コストの低減化にもつながる。
【００３５】減速材１２はできるだけターゲット材１１
に近づけるのが、得られる低速陽電子ビーム１４の強度
にとって効果的である。また引き出し電極１３によって
効率的に低速陽電子ビーム１４を引き出せるように正の
電位をかけられるようにする。
に近づけるのが、得られる低速陽電子ビーム１４の強度
にとって効果的である。また引き出し電極１３によって
効率的に低速陽電子ビーム１４を引き出せるように正の
電位をかけられるようにする。
【００３６】真空容器 真空容器は図１及び図５のように加速器と低速陽電子ビ
ーム発生装置の真空系を同一にしてもよいが、図２〜図
４及び図６のように加速器と低速陽電子ビーム発生装置
の真空系を分離した方が、ターゲット材１１や１１´の
冷却能力が増すために、加速粒子の量を増やすことが可
能となり、結果的に低速陽電子ビーム１４の強度を増加
することができ、またシステムとして安全である。
ーム発生装置の真空系を同一にしてもよいが、図２〜図
４及び図６のように加速器と低速陽電子ビーム発生装置
の真空系を分離した方が、ターゲット材１１や１１´の
冷却能力が増すために、加速粒子の量を増やすことが可
能となり、結果的に低速陽電子ビーム１４の強度を増加
することができ、またシステムとして安全である。
【００３７】
【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明で
は、従来の反射型の低速陽電子ビーム発生装置では困難
であった、加速器のオンライン使用による高強度低速陽
電子ビームの発生が、透過型を採用することによって容
易となった。また、反射型に比べて透過型は光学系がシ
ンプルであるので、技術的にも容易であり、コストの低
減が可能となった。更に、加速器と低速陽電子ビーム発
生装置の真空系を切り離し、ターゲット材を効率よく冷
やせるように工夫し、加速粒子の量を増やせるようにす
ることによって、得られる低速陽電子ビーム強度の増加
を可能にした。
は、従来の反射型の低速陽電子ビーム発生装置では困難
であった、加速器のオンライン使用による高強度低速陽
電子ビームの発生が、透過型を採用することによって容
易となった。また、反射型に比べて透過型は光学系がシ
ンプルであるので、技術的にも容易であり、コストの低
減が可能となった。更に、加速器と低速陽電子ビーム発
生装置の真空系を切り離し、ターゲット材を効率よく冷
やせるように工夫し、加速粒子の量を増やせるようにす
ることによって、得られる低速陽電子ビーム強度の増加
を可能にした。
【図１】本発明の第１の実施例による低速陽電子ビーム
発生装置の構成図。
発生装置の構成図。
【図２】本発明の第２の実施例による低速陽電子ビーム
発生装置の構成図。
発生装置の構成図。
【図３】本発明の第３の実施例による低速陽電子ビーム
発生装置の構成図。
発生装置の構成図。
【図４】本発明の第４の実施例による低速陽電子ビーム
発生装置の構成図。
発生装置の構成図。
【図５】本発明の第５の実施例による低速陽電子ビーム
発生装置の構成図。
発生装置の構成図。
【図６】本発明の第６の実施例による低速陽電子ビーム
発生装置の構成図。
発生装置の構成図。
【図７】本発明の低速陽電子ビーム発生装置の動作及び
特徴を説明するための図。
特徴を説明するための図。
【図８】低速陽電子ビーム発生装置における加速器のオ
ンライン使用及びオフライン使用を説明するための図。
ンライン使用及びオフライン使用を説明するための図。
１０ 加速粒子 １１ ターゲット材 １１ａ 入射面 １２ 減速材 １３ 引き出し電極 １４ 低速陽電子ビーム １５ 真空容器 １６ 冷却ガス １７ 真空容器 １８ 薄膜 １１´ ターゲット材
Claims (12)
- 【請求項１】 加速器にて発生された加速粒子を照射さ
れる入射面を有するターゲット材と、減速材と、引き出
し電極とを備え、前記ターゲット材は、前記入射面に前
記加速粒子を照射されると、前記ターゲット材中に核反
応によるβ+崩壊性同位元素を発生し、該β+ 崩壊性同
位元素からその周囲に高速陽電子を放出させるものであ
り、前記減速材は、前記高速陽電子を受け、前記高速陽
電子を減速し、低速陽電子を放出するものであり、前記
引き出し電極は、前記低速陽電子を低速陽電子ビームと
して取り出すものである低速陽電子ビーム発生装置にお
いて、 前記減速材は、前記ターゲット材の前記入射面とは反対
側の面に対向して配置され、該反対側の面から放出され
る前記高速陽電子を受けて、前記低速陽電子を放出する
ことを特徴とする低速陽電子ビーム発生装置。 - 【請求項２】 前記加速器は、加速粒子としてプロトン
を発生するものである請求項１に記載の低速陽電子ビー
ム発生装置において、前記ターゲット材がアルミニウム
であることを特徴とする低速陽電子ビーム発生装置。 - 【請求項３】 前記減速材及び前記引き出し電極が真空
容器中に配置され、前記ターゲット材の前記入射面が前
記真空容器の外部に露出するように、前記ターゲット材
が前記真空容器の一部を構成していることを特徴とする
請求項１に記載の低速陽電子ビーム発生装置。 - 【請求項４】 前記真空容器の外部に配置され、前記タ
ーゲット材を冷却流体で冷却する冷却装置を有すること
を特徴とする請求項３に記載の低速陽電子ビーム発生装
置。 - 【請求項５】 前記減速材及び前記引き出し電極が真空
容器中に配置され、前記ターゲット材が該真空容器の外
部に配置され、前記ターゲット材の前記反対側の面と前
記減速材との間に、前記真空容器の一部を構成し、前記
反対側の面から放出される前記高速陽電子を透過する薄
膜を有することを特徴とする請求項１に記載の低速陽電
子ビーム発生装置。 - 【請求項６】 前記真空容器の外部に配置され、前記タ
ーゲット材を冷却流体で冷却する冷却装置を有すること
を特徴とする請求項５に記載の低速陽電子ビーム発生装
置。 - 【請求項７】 前記引き出し電極が真空容器中に配置さ
れ、前記ターゲット材が該真空容器の外部に配置され、
前記減速材が前記ターゲット材の前記反対側の面に対向
するするように、前記減速材が前記真空容器の一部を構
成していることを特徴とする請求項１に記載の低速陽電
子ビーム発生装置。 - 【請求項８】 前記真空容器の外部に配置され、前記タ
ーゲット材を冷却流体で冷却する冷却装置を有すること
を特徴とする請求項７に記載の低速陽電子ビーム発生装
置。 - 【請求項９】 加速器にて発生された加速粒子を照射さ
れる入射面を有するターゲット材と、引き出し電極とを
備え、前記ターゲット材は、前記入射面に前記加速粒子
を照射されると、前記ターゲット材中に核反応によるβ
+ 崩壊性同位元素を発生し、該β+ 崩壊性同位元素から
その周囲に高速陽電子を放出させる機能と、該高速陽電
子を減速し、低速陽電子を放出する機能とを有するもの
であり、前記引き出し電極は、前記低速陽電子を低速陽
電子ビームとして取り出すものである低速陽電子ビーム
発生装置において、 前記引き出し電極は、前記入射面よりも前記ターゲット
材の該入射面とは反対側の面に近い位置に配置され、該
反対側の面から放出される前記低速陽電子を前記低速陽
電子ビームとして取り出すものであることを特徴とする
低速陽電子ビーム発生装置。 - 【請求項１０】 前記加速器は、加速粒子としてプロト
ンを発生するものである請求項９に記載の低速陽電子ビ
ーム発生装置において、前記ターゲット材がアルミニウ
ムであることを特徴とする低速陽電子ビーム発生装置。 - 【請求項１１】 前記引き出し電極が真空容器中に配置
され、前記ターゲット材の前記入射面が前記真空容器の
外部に露出するように、前記ターゲット材が前記真空容
器の一部を構成していることを特徴とする請求項９に記
載の低速陽電子ビーム発生装置。 - 【請求項１２】 前記真空容器の外部に配置され、前記
ターゲット材を冷却流体で冷却する冷却装置を有するこ
とを特徴とする請求項１１に記載の低速陽電子ビーム発
生装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5063610A JP2847605B2 (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 低速陽電子ビーム発生装置 |
| US08/203,628 US5519738A (en) | 1993-03-23 | 1994-03-01 | Transmission type slow positron beam generating device |
| US08/550,201 US5583896A (en) | 1993-03-23 | 1995-10-30 | Transmission type slow positron beam generating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5063610A JP2847605B2 (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 低速陽電子ビーム発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06273594A JPH06273594A (ja) | 1994-09-30 |
| JP2847605B2 true JP2847605B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=13234244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5063610A Expired - Fee Related JP2847605B2 (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 低速陽電子ビーム発生装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5519738A (ja) |
| JP (1) | JP2847605B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001056307A (ja) * | 1999-08-19 | 2001-02-27 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 陽電子再放出顕微鏡及び陽電子ビームを用いた観察方法 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0541560Y2 (ja) * | 1986-12-04 | 1993-10-20 | ||
| US5486999A (en) * | 1994-04-20 | 1996-01-23 | Mebane; Andrew H. | Apparatus and method for categorizing health care utilization |
| US5917874A (en) * | 1998-01-20 | 1999-06-29 | Brookhaven Science Associates | Accelerator target |
| US6743516B2 (en) | 2000-09-29 | 2004-06-01 | Guardian Industries Corporation | Highly durable hydrophobic coatings and methods |
| JP2006196353A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Hitachi Ltd | 加速器中性子源及びこれを用いたホウ素中性子捕捉療法システム |
| JP4984063B2 (ja) * | 2007-06-06 | 2012-07-25 | 国立大学法人 千葉大学 | 低速陽電子輝度増強用透過型減速材の製造方法、低速陽電子輝度増強用透過型減速材、低速陽電子ビームの輝度増強方法、高輝度低速陽電子ビーム発生装置および陽電子顕微鏡 |
| US7750325B2 (en) * | 2007-11-28 | 2010-07-06 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Methods and apparatus for producing and storing positrons and protons |
| JP6176604B2 (ja) * | 2013-02-08 | 2017-08-09 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 | １１ｃまたは１０ｃを含む気体化合物を生成する方法および装置 |
| CN106938124B (zh) * | 2016-01-04 | 2019-10-01 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 中子缓速材料 |
| US11315700B2 (en) * | 2019-05-09 | 2022-04-26 | Strangis Radiopharmacy Consulting and Technology | Method and apparatus for production of radiometals and other radioisotopes using a particle accelerator |
| US20240107653A1 (en) * | 2022-09-23 | 2024-03-28 | Shine Technologies, Llc | Cooling plate assembly for plasma windows positioned in a beam accelerator system |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4288424A (en) * | 1979-01-15 | 1981-09-08 | Massachusetts Institute Of Technology | Generator for ionic gallium-68 based on column chromatography |
| US4800060A (en) * | 1982-08-03 | 1989-01-24 | Yeda Research & Development Co., Ltd. | Window assembly for positron emitter |
| US4867939A (en) * | 1987-04-03 | 1989-09-19 | Deutch Bernhard I | Process for preparing antihydrogen |
| US5015851A (en) * | 1990-05-31 | 1991-05-14 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Slow positron beam generator for lifetime studies |
| US5200619A (en) * | 1991-10-04 | 1993-04-06 | Associated Universities, Inc. | Determination of interfacial states in solid heterostructures using a variable-energy positron beam |
-
1993
- 1993-03-23 JP JP5063610A patent/JP2847605B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-03-01 US US08/203,628 patent/US5519738A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-10-30 US US08/550,201 patent/US5583896A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001056307A (ja) * | 1999-08-19 | 2001-02-27 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 陽電子再放出顕微鏡及び陽電子ビームを用いた観察方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06273594A (ja) | 1994-09-30 |
| US5583896A (en) | 1996-12-10 |
| US5519738A (en) | 1996-05-21 |
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