JP2979004B2 - コヒーレント短波長放射線源 - Google Patents

コヒーレント短波長放射線源

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JP2979004B2 JP2417080A JP41708090A JP2979004B2 JP 2979004 B2 JP2979004 B2 JP 2979004B2 JP 2417080 A JP2417080 A JP 2417080A JP 41708090 A JP41708090 A JP 41708090A JP 2979004 B2 JP2979004 B2 JP 2979004B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コヒーレント短波長放
射線の発生に関し、特に、コンプトン散乱効果を利用し
たコヒーレント短波長放射線（例えば、Ｘ線および／ま
たは紫外線）の発生に関する。
【０００２】
【従来の技術】５００ｅＶ〜１，０００ｅＶのエネルギ
領域にあるＸ線のコヒーレント源は、生体内生体材料、
すなわち、生体材料を水和物として研究するために、超
高分解能Ｘ線顕微鏡の第１要素として使用することがで
きる。
【０００３】このコヒーレント源は、従来の顕微鏡にあ
る光源と同等の物である。必ずしも生物科学の分野に限
らない、Ｘ線発生器のその他多くの用途は、文献に報告
されている。
【０００４】ウォータウィンドウエネルギ範囲の準コヒ
ーレントＸ線ビームは、蓄積リング群により発生され
る。これらの器械からのシンクロトロン放射は、極小孔
およびモノクロメータを通過した放射線の小開口角を選
定することによりろ過される。この結果、光子束は、非
常に減少する（およそ７桁以上）。実際、これらの放射
線源は、単一物体の原理証明ホログラフ像を製作するの
に使用されて来た。走査像および準光学像も示されて来
た。蓄積リングから得られる強度では、照射時間を短く
することができない。すなわち、数分から数時間の照射
である（高度光源レポート、（ＬＳＧＮ−００８） Ｌ
ＢＬ−２７４２０，エム・アール・ホウウェルズの「生
命科学のための軟Ｘ線画像」から採用された表１参
照）。
【０００５】未来の高輝度蓄積リングは、後２，３年の
認識の深化により、Ｘ線顕微鏡検査が高分解能の前提を
満足する値まで使用可能束を増加させる可能性がある。
しかし、Ｘ線源が蓄積リングである限り、高分解能画像
技術は、国立実験室環境を離れることができない。
【０００６】可能な限り自然状態に近い状態で生物の構
造を観察することの重要性は、強調してもし過ぎること
がない。現在、生体の活動的機能構造の高分解能画像
は、得られないでいる。実際、これらの画像の大部分
は、原材料を歪め、修正し、不自然化することにより得
られているため、多くの場合、原物体にはほとんど似て
いない。
【０００７】ルシコその他によるＢＮＬ３８４５０（１
９８６年６月）の「軟Ｘ線領域におけるコヒーレント後
方散乱」は、単一波長Ｘ線を発生させる方法を提案して
いる。これは、すなわち、運動方向における密度が適宜
の方法で変調される（入射レーザのドップラー偏移した
波長と共鳴するように）電子群上で光子ビームを散乱さ
せることにより、散乱された放射線の強度の著しい増大
を得ることができる。また、コヒーレント度は、散乱さ
れたビーム中に現われている。電子群の変調は、磁場と
レーザ光自体の相互作用により得られ、まず、エネルギ
変調を生じる。このエネルギ変調は、必要により、変調
された電子群を幾らかの距離だけ移動することにより空
間変調に変換される。
【０００８】上記後方散乱技術は、狭い帯域幅のＸ線を
発生するが、該Ｘ線は、必要分解能で可能な「生体内」
画像を製作するのに十分な空間的コヒーレンスも十分な
強度も有しない。例えば、蓄積リングを使用することに
より準コヒーレントＸ線（上述した）を生じる方法のよ
うな当業者に公知の他のコヒーレントＸ線発生方法は、
極端な減衰を生じる結果となるから、顕微鏡検査のため
に過大な照射時間を必要とする。
【０００９】
【発明の要約】したがって、本発明の目的は、高分解能
で結像するのに十分な強度と空間的コヒーレンスとを備
えたコヒーレント短波長放射線源を提供することであ
る。
【００１０】本発明の他の目的は、実験室型環境で使用
することのできる比較的小型のコヒーレント短波長放射
線源を提供することである。
【００１１】これらの目的および他の目的は、レーザか
らの光子ビームが小型のパルス電力直線加速器から高エ
ネルギ電子群上で散乱され、Ｘ線から遠紫外線（すなわ
ち、１ｋｅＶ〜１０ｅＶ）に渡るコヒーレント短波長放
射線を生じる本発明によって達成される。本発明によれ
ば、入射レーザのドップラー偏移した波長に共鳴するよ
うに電子群の長手方向密度を変調する必要がないという
効果がある。本発明の他の有利な態様は、コヒーレント
に動作する電子の数の桁の因子により、後方散乱された
放射ビームの強度が増大することである。したがって、
本発明は、まず、顕微鏡検査のために十分な強度を有す
る比較的小型のコヒーレント短波長放射線源を提供する
ことである。
【００１２】本発明において、後方コンプトン散乱のた
めに使用される高エネルギ電子は、原理において、米国
特許出願第０７／２４４，１２１号に記載されクレーム
されたものと類似の新規パルス電力直線加速器構造によ
り加速される。パルス電力直線加速器の基本構造は、高
電圧パルスが周縁から内方へ走行し、最終的に高電界カ
ソードから抽出された電子ビームに印加される直線変圧
器として作用する径方向導波管列からなる。このような
構造は、極短飛行路において高エネルギ電子の極短強パ
ルスを生じる。
【００１３】パルス電力直線加速器からの高エネルギ電
子の短パルスは、例えば、ＣＯ２レーザのようなコヒー
レント低エネルギ光子ビームにほぼ正面衝突するように
送出され、光子の後方散乱および生体画像に必要なエネ
ルギ範囲にあるコヒーレント短波長放射線を生じる。
【００１４】
【好適な実施例の詳細な説明】Ｉ．発明の構成および作
用 第１図に示されているように、本発明は、４個の主要部
品、すなわち、粒子発生器すなわち電子源５、直線加速
器１０、マグネットアレイ２０（任意）およびレーザ３
０を有する。簡単に説明すると、本発明の作用におい
て、電子源５は、電子を発生し、この電子は、直線加速
器１０により加速され、マグネットアレイ２０により集
束され、ほぼ正面衝突するようにレーザ３０から射出さ
れたコヒーレント光に向けて放射される。この結果、レ
ーザ光は、後方散乱され、コヒーレントＸ線を生じる。
【００１５】本発明の個々の部品について更に詳細に説
明する。
【００１６】Ａ．電子源 電子源５は、高電界ダイオードであり、後述される加速
器を構成する変圧器群の１つに類似した構造を有するこ
とが望ましい。電子を発生させるために、ダイオード
（例えば、イットリウムまたはサマリウムのように紫外
線中の量子効率が高い金属で作られた）のカソードは、
ＫｒＦレーザまたはＮｄ：ＹＡＧ４倍化レーザから放出
された紫外線レーザ光によって衝撃される。
【００１７】Ｂ．直線加速器 直線加速器の構成は、原理において、１９８８年９月１
４日に出願された米国特許出願第０７／２４４，１２１
号であって、現在、米国特許第４，８９３，０８９号
（この開示内容は、引用により本明細書に編入される）
となっているものに開示された構成と類似している。該
先行出願に開示されているように、本発明の直線加速器
１０は、直列配置された複数個の加速ギャップから成
る。これらの加速ギャップは、各々加速ギャップの１個
を与える複数本の送電路に沿って同時に伝播する単一エ
ネルギパルスを放出または切替えることにより順次付勢
される。送電路は、直線加速器の電子群が送電路を通過
すると同時に電力パルスが各加速ギャップに存在してい
るように長さが累進化されている。
【００１８】本発明に使用された直線加速器の構造と先
行出願の構造との相違は、低エネルギビームの場合、加
速段階の数が少なく（５０未満）、そのため、必要なス
イッチの数が管理可能であるだけの理由で送電路のねじ
れを避けることができる。ＧｅＶのエネルギに適する先
の実施例においては、送電路は、ねじられることにより
スイッチの数を最小化または削減する。勿論、先の実施
例の構成は、本発明においても同様に使用することがで
きる。
【００１９】本発明の多エレメント型直線加速器１０の
加速構造の概略は、第２図に示されている。加速構造の
平面図は、第６図に示されており、直線加速器１０のエ
レメント２５は、隣合わせのエレメント間で９０゜オフ
セットされた状態で、重層化されている。９０゜オフセ
ットが望ましいが、例えば、１８０゜（４）、４５゜
（８）または６０゜（６）のような他の偶数個のサブデ
ビジョンであっても機能する。
【００２０】第３図の斜視図および第４図の先端部拡大
図に示されているように、直線加速器１０の各エレメン
ト２５は、隔置された１対の平行なテーパ板３１および
３２を有する。テーパ板３１および３２のそれぞれのテ
ーパ端は、ほぼ直線となる粒子走行路が貫通する孔３３
を有する。直線加速器１０内へ電力を入射させる手段
は、電荷蓄積板３４および常開スイッチ３５により構成
されることが望ましい。電荷蓄積板３４は、送電路板３
１および３２間において入力領域３６に配置される。
【００２１】第６図に示されているように、ミラー５０
は、第２図に関して上方へ加速路３９に沿って移動して
いるように見えるエネルギこう配を効果的に形成するよ
うに、各スイッチ３５に適切なタイミングを以って光を
順次送るのに使用される。
【００２２】絶縁材料３８は、加速路３９が貫通した孔
３３を有する中央部を除いてテーパ板３１および３２間
の空間を充填している。エネルギパルスの過渡時間は、
絶縁材料３８の誘電率によって制御される。テーパ板３
１および３２間の空間のテーパは、入射領域３６の幅ｇ
1 が加速領域３７の幅ｇ2 よりも大きく、加速領域３７
の電界を制御する。上記電界を更に増大させるために、
各テーパ板３１および３２は、加速領域３７の幅Ｗ2 よ
りも大きいパルス入射領域３６の幅Ｗ1 を有する。
【００２３】第５図には、直線加速器１０内へ１個のエ
ネルギパルスを発生させるためのスイッチ６０が示され
ている。スイッチ６０は、比較的大電流で適度な高電圧
の高信頼性超高速スイッチングに使用されるレーザトリ
ガスイッチであるガスアバランシェであることが望まし
い。このようなスイッチは、アール・イー・カッセル，
エフ・ヴィラによるＳＬＡＣ−ＰＵＢ−４８５８（１９
８９年２月）の「ガス中の高速スイッチング」に記載さ
れている。この記載は、引用により、本明細書に編入さ
れる。また、例えば、ソリッドステート（ＧａＡｓまた
はシリコン）または光電スイッチのような他の低エネル
ギスイッチを使用してもよい。適当なソリッドステート
スイッチの代表例は、ブルックハーベンナショナルレポ
ート，１９８８年１０月１６〜２１日号のイー・テー・
リンケの「交換電力工場の事業」に記載されており、ジ
ェイ・フィッシャーその他は、同論文中に適当な光電ス
イッチを記載している。ガスアバランシェスイッチは、
高エネルギー衝突器に使用するのに、または、最終エネ
ルギが１００ＭＶの桁以上の器械に十分な高さのエネル
ギ効率を有する。低エネルギの器械に対しては、本発明
の機械と同様に、ソリッドステートスイッチおよび光電
スイッチが実行できる解決方法である。
【００２４】第５図に示された好適なガスアバンシェス
イッチ６０は、約３０気圧まで加圧されたガス６２が充
填された中空部６３を有し紫外線を透過する成形水晶素
子６１を含むブルムライン（Ｂｌｕｍｌｅｉｎ）型パル
ス発生網中のスイッチング素子である。中空部６３は、
ほぼ蓄積電極３４の幅だけ延びており、蓄積電極３４の
アノード電極（成形端部）３４ａは、中空部６３内に配
置されている。送電路板３２の成形端部３２ａは、中空
部６３内に配置されており、テーパ板３１は、中空部４
３内へ延びていない。テーパ板３１の端部３１ａは、水
晶素子６１のスロット６１ａ内に配置されている。水晶
素子６０の各部は、蓄積電極（アノード）３４およびテ
ーパ板３１および３２間に介挿され、蓄積電極３４の領
域において、直接、テーパ板３１および３２間に介挿さ
れている。
【００２５】ガス６２の初期イオン化は、中空部６３内
へ入射され、蓄積電極３４のアノード電極３４ａに相対
的に接近して集束される紫外レーザ光から（正しい同期
性を維持するために同一レーザ駆動電子源５から）生じ
る。これにより、電子は、アノード電極３４ａに向って
なだれる。イオン化領域は、電子なだれにより生じた電
子が周囲のガス６２をイオン化し、電子が電界の影響下
に移動していることにより、初期分布から拡散する。電
子なだれの変位電流は、テーパ板３１および３２間にパ
ルスを誘発する。
【００２６】本器械は、高い値の誘電率を有する適当な
高周波絶縁体上に形成される。該絶縁体としての良い候
補は、サファイアであり、該絶縁体の誘電率εｒ＝２０
と仮定される。
【００２７】この器械の分析は、先の器械の分析と類似
の方法で行われる。器械の各部は、始端においてｇ1 お
よびＷ1 の寸法を有し加速端においてｇ2 およびＷ2 の
寸法を有する平行板送電路である。各送電路の始端での
インピーダンスは、以下の通りである。
【００２８】
【数１】
【００２９】加速端でのインピーダンスは、以下の通り
である。
【００３０】
【数２】
【００３１】電圧利得Ｇｖは、以下の通りである。
【００３２】
【数３】
【００３３】２という係数は、送電路が開かれており、
そのため、反射振幅が電磁波の磁界部を犠牲にして２倍
となる事実によるものである。
【００３４】こう配 Ｅ＝３ＧＶ／ｍとするために、各
加速ギャップについて必要な電圧は、ｇ2 Ｅである。
電子群の長さは３０μｍであり、加速ギャップは、５０
０μｍの小ささとすることができる。加速ギャップの寸
法は、ビームが加速される瞳の最小寸法を定める電子群
の径と関連している。１００μｍ径の電子群に対して
は、２００μｍの瞳で十分であり、加速ギャップ／瞳径
比は、２．５であり、これにより、実効電界は、約３０
％減少する。したがって、最終加速段階の電圧は、２Ｍ
Ｖとするべきである。Ｗ1 ＝３０ｍｍ，ｇ1 ＝３ｍｍ，
Ｚｉ＝２．５５オーム，Ｗ2 ＝１．２ｍｍ，ｇ2 ＝０．
５ｍｍおよびＺｆ＝１１０オームとしたとき、電圧利得
は、１３．２であり、入射電圧は、１５２ｋＶである。
全エネルギ０．１ジュール／パルスに対して（繰返し率
１００ｐｐｓで内輪に見て１０Ｗ）、パルス幅は、１０
ｐｓ半値全幅（ＦＷＨＭ）である。エネルギ（利得／段
階）は、ビーム負荷を無視して、実効こう配（３ＧＶ／
ｍ）と加速ギャップとの積、すなわち、１．５ＭｅＶと
なる。５０ＭｅＶのエネルギを得るためには、３３個の
段階が必要である。安全を期すために、好適な実施例
は、４０段階を含む。
【００３５】全加速長は、２０ｍｍとなる。電極の厚さ
が２５０μｍの場合、器械の全長は４０ｍｍとなる。関
連のある幾つかのパラメータは、以下の通りである。 段階数 ４０ エネルギ／パルス（１段階） ０．１Ｊ エネルギ／パルス（器械全体） ４Ｊ １００ｐｐｓでの電力 ４００Ｗ 壁コンセント電力（効率１０％） ４ｋＷ 最終エネルギ（無負荷） ５０ＭｅＶ ビームエネルギ（１パルス当り）（１０8 個の電子） ８×１０-4Ｊ 全ビーム電力 ８×１０-2Ｗ 充電電圧 １５０ｋＶ
【００３６】上述した通り、送電路は、電界面において
ねじれを有しない。これにより、全てのエレメントが同
一であるから極度に簡単な構成が可能となる。４０本の
異なる焦点線（各スイッチは、独立にトリガされる）を
有するトリガレーザビームを生じさせるという課題は、
全く標準的な光学プラクティスである。上記焦点線は、
４つの直交系に区分けされる（隣合う焦点線間の混線を
減らすため）。レーザトリガは、まず、４本のビームに
分割され、続いて、各ビームは、４個のスイッチ上に集
束される（第２図参照）。焦点線の長さが全て同一の場
合には、トリガレーザビームは、時間的に食い違うこと
もある。他の選択は、送電路の電気長を変えることであ
る。これにより、電子群を加速する電界は、ほぼ同期化
される。
【００３７】Ｃ．マグネットアレイ マグネットアレイ２０は、直線加速器１０から放出され
た電子の断面積（したがって、濃度）を減少させるよう
に作用する永久磁石から成るアレイである。後方散乱
は、マグネットアレイの焦点において、すなわち、電子
ビームが最も集束された位置において生じる。このマグ
ネットアレイは、任意である。
【００３８】Ｄ．レーザ 後方散乱される光子は、マグネットアレイ２０の焦点に
平行レーザビームが向けられるように配置された従来の
レーザ３０によって発生される。入射光子は、短パルス
として供給されることが望ましい。例えば、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇまたは遠赤外レーザのような他のレーザも同様に使用
することができるが、数ジュール／パルスを発生する短
パルス（数ピコ秒）ＣＯ2 レーザが光子源として望まし
い。後方散乱された放射線の強度は、一定レーザエネル
ギに対してλｉ（初期波長）に比例して増大する。
【００３９】II．本発明の作用に関する理論 本発明の作用に関する理論を以下説明する。
【００４０】まず、コヒーレンスおよびコヒーレントの
語は、本開示内容全体を通して２つの異なる効果を記載
するのに使用されるので、これらの語の意味を明らかに
することが必要である。レーザによって発生された光子
ビームは、高度のコヒーレンスを有する。すなわち、コ
ヒーレント光放射作用は、各光子の位相が一定であるこ
とを示唆している。したがって、レーザビームは、コヒ
ーレントである（したがって、単一波長的である）。電
子による光子の散乱は、光子の位相を変えない、すなわ
ち、分散された光子は、入射光子と同一の位相を有す
る。この結果、全ての電子が同一エネルギを有し、同一
方向に移動する場合には、電子群により散乱されたコヒ
ーレントレーザビームは、同一のコヒーレンスを維持す
る。これらの考察は、コンプトン散乱過程におけるコヒ
ーレンスの保存を説明する。
【００４１】コヒーレントの語も、以下説明するように
他の意味を持って使用される。電子群からレーザビーム
を散乱することにより得られた放射線の強度は、以下の
式（４）によって与えられる。
【００４２】
【数４】
【００４３】ここでＮｒは、散乱された光子の数、ｎｅ
は、入射電子の数、σは、横断面積（０．６６５×１０
-28 ｍ2 ）である。Ａは、両ビームに共通の面積、ｎｒ
は 、初期光子の数である。
【００４４】式（４）は、入射レーザビームによって孤
立電荷と見なされていることを意味する。散乱光子のエ
ネルギは、式（５）の関係で増大する（衝突散乱のた
め）。
【００４５】
【数５】
【００４６】ここで、初期光子エネルギは、Ｅｉであ
り、最終光子エネルギはＥｆである。ｒは、電子エネル
ギと静止質量ｍとの通常の比である。
【００４７】９０゜散乱に対しては以下の式（６）が成
立する。
【００４８】
【数６】
【００４９】５０ＭｅＶの電子は、９７．８５のδを有
する。
【００５０】したがって、レーザ光子のエネルギは、１
８０゜の散乱に対して３８，３００倍だけ増大する。ま
た、９０゜の散乱に対して１９，１５０倍だけ増大す
る。ＣＯ2 光子（波長１０μｍ）は、約０．１ｅＶのエ
ネルギを有する。同様にして、５０ＭｅＶの電子は、光
子を３．５ｋｅＶに変える。したがって、５０ＭｅＶ
は、必要とする最高のエネルギであろう。１８０゜のＣ
Ｏ2 光子において１ｋｅＶへ上方シフトするためには、
約２６ＭｅＶだけ必要である。
【００５１】結論として、高密度電子群は、光子ビーム
をコヒーレントに散乱させ（十分な密度を有すると
き）、数桁だけ散乱ビームの強度を増大させる。散乱ビ
ームもコヒーレントである。また、コヒーレンス度は、
初期レーザビームが可能な限り適切にコヒーレントにさ
れたときは、主として電子群の質により左右される。
【００５２】Ａ．電子群の発生 Ｘ線源の枢要エレメントは、高密度電子群である。上述
した通り、Ｘ線領域内におけるＣＯ２レーザ光の上方シ
フトに必要なエネルギ（式（６）から）は、従来の加速
器によって容易に達成される２５ＭｅＶの桁を有する。
しかし、高密度の要件は、超高電界がダイオードの金属
カソードから電子群を抽出するのに使用されるだけで、
達成することができる。カソードの表面から抽出される
最大電荷は、以下の式（７）によって与えられることを
示すことができる（これは、ガウスの法則の単純な結論
である）。
【００５３】
【数７】
【００５４】ここで、 ｎe ＝電子数、 ｑ ＝電子の電荷、 Ｅ ＝電界、 ａ ＝放射面の面積、 ε0 ＝ＭＫＳ単位で８．８５×１０-12
【００５５】式（７）は、電子群の長さがダイオードの
アノード・カソードギャップよりも極めて小さいとき、
有効である。最大電荷が抽出されたときは、電子のエネ
ルギ分布は、追従電子が随伴する電界が０に極めて近く
なるので、拡がる。エネルギ分布は、極めて複雑なコン
ピュータコードによってのみ算出することができる。し
かし、最大使用可能電荷の一部αが抽出された場合は、
エネルギ分布の幅は、αとなる。すなわち、全電荷の１
％は、１％のエネルギスプレッドを有する。
【００５６】Ｂ．エネルギ損および補償 エネルギ保存により、光子エネルギの増加が電子運動エ
ネルギの犠牲により生じなければならない。コヒーレン
ト散乱強度に対して、電子群エネルギは、エネルギスプ
レッドよりも多い量だけ変化する。この効果は、適切な
準安定電界により、電子により失わしめられたエネルギ
を戻すだけで除去することができる。この準安定電界
は、相互作用領域に印加される。これにより、Ｘ線強度
を最大化することにより正確な値を調整することができ
る。
【００５７】本発明は、特定の実施例に関連して説明さ
れたが、当業者にとっては、他の多くの変形例および他
の用途が明らかとなろう。したがって、本発明は、本明
細書中の明示された開示によって限定されることなく、
特許請求の範囲の請求項によってのみ限定されなければ
ならない。
【００５８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概略ブロック線図である。
【図２】直線加速器の加速構造の概略図である。
【図３】直線加速器の加速構造の一のエレメントの拡大
図である。
【図４】加速構造の一のエレメントの先端部の拡大図で
ある。
【図５】パルス電力を直線加速器へ入射させるために使
用される高速スイッチ素子の概略図である。
【図６】直線形加速器の各エレメントの各スイッチへ光
を送るのに使用されるミラーを示す拡大図である。
【図７】加速構造の平面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−90399（ＪＰ，Ａ) 特公 昭38−9200（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許4893089（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/30 G21K 1/00 H01S 4/00 H05H 13/04

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）直線路に沿った一の向きに走行する
    荷電粒子を放出する手段と、 （ｂ）上記直線路に沿った上記一の向きに走行する上記
    荷電粒子を加速することにより、上記荷電粒子が単一路
    内にある直線加速器を通過した時、上記荷電粒子から成
    る高密度群を発生する高勾配直線加速器であって、上記
    直線加速器は、直列配置された複数個の電極ギャップを
    含み、各電極ギャップは、上記直線路に対して直角に配
    置された１対の隔置電極により画成され、各電極は、上
    記直線路が貫通する孔を有し、上記電極は、それぞれ別
    体の送電路によってエネルギパルス源に接続され、上記
    各１対の隔置電極に対する送電路は、該送電路の端部に
    おいて開回路とされ、且つ隣接する送電路の対の間に前
    記直線路を軸とした角度オフセットが生ずるように重層
    化され、上記荷電粒子は、該荷電粒子が上記電極ギャッ
    プを通過する時、上記各エネルギパルスから生じた電界
    によって生成された加速力を受ける高勾配直線加速器
    と、 （ｃ）上記一の向きとほぼ反対向きに沿って延び、上記
    集束された加速荷電粒子と衝突する関係にある光子ビー
    ムを生成するためのコヒーレント光源とを有し、 コンプトン後方散乱の結果として、コヒーレント短波長
    放射線が上記一の向きとほぼ同一向きに生じることを特
    徴とするコヒーレント短波長放射線源。
  2. 【請求項２】 上記送電路は、テーパを有し、ねじられ
    ていない構成を有することを特徴とする請求項１のコヒ
    ーレント短波長放射線源。
  3. 【請求項３】 上記直線加速器から上記一の向きに走行
    する上記加速荷電粒子を集束する手段を更に含むことを
    特徴とする請求項１のコヒーレント短波長放射線源。
  4. 【請求項４】 （ａ）直線路に沿った一の向きに走行す
    る荷電粒子を放出する工程と、 （ｂ）単一路内にある高勾配直線加速器を介して上記荷
    電粒子を送ることにより上記直線路に沿った上記一の向
    きに走行する上記荷電粒子を加速し、上記荷電粒子から
    成る高密度群を発生する工程であって、上記直線加速器
    は、直列配置された複数個の電極ギャップを含み、各電
    極ギャップは、上記直線路に対して直角に配置された１
    対の隔置電極により画成され、各電極は、上記直線路が
    貫通する孔を有し、上記電極は、それぞれ別体の送電路
    によってエネルギパルス源に接続され、上記各１対の隔
    置電極に対する送電路は、該送電路の端部において開回
    路とされ、且つ隣接する送電路の対の間に前記直線路を
    軸とした角度オフセットが生ずるように重層化され、上
    記荷電粒子は、該荷電粒子が上記電極ギャップを通過す
    る時、上記各エネルギパルスから生じた電界によって発
    生された加速力を受ける工程と、 （ｃ）上記一の向きとほぼ反対向きに沿って延び、上記
    集束された加速荷電粒子と衝突する関係にあるコヒーレ
    ント光の光子ビームを生成し、これにより、コンプトン
    後方散乱の結果として、コヒーレント短波長放射線が上
    記一の向きとほぼ同一向きに生じる工程とから成るコヒ
    ーレント短波長放射線発生方法。
  5. 【請求項５】 上記角度オフセットは、９０°オフセッ
    トであることを特徴とする請求項１のコヒーレント短波
    長放射線源。
  6. 【請求項６】 上記角度オフセットは、９０°オフセッ
    トであることを特徴とする請求項４のコヒーレント短波
    長放射線発生方法。
  7. 【請求項７】 上記送電路の対のそれぞれがスイッチを
    有する請求項１のコヒーレント短波長放射線源におい
    て、前記直線路に沿ったエネルギ勾配を効果的に与える
    ように、各スイッチに対して適切なタイミングで光を順
    次送るためのミラーを更に備えることを特徴とするコヒ
    ーレント短波長放射線源。
  8. 【請求項８】 上記送電路の対のそれぞれがスイッチを
    有する請求項４のコヒーレント短波長放射線発生方法に
    おいて、前記直線路に沿ったエネルギ勾配を効果的に与
    えるように、各スイッチに対して適切なタイミングで光
    を順次送るためのミラーを使用する工程を更に備えるこ
    とを特徴とするコヒーレント短波長放射線発生方法。
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