JP3586411B2 - 放射線源格納装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加速装置にて加速された放射線などを取り出すための放射線通過窓を有する放射線源格納装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来の放射線源格納装置における放射線通過窓の断面図であって、１は窓材、２は窓枠、３は溶接補助板、６はロー材、７は放射線源格納装置の本体（図示せず）に連なる導管である。放射線通過窓は、窓枠２の枠面上にロー材６、窓材１、ロー材６、および溶接補助板３を図示する通りに順次重ね、ついで放射線通過窓の全体の温度を上げてロー付けして製造されている。
【０００３】
窓材１としては、チタン箔、アルミニウム箔あるいはその他の金属箔が用いられている。放射線源格納装置内に格納された放射線源からの放射線が放射線通過窓の窓材１を通過する際、窓材１は局部的に発熱する。窓材１は、それがチタン箔により構成されている場合、チタン箔は概して熱伝導性がさほど良好でないので、かかる局部的発熱により破損することがある。この破損を防止するためにチタン箔に代えてチタン箔の表面に銅メッキを施した銅メッキチタン箔が用いられており、銅メッキは熱伝導性に優れているので窓材１の局部的な発熱を分散して破損を防止する作用をなす。
【０００４】
ところで、放射線通過窓を上記したロー付け方法により製造する場合、ロー付け箇所を５００°Ｃ以上の高温度に長時間加熱する必要があり、この高温度での長時間加熱のために銅メッキチタン箔の銅メッキとチタンとの界面に銅−チタン合金層が形成される問題がある。この銅−チタン合金層は、熱伝導性が低いので放射線の通過によるチタン箔部の局部的発熱の銅メッキへの伝導を妨害して銅メッキの熱分散作用が活かされなくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における上記した実情に鑑み、窓材として銅メッキチタン箔を用いても、銅−チタン合金層を生成することなく製造し得る放射線通過窓を備えた放射線源格納装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による放射線源格納装置は、（１）片面または両面に銅メッキ層を有するチタン箔にて構成された窓材が窓枠に直接または溶接補助板を介して気密にビーム溶接された放射線通過窓を有するものである。
（２）上記（１）において、溶接補助板は、窓材と窓枠との間および／または上記窓材の外側に設置されているものである。
（３）上記（１）または（２）において、窓材は、直接または溶接補助板を介して窓枠の枠面および／または上記窓枠の外周縁にビーム溶接されているものである。
（４）上記（３）において、窓枠の枠面は外周に突出部を有し、窓材と溶接補助板とは上記突出部にて囲繞された上記枠面に設置されているものである。
（５）上記（４）において、窓材と溶接補助板の各外周縁は、突出部とビーム溶接されているものである。
（６）上記（１）において、窓材は、少なくとも二条のビーム溶接条によって窓枠に直接または溶接補助板を介してビーム溶接されているものである。
（７）上記（１）において、窓枠と溶接補助板は、いずれもＳＵＳまたはチタンにて構成されたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜図２は、本発明の放射線源格納装置における実施の形態１を説明するためのものである。図１は実施の形態１の平面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１〜図２において、１はチタン箔の片面または両面に、好ましくは両面に銅メッキ層を有する銅メッキチタン箔からなる窓材、２はＳＵＳやチタンなどからなる窓枠、５はビーム溶接条、７は放射線源格納装置の本体（図示せず）に連なる導管である。
【０００８】
実施の形態１における放射線通過窓の製造方法を説明すると、先ず図１における点線２１（図２における窓枠２の内側面）にて示されるように、正方形の開口２２を有する窓枠２を用意する。つぎにこの窓枠２の上面、即ちその枠面２３にこの枠面２３と略同じ外周寸法を有する窓材１を設置し、真空中においてビーム５１を窓材１の面に対して垂直方向に照射しつつ移動させる。かくして窓材１の面と窓枠２の枠面２３と間に生じる正方形の平面形状を呈する条状のビーム溶接条５により、窓材１は窓枠２に気密に溶接されて図１に示す放射線通過窓が製造される。かく製造された放射線通過窓は、窓材１が上記枠面２３に溶接された側（放射線源格納装置内）を真空状態とし、その反対の外側は大気圧の状態として稼働される。この稼働状況は、以下の各実施の形態においても同じである。なお図１〜図２において、７１は導管７の内壁面である。
【０００９】
本発明においてビーム溶接条５は、電子線やレーザ光線などのビームを照射しつつ移動することにより形成することができる。ビーム溶接によれば、窓材１と窓枠２とを局所的に集中加熱することができるので照射箇所は条状であっても確実に気密に溶接する。しかも溶接所要時間は極く短時間であり、さらに加熱が局所的であって大部分の窓材箇所は非照射のために低温度を維持したままであるので、窓材１は実質的に銅−チタン合金層の生成から免れる。なお実施の形態１においては、断面形状が正方形の放射線通過窓を例示したが、正方形に代えて円形、楕円形、長方形あるいはその他の形状であってもよい。以下の各実施の形態においても同様である。
【００１０】
実施の形態２．
図３は、本発明の放射線源格納装置における実施の形態２の平面図である。実施の形態２は、実施の形態１とはビーム溶接条５ａと５ｂの二条が設けられている点において異なる。これら二ビーム溶接条のうち、ビーム溶接条５ａは枠面２３（前記図２参照）の外周縁の近くに、一方、ビーム溶接条５ｂはビーム溶接条５ａの内側にそれぞれ位置している。
【００１１】
ビーム溶接箇所を上記のように二条とすることにより、溶接の気密安定性が一層向上する。さらに、実施の形態１におけるように一条のビーム溶接条５のみが枠面２３の外周縁と内周縁との間に形成される場合には、そのビーム溶接条の外側に存在する窓材１の部分がそり上がる現象が生じ易いが、ビーム溶接を実施の形態２のように二条、あるいはそれ以上とすることにより、かかるそり上がり現象が防止されあるいは軽減する。
【００１２】
実施の形態３．
図４は、本発明の放射線源格納装置における実施の形態３の断面図であって、３は窓材１の外側に設置された溶接補助板である。実施の形態３は、実施の形態１とは窓材１の外側に溶接補助板３を有する点において異なり、一つのビーム溶接条５を有する点においては実施の形態１と同じである。
【００１３】
実施の形態３の製造方法を説明すると、窓枠２の枠面２３にこの枠面２３と略同じ外周寸法を有する窓材１を設置し、さらにその上に窓材１と同じ外周寸法を有するが、窓枠２の開口２２と略同じか、あるいはそれより多少大きい正方形の孔を有する環状の溶接補助板３を設置し、ついでビーム５１を窓材１の面に対して垂直方向に且つ溶接補助板３の上から照射しつつ移動させる。かくすると溶接補助板３、窓材１および窓枠２の枠面２３がビーム溶接条５により溶接されて、図４に示す放射線通過窓が製造される。
【００１４】
溶接補助板３を用いると、その重量により前記した窓材１の部分がそり上がる現象が防止されるほか、つぎの効果もある。即ち、窓材１は一般的に１００μｍ前後の薄い箔であるので、溶接補助板３を用いない場合におけるビーム溶接の初期および中期においてビームが未だ照射されない箇所の箔部分が窓枠２の枠面２３から浮き上がりビーム照射が困難となることがある。しかし溶接補助板３を用いると、未照射箇所の箔部分のかかる浮き上がりが溶接補助板３の重量により防止されるのでビーム照射の継続が容易となり、しかもビーム溶接後における窓材１の非溶接箇所の枠面２３との接触面積が大きくなる。この接触面積が大きいと、放射線通過窓の稼働中における窓材１の発熱を枠面２３を経由して窓枠２に効率よく放熱することができる。以上の溶接補助板３による効果は、その重量に基づく抑え作用によるものである。したがって溶接補助板３としては、ビーム溶接時における自己の溶融が困難とならない範囲である程度の厚みを有するもの、例えば０．５〜１ｍｍ程度のものが好ましい。
【００１５】
実施の形態４．
図５は、本発明の放射線源格納装置における実施の形態４の断面図であって、実施の形態３とは、二つのビーム溶接条５ａ、５ｂにより溶接補助板３、窓材１および窓枠２の枠面２３がそれぞれ溶接されている点において異なる。二つのビーム溶接条５ａ、５ｂは、それぞれビーム５１、５２の照射により形成され、前記図３と同様の軌跡を描いている。実施の形態４では、溶接補助板３と二つのビーム溶接条５ａ、５ｂを有するので、前記したそれぞれの効果が同時に発現される。
【００１６】
実施の形態５．
図６は、本発明の放射線源格納装置における実施の形態５の断面図であって、実施の形態１とは、ビーム５１を窓材１に対して水平方向に且つ窓材１の外周縁辺りに向けて照射しつつ移動させ、かくして窓材１と窓枠２の枠面２３の各外周縁同士がビーム溶接条５によりビーム溶接されている点において異なる。
【００１７】
実施の形態６．
図７は、本発明の放射線源格納装置における実施の形態６の断面図であって、実施の形態３とは、ビーム５１を窓材１に対して水平方向に且つ窓材１の外周縁辺りに向けて照射しつつ移動させ、かくして溶接補助板３、窓材１、および窓枠２の枠面２３の各外周縁同士がビーム溶接条５によりビーム溶接されている点において異なる。ビーム５１のビーム径は、通常０．５〜２ｍｍ程度であるので、ビーム５１の中心が窓材１の外周縁あるいはその近傍に当たるように照射することにより上記の溶接が達成される。
【００１８】
実施の形態７．
図８は、本発明の放射線源格納装置における実施の形態７の断面図であって、実施の形態６とは、窓材１と窓枠２の枠面２３との間に溶接補助板４が設置されている点、およびビーム５１を窓材１に対して水平方向に且つ窓材１の外周縁辺りに向けて照射しつつ移動することによって形成されたビーム溶接条５ａとビーム５２を窓材１の面に対して垂直方向に且つ溶接補助板３の上から照射することによって形成されたビーム溶接条５ｂとを有する点において異なる。溶接補助板３、窓材１、溶接補助板４および窓枠２の枠面２３の各外周縁同士がビーム溶接条５ａによりビーム溶接され、また溶接補助板３、窓材１、溶接補助板４および窓枠２の枠面２３の各面同士はビーム溶接条５ｂにより溶接されている。ビーム５１として、そのビーム径が溶接補助板３、窓材１、および溶接補助板４の三体の合計積層厚みと同等あるいはそれより少し大きいものを使用し、そのビーム中心が窓材１の外周縁あるいはその近傍に当たるように照射することにより上記の溶接が達成される。
【００１９】
溶接補助板４としては、例えば溶接補助板３と同程度の厚みと寸法を有するものが用いられる。したがって溶接補助板３と同じものを溶接補助板４として用いると放射線通過窓の製造部品数を少なくし得る。また溶接補助板４は、そり上がりなどが生じ易い窓材１と比較して窓枠２の枠面２３と高接触面積にて接触し得るので、放射線通過窓の稼働中における窓材１の発熱を枠面２３を経由して窓枠２に効率よく放熱する効果がある。
【００２０】
実施の形態７の放射線通過窓は、窓枠２の枠面２３上に溶接補助板４、窓材１、および溶接補助板３を順次積層し、ついでビーム照射して必要なビーム溶接を施して製造し得る。しかし工業的には、溶接補助板４と窓材１と溶接補助板３とのビーム溶接体を予め別工程で作成しておき、そのビーム溶接体を枠面２３上に設置してそれを枠面２３にビーム溶接するほうが、気密性並びに溶接強度などの点で品質が安定した放射線通過窓を製造することができる。
【００２１】
実施の形態８．
図９は、本発明の放射線源格納装置における実施の形態８の断面図である。実施の形態８においては、窓枠２としてその枠面２３の外周に突出部２４を有し、枠面２３はこの突出部２４により周囲が囲繞されたものが用いられており、窓材１および溶接補助板３はかく囲繞された枠面２３上に順次設置されている。また窓材１および溶接補助板３の各外周縁は、突出部２４の内壁に接触している。溶接補助板３、窓材１、窓枠２の枠面２３および突出部２４の内壁は、ビーム５１の照射により形成されたビーム溶接条５ａにより溶接されており、また溶接補助板３、窓材１、および枠面２３の各面同士はビーム５２の照射により形成されたビーム溶接条５ｂにより溶接されている。
【００２２】
窓枠２の枠面２３の外周に突出部２４を設けることにより溶接補助板３および窓材１の位置ズレが防止され、このために所定の箇所を確実にビーム溶接することができる効果がある。
【００２３】
実施の形態９．
図１０は、本発明の放射線源格納装置における実施の形態９の断面図であって、実施の形態８とは、窓材１と窓枠２の枠面２３との間に溶接補助板４が設置されている点、およびビーム５１を窓材１に対して水平方向に且つ窓材１の外周縁辺りに照射することによって形成されたビーム溶接条５ａとビーム５２を窓材１に対して垂直方向に且つ溶接補助板３の上から照射することによって形成されたビーム溶接条５ｂとを有する点において異なる。実施の形態９の製造においても、工業的には溶接補助板４と窓材１と溶接補助板３とのビーム溶接体を予め別工程で作成しておき、そのビーム溶接体を枠面２３上に設置してそれを枠面２３および突出部２４とビーム溶接するほうが、気密性並びに溶接強度などの点で品質が安定した放射線通過窓を製造することができる。
【００２４】
以上説明した通り本発明においては、窓材は窓枠に直接または溶接補助板を介して気密にビーム溶接される。窓材が窓枠に溶接補助板３や溶接補助板４などの溶接補助板を介してビーム溶接される場合、窓材と溶接補助板の双方共に窓枠に気密にビーム溶接されていてもよく、あるいは窓材は窓枠には直接溶接されておらず、窓枠に気密にビーム溶接された溶接補助板３や溶接補助板４に気密にビーム溶接されていてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の前記（１）の発明における放射線源格納装置は、以上説明した通り、片面または両面に銅メッキ層を有するチタン箔にて構成された窓材が窓枠に直接または溶接補助板を介して気密にビーム溶接された放射線通過窓を有するものであって、ビーム溶接によれば窓材と窓枠とを局所的に集中加熱することができるので照射箇所は条状であっても確実に気密に溶接する。しかも溶接所要時間は極く短時間であり、さらに加熱が局所的であって大部分の窓材箇所は非照射のために低温度を維持したままであるので、窓材は実質的に銅−チタン合金層の生成から免れる。その際、溶接補助板を設置して窓材をこの溶接補助板を介して窓枠とビーム溶接すると窓材に対して垂直方向および水平方向からのビーム照射による溶接の安定性が増大する。
【００２６】
また溶接補助板は、窓材と窓枠との間および／または窓材の外側に設置されていると、先ず溶接補助板が窓材と窓枠との間に設置されている場合には、その溶接補助板はそり上がりなどが生じ易い窓材と比較して窓枠の枠面と高接触面積にて接触し易いので、放射線通過窓の稼働中における窓材の発熱を枠面を経由して窓枠に効率よく放熱する効果がある。一方、溶接補助板が窓材の外側に設置されている場合には、その溶接補助板の重量により前記した窓材の部分がそり上がる現象が防止されるほか、つぎの効果もある。即ち、窓材は一般的に１００μｍ前後の薄い箔であるので溶接補助板を用いない場合におけるビーム溶接時に、前記したようにビームが未だ照射されない箇所の箔部分が窓枠の枠面から浮き上がりビーム照射が困難となることがある。しかしこの溶接補助板を用いると、その重量によりかかる浮き上がりが防止されてビーム照射の継続が容易となり、しかもビーム溶接後における窓材の非溶接箇所の枠面との接触面積が大きくなって、前記した理由により窓枠への放熱性がよくなる。
【００２７】
また窓材は、直接または溶接補助板を介して窓枠の枠面および／または上記窓枠の外周縁にビーム溶接される場合には、窓材は前記したように窓材の面に対して垂直方向あるいは水平方向からのビーム照射による溶接が可能となって放射線通過窓の製造の自由度が大きくなる。
【００２８】
また窓枠の枠面は外周に突出部を有し、窓材と溶接補助板とは上記突出部にて囲繞された上記枠面に設置されていると、上記突出部を設けることにより溶接補助板と窓材の位置ズレが防止され、このためにそれらの所定の箇所を確実にビーム溶接することができる。
【００２９】
また窓材と溶接補助板の各外周縁は、突出部とビーム溶接されていると、突出部の存在により溶接補助板と窓材とは、所定の箇所においてしかも突出部と共に溶接されるので、ビーム照射による溶接の安定性が一層増大する。
【００３０】
また窓材は、少なくとも二条のビーム溶接条によって窓枠に直接または溶接補助板を介してビーム溶接されていると、溶接の気密安定性が一層向上する。さらに、ビーム溶接条が一条のみである場合に生じ易いビーム溶接条の外側に存在する窓材の部分のそり上がり現象が防止されあるいは軽減する。
【００３１】
またさらに窓枠と溶接補助板は、いずれもＳＵＳまたはチタンにて構成されたものであると、ビーム照射による溶接が容易であり、しかもビーム溶接条の気密性が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２の平面図である。
【図４】本発明の実施の形態３の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態４の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態５の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態６の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態７の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態８の断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態９の断面図である。
【図１１】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１ 窓材、２ 窓枠、２３ 窓枠の枠面、２４ 突出部、３ 溶接補助板、
４ 溶接補助板、５ａ ビーム溶接条、５ｂ ビーム溶接条、
５１ 照射ビーム、５２ 照射ビーム。

Claims (7)

1. 片面または両面に銅メッキ層を有するチタン箔にて構成された窓材が窓枠に直接または溶接補助板を介して気密にビーム溶接された放射線通過窓を有することを特徴とする放射線源格納装置。
2. 溶接補助板は、窓材と窓枠との間および／または上記窓材の外側に設置されていることを特徴とする請求項１記載の放射線源格納装置。
3. 窓材は、直接または溶接補助板を介して窓枠の枠面および／または上記窓枠の外周縁にビーム溶接されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の放射線源格納装置。
4. 窓枠の枠面は外周に突出部を有し、窓材と溶接補助板とは上記突出部にて囲繞された上記枠面に設置されていることを特徴とする請求項３記載の放射線源格納装置。
5. 窓材と溶接補助板の各外周縁は、突出部とビーム溶接されていることを特徴とする請求項４記載の放射線源格納装置。
6. 窓材は、少なくとも二条のビーム溶接条によって窓枠に直接または溶接補助板を介してビーム溶接されていることを特徴とする請求項１記載の放射線源格納装置。
7. 窓枠と溶接補助板は、いずれもＳＵＳまたはチタンにて構成されたものであることを特徴とする請求項１記載の放射線源格納装置。

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