JP5548766B2 - 到来放射線の方向を特定する方法およびそのためのデバイス - Google Patents
到来放射線の方向を特定する方法およびそのためのデバイス Download PDFInfo
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Description
本出願は、2009年4月30日に出願された米国暫定出願第61/174,159号の利益を請求するものであり、参照することによりその内容全体が本明細書に組み込まれる。
本発明は、国防総省高等研究計画局によって授与された契約番号HR0011−05−C−0141の下で、政府の支援によって行われた。政府は、本発明の特定の権利を有する。
・8桁の程度を超えてSNM中性子を検出する。
・アルファ粒子を検出する。
・ガンマ光子に対するほぼ完全な非感応性を維持する。
・約90%の固有効率で動作する。
・到来放射線のリアルタイムの方向性情報を提供する。
張力準安定流体の中の放射線検出は、入射核粒子が張力流体と相互作用し、核粒子が流体中の局所的な爆発的な相変化を引き起こすことが可能である程度に、分子間接合が十分に弱められるという原理に部分的に基づいている。引張状態の液体は、その標準沸点を超える過熱した熱状態にある過熱液体とは異なり、その熱平衡状態より下では準安定状態である。流体の張力は、固体構造体の延伸に類似している。固体の分子間接合を分裂させるために必要とされるエネルギーは、構造体の中の張力が増加するにつれて減少する。類似した様式で、液体分子間の分子間接合を壊すために必要とされる過剰なトリガエネルギーは、張力準安定性の増加とともに減少し、最終的に、張力のスピノーダル限界での爆発的な相変化を自然発生的に引き起こす結果となる。この安定限界以下では、張力準安定流体の相変化を引き起こすためには過剰なエネルギーが必要である。この過剰なエネルギーは、核粒子(例えば、中性子、アルファ線、光子、ベータ線、核分裂生成物等)との、さらには可視光光子との相互作用を介して提供することができる。この特性は、フェムトスケールの核スケール粒子を比較的大きい(×1013)顕微鏡スケールに増幅することを可能にし、したがって、本明細書に記載される音響張力準安定流体に基づく検出システム(ATMFD)等の、核工学および科学的な用途のための新しい低コストの超感受性検出器を可能にする。
ATMFD−音響張力準安定流体検出器
COMSOL−COMSOL Multiphysics(商標)
GPIB−汎用インターフェースバス(IEEE 488)
GPS−全地球測位システム
LabView(商標)−グラフィカルプログラミング言語
LET−線形エネルギー移動(dE/dxとも)
PuBe−プルトニウムベリリウム中性子線源
PZT−ジルコン酸チタン酸鉛
Mic−マイクロホン
MCNP5−モンテカルロn−粒子 バージョン5
OD−外径
SDD−過熱液滴検出器
SNM−特定核物質
TDOA−到達時間差(’tとも)
TMFD−張力準安定流体検出器
V1−線源に最も近い有効容積(またはセクター)
V2−線源から最も遠い有効容積(またはセクター)
XatMaxY−トリガ地点に関する最高ピーク時の時間
XatMinY−トリガ地点に関する最低ピーク時の時間
張力準安定流体、好ましくは音響張力準安定流体を作成するために使用できるのであれば、任意の適切な流体チャンバを使用することができ、例えば円筒などのように、中心軸から等距離にある全ての地点が実質的に同じ負圧を有するように、ほぼ軸方向に対象である流体圧力プロファイルを作成することができる。製造上の問題から、ガラス製の円筒は、厚さおよび直径が、円周および長さに沿ってわずかな(10〜100ミクロン程度以下)偏差を伴う可能性がある。その結果、共振チャンバの真の中心軸が中心線から偏位する可能性がある。このような偏位は、半径方向および軸方向の振動圧力プロファイルを非対称にさせる可能性がある。このような変動は、システムシステムの特徴付けによって前もって補償することができる。例えば、関心の周波数の範囲にわたる一時的な振動圧力マッピングによって、真の中心軸を見つける。実際のシステムについて、幾何学的な中心軸からの変動する圧力は、概して、方向性関連の情報を導出する時に調整することができる程度の周知のレベルに若干歪曲するが、実質的に同じである。特定の実施形態において、適切なチャンバは、チャンバに収容されている流体に持続的な音響波を発生させる様式で、外部トランスデューサからのパルスによって一時的な形態で機械的に変形させることができる特徴を有する。特定の実施形態において、チャンバは、チャンバの種々の区域の中の気泡キャビテーションイベントの検出を支援する下方散乱を許容する放射線の方向性検出を可能にする、サイズおよび形状を有する。圧力波は、正圧および負圧で振動することから成る可能性があり、よって、負圧は、張力のスピノーダル限界を超える範囲であるが、これは、核粒子の流体分子との相互作用によって放出されるエネルギーが、気泡核形成またはキャビテーションイベントとしても周知である、相変化を引き起こすことを可能にする。概して、フレオン−113が流体である時、負圧は、Pu−Be線源等のSNMからの4MeV以下の中性子がある場合に、約−2.5バール以下になると考えられる。アセトンが試験液体である場合、負圧は、約−3.5バール以下である。必要とされる負圧は、外部の中性子エネルギーによって変動し、(例えば、加速器システムからの、またはAm−Be、Am−Li、Am−B、Am−C、Am−Fl等のアルファ放射同位体線源の混合物からの)周知のエネルギーの中性子線源に対して比較することによって事前に較正することができる。当技術分野において周知であるように、好適なチャンバは、石英、ガラス(好ましくは、パイレックス(登録商標)ガラス)、セラミック、ポリカーボネート、および数多くの金属から製造することができる。一実施形態では、共振音響チャンバは、約70mmの外径、および長さ150mmの、半球状の頂部および底部を有する円筒の石英管を有することができる。このATMFDの概略図を図1aに示す。他の寸法も同様に、動作周波数に関する必要性に適合するように選択することができる。チャンバは、流体で満たすことができ、通常、密封される。チャンバは、チャンバの中の流体内で音響エネルギーを集束させるための機構に適合することができる。音響エネルギーは、任意の適切な手段によってチャンバ内部の流体内で集束させることができ、その手段としては、例えば、試験流体の頂部に配置される中空のガラスまたは石英反射器と、チャンバの底部に配置される同様の中空のガラスまたは石英反射器とを使用することができる。作動流体によって化学的に攻撃されないのであれば、プラスチック、テフロン(登録商標)、またはポリカーボネートを使用してもよい。例えば、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)でできている同心で環状の圧電トランスデューサを、標準的な方法によって(機械的に、またはエポキシ接着剤に基づいて)チャンバの外側に取り付けて、音響共振チャンバに給電するために使用することができる。適切なトランスデューサは、流体内で音響共振を誘発することができる任意の材料で作製することができ、適切な材料としては、他の材料の中でも、周知であるように、チタン酸バリウム、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)等のセラミック材料が挙げられる。同心で環状の中空円筒を使用する必要はない。これは特に、大きい円形の同心で環状のトランスデューサを入手することがますます困難になる場合の、大径のATMFDに当てはまる。代替として、円形等の多重円板、矩形、または他の形状のトランスデューサは、図1aにあるような中空円筒とともに、または図1bに示されるようにそれ自体が、図1bに概略的に示されるように位置付けられてもよい。そのような状況では、そのような約4つの円板が所与の面の中に位置付けられて、駆動トランスデューサとして機能する。第5の円板は、より高いところに載置され、かなり小さいサイズであってもよく、その目的は、衝撃信号を受け取ることである。同じ面の中の4つは、駆動力を提供するだけでなく、内破する気泡から衝撃信号を受け取るようにも機能する。いずれの場合においても、所与の材料に対する厚さおよびサイズは、トランスデューサの静電容量および共振周波数を制御する。例えば、中空環状トランスデューサについて、静電容量は、それぞれ、環の高さに正比例し、中空円筒の内径に対する外径の比率の自然対数に反比例する。平面方向または厚さ方向のいずれかで分極化される円形の円板トランスデューサについて、静電容量は、直径の2乗に正比例し、厚さに反比例する。これらのトランスデューサは、それらの共振が、試験セルの筐体の機械的共振に一致するような様式で最適に利用される。図1に示される、外径70mm、長さ150mmの試験セルについて、機械的共振周波数(アセトンで満たした時)は、約20kHzに達し、環状トランスデューサの静電容量は、約20nFである。図1bの円板トランスデューサについて、円板トランスデューサは、同じく約20nFの静電容量を伴うが、約20kHzの共振周波数を提供するように選択された寸法を伴う、外径70mmの試験セルのために選択されるべきである。より大きい直径のシステムについて、機械的共振は、良好な1次近似に関与するシステムの直径の比率に反比例して大きく変動し(例えば、外径が140mmのシステムについて、機械的共振は、したがって、約10kHzに降下すると予想される)、したがって、トランスデューサは、駆動力の最高効率が達成できるように、トランスデューサの共振周波数も同じく10kHzに近くなるように、トランスデューサの静電容量もそれに応じて調整されなければならない。システムの機械的共振のより精緻化された見積もり(多次元3D効果を含むもの)は、圧力振動がそれらの最高レベルに到達する周波数を容易に見出すはずである、周波数の範囲にわたって試験液体の種々の上昇において、試験セルの直接圧力マッピングを介して見積もられてもよい。代替として、COMSOLマルチフィジックスシミュレーションプラットフォームの使用とともに後に示されるように、マルチフィジックスモデリングおよびシミュレーションスキームを採用してもよい。
ATMFDシステムにおける粒子衝突の特徴付けには、次の2つのシミュレーションツールを使用することができる。すなわち、COMSOL Multiphysics(商標)(以下、COMSOL(商標)と称する)−有限要素マルチフィジックスプログラム、およびMCNP5−核粒子輸送コードである。COMSOL(商標)数値モデルは、高度な過度変動、構造力学、強い多次元的側面、および電磁結合を含む、音響−構造相互作用の複雑なマルチフィジックス問題を解決するために使用することができる。MCNP5は、ATMFDの有効容積上で中性子/放射線輸送およびエネルギースペクトルに影響を及ぼす、空間およびエネルギー依存的な物理面を3Dで評価するために使用することができる。
共振音響チャンバのモデルは、電磁結合とともに、応力−歪および圧電効果の分析を含むCOMSOL(商標)の構造力学モジュール、および音響波搬送モジュールを利用して開発することができる。問題の複雑さのため、COMSOL(商標)モデルは、周波数ドメインの問題を解決するために、有限要素法を利用する。
核粒子輸送の評価は、米国ニューメキシコ州のLos Alamos National Laboratoryで開発されたMCNP5コードを使用して実施することができる。モデルは、ATMFDの共振チャンバと、該チャンバの中心軸から約20.3cm離れたPuBe中性子線源(約2×106n/秒で放射する)から成る。チャンバは、軸対象としてモデル化することができる。反射器を含む適切な構造材料は、石英とすることができ、圧電トランスデューサは、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)とすることができ、作動流体は、アセトン(C3H6O)とすることができる。頂部反射器の上方の部分、頂部および底部反射器の内側、およびチャンバの外側は、空気としてモデル化することができる。
方向性を解読する能力は、数秒から数分以内に十分に高い信頼度(例えば、75%を超える)で回答が得られるように、数百から数千の検出信号の取得およびその後の急速な解析を必要とする。自動化は、実際のシステムには非常に望ましい。核粒子相互作用によって形成される内破蒸気空洞の激しい圧壊によって、チャンバから数フィート離れても聞くことができる、可聴クリック音が生じる。圧壊蒸気空洞からの可聴クリック音は、共振チャンバの外側に取り付けることができる、4つの非常に小さいMHz応答の圧電トランスデューサを使用して記録することができる。ハードウェアおよびLab VIEW(商標)に基づく仮想計測器ソフトウェアに基づく制御システムは、これらの検出イベントを記録するため、および放射能源の方向に関する情報を取り出すために開発されている。
実験装置は、好ましくは、外径が約6.9cmの石英ATMFDチャンバを利用するが、MCNPおよびCOMSOL(商標)モデルで説明したように、パイレックス(登録商標)ガラスでできている球形および円錐形等の他の形状も順調に試験されている。チャンバの中で使用した液体は、約25℃で、かつ約20インチ(約50.8cm)Hgの真空下にある純粋なアセトンであった。チャンバを、波形発生器(Agilent、モデル33120A)および線形増幅器(Piezo Systems,Inc.、モデルEPA−104)とともに動作させた。共振周波数は、約18.3kHzで見出され、使用した駆動電圧は、約96Vであった。実験データは、衝撃痕跡を記録するオシロスコープを利用して取得した。オシロスコープの動作を制御し、データを収集し、そして信号の処理および分析を実行するために、Lab VIEW(商標)プログラムを使用した。オシロスコープとの通信は、GPIBインターフェースを介して達成した。3D測位を可能にするように正のZ成分について配置した第4のトランスデューサを除いて、4つの圧電トランスデューサを、同じXY面上で互いに直角に配置した。設定を図7に示す。
別の実施形態において、張力準安定流体状態は、放射線検出の進歩に対する可能性を提供する。そのような準安定流体状態は、音響張力準安定流体検出(ATMFD)システムをもたらすように、調整された共振音響を使用して達成することができる。今日の中性子検出器は、時に、大き過ぎ、高価で、種々の中性子エネルギー群に異なる検出器システムを必要とする場合があり、また、どの方向に中性子放射線が到達したかに関する情報を提供することには適していない。ATMFDシステムの放射線検出は、入射核粒子が動的に張力を与えられた流体と相互作用し、分子間接合が、基本粒子さえも従来の検出システムを大幅に上回る固有効率とともにエネルギーが8桁の程度以上検出することができる程度に、十分に弱められるという原理に基づいている。中性子−核相互作用の場合、局所的に標的原子から放出されたイオン化反跳核は、そのエネルギーを付与し、サブナノスケールから可視スケールに成長する蒸気核の形成を効果的に発生させ、よって、到来放射線(中性子、アルファ線、および光子)の速度およびタイミングを記録することが可能になる。核は、到来放射線の方向に特異的に形成する。次いで、内破核は、衝撃波をもたらすが、これは、直接的に聞き取ることだけでなく、到達時間差(TDOA)方法を使用して検出器の種々の地点で電子的に監視することが容易に可能である。双曲線測位と併せて、結果的に得られた時空間的情報の畳み込みは、初めて、単に入射中性子放射線の速度だけでなく、その方向性も提供する。
図11および12に概略的に示される、ATMFDシステムの別の実施形態は、(外径約60mm、長さ150mm)円筒ガラス、好ましくはパイレックス(登録商標)ガラスの、同心円状に取り付けられた環状の圧電トランスデューサによって動力を与えられる共振チャンバから成る、共振音響システムである。線形増幅器によって増幅された正弦波信号は、圧電トランスデューサを駆動する。チャンバの頂部および底部に配置される反射器は、持続的な圧力波の形成によって、エネルギー集束を補助する。この実施形態において、4つの円板形状の圧電トランスデューサ(外径約7mm)は、チャンバの円筒部分の外壁に固定され、検出器の有効容積の中で生じる放射線誘発キャビテーションによって発生する、衝撃波スペクトルを検出するために使用される。
ATMFDシステムの特徴付けには、次の2つのシミュレーションツールを使用することができる。すなわち、COMSOL Multiphysics(商標)(以下、COMSOLと称する)−有限要素マルチフィジックスプログラム、およびMCNP5−核粒子輸送コードである。COMSOLは、共振音響システムの音響、流体、および構造モデルの組み合わせを可能にする。MCNPは、ATMFDの有効容積にわたって中性子束およびエネルギースペクトルを生じる、空間およびエネルギー依存性の物理面の組み合わせを評価するために利用することができる。
有限要素法に基づくCOMSOL(商標)を使用する数値モデルを、周波数ドメインの分析用に開発することができ、該モデルの結果を、実験データと比較することができる。ここで設定されるマルチフィジックスモデルは、電磁結合のモデリングとともに、応力歪効果および圧電効果の分析、ならびに音響波搬送モジュールを含む、COMSOLの構造力学モジュールを利用する。
システムモデルは、MCNP5コードを使用して核粒子輸送を評価するために開発することができ、図12に示す。該システムモデルは、ATMFDの共振チャンバ、およびPuBe中性子源(約2×106n/秒で放射する)から成る。チャンバは、実質的に軸対称である。反射器を含む全ての構造材料は、石英ガラスとすることができ、圧電トランスデューサは、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)とすることができ、代表的な検出流体は、アセトン(C3H6O)とすることができる。頂部反射器の上方の部分、頂部および底部反射器の内側、およびチャンバの外側は、空気としてモデル化される。
核粒子相互作用によって形成される内破蒸気空洞の圧壊によって、チャンバから数フィート離れていても聞くことができる、可聴クリック音が生じる。圧壊空洞からの可聴クリック音は、チャンバの外側に取り付けることができる圧電トランスデューサを使用して、容易に記録することができる。次いで、衝撃波が各トランスデューサに到達する時間を記録することで、到達時間差(TDOA)を計算することが可能になる。トランスデューサ間のTDOAは、気泡キャビテーションイベントの実際の位置を計算するために、双曲線測位アルゴリズムとともに使用することができる。
TDOA制約は、双曲線測位アルゴリズムの数値的分析を使用して設定された。Lab VIEWコンピュータプログラムは、チャンバ内側のキャビテーションイベントの無作為標本を発生させるために使用することができる。次いで、キャビテーション位置を使用して、各トランスデューサが記録するTDOAを計算する。次いで、双曲線測位アルゴリズムによってTDOAを分析する。上限制約は、TODAが、前述したように、チャンバのモデル化有効容積の外側でマッピングされたキャビテーション位置において何をもたらすことになるかを調査するために、データセットで使用されるTDOAに対して設定される。結果を表2に示す。したがって、約20μsのTDOAに対する上限制約は、チャンバの中心軸から約2cmの範囲内のキャビテーションをもたらし、実験結果と一致する。
実験装置は、MCNPおよびCOMSOLモデルで説明したように、約6.9cmの直径を有する石英ATMFDチャンバを利用した。チャンバの中で使用した液体は、約25℃で、かつ約20インチ(約50.8cm)Hgの真空下にある純粋なアセトンであった。チャンバは、波形発生器および線形増幅器によって動作された。共振周波数は、約18.3kHzで見出され、使用した駆動電圧は、約100Vであった。データは、衝撃痕跡を記録するオシロスコープを利用して取得された。前述のLab VIEWプログラムは、オシロスコープの動作を制御し、データを捕集した。オシロスコープとの通信は、GPIBインターフェースを介して達成することができる。3D測位を可能にするように正のZ成分を伴って配置した第4のトランスデューサを除いて、4つの圧電トランスデューサを、同じXY面上に互いに直角に配置した。設定を図16に示す。
使用する第1の到達トランスデューサ方法および双曲線測位方法のどちらでも、(外径約70mmのATMFDの中の)キャビテーションイベントの場所によって証明されるような中性子検出は、どちらも約1.25:1の比率で、線源に最も近い検出器の側部上で特異的に生じる。このサイズのチャンバにおける下方散乱イベントは、信頼性のある方向性の認識を可能にすることに重要な役割を果たし、より大きいATMFDは、さらに高い信頼度レベルをより短時間で導くことができる。したがって、3Dでのキャビテーションイベントのマッピングを可能にする双曲線測位アルゴリズムの追加は、関与する誤差を高めないと認識することができる。3次元でキャビテーションイベントをマップする能力は、2Dの方向性を検出する能力だけでなく、3Dの方向性情報も検出する能力があることを示す。
Claims (43)
- 到来放射線の方向を特定する方法であって、
チャンバ内の張力準安定流体において、到来放射線を検出する張力準安定流体の領域、すなわち容積と位置を決定することと、
前記到来放射線検出領域における、放射線入射によって発生するキャビテーションを検出することと、
前記張力準安定流体内の前記放射線誘発キャビテーションに基づいて、前記放射線源の方向性を特定することと、
を含み、
前記放射線誘発キャビテーションの場所を検出するステップが、前記チャンバ上に載置された複数の信号検出トランスデューサから得られる信号を処理することによって、キャビテーション誘発衝撃信号の到達の時間遅延を検出することを含む、方法。 - 前記張力準安定流体の容積は、少なくとも1つの対称軸を含有する形状を有する、請求項1に記載の到来放射線の方向を特定する方法。
- 前記張力準安定流体は、音響張力準安定流体である、請求項1に記載の到来放射線の方向を特定する方法。
- 前記放射線誘発キャビテーションの場所を検出する前記ステップは、前記チャンバ上に載置された複数の信号検出トランスデューサから得られる信号を処理することによって、キャビテーション誘発衝撃信号を検出することを含み、前記処理は、バイアスを排除するステップをさらに含む、請求項1に記載の到来放射線の方向を特定する方法。
- 前記放射線誘発キャビテーションの場所を検出する前記ステップは、前記チャンバ上に載置された複数の信号検出トランスデューサから得られる信号を処理することによって、キャビテーション誘発衝撃信号を検出することを含み、前記処理は、閾値電圧レベルを上回る前記信号検出トランスデューサからの信号を検出する前記ステップを含む、バイアスを排除するステップをさらに含み、前記閾値電圧レベルは、全てのトランスデューサの漸近応答比較から特定することができる、請求項1に記載の到来放射線の方向を特定する方法。
- 前記放射線誘発キャビテーションの場所を検出する前記ステップは、双曲線測位方法によってキャビテーションの場所を検出する方法を含む、請求項1に記載の到来放射線の方向を特定する方法。
- 前記放射線の場所を検出する前記ステップは、前記チャンバの少なくとも2つの区域の中で生じるキャビテーションの比率を特定することを伴う、請求項1に記載の到来放射線の方向を特定する方法。
- 前記チャンバが中心線垂直軸を有し、前記方法は、中心線垂直軸の少なくとも一部分を含む空間の容積の中のイベントカウントを含まずに、前記チャンバの対向するセクターの中のキャビテーションイベントを比較することをさらに含む、請求項1に記載の到来放射線の方向を特定する方法。
- 前記方法は、キャビテーション気泡の伸長を増幅して、到来放射線から液体分子へのエネルギー伝達の方向と一致するように、圧力差を使用することをさらに含む、請求項1に記載の到来放射線の方向を特定する方法。
- 前記方法は、キャビテーションイベントにおける前記キャビテーション気泡の形状を監視することをさらに含む、請求項1に記載の到来放射線の方向を特定する方法。
- 前記放射線源の前記方向を特定する前記ステップは、前記放射線によって誘発されるキャビテーション気泡の細長い形状の主軸を特定するステップをさらに含む、請求項1に記載の到来放射線の方向を特定する方法。
- 前記方法は、細長いキャビテーション誘発気泡の前記主軸からの到来放射線の方向を視覚的に特定することをさらに含む、請求項1に記載の到来放射線の方向を特定する方法。
- 到来放射線の方向を特定するためのデバイスであって、
流体を保持するチャンバと、
少なくとも1つの駆動トランスデューサを備え、前記少なくとも1つの駆動トランスデューサの共振周波数が前記チャンバの共振周波数と実質的に同様である、前記チャンバを変形させるための機構と通信する制御システムであって、前記制御システム及び前記チャンバを変形させるための機構が、前記流体内に、前記流体分子が入射核粒子によって衝突された時に気泡キャビテーションイベントの発生を可能にするのに十分である、張力準安定状態を誘発して維持するようにともに動作する、制御システムと、
前記流体容積内の気泡キャビテーションイベントの場所を特定するためのシステムと電子通信する、前記チャンバ内で離間される複数の信号検出トランスデューサと、
を備える、デバイス。 - 前記チャンバは、密封される、請求項13に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記チャンバ内の前記流体は、アセトン、フレオン、ベンゼン、イソペンタン、およびホウ酸トリメチルから成る流体の群より選択される、請求項13に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記チャンバを変形させるための前記機構は、圧電材料を含む少なくとも1つのトランスデューサをさらに備える、請求項13に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記チャンバを変形させるための前記機構は、ジルコン酸チタン酸鉛を含む圧電材料を含む、少なくとも1つのトランスデューサをさらに備える、請求項13に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記チャンバを変形させるための前記機構は、セラミックを含む圧電材料を含む、少なくとも1つのトランスデューサをさらに備える、請求項13に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記チャンバを変形させるための前記機構は、チタン酸バリウムを含む圧電材料を含む、少なくとも1つのトランスデューサをさらに備える、請求項13に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記チャンバを変形させるための前記機構は、前記チャンバに載置される少なくとも1つのトランスデューサを含み、よって、前記トランスデューサが、前記チャンバの中間面の周囲で前記チャンバの辺縁を囲繞する、請求項13に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記チャンバを変形させるための前記機構は、別々の場所で、前記チャンバに載置される複数のトランスデューサを含む、請求項13に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 少なくとも1つの駆動トランスデューサが、前記流体分子が入射核粒子によって衝突された時に前記気泡の核形成を可能にするのに十分である共振および張力準安定状態を確立するように、正および負の圧力変動を流体内に導入することが可能である、前記チャンバ壁に載置される少なくとも1つの電動圧電素子である、請求項13に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 少なくとも4つの信号検出トランスデューサさらに備える、請求項13に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 同じ面の中の少なくとも3つの信号検出トランスデューサと、前記面の外側にある少なくとも1つの信号検出トランスデューサとをさらに備える、請求項13に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記流体容積内の前記気泡キャビテーションイベントの場所を特定するための前記システムは、ベースライン駆動周波数信号を除去する高域通過フィルタ回路を備える、信号処理システムを含む、請求項13に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記流体容積内の前記気泡キャビテーションイベントの場所を特定するための前記システムは、測位アルゴリズムを採用する信号検出トランスデューサにおいて気泡信号の到達時間遅延を特定して、前記チャンバ内で気泡が内破した位置を特定するように、前記信号検出トランスデューサからのフィルタされた信号を比較する、信号処理システムを含む、請求項13に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記流体内の気泡キャビテーションイベントの場所を特定するための前記システムは、前記チャンバの中の気泡キャビテーションの数および場所を特定する、信号処理システムを含む、請求項13に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記チャンバは、前記チャンバの種々の区域の中のキャビテーションイベントの検出を支援する下方散乱を許容する放射線の到来方向の検出を可能にする、サイズおよび形状を有する、請求項13に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 到来放射線の方向を特定するためのデバイスであって、
流体を保持するチャンバと、
前記流体内に張力準安定状態を誘発して維持するようにともに動作する、前記チャンバを変形させるための機構と通信する制御システムであって、前記張力準安定状態が、前記流体分子が入射核粒子によって衝突された時に気泡キャビテーションイベントの発生を可能にするのに十分である、制御システムと、
前記流体内の気泡キャビテーションの数及び場所を特定する信号処理システムを備える、前記流体容積内の気泡キャビテーションイベントの場所を特定するためのシステムと電子通信する、前記チャンバ内で離間される複数の信号検出トランスデューサと、
を備える、デバイス。 - 前記チャンバは、密封される、請求項29に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記チャンバ内の前記流体は、アセトン、フレオン、ベンゼン、イソペンタン、およびホウ酸トリメチルから成る流体の群より選択される、請求項29に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記チャンバを変形させるための前記機構は、圧電材料を含む少なくとも1つのトランスデューサをさらに備える、請求項29に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記チャンバを変形させるための前記機構は、ジルコン酸チタン酸鉛を含む圧電材料を含む、少なくとも1つのトランスデューサをさらに備える、請求項29に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記チャンバを変形させるための前記機構は、セラミックを含む圧電材料を含む、少なくとも1つのトランスデューサをさらに備える、請求項29に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記チャンバを変形させるための前記機構は、チタン酸バリウムを含む圧電材料を含む、少なくとも1つのトランスデューサをさらに備える、請求項29に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記チャンバを変形させるための前記機構は、前記チャンバに載置される少なくとも1つのトランスデューサを含み、よって、前記トランスデューサが、前記チャンバの中間面の周囲で前記チャンバの辺縁を囲繞する、請求項29に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記チャンバを変形させるための前記機構は、別々の場所で、前記チャンバに載置される複数のトランスデューサを含む、請求項29に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記チャンバを変形させるための前記機構は、前記流体分子が入射核粒子によって衝突された時に気泡の核形成を可能にするのに十分である共振および張力準安定状態を確立するように、正および負の圧力変動を流体内に導入することが可能である、前記チャンバに載置される少なくとも1つの電動圧電素子を備える、請求項29に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 少なくとも4つの信号検出トランスデューサさらに備える、請求項29に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 面の中の少なくとも3つの信号検出トランスデューサと、前記面の外側にある少なくとも1つの信号検出トランスデューサとをさらに備える、請求項29に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記流体容積内の前記気泡キャビテーションイベントの場所を特定するための前記システムは、ベースライン駆動周波数信号を除去する高域通過フィルタ回路を備える、信号処理システムを含む、請求項29に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記流体容積内の前記気泡キャビテーションイベントの場所を特定するための前記システムは、測位アルゴリズムを採用する信号検出トランスデューサにおいて気泡信号の到達時間遅延を特定して、前記チャンバ内で気泡が内破した位置を特定するように、前記信号検出トランスデューサからのフィルタされた信号を比較する、信号処理システムを含む、請求項29に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
- 前記チャンバは、前記チャンバの種々の区域の中のキャビテーションイベントの検出を支援する下方散乱を許容する放射線の方向性検出を可能にする、サイズおよび形状を有する、請求項29に記載の到来放射線の方向を特定するためのデバイス。
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