JP6134717B2 - 自己共鳴小型x線源 - Google Patents
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Description
2)特許文献1に記載の線源のエネルギーは効率がよいとは言えず、X線のスペクトルが散乱される。
3)非特許文献2に記載の線源は、TE101シングルモードで動作する矩形キャビティを用いており、ECR条件を維持できない。
4)特許文献2に記載の複数のキャビティを有する電子加速器は、大型である。
5)特許文献3に記載の線源の効率は、電磁波位相の不安定性の影響を受ける。
2)当該マイクロ波場によって電子が直接加速されるため、エネルギー効率が高い。
3)軸方向に非均一な直流磁場を印加することにより、注入された電子のキャビティに沿う3次元螺旋的な動きについてECR条件を維持できる。当該キャビティは、円筒状、楕円形状、あるいは矩形状でありうる。
4)単一のキャビティを使用するため、線源が小型化される。
5)波形の初期位相が加速効果に影響を及ぼさない。
d=p[(2f/c)2−(1.841/πr)2]−1/2
ここで、pは2(TE112モードの場合)であり、fはマグネトロンの周波数であり、cは、3×108m/sであり、rはキャビティの半径である。実用上において単一の共鳴キャビティを用いることの利点は、装置が小型になることである。好ましい実施形態においては、円筒上のキャビティを考慮する。しかしながら、キャビティの断面は、楕円形とされうる。この場合、TEc11Pモード(P=1,2,3,…)を励起する。
1)電子注入点における磁場の強さは、従来のサイクロトロン共鳴に対応する値であり、例えば2.5GHzのマイクロ波について875ガウスである。
2)磁場の強さは、質量増加の相対論的効果を補償することでECRを維持するように、キャビティ1の軸に沿って増加する。
d=p[(2f/c)2−(1/a)2] −1/2
ここで、fはマグネトロンの周波数であり、cは真空における光速である。パラメータbは、任意である。
Claims (25)
- a)長手方向の一端から他端まで延びる軸を有する円筒形状の共鳴キャビティと、
b)前記共鳴キャビティの前記一端に配置された電子銃と、
c)前記共鳴キャビティ内の前記他端寄りに結合された金属製のターゲットと、
d)前記共鳴キャビティに結合されたマイクロ波場の励起システムと、
e)前記一端から前記他端に向かい前記軸に沿って増大する磁場を生成する少なくとも1つの磁場発生器と、
f)前記共鳴キャビティの円筒面に設けられ、前記ターゲットに衝突した電子により生成されたX線に対して透明な窓と、
を備えており、
前記励起システムは、2つの導波器を備えており、
前記2つの導波器の各々は、前記共鳴キャビティに結合された端部と前記励起システムに結合された端部を有しており、
前記共鳴キャビティは、TE 11p (pは1以上の整数)モードに共鳴し、
前記共鳴キャビティの長さと直径は、次式の関係を満足していることを特徴とする、X線源。
d=p[(2f/c) 2 −(1.841/πr) 2 ] −1/2
ここで、dは前記共鳴キャビティの長さであり、pは前記共鳴キャビティの共鳴モードの添え字であり、fは前記励起システムが励起するマイクロ波場の周波数であり、cは真空における光速であり、rは前記共鳴キャビティの半径である。 - 電子の注入点における前記磁場の強さは、古典的サイクロトロン共鳴を得るための値に等しい、
請求項1に記載のX線源。 - 前記磁場は、軸対称、静的、かつ不均一である、
請求項1に記載のX線源。 - 前記電子銃は、LaB6型の電子放出器であり、約10keVのエネルギーを有する電子ビームを注入する、
請求項1に記載のX線源。 - 前記金属製のターゲットは、内部に冷却用チャネルを有している、
請求項1に記載のX線源。 - 前記金属製のターゲットは、モリブデンである、
請求項1に記載のX線源。 - X線に対して透明な前記窓は、ベリリウムからなる、
請求項1に記載のX線源。 - 前記共鳴キャビティは、銅からなる、
請求項1に記載のX線源。 - 前記磁場は、3つの永久磁石により生成される、
請求項1に記載のX線源。 - 前記永久磁石は、SmCO5またはFeNdBからなる、
請求項9に記載のX線源。 - 前記共鳴キャビティは、TE112モードに共鳴する、
請求項8に記載のX線源。 - 前記共鳴キャビティの前記長さは21cmであり、前記直径は9cmである、
請求項1に記載のX線源。 - 電子の注入点における前記磁場の値は875ガウスである、
請求項2に記載のX線源。 - 前記2つの導波器は、矩形の断面を有している、
請求項1に記載のX線源。 - 前記2つの導波器は、TE10モードを伝播する、
請求項14に記載のX線源。 - 前記2つの導波器の端部が前記共鳴キャビティに結合されている箇所は、前記電子銃が配置されている前記共鳴キャビティの前記一端から、前記共鳴キャビティの全長の4分の1の距離にある、
請求項1に記載のX線源。 - 前記励起システムは、マグネトロンである、
請求項1に記載のX線源。 - 前記マグネトロンの動作周波数は2.45GHzであり、7kV/cmのマイクロ波場を励起する、
請求項17に記載のX線源。 - 前記2つの導波器は、λ/4の位相遅れを伴ってマイクロ波を前記共鳴キャビティに注入するために用いられ、
λは、TE10モードにおける波長である、
請求項14に記載のX線源。 - 前記2つの導波器の各々は、矩形状であり、
a)セラミック製の窓と、
b)フェライト製のインシュレータと、
を備えている、請求項1に記載のX線源。 - 前記セラミック製の窓は、SiO3である、
請求項20に記載のX線源。 - a)長手方向の一端から他端まで延びる軸と矩形の断面を有する共鳴キャビティと、
b)前記共鳴キャビティの前記一端に配置された電子銃と、
c)前記共鳴キャビティ内の前記他端寄りに結合された金属製のターゲットと、
d)前記共鳴キャビティに結合されたマイクロ波場の励起システムと、
e)前記一端から前記他端に向かい前記軸に沿って増大する磁場を生成する少なくとも1つの磁場発生器と、
f)前記共鳴キャビティの側面に設けられ、前記ターゲットに衝突した電子により生成されたX線に対して透明な窓と、
を備えており、
前記励起システムは、少なくとも1つの導波器を備えており、
前記導波器は、前記共鳴キャビティに結合された端部と前記励起システムに結合された端部を有しており、
前記共鳴キャビティは、TE 10p (pは1以上の整数)モードに共鳴し、
前記共鳴キャビティの長さと直径は、次式の関係を満足していることを特徴とする、X線源。
d=p[(2f/c) 2 −(1/a) 2 ] −1/2
ここで、dは前記共鳴キャビティの長さであり、pは前記共鳴キャビティの共鳴モードの添え字であり、fは前記励起システムが励起するマイクロ波場の周波数であり、cは真空における光速であり、aは前記共鳴キャビティの幅である。 - 前記導波器の一端は、絞りを介して前記共鳴キャビティに結合されており、
前記導波器は、TE10モードを伝播する、
請求項22に記載のX線源。 - 前記励起システムは、前記共鳴キャビティに結合されている箇所からλ/4の距離にあるマグネトロンであり、
λは、TE10モードにおける波長である、
請求項23に記載のX線源。 - 前記共鳴キャビティは、TE102モードに共鳴する、
請求項22に記載のX線源。
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