JPH03216537A - 中性子回折装置のダイレクトビームストッパ位置調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、実験用原子炉などに設置される中性子回折装
置に関する。特に、中性子源から放射されるダイレクト
ビームによって研究者などが被爆することを防止するた
めに設けられるダイレクトビームストッパの位置を調節
するダイレクトビームストッパ位置調節装置に関する。

［従来の技術］ 上記の中性子回折装置は、原子炉などの中性子源に付設
されるものであって、水素などの軽元素のようにＸｖＡ
では解析が困難である試料をその解析対象としている。

この中性子回折装置は、例えばモノクロメータ、試料ホ
ルダ，アナライザ、そして中性子強度検呂器によて構成
される。これらの各構成要素は、通常、遮蔽された実験
室の中に置かれていて、中性子線あるいはγ線などの放
射線が外部へ放出されないようになっている。

また特に、モノクロメータから出て試料を透過した中性
子線あるいはγ線などの、いわゆるダイレクトビームは
特にその強度が強いので、これを遮蔽するために従来よ
り、ダイレクトビームの進行方向先に、鉛などの中性子
線遮蔽部材およびほう酸パラフィンなどのγ線遮蔽部材
を含んだダイレクトビームストッパを配置することが行
われている。このダイレクトビームストッパによって放
射線の進行を阻止して、遮蔽の確実性を高めている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来より行なわれている中性子回折測定は、モノクロメ
ータを一定角度位置に固定しておいて、試料、アナライ
ザ、そして中性子強度検出器をステップスキャンさせる
というものが一般的であった。この測定方法の場合には
、モノクロメータから放畠される中性子線は常に一定方
向へ進むので、ダイレクトビームストッパを予めその進
行方向先の所定の位置に正確に配置しておけば、ダイレ
クトビームを確実に遮蔽することができる。

しかしながら最近の測定においては、原子炉などの中性
子源から発生した中性子線をその波長を変えて試料に照
射することが要求されることもあり、その場合には、モ
ノクロメータもステップスキャンされることになる。

本発明は、そのようにモノクロメータをステツプキャン
させる場合にも、モノクロメータからのダイレクトビー
ムを確実に遮蔽することができ、しかもそのための構成
が非常に簡単であるダイレクトビーム位置調節装置を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明に係るダイレクトビ
ーム位置調節装置は、ストッパ駆動手段と、発光手段と
、受光手段とを有している。

ストッパ駆動手段は、ダイレクトビームストッパをモノ
クロメータを中心として回転移動させるためのものであ
る。このストツパ駆動手段それ自体の構成は、特定のも
のに限定されることはない。

発光手段としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）その他の
発光手段を用いることができる。この発光手段は、必ず
しもモノクロメータそれ自身に固定連結される必要はな
いが、そのモノクロメータと一体になって回転移動する
ようになっている。

受光手段としては、フォトダイオードその他任意の受光
素子を用いることができる。

［作用コ 請求項１の発明において、モノクロメータ（１）がステ
ップスキャンされると、発光手段（ＬＥＤ２４）がそれ
と一体になって移動する。従って、受光手段（フォトダ
イオード２５ａ，２５ｂ，２５ｃ）による受光態様に変
化が生じる。この変化にようて、モノクロメータが移動
したこと、およびその移動方向を判定する。その判定結
果に応じてストッパ駆動手段（台車２１、モータ２２）
を作動させて、ダイレクトビームストッパを放射線遮蔽
位置へ移動させる。

請求項２の発明においては、発光手段が移動したことが
、３つの受光素子による受光態様の変化によって検出さ
れる。

請求項３の発明において、ダイレクトビームストッパは
、ガイドレール（２３）に沿って移動することにより、
常にモノクロメータに対して等しい距離に置かれる。

［実施例］ 第２図は、本発明に係るダイレクトビームストッパ位置
調節装置が用いられる中性子回折装置の一例を示してい
る。この中性子回折装置は、単結晶によって構成される
モノクロメータ１と、構造解析の対象である試料２と、
単結晶によって構成されているアナライザ３と、そして
中性子強度検出器４とを有している。

第３図に示すように、モノクロメータ１は、　ドラム状
のシールドケース５によって取り囲まれている。試料２
、アナライザ３、そして中性子強度検出器４は、それぞ
れシールドケース６、７、そして８によって取り囲まれ
ており、さらにそれぞれが支持台９、１０、そして１１
によって支持されている。各支持台９、１０、そして１
１の間は、金属性のリンク１２、１３および１４によっ
て連結されている。また、各支持台９、１０、そして１
１は、それらの底面に取り付けられているエア吹出器１
５を介して実験室の床１６上に置かれている。この床１
６は、非常に滑かに仕上げられていて、エア吹出器１５
からその床１６に向けてエアを吹き付けることによって
、各支持台９〜１１が床１６上で自由に走行できるよう
になっている。

第２図において、モノクロメータ１によって回折した中
性子線の進行方向の延長線上に、ダイレクトビームスト
ッパ１７が配設されている。このダイレクトビームスト
ッパ１７は、主にγ線を遮蔽する鉛板１９と、主に中性
子線を遮蔽するほう酸パラフィン２０とを有している。

モノクロメータ・シールドケース５の半径Ｒ１はだいた
いｌｍ（メートル）であり、モノクロメータ１からダイ
レクトビームストッパ１７までの間隔Ｒ２はだいたい５
ｍであり、検出器シールドケース８の大きさＲ３はだい
たい３０ａｎ　である。

本実施例に係る中性子回折装置は以上のように構成され
ており，コリメータ１８を介して原子炉（図示せず）か
ら取り出された中性子線は、モノクロメータ１で回折す
ることによって特定波長のものが選択される。波長選択
された中性子線は、次いで試料２に照射され，そこで回
折してアナライザ３へ進み、そのアナライザ３によって
、必要な成分だけが取り出されて中性子強度検出器４へ
到達する。この検出器４によって回折中性子線の強度が
測定され、その測定結果に基づいて試料２の構造が解析
される。

上記の解析作業が行なわれている間、モノクロメータ１
から出て試料２を透過した中性子線、γ線などは、ダイ
レクトビームストッパ１７によってその進行が阻止され
、実験室の外部へ漏れることが確実に防止される。

ところで，上述した中性子回折測定の方法として、モノ
クロメータ１の角度位置を固定しておいて、試料２，ア
ナライザ３、そして検出器４をステップスキャン，すな
わち所定角度ごとに間欠的に回転移動させる方法は従来
よりよく行なわれている。この場合には、モノクロメー
タ１の角度位置は変わらないので、ダイレクトビームス
トッパ１７は、初期位置を正確に決めておきさえすれば
、それ以後の測定中、その位置を変更する必要はない。

ところが最近では、モノクロメータ１それ自体をきわめ
てゆっくり、例えば１〜２日の間に数度〜十数度、ステ
ップスキャンさせることが必要となってきており、この
場合には、ダイレクトビームストッパ１７を初期位置に
固定したままでは、試料２を透過したダイレクトビーム
がダイレクトビームストッパ１７を外れてしまい、その
結果，そのダイレクトビームの遮蔽がうまくゆかなくな
ることがある。本実施例では、そのような遮蔽ミスを防
止するため、以下のような構成を採用している。

第３図に示すように、ダイレクトビームストッパ１７は
台車２１上に取り付けられており、その台車２１は、駆
動手段例えば正逆両方向回転可能なモータ２２によって
駆動されて、ガイドレール２３に沿って移動するように
なっている。ガイドレール２３は、第１図に示すように
、モノクロメータ１の回転軸Ｘを中心としてほぼ円弧上
に曲がっている。

第１図に示すように、モノクロメータ・シールドケース
５の右端部には発光手段、例えばＬＥＤ２４が固定して
配置されている。一方、ダイレクトビームストッパ１７
には、受光手段としての３個のフォトダイオード２　５
　ａ，　　２　５　ｂ，　　２　５　ｃが固定して配置
されている。これらのフォトダイオードの出力信号は、
制御回路２６へ送られる。制御回路２６は、上記のダイ
レクトビームストッパ駆動用のモータ２２に電気的に接
続されていて、フォトダイオード２５ａ〜２５ｂの出力
信号に基づいてそのモータ２２の回転を制御するように
なっている。

以下、その制御の一例について説明する。

測定中、ダイレクトビームストッパ１７がモノクロメー
タ１に対して正常な遮蔽位置にあるとき、ＬＥＤ２４か
ら放出された光は、３個のフォトダイオード２５ａ〜２
５ｂの全てによって受光され、全てのダイオードがオン
となっている。この場合、制御回路２６はモータ２２を
停止状態に保持する。

モノクロメータ１が図の正時計方向（Ａ方向）へステッ
プスキャンされた場合には、ＬＥＤ２４からの光も同じ
方向へ移行してゆくので、３個のフォトダイオード２５
ａ〜２５ｂのうち、第１フォトダイオード２５ａがオフ
となり、第２および第３フォトダイオード２５ｂおよび
２５ｃはオン状態を維持する。これにより制御回路２６
は、モータ２２を正方向へ回転駆動して、台車２１すな
わちダイレクトビームストッパ１７をＡ′方向へ移動さ
せる。これにより、ダイレクトビームストッパ１７はモ
ノクロメータ１の回転に追従して同じ方向へ自動的に移
動することになり、再びモノクロメータ１からのダイレ
クトビームを遮蔽することのできる位置へ移動する。す
ると、再び３個の全てのフォトダイオード２５ａ〜２５
ｂがオンとなり，モータ２２が停止する。

モノクロメータ１が第１図の反時計方向（Ｂ方向）へス
テップスキャンした場合には、第３フォトダイオード２
５ｃだけがオフとなり、制御回路２６によってモータ２
２が逆回転駆動されて，ダイレクトビームストッパ１７
がＢ′方向へ移動する。

何等かの理由で全てのフォトダイオード２５ａ〜２５ｂ
がオフとなったときには、警報装置２７を作動させて作
業者に警報を発する。また、必要に応じて、モノクロメ
ータ１からの中性子線の放呂を止める。

以上のように、モノクロメータ１がステップスキャンさ
れるときは、それに追従してダイレクトビームストッパ
１７が自動的にそれと同じ方向へ必要な距離だけ移動す
る。これにより、モノクロメータ１からのダイレクトビ
ームはダイレクトビームストッパ１７によって確実にそ
の進行を阻止され、その結果、中性子線、γ線などの放
射線を常に確実に遮蔽することができる。

以上、１つの実施例をあげて本発明を説明したが、本発
明はその実施例に限定されることなく、種々に改変する
ことができる。

例えば、中性子回折装置の構成は第２図に示した構成に
限られない。モノクロメータ１がステップスキャンされ
る形式の中性子回折装置であれば、あらゆる種類の装置
に適用することができる。

上記の実施例では、ダイレクトビームストッパ１７が載
せられた台車２１を、モノクロメータ１を中心として湾
曲する１本のガイドレール２３によってガイドすること
としたが、ガイド手段として他の任意の手段を採用する
ことも可能である。

また、台車２１それ自体を、予め円弧軌道に沿って移動
するように作っておいて、ガイド手段を省略することも
できる。

受光手段の数は、３個に限らず何個であってもよい。ま
た、発光手段として、発光光があまり発散しない性質の
ものが用いられる場合には、ダイレクトビームストッパ
１７が正規の遮蔽位置にあるときに、真中の第２フォト
ダイオード２５ｂだけがオンとなって、その他のフォト
ダイオード２５ａ，２５ｃがオフとなるように設定する
こともできる。この場合には、モノクロメータ１のステ
ップスキャンに応じて、オンとなるフオトダイオ一ドが
移行してゆくので、それに基づいてダイレクトビームス
トッパ１７の移動を制御する。

［発明の効果］ 請求項１の発明によれば、中性子回折装置においてモノ
クロメータ（１）がステップスキャンされる場合でも、
ダイレクトビームストッパ（１７）をそれに追従させて
移動させることができ、よって、中性子線などの放射線
を確実に遮蔽することができる。

請求項２の発明によれば、簡単な構成によって、モノク
ロメータの移動を検出できる。

請求項３の発明によれば、ダイレクトビームストッパ（
１７）を常に正確な位置に移動させることができ、確実
な放射線遮蔽をすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るダイレクトビームストッパの位置
調節装置の一実施例を示す概略平面図、第２図はその実
施例が用いられる中性子回折装置の一例を示す概略平面
図、第３図はその中性子回折装置の側面図である。 １・・・モノクロメータ　　　　２・・・試料１７・−
・ダイレクトビームストッパ ２１−・台車　　　　　　　　２２・・・モータ２３・
・・ガイドレール　　　　２４・・・ＬＥＤ２５ａ，２
５ｂ，２５ｃ・＝フオトダイオード２６・・・制御回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）モノクロメータから出た中性子線を試料に照射し
   てその試料の構造を解析する中性子回折装置に用いられ
   、モノクロメータから放出され試料を透過したダイレク
   トビームの進行を阻止するダイレクトビームストッパ位
   置を調節するダイレクトビームストッパ位置調節装置に
   おいて、 ダイレクトビームストッパをモノクロメータを中心とし
   て回転移動させるためのストッパ駆動手段と、 モノクロメータと一体に回転する発光手段と、ダイレク
   トビームストッパと一体に移動可能であり、発光手段か
   らの光を受光して信号を出力する受光手段と を有しており、 受光手段の出力信号に基づいてストッパ駆動手段の動作
   を制御することにより、ダイレクトビームストッパをモ
   ノクロメータから放出される中性子線の進行を阻止する
   遮蔽位置へ移動させることを特徴とするダイレクトビー
   ムストッパ位置調節装置。
2. （２）請求項１のダイレクトビームストッパ位置調節装
   置において、 上記受光手段は、３つの受光素子を有しており、それら
   ３つの受光素子による受光態様によってモノクロメータ
   の回転を判別し、それに基づいてストッパ駆動手段の動
   作を制御することを特徴とするダイレクトビームストッ
   パ位置調節装置。
3. （３）請求項１のダイレクトビームストッパ位置調節装
   置において、 モノクロメータを中心として円弧状に曲げて配置された
   ガイドレールが設けられており、ダイレクトビームスト
   ッパはこのガイドレールに沿つて移動することを特徴と
   するダイレクトビームストッパ位置調節装置。