JPS60162947A - 減速体とビーム・ポートの組立体 - 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） 本発明は、中性子レントゲン撮影に係り、特にこのレン
トゲン撮影用の減速体とビーム・ポートの組立体に係る
。前記減速体とビーム・ポートの組立体は、熱中性子の
ビームを目標位置に向けて放出する高速中性子の供給源
に併用される。とりわけ、本発明は中性子加速器供給源
に併用されるそうした減速体とビーム・ポートの組立体
に係る。前記中性子加速器供給源により、目標位置にお
いて比較的均一の強さの分布をもちしかも収束したカン
マ−線の可変成分をもつ熱中性子の平行ビームを形成す
ることができる。

（従来の技術） 中性子供給源としての原子炉を使って中性子レントゲン
撮影をすることが一般的に行なわれている。そうした原
子炉は非常に強い熱中性子を発生する。この熱中性子は
コリメータを通され、そうしたレントゲン撮影用に比較
的均一な強さの分布をもつ熱中性子の平行ビームに変え
られる。中性子レントゲン撮影の多くの例では、原子炉
供給源は適当ではなく、より簡単な中性子供給源が用い
９− られる。そうした供給源は、原子炉よりも非常に少量の
熱中性子束で運転される。このため、利用できる中性子
を最大限活用すると共に、できあがった中性子ビームを
満足のゆく品質にしておくために細心の注意を払わなけ
ればならない。しかし、比較的強く、許容できる低ノイ
ズで、しかも比較的均一な強さを同時にもたせることは
困難である。

従来の中性子レントゲン撮影の供給源の１つの形態では
、パン・ド・グラーフ発生器を利用して中性子の加速器
供給源としている。発生器は、ベリリウム・ターゲット
に対し重陽子を加速して高速中性子を作り出すことかで
きる。そうした中性子供給源は、熱中性子を減速するた
めに、シールドされていない水タンクの中心部に配置さ
れていた。また、拡散コリメータがカドニウムに沿って
置かれたアルミニウムで作られ、中性子レントゲン撮影
用の熱中性子を作り出している。

利用されてきた別の供給源にカリホルニウム−２５２の
アイソトープ供給源がある。この供給１０− 源はＩＭｅＶ中性子とガンマ−線を放出する。中性子は
水素含有材料ブロックで減速され、水素含有材料空所を
通り抜ける。空所の端部にあるブロックに配置された鉛
シールドはガンマ−線用の開口のあいた整合孔を備えて
いる。中性子は、コリメータを通り抜ける。このコリメ
ータはリチウムに沿って配列されたアルミニウムからで
きており、中性子はコリメータを通り抜けて中性子レン
トゲン写真用の目標位置にむかう。カリポルニウム供給
源からの中性子エネルギが１．ＯＭｅＶであるため、高
速中性子を確実に封じ込めるためには、約１．５フイー
ト（約４５．７２センチ）の水素含有材料が必要とされ
ていた。

（発明の要約） 本発明は、中性子加速器供給源と併用することができ、
従来の加速器またはアイソトープ中性子供給源で得られ
るよりも、より強くしかも充分に平行になっていて、非
常に均一な低ノイズの熱中性子束を形成することのでき
る、減速体とビーム・ポートの組立体を提供している。

同時に、本発明のある形式によれば、熱中性子束とガン
マ−線との比率を変えることができる。さらに、本発明
は中性子レントゲン撮影目標のためのガンマ−線遮蔽体
を提供している。本発明のある形態では、減速体とビー
ム・ボートの組立体を用いて、比較的低いガンマ−線を
持つ熱中性子ビームがまたは比較的高いガンマ−線成分
を持つ熱中性子ビームのいずれかを作ることもできる。

本発明のある形態では、別々のポートから前述の熱中性
子ビームの両方を同時に形成することもできる。

本発明の減速体とビーム・ボートの組立体は、高速中性
子の加速器供給源と併用して、熱中性子の平行化された
ビームを中性子レントゲン撮影用の目的位置に向けて発
射できるよう、特殊な構成になっている。そうした加速
器供給源は、重水素イオン供給源とドリフトチューブと
を持つパン・ドφグラーフ発生器を備えている。前記ド
リフトチューブから、重陽子はへリリウム・ターゲット
に向けて発射されている。重陽子は反応式Ｂ　ｅ（ｄ、
ｎ）Ｂによりベリリウムと反応し、種々のエネルギ、特
に約１．５，２．３．５および５ＭｅＶのエネルギを持
つ中性子を作り出している。ベリリウム・ターゲットは
、水素含有減速体のほぼ中央に配置されている。前記減
速体は、中性子を散乱してこの中性子のエネルギを減速
する。従って、中性子は中央領域で熱線化される。ただ
し、一部の高速中性子と熱外中性子が残り、特に高い初
期エネルギを持った中性子の多くは熱線化されないで中
央領域から出ていく。また、この工程で２．２ＭｅＶの
中性子捕獲ガンマ−線が生じる。

本発明の減速体とビーム会ボートの組立体は、中実な水
素含有材料を備えている。この水素含有材料は、好まし
くは高密度ポリエチレンであり、高い水素含有密度を持
ち、実質的に中性子触媒は含んでいない。減速体は、ビ
ーム軸線−トに位置した供給源空所を持ち、軸線に隣接
して高速中性子の供給源（ベリリウム・ターゲット）を
配置できるようになっている。水素の高い集積によって
、減速体の中心部のビーム軸線付近に熱中性子は大きく
集積する。また、中性子触媒が含まれてぃな１３− いため、いったんできた熱中性子は捕獲されることはな
く、当該中性子触媒はビームを弱めている。高密度ポリ
エチレンは、約０．９５ｇｍ／ｃｃの密度と、水よりも
２４％大きい水素密度を持っている。

軽い炭素原子が悪影響を及ぼすことはない。好ましい減
速体を使用した結果、非常に低い減速率（ＭＦ）が得ら
れた。減速率は以下の式で決定される： ＭＦ＝Ｓ／φＨ この式において、Ｓは供給源で発生する毎秒当りの供給
源中性子の数である。また、φＨは、供給源の作動時、
中性子レントゲン撮影用ビームに利用できる、組立体内
の任意の箇所での最大供給源中性子の強さである。従っ
て、減速率は、運転条件のｒで中性子を作り出す際、減
速体の効率の目安となる。２００以下の減速率が非常に
効率のよい減速体には必要である。本発明の組立体は、
約１７７の減速率で運転された。

熱中性子のビームを形成するために、中性子触媒材料か
らできたリングを減速体の外側に配置１４− し、ビームの軸線の廻りに対称的に配置された開「１を
形成している。減速体は内側ビーム・ポート空所を備え
ている。この空所は、開口からほぼ供給源空所にかけて
、ビームの軸線を基準にほぼ対称的に延びている。従っ
て、供給源のそばの内側ビーム舎ポート空所に進入し、
開口の方向に移動する熱中性子は当該開口を自由に通り
抜ける。これに対し、所定のエネルギにより低いエネル
ギを持ち、中性子触媒材料のリングに衝突する熱中性子
と熱外中性子は遮断される。触媒リングのすぐ外にある
重金属（鉛）シールドは、ガンマ−線を遮断する。この
ガンマ−線は、リング材料で熱中性子と熱外中性子を捕
獲する際に生じる。また、こうしたシールドは、減速体
で生じた２、２ＭｅＶの中性子捕獲ガンマ−線を遮断す
る働きをしている。

シールドは、開口とビーム・コリメータの入口とを合致
させる拡大量１１を備えている。

ビーム・コリメータは軸方向のコリメータ空所を形成し
ている。このコリメータ空所は、軸線の廻りで対称的に
配置され、開口と目標位置の中間に延びている。コリメ
ータは、重金属（好ましくは鉛）と中性子触媒（好まし
くはホウ素）との混合物からできており、ガンマ−線と
熱中性子がコリメータ表面からビームに進入するのを阻
止している。組立体は容器内に収容されている。この容
器は、水素を含有した中性子反射体、例えば普通の密度
のポリエチレンでほぼ満たされている。この反射体は、
中性子を反射し、これら中性子を容器内部に閉じ込め、
また低レベルの中性子だけが放散できるように作用して
いる。第２の重金属（鉛）シールドがコリメータの廻り
に配置され、ビームに加えられることのある反射体から
のガンマ−線を弱めている。

容器はコンクリ−１・によって取り囲まれ、コリメータ
以外の容器から出てくる残存中性子を遮断または熱線化
している。中性子触媒、好ましくはホウ酸ナトリウムか
らできた中性子触媒は、コリメータ以外の壁から出てく
る熱中性子を遮断する。

平行にされた熱中性子は、レントゲン撮影される目標を
通って照射され、ガドリウムでできたフォイル等の標準
的な中性子コンバータを使って、従来と同じようにフィ
ルムにレントゲン撮影が行なわれる。

本発明の減速体とビーム・ポートの組立体は、簡単に行
なえる一連の変更により広範囲に使用できる。この構成
により、ビーム中のガンマ−線の数を総体的に変えるこ
とができる。ある種の材料からできた目標をレントゲン
撮影する際に、このガンマ−線は役に立つこともある。

本発明のこうした利点および他の利点、形態および目的
は、添付の図面に基づき、以下の詳細な説明から明らか
になる。

（実施例） 第１図は、本発明に係る減速体とビーム・ポートの組立
体を図示している。この組立体は、高速中性子の保給源
となるパン・ド・グラーフ加速器システム１２と併用さ
れる。第１図に示すように、加速器システム１２はパン
・ド・グラーフ加速器・重水素イオン供給源１４．ドリ
フトチュー１７− ブ１６およびターゲット１８の３つの部分から構成され
ている。図面に示したような、本発明の箇々の実施例に
組み合わせて使用されるこの加速システム１２は、マサ
チューセッツ州、バートリン市にある高電圧エンジニア
リング社によって製造され、中性子レントゲン撮影用に
モデルＫＮＲ−３０００として販売されている１業用の
加速器供給源である。この加速器供給源は、３マイクロ
アンペアのビーム電流の下で３メガポルトのエネルギを
持つ重陽子のビームを発生する。このため、ターゲラ）
１８Ｊ−では９００ワツトの出力がある。これより大き
なモデルも本発明に係る減速体とビーム・ポートの組立
体用に販売されており、利用できる。高電圧エンジニア
リング社のモデルＫＮＲ−４０００が適している。パン
・ド・グラーフ加速器・重水素イオン供給源１４は、こ
うした加速システム１２に慣用されている付属機械のす
べてを備えている。この／ヘン・ド・グラーフ加速器・
重水素イオン供給源１４は、高電圧端子へのチャージを
行うことのできる、ベルト１８− 用の適当な駆動装置を持つパンφＦ・ダラーフベルトと
、高電圧端子のための適当な絶縁体とを備えている。ま
た、ベルトのチャージを行なうことのできる適当な電荷
供給源と高電圧端子の電荷を取り去るだめの手段とを備
えている。そして、高電圧端子の位置に重水素イオンを
作り出すための手段を備えている。こうしたイオンは、
重陽子ガスを導入し、高岡波エネルギでこのガスをイオ
ン化することによって作ることができる。前記重水素イ
オンは当然に正電荷重陽子であり、これら重陽子は正電
荷高電圧端子から接地電位に向けて静電気的に加速され
る。イオンはビーム内で電気的および／または電磁気的
に形成され、ドリフトチューブ１６内を通される。

ドリフトチューブ１６は自由場領域を形成し、この領域
に沿って重水素イオンは運動しターゲラ）１８に衝突す
る。ドリフトチューブ１６は、慣用的な手段により出し
入れされる。ドリフトチューブ１６は、ドリフトチュー
ブのターゲット端を移動してターゲット１８を重陽子ビ
ームに適した位置関係に配置する、ベローズの付いた部
分とジンバルとを備えることもできる。

ターゲット１８は１重水素イオンが＃撃を加えると高速
中性子の実際の供給源になる。従って、ターゲット供給
源１８と呼んだり、また簡単に供給源１８と呼ぶことも
できる。前述したように、高速中性子は、反応式Ｂｅ（
ｄ、ｎ）Ｂ、に従って作り出される。ターゲット１８は
、高速中性子の実質的なポイント供給源を構成しており
、ガンマ−線もこのポイント供給源から同じように発散
される。

前述した高速中性−ｆは様々のエネルギ、すなわち１．
５．２．３．５および５ＭｅＶのものからできている。

ベリリウムターゲット１８は、３７４インチ（１，１１
１センチ）の直径と、３０から４０ミル（ｍｉｌｓ）の
厚みから成り、ドリフトチューブ１６の端部にある銅プ
ラグにロー付けすることができる６３メガボルトの時、
３００マイクロペアの重陽子ビームはターゲットの位置
で９００ワツトの出力を発生する。このため、ドリフト
チューブは遮蔽区域の外部に、ターゲットが溶解しない
ように、当該ターゲットを冷却する適当な冷却液手段を
備えている。この冷却液手段の冷却液は、ターゲット１
８の廻りで且つ当該ターゲットの背後に設置されている
同心円チューブ内を循環する水である。この水はターゲ
ットの表面で中性子をある程度減速している。

第１図に示すように、ドリフトチューブ１６は、ターゲ
ット１８の置かれた減速体とビーム・ボートの組立体１
０のほぼ中心部に進入している。組立体ｌＯは、壁２２
．２４．２５および２６と天井２７（第３図）によって
遮蔽されている。これらすべてコンクリートブロックか
らできている。天井２７は、壁２４．２５の間の空間に
渡されたスチールプレート２８で支持されている。壁２
２は、パン・ド・グラーフ加速器拳重水素イオン供給源
１４を減速体とビーム・ボートの組立体から仕切ってい
る。壁２４と２５は、組立体１０をレントゲン室３２か
ら仕切っている。壁２６は組立体１０の他の側部を遮蔽
している。レントゲン室３２は、中性子吸収材料好まし
くはホウ酸す］・リウムからできた層３６が設けられ、
別２１− の遮蔽体を形成している。減速体とビーム・ボートの組
立体１０にはコリメータ延長部３８が取り付けられてお
り、この延長部は壁２４．２５とホウ酸ナトリウムの層
３６とを通り抜けている。

減速体とビーム・ボートの組立体１０は、高速中性子を
熱中性子に減速し、比較的平行になった熱中性子のビー
ムを作り出している。このビームは、ビーム軸４０に沿
ってほぼ軸線方向に進み、組立体１０の中心部からコリ
メータ延長部３８を通り抜け、一方のレントゲン室３２
内にある目標２９に向かう。中性子レントゲン写真をと
るために、目標３１の背後にフィルムカセット３０が置
かれ、目標を通り抜けてきて中性子を受けるようになっ
ている。この目標の場所で、中性子はビームから拡散さ
れるかまたは目標に捕獲され、少数の中性子がフィルム
カセットに衝突する。フィルムカセットの背後には、ガ
ドリウム等のある種の中性子反応材料がある。熱中性子
が捕獲されると、電ｆが放出される。この電子の半数は
、ビーム通路に沿って後方に発散されフィルムに衝突す
２２− る。フィルムは電子には感光するが中性子には感光しな
い。従って、ガドリウム層に到達する中性子に欠落があ
る場合、フィルムはこの位置を示す。こうして、中性子
レントゲン写真が作られる。組立体１０と、壁２４．２
５および２６がプレート４２で支持されたコンクリート
ベース４１に載っている。前記プレート４２は組立体１
０の置かれた部屋の床４４の上に位置している。プレー
ト４２は支持台４６（第３図）に載っており、床４４に
沿って移動することができる。

この移動は、ねじロット５０に付いたナツト４８を回転
することにより行なわれる。ねじロッド５０はプレート
４２にしっかりと取り付けられ、ナツトは床４４に固定
したアンカー５２に対して動作する。

減速体とビーム・ポートの組立体ｌＯは、第２図と第３
図に詳細に図示されている。組立体１０は、当該組立体
のほぼ中央に位置した減速体５４を備えている。減速体
５４は、高密度ポリエチレンのシートまたはプレートか
らできいる。減速体５４の主要部は水平なシートまたは
プレート５６から作られているが、別の減速体材料が内
側ビーム・ポート組立体５８内で使用されている。

このビーム・ポー１−　Ｎ１立体５８は、ドーナツ状を
した高密度ポリエチレンの垂直なシー］・またはプレー
ト６０から作られている。減速体５４の中心部は、高密
度ポリエチレンのブロック６２を備えている。このブロ
ック６２には穴があけられ、中央供給源空所６４を形成
している。この中央供給源空所６４は、ドリフトチュー
ブ１６と当該チューブの端部にあるベリリウム・ターゲ
ラＩ・１８とを収容できる直径から成っている。ナツト
４８を操作して減速体とビーム・ボートの組立体１０が
水平に移動すると、ターゲット供給源１８は内側ビーム
・ボート組立体５８に対し供給源空所６４内で横方向に
動く。また、高密度ポリエチレンからできているのが望
ましい水素含有ロット６６が、ドリフトチューブに相対
した端部から供給源空所６４内に挿入され、減速体５４
の中央付近に別の減速体材料を形成している。減速体の
高密度水素含有材料は全体で少なくとも約１立方フイー
ト（約０．０８立方メートル）あり、概ね中心線に対し
対称的に構成され、この中心線を基準に供給源１８が配
置されている。減速体材料はベリリウム−ターゲットで
作られた高速中性子に作用して当該高速中性子を熱線化
し、減速体５４の中央に熱中性子の集積部を作り出して
いる。

組立体ＩＯは２つの内側ビーム争ポート組立体５８を備
えているが、２つ以」二のビーム・ボート組立体を使用
することもでき、またこのビーム会ポート組立体は１つ
でも使える。箇々のビーム・ボート組立体体５８は、ド
ーナツ状のシート６０によって形成された内側ビーム・
ボート空所６８を備えている。空所６８は軸線４０を共
有し、当該軸線を基準とじて対称的な円を成している。

空所６８はブロック６２に向けて延びていることが望ま
しいが、これとは異なり減速体材料によって塞ぐことも
できる。

中性子触媒材料からできたリング７０が、内側ビーム・
ボート組立体５８の先端の位置で減速体２５− ５４の外部に設置されている。各リング７０は１種類ま
た１種類以上の中性子触媒から作られている。実際に組
み立て実験したある組立体の例では、中性子触媒の触媒
リング７０はホウ素、カドミウム、ジスプロシウム、イ
ンジウムおよびガドリウムを含有している。箇々のこれ
ら材料は１／Ｖのように屯純に変化する中性子触媒断面
を備えている。ここで、■は中性子の速度である。また
、熱外領域で中性子を捕獲するある種の共振性を備えて
いる。こうした触媒材料の役割と効果は、所定の中性子
エネルギ限界の範囲内でリング７０に衝突する低速中性
子および熱外中性子を捕獲することにある。リング７０
には、軸線４０の廻りで対称的な円を成し中性子ビーム
を形成する働きのある開ロア２を形造っている。従って
、前述したように、供給源１８の伺近の内側ビーム・ポ
ート空所６８に進入しほぼ軸線方向に移動する熱中性子
は、開ロア２を自由に通り抜ける。これに対し、所定の
エネルギよりも低いエネルギを持ち、リング７０に衝突
する熱中性子と熱外中性子２６− は遮断される。

リング７０のすぐ外にある鉛シールド７４はガンマ−線
を遮断する。このガンマ−線は、リング７０の触媒材料
が熱中性子と熱外中性子を捕獲する際に生じる。シール
ド７４には孔があけられている。前記孔は開ロア２と箇
々のビーム・コリメータ８０の入ロア８とに整合してい
る。

ビーム・コリメータ８０は、ビーム軸線４０に直交した
平面で見てほぼ矩形断面を呈していることが望ましい。

また、この軸線を基準に対称的に配置されている。コリ
メータ８０は、鉛ショットとホウ素フリットの混合物を
充填したアルミニウム容器から作られている。このアル
ミニウム容器の内壁は軸方向コリメータ空所８２を形成
している。前記空所８２は、軸線４０の廻りに対称的に
配置され、箇々の開ロア２と目標位置２９との間に延び
ている。ホウ素は、コリメータ空所８２に進入すること
もある熱中性子を弱め、また鉛は当該空所８２内にガン
マ−線の進入するのを遮断する作用がある。ホウ素は、
供給源から減速体５４を通り空所８２へ中性子か通り抜
けていくのを疎外することはない。しかし、レントゲン
撮影をされている目４ｉ３１から反射され、組立体の外
部から戻って来て空所８２の外側端に進入する中性子を
遮断する働きをしている。

組立体ｌＯは容器８４に収容されている。容器８４の空
間か構造体材料て充填されていなければ、この空間には
水素含有中性子反射体８６が充填される。この反射体は
普通の密度のポリエチレンから作ることができる。反射
体８６は中性子を反射し、これら中性子をかなりの程度
まで容器８４内に」、■し込める。高速中性子と熱外中
性子は、反射体８６内でさらに熱線化される。しかし、
この熱線化の過程で、２．２ＭｅＶの中性子捕獲ガンマ
−線が前述したように発生する。これらがガンマ−線と
減速体５４から生じたガンマ−線とは鉛シールド７４に
よって弱められる。また、一部はコリメータ８０の鉛に
より弱められる。さらに、第２の鉛シールド８８がビー
ム−コリメータの各々の廻りに配置され、反射体８６で
作られたガンマ−放射線をさらに弱め、当該ガンマ−線
がコリメータ空所８２に進入するのを遮断している。支
持構造体９０は、減速体５４、触媒リング７０、鉛シー
ルド７４および８８と、コリメータ８０を容器８４内で
ドリフトチューブ１６に対し適切な高さに支持している
。

容器８４の壁を通って漏洩する中性子は、壁２２．２４
．２５および２６、ベース４１並びに天井２７により減
速される。また、壁２４と２５を通って漏れる熱中性子
は、ホウ酸ナトリウム層３６によって遮断される。また
、壁、床および天井はそれたガンマ−線を遮断する働き
をしている。

コリメータ８０の内壁は、目標位置２９に向いた薄いア
ルミニウムの部品から作られている。

従って、コリメータ空所８２は各開ロア２を通り抜ける
ほぼすべての地点から、箇々の内側ビーム・ポート空所
６８の供給源端部の位置に向けて照準線を形成している
。この構成により、目標位置２９に加わる中性子の強さ
の分布をならしてい２９− る。減速体５４の反射特性と減速特性により、熱中性子
が主にターゲット高速中性子供給源１８の伺近の領域か
ら発生してくるが、この供給源１８の位置全体からは生
じない。ビームを形成する熱中性子は、内側ビーム・ポ
ート空所所６８のポリエチレン表面から生じる。一部は
端縁で生じ、また一部は空所の側部によって生じる、熱
中性子は、減速体５４の中央部に近接した空所内に発散
している。減速体５４とターゲット１８とをお互いにま
た軸線４０に対し一適切に位置決めすることにより、供
給源端で適切に分布した熱中性子を作ることができる。

このため、目標位置２９の側からそうした供給源端を検
査して見ると、比較的均一な中性子の分布が見られる。

中性子は、内側ビーム・ポート空所６８のポリエチレン
表面に平行して当該表面から放射しにくいため、ビーム
軸線４０上の中性子ビーム部分は、この軸線の外側にあ
るビーム部分はど多くの中性子を内側ビーム・ポート空
所６８の側部から受けていない。他方、ビームの中央部
分は、側部から受ける量は僅３０− かではあるが、供給源の最も強い部分から中心部に向か
う中性子の主要成分を受ける。この作用により、均一な
中性子の分布が得られる。

ある程度ビームに含まれているガンマ−線はもとより、
熱中性子の分布を調節する種々の方法が提案されている
。内径の小さいドーナツ状のプレート６０をビーム・ボ
ート空所６８の供給源端に設置する試みがされている。

この方法によると、前記供給源端の位置に追加した高密
度ポリエチレンにより空所伺近での熱中性子の発生は増
えるが、同時に、空所から距離をおくにつれて熱中性子
を弱めてしまう。特殊な構成には、特殊な幾何学的配列
が必要とされる。一般に、減速体５４は、当該減速体の
外側にリング７０の付いた少なくとも１立方フイート（
０，０９立方メートル）程度の高密度ポリエチレンから
成っている。実際には、減速体５４内で触媒材料を使用
することは許されない。

異なったビーム状況を作れる種々の構成が、第４図から
第９図に図示されている。第４図と第５図には、中性子
ビーム内のガンマ−線を極力少なくする内側ビーム・ポ
ート組立体が図示されている。この構成によれば、別の
方法で得られるものより中性子ビームはある程度弱まる
が、ガンマ−線をかなりな程度まで除去できる。従って
、ビーム中にガンマ−線が多く含まれている時のレント
ゲン撮影とはまた違った、状況によっては好ましいレン
トゲン撮影を行なえる。いくつかの例では、焦点を外れ
たガンマ−線によってレントゲン写真が不鮮明になって
しまう。この構成では、ベリリウム舎ターゲット１８は
軸線４０から１．５わチ（３，８１セシチ）の位置にあ
る。この配置は、ナツト４８を使いビーム・ポート組立
体１０を加速器供給源１２に対して移動することで得ら
れる。内側ビーム・ポーＩ・空所６８は、供給源空所５
４に隣接した位置で直径が２インチ（５，０８センチ）
ある。ターゲット１Ｂは、垂直なシート６０の背後に１
．５わテ（３，８１センチ）引き込まれている。鉛部品
９２が供給源１８に最も接近した位置にあるシート６０
内に配置され、ターゲット１８を隠している。この構成
により、供給源１８からのガンマ−線の主要部分が空所
６８内に進入し、ビームと一緒にならないようにしてい
る。ロッド６６が軸線４０を越えて挿入され、ターゲッ
ト供給源１８に近接して減速材料を置いているが、内側
ビーム・ポート空所６８全体を覆い隠すほどターゲット
に近接してはいない。ロッド６６は、壁２６の出入口９
３を通じて配置することができる。ドーナツ状の鉛シー
ルド９４が内側ビームΦポート空所６４の先端に配置さ
れ、ビームに入ってしまうことのあるカンマ−線を弱め
ている。

第６図と第７図は、含まれている低速中性子が増加する
内側ビーム・ポート組立体５８を図示している。この例
では、結果的に充分に収束した多くのガンマ−線成分が
生じる。時には、・レントゲン撮影用中性子ビームにガ
ンマ−線が含まれていても許容されることもあり、また
積極的に含んでいた方が有益なこともある。この組立体
の構成では、ターゲット１８はビーム軸線４０から約１
／２わチ（１，２７センチ）の位置に置かれ、ロッドは
物３３− 理的に可能な限りターゲット１８に接近した位置に移動
されている。内側ビーム・ポート空所６８は、ロッド６
６によって完全に覆われていない。従って、ターゲット
１８から川てくる低速中性子と当該ターゲット１８の後
方からの低速中性子は空所６８内に入る。同時に、軸線
４０を越えターゲット供給源１８に近接してロット６６
を設置することで、軸線４０の位置またはこの軸線付近
に大きな熱中性子の集積部ができ、軸線付近に熱中性子
が収束し易くし、従って、ビーム中に大きな熱中性子束
を形成できる。本発明のこの構成では、垂直なドーナツ
状のシート６０は、供給源端より大きな内径を先端に持
ち、［１標位置２９で中性子の適当な強さの分布を作り
出している。

第８図と第９図には、最大重の中性子を含むと同時に、
ガンマ−線の含有料を最小にできる実施例を図示してい
る。すなわち、第８図と第９図に示した内側ビーム・ポ
ート組立体５８は、ビーム・ポート組立体の一方に使用
でき、また第６図と第７図に図示したビーム・ポート組
立体は他方に３４− 利用することができる。第８図と第９図に示したビーム
・ボート組立体５８はへリリウム・ターゲット１８を備
えている。また、第６図と第７図に図示したビーム・ボ
ート組立体の場合と同じように配置したロッド６６が、
同一のターゲットとロッドを同時に両方のビーム・ボー
ト組立体に使用する場合には必要とされる。しかし、第
８図と第９図に図示した内側ビーム・ボートを空所６８
内におけるガンマ−線を少なくするために、鉛部品９６
が内側垂直シート６０を横切って配置され、コリメータ
の末端から見てベリリウム・ターゲット１８を隠すよう
になっている。このため、ターゲット供給源１８からの
カンマ−線は弱められる。また、第９図に示すように単
結晶かまたは単結晶にちがいビスマスから成るフィルタ
９８を内側ビーム・ボーＩ・組立体６８の末端に配置し
て、さらにガンマ−線を弱めることもできる。この作用
は、熱中性子よりも高エネルギ中性子の方をより強力に
弱めている。このようにして、エネルギの強さを大きく
失うことなく、熱中性子を得るようにビームを処理して
いる。

本発明の範囲内に於いて、他のビーム・ボート組立体体
を使用することもできる。また、本発明の範囲から逸脱
することなく、他の変更を減速体とビームＯポートの組
立体に加えることもできる。

例えば、より内径の小さい垂直なドーナツ状のシートを
供給源に最も近い位置のシートとして使い、新たに減速
材料を設けることもできる。この位置にあって、減速材
料はビームのための熱中性子の効果的な供給源を形成し
、他方、供給源からの低速中性子はそうしたシートの側
部から漏洩することができる。　減速体とビーム・ポー
Ｉ・の組立体の他の構成例として、ドリフトチューブは
水平以外の方向で挿入することもでさる。また、中性子
ビームは水ｑｉでなくでも、あるいは供給源空所に直交
してなくでも出てくることができる。

前述した減速体とビーム・ボートの組立体の実施例は、
実際に組み立てられテス］・され、従来技術の減速体と
ビーム・ボートのＭ１立体より優れた幾つかの利点のあ
ることが実証された。少なくとも約１立方フイート（約
０．０９立方メートル）の高密度ポリエチレンから成り
、高速中性子ターゲット供給源１８の廻りにほぼ均一に
配置された減速体５４は、中央部に熱中性子の密集した
集積部を形成するのに理想的な減速体である。特に運転
状況の下で１７７の減速率を実験によって確かめである
。減速体内には実際に中性子触媒は使われていない。触
媒リング７０は減速体５４の外側にあって、しかも当該
減速体の中央部からかなり間隔をあけであるため、ピー
ク流量φＨにほとんど影響はない。

内側ビーム・ボート空所６８の側壁は、熱中性子の第２
のリング供給源として作用する。ターゲット１８とこの
ターゲットに対するロッド６６の形状並びに配置により
、目標位置において熱中性子の強さの分布が均一になる
。リング７０は、開ロア０を通じて空所６８を出ていく
中性子を除いて、所定の熱外エネルギまで中性子を減速
している。第１と第２の鉛シールド７４および８８は、
開ロア２を通り抜は箇々のコリメータ空所８２に＝３７
− １」」でゆくものは別として、ビームからガンマ−線を
遠ざけている。従って、開ロア２は、中性子とカンマ−
線の両方に関係した中性子レントゲン撮影用ビームの供
給源の大きさをはっきりと限定している。この開［１は
、ビームの有効直径りを変えるために交換することもで
きる。

コリメータ８０は、不必要な多量のコリメータ材料を使
わないで、望ましいビームにできるだけ接近して適切に
遮蔽するために、矩形断面が望ましい。正方形断面が最
も好ましい。コリメータ空所８２は、１」標位置２９で
ビームが最も効率よくしかも平均した中性子の強さの分
布を持つよう、軸線４０に対し対称的に配置されている
。コリメータ空所８２は、目標位置２９の方向に直線的
に広がっている。従って、コリメータ空所は、各聞ロア
２内の任意の地点から各内側ビーム・ボート空所６８の
供給源端の地点に至る照準線を形成している。コリメー
タ８０は、減速体５４からかなり外側にある。従って、
このコリメータ内のホウ素が箇々の内側ビーム・ボート
空所６８内部に３８− ある熱中性子の効果的な供給源に影響を及ぼさない。従
って、箇々に開ロア２を備えたコリメータ８０は、箇々
に熱中性子のビームを形成し、必要とあらば同じように
カンマ−線のビームを形成する。

ビームの収束の程度はＬ／Ｄによって測定することがで
きる。ここで、Ｄは開１１７２の直径であり、またＬは
熱中性子の有効供給源から目標位置２９までの距離であ
る。図示した構造において、最も近接した１１標位置２
９すなわちコリメータ延長部３８の７１１　ｎのそばで
Ｌ／Ｄは２０以下である。

目標位置２９をさらに遠ざければ、ビームの強さが弱ま
って焦点を合わせやすくなり、中性子レントゲン写真に
適当なコントラストを加えるのに必要とする時間が短く
てすむ。コリメータ８０内にはカドミウムが含まれてい
ないため、コリメータ壁が不必黄な収束していないガン
マ−線の供給源として作用することはない。

箇々の図面に示すように、それぞれの内側ビーム・ボー
ト組立体５８と、当該組立体に対しターゲット１８の位
置を変えられる性能により、様々な運転モー１ハ例えば
高ガンマ−線モードかあるいは低ガンマー線モード、ま
たは別々の開口によって一度に両方のモードで運転する
こともできる。第４図と第５図に図示した低ガンマー線
モートでは、ビームの中性子の品質を優れたものとする
ために重金属は必要としない。第６図と第７図に図示し
た高ガンマ−線モードでは、単結晶か単結晶に近いビス
マスから作られ第９図に示すように配置されたフィルタ
を使用して、中性子の強さの損失が最小限のビームガン
マ−線量を相対的に調節することもでさる。また、そう
したフィルタを使って、熱中性子をさらに弱める一方で
、ビームに含まれる熱中性子を相対的に調節することも
できる。

反射体８６の直径を大きくすれば、裏側からの漏洩足を
、壁２２．２４．２５および２６．天井２７、ペース４
１並ひにホウ酸ナトリウムの隣接層３６で筒中に遮断で
きる鼠まで減らせる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高速中性子のパン・ド・グラーフ加速器供給
源と１１１用される、本発明に係る中性子レントゲン撮
影用の減速体とビーム・ボートの組立体の平面図にして
、格納コンクリートの１一部は取り除いである。 第２図は、第１図に示した減速体とビーム・ポートの組
立体の平面図にして、格納容器の覆いと中性子反射体と
は取り除いである。 第３図は、第２図の３−３線に沿った、第２図に示す組
立体の垂直軸方向の断面図である。 第４図は、第５図の４−４線に沿った、内側ビーム・ボ
ートの１つの構成例を示す垂直方向の断面図にして、こ
の内側ビーム・ボートは第２図と第３図に示した組立体
に使用すると有益である。　第５図は、第４図の５−５
線に沿った、第４図に示す内側ビーム・ポートの垂直方
向の断面図である。 第６図は、第７図の６−６線に沿った、内側ビーム・ポ
ートの変更例を示す垂直軸方向の断面図にして、この内
側ビーム・ポートは第２図と４１− 第３図に示した組立体に使用すると有益である。 第７図は、第６図の７−７線に沿った、第６図に示す内
側ビーム・ボートの垂直軸方向の断面図である。 第８図は、第９図の８−８線に沿った、内側ビーム・ポ
ートの他の変更例を示す垂直軸方向の断面図にして、こ
の内側ビーム・ボートは第２図と第３図に示した組立体
に使用すると有益である。 第９図は、第８図の９−９線に沿った、第８図に示す内
側ビーム・ポートの垂直軸方向の断面図である。 １０・・・減速体とビーム・ボートの組立体１２・・・
パン・ド・グラーフ加速器システム（発生器） １４・・・重水素イオン供給源 １６・・・ドリフトチューブ１８・・・ターゲット２２
．２４．２５．２６・・・壁 ２７・・・天井　２８・・・スチールプレート２９・・
・目ａ位ｉ　３０・・・フィルムカセッＩ・４２− ３１・・・目標　３２・・・レントゲン室３６・・・ホ
ウ酸すトリウムの層　５４・・・減速体５６・・・水平
なシー（・またはプレート５８・・・内側ビーム・ボー
ト組立体 ６０・・・垂直なシートまたはプレート６２・・・ブロ
ック　６４・・・中央供給源空所６６・・・水素含有ロ
ッド ６８・・・内側ビーム・ポート空所 ７０・・・リング　７２・・・開ロ ア４・・・鉛シールド　７６・・・孔　７８・・・入口
８０・・・ビームコリメータ ８２・・・コリメータ空所　８４・・・容器８６・・・
中性子反射体　８８・・・第２の鉛シールド９０・・・
支持構造体 　４３−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）高速中性子の供給源と併用され、はぼ軸線に沿っ
   て中性子レントゲン撮影用の目標位置に向けて流れる熱
   中性子のビームを形成するための減速体とビーム・ボー
   トの組立体に於いて、当該組立体は、 中実な水素含有材料から形成され、前記軸線」−に位置
   する供給源空所を備えている減速体と、前記軸線に隣接
   して、前記中性子の供給源を支持するための手段と、 前記減速体の外側に中性子触媒を備えている開１０手段
   にして、当該開口手段に衝突する所定の熱外エネルギよ
   り小さいエネルギを持ったほぼすべての中性子を捕獲し
   、また前記減速体の外側で前記軸線の廻りに配置された
   開口を形成している開口手段と。 前記軸線の廻りで対称的に配置され、前記開口と前記標
   的位置の中間に位置し、しかも前記目標位置の方向に直
   線的に広がっているほぼ軸線方向のコリメータ空所を形
   成し、そして重金属および中性子触媒から構成され、前
   記開口から軸方向に間隔をあけられているコリメータと
   、 前記コリメータおよび前記開口の間で軸方向に配置され
   、前記減速体および前記開口手段で中性子を捕獲するこ
   とによって生じるガンマ−線を弱めることができ、そし
   て前記開口並びに前記コリメータ空所の基部端の間に実
   質的な通行路を形成する軸方向の開［１を備えている第
   １の重金属シールドと、 前記減速体および前記第１の重金属シールドの廻りに配
   置された水素含有材料から成り、前記減速体から漏れて
   くる中性子をさらに減速し、また中性子を反射して前記
   減速体に向は戻すことのできる中性子反射手段と、 前記中性子反射手段で中性ｆを捕獲することによって生
   じるガンマ−線を弱めるための第２の重金属シールドと
   を有し、 前記水素含有材料は、高密度から成るが実質的に中性子
   触媒を含まず、また前記供給源空所をほぼ取り囲み、前
   記減速体内部で前記供給源からの高速中性子を熱線化し
   、できた熱中性子を実質的に捕獲することがなく。 前記減速体は、前記軸線の廻りで前記開口からほぼ前記
   供給源空所に向けて軸方向に延びる軸方向内側ビーム・
   ポート空所を内部に備え、熱中性子が前記減速体から前
   記開口を通じて流出できるようになっている減速体とビ
   ーム・ポートの組立体。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の減速体とビーム番
   ボートの組立体において、前記第１のシールドは前記開
   口手段に整合して前記コリメータにつながり、前記開口
   手段から前記コリメータの方向への放射を弱め、他方、
   当該開口を通り抜けて前記コリメータの空所の方向への
   放射は自由に通すようになっている減速体とビーム・ポ
   ートの組立体。 （３）特許請求の範囲第１項に記載の減速体とビーム−
   ポートの組立体において、前記コリメータ空所は、はぼ
   当該空所内の任意の地点から前記開口を通り前記内側ビ
   ーム・ポート空所に至る照準線を形成しているような減
   速体とビーム・ポートの組立体。 （４）特許請求の範囲第３項に記載の減速体とビーム・
   ポーＩ・の組立体において、前記第１のシールドは前記
   開口手段に整合して前記コリメータにつながり、前記開
   口手段から前記コリメータの方向への放射を弱め、他方
   、当該開口を通り抜けて前記コリメータ空所の方向への
   放射は自由に通すようになっている減速体とビーム・ポ
   ートの組立体。 （５）特許請求の範囲第１項に記載の減速体とビーム番
   ポートの組立体において、前記開口と内側ビームψポー
   ト空所は円形の横断面から成り、前記軸線の廻りで対称
   的に配置されているような減速体とビーム争ポートの組
   立体。 （８）特許請求の範囲＄５項に記載の減速体とビーム・
   ポートの組立体において、前記コリメータ空所は、はぼ
   当該空所の任意の地点から前記開口を通り前記内側ビー
   ム・ポート空所に至る照準線を形成しているような減速
   体とビーム・ポートの組立体。 （７）特許請求の範囲第６項に記載の減速体とビーム・
   ポートの組立体において、前記第１のシールドは前記開
   口手段に整合して前記コリメータにつながり、前記開口
   手段から前記コリメータの方向への放射を弱め、他方、
   当該開口を通り抜けて前記コリメータ空所の方向への放
   射は自由に通すようになっている減速体とビーム争ポー
   トの組立体。 （８）特許請求の範囲第１項から第７項のいずれか１項
   に記載の減速体とビームやポートの組立体において、支
   持のための前記手段が、高速中性子の前記供給源の位置
   を前記軸線に対して調節するための手段を有しているよ
   うな減速体とビーム・ポートの組立体。 （９）特許請求の範囲第１項から第７項のいずれか１項
   に記載の減速体とビーム・ポートの組立体５− において、前記減速体は、前記供給源空所の位置にて、
   運転条件の下で２００以下の減速率を備えているような
   減速体とビーム・ポートの組立体。 （１０）特許請求の範囲第９項に記載の減速体とビーム
   ・ポートの組立体において、前記減速体は、少なくとも
   約１立方フイート（約０．０８立方メートル）の高密度
   ポリエチレンから作られているような減速体とビーム・
   ポートの組立体。 （１１）特許請求の範囲第ｉｏ項に記載の減速体とビー
   ム・ポートの組立体において、さらに、前記減速体と、
   開口手段と、コリメータと、第１および第２のシールド
   とを収容している容器を有し、当該容器は、前記減速体
   の中心から少なくとも約２フイート（８０，９８センチ
   ）まで前記反射手段を形成する水素含有材料が実質的に
   充填されているような減速体とビーム・ポートの組立体
   。 （１２、特許請求の範囲第１項から第７項のいずれか１
   項に記載の減速体とビーム・ポートの組立体において、
   前記コリメータは、ビーム軸線に直交する平面内で実質
   的な矩形断面からなり、当該軸６− 線の廻りで対称的に配置されているような減速体とビー
   ム・ポートの組立体。 （１３）特許請求の範囲第１項から第７項のいずれか１
   項に記載の減速体とビーム・ポートの組立体において、
   前記コリメータの重金属は鉛であり、当該コリメータの
   前記中性子触媒はホウ素であり、前記鉛とホウ素がコリ
   メータ全体にわたってほぼ均一に分散されているような
   減速体とビーム争ボートの組立体。 （１４）特許請求の範囲第１項から第７項のいずれか１
   項に記載の減速体とビーム・ポートの組立体において、
   前記減速体が２つの前記内側ビーム争ポート空所を形成
   しており、前記組立体は、筒々の内側ビームψポート空
   所に開口手段とコリメータとを有し、また、重金属挿入
   体が、前記供給源空所に隣接して一方の前記内側ビーム
   ・ボート空所内に設置され、前記供給源から箇々の前記
   開口を通じて伝播してくるガンマ−線に抗して内側ビー
   ム拳ポーＩ・空所の特定の部分を覆い隠すようになって
   いる減速体とビーム争ボートの組立体。 （１５）特許請求の範囲第１項から第７項のいずれか１
   項に記載の減速体とビーム・ポートの組立体において、
   前記供給源空所は前記軸線から間隔をあけられ、また支
   持のための前記手段は、前記開口を通して見て、前記内
   側ビーム・ポート空所の断面内に前記供給源を支持して
   いるような減速体とビーム・ポートの組立体。 （ＩＢ）特許請求の範囲第１項から第７項のいずれか１
   項に記載の減速体とビーム・ポートの組立体において、
   前記供給源空所は前記軸線から間隔をあけられ、また支
   持のための前記手段は、前記開口を通して見て、前記内
   側ビーム・ボート空所の断面の外側に前記供給源を支持
   しており、しかも第３の重金属シールドが前記供給源に
   隣接して設けられ、前記開口を通して見て前記内側ビー
   ム・ポートを実質的に覆い隠すことなく、当該開口を通
   して見て前記供給源を実質的に覆い隠しているような減
   速体とビーム・ポートの組立体。