(57)【要約】  外部から入射する荷電粒子（電子）を摂動装置（パータベータ）によって周回させる蓄積リングに荷電粒子ビーム（電子ビーム）を入射する方法であって、摂動装置に、電流強度がサイン波で変化する励磁電流を連続的に流した状態で、励磁電流の周期の２倍以上の時間、蓄積リングに荷電粒子ビームを入射する。これにより、サイン半波を使用する従来の共鳴入射法よりも大きい電流を蓄積リングに蓄積することができ、強度が大きいＸ線を発生させることができる。
2012081070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入射する荷電粒子を摂動装置によって周回させる蓄積リングに荷電粒子ビームを入射する方法であって、
前記摂動装置に、電流強度がサイン波で変化する電流を連続的に流した状態で、
前記蓄積リングに前記荷電粒子ビームを入射する、荷電粒子蓄積リングへのビーム入射方法。
【請求項２】
前記摂動装置に連続的に電流を流す時間は、前記サイン波の周期の２倍以上の時間である、請求項１に記載の荷電粒子蓄積リングへのビーム入射方法。
【請求項３】
前記サイン波の周期の２倍以上の時間、前記荷電粒子蓄積リングに前記荷電粒子ビームを入射する、請求項２に記載の荷電粒子蓄積リングへのビーム入射方法。
【請求項４】
外部から入射する荷電粒子を摂動装置によって周回させる蓄積リングと、
前記摂動装置に電流を供給する電源と、
荷電粒子ビーム生成装置とを備え、
前記電源が、前記摂動装置に、電流強度がサイン波で変化する電流を連続的に流した状態で、前記荷電粒子ビーム生成装置が、生成した荷電粒子ビームを前記蓄積リングに入射する、荷電粒子蓄積システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子等の荷電粒子を周回させて蓄積する蓄積リングに荷電粒子ビームを入射する方法及びそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
シンクロトロン等の荷電粒子周回装置（以下、蓄積リングともいう）では、軌道上にパータベータ等の摂動装置を用いて摂動を発生させて、荷電粒子周回装置に入射した荷電粒子を安定周回軌道に取り込む。安定周回軌道に取り込んだ後、安定周回軌道に配置した高周波加速空洞を用いて、安定周回軌道を周回する荷電粒子を加速しても良い。【０００３】
例えば、電子蓄積リングを用いた放射光発生装置（Ｘ線発生装置）として、みらくる型放射光発生装置が知られている。みらくる型放射光発生装置は、弱収束シンクロトロンを用いた小型の放射光発生装置である。みらくる型放射光発生装置では、マイクロトロンで加速した電子を蓄積リングへ入射し、入射した電子を周回軌道に乗せるために、パータベータを用いている。即ち、パータベータを構成するコイルにサイン半波の電流（以下、励磁電流ともいう）を流してパルス摂動磁場を発生し、入射する電子を周回させる。サイン半波の励磁電流は一定の周期（例えば１ｍｓ（周波数１ｋＨｚ））で繰り返し印加され、励磁電流が印加される毎に入射する電子が周回軌道に取り込まれ、周回する電子数、即ち蓄積される電流は増大する。例えば、図１に示すように、サイン半波である励磁電流の幅が約１５０ｎｓであり、電子を入射可能なタイミングウインドウ（ビーム電流幅）は、約１００ｎｓである。【０００４】
蓄積リングへの電子ビームの入射方法としては、共鳴入射法が知られている。共鳴入射法の詳細は、Ｔ．Ｔａｋａｙａｍａ，“ＲＥＳＯＮＡＮＣＥ  ＩＮＪＥＣＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＴＨＥ  ＣＭＰＡＣＴ  ＳＵＰＥＲＣＯＮＤＵＣＴＩＮＧ  ＳＲ−ＲＩＮＧ”，Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｂ２４／２５（１９８７）４２０−４２４（文献１）、Ｈ．Ｙａｍａｄａ，“Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉｎｇ  ｏｆ  ａｕｒｏｒａ：Ｔｈｅ  ｓｍａｌｌｅｓｔ  ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ  ｌｉｇｈｔ  ｓｏｕｒｃｅ”，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ８（６），Ｎｏｖ／Ｄｅｃ  １９９０，ｐｐ．１６２８−１６３２（文献２）、高山猛，矢野隆，佐々木泰，安光直樹，「小型シンクロトロン放射光源“オーロラ”単体超電動リングの入射系」，住友重機械技報，Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．１１６，Ａｕｇｕｓｔ  １９９１，ｐｐ．１１−１８（文献３）に開示されており、周知であるので、説明を繰返さない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
共鳴入射法では、パータベータの励磁電流に、上記したようにサイン半波が使用される。これは、連続サイン波としてパータベータに励磁電流を流した場合、励磁電流の負の部分（逆方向の電流）によって、一旦周回軌道に取り込まれた電子が影響を受けるので、安定して電子を周回させることができないと考えられていたからである。【０００６】
また、共鳴入射法では、蓄積リングに電子ビームを入射するタイミングを、パータベータに励磁電流を流すタイミングに正確に合せることが必要であり、その調整が難しい問題がある。また、信号のジッタ（時間変動）による影響を受ける問題もある。【０００７】
また、発生する放射線量（Ｘ線強度）を上げるためには、電子を入射する回数を上げればよいが、電源の容量を増やすことが必要になり、費用が掛かる問題がある。【０００８】
従って、本発明は、サイン半波を使用すること無く、ビーム入射のタイミング制御が容易であり、従来よりも大きい電流を蓄積することができる荷電粒子蓄積リングへのビーム入射方法及びそのシステム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】
【０００９】
本発明に係る荷電粒子蓄積リングへのビーム入射方法は、外部から入射する荷電粒子を摂動装置によって周回させる蓄積リングに荷電粒子ビームを入射する方法であって、摂動装置に、電流強度がサイン波で変化する電流を連続的に流した状態で、蓄積リングに荷電粒子ビームを入射する。【００１０】
好ましくは、摂動装置に連続的に電流を流す時間は、サイン波の周期の２倍以上の時間である。【００１１】
より好ましくは、サイン波の周期の２倍以上の時間、荷電粒子蓄積リングに荷電粒子ビームを入射する。【００１２】
本発明に係る荷電粒子蓄積システムは、外部から入射する荷電粒子を摂動装置によって周回させる蓄積リングと、摂動装置に電流を供給する電源と、荷電粒子ビーム生成装置とを備え、電源が、摂動装置に、電流強度がサイン波で変化する電流を連続的に流した状態で、荷電粒子ビーム生成装置が、生成した荷電粒子ビームを蓄積リングに入射する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、摂動装置に連続サイン波の励磁電流を流した状態で、蓄積リングに荷電粒子ビームを入射することによって、従来よりも大きい電流を蓄積リング内に蓄積することができる。したがって、蓄積リングをＸ線発生装置として使用する場合、従来よりもＸ線強度を増大することができる。【００１４】
本発明によれば、従来必要であったサイン半波の励磁電流を生成するための装置が不要になる。また、荷電粒子ビームを入射するタイミングを、励磁電流を流すタイミングに正確に合せる必要が無く、ジッタの影響も受けない。【００１５】
本発明によれば、連続サイン波である励磁電流の１周期毎（１波長毎）に荷電粒子を取り込むことができるので、ビーム電流幅に含まれるサイン波の山の数に比例して、Ｘ線強度を増大させることができる。例えば、励磁電流として１周期３００ｎｓの連続サイン波を用い、ビーム電流幅を６μｓ（励磁電流の周期の２０倍）にすれば、Ｘ線強度は２０倍となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の入射ビームとパータベータの励磁電流とのタイミング関係を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る荷電粒子蓄積システムの概略構成を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る荷電粒子蓄積リングへのビーム入射方法における入射ビームとパータベータの励磁電流とのタイミングを模式的に示す図である。
【図４】図２のパータベータパルス電源の内部構成を示す回路図である。
【図５】実験で使用したビーム電流波形とパータベータの励磁電流波形とを示すグラフである。
【図６】実験で使用したビーム電流波形とパータベータの励磁電流波形とを示すグラフである。
【図７】実験で使用したビーム電流波形とパータベータの励磁電流波形とを示すグラフである。
【図８】実験で使用したビーム電流波形とパータベータの励磁電流波形とを示すグラフである。
【図９】電子蓄積リングによって発生させたＸ線を用いて撮像した画像である。
【図１０】電子蓄積リングによって発生させたＸ線を用いて撮像した画像である。
【図１１】電子蓄積リングによって発生させたＸ線を用いて撮像した画像である。
【符号の説明】
【００１７】
１００    マイクロトロン本体
１０２    ビーム取出部
１０４    ＲＦガイド
１０８    加速空洞
１１０    エミッタ（電子銃）
１２０    基準高周波発振器
１２２    プリアンプ
１２４    高電圧パルス電源
１２６    パルスクライストロン
２００    蓄積リング本体
２０２    ビーム入射部
２０４    パータベータ
２０６    加速空洞
２０８    放射光取出部
２２０    パータベータパルス電源
２３０    ターゲット
２４０    放射光
３００    トリガパルス発振器
４００    制御信号生成部
４０２、４０４、４０６、４０８    ＭＯＳ−ＦＥＴ
４１０    電源
４１２    共振用キャパシタ
４１４    ダンピング抵抗
４１６    インダクタ（パータベータ）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下の実施の形態では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。従って、それらについての詳細な説明は繰返さない。【００１９】
本発明の実施の形態に係る荷電粒子蓄積システムは、電子を蓄積するシステムであり、電子ビーム生成部、弱収束シンクロトロンを用いた蓄積リング部、及び制御部から構成される。電子ビーム生成部には、例えばマイクロトロンを使用することができる。図２を参照して、電子ビーム生成部は、マイクロトロン本体１００、ビーム取出部１０２、ＲＦガイド１０４、加速空洞１０８、エミッタ（電子銃）１１０、基準高周波発振器１２０、プリアンプ１２２、高電圧パルス電源１２４、及びパルスクライストロン１２６を備えている。蓄積リング部は、蓄積リング本体２００、ビーム入射部２０２、パータベータ２０４、加速空洞２０６、放射光取出部２０８、及びパータベータパルス電源２２０を備えている。制御部は、荷電粒子蓄積システム各部の動作タイミングを制御するためのパルス信号を生成するトリガパルス発振器３００を備えている。なお、マイクロトロン本体１００及び蓄積リング本体２００には、図２に示した構成要素以外にも、それぞれマイクロトロン及び蓄積リングとして機能するために必要な公知の部品が装備されている。【００２０】
基準高周波発振器１２０は、所定の振幅及び所定の周波数の基準高周波信号（マイクロ波）を生成して、プリアンプ１２２に出力する。基準高周波発振器１２０は、例えば１０ｍＷの基準信号を連続的に出力する。プリアンプ１２２は、基準高周波発振器１２０から入力される高周波信号を増幅して、パルスクライストロン１２６に出力する。プリアンプ１２２は、例えば、最大出力１０００Ｗのクライストロン前段高周波ゲート式増幅器である。プリアンプ１２２は、トリガパルス発振器３００から入力されるパルス信号に応じて所定期間、入力信号を増幅した信号を出力する。例えば、プリアンプ１２２は、トリガパルス発振器３００から出力されるパルス信号を、出力用のゲートパルスとして用いる。高電圧パルス電源１２４は、パルスクライストロン用モジュレータ電源である。高電圧パルス電源１２４は、トリガパルス発振器３００からのパルス信号を受けて高電圧パルスを、パルスクライストロン１２６に出力する。パルスクライストロン１２６は、高電圧パルス電源１２４からの高電圧パルスによって発生した電子を、プリアンプ１２２から入力される高周波信号（マイクロ波）によって速度変調して、大電力のマイクロ波を生成する。生成されたマイクロ波は、ＲＦガイド１０４に出力される。ＲＦガイド１０４は、マイクロ波をエミッタ（電子銃）１１０に伝搬する。パルスクライストロンは、当業者には周知であるのでこれ以上の説明は繰返さない。【００２１】
ＲＦガイド１０４を介して伝搬されたマイクロ波によって、加速空洞１０８に高周波電場が形成される。この状態で、エミッタ（電子銃）１１０を加熱して電子を放出させると、放出された電子は、高周波電場によって加速される。マイクロトロン本体１００の内部には、所定方向に一様な静磁場が形成されているので、この静磁場によって、放出された電子の軌道は円弧状になる。電子は、加速空洞１０８を繰返し通過して加速されるにつれて、軌道半径が大きくなるので、電子の軌道は、図２に示したように渦巻状の軌道３１０になる。最後に電子は、ビーム取出部１０２から、直線状の電子ビーム３１２として出力される。電子銃は、当業者には周知であるのでこれ以上の説明は繰返さない。【００２２】
マイクロトロン本体１００から出力された電子ビーム３１２は、ビーム入射部２０２から蓄積リング本体２００に入射する。蓄積リング本体２００の内部には、所定方向に一様な静磁場が形成されているので、電子ビームの軌道は円弧状に曲げられる。円弧状の軌道を通った電子は、パータベータ２０４に入射する。このとき、パータベータパルス電源２２０から所定の電流がパータベータ２０４に供給され、摂動磁場が形成される。電子は、この電磁場によって摂動を受けて軌道が修正され、所定の周回軌道３１４上を回るようになる。その後、周回する電子は、必要に応じて加速空洞２０６によって加速される。なお、周回軌道３１４に乗らなかった電子は、軌道３１６のように蓄積リング本体２００の壁などに衝突して消失する。【００２３】
このようにして、マイクロトロン部から所定のタイミングで入射される電子を、蓄積リング本体２００の内部で周回させることできる。周回する電子が、ターゲット２３０に入射すると、Ｘ線などの放射光２４０を発生する。発生した放射光２４０は、放射光取出部２０８から取り出されて、種々の用途に利用される。【００２４】
図３及び図４を参照して、本実施の形態に係る蓄積リングへのビームの入射方法と、そのためのパータベータパルス電源の詳細について説明する。【００２５】
従来では、図１に示したサイン半波の電流をパータベータに供給した状態で、サイン半波のビーム電流として、電子を蓄積リングに入射していた。これに対して、本実施の形態に係る電子ビームの入射方法では、図３に示したように、パータベータ２０４に連続サイン波の励磁電流を供給した状態で、マイクロトロン部から電子ビーム３１２を所定の時間（ビーム電流幅）蓄積リング本体２００に入射する。即ち、従来では、パータベータに一方向（正方向）の電流しか流さなかったが、本実施の形態では、両方向（正負方向）に電流を流す。蓄積リング本体２００に入射する電子、即ちビーム電流は、サイン波である励磁電流の１周期よりも長い時間、略一定の値で供給される。これによって、図３のビーム電流のうち符号Ａで示した部分の電子が、パータベータ２０４による摂動を受けて周回軌道３１４上に取り込まれる。符号Ａで示した部分以外のビーム電流（電子）は、周回軌道３１４に取り込まれずに、壁などに当たって消失する。【００２６】
このようにして、１つのサイン半波によって蓄積できる電流の数倍の電流を蓄積リングに取り込むことができる。例えば図３では、３つの山の期間にわたってビーム電流が流れる（電子が供給される）ので、サイン半波を使用する場合の約３倍の電流を蓄積できる。蓄積される電流が大きければ、ターゲットによって放射される放射光（Ｘ線）強度が増大する。【００２７】
なお、所定の時間連続するサイン波の励磁電流をパータベータに供給し、その間に電子を所定の時間（ビーム電流幅）入射することを、一定の周期で繰返せば、周回する電子数、即ち蓄積される電流は増大する。【００２８】
図３に示した励磁電流は、例えば図４の回路によって実現することができる。図４を参照して、パータベータパルス電源２２０は、制御信号生成部４００、４つのＭＯＳ−ＦＥＴ（以下、単にＦＥＴと記す）４０２、４０４、４０６、４０８、直流電源４１０、共振用キャパシタ４１２、及びダンピング抵抗４１４を備えている。図４のインダクタ４１６は、パータベータ２０４を形成するコイルを表している。４つのＦＥＴ４０２、４０４、４０６、４０８によって形成される回路は、４つの端子４２０、４２２、４２４、４２６を介して、電源４１０、共振用キャパシタ４１２、及びインダクタ４１６に接続されている。パータベータパルス電源２２０から、インダクタ４１６（パータベータ）に、所定の励磁電流を供給する。パータベータ２０４のインダクタンスは、例えば１５０ｎＨである。直流電源は、例えばＤＣ３００Ｖ、５０ｋＷを供給する。【００２９】
制御信号生成部４００は、トリガパルス発振器３００から入力されるパルス信号をトリガとして所定の時間、４つのＦＥＴ４０２、４０４、４０６、４０８のゲートに所定のタイミングで制御電圧を印加する。制御電圧の一例を、図３に示す。図３では、サイン波の励磁電流と同じ時間軸で、各ＦＥＴのゲートに印加する制御電圧を示している。制御電圧の周期は、励磁電流の周期と同じである。図３に示すように、ＦＥＴ４０２及び４０８にハイレベルの電圧を印加するときには、ＦＥＴ４０４及び４０６にはローレベルの電圧を印加する。ＦＥＴ４０２及び４０８にローレベルの電圧を印加するときには、ＦＥＴ４０４及び４０６にはハイレベルの電圧を印加する。これによって、パータベータ２０４に両方向の電流を流すことができる。共振用キャパシタ４１２は、インダクタ４１６と直列共振を生じるように容量値が設定されている。したがって、図３に示したようなサイン波の電流をパータベータ２０４に流すことができる。【００３０】
以下に、実験結果を示す。実験には、既存の蓄積リング装置「ＭＩＲＲＯＲＣＬＥ−ＣＶ４（株式会社光子発生技術研究所製）」を用いた。同装置は、卓上型の放射光発生装置であり、パータベータに供給される電流波形は、従来のサイン半波である。実験では、パータベータに電流を供給するためのパルス発生器を、サイン半波ではなく、繰り返しサイン波を発生するように改造した。具体的には、サイン半波を形成するために使用されていたダイオードを取り除いて、連続サイン波を発生させた。強制振動はさせなかったので、実際の励磁電流波形は、サイン波のピークが時間とともに減衰した。なお、パルス発生器は、充電部と磁気圧縮回路とを備えた公知のパルス電源である。パルス電源は、充電部によってキャパシタを充電し、この放電電流を、磁気圧縮回路を通してパルス圧縮し、負荷に印加する。【００３１】
改造した蓄積リング装置「ＭＩＲＲＯＲＣＬＥ−ＣＶ４」を用いて、図２と同様のシステムを構成した。マイクロトロン部からは、２６０ｍＡのビーム電流を供給した。励磁電流及びビーム電流を繰返し供給する周期は２００Ｈｚとした。蓄積された電流値を評価するために、ターゲットから発生するＸ線強度を測定した。ターゲットには、長さ１００μｍのタングステン（Ｗ）のワイヤを用いた。ターゲットから放射されるＸ線の強度を、検出器として高エネルギー用イオンチャンバー（ビルドアップキャップ有り）を用いて測定した。検出器とＸ線ソースとの距離は１２００ｍｍとした。【００３２】
＜実験１＞
図５に示すように、ビーム電流波形のピークが、減衰するパータベータの励磁電流波形の各ピークに合うように、電子ビームを蓄積リング装置に入射して実験した。パータベータに電流を供給するパルス発生器の初期充電電圧は＋６００Ｖにした。図５において、横軸は時間であり、左側の縦軸は励磁電流を表し、右側の縦軸はビーム電流を表す。上段のグラフは、ビーム電流波形のピークを、励磁電流波形の第１番目のピークに合せた場合を示す。同様に、中断及び下段のグラフはそれぞれ、ビーム電流波形のピークを、励磁電流波形の第２番目及び第３番目のピークに合せた場合を示す。【００３３】
図５に示した条件で観測されたＸ線強度を表１に示す。【００３４】
【表１】
2012081070.tif 000003
【００３５】
表１の第１波目は、ビーム電流のピークを励磁電流の第１番目のピークに合せたことを表す。第２波目及び第３波目はそれぞれ、ビーム電流のピークを励磁電流の第２番目及び第３番目のピークに合せたことを表す。表１から、同じビーム電流を供給した場合であっても、励磁電流が減少するにつれて、Ｘ線強度も減少することが分かる。即ち、蓄積される電流値は、励磁電流の強度に依存する。【００３６】
＜実験２＞
図５と同じ励磁電流を加えて、励磁電流波形に対するビーム電流波形の位相を変化させて実験した。具体的には、図６に示すように、ビーム電流波形のピークの位置を、減衰する励磁電流波形の第１番目のピークの位置から変化させて実験した。図６の各軸の意味は、図５と同じである。上段のグラフは、ビーム電流波形のピークを、励磁電流波形の第１番目のピークに合せた場合を示す。中断及び下段のグラフはそれぞれ、ビーム電流波形のピークを、励磁電流波形のピークから９０度及び１８０度遅らせた場合を示す。【００３７】
図６に示した条件で観測されたＸ線強度を表２に示す。【００３８】
【表２】
2012081070.tif 000004
【００３９】
ビーム電流波形及び励磁電流波形の位相をずらせるとＸ線強度が減少していることは、周回軌道に取り込まれる電流量が少ないことを表している。このように、ビーム電流にサイン半波を使用する場合には、電子ビームを蓄積リングに入射するタイミングを、パータベータ励磁電流のタイミングにうまく合せないと、電子の取り込み効率が悪くなる。なお、位相差１８０度の場合のＸ線強度（２．９ｍＧｙ／ｍｉｎ）は、パータベータに励磁電流を流さなかった場合のＸ線強度と同じであった。【００４０】
＜実験３＞
パータベータに電流を供給するパルス発生器の初期充電電圧を＋６５０Ｖにし、図７に示すように、ビーム電流波形のピークを、励磁電流波形の第２番目のピークに合せて実験した。その結果、観測されたＸ線強度を表３に示す。【００４１】
【表３】
2012081070.tif 000005
【００４２】
表１及び表２から、励磁電流の大きさが同じ（１０１０Ａ）であれば、第２番目のピークを使用しても、同程度の効率で電子を周回軌道に取り込めることが分かる。【００４３】
＜実験４＞
図８に示すように、ビーム電流幅を広げて、同様に実験を行なった。図８の上段及び下段のグラフはそれぞれ、パータベータへの印加電圧を６５０Ｖ及び６００Ｖに設定した場合を示す。その結果、観測されたＸ線強度を表４に示す。【００４４】
【表４】
2012081070.tif 000006
【００４５】
表１と表４とを比較すると、パータベータへの印加電圧が６５０Ｖの場合（励磁電流が第２番目のピークで１０１０Ａ）、ビーム電流幅を第１番目及び第２番目のピークをカバーするように広げると、Ｘ線強度が２倍になることが分かる。パータベータへの印加電圧が６００Ｖの場合には、Ｘ線強度は２倍にはならなった。しかし、表４の印加電圧６００Ｖの場合のＸ線強度２０ｍＧｙ／ｍｉｎは、表１の第１波目及び第２波目のＸ線強度の和である１８．１Ｇｙ／ｍｉｎ（＝１１．３＋６．８）よりも大きい。これらのことから、励磁電流の第１番目及び第２番目のピークによって、電子を周回軌道に取り込めたことが分かる。【００４６】
このように、パータベータに連続サイン波の励磁電流を流した状態で、連続サイン波の複数の山が含まれる期間、ビーム電流を流す（蓄積リングに電子を入射する）ことによって、従来よりも大きい電流を周回軌道に取り込むことができる。したがって、Ｘ線強度を増大させることができる。また、ビーム電流幅が大きいので、ビームを入射するタイミングを、パータベータに励磁電流を流すタイミングに合せることが不要になる利点がある。従来の共鳴入射法では、パータベータに励磁電流（パルス半波）を流すタイミングに合せて、電子ビーム（パルス半波）を蓄積リングに入射することが必要であるが、これは容易ではない。また、実際にはジッタなどの影響もある。これに対して、本実施の形態では、ジッタの影響を考慮する必要もない。【００４７】
図９〜図１１は、パータベータへの印加電圧を６５０Ｖに設定し、ビーム電流幅を変化させて、Ｘ線イメージングを行なった結果を示す。イメージングの対象物には、市販の「テストチャートＴｙｐｅ１４（極光株式会社製）」を用いた。これは、Ｘ線イメージングの解像度を評価するために使用され、厚さ３０μｍの鉛シートに幅の異なる複数の溝が刻まれた装置である。【００４８】
図９の上段の画像、及び図１０の画像は、ビーム電流幅を従来の幅（約１５０ｎｓ）にした場合の画像である。図９の下段の画像、及び図１１の画像は、ビーム電流幅を従来の２倍（約３００ｎｓ）にした場合の画像である。図１０及び図１１の上段の画像はそれぞれ、図９の上段及び下段の画像における右側の一部を拡大した画像である。図１０及び図１１において、下段の画像は、上段の画像における横方向の直線上の輝度を表すグラフである。【００４９】
図９〜図１１から分かるように、ビーム電流幅を広くしても、従来と同等の品質のＸ線画像が得られることが分かる（２０本／ｍｍのラインが識別できているので、解像度は１ｍｍ／４０＝２５μｍである）。即ち、パータベータ励磁電流として連続サイン波を使用しても、周回軌道に一旦取り込まれた電子にほとんど影響しないことが分かった。また、周回軌道から外れたエスケープ電子によるバックグラウンドＸ線の影響はほとんど無いことが分かった。【００５０】
上記では、蓄積リング本体２００内に加速空洞２０６を備える場合を説明したが、加速空洞２０６は無くてもよい。【００５１】
また、図４は、４つのＦＥＴ４０２、４０４、４０６、４０８が形成する回路を１つ含む場合を示したが、必要な電流量に応じて、同様の回路を複数並列に接続してもよい。即ち、別途に４つのＦＥＴを用いて図４と同様の回路を形成し、図４の４つの端子４２０、４２２、４２４、４２６で並列に接続すればよい。その場合、追加した回路のＦＥＴのゲートには、ＦＥＴ４０２、４０４、４０６、４０８と同様の制御電圧を印加すればよい。【００５２】
また、パータベータパルス電源２２０は図４に示した回路に限定されない。連続サイン波で励磁電流をパータベータに供給することができる電源であればよい。【００５３】
また、ビーム電流は、図３に示したように値がほぼ一定になる範囲を含んでいなくてもよい。ビーム電流幅（タイミングウインドウ）が、励磁電流の連続サイン波の複数の山を含む期間であれば、ビーム電流値が変化しても、周回軌道に取り込まれる電子数（電流値）が変化するだけである。【００５４】
また、励磁電流の振幅は略一定であることが望ましいが、周期が略一定であれば、振幅が時間的に変動してもよい。励磁電流の振幅が変化しても、周回軌道に取り込まれる電子数（電流値）が変化するだけである。【００５５】
また、マイクロトロンにＲＦを供給する装置は、クライストロンに限定されず、マグネトロンを用いてもよい。さらに、マイクロトロン以外の装置を用いて電子ビームを生成してもよい。【００５６】
また、上記では、電子蓄積リングに電子ビームを入射する場合について説明したが、これに限定されない。本発明は、ベータトロン振動を起こす荷電粒子を摂動装置によって周回軌道に取り込む蓄積リングに、荷電粒子ビームを入射する場合に適用できる。【００５７】
以上、実施の形態を説明することにより本発明を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々変更して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明によれば、サイン半波を使用する従来の共鳴入射法よりも大きい電流を蓄積リング内に蓄積することができ、従来よりも強度の強いＸ線を発生することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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