(57)【要約】【課題】比較的大きなＸ線出射口を通じてＸ線を照射していても、そのＸ線の遮断を開始してから遮断を完了するまでに要する時間を大幅に短くすることのできる高速Ｘ線シャッタ装置を提供する。【解決手段】Ｘ線発生装置２１のＸ線出射口２２ａを閉鎖／開放するためのシャッタ板２３１を、長尺シリンダ２３２のピストンロッド２３２ａの先端部に固定するとともに、Ｘ線出射口２２ａの開放状態ではピストンロッド２３２ａを後退端に位置させた状態とし、その状態から長尺シリンダを駆動して所定の助走区間を経た後、ピストンロッド２３２ａの前進端近傍でシャッタ板２３１がＸ線出射口２２ａを閉鎖するように構成することで、長尺シリンダ２３２の駆動を開始してピストンロッド２３２ａ（シャッタ板２３１）の速度が０から次第に加速され、高速度に達した時点でＸ線出射口２２ａの閉鎖を開始し、閉鎖開始から閉鎖完了までに要する時間を短くすることを可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線発生装置のＸ線出射口を開閉する高速Ｘ線シャッタ装置であって、
上記Ｘ線出射口を閉鎖／開放するためのシャッタ板と、そのシャッタ板を直線的に移動させて開閉動作を行わせる長尺シリンダを備え、上記シャッタ板は長尺シリンダのピストンロッド先端部に固定され、上記Ｘ線出射口の開放状態では上記ピストンロッドは後退端に位置し、その状態から上記長尺シリンダを駆動して所定の助走区間を経た後、上記ピストンロッドの前進端近傍で上記シャッタ板が上記Ｘ線出射口を閉鎖するように構成されていることを特徴とする高速Ｘ線シャッタ装置。
【請求項２】
上記長尺シリンダは上記ピストンロッドが前進端に到達する手前にクッション機構が動作する領域を有し、そのクッション機構の動作領域に到達する直前で、上記シャッタ板が上記Ｘ線出射口を全閉状態とするように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の高速Ｘ線シャッタ装置。
【請求項３】
上記シャッタ板が、上記長尺シリンダによる移動方向に直交する幅方向一端部で当該幅方向に、他端部で板厚方向にそれぞれガイドされていることを特徴とする請求項１または２に記載の高速Ｘ線シャッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高速で作動するＸ線シャッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞への精密照射、実験小動物への精密照射、あるいはＸ線ルミネセンス素子などの残光特性を評価する場合、対象物にＸ線を照射し、その照射を停止した後の素子の挙動を観察・計測する必要がある。
【０００３】
Ｘ線照射を停止する技術としては、電気的にＸ線を停止する方法、つまりＸ線管に対する給電を停止する方法、あるいは、Ｘ線管からのＸ線の出射を継続しながら、その出射口を鉛等をはじめとするＸ線の透過率の低い材質からなるシャッタ板で閉じる方法などがある。
【０００４】
シャッタ板で出射口を閉じるシャッタ装置としては、シャッタ板をソレノイドで直線移動させる方法（例えば特許文献１参照）や、同じくソレノイドによりシャッタ板を回動（揺動）させる方法（例えば特許文献２）が多用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２６４７９５号公報
【特許文献２】特開２００１−２２１８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、細胞への精密照射、実験小動物への精密照射、あるいはＸ線ルミネセンス素子などの残光特性を評価する場合、対象物へのＸ線照射状態から、Ｘ線の照射停止動作を開始して停止完了状態となるまで（実際には照射状態の１／１００以下のＸ線線量となるまで）に要する時間が重要なファクターとなる。すなわち、この種の評価においては、Ｘ線を停止してからの対象物の挙動を調査するが故に、例えばＸ線の出射口の閉鎖を開始してから全閉状態となるまでの所要時間が長くなると、どの時点をＸ線停止時点とするのかが判然としないし、閉鎖を開始してから全閉状態となるまでには対象物の一部のみにＸ線が照射されている状態となるため、その部分の評価も困難となる。そのため、Ｘ線照射の停止動作の開始から停止完了状態となるまでに要する時間は可及的に短くすることが要求され、Ｘ線照射の停止開始から数ｍｓ程度で停止完了となることが望ましい。
【０００７】
従来のＸ線照射を電気的に停止する方法は、停止を開始してから停止が完了するまで（Ｘ線量が１／１００以下となるまで）の間に５００ｍｓ以上も要する。また、従来のシャッタ板をソレノイドで移動ないしは回動させる方法では、Ｘ線出射口が小さく、小さく軽いシャッタ板を用いる場合にはＸ線の遮断を完了するまでの所要時間を短くすることができるが、Ｘ線出射口が比較的大きく、例えば１０ｍｍ程度となると、シャッタ板を駆動してＸ線を遮断し始めてから遮断を完了するまでには数１００ｍｓを要する場合もある。
【０００８】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、比較的大きなＸ線出射口を通じてＸ線を照射していても、そのＸ線の遮断を開始してから遮断を完了するまでに要する時間を従来の装置に比して大幅に短くすることのできる高速Ｘ線シャッタ装置の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の高速Ｘ線シャッタ装置は、Ｘ線発生装置のＸ線出射口を開閉する高速Ｘ線シャッタ装置であって、上記Ｘ線出射口を閉鎖／開放するためのシャッタ板と、そのシャッタ板を直線的に移動させて開閉動作を行わせる長尺シリンダを備え、上記シャッタ板は長尺シリンダのピストンロッド先端部に固定され、上記Ｘ線出射口の開放状態では上記ピストンロッドは後退端に位置し、その状態から上記長尺シリンダを駆動して所定の助走区間を経た後、上記ピストンロッドの前進端近傍で上記シャッタ板が上記Ｘ線出射口を閉鎖するように構成されていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【００１０】
ここで、本発明においては、上記長尺シリンダは上記ピストンロッドが前進端に到達する手前にクッション機構が動作する領域を有し、そのクッション機構の動作領域に到達する直前で、上記シャッタ板が上記Ｘ線出射口を全閉状態とするように構成すること（請求項２）が望ましい。
【００１１】
また、本発明においては、上記シャッタ板が、上記長尺シリンダによる移動方向に直交する幅方向一端部で当該幅方向に、他端部で板厚方向にそれぞれガイドされている構成（請求項３）を好適に採用することができる。
【００１２】
ここで、本発明において長尺シリンダとは、シャッタ板によりＸ線出射口を単純に開閉するの要するストロークとの比較において、その所要ストロークの数倍以上、より好ましくは数十倍以上のストロークを持つシリンダを言う。また、その作動流体は空気、作動油を問わないが、大きな作動力が不要であることや装置の簡素化等の点から、空気圧シリンダを用いることが望ましい。
【００１３】
本発明は、シャッタ板を駆動するアクチュエータを長尺シリンダとし、この長尺シリンダのピストンロッドの先端部にシャッタ板を固定し、ピストンロッドの前進端近傍でシャッタ板がＸ線出射口を閉鎖するように構成することで、課題を解決しようとするものである。
【００１４】
すなわち、シリンダのピストンロッドは、駆動開始当初の速度、つまり初速は０であり、駆動を続けることによって次第に加速されていく。Ｘ線が透過しにくい材質を用い、かつ、比較的口径の大きなＸ線出射口を遮断するためのシャッタ板は相応の質量を有しているため、Ｘ線出射口を閉鎖するべくシリンダを駆動しても、駆動当初の速度は遅い。そこで本発明においては、長尺シリンダのピストンロッドの先端部にシャッタ板を固定し、所定の助走区間を経た後に、ピストンロッドの前進端近傍でＸ線出射口を閉鎖するように構成する。これにより、シャッタ板は高速度に加速された状態でＸ線出射口の閉鎖を開始することになり、Ｘ線出射口の閉鎖開始から閉鎖完了までに要する時間、従って対象物にＸ線の照射を停止してから停止完了までに要する時間が短くなり、特に細胞への精密照射、実験小動物への精密照射、Ｘ線ルミネセンス素子などの蛍光特性の調査に有効となる。
【００１５】
また、高速度で駆動する用途のシリンダには、そのストローク端にクッション機構を設けることが必須となるが、請求項２に係る発明のように、そのクッション機構の動作領域に到達する直前でＸ線出射口が全閉状態となるように構成することにより、長尺シリンダの動作速度が最速となる位置でＸ線出射口の閉鎖動作を実行することが可能となる。
【００１６】
そして、請求項３に係る発明のように、シャッタ板の移動方向に直交する幅方向一端部を幅方向に、他端部を板厚方向にそれぞれガイドする構成を採用することにより、長尺シリンダを用いて高速度で長いストロークのもとにシャッタ板を移動させても、こじる等の問題が生じることがない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、比較的大きなＸ線出射口を通じてＸ線を照射していても、Ｘ線の遮断開始してから完了するまでに要する時間を従来に比して大幅に短くすることができ、特に細胞への精密照射、実験小動物への精密照射、Ｘ線ルミネセンス素子等の蛍光特性の評価を正確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態の正面縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２のＣ部拡大図である。
【図４】図３のＤ−Ｄ矢視拡大図である。
【図５】図４のＥ−Ｅ断面図である。
【図６】図５のＦ−Ｆ断面図である。
【図７】図３のＧ−Ｇ拡大断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  防護箱
１１  ブラケット
２  Ｘ線発生装置
２１  Ｘ線管球
２２  コリメータ
２２ａ  開口
２３  シャッタ装置
２３１  シャッタ板
２３２  空気圧シリンダ（長尺シリンダ）
２３２ａ  ピストンロッド
２３３  直動ガイド
２３３ａ  ガイドレール
２３３ｂ  スライダ
２３４  ガイド溝
２３４ａ  ガイド体
３  棚
４ａ，４ｂ  光電スイッチ
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１および図２は本発明の実施の形態の主要部分の全体構成を表す図であり、図１は正面縦断面図で、図２はそのＡ−Ａ断面図であって、図１は図２におけるＢ−Ｂ断面図に相当する。
【００２１】
防護箱１の内部にＸ線発生装置２が配置されている。このＸ線発生装置２はＸ線管球２１を主体とし、その下方に配置されているコリメータ２２を介してＸ線を鉛直下方に出射する。また、このＸ線出射口であるコリメータ２２の開口は、後で詳述するシャッタ装置２３を駆動することにより、シャッタ板２３１で開閉することができる。シャッタ板２３１の材質は特に限定されるものではなく、Ｘ線の照射状態でのＸ線線量から１／１００の線量にする場合であれば、鉛を使う必要はなく、例えば鉄系の材料とすることができる。  
【００２２】
Ｘ線発生装置２の鉛直下方には、上下位置を随意に変更可能な棚３が配置され、その棚３上に評価対象物（図示略）が配置される。例えば、Ｘ線ルミネセンス素子の残光特性の評価にあっては、棚３上に評価対象物を載せ、シャッタ板２３１によりコリメータ２２の開口を閉じた状態でＸ線管球２１を駆動し、その管電圧・管電流が規程値に達した時点で自動的にシャッタ板２３１を駆動してコリメータ２２の開口を開き、対象物にＸ線を照射し、規程時間の照射を完了した時点でシャッタ板２３１によりコリメータ２２の開口を閉じる。Ｘ線の照射を完了した対象物は、図示しない検出器による残光量の計測に供される。
【００２３】
さて、シャッタ装置２３は、前記したようにコリメータ２２の開口を開閉するためのシャッタ板２３１と、そのシャッタ板２３１を図１において矢印で示す方向に直線的に移動させて開閉動作を行わせるためのアクチュエータとしての長尺の空気圧シリンダ２３２と、シャッタ板２３１を幅方向（図２において紙面に直交する方向）にガイドする直線ガイド２３３と、同じくシャッタ板２３１を板厚方向にガイドするガイド溝２３４を主体として構成されている。空気圧シリンダ２３２は、防護箱１から水平に突出するブラケット１１に支持されている。
【００２４】
次に、図３に図２におけるＣ部拡大図を、図４に図３におけるＤ−Ｄ拡大図を、図５に図４のＥ−Ｅ断面図を、図６に図５のＦ−Ｆ断面図を、更に図７に図３におけるＧ−Ｇ拡大断面図を示し、これらの図を参照しつつ、シャッタ装置２３について以下に詳述する。  シャッタ板２３１は、空気圧シリンダ２３２のピストンロッド２３２ａの先端部に取り付けられている。空気圧シリンダ２３ｂはシャッタ板２３ａによるコリメータ２２の開口２２ａを開閉するのに要するストロークに比して大幅に長尺であり、コリメータ２２の開口２２ａが１０ｍｍ角の矩形であるのに対し、空気圧シリンダ２３ｂのストロークは１０００ｍｍである。
【００２５】
シャッタ板２３１は、空気圧シリンダ２３２の駆動により移動方向に直交する２方向にそれぞれガイドされている。すなわち、図３、図７に示すように、シャッタ板２３１の移動方向に沿って直動ガイド２３３のガイドレール２３３ａが敷設されているとともに、そのガイドレール２３３ａ上をスライドするスライダ２３３ｂが、シャッタ板２３１の幅方向（移動方向に直交する方向で板厚方向に直交する方向）一端側の裏面に固定されている。また、シャッタ板２３１の幅方向他端側は、シャッタ板２３１の移動方向に沿って敷設されたガイド体２３４ａに形成されているガイド溝２３４内に所定の隙間をもって挿入されている。これにより、シャッタ板２３１が高速度で比較的長い距離を移動してもこじれ等の発生を抑制することができる。
【００２６】
また、シャッタ板２３１の移動行程上の、コリメータ２２の開口２２ａの両側には、それぞれフォトセンサ４ａ，４ｂが配置されており、シャッタ板２３１がこれらの配設位置を通過する際、つまり開口２２ａの閉鎖開始時点と閉鎖完了時点にその旨の信号が出力されるように構成されている。
【００２７】
前記した空気圧シリンダ２３２はクッション機構を備えたものであり、ピストンロッド２３２ａの前進端側では、前進端の手前２００ｍｍから、つまりピストンロッド２３２ａがその後進端（伸出量０ｍｍ）から８００ｍｍだけ伸出した位置からクッション機構が動作する。空気圧シリンダ２３２を駆動してピストンロッド２３２ａを前進させたとき、ピストンロッド２３２ａが前進端側のクッション機構の動作領域に入る直前で、シャッタ板２３１がコリメータ２２の開口２２ａを全閉状態とする。
【００２８】
すなわち、クッション板２３１は、その移動方向への長さが約２２０ｍｍ（後の説明で明らかなようにこの長さは２１０ｍｍ以上が必要であり、約１０ｍｍの余裕を持たせている）であり、空気圧シリンダ２３２のピストンロッド２３２ａが約７８０ｍｍだけ伸出した位置からコリメータ２２の開口２２ａの閉鎖を開始し、ピストンロッド２３２ａの伸出量が約７９０ｍｍとなった時点でコリメータ２２の開口２２ａを全閉状態とし、更に約１０ｍｍ前進した時点でクッション機構により減速し、やがて前進端に到達する。この間、シャッタ板２３１はコリメータ２２の開口２２ａの全閉状態を維持する。
【００２９】
従って、Ｘ線の停止指令が発生したとき、ピストンロッド２３２ａが初速０から前進を開始して加速し、その前進端のクッション機構の動作領域に入る直前までの７８０ｍｍを助走区間として、ほぼ最大速度に到達した時点でコリメータ２２の開口２２ａの閉鎖動作を実行する。その結果、コリメータ２２の開口２２ａは、その閉鎖開始から閉鎖完了までに要する時間、つまりＸ線の照射状態から停止完了までに要する時間が、従来に比して短縮化することができ、実験の結果、１０ｍｍの開口２２ａの全閉所要時間は３ｍｓ以下とすることができた。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の高速Ｘ線シャッタは、例えば細胞への精密照射、実験小動物への精密照射、Ｘ線ルミネセンス素子の残光特性の評価等、Ｘ線の遮断を開始してから実際に遮断されるまでの時間の短縮化が要求される用途、例えばＸ線残光特性評価装置などに用いて、Ｘ線遮断速度の高速化を実現し、残光特性の正確な評価を行うことができる。
【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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