(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームとイオンビームの正面衝突時に発生する光子（フォトン）の数を精密に計測するために、衝突前の光ビームの散乱光をほとんど完全に除去するための散乱光低減装置であって、
光ビームを通過させる真空チャンバーと、光ビームに沿って間隔を隔てて配置された少なくとも４台の散乱防止装置と、光ビームの通過位置を検出するための位置検出装置と、を備え、
前記散乱防止装置は、開口径を連続的に変化できる絞り装置と、該絞り装置を光ビームに直交する面内で移動させるトラバース装置と、絞り装置の開口位置の移動範囲をカバーする中心孔を有する遮蔽板とからなり、
前記位置検出装置は、光ビームを遮断する遮断位置とこれから退避した退避位置との間を移動可能に設けられた位置検出板を有し、
各散乱防止装置は互いに少なくとも１００ｍｍ以上の間隔を隔てており、
最上流側に位置する前記散乱防止装置は、光ビームを細く絞るように開口径と開口位置が位置決めされ、２台目以降の散乱防止装置は、最上流側に位置する前記散乱防止装置を通過した光ビームをほぼ１００％通過させ、かつそのエッジ散乱光をほとんど完全にカットするように、開口径と開口位置が位置決めされている、ことを特徴とする散乱光低減装置。
【請求項２】
前記絞り装置は、開口径を連続的に変化させるバネ復帰式レバーと、該レバーを真空チャンバーの外側から気密に操作する絞り開閉機構と、絞り装置を直交するＸ，Ｙ方向に案内するガイド溝とを有し、
前記トラバース装置は、前記ガイド溝を弾性的に案内する弾性ガイド部材と、該弾性ガイド部材の反対側から真空チャンバーを気密に貫通して絞り装置をＸ，Ｙ方向に移動させるＸ方向機構及びＹ方向機構とを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の散乱光低減装置。
【請求項３】
前記位置検出板は蛍光板であり、該蛍光板を観察する観察窓が真空チャンバーに設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の散乱光低減装置。
【請求項４】
前記位置検出板はＣＣＤであり、ＣＣＤの検出位置に応じて前記散乱防止装置が位置制御されるようになっている、ことを特徴とする請求項１に記載の散乱光低減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線分光装置に係わり、更に詳しくは、イオンビームと光ビームを衝突させるために光ビームの散乱光を低減する散乱光低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二重蓄積リング（ＤＳＲ）は、図４に模式的に示すように、２ケ所で交差する二重の蓄積リングであり、放射性同位元素（ＲＩ）と電子がこのリング内で加速され、交差位置で正面衝突又は寄添衝突ができるようになっている。
図５は、計画中のＸ線分光装置の模式図である。この装置は、ＤＳＲに蓄積される電子ビームからアンジュレータを用いて発生させたＸ線をＲＩビームに正面衝突させて、短寿命核を検出・測定するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＸ線分光装置では、Ｘ線（光ビーム）とＲＩビーム（イオンビーム）の正面衝突時に発生する光子（フォトン）の数を精密に計測する必要がある。しかし、この際、衝突前の光ビームの散乱光をほとんど完全に除去しないと、フォトン計測時の外乱が大きすぎて計測が不可能になる問題点があった。
【０００４】
すなわち、フォトン数の精密計測は、衝突時の散乱エネルギーから数個のオーダーで計測する必要があるため、衝突前の光ビームは、イオンビームと同等に細く絞り、かつ回折により通過する散乱光も、フォトン数の精密計測に悪影響を及ばさないレベル（例えば散乱率で１０-9以下）にする必要があった。
また、イオンビームの通過位置は、厳密に同一位置にあるのではなく、運転状態により最大で数ミリのオーダーでビームに直交する面内で変位する。従って、衝突前の光ビームの通過位置をイオンビームの通過位置に対応させて精度よく位置決めする必要がある。
【０００５】
本発明は、上述した種々の要望を満たすために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、衝突前の光ビームを細く絞り、その通過位置を直交する面内で精度よく位置決めでき、かつ、通過する散乱光をフォトンの精密計測に悪影響を及ばさないレベルまで大幅に低減することができる散乱光低減装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者等は、２台の散乱防止装置（絞り装置）の間隔を１００ｍｍに設置し、上流側の光ビームの通過率を７８％にセットし、下流側を１００％にセットした試験により、最初の散乱光約０．４２５％を０．０００１３％まで低減できることを確認した。このことは、２つ目の絞り装置を加えることで、約１／３２７０になり、１００％の通過率の絞り装置を追加することにより１枚につき少なくとも１０-3以下になることを意味している。本発明はかかる新規の知見に基づくものである。
【０００７】
すなわち、本発明によれば、光ビームとイオンビームの正面衝突時に発生する光子（フォトン）の数を精密に計測するために、衝突前の光ビームの散乱光をほとんど完全に除去するための散乱光低減装置であって、
光ビームを通過させる真空チャンバーと、光ビームに沿って間隔を隔てて配置された少なくとも４台の散乱防止装置と、光ビームの通過位置を検出するための位置検出装置と、を備え、
前記散乱防止装置は、開口径を連続的に変化できる絞り装置と、該絞り装置を光ビームに直交する面内で移動させるトラバース装置と、絞り装置の開口位置の移動範囲をカバーする中心孔を有する遮蔽板とからなり、
前記位置検出装置は、光ビームを遮断する遮断位置とこれから退避した退避位置との間を移動可能に設けられた位置検出板を有し、
各散乱防止装置は互いに少なくとも１００ｍｍ以上の間隔を隔てており、
最上流側に位置する前記散乱防止装置は、光ビームを細く絞るように開口径と開口位置が位置決めされ、２台目以降の散乱防止装置は、最上流側に位置する前記散乱防止装置を通過した光ビームをほぼ１００％通過させ、かつそのエッジ散乱光をほとんど完全にカットするように、開口径と開口位置が位置決めされている、ことを特徴とする散乱光低減装置が提供される。
【０００８】
上述した本発明の構成によれば、少なくとも４台の散乱防止装置を備え、各散乱防止装置は互いに少なくとも１００ｍｍ以上の間隔を隔てているので、上述した試験結果から散乱光を少なくとも１０-9（＝１０-3×１０-3×１０-3）以下に低減することができる。
また、各散乱防止装置の絞り装置は、開口径を連続的に変化できるので、衝突前の光ビームを任意に細く絞ることができる。更に、絞り装置は、トラバース装置により光ビームに直交する面内で移動できるようになっており、かつ位置検出板で光ビームの位置を検出できるので、通過位置を直交する面内で精度よく位置決めできる。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記絞り装置は、開口径を連続的に変化させるバネ復帰式レバーと、該レバーを真空チャンバーの外側から気密に操作する絞り開閉機構と、絞り装置を直交するＸ，Ｙ方向に案内するガイド溝とを有し、前記トラバース装置は、前記ガイド溝を弾性的に案内する弾性ガイド部材と、該弾性ガイド部材の反対側から真空チャンバーを気密に貫通して絞り装置をＸ，Ｙ方向に移動させるＸ方向機構及びＹ方向機構とを有する。
【００１０】
この構成により、絞り開閉機構によりレバーを真空チャンバーの外側から操作して開口径を調整し光ビームを細く絞ることができる。また、絞り装置を直交するＸ，Ｙ方向に案内するガイド溝と絞り装置をＸ，Ｙ方向に移動させるＸ方向機構とＹ方向機構とにより、絞り装置をＸ，Ｙ方向に移動させて精度よく位置決めすることかできる。
【００１１】
また、前記位置検出板は蛍光板であり、該蛍光板を観察する観察窓が真空チャンバーに設けられていることが好ましい。この構成により観察窓を通して目視又はＣＣＤカメラ等で蛍光板上の光ビームの位置を確認し、その通過位置を直交する面内で精度よく位置決めすることができる。
【００１２】
また、前記位置検出板はＣＣＤであり、ＣＣＤの検出位置に応じて前記散乱防止装置が位置制御されるようになっているのがよい。この構成により、光ビームの位置決めを容易に自動化することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
図１は、本発明の散乱光低減装置の全体構成図である。この図において、本発明の散乱光低減装置１０は、光ビーム１を通過させる真空チャンバー１２と、光ビーム１に沿って間隔を隔てて配置された少なくとも４台の散乱防止装置１４と、光ビーム１の通過位置を検出するための位置検出装置１６とを備えている。また各散乱防止装置１４は互いに少なくとも１００ｍｍ以上の間隔を隔てている。
【００１４】
なお、この図において、２はイオンビーム、３は真空ポンプ、４は光子検出器であり、真空チャンバー１２内で光ビーム１とイオンビーム２が衝突し、その際に発生し飛散するフォトンを光子検出器４で検出するようになっている。また、光ビーム１はＸ線、レーザー等の光束であり、イオンビーム２は、ＲＩビームであるのがよい。
【００１５】
位置検出装置１６は、光ビーム１を遮断する遮断位置とこれから退避した退避位置との間を移動可能に設けられた位置検出板（図示せず）を有している。なお図１の実施形態では、位置検出板は蛍光板である。また、この蛍光板を観察する観察窓１３が真空チャンバー１２に５つ設けられている。観察窓１３は、気密に取り付けられた透明ガラスを有し、この透明ガラスを通して、目視又はＣＣＤカメラで蛍光板（位置検出板）上の光ビーム１の位置を確認できるようになっている。この構成により、観察窓を通して目視又はＣＣＤカメラ等で蛍光板上の光ビーム１の位置を確認し、その通過位置を直交する面内で精度よく位置決めすることができる。
【００１６】
なお、本発明はこの構成に限定されず、例えば位置検出板をＣＣＤとし、ＣＣＤの検出位置に応じて散乱防止装置１２を位置制御するようにしてもよい。この構成により、光ビーム１の位置決めを容易に自動化することができる。
【００１７】
図２（Ａ）は、図１のＡ−Ａ線における断面図であり、図２（Ｂ）は、（Ａ）の側面断面図である。この図に示すように、散乱防止装置１４は、開口１１の直径（開口径）を連続的に変化できる絞り装置１８と、絞り装置１８を光ビーム１に直交する面内で移動させるトラバース装置２０と、絞り装置１８の開口１１の位置の移動範囲をカバーする中心孔２２ａを有する遮蔽板２２とからなる。
【００１８】
絞り装置１８は、開口径を連続的に変化させるバネ復帰式レバー１８ａと、このレバー１８ａを真空チャンバー１２の外側から気密に操作する絞り開閉機構１９と、絞り装置１８を光ビーム１に直交するＸ，Ｙ方向に案内するガイド溝１８ｂとを有する。
また、絞り開閉機構１９は、レバー１８ａに内端が接続されたワイヤ１９ａと、ワイヤの外端が固定されＯリングにより気密にシールされたシールロッド１９ｂと、シールロッド１９ｂを軸方向に移動させる移動手段１９ｃ（この例では雄ネジとナット）とからなる。シールロッド１９ｂには軸方向に延びる溝が設けられ、この溝と嵌合するガイドボルト１９ｄにより、回転しないようになっている。
【００１９】
上述した構成により、移動手段１９ｃ（雄ネジとナット）によりシールロッド１９ｂを軸方向に移動させることにより、ワイヤ１９ａ、レバー１８ａを介して真空チャンバーの外側から開口径１１を調整し、光ビーム１を細く絞ることができる。
【００２０】
更に図２において、トラバース装置２０は、絞り装置１８のガイド溝１８ｂを弾性的に案内する弾性ガイド部材２４と、弾性ガイド部材２４の反対側から真空チャンバー１２を気密に貫通して絞り装置１８をＸ，Ｙ方向に移動させるＸ方向機構２５及びＹ方向機構２６とを有する。弾性ガイド部材２４は、内部に圧縮コイルバネ２４ａを内蔵し、互いにテレスコピックに構成されたそれぞれ１対の中空管２４ｂであり、圧縮コイルバネ２４ａにより全長が伸びる方向に付勢されている。また、Ｘ方向機構２５とＹ方向機構２６は、Ｏリングでシールされたネジロッドを有し、その内端が弾性ガイド部材２４の反対側に接し、絞り装置１８をＸ，Ｙ方向に移動させるようになっている。この構成により、ネジロッドを回転させてネジロッドと弾性ガイド部材２４により絞り装置１８をＸ，Ｙ方向に移動させて精度よく位置決めすることかできる。
【００２１】
遮蔽板２２の中心孔２２ａは、絞り装置１８の開口１１の位置の移動範囲をカバーする大きさに設定されている。この構成により、散乱光や真空チャンバー内での反射光が絞り装置１８のまわりを通過するのを防止し、散乱光の低減効果を高めることができる。
【００２２】
上述した構成により最上流側に位置する散乱防止装置１４を、光ビーム１の通過率を任意（例えば約７８％）に設定し、その他の散乱防止装置１４をほぼ１００％に設定することが好ましい。すなわち、１台目の散乱防止装置１４での通過率は本質的重要性はなく、むしろ２台目からのそれをほぼ１００％とすることが重要である。これは、散乱光の大部分の成分は１台目のバッフル（散乱防止装置）で光の形状を整形するときに発生するエッジ散乱光であり、２台目以降の役目は、この１台目で発生したエッジ散乱光をカットすることにある。
【００２３】
図３は、本発明による散乱光低減装置の試験結果である。この図において、横軸は散乱角度（ｄｅｇ）、縦軸は散乱したフォトンの比率であり、図中の●印（黒丸）は散乱防止装置１４が１つの場合（Ｏｎｅ  Ｂｕｆｆｌｅ）であり、○印（白丸）は散乱防止装置１４が２つの場合（２  Ｂｕｆｆｌｅｓ）を示している。なお、２つの散乱防止装置１４の間隔を１００ｍｍに設定し、光ビーム１の通過率を上流側７８％、下流側１００％に設定した。
【００２４】
図３の結果から、約２０°以上の散乱角度において、Ｏｎｅ  Ｂｕｆｆｌｅでは、ほぼ１０１  のオーダーであり、２  Ｂｕｆｆｌｅｓでは１０-2のオーダーであるのがわかる。更に正確には、上流側の散乱防止装置１４を通過した最初の散乱光は約０．４２５％であり、次いで下流側の散乱防止装置１４を通過した散乱光は約０．０００１３％であった。このことは、２つ目の絞り装置（すなわち散乱防止装置１４）を加えることで、約１／３２７０になり、ほぼ１００％の通過率の絞り装置を追加することにより１枚につき少なくとも１０-3になることがわかる。
【００２５】
上述した本発明の構成によれば、少なくとも４台の散乱防止装置１４を備え、各散乱防止装置１４を互いに少なくとも１００ｍｍ以上の間隔を隔てることにより、試験結果から散乱光を少なくとも１０-9（＝１０-3×１０-3×１０-3）以下に低減することができる。
また、各散乱防止装置１４の絞り装置は、開口径を連続的に変化できるので、衝突前の光ビームを任意に細く絞ることができる。更に、絞り装置は、トラバース装置により光ビームに直交する面内で移動できるようになっており、かつ位置検出板で光ビームの位置を検出できるので、通過位置を直交する面内で精度よく位置決めできる。
【００２６】
なお、本発明は上述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
上述したように、本発明の散乱光低減装置は、衝突前の光ビームを細く絞り、その通過位置を直交する面内で精度よく位置決めでき、かつ、通過する散乱光をフォトンの精密計測に悪影響を及ばさないレベルまで大幅に低減することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の散乱光低減装置の全体構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図とその側面断面図である。
【図３】本発明による散乱光低減装置の試験結果である。
【図４】二重蓄積リング（ＤＳＲ）の模式図である。
【図５】Ｘ線分光装置の模式図である。
【符号の説明】
１  光ビーム
２  イオンビーム
３  真空ポンプ
４  光子検出器
１０  散乱光低減装置
１１  開口
１２  真空チャンバー
１４  散乱防止装置
１６  位置検出装置
１８  絞り装置
１８ａ  レバー
１８ｂ  ガイド溝
１９  絞り開閉機構
１９ａ  ワイヤ
１９ｂ  シールロッド
１９ｃ  移動手段（雄ネジとナット）
２０  トラバース装置
２２  遮蔽板
２２ａ  中心孔
２４  弾性ガイド部材
２５  Ｘ方向機構
２６  Ｙ方向機構
【図１】
0003593552.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003593552.tif 000004
【図４】
0003593552.tif 000005
【図５】
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