(57)【要約】【課題】多数の配管が密集した狭隘部などに高エネルギーＸ線を照射することができる高エネルギーＸ線発生装置及び管状部材非破壊検査装置並びに高エネルギーＸ線発生方法を提供する。【解決手段】パルス状のレーザー光線を創出するレーザー光線発生部１０と、パルス状のレーザー光線を試料に入射させて高エネルギー粒子を発生させる高エネルギー粒子発生部１００と、レーザー光線発生部と前記Ｘ線発生部とを連結してレーザー光線発生部から創出されたパルス状のレーザーを前記高エネルギーＸ線発生部に導く導光管群５０とを具備する。【選択図】図１
2008071547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス状のレーザー光線を創出するレーザー光線発生部と、
前記レーザー光線発生部から創出されたパルス状のレーザー光線を試料に入射させて高エネルギー粒子を発生させる高エネルギー粒子発生部と、
前記レーザー光線発生部と前記高エネルギー粒子発生部とを連結して前記レーザー光線発生部から創出されたパルス状のレーザーを前記高エネルギー粒子発生部に導く導光管群とを具備し、
前記導光管群は、
前記パルス状のレーザー光線が内部を通過する複数の導光管と、
それぞれの導光管の端部を任意の平面内で折曲自在に連結すると共に、一方の導光管の端部から入射した前記パルス状のレーザー光線を他方の導光管の端部に反射する反射鏡を内蔵する接合管とを有することを特徴とする高エネルギー粒子発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の高エネルギー粒子発生装置において、
前記レーザー光線発生部は、パルス状のレーザー光線と共にパルス状のレーザー光線の進行方向と平行に進行する補助レーザー光線を創出し、
前記高エネルギー粒子発生部に接続される導光管から前記高エネルギー粒子発生部にかけた部位には、パルス状のレーザー光線及び補助レーザー光線を反射して前記高エネルギー粒子発生部に入射するパルス状のレーザー光線及び補助レーザー光線の入射角度を変化させるステアリングミラーと、前記高エネルギー粒子発生部に対する補助レーザー光線の入射角度を検出するレーザー光線検出手段とが設けられ、
さらに、前記レーザー光線検出手段により検出されたデータに基づいて前記ステアリングミラーの姿勢を制御して前記高エネルギー粒子発生部に入射するパルス状のレーザー光線及び補助レーザー光線の入射角度を制御する制御部を具備することを特徴とする高エネルギー粒子発生装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の高エネルギー粒子発生装置において、
前記高エネルギー粒子発生部は、
パルス状のレーザー光線を反射させる鏡面と、
当該鏡面に対向して設けられた複数の電極とを具備すると共に当該電極に電圧を印加することにより前記鏡面の形状が変形する可変形鏡と、
当該可変形鏡によって反射された前記レーザー光線を前記試料に反射して集光させる軸外し放物面鏡と、
前記試料から高エネルギー電子が発生した際に生ずるＸ線を測定するシンチレーション検出器又はＸ線フォトダイオードと、
前記複数の電極と前記シンチレーション検出器又はＸ線フォトダイオードとに接続され、前記シンチレーション検出器又はＸ線フォトダイオードにより測定されたデータに基づいて、前記複数の電極に印加する電圧の組み合わせを遺伝的アルゴリズムを用いて最も高いエネルギーを有する高エネルギー電子を発生させるように最適化する遺伝的アルゴリズム最適化手段と
を有することを特徴とする高エネルギー粒子発生装置。
【請求項４】
請求項３に記載の高エネルギー粒子発生装置において、前記遺伝的アルゴリズムは、
前記複数の電極に印加する電圧の組み合わせから前記鏡面の形状を特定する染色体を複数生成する第１の生成工程と、
前記染色体に対応した前記高エネルギー粒子発生部を用いて高エネルギー電子を発生させた際に発生するＸ線を、前記シンチレーション検出器又はＸ線フォトダイオードにより測定される電圧のピークピーク値を評価することにより、前記染色体に対しランクを付与する付与工程と、
前記ランクが付与された染色体が収束条件を満たしているか否かを判定する判定工程と、
前記ランクが付与された染色体に対し、前記付与されたランクに基づいて遺伝子操作を行い、これにより新たな世代の染色体を生成する第２の生成工程とを備え、
まず前記第１の生成工程により生成される染色体に対し、前記付与工程及び前記判定工程を順に実行し、
前記判定工程により前記染色体が収束条件を満たさないと判定された場合に、以後収束条件を満たすと判定されるまで、前記第２の生成工程により生成される新たな世代の染色体に対し、前記付与工程及び前記判定工程を繰り返し実行することを特徴とする高エネルギー粒子発生装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の高エネルギー粒子発生装置において、
前記高エネルギー粒子発生部に設けられた試料は、パルス状のレーザー光線により電離可能な固体試料であり、
前記パルス状のレーザー光線を前記固体試料に入射させる前にパルス状のプリレーザー光線を入射させて前記固体試料の表面又は一部から臨界プラズマ密度以下のプラズマを生成すると共に前記プラズマに前記パルス状のレーザー光線を入射させることを特徴とする高エネルギー粒子発生装置。
【請求項６】
請求項５において、前記パルス状のプリレーザー光線は複数のパルス状のレーザー光線からなることを特徴とする高エネルギー粒子発生装置。
【請求項７】
請求項１〜４の何れかに記載の高エネルギー粒子発生装置において、
前記試料は気体状の試料であり、
前記高エネルギー粒子発生部は、前記気体状の試料を噴射する気体試料噴射手段を有し、
前記高エネルギー粒子発生部に入射するパルス状のレーザー光線とタイミングを合わせて前記気体状の試料を噴射することを特徴とする高エネルギー粒子発生装置。
【請求項８】
請求項１〜４の何れかに記載の高エネルギー粒子発生装置において、
前記試料は気体状の試料であり、
前記高エネルギー粒子発生部は、所定の密度の前記気体状の試料が充填されていることを特徴とする高エネルギー粒子発生装置。
【請求項９】
請求項１〜６の何れかに記載の高エネルギー粒子発生装置において、前記試料が巻き取り可能なテープ状の形状を有し、前記高エネルギー粒子発生部内に前記試料を巻き取る試料巻き取り手段をさらに設けることを特徴とする高エネルギー粒子発生装置。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかに記載の高エネルギー粒子発生装置において、前記レーザー光線が超短パルスレーザー光線又はフェムト秒レーザー光線であることを特徴とする高エネルギー粒子発生装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかに記載の高エネルギー粒子発生装置において、
前記高エネルギー粒子発生部は、前記レーザー光線発生部から創出されたパルス状のレーザー光線を試料に入射させて発生させた高エネルギー電子を、さらにＸ線変換材に入射させて高エネルギーＸ線を発生させることを特徴とする高エネルギー粒子発生装置。
【請求項１２】
管状部材の周囲にレールを配設し、
前記レール上に請求項１１に記載の高エネルギー粒子発生装置の高エネルギー粒子発生部を移動自在に配置すると共に、前記高エネルギー粒子発生部から出射される高エネルギー粒子を検出する高エネルギー粒子検出器を前記管状部材の軸に対して前記高エネルギー粒子発生部と軸対称となるように移動自在に配置したことを特徴とする管状部材非破壊検査装置。
【請求項１３】
前記レーザー光線発生部から創出されたパルス状のレーザー光線を試料に入射させて高エネルギー粒子を発生させる高エネルギー粒子発生部と、
前記レーザー光線発生部と前記高エネルギー粒子発生部とを連結して前記レーザー光線発生部から創出されたパルス状のレーザーを前記高エネルギー粒子発生部に導く導光管群とを具備し、
前記導光管群は、
前記パルス状のレーザー光線が内部を通過する複数の導光管と、
それぞれの導光管の端部を任意の平面内で折曲自在に連結すると共に、一方の導光管の端部から入射した前記パルス状のレーザー光線を他方の導光管の端部に反射する反射鏡を内蔵する接合管と
を有する高エネルギー粒子発生装置を用いて、
前記レーザー光線発生部から任意の場所に前記高エネルギー粒子発生部を配置して高エネルギー粒子を発生させる高エネルギー粒子発生方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の高エネルギー粒子発生方法において、
前記レーザー光線発生部は、パルス状のレーザー光線と共にパルス状のレーザー光線の進行方向と平行に進行する補助レーザー光線を創出し、
前記高エネルギー粒子発生部に接続される導光管から前記高エネルギー粒子発生部にかけた部位には、パルス状のレーザー光線及び補助レーザー光線を反射して前記高エネルギー粒子発生部に入射するパルス状のレーザー光線及び補助レーザー光線の入射角度を変化させるステアリングミラー及び前記高エネルギー粒子発生部に対する補助レーザー光線の入射角度を検出するレーザー光線検出手段が設けられ、
さらに、前記レーザー光線検出手段により検出されたデータに基づいて前記ステアリングミラーの姿勢を制御して前記高エネルギー粒子発生部に入射するパルス状のレーザー光線及び補助レーザー光線の入射角度を最適化することを特徴とする高エネルギー粒子発生方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の高エネルギー粒子発生方法において、
前記高エネルギー粒子発生部は、
パルス状のレーザー光線を反射させる鏡面と、当該鏡面に接続される複数の電極とを具備すると共に当該電極に電圧を印加することにより前記鏡面の形状が変形する可変形鏡と、
当該可変形鏡によって反射された前記パルス状のレーザー光線を前記試料に反射して集光させる軸外し放物面鏡と、
前記試料から高エネルギー電子が発生した際に生ずるＸ線を測定するシンチレーション検出器又はＸ線フォトダイオードとを有し、
前記シンチレーション検出器又はＸ線フォトダイオードにより測定されたデータに基づいて、最も高いエネルギーを有する高エネルギー電子を発生させるように遺伝的アルゴリズムを用いて前記複数の電極に印加する電圧の組み合わせを最適化することを特徴とする高エネルギー粒子発生方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の高エネルギー粒子発生方法において、
前記遺伝的アルゴリズムは、
前記複数の電極に印加する電圧の組み合わせから前記鏡面の形状を特定する染色体を複数生成する第１の生成工程と、
前記染色体に対応した前記高エネルギー粒子発生部を用いて高エネルギー電子を発生させた際に発生するＸ線を、前記シンチレーション検出器又はＸ線フォトダイオードにより測定される電圧のピークピーク値を評価することにより、前記染色体に対しランクを付与する付与工程と、
前記ランクが付与された染色体が収束条件を満たしているか否かを判定する判定工程と、
前記ランクが付与された染色体に対し、前記付与されたランクに基づいて遺伝子操作を行い、これにより新たな世代の染色体を生成する第２の生成工程とを備え、
まず前記第１の生成工程により生成される染色体に対し、前記付与工程及び前記判定工程を順に実行し、
前記判定工程により前記染色体が収束条件を満たさないと判定された場合に、以後収束条件を満たすと判定されるまで、前記第２の生成工程により生成される新たな世代の染色体に対し、前記付与工程及び前記判定工程を繰り返し実行することを特徴とする高エネルギー粒子発生方法。
【請求項１７】
請求項１３〜１６の何れかに記載の高エネルギー粒子発生方法において、
前記試料は、パルス状のレーザー光線により電離可能な固体試料であり、
前記パルス状のレーザー光線を前記固体試料に入射させる前にパルス状のプリレーザー光線を入射させて前記固体試料の表面又は一部から臨界プラズマ密度以下のプラズマを生成すると共に前記プラズマに前記パルス状のレーザー光線を入射させることを特徴とする高エネルギー粒子発生方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の高エネルギー粒子発生方法において、
前記パルス状のプリレーザー光線は複数のパルス状のレーザー光線からなることを特徴とする高エネルギー粒子発生方法。
【請求項１９】
請求項１３〜１６の何れかに記載の高エネルギー粒子発生方法において、
前記試料は気体状の試料であり、
前記高エネルギー粒子発生部は、前記気体状の試料を噴射する気体試料噴射手段を有し、
前記高エネルギー粒子発生部に入射するパルス状のレーザー光線とタイミングを合わせて前記気体状の試料を噴射することを特徴とする高エネルギー粒子発生方法。
【請求項２０】
請求項１３〜１６の何れかに記載の高エネルギー粒子発生方法において、
前記試料は気体状の試料であり、
前記高エネルギー粒子発生部は、所定の密度の前記気体状の試料が充填されていることを特徴とする高エネルギー粒子発生方法。
【請求項２１】
請求項１３〜２０の何れかに記載の高エネルギー粒子発生方法において、
前記高エネルギー粒子発生部は、前記レーザー光線発生部から創出されたパルス状のレーザー光線を試料に入射させて発生させた高エネルギー電子を、さらにＸ線変換材に入射させて高エネルギーＸ線を発生させることを特徴とする高エネルギー粒子発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス状のレーザー光線を利用した高エネルギー粒子発生装置及び管状部材非破壊検査装置並びに高エネルギー粒子発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、構造物などの内部構造を検査するために、非破壊検査方法が用いられてきた。非破壊検査方法としては、一般的に、超音波を被検査対象物に照射して被検査対象物の内部の傷を見つけたり、外観の傷を見つける超音波探傷検査法や、Ｘ線を被検査対象物に照射して被検査対象物の内部の傷を見つけたり、外観の傷を見つけるＸ線透過検査法などが知られている。
【０００３】
現状では、超音波探傷検査法が主に用いられているが、超音波探傷検査法は、超音波を用いて検査しているために検査対象に制約があるという問題があった。例えば、超音波探傷検査法を用いて、配管断熱材が取付けられた配管などを検査する場合には、配管断熱材を除去しなければならないという問題があった。また、超音波探傷検査法では、構造物の溶接部、小口径配管、又はクロム・鉄・珪素（けいそ）などを含むニッケル合金で構成された構造物などを検査することができないという問題があった。
【０００４】
一方、Ｘ線透過検査法では上述したような問題はない。しかしながら、Ｘ線透過検査法のＸ線源として用いるイリジウム１９２などは、その大きさが２ｍｍ程度でしかなく、高い空間分解能を得ることができないという問題があった。
【０００５】
この問題に対して、放電管Ｘ線源以外に、Ｘ線透過検査法のＸ線源として用いることができるレーザーＸ線源がいくつか提案されている。例えば、Ｘ線源として、レーザープラズマ中に誘起されたＫα線を用いて軟Ｘ線を発生させるもの（例えば、特許文献１参照）や、高速電子を発生させて、その制動輻射によりメガ電子ボルト程度の高エネルギーＸ線を発生させるもの（例えば、特許文献２参照）などがある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−０３５６８８号公報
【特許文献２】特開２００２−１０７４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したような放電管Ｘ線源やレーザーＸ線源は、その線源自体が大きいために、プラント内の配管が密集した狭隘部などの非破壊検査に用いることができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑み、多数の配管が密集した狭隘部などに高エネルギー粒子を照射することができる高エネルギー粒子発生装置及び管状部材非破壊検査装置並びに高エネルギー粒子発生方法を提供することを目的とする。なお、本発明において、高エネルギー粒子には高エネルギーＸ線が含まれるものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、パルス状のレーザー光線を創出するレーザー光線発生部と、前記レーザー光線発生部から創出されたパルス状のレーザー光線を試料に入射させて高エネルギー粒子を発生させる高エネルギー粒子発生部と、前記レーザー光線発生部と前記高エネルギー粒子発生部とを連結して前記レーザー光線発生部から創出されたパルス状のレーザーを前記高エネルギー粒子発生部に導く導光管群とを具備し、前記導光管群は、前記パルス状のレーザー光線が内部を通過する複数の導光管と、それぞれの導光管の端部を任意の平面内で折曲自在に連結すると共に、一方の導光管の端部から入射した前記パルス状のレーザー光線を他方の導光管の端部に反射する反射鏡を内蔵する接合管とを有することを特徴とする高エネルギー粒子発生装置にある。
【００１０】
かかる第１の態様では、高エネルギー粒子発生部を小型化することができると共に、レーザー光線発生部に対して高エネルギー粒子発生部を自由に配置することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の高エネルギー粒子発生装置において、前記レーザー光線発生部は、パルス状のレーザー光線と共にパルス状のレーザー光線の進行方向と平行に進行する補助レーザー光線を創出し、前記高エネルギー粒子発生部に接続される導光管から前記高エネルギー粒子発生部にかけた部位には、パルス状のレーザー光線及び補助レーザー光線を反射して前記高エネルギー粒子発生部に入射するパルス状のレーザー光線及び補助レーザー光線の入射角度を変化させるステアリングミラーと、前記高エネルギー粒子発生部に対する補助レーザー光線の入射角度を検出するレーザー光線検出手段とが設けられ、さらに、前記レーザー光線検出手段により検出されたデータに基づいて前記ステアリングミラーの姿勢を制御して前記高エネルギー粒子発生部に入射するパルス状のレーザー光線及び補助レーザー光線の入射角度を制御する制御部を具備することを特徴とする高エネルギー粒子発生装置にある。
【００１２】
かかる第２の態様では、導光管群を通って高エネルギー粒子発生部に入射するパルス状のレーザー光線の入射角度を最適化することができる。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載の高エネルギー粒子発生装置において、前記高エネルギー粒子発生部は、パルス状のレーザー光線を反射させる鏡面と、当該鏡面に対向して設けられた複数の電極とを具備すると共に当該電極に電圧を印加することにより前記鏡面の形状が変形する可変形鏡と、当該可変形鏡によって反射された前記レーザー光線を前記試料に反射して集光させる軸外し放物面鏡と、前記試料から高エネルギー電子が発生した際に生ずるＸ線を測定するシンチレーション検出器又はＸ線フォトダイオードと、前記複数の電極と前記シンチレーション検出器又はＸ線フォトダイオードとに接続され、前記シンチレーション検出器又はＸ線フォトダイオードにより測定されたデータに基づいて、前記複数の電極に印加する電圧の組み合わせを遺伝的アルゴリズムを用いて最も高いエネルギーを有する高エネルギー電子を発生させるように最適化する遺伝的アルゴリズム最適化手段とを有することを特徴とする高エネルギー粒子発生装置にある。
【００１４】
かかる第３の態様では、最も高いエネルギーを有する高エネルギー電子を生成するようなレーザー光線を反射させることができるように可変形鏡の鏡面の形状を最適化することができる。
【００１５】
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の高エネルギー粒子発生装置において、前記遺伝的アルゴリズムは、前記複数の電極に印加する電圧の組み合わせから前記鏡面の形状を特定する染色体を複数生成する第１の生成工程と、前記染色体に対応した前記高エネルギー粒子発生部を用いて高エネルギー電子を発生させた際に発生するＸ線を、前記シンチレーション検出器又はＸ線フォトダイオードにより測定される電圧のピークピーク値を評価することにより、前記染色体に対しランクを付与する付与工程と、前記ランクが付与された染色体が収束条件を満たしているか否かを判定する判定工程と、前記ランクが付与された染色体に対し、前記付与されたランクに基づいて遺伝子操作を行い、これにより新たな世代の染色体を生成する第２の生成工程とを備え、まず前記第１の生成工程により生成される染色体に対し、前記付与工程及び前記判定工程を順に実行し、前記判定工程により前記染色体が収束条件を満たさないと判定された場合に、以後収束条件を満たすと判定されるまで、前記第２の生成工程により生成される新たな世代の染色体に対し、前記付与工程及び前記判定工程を繰り返し実行することを特徴とする高エネルギー粒子発生装置にある。
【００１６】
かかる第４の態様では、最も高いエネルギーを有する高エネルギー電子を生成するようなレーザー光線を反射させることができるように可変形鏡の鏡面の形状をより容易に最適化することができる。
【００１７】
本発明の第５の態様は、第１〜４の態様の何れかに記載の高エネルギー粒子発生装置において、前記高エネルギー粒子発生部に設けられた試料は、パルス状のレーザー光線により電離可能な固体試料であり、前記パルス状のレーザー光線を前記固体試料に入射させる前にパルス状のプリレーザー光線を入射させて前記固体試料の表面又は一部から臨界プラズマ密度以下のプラズマを生成すると共に前記プラズマに前記パルス状のレーザー光線を入射させることを特徴とする高エネルギー粒子発生装置にある。ここで、臨界プラズマ密度とは、パルス状のレーザー光線を上述したプラズマに入射させた際に、そのパルス状のレーザー光線を透過させないための必要充分なプラズマの密度、すなわちパルス状のレーザー光線の透過率が０％になる際のプラズマ密度をいう。
【００１８】
かかる第５の態様では、多数の高いエネルギーを有する高エネルギー電子を発生させることができる。
【００１９】
本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記パルス状のプリレーザー光線は複数のパルス状のレーザー光線からなることを特徴とする高エネルギー粒子発生装置にある。
【００２０】
かかる第６の態様では、より多くの高エネルギー電子を発生させることができる。
【００２１】
本発明の第７の態様は、第１〜４の態様の何れかに記載の高エネルギー粒子発生装置において、前記試料は気体状の試料であり、前記高エネルギー粒子発生部は、前記気体状の試料を噴射する気体試料噴射手段を有し、前記高エネルギー粒子発生部に入射するパルス状のレーザー光線とタイミングを合わせて前記気体状の試料を噴射することを特徴とする高エネルギー粒子発生装置にある。
【００２２】
かかる第７の態様では、上述した効果と同様の効果が得られる。
【００２３】
本発明の第８の態様は、第１〜４の態様の何れかに記載の高エネルギー粒子発生装置において、前記試料は気体状の試料であり、前記高エネルギー粒子発生部は、所定の密度の前記気体状の試料が充填されていることを特徴とする高エネルギー粒子発生装置にある。
【００２４】
かかる第８の態様では、上述した効果と同様の効果が得られる。
【００２５】
本発明の第９の態様は、第１〜６の態様の何れかに記載の高エネルギー粒子発生装置において、前記試料が巻き取り可能なテープ状の形状を有し、前記高エネルギー粒子発生部内に前記試料を巻き取る試料巻き取り手段をさらに設けることを特徴とする高エネルギー粒子発生装置にある。
【００２６】
かかる第９の態様では、高エネルギー電子を発生させた後、試料を所定の距離だけ巻き取ることで試料の別の部分にパルス状のレーザー光線を照射させることができるので、連続して高エネルギー電子を発生させることができる。
【００２７】
本発明の第１０の態様は、第１〜９の態様の何れかに記載の高エネルギー粒子発生装置において、前記レーザー光線が超短パルスレーザー光線又はフェムト秒レーザー光線であることを特徴とする高エネルギー粒子発生装置にある。
【００２８】
かかる第１０の態様では、より高いエネルギーを有する高エネルギー粒子を発生させることができる。
【００２９】
本発明の第１１の態様は、第１〜１０の態様の何れかに記載の高エネルギー粒子発生装置において、前記高エネルギー粒子発生部は、前記レーザー光線発生部から創出されたパルス状のレーザー光線を試料に入射させて発生させた高エネルギー電子を、さらにＸ線変換材に入射させて高エネルギーＸ線を発生させることを特徴とする高エネルギー粒子発生装置にある。
【００３０】
かかる第１１の態様では、薄い試料における高エネルギー電子発生とＸ線変換材における制動輻射とに分割構成することで、厚い試料を用いなくても効果的に高エネルギーＸ線を発生させることができる。
【００３１】
本発明の第１２の態様は、管状部材の周囲にレールを配設し、前記レール上に第１１の態様に記載の高エネルギー粒子発生装置の高エネルギー粒子発生部を移動自在に配置すると共に、前記高エネルギー粒子発生部から出射される高エネルギー粒子を検出する高エネルギー粒子検出器を前記管状部材の軸に対して前記高エネルギー粒子発生部と軸対称となるように移動自在に配置したことを特徴とする管状部材非破壊検査装置にある。
【００３２】
かかる第１２の態様では、管状部材内部の全周囲の状態を検査することができる。
【００３３】
本発明の第１３の態様は、前記レーザー光線発生部から創出されたパルス状のレーザー光線を試料に入射させて高エネルギー粒子を発生させる高エネルギー粒子発生部と、前記レーザー光線発生部と前記高エネルギー粒子発生部とを連結して前記レーザー光線発生部から創出されたパルス状のレーザーを前記高エネルギー粒子発生部に導く導光管群とを具備し、前記導光管群は、前記パルス状のレーザー光線が内部を通過する複数の導光管と、それぞれの導光管の端部を任意の平面内で折曲自在に連結すると共に、一方の導光管の端部から入射した前記パルス状のレーザー光線を他方の導光管の端部に反射する反射鏡を内蔵する接合管とを有する高エネルギー粒子発生装置を用いて、前記レーザー光線発生部から任意の場所に前記高エネルギー粒子発生部を配置して高エネルギー粒子を発生させる高エネルギー粒子発生方法にある。
【００３４】
かかる第１３の態様では、レーザー光線発生部から離れた場所で高エネルギー粒子を発生させることができる。
【００３５】
本発明の第１４の態様は、第１３の態様に記載の高エネルギー粒子発生方法において、前記レーザー光線発生部は、パルス状のレーザー光線と共にパルス状のレーザー光線の進行方向と平行に進行する補助レーザー光線を創出し、前記高エネルギー粒子発生部に接続される導光管から前記高エネルギー粒子発生部にかけた部位には、パルス状のレーザー光線及び補助レーザー光線を反射して前記高エネルギー粒子発生部に入射するパルス状のレーザー光線及び補助レーザー光線の入射角度を変化させるステアリングミラー及び前記高エネルギー粒子発生部に対する補助レーザー光線の入射角度を検出するレーザー光線検出手段が設けられ、さらに、前記レーザー光線検出手段により検出されたデータに基づいて前記ステアリングミラーの姿勢を制御して前記高エネルギー粒子発生部に入射するパルス状のレーザー光線及び補助レーザー光線の入射角度を最適化することを特徴とする高エネルギー粒子発生方法にある。
【００３６】
かかる第１４の態様では、導光管群を通って高エネルギー粒子発生部に入射するパルス状のレーザー光線の入射角度を最適化することができる。
【００３７】
本発明の第１５の態様は、第１３又は第１４の態様に記載の高エネルギー粒子発生方法において、前記高エネルギー粒子発生部は、パルス状のレーザー光線を反射させる鏡面と、当該鏡面に接続される複数の電極とを具備すると共に当該電極に電圧を印加することにより前記鏡面の形状が変形する可変形鏡と、当該可変形鏡によって反射された前記パルス状のレーザー光線を前記試料に反射して集光させる軸外し放物面鏡と、前記試料から高エネルギー電子が発生した際に生ずるＸ線を測定するシンチレーション検出器又はＸ線フォトダイオードとを有し、前記シンチレーション検出器又はＸ線フォトダイオードにより測定されたデータに基づいて、最も高いエネルギーを有する高エネルギー電子を発生させるように遺伝的アルゴリズムを用いて前記複数の電極に印加する電圧の組み合わせを最適化することを特徴とする高エネルギー粒子発生方法にある。
【００３８】
かかる第１５の態様では、より高エネルギーを有する高エネルギー粒子を発生させることができる。
【００３９】
本発明の第１６の態様は、請求項１５に記載の高エネルギー粒子発生方法において、前記遺伝的アルゴリズムは、前記複数の電極に印加する電圧の組み合わせから前記鏡面の形状を特定する染色体を複数生成する第１の生成工程と、前記染色体に対応した前記高エネルギー粒子発生部を用いて高エネルギー電子を発生させた際に発生するＸ線を、前記シンチレーション検出器又はＸ線フォトダイオードにより測定される電圧のピークピーク値を評価することにより、前記染色体に対しランクを付与する付与工程と、前記ランクが付与された染色体が収束条件を満たしているか否かを判定する判定工程と、前記ランクが付与された染色体に対し、前記付与されたランクに基づいて遺伝子操作を行い、これにより新たな世代の染色体を生成する第２の生成工程とを備え、まず前記第１の生成工程により生成される染色体に対し、前記付与工程及び前記判定工程を順に実行し、前記判定工程により前記染色体が収束条件を満たさないと判定された場合に、以後収束条件を満たすと判定されるまで、前記第２の生成工程により生成される新たな世代の染色体に対し、前記付与工程及び前記判定工程を繰り返し実行することを特徴とする高エネルギー粒子発生方法にある。
【００４０】
かかる第１６の態様では、さらに高エネルギーを有する高エネルギー粒子を発生させることができる。
【００４１】
本発明の第１７の態様は、第１３〜１６の態様の何れかに記載の高エネルギー粒子発生方法において、前記試料は、パルス状のレーザー光線により電離可能な固体試料であり、前記パルス状のレーザー光線を前記固体試料に入射させる前にパルス状のプリレーザー光線を入射させて前記固体試料の表面又は一部から臨界プラズマ密度以下のプラズマを生成すると共に前記プラズマに前記パルス状のレーザー光線を入射させることを特徴とする高エネルギー粒子発生方法にある。ここで、パルス状のプリレーザー光線とは、パルス状のレーザー光線の一種であり、パルス状のレーザー光線が固体試料に入射する前に固体試料に入射し、かつパルス状のレーザー光線の強度よりも小さい強度を有するものである。
【００４２】
かかる第１７の態様では、容易に多数の高いエネルギーを有する高エネルギー粒子を発生させることができる。
【００４３】
本発明の第１８の態様は、第１７の態様に記載の高エネルギー粒子発生方法において、前記パルス状のプリレーザー光線は複数のパルス状のレーザー光線からなることを特徴とする高エネルギー粒子発生方法にある。
【００４４】
かかる第１８の態様では、より多くの高エネルギー電子を発生させることができる。
【００４５】
本発明の第１９の態様は、第１３〜１６の態様の何れかに記載の高エネルギー粒子発生方法において、前記試料は気体状の試料であり、前記高エネルギー粒子発生部は、前記気体状の試料を噴射する気体試料噴射手段を有し、前記高エネルギー粒子発生部に入射するパルス状のレーザー光線とタイミングを合わせて前記気体状の試料を噴射することを特徴とする高エネルギー粒子発生方法にある。
【００４６】
かかる第１９の態様では、上述した効果と同様の効果が得られる。
【００４７】
本発明の第２０の態様は、第１３〜１６の態様の何れかに記載の高エネルギー粒子発生方法において、前記試料は気体状の試料であり、前記高エネルギー粒子発生部は、所定の密度の前記気体状の試料が充填されていることを特徴とする高エネルギー粒子発生方法にある。
【００４８】
かかる第２０の態様では、上述した効果と同様の効果が得られる。
【００４９】
本発明の第２１の態様は、第１３〜２０の態様の何れかに記載の高エネルギー粒子発生方法において、前記高エネルギー粒子発生部は、前記レーザー光線発生部から創出されたパルス状のレーザー光線を試料に入射させて発生させた高エネルギー電子を、さらにＸ線変換材に入射させて高エネルギーＸ線を発生させることを特徴とする高エネルギー粒子発生方法にある。
【００５０】
かかる第２１の態様では、薄い試料における高エネルギー電子発生とＸ線変換材における制動輻射とに分割構成することで、厚い試料を用いなくても効果的に高エネルギーＸ線を発生させることができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明に係る高エネルギー粒子発生装置によれば、レーザー光線発生部と高エネルギー粒子発生部とを物理的に分離することができるので、高エネルギー粒子発生部を小型化することができる。また、様々な形状に導光管群を変形させることができるので、レーザー光線発生部に対して高エネルギー粒子発生部を自由に配置することができ、結果として、多数の配管が密集した狭隘部などに高エネルギー粒子を照射することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。
【００５３】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る高エネルギーＸ線発生装置を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態に係る高エネルギーＸ線発生装置１は、パルス状のレーザーを創出するレーザー光線発生部１０と、入射したパルス状のレーザー光線から高エネルギーＸ線を発生させるＸ線発生部１００と、レーザー光線発生部１０とＸ線発生部１００とを連結する導光管群５０と、導光管群５０を通過してＸ線発生部１００に入射するパルス状のレーザー光線の入射位置の制御を行う制御部７０とを具備している。なお、本実施形態では、Ｘ線発生部１００が高エネルギー粒子発生部に該当する。
【００５４】
図１に示す部分Ｘの拡大外観図を図２に示す。図２に示すように、導光管群５０は、複数の導光管５１と、それぞれの導光管５１の端部を連結する接合管５５とからなっている。導光管５１は筒状の中空部材からなっており、内部をパルス状のレーザー光線が通過できるようになっている。そして、それぞれの導光管５１の端部には、導光管５１に対して、導光管５１の周方向に回動自在に接続される接合管５５が接続されている。接合管５５は、９０度に屈曲した屈曲部５６を有する筒状の中空部材からなっており、その屈曲部５６の内部には、図３に示すように、接続される導光管５１の軸に対して４５度をなすように反射鏡５２が設けられている。したがって、接合管５５は、接続された一方の導光管５１から入射したパルス状のレーザー光線を反射して他方の導光管５１に入射させることができるようになっている。また、Ｘ線発生部１００に接続される導光管５１には、図４に示すように、可動部２５が取付けられたステアリングミラー２０が内部に設けられており、可動部２５を可動させることによって、ステアリングミラー２０の姿勢を変更することができるようになっている。なお、反射鏡５２は接続される導光管５１の軸に対して４５度をなすように導光管５１の内部に設けられている。このように導光管群５０を構成することにより、様々な形状に導光管群５０を変形させることができると共に、後述するようにして、導光管群５０を通ってＸ線発生部１００に入射するパルス状のレーザー光線の入射角度を最適化することができる。
【００５５】
そして、上述したように高エネルギーＸ線発生装置１を構成することにより、レーザー光線発生部１０とＸ線発生部１００とを物理的に分離することができるので、Ｘ線発生部１００を小型化することができる。また、様々な形状に導光管群５０を変形させることができるので、レーザー光線発生部１０に対してＸ線発生部１００を自由に配置することができる。すなわち、上述したように高エネルギーＸ線発生装置１を構成することにより、多数の配管が密集した狭隘部などに高エネルギーＸ線を照射することができるという効果を奏する。
【００５６】
次に、高エネルギーＸ線発生装置１を構成する構成要素について説明する。まず、レーザー光線発生部１０について説明する。レーザー光線発生部１０は、パルス状のレーザー光線と共に、そのパルス状のレーザー光線の進行方向と平行に進行する補助レーザー光線を創出することができるものであれば特に限定されない。レーザー光線発生部１０としては、例えばパルス状のレーザー光線を創出するレーザー装置と補助レーザー光線を創出する補助レーザー装置とを組み合わせた装置などが挙げられる。そして、パルス状のレーザー光線を創出するレーザー装置としては、超短パルスレーザー光線又はフェムト秒レーザー光線を照射できるものが好ましく、例えばパルス幅３０ｆｓで１０ｍＪのエネルギーを有するレーザー光線を照射できるチタンサファイアレーザー装置などが挙げられる。また、補助レーザー光線を創出する補助レーザー装置としては、波長が可視光領域にあるレーザーを照射できるものが好ましく、例えば波長が５３２ｎｍのレーザー光線を照射できるＮｄ−ＹＡＧレーザー装置などが挙げられる。補助レーザー装置として、波長が可視光領域にあるレーザー光線を照射できるレーザー装置を用いることにより、補助レーザー光線の軌跡を視認することができる。したがって、レーザー光線発生部１０とＸ線発生部１００との間の光軸合わせを容易に行うことができるので、高エネルギーＸ線発生装置１を容易に製造することができる。また、補助レーザー光線の波長（５３２ｎｍ）はパルス状のレーザー光線の波長（約８００ｎｍ）から大きく離れているため、後述するレーザー光線スプリッター（ダイクロミラーなど）によるビーム合成・分割が容易であり、後述するレーザー検出手段で感度よく補助レーザー光線を検出することができ、結果として容易に高エネルギーＸ線を発生させることができる。なお、補助レーザー光線は、パルス状のレーザー光線ではなく、連続的に照射されるレーザー光線である。
【００５７】
次に、Ｘ線発生部１００について説明する。図５は、本実施形態に係るＸ線発生部の概略図である。図５に示すように、Ｘ線発生部１００は、入射したパルス状のレーザー光線を反射すると共に補助レーザー光線を透過するレーザー光線スプリッター１２０と、レーザー光線スプリッター１２０を透過した補助レーザー光線を検出するレーザー光線検出手段１２１と、レーザー光線スプリッター１２０により反射されたパルス状のレーザー光線をさらに反射する鏡面の形状を鏡面に接続された複数の電極に電圧を印加することによって変化させることができる可変形鏡（ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ  ｍｉｒｒｏｒ）１３０と、パルス状のレーザー光線を反射させることによって集光させる軸外し放物面鏡（ｏｆｆ−ａｘｉｓ  ｐａｒａｂｏｌｏｉｄ）１４０と、集光されたパルス状のレーザー光線の照射により電離すると共に高エネルギー電子を発生させるテープ状の試料１５０と、パルス状のレーザー光線を照射するごとに試料１５０を巻き取ってレーザー光線が当たる部分をずらすことができる試料巻き取り手段１５１と、試料１５０から高エネルギー電子が発生した際に生ずるＸ線を測定するＸ線検出手段１６０と、試料１５０から発生した高エネルギー電子の照射により高エネルギーＸ線を発生させるＸ線変換材１７０とを具備し、それらが真空容器である真空チャンバ１０１の中に設けられたものである。なお、真空チャンバ１０１には、パルス状のレーザー光線が入射するレーザー光線入射窓１１０と、発生した高エネルギーＸ線をＸ線発生部１００の外部に出射するためのＸ線出射窓１９０とが設けられている。また、Ｘ線発生部１００には、Ｘ線検出手段１６０と可変形鏡１３０とに接続されて可変形鏡１３０の複数の電極に印加する電圧の組み合わせを遺伝的アルゴリズムに基づいて最適化する可変形鏡制御手段１８０がさらに設けられている。
【００５８】
そして、このＸ線発生部１００は、Ｘ線検出手段１６０から得られたデータに基づいて、可変形鏡１３０の鏡面が高エネルギーＸ線を発生させる最適な鏡面を形成するように、遺伝的アルゴリズムを用いて各電極に印加する電圧の組み合わせを最適化することができるようになっている。
【００５９】
可変形鏡１３０は、レーザー光線を反射する鏡面を変形させることができるものであれば特に限定されない。可変形鏡１３０としては、例えば図６に示すように、レーザー光線を反射する鏡面１３１と、スペーサ１３３を介して鏡面１３１に対向するように接続され、表面に複数の電極１３２が設けられた基板１３６と、鏡面１３１と各電極１３２とに接続された電源１３５と、電源１３５と各電極１３２との間にそれぞれ設けられた電圧調節器１３４とを具備するものなどが挙げられる。図７は、図６の可変形鏡１３０をＡ方向から見た際の概略図である。図７に示すように、６角形の電極１３２が可変形鏡１３０の中央部から放射状に分散して配置されている。そして、このような可変形鏡１３０は、電圧調節器１３４を用いて各電極１３２に印加する電圧を変化させることで、鏡面１３１と各電極１３２との間に働く静電力を制御して鏡面１３１の形状を変化させることができるようになっている。
【００６０】
このような可変形鏡１３０としては、例えばＯＫＯ  ｍｉｒｒｏｒ（Flexible Optical B.V. (aka OKO Technologies)社製）などが挙げられる。
【００６１】
可変形鏡制御手段１８０は、Ｘ線検出手段１６０から得られたデータに基づいて、可変形鏡１３０の鏡面１３１が高エネルギー電子を発生させる最適な鏡面１３１を形成するように、遺伝的アルゴリズムを用いて各電極１３２に印加する電圧の組み合わせを最適化するように機能するものであれば特に限定されず、例えば一般的なパーソナルコンピュータなどであってもよい。なお、本実施形態では、図５に示すように、可変形鏡制御手段１８０は真空チャンバ１０１の外に設けられているが、真空チャンバ１０１の中に設けられてもよい。
【００６２】
軸外し放物面鏡１４０は、パルス状のレーザー光線を集光できるものであれば材質や形状などは特に限定されないが、例えば可変形鏡１３０の鏡面１３１と同様に金蒸着ミラー又は誘電体多層膜ミラーなどが挙げられる。
【００６３】
試料１５０は、パルス状のレーザー光線により高エネルギー電子を生成させることができるものであれば材質は特に限定されない。試料１５０としては、例えば金属やプラスチックなどであってもよいが、より原子番号の大きい原子からなるものが好ましい。より原子番号の大きい原子からなるものを用いると、より多くの高エネルギー電子を生成することができる。また、試料１５０の形状についても、パルス状のレーザー光線により高エネルギー電子を生成させることができるものであれば特に限定されない。しかしながら、より高いエネルギーを有する高エネルギー電子を得ることができるように、より薄いテープ状の形状を有する方が好ましい。薄い試料のみでは効果的な高エネルギーＸ線の発生は期待できないが、試料における高エネルギー電子発生とＸ線変換材における制動輻射とに分割構成することで、厚い試料を用いなくても効果的に高エネルギーＸ線を発生させることができる。試料１５０としては、例えばＣｕ金属膜などが挙げられる。
【００６４】
試料巻き取り手段１５１は、試料１５０を破損させることなく試料１５０を巻き取ることができるものであれば特に限定されない。試料巻き取り手段１５１を用いると、パルス状のレーザー光線を照射して高エネルギー電子を発生させた後、試料１５０を所定の距離だけ巻き取ることにより試料１５０の別の部分にレーザー光線を照射させることができるので、連続して高エネルギー電子を発生させることができる。
【００６５】
Ｘ線検出手段１６０は、発生した高エネルギーＸ線を検出できるものであれば特に限定されない。Ｘ線検出手段１６０としては、例えば、シンチレーション検出器又はＸ線フォトダイオード（ＸＰＤ）などが挙げられる。
【００６６】
Ｘ線変換材１７０は、高エネルギー電子が入射した際にＸ線を発生させることができるものであれば特に限定されないが、原子番号が大きい原子で構成されたものが好ましく、特にＷ、Ｃｕ、Ｐｂで構成されたものが好ましい。原子番号が大きい原子で構成されたもの、特にＰｂで構成されたものを用いると、より多くの高エネルギーＸ線を発生させることができる。
【００６７】
レーザー光線入射窓１１０は、パルス状のレーザー光線を透過することができるものであれば特に限定されず、透過率が高く、かつ薄いものが好ましいのはいうまでもない。レーザー光線入射窓１１０としては、例えば合成サファイア（Ａｌ2Ｏ3）や合成石英（ＳｉＯ2）などからなる結晶片などが挙げられる。
【００６８】
レーザー光線スプリッター１２０は、パルス状のレーザー光線を反射すると共に補助レーザー光線を透過することができるものであれば特に限定されない。レーザー光線スプリッター１２０としては、例えば表面に誘電体多層膜が設けられた光学母材（例えばＢＫ７など）やダイクロミラーなどが挙げられる。
【００６９】
レーザー光線検出手段１２１は、Ｘ線発生部１００に入射するレーザー光線の入射角度を検出することができるものであれば特に限定されない。レーザー光線検出手段１２１としては、例えば凸レンズとレーザー光位置センサーとを組み合わせたものなどが挙げられる。
【００７０】
Ｘ線出射窓１９０は、発生した高エネルギーＸ線を透過させてＸ線発生部１００の外部に出射することができるものであれば特に限定されないが、原子番号が小さい原子で構成されたものが好ましく、特にＡｌ、プラスチック、石英などで構成されたものが好ましい。そして、Ｘ線出射窓１９０をＡｌのような金属や不透明なプラスチックで構成することにより、Ｘ線出射窓から漏れるレーザー光線を遮光することができるという効果をさらに奏する。なお、Ｘ線出射窓１９０としては、薄いものが好ましいのはいうまでもない。
【００７１】
真空チャンバ１０１は、内部の気圧が低下しても破損や形状変化が起こらないものであれば特に限定されないが、内部を１０-2ｍｂａｒ以下に減圧できるものが好ましい。
【００７２】
次に、図５に示すＸ線発生部１００において、Ｘ線検出手段１６０から得られたデータに基づいて、遺伝的アルゴリズムを用いて可変形鏡１３０の鏡面１３１が高エネルギーＸ線を発生させる最適な鏡面１３１を形成するように各電極１３２に印加する電圧の組み合わせを最適化する方法について説明する。なお、以下では、説明を簡略化するために、可変形鏡１３０には９つの電極が用いられているものとして説明する。
【００７３】
本実施形態で用いる遺伝的アルゴリズムとは、生物が淘汰、染色体の交配あるいは突然変異を繰り返しながら環境適応性を上げ進化していることを数学的に模した最適化手法の一つである。
【００７４】
その概略は、数学的な最適化の対象とする系を決定する変数に初期値を設定しておき、最適化の目的とし、その変数から計算される評価関数を評価しつつ、変数を改善してゆくものである。遺伝的アルゴリズムでは、最適化の対象とする系を決定する変数を数列（数列を染色体、数列の一部を遺伝子という）に表し、これにより定まる系を１個体として複数の個体からなる個体群（世代）を発生させ、その数列から計算される評価関数より適応度を評価し、適応度の低い個体を減らし、その分、適応度の高い個体を増やし（淘汰）、続いて個体群より幾組かの２個体を確率的に選択し、２個体それぞれに対応した数列の一部同士を入れ替える操作（交配）を行い、あるいはその後、個体群よりいくつかの個体を確率的に選択し、その各個体に対応した数列の一部を他の数値に置き換える操作（突然変異）を行う。
【００７５】
これらの操作を繰り返し続けて個体群を更新（世代の交代）してゆくと、個体群の中で適応度の高い個体の占める割合が次第に高くなってくる。そこで、適応度の高い個体の占める割合が、予め設定した限界割合を超えた場合や所定の世代数を経過した場合などを計算の終了判定条件とすることによって、最適解を得ることができる。
【００７６】
遺伝的アルゴリズムを用いて最適化する方法は、最適化する変数や評価関数を離散的に定義することができ、感度解析が不要であり、また局部的最適解の多い問題に対して大域的な最適解に到達する可能性を有するなど、最適化の信頼性が高いという性質を有する。
【００７７】
本実施形態では、例えば各電極１３２に印加する電圧を１６段階に設定し、その電圧の番号を２進数で表現して遺伝子とし、その遺伝子を電極１３２の番号順に並べて染色体とする。具体的には、図８に示すように、１つの枠の中に記載されている「０」又は「１」を組み合わせた４つの数値で表現される数列からなる遺伝子を、電極１３２の番号順（Ａ１〜Ａ９）に９つ並べて１つの染色体とする。ここで、枠の上に記載されている「Ａ１」などはその遺伝子を有する電極１３２を示す。また、枠の中の数列は、本実施形態に係る各電極１３２に印加できる０から最大電圧の間を１６段階に設定すると共に印加する電圧が低い方から順に番号を付与し、各電極１３２に印加するその電圧の番号を２進数で表示したものである。例えば、Ａ１の「００１１」はＡ１の電極１３２に下から４番目の電圧を印加することを表している。したがって、図８に示される染色体によって、各電極１３２に印加する電圧の組み合わせを示すことができる。そして、このような染色体に対して遺伝子操作、すなわち交配、突然変異及び淘汰を行うことになる。
【００７８】
次に、本実施形態に係る染色体の交配について説明する。本実施形態での交配とは、染色体の一部を交換することである。染色体を交配させるために、図９に示すように、２つの染色体Ｘ及びＹを選択し、それらをランダムに選んだ同じ場所ＤでＸ及びＹをＸ１、Ｘ２及びＹ１、Ｙ２に分割する。そして、Ｘ２とＹ２とを交換することによって、図１０に示すような新たな染色体Ｘ’、Ｙ’を作成する。このようにして、染色体の交配を行うことができる。
【００７９】
さらに、本実施形態に係る染色体の突然変異について説明する。本実施形態での突然変異とは、染色体内のすべての数値に対して所定の確率で数値の変更を行うことである。ここで、数値の変更とは、数値が「０」のときは「１」に、数値が「１」のときは「０」に変更することである。具体的には、図１１に示すように、染色体Ｚ内の各数値について突然変異の有無を判断し、数値Ｗが突然変異を起こすと判断された場合には、図１２に示すように、染色体Ｚの数値Ｗの「１」を「０」に変更した新たな染色体Ｚ’を作成する。このようにして、染色体の突然変異を行うことができる。
【００８０】
次に、本実施形態に係る染色体の淘汰について説明する。本実施形態での淘汰とは、染色体が次の世代の染色体の親として選択されなくなることである。具体的には、まず、後述する評価関数を用いて複数の染色体についてランク付けを行い、そのランクに応じてランクが高い染色体は次の世代の親として選択される確率を高くし、ランクが低くなるにつれて選択される確率を低くする。そして、乱数を発生させ、その乱数に基づいて親となる染色体を選択する。すると、ランクが高い染色体が次の世代の染色体の親として選択されることが多くなり、ランクが低い染色体が次の世代の染色体の親として選択されることが少なくなるので、１つ又は複数の染色体が次の染色体の親として選択されなくなる。このようにして、染色体の淘汰を行うことができる。なお、本実施形態では、最もランクの低い染色体であっても選択される確率を０％としないので最もランクの低い染色体が淘汰されなくてもよいが、一方最もランクの高い染色体が出現した際はその染色体は確実に保護されるようになっている。さらに、親として選択される染色体としては、同一のものが何度選択されてもよい。
【００８１】
次に、本実施形態における高エネルギーＸ線発生装置１の評価関数を説明する。本実施態様では、パルス状のレーザー光線を試料１５０に照射すると、レーザー光線の電界等によって試料１５０の一部が電離して、電子や正イオン（原子核）等の荷電粒子が加速されると共にＸ線が放射される。その際に、ＸＰＤ５１を用いて発生したＸ線を測定すると、図１３に示すような測定結果を得ることができる。本実施形態では、図１３に示すように、ＸＰＤ５１により測定された電圧のピークピーク値ｄ（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｖａｌｌｅｙ  ｖｏｌｔａｇｅ）を評価関数として用い、ｄを最大とするものを最適解とする。
【００８２】
次に、図１４を参照して、本実施形態に係るＸ線発生部１００を用いた高エネルギー電子発生方法の最適化手順を具体的に説明する。まず、１５個の染色体を作成する（Ｓ１−１）。ここで作成される染色体は、すべての遺伝子又はその一部が重複していても、染色体が「１」のみ、又は「０」のみで表現されていてもよい。何度も世代を重ねることによって、染色体が変化していくからである。
【００８３】
次に、各染色体に対して、その染色体の遺伝子に対応する電圧を各電極１３２に印加して可変形鏡１３０の鏡面１３１の形状を変形させ、そのときのＸ線発生部１００にパルス状のレーザー光線を入射させて、高エネルギー電子を発生させる（Ｓ１−２）。そして、その際にＸＰＤ５１によって測定された電圧のピークピーク値ｄを算出する（Ｓ１−３）。すべての染色体に対してｄを算出すると、そのｄに基づいて、ｄの値が大きい順にランク付けを行う（Ｓ１−４）。
【００８４】
次に、世代数が所定の世代数に達したか否かの判断を行う（Ｓ１−５）。そして、所定の世代数、例えば世代数が１００に達した場合には、この最適化を終了することになるが、その世代数に達していない場合には、以下に示すように、ランク付けされた１５個の染色体の中で、最も大きなｄを示した染色体をエリート染色体として保存しつつ、その他の染色体について以下に示す遺伝子操作を行う（Ｓ１−６）。
【００８５】
まず、染色体の淘汰を行う。具体的には、１５個の染色体の中から次の世代の染色体の親となる染色体を１４個選択し、選択した順に１〜１４の番号を付与する。次に、その選択された染色体を順番に組み合わせて交配を行う。具体的には、（１，２）、（３，４）、（５，６）、（７，８）、（９，１０）、（１１，１２）、（１３，１４）という組み合わせを作成し、その組み合わせの染色体同士を交配させて１４個の新たな世代の染色体を作成する。さらに、その新たに作成したすべての染色体に対して突然変異の操作を行う。そして、このような遺伝子操作を行った染色体と遺伝子操作を行わなかったエリート染色体とを合せて、１５個の新たな世代の染色体とする。
【００８６】
これらの遺伝子操作を決められた世代数繰り返し、最も大きなｄを示す染色体を求めることによって、最も高いエネルギーを有する高エネルギー電子を発生させることができるような可変形鏡１３０の各電極１３２に印加する電圧の組み合わせを求めることができる。
【００８７】
以上説明したようにして、本実施形態におけるＸ線発生部１００において、最も高いエネルギーを有する高エネルギー電子を生成するようなパルス状のレーザー光線を反射させることができるように可変形鏡１３０の鏡面１３１の形状を最適化することができる。
【００８８】
次に、導光管群５０について説明する。導光管群５０を構成する導光管５１は特に限定されない。導光管５１としては、例えば導光管５１の断面形状が円形、四角形などの多角形である筒状アルミニウム管などが挙げられる。
【００８９】
なお、Ｘ線発生部１００に接続される導光管５１には、上述したように、制御部７０と接続されたステアリングミラー２０が内部に設けられており、後述するように、制御部７０によって可動部２５を制御することにより、ステアリングミラー２０の角度（姿勢）を調整することができるようになっている。
【００９０】
接合管５５は、接続された一方の導光管５１から入射したパルス状のレーザー光線を他方の導光管５１に入射させることができる反射鏡５２が内部に設けられているものであれば特に限定されない。本実施形態では、接合管５５として、断面形状が円形で９０度に屈曲した屈曲部５６を有する中空部材を用いているが、断面形状は四角形などの多角形であってもよく、屈曲部５６の角度は９０度に限定されない。また、本実施形態では、接合管５５として、屈曲部５６の角度が９０度に固定されたものを用いているが、屈曲部５６の角度を変更することができる可動式のものを用いてもよい。なお、可動式の接合管を用いる場合には、その角度に応じて、接続された一方の導光管から入射したパルス状のレーザー光線を他方の導光管に入射させることができるように反射鏡の角度も可動させることができることはいうまでもない。このような可動式の接合管５５を用いて導光管群５０を構成することにより、より多様な形状に導光管群５０を変形させることができる。
【００９１】
なお、これらのもので構成される導光管群５０は、導光管群５０に連結されるＸ線発生部１００の重量を支えることができるものが好ましく、さらに内部を真空状態にして、内部を通過するパルス状のレーザー光線の品質劣化を防止することができるものが好ましい。なお、この場合には、Ｘ線発生部１００の内部と同様に導光管群５０の内部も真空状態となるので、レーザー光線入射窓１１０は不要となる。
【００９２】
さらに、制御部７０について説明する。図１５に示すように、制御部７０は、レーザー光線検出手段１２１に接続されると共に、Ｘ線発生部１００に接続される導光管５１の内部に設けられた可動部２５に接続されている。そして、制御部７０は、レーザー光線検出手段１２１により検出されたデータに基づいて、可動部２５を制御することによってステアリングミラー２０の姿勢を調整して、Ｘ線発生部１００に入射するパルス状のレーザー光線の入射角度を最適化することができるようになっている。制御部７０としては、レーザー光線検出手段１２１により検出されたデータに基づいて、可動部２５を制御することによってステアリングミラー２０の姿勢を調整して、Ｘ線発生部１００に入射するパルス状のレーザー光線の入射角度を最適化することができるように機能するものであれば特に限定されないが、例えばそのような機能を備えた一般的なパーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータなどが挙げられる。
【００９３】
次に、図１６を参照して、レーザー光線検出手段１２１により検出されたデータに基づいて、可動部２５を制御することによってステアリングミラー２０の姿勢を調整し、Ｘ線発生部１００に入射するパルス状のレーザー光線の入射角度を最適化する方法の一例について説明する。なお、ステアリングミラー２０は、その中央に互いに直交する軸を有し、その直交する軸を中心として２方向に回動可能なもの、又は互いに対向するように配置された２枚のミラーからなり、互いの回転軸が直交する方向にそれぞれ回動可能なものとする。また、レーザー光線検出手段１２１はその中央を原点とする直交座標を用いて補助レーザー光線の入射位置を検出することができるものとする。そして、ステアリングミラー２０の回動角度を（Ｘ，Ｙ）とし、その回動角度において、レーザー光線検出手段１２１により検出された補助レーザー光線の入射位置をＰ（ｘ，ｙ）とする。
【００９４】
まず、ステアリングミラー２０の初期回動角度（Ｘ０，Ｙ０）を設定し（Ｓ２−１）、その回動角度における補助レーザー光線の入射位置Ｐ０（ｘ０，ｙ０）を測定し、レーザー光線検出手段１２１の原点からＰ０（ｘ０，ｙ０）までの変位を算出する（Ｓ２−２）。
【００９５】
次に、回動角度（Ｘ０＋Δ，Ｙ０）、（Ｘ０，Ｙ０＋Δ）におけるレーザー光線の入射位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）を測定する（Ｓ２−３）。ここで、Δは任意の微小角度でよいが、ステアリングミラー２０に取付けられた可動部２５の最小駆動角度（分解能）が好ましい。
【００９６】
さらに、Ｐ０（ｘ０，ｙ０）からＰ１（ｘ１，ｙ１）までの変位と、Ｐ０（ｘ０，ｙ０）からＰ２（ｘ２，ｙ２）までの変位とから、Ｐ０（ｘ０，ｙ０）をレーザー光線検出手段１２１の原点に変位させるのに必要となる変位回動角度（α、β）を算出する（Ｓ２−４）。
【００９７】
そして、算出された変位回動角度（α、β）を初期回動角度（Ｘ０，Ｙ０）に加えて、ステアリングミラー２０の回動角度を（Ｘ０＋α、Ｙ０＋β）に補正する（Ｓ２−５）。
【００９８】
ここで、パルス状のレーザー光線と補助レーザー光線とは平行に進行するので、このようにレーザー光線検出手段１２１により検出された補助レーザー光線の入射位置を原点とすることによって、補助レーザー光線の入射位置を最適化すると共にパルス状のレーザー光線の入射角度を間接的に最適化することができる。なお、上述した操作でレーザー光線検出手段１２１により検出された補助レーザー光線の入射位置を原点とすることができない場合には、補助レーザー光線の入射位置が原点となるまでＳ２−１〜Ｓ２−５を繰り返してもよい。
【００９９】
このようにして、レーザー光線検出手段１２１により検出されたデータに基づいて、可動部２５を制御することによってステアリングミラー２０の姿勢を調整して、Ｘ線発生部１００に入射するパルス状のレーザー光線の入射角度を最適化することができる。
【０１００】
以上説明したように、本実施形態に係る高エネルギーＸ線発生装置１によれば、レーザー光線発生部１０とＸ線発生部１００とを物理的に分離することができるので、Ｘ線発生部１００を小型化することができる。また、本実施形態に係る高エネルギーＸ線発生装置によれば、様々な形状に導光管群５０を変形させることができるので、レーザー光線発生部１０に対してＸ線発生部１００を自由に配置することができる。
【０１０１】
（実施形態２）
実施形態１では、上述したように可変形鏡１３０を用いてパルス状のレーザー光線を反射させて最終的に高エネルギーＸ線を発生させるようにしたが、Ｘ線発生部１００に入射するパルス状のレーザー光線が高品質である場合には、可変形鏡１３０を用いずに高エネルギーＸ線発生装置を構成してもよい。具体的には、図１７及び図１８に示すような高エネルギーＸ線発生装置を構成してもよい。図１７は本実施形態に係る高エネルギーＸ線発生装置を示す概略図であり、図１８は本実施形態に係るＸ線発生部を示す概略図である。なお、パルス状のレーザー光線が高品質であるとは、パルス状のレーザー光線が試料１５０に入射した際に試料１５０を電離させることができる程度に充分に集光しており、かつパルス状のレーザー光線の波面の収差がZERNIKEの多項式において２次以上の項を無視できる状態になっているものをいう。
【０１０２】
図１７に示すように、本実施形態に係る高エネルギーＸ線発生装置１Ａは、実施形態１に係る高エネルギーＸ線発生装置１とＸ線発生部１００Ａのみが異なる。したがって、以下では、図示しない構成要素も含めて、実施形態１の構成要素と同じ構成要素については実施形態１と同様の符号を付して説明する。
【０１０３】
本実施形態のＸ線発生部１００Ａは、図１８に示すように、実施形態１のＸ線発生部１００とは異なり、可変形鏡１３０の代わりに反射鏡１３０Ａが設けられており、さらに軸外し放物面鏡１４０に対する試料１５０の距離を調整する試料位置調整手段１５５が設けられているが、可変形鏡制御手段１８０は設けられていない。そして、試料位置調整手段１５５により、高エネルギー電子が大量に発生するように軸外し放物面鏡１４０に対する試料１５０の距離を調整することができるようになっている。
【０１０４】
このように高エネルギーＸ線発生装置を構成しても、Ｘ線発生部１００に入射するパルス状のレーザー光線が高品質である場合、すなわち試料１５０に入射した際に高エネルギー電子が発生するような高品質のパルス状のレーザー光線である場合には、実施形態１のように可変形鏡の制御を行うことなく、容易に高エネルギーＸ線を発生させることができる。
【０１０５】
ここで、試料位置調整手段１５５とは、軸外し放物面鏡１４０に対して試料１５０の距離を制御することができるものであれば特に限定されない。試料位置調整手段１５５としては、例えばモーターなどを用いて軸外し放物面鏡１４０に対して、テープ巻取り手段１５１を含めて試料１５０を移動させる装置などが挙げられる。
【０１０６】
また、本実施形態において、可変形鏡の代わりに用いられる反射鏡１３０Ａは、パルス状のレーザー光線を反射することができるものであれば特に限定されず、金蒸着ミラー又は誘電体多層膜ミラーなどが挙げられる。
【０１０７】
なお、本実施形態では、可変形鏡の代わりに反射鏡１３０Ａを用いて高エネルギーＸ線発生装置を構成したが、Ｘ線発生部１００に入射するパルス状のレーザー光線が高品質である場合であっても、可変形鏡を用いて構成してもよいのはいうまでもない。
【０１０８】
（実施形態３）
実施形態１では、レーザー光線発生部１０から創出されたパルス状のレーザー光線をＸ線発生部１００に入射させることによって、最終的に高エネルギーＸ線を発生させるようにしたが、パルス状のレーザー光線をＸ線発生部１００に入射させる前にパルス状のプリレーザー光線を入射させてもよい。具体的には、図１９に示すような高エネルギーＸ線発生装置を構成してもよい。図１９は、本実施形態に係る高エネルギーＸ線発生装置を示す概略図である。
【０１０９】
図１９に示すように、本実施形態に係る高エネルギーＸ線発生装置１Ｂは、実施形態１に係る高エネルギーＸ線発生装置１とレーザー光線発生部１０Ｂのみが異なる。したがって、以下では、図示しない構成要素も含めて、実施形態１の構成要素と同じ構成要素については実施形態１と同様の符号を付して説明する。
【０１１０】
本実施形態のレーザー光線発生部１０Ｂは、レーザー光線発生部１０Ｂから創出されたパルス状のレーザー光線及びそのパルス状のレーザー光線の前に創出されるパルス状のプリレーザー光線を創出することができるようになっている。そして、このように高エネルギーＸ線発生装置を構成することにより、実施形態１に係る高エネルギーＸ線発生装置と比較して、より高エネルギーを有する高エネルギーＸ線を発生させることができるようになっている。なお、パルス状のプリレーザー光線とは、パルス状のレーザー光線の一種であり、パルス状のレーザー光線が試料１５０に入射する前に試料１５０に入射し、かつそのパルス状のレーザー光線の強度よりも小さい強度を有するものである。以下に、本実施形態の高エネルギーＸ線発生装置１Ｂを構成する構成要素について説明する。
【０１１１】
レーザー光線発生部１０Ｂは、パルス状のプリレーザー光線を創出でき、かつその後にパルス状のレーザー光線を創出することができるものであれば特に限定されないが、超短パルスレーザー光線又はフェムト秒レーザー光線を創出できるものが好ましい。超短パルスレーザー光線又はフェムト秒レーザー光線を創出できるものを用いると、より高いエネルギーを有する高エネルギー電子を発生させることができる。
【０１１２】
レーザー光線発生部１０Ｂにより創出されるパルス状のレーザー光線及びパルス状のプリレーザー光線は、パルス状のレーザー光線の強度よりもパルス状のプリレーザー光線の強度の方が小さければ特に限定されない。
【０１１３】
また、パルス状のプリレーザー光線がＸ線発生部１００の試料１５０に入射してからパルス状のレーザー光線が試料１５０に入射するまでの時間は、パルス状のプリレーザー光線を試料１５０に入射させて試料１５０の表面又は一部からプラズマを発生させ、そのプラズマの密度が臨界プラズマ密度以下であるときにパルス状のレーザー光線を入射させることができるのであれば特に限定されないが、その時間が０．０１〜１００ｎｓの範囲にあるものが好ましい。この範囲を満たすようにパルス状のレーザー光線を試料１５０に入射させると、より多くの高エネルギー電子を発生させることができる。
【０１１４】
ここで、臨界プラズマ密度とは、パルス状のレーザー光線を上述したプラズマに入射させた際に、そのパルス状のレーザー光線を透過させないための必要充分なプラズマの密度、すなわちパルス状のレーザー光線の透過率が０％になる際のプラズマ密度をいう。
【０１１５】
なお、本実施形態に係る高エネルギーＸ線発生装置１Ｂを構成する構成要素は、実施形態１に係る高エネルギーＸ線発生装置１を構成するものと同じものであるので、説明を省略する。
【０１１６】
次に、図１９に示す高エネルギーＸ線発生装置１Ｂの動作について説明する。まず、レーザー光線発生部１０Ｂにより創出されたパルス状のレーザー光線及びそのパルス状のレーザー光線の前に創出されるパルス状のプリレーザー光線は、導光管群５０を通ってＸ線発生部１００に入射する。すると、入射したパルス状のレーザー光線及びパルス状のプリレーザー光線は、可変形鏡１３０により軸外し放物面鏡１４０の方向に反射される。そして、軸外し放物面鏡１４０に入射したパルス状のレーザー光線及びパルス状のプリレーザー光線は、反射されると共に集光されて試料１５０に入射する。
【０１１７】
ここで、上述したように、パルス状のプリレーザー光線は、パルス状のレーザー光線より前に創出されているので、パルス状のレーザー光線が試料１５０に入射する前に試料１５０に入射することになる。すると、パルス状のプリレーザー光線の入射により試料１５０の表面又は一部の状態が変化してプラズマが発生する。そして、そのプラズマの密度が上述した臨界プラズマ密度以下の時にパルス状のレーザー光線が入射すると、高いエネルギーを有する高エネルギー電子を発生させることができる。そして、その高エネルギー電子がＸ線変換材１７０に入射して、より高いエネルギーを有する高エネルギーＸ線を発生させることができる。
【０１１８】
以上、説明したように、本実施形態に係る高エネルギーＸ線発生装置１Ｂによれば、パルス状のレーザー光線が試料１５０に入射する前にパルス状のプリレーザーを試料１５０に入射させて試料１５０の表面又は一部から臨界プラズマ密度以下のプラズマを生成し、そのプラズマにパルス状のレーザーを入射させることにより、最終的に多数のより高いエネルギーを有する高エネルギーＸ線を発生させることができる。
【０１１９】
（実施形態４）
実施形態１〜３では、高エネルギー粒子発生装置の一例である高エネルギーＸ線発生装置について説明したが、本発明はこれに限定されない。高エネルギー粒子発生装置として、例えば高エネルギー電子発生装置、高エネルギー陽子発生装置、高エネルギー陽イオン発生装置などが挙げられる。このような高エネルギー粒子発生装置は、例えば実施形態１に係るＸ線発生部１００に代えて以下に示すような高エネルギー粒子発生部を設けることにより構成することができる。したがって、以下では、図示しない構成要素も含めて、実施形態１の構成要素と同じ構成要素については実施形態１と同様の符号を付して説明する。
【０１２０】
図２０は、高エネルギー粒子発生装置の一例である高エネルギー電子発生装置の高エネルギー粒子発生部１００Ｃの概略図である。図２０に示すように、高エネルギー粒子発生部１００Ｃは、実施形態１に係る高エネルギーＸ線発生部１００とはＸ線変換材１７０が設けられていない点が主に異なっている。実施形態１では、パルス状のレーザー光線の照射により試料１５０が電離して高エネルギー電子が発生し、その高エネルギー電子がＸ線変換材に入射することによって高エネルギーＸ線を発生させるようにしたが、本実施形態ではＸ線変換材が設けられていないので、パルス状のレーザー光線の照射により試料１５０Ｃから発生した高エネルギー電子をそのまま利用することが可能となる。
【０１２１】
このように高エネルギー粒子発生装置１Ｃを構成することにより、レーザー光線発生部１０と高エネルギー粒子発生部１００Ｃとを物理的に分離することができるので、高エネルギー粒子発生部１００Ｃを小型化することができる。また、様々な形状に導光管群５０を変形させることができるので、レーザー光線発生部１０に対して高エネルギー粒子発生部１００Ｃを自由に配置することができる。
【０１２２】
ここで、試料１５０Ｃとしては、実施形態１の試料１５０と同様のものを用いることができる。また、出射窓１９０Ｃとしては石英材などを用いてもよいし、出射窓１９０Ｃを外して高エネルギー粒子発生部１００Ｃを他の真空装置（評価試料を装入した容器など）に直結してもよい。
【０１２３】
このような高エネルギー粒子発生部１００Ｃは、パルスラジオリシスやパルス電子線ラジオグラフィなどに応用できる。
【０１２４】
以上説明したように高エネルギー粒子発生装置を構成することにより、多数の高エネルギー電子を出射させることができるが、他の粒子を出射させることができる高エネルギー粒子発生装置についても試料１５０Ｃの変更等することによって同様に構成することができる。
【０１２５】
例えば、上述した試料１５０Ｃをプラスチックなどの水素が含まれる物質で構成し、出射窓１９０Ｃを高エネルギー陽子が透過できるような物質で構成することによって、高エネルギー陽子を出射させることができる高エネルギー粒子発生装置を構成することができる。このように高エネルギー粒子発生装置を構成することにより、上述したようにパルス状のレーザー光線の照射により試料１５０Ｃが電離して高エネルギー電子が発生した際に、同時に発生する陽子を高エネルギー陽子として出射窓１９０Ｃから出射させることができる。
【０１２６】
また、例えば高エネルギーカーボンを出射させる場合には、試料１５０Ｃをカーボンが含まれる物質で構成し、出射窓１９０Ｃを高エネルギーカーボンが透過することができる物質で構成することによって、高エネルギーカーボンを出射させることができる高エネルギー粒子発生装置を構成することができる。このように高エネルギー粒子発生装置を構成することにより、上述した高エネルギー陽子と同様にして高エネルギーカーボンを発生させることができる。
【０１２７】
なお、これらの他の陽イオンを出射させることができる高エネルギー粒子発生装置も試料１５０Ｃを変更等することによって同様にして構成することができる。
【０１２８】
（他の実施形態）
実施形態１〜３の高エネルギーＸ線発生装置では、テープ状の試料が設けられたＸ線発生部を用いて高エネルギーＸ線を発生させていたが、Ｘ線発生部はこれに限定されない。例えば、以下に示すＸ線発生部を用いて高エネルギーＸ線発生装置を構成してもよい。
【０１２９】
図２１は、Ｘ線変換材及び試料巻き取り手段に代えて、気体状の試料１５０Ｄを噴射する気体試料噴射手段１５１Ｄを設けたＸ線発生部１００Ｄを示す概略図である。図２１中に示す気体試料噴射手段１５１Ｄは、噴射した気体状の試料１５０Ｄにパルス状のレーザー光線が入射するように、Ｘ線発生部１００Ｄに入射するパルス状のレーザー光線とタイミングを合わせて気体状の試料１５０Ｄを噴射することができるようになっている。このＸ線発生部１００Ｄを用いて高エネルギーＸ線発生装置を構成しても、実施形態１〜３に係る高エネルギーＸ線発生装置と同様の効果が得られる。
【０１３０】
気体試料噴射手段１５１Ｄは、気体状の試料１５０Ｄを噴射することができるものであれば特に限定されないが、例えばソレノイド型インジェクタなどが挙げられる。また、気体試料噴射手段１５１Ｄから噴射される気体状の試料１５０Ｄは、Ｘ線を発生させることができるものであれば特に限定されないが、例えば水素（Ｈ2）、窒素（Ｎ2）、ヘリウム（Ｈｅ）などが挙げられ、特に窒素が好ましい。なお、水素は１種類の電離状態しか存在しないので、試料１５０Ｄとして水素を用いると、Ｘ線発生部１００Ｄ内の現象を正確に把握することができるという効果を奏する。
【０１３１】
図２２は、Ｘ線変換材及び試料巻き取り手段に代えて、図示しない気体状の試料を内部に充填したＸ線発生部１００Ｅを示す概略図である。このようなＸ線発生部１００Ｅでは、気体状の試料の密度を制御することにより、Ｘ線発生部１００Ｅに入射したパルス状のレーザー光線は、そのままでは気体状の試料とはほとんど反応しないが、軸外し放物面鏡１４０によって反射されると共に集光されてはじめて気体状の試料と反応するようになっている。このＸ線発生部１００Ｅを用いて高エネルギーＸ線発生装置を構成しても、実施形態１〜３に係る高エネルギーＸ線発生装置と同様の効果が得られると共に、Ｘ線発生部をさらに小型化することができる。
【０１３２】
図示しない気体状の試料は、Ｘ線を発生させることができるものであれば特に限定されないが、例えば水素（Ｈ2）、窒素（Ｎ2）、ヘリウム（Ｈｅ）などが挙げられる。そして、これらの気体状の試料の密度としては、電子の密度が１．０×１０18個／ｃｃ程度になるものが好ましい。すなわち、水素の密度としては、０．５×１０18個／ｃｃ程度、窒素の密度としては、０．０７×１０18個／ｃｃ程度の密度が好ましい。
【０１３３】
また、実施形態１〜３の高エネルギーＸ線発生装置では、Ｘ線変換材を用いてテープ状の試料から発生した高エネルギー電子を高エネルギーＸ線に変換していたが、図２３に示すように、Ｘ線変換材を設ける代わりにＸ線出射窓１９０Ｆを、上述したＸ線変換材と同じ材質で構成して、Ｘ線出射窓１９０Ｆ自体をＸ線変換材として機能させるようにしてもよい。このように高エネルギーＸ線変換装置を構成することにより、Ｘ線変換材をＸ線発生部に具備させる必要がなくなるので、Ｘ線発生部を構成する部品点数を減少させることができ、結果として容易に高エネルギーＸ線変換装置を製造することができるという効果を奏する。
【０１３４】
さらに、図２４に示すように、Ｘ線変換材を設ける代わりに真空チャンバ１０１Ｇを、上述したＸ線変換材と同じ材質で構成して、真空チャンバ１０１Ｇ自体をＸ線変換材として機能させるようにしてもよい。このように高エネルギーＸ線変換装置を構成することにより、Ｘ線変換材をＸ線発生部に具備させる必要がなくなるので、Ｘ線発生部を構成する部品点数をより減少させることができ、結果としてより容易に高エネルギーＸ線変換装置を製造することができるという効果を奏する。なお、これらの場合のＸ線出射窓１９０Ｆ及び真空チャンバ１０１Ｇは、真空チャンバの内外の気圧差に耐えられる充分な剛性を有しつつ、高エネルギーＸ線をより多く発生できるような厚さを有するものが好ましいのはいうまでもない。
【０１３５】
＜応用例＞
上述した高エネルギー粒子発生装置を用いた応用例としては、例えば図２５に示すような管状部材の非破壊断面検査装置が挙げられる。図２５は管状部材非破壊検査装置の概略上面図である。
【０１３６】
図２５に示すように、管状部材非破壊検査装置３００は、ボイラーや原子炉内に設置された配管などの検査対象となる管状部材５００の周囲にレール３１０が配設されている。そして、そのレール３１０上に実施形態１に係るＸ線発生部１００を移動自在に配置すると共に、管状部材５００を挟んで管状部材５００の軸対称に位置するレール３１０上に高エネルギーＸ線を検出するＸ線検出器３２０が移動自在に配置されており、Ｘ線発生部１００から出射され、管状部材５００を透過してきた高エネルギーＸ線を、Ｘ線検出器３２０を用いて検出することによって管状部材５００内部の状態を検査することができるようになっている。
【０１３７】
このような管状部材非破壊検査装置３００では、上述したようにレーザー光線発生部１０に対してＸ線発生部１００を自由に配置することができるので、レール３１０に沿ってＸ線発生部１００を移動させることができる。したがって、Ｘ線発生部１００を移動させると共にＸ線発生部１００の位置に応じてＸ線検出器３２０を移動させて、所定の角度ごとにＸ線発生部１００からＸ線照射し、管状部材５００内を透過した高エネルギーＸ線をＸ線検出器３２０を用いて検出することによって、結果として管状部材５００内部の全周囲の状態を検査することができる。
【０１３８】
この応用例では、高エネルギー粒子発生装置として実施形態１に係る高エネルギーＸ線発生装置を用いたが、それ以外の実施形態に係る高エネルギー粒子発生装置についても同様に適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】実施形態１に係る高エネルギーＸ線発生装置を示す概略図である。
【図２】実施形態１の導光管群の一部を示す概略図である。
【図３】図２に示す導光管群の概略断面図である。
【図４】実施形態１のレーザー光線発生部に接続された導光管の断面概略図である。
【図５】実施形態１のＸ線発生部を示す概略図である。
【図６】実施形態１の可変形鏡を示す概略側面図である。
【図７】図６に示す可変形鏡をＡ方向から見た際の概略図である。
【図８】実施形態１に係る染色体の概略図である。
【図９】実施形態１に係る交配前の染色体の概略図である。
【図１０】実施形態１に係る交配後の染色体の概略図である。
【図１１】実施形態１に係る突然変異前の染色体の概略図である。
【図１２】実施形態１に係る突然変異後の染色体の概略図である。
【図１３】実施形態１に係るＸＰＤに測定された電圧と時間との関係を示すグラフである。
【図１４】実施形態１に係る高エネルギーＸ線発生装置を用いた高エネルギー電子発生方法の最適化手順を示すフローチャートである。
【図１５】実施形態１の制御部を示す概略図である。
【図１６】実施形態１のレーザー光線の入射位置の最適化手順を示すフローチャートである。
【図１７】実施形態２に係る高エネルギーＸ線発生装置を示す概略図である。
【図１８】実施形態２のＸ線発生部を示す概略図である。
【図１９】実施形態３に係る高エネルギーＸ線発生装置を示す概略図である。
【図２０】実施形態４の高エネルギー粒子発生部を示す概略図である。
【図２１】他の実施形態のＸ線発生部を示す概略図である。
【図２２】他の実施形態のＸ線発生部を示す概略図である。
【図２３】他の実施形態のＸ線発生部を示す概略図である。
【図２４】他の実施形態のＸ線発生部を示す概略図である。
【図２５】応用例の管状部材非破壊検査装置の概略上面図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１、１Ａ、１Ｂ  Ｘ線発生装置
１０、１０Ａ  レーザー光線発生部
２０  ステアリングミラー
２５  可動部
５０  導光管群
５１  導光管
５２、１３０Ａ  反射鏡
５５  接合管
５６  屈曲部
７０  制御部
１００、１００Ａ、１００Ｄ〜１００Ｇ  Ｘ線発生部
１００Ｃ  高エネルギー粒子発生部
１０１、１０１Ｇ  真空チャンバ
１１０  レーザー光線入射窓
１２０  レーザー光線スプリッター
１２１  レーザー光線検出手段
１３０  可変形鏡
１３１  鏡面
１３２  電極
１３３  スペーサ
１３４  電圧調節器
１３５  電源
１３６  基板
１４０  軸外し放物面鏡
１５０  試料
１５０Ｄ  気体試料
１５１  試料巻き取り手段
１５１Ｄ  気体試料噴射手段
１６０  Ｘ線検出手段
１７０  Ｘ線変換材
１８０  可変形鏡制御手段
１９０  Ｘ線出射窓
１９０Ｃ  出射窓
【図１】
2008071547.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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