(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高エネルギーの電子ビーム流を発生するための複数の電子加速器と、
真空ターゲット室、ターゲット及び複数の入力接続装置を含む共通ターゲットユニットと、
を備え、
前記複数の電子加速器がそれぞれ前記複数の入力接続装置と接続し、
前記複数の入力接続装置が前記真空ターゲット室の一側に取り付けられ、前記ターゲットが前記真空ターゲット室の前記複数の入力接続装置に対向する他側に取り付けられ、
前記複数の電子加速器から発生するＸ線放射場が平坦化されるような角度で前記複数の入力接続装置の軸線が二本ずつ互いに所定の夾角をなすように一点で交差することを特徴とする平坦化したＸ線放射場を発生する装置。
【請求項２】
前記複数の入力接続装置の軸線が二本ずつ互いになす所定の夾角は同じであることを特徴とする請求項１に記載の平坦化したＸ線放射場を発生する装置。
【請求項３】
前記複数の入力接続装置の軸線が二本ずつ互いになす所定の夾角は同じではないことを特徴とする請求項１に記載の平坦化したＸ線放射場を発生する装置。
【請求項４】
前記ターゲットが平面構造であり、前記複数の入力接続装置から前記真空ターゲット室に入った電子ビーム流が前記ターゲットの真空側の平面における一点で交差することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の平坦化したＸ線放射場を発生する装置。
【請求項５】
前記ターゲットが前記電子ビーム流の進行方向に対して凹状の球面構造であり、前記複数の入力接続装置から前記真空ターゲット室に入った電子ビーム流が前記球面の球心で交差することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の平坦化したＸ線放射場を発生する装置。
【請求項６】
前記ターゲットが前記複数の電子加速器から発生する電子ビーム流とそれぞれ垂直な平面を有するＬ形構造であり、前記複数の入力接続装置から前記真空ターゲット室に入った電子ビーム流が垂直にターゲット平面に入射されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の平坦化したＸ線放射場を発生する装置。
【請求項７】
前記共通ターゲットユニットは、前記真空ターゲット室の外部に取り付けられ、かつ前記ターゲットの１つの面を囲み、内部が管路またはキャビティであり、冷却剤をその内部で循環して流すことで、前記ターゲットを冷却する冷却装置と、前記冷却装置と接続して、一定の低温の冷却剤を前記冷却装置に送り、且つ前記冷却装置から戻った高温の冷却剤の温度を設定値まで下げる冷却システムと、をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の平坦化したＸ線放射場を発生する装置。
【請求項８】
前記共通ターゲットユニットは、前記共通ターゲットユニットの側壁に取り付けられ、前記真空ターゲット室と真空シール接続して、前記真空ターゲット室を作動中に高真空に維持する真空システムをさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の平坦化したＸ線放射場を発生する装置。
【請求項９】
前記共通ターゲットユニットは、前記の入力接続装置の外部に取り付けられた複数の集束装置と、前記集束装置と接続して、前記集束装置の作動状態を制御する集束制御装置と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の平坦化したＸ線放射場を発生する装置。
【請求項１０】
前記複数の電子加速器は同じ構造を有し、且つ、前記電子加速器は電子直線加速器であり、
前記電子加速器は、電子発射ユニット、電子加速ユニット、出力接続装置、マイクロ波伝送装置、マイクロ波パワー源、電源と制御システムから構成され、
前記電子加速ユニットは、一端が前記電子発射ユニットと接続し、且つ他端が前記出力接続装置と接続し、前記電源と制御システムはそれぞれ前記電子発射ユニット及び前記マイクロ波パワー源と接続し、前記マイクロ波パワー源は前記マイクロ波伝送装置を介して前記電子加速ユニットと接続し、前記電源と制御システムは上位の電源と制御システムに接続し、
前記出力接続装置は前記共通ターゲットユニットの前記入力接続装置と接続している
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の平坦化したＸ線放射場を発生する装置。
【請求項１１】
前記複数の電子加速器は同じ構造を有し、且つ、前記電子加速器は電子直線加速器であり、
前記複数の電子加速器は共通の電源と制御システム、マイクロ波パワー源、マイクロ波パワー分配装置を備え、
前記複数の電子加速器のそれぞれは、電子発射ユニットと、電子加速ユニットと、出力接続装置と、マイクロ波伝送装置とをさらに含み、
前記電子加速ユニットは、一端が前記電子発射ユニットに接続し、且つ他端が前記出力接続装置に接続し、前記電子発射ユニットは前記電源と制御システムに接続し、前記マイクロ波伝送装置は前記電子加速ユニットに接続し、
前記出力接続装置は前記共通ターゲットユニットの前記入力接続装置に接続していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の平坦化したＸ線放射場を発生する装置。
【請求項１２】
前記複数の電子加速器のエネルギーは同じであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の平坦化したＸ線放射場を発生する装置。
【請求項１３】
前記複数の電子加速器のエネルギーは同じではないことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の平坦化したＸ線放射場を発生する装置。
【請求項１４】
前記複数の電子加速器は同一の平面内に位置することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の平坦化したＸ線放射場を発生する装置。
【請求項１５】
前記複数の電子加速器は同一の平面内に位置していないことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の平坦化したＸ線放射場を発生する装置。
【請求項１６】
複数の電子加速器からの高エネルギーの電子ビーム流は前記複数の電子加速器から発生するＸ線放射場が平坦化されるような角度で二本ずつ互いに所定の夾角をなすように、共通ターゲットユニットのターゲットに衝撃することを特徴とする平坦化したＸ線放射場を発生する方法。
【請求項１７】
前記複数の電子加速器のエネルギーは、同じであり、或いは同じではないことを特徴とする請求項１６に記載の平坦化したＸ線放射場を発生する方法。
【請求項１８】
前記複数の電子加速器は、同一の平面に位置し、或いは同一の平面に位置していないことを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の平坦化したＸ線放射場を発生する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平坦化したＸ線放射場を発生する装置及び方法に関し、特に、非破壊検査、放射線イメージング、透視イメージング、安全検査設備、放射線加工及び医学放射線治療において、高エネルギー電子加速器を利用して、平坦化したＸ線放射場を発生する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、Ｘ線は、工業非破壊検査、安全検査、医学診断と治療などの分野において広く応用されている。大型の検査対象、例えばボイラー、航空宇宙エンジン、空港・鉄道・税関の大口品物に対して透視検査を行う時に、高エネルギーＸ線が必要となり、この場合、通常エネルギーが２ＭｅＶ以上の電子加速器で高エネルギーＸ線を発生する。
【０００３】
一般的に、電子加速器でＸ線を発生する基本的な方法として、電子銃で電子ビーム流を発生して、電界を利用して電子ビーム流を加速して高エネルギーを得て、高エネルギーの電子ビーム流がターゲットに衝撃してＸ線を発生し、通常、Ｘ線（又は有用なＸ線）の分布領域をＸ線放射場と称する。電子ビーム流がターゲットに衝撃することによって発生したＸ線は、通常、４π立体角で各方向に発散して分布され、エネルギーの異なった電子ビーム流がターゲットに衝撃することによって発生したＸ線は、各発射方向での強度分布が同じではなく、通常、電子ビーム流のエネルギーが高ければ高いほど、前向きＸ線の強度が大きくなる。通常、電子ビーム流の運動方向を前向きに定義し、高エネルギーの電子ビーム流がターゲットに衝撃することによって発生したＸ線の異なった方向での強度の大きさについて、前向きの方向が最も大きく、前向きから離れた角度の増加に伴って、次第に小さくなり、電子ビーム流のエネルギーが高ければ高いほど、このような変化が著しくなる。例えば、エネルギーが９ＭｅＶ（百万電子ボルト）の電子ビーム流がターゲットに衝撃することによって発生したＸ線は、その中心（前向き）でのＸ線の強度が１であると、中心から５度離れた方向での放射線の強度が約７３％で、１０度離れた方向での放射線の強度が約５３％で、１５度離れた方向では約４０％で、３０度離れた方向では約１８％であり、これは非常に明らかな前向き集中の分布である。電子加速器で発生したＸ線を利用して透視イメージングを行う検査システムにおいて、検査対象の体積が大きければ大きいほど、必要となるＸ線のエネルギーが高く、所要のＸ線の分布角度が大きくなるが、エネルギーが高く且つ分布角度が大きいＸ線放射場の強度分布は非常に不均一であるので、検査画像の品質に強く影響する。また、医学放射線治療において、Ｘ線放射場の強度分布は均一ではないので、中心（前向き）領域への照射が過度で、周辺領域への照射が不足であるという厳しい問題が出た。
【０００４】
従来の技術では、このようなＸ線の前向き集中によって発生した放射場の強度分布が不均一であることにより、画像の品質に与えた不利な影響を取り除き、或いは放射線治療での照射が不均一であることを取り除くために、通常、Ｘ線を発生するターゲットの前方にフラットニングフィルタと称される一定の遮蔽装置を設けて、前向きの小さい角度の範囲内におけるＸ線の強度が弱くなることによって、一定の角度の範囲内におけるＸ線の強度分布が相対的に均一になる。このようなやり方は「高い部分をカットして低い部分に近寄る」ことであり、電子加速器で発生した最大の放射場の強度を犠牲にし、利用効率が低下し、放射線透視イメージングシステムにおいて、ターゲットポイントをぼんやりさせて、画像の解像度が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、平坦化したＸ線放射場を発生可能な装置および方法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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は、
高エネルギーの電子ビーム流を発生するための複数の電子加速器と、
真空ターゲット室、ターゲット及び複数の入力接続装置を含む共通ターゲットユニットと、
を備え、
前記複数の電子加速器がそれぞれ前記複数の入力接続装置と接続していることを特徴とする平坦化したＸ線放射場を発生する装置を提供する。
【０００７】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置において、
前記複数の入力接続装置が前記真空ターゲット室の一側に取り付けられ、前記ターゲットが前記真空ターゲット室の前記複数の入力接続装置に対向する他側に取り付けられ、
前記複数の入力接続装置の軸線が二本ずつ互いに所定の夾角をなすように一点で交差する。
【０００８】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置において、
前記複数の入力接続装置の軸線が二本ずつ互いになす所定の夾角は同じである。
【０００９】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置において、
前記複数の入力接続装置の軸線が二本ずつ互いになす所定の夾角は同じではない。
【００１０】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置において、
前記ターゲットが平面構造であり、前記複数の入力接続装置から前記真空ターゲット室に入った電子ビーム流が前記ターゲットの真空側の平面における一点で交差する。
【００１１】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置において、
前記ターゲットが球面構造であり、前記複数の入力接続装置から前記真空ターゲット室に入った電子ビーム流が前記球面の球心で交差する。
【００１２】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置において、
前記ターゲットがＬ形構造であり、前記複数の入力接続装置から前記の真空ターゲット室に入った電子ビーム流がターゲット平面に垂直に入射される。
【００１３】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置において、
前記共通ターゲットユニットは、前記真空ターゲット室の外部に取り付けられ、かつ前記ターゲットの１つの面を囲み、内部が管路またはキャビティであり、冷却剤をその内部で循環して流すことで、前記ターゲットを冷却する冷却装置と、前記冷却装置と接続して、一定の低温の冷却剤を前記冷却装置に送り、且つ前記冷却装置から戻った高温の冷却剤の温度を設定値まで下げる冷凍システムと、をさらに備える。
【００１４】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置において、
前記共通ターゲットユニットは、前記共通ターゲットユニットの側壁に取り付けられ、前記真空ターゲット室と真空シール接続して、前記真空ターゲット室を作動中に高真空に維持する真空システムをさらに備える。
【００１５】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置において、
前記共通ターゲットユニットは、前記の入力接続装置の外部に取り付けられた複数の集束装置と、前記集束装置と接続して、前記集束装置の作動状態を制御する集束制御装置と、をさらに備える。
【００１６】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置において、
前記複数の電子加速器は同じ構造を有し、且つ、前記電子加速器は電子直線加速器であり、
前記電子加速器は、電子発射ユニット、電子加速ユニット、出力接続装置、マイクロ波伝送装置、マイクロ波パワー源、電源と制御システムから構成され、
前記電子加速ユニットは、一端が前記電子発射ユニットと接続し、且つ他端が前記出力接続装置と接続し、前記電源と制御システムはそれぞれ前記電子発射ユニット及び前記マイクロ波パワー源と接続し、前記マイクロ波パワー源は前記マイクロ波伝送装置を介して前記電子加速ユニットと接続し、前記電源と制御システムは上位の電源と制御システムに接続し、
前記出力接続装置は前記共通ターゲットユニットの前記入力接続装置と接続している。
【００１７】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置において、
前記複数の電子加速器は同じ構造を有し、且つ、前記電子加速器は電子直線加速器であり、
前記複数の電子加速器は共通の電源と制御システム、マイクロ波パワー源、マイクロ波パワー分配装置を備え、
前記複数の電子加速器のそれぞれは、電子発射ユニットと、電子加速ユニットと、出力接続装置と、マイクロ波伝送装置とをさらに含み、
前記電子加速ユニットは、一端が前記電子発射ユニットに接続し、且つ他端が前記出力接続装置に接続し、前記電子発射ユニットは前記電源と制御システムに接続し、前記マイクロ波伝送装置は前記電子加速ユニットに接続し、
前記出力接続装置は前記共通ターゲットユニットの前記入力接続装置に接続している。
【００１８】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置において、
前記複数の電子加速器のエネルギーは同じである。
【００１９】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置において、
前記複数の電子加速器のエネルギーは同じではない。
【００２０】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置において、
前記複数の電子加速器は同一の平面内に位置する。
【００２１】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置において、
前記複数の電子加速器は同一の平面内に位置していない。
【００２２】
本発明は、複数の電子加速器からの高エネルギーの電子ビーム流は二本ずつ互いに所定の夾角をなすように、共通ターゲットユニットのターゲットに衝撃することを特徴とする平坦化したＸ線放射場を発生する方法を提供する。
【００２３】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する方法において、
前記複数の電子加速器のエネルギーは同じである。
【００２４】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する方法において、
前記複数の電子加速器のエネルギーは同じではない。
【００２５】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する方法において、
前記複数の電子加速器は同一の平面に位置する。
【００２６】
また、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する方法において、
前記複数の電子加速器は同一の平面に位置していない。
【００２７】
本発明は、平坦化したＸ線放射場を発生する装置及び方法を提供することを主な目的とする。本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する方法おいて、少なくとも二台の電子加速器を使って同期にＸ線放射場を発生して、且つそのターゲットポイントの位置を同じにして、各電子加速器により発生するＸ線放射場の中心方向に一定の夾角を形成して、夾角の大きさが電子加速器のエネルギーに関係し、複数のＸ線放射場を角度を持って重ね合わせることによって、平坦化したＸ線放射場が得られる。本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置において、少なくとも二台の電子加速器と、共通ターゲットユニットとを含み、共通ターゲットユニットは、複数の入力接続装置、真空ターゲット室、ターゲット、冷却システム、真空システム、集束システムなどから構成されている。
【００２８】
本発明は、主に平坦化したＸ線放射場を発生する装置を提供し、重ね合わせる方式により比較的広い角度範囲の平坦化したＸ線放射場を発生し、遮蔽の方式と比べて、平坦化したＸ線放射場の強度が大きいので、透視イメージングシステムまたは放射線治療システムの速度が速く、効率が高く、遮蔽の方式と比べて、より広い角度範囲の平坦化したＸ線放射場を発生することができるので、透視イメージングシステムが寸法と体積のより大きい品物対象を検査したり、放射線治療システムがより広い面積に対して均一に治療したりすることができ、放射線の遮蔽がないので、ターゲットポイントがぼんやりしたりアーティファクト（乱れ）を生じたりすることがなく、透視イメージング検査システムの画像解像度と精細度を高めることができ、電子加速器の台数を自由に増加させ、より大きい強度とより広い角度範囲の平坦化したＸ線放射場を得ることができ、更に透視イメージングシステム又は放射線治療システムの性能を高め、応用範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置の概略図である。
【図２】本発明の共通ターゲットユニットの構造の概略図である。
【図３】エネルギーが異なる電子加速器により発生したＸ線の異なる角度での強度分布の概略図である。
【図４】従来のＸ線放射場の平坦化方法の概略図であり、（Ａ）はシステム構造の概略図で、（Ｂ）は平坦化効果を示す図である。
【図５】本発明における二台の電子加速器により重ね合わせて発生した平坦化したＸ線放射場の概略図である。
【図６】電子ビーム流の夾角と電子加速器のエネルギーとの関係の概略図である。
【図７】本発明における形が異なるターゲットの構造の概略図である。
【図８】本発明における独立構造を採用する電子加速器により平坦化したＸ線放射場を発生する装置である。
【図９】本発明における非独立構造を採用する電子加速器により平坦化したＸ線放射場を発生する装置である。
【図１０】三台の電子加速器を接続可能な共通ターゲットユニットの構造概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図１は本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置の概略図である。図１に示すように、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置は、複数の電子加速器１（少なくとも二つ、具体的に１ａ、１ｂと称される）と、これらの電子加速器１ａ、１ｂと同時に接続する共通ターゲットユニット２とから構成されている。また、図２は本発明の共通ターゲットユニットの構造の概略図であり、図２に示すように、共通ターゲットユニット２は、真空ターゲット室２０２と、真空ターゲット室２０２の一側に取り付けられた複数の入力接続装置２０１（具体的に、入力接続装置２０１ａ、２０１ｂである）と、真空ターゲット室２０２に取り付けられ、入力接続装置２０１に対向する他側に位置するターゲット２０３とから構成されている。
【００３１】
また、図１に示すように、電子加速器１は、高エネルギーの電子ビーム流Ｅを発生するためのものであり、通常、電子発射ユニット１０１（具体的に、１０１ａ、１０１ｂである）、電子加速ユニット１０２（具体的に、１０２ａ、１０２ｂである）、出力接続装置１０３（具体的に、１０３ａ、１０３ｂである）を含む。電子加速器は広く使われる設備であり、高圧加速器、誘導加速器、サイクロントロン、直線加速器などの様々なタイプがあり、その基本的な原理として、電源と制御システムの作用で、電子発射ユニットにより初期電子ビーム流を発生して、電子ビーム流が電子加速器ユニットに入って、高圧電界、又は誘導電界、又はマイクロ波電界などに加速されて高エネルギーを得てから、高エネルギーの電子ビーム流が出力接続装置を介して各応用場所に出力される。本発明において、電子加速器１の出力接続装置１０３は共通ターゲットユニット２の入力接続装置２０１に接続される。また、本発明において、当分野の通常の各種類の電子加速器を利用することができる。
【００３２】
また、共通ターゲットユニット２は、複数の電子ビーム流Ｅを集め、且つ複数の電子ビーム流Ｅを異なる角度で同一のターゲットに衝撃させることで、平坦化したＸ線を発生するためのものであり、共通ターゲットユニット２は、複数の入力接続装置２０１（それぞれ２０１ａ、２０１ｂなどと称される）、真空ターゲット室２０２及びターゲット２０３を含む。図２には本発明における共通ターゲットユニット２の具体的な構造を示した。図２に示すように、複数の入力接続装置２０１は真空ターゲット室２０２の一側に取り付けられ、ターゲット２０３は真空ターゲット室２０２の入力接続装置２０１に対向する他側に取り付けられている。入力接続装置２０１は、通常、ナイフエッジフランジと管路から構成され、通常は円形であり、円形のナイフエッジフランジは、電子加速器１の出力接続装置１０３と真空シール接続を形成することに用いられ、円形の管路は電子ビーム流Ｅにその中を通過させることに用いられる。複数の入力接続装置２０１の軸線は所定の夾角θにて一点で交差し、ターゲット２０３はこの交点にあり、この交点は通常、ターゲット２０３の中心であり、ターゲット２０３が真空ターゲット室２０２の壁に固定され、且つターゲット２０３の縁と真空ターゲット室２０２の壁とは真空シール構造を形成し、例えば溶接することにより実現する。ターゲット２０３の材料は重金属のタングステン又はタングステン合金である。電子ビーム流Ｅはそれぞれ複数の入力接続装置２０１から真空ターゲット室２０２に入って、異なる角度でターゲット２０３に衝撃することによって、平坦化したＸ線を発生する。
【００３３】
また、図３はエネルギーが異なる一台の電子加速器により発生したＸ線の異なる角度での強度分布の概略図である。図３には、横軸が角度であり、０度が電子ビーム流Ｅの運動方向、即ちＸ線の中心方向を示し、他の角度が中心方向に対する離れた角度を示し、縦軸がＸ線の相対的な強度を示し、中心方向のＸ線の強度を１００に定義して、他の各方向の強度は中心方向に対する比である。図３には、３種類のエネルギーが異なる電子加速器により発生した電子ビーム流Ｅがターゲットに衝撃して発生したＸ線の強度−角度の分布を示し、図からわかるように、エネルギーが高ければ高いほど、他の角度のＸ線は中心方向に対する比が小さくなり、つまり、Ｘ線の前向き集中効果が著しくなり、通常、一定の角度範囲以外で、Ｘ線の強度が低下しすぎると、正常に使うことができなくなるので、加速器のエネルギーが高ければ高いほど、利用可能なＸ線の角度範囲が小さくなる。異なる方向のＸ線の強度の相違が非常に大きい場合、透視イメージング検査システムにおいて、１つの画像における異なる領域の精細度と輝度に影響を与え、放射線治療システムにおいて、異なる領域の治療効果には大きい相違がある。従って、エネルギーが６ＭｅＶ以上の電子加速器で発生するＸ線放射場にとって、平坦化させないと、有効に利用可能な角度範囲は非常に小さい。
【００３４】
また、図４は従来のＸ線放射場の平坦化方法の概略図であり、図４（Ａ）はシステム構造の概略図で、図４（Ｂ）は平坦化効果を説明するための図である。図４（Ａ）に示すように、通常、電子加速器のターゲットの前方にフラットニングフィルタ３が設けられ、フラットニングフィルタ３の遮蔽により、中心方向のＸ線の強度を弱くするので、フラットニングフィルタ３が通常、重金属材料のタングステンを採用して、形状が通常、小山型の円錐台、即ち、中心が最も厚く、遮蔽が最も大きく、縁が薄くなり、遮蔽が小さくなる。図４（Ｂ）にはフラットニングフィルタ３を利用して遮蔽を行った後のＸ線の強度の異なる角度での分布図を示しており、この図において、実線は遮蔽されていない場合のＸ線の強度を示し、点線はフラットニングフィルタ３により遮蔽された後のＸ線の強度を示し、この図からわかるように、高エネルギー（図において、９ＭｅＶである）の電子加速器により発生したＸ線について、中心方向の放射線の強度を半分ぐらい遮蔽しても、比較的な小さい角度範囲内（図において、約プラス・マイナス１０度の範囲）における均一性しか維持できない。このようなフラットニングフィルタによる遮蔽の方式は、Ｘ線の強度を著しく下げ、効率を犠牲にした。
【００３５】
また、図５は本発明における二台の電子加速器により重ね合わせて得られた平坦化したＸ線放射場の概略図である。二台の電子加速器により発生した電子ビーム流Ｅは所定の夾角θで同一のターゲットに衝撃して、図５の点線に示すように、各電子加速器により発生したＸ線は一定の角度で分布しているが、二台の電子加速器により発生したＸ線放射場が重ね合わせられた後、夾角θの中心を新しい中心方向とする比較的良い頂部平坦性を有する平坦化したＸ線放射場を形成して、即ち、図における実線である。重ね合わせた後の平坦化したＸ線放射場は、重ね合わせる前に対して、有効に利用可能なＸ線の角度範囲が１倍以上拡大し、より重要なのは、二つの電子ビーム流Ｅの前進方向の夾角θ内の領域が、頂部が非常に平坦化したＸ線放射場を形成するので、これは、透視イメージング検査システムの画像品質又は放射線治療の効果を高めるには非常に役に立つ。
【００３６】
もちろん、図５に示す一定の角度範囲内で非常に平坦化した重ね合わせたＸ線放射場を得るために、電子ビーム流Ｅの夾角θが各電子加速器のＸ線放射場の分布曲線によって決まり、即ち、使われる電子加速器のエネルギーによって決まる。加法の原理に従って容易に理解できるように、エネルギーが確定された二台の電子加速器に対して、そのＸ線放射場の分布曲線は確定されており（図５の点線）、夾角θが最適なθ０である場合、二つの電子ビーム流Ｅの前進方向の間の夾角領域内の重ね合わせたＸ線放射場が最適な平坦性を持ち（例えば、変動幅が±５％より小さく、実際には、完全に平坦にするのがかなり難しい）、夾角θがθ０より大きい場合、二つの電子ビーム流Ｅのもともとの中心方向のずれが大きすぎ、重ね合わせた後の新しい中心方向の重ね合わせたＸ線の強度が十分に大きくならず、重ね合わせたＸ線放射場の分布曲線が「Ｍ」の形になり、利用可能な角度分布が大きくなるが、均一性が悪く（例えば、変動幅が±２０％より大きい）、マイナス面の影響がプラス面の効果を超える可能性があり、不利である。また、夾角θがθ０より小さい場合、二つの電子ビーム流Ｅのもともとの中心方向のずれが小さすぎるので、重ね合わせた後の新しい中心の方向の重ね合わせたＸ線の強度が大きすぎて、重ね合わせたＸ線放射場の分布曲線が「∧」形になり、中部が高すぎて（例えば、変動幅が±２０％より大きい）、比較的大きい角度範囲内で平坦にする効果を実現していないので、受け入れられる平坦化したＸ線放射場の分布を得る必要がある（例えば、変動幅が±１０％より小さく、異なる応用分野において、受け入れられる変動幅には相違がある）。また、二台の電子加速器の電子ビーム流Ｅのビーム流夾角θと電子加速器のエネルギーＥｎとは、対応関係θ＝θ（Ｅｎ）を有し、図６に示すような関係曲線である。
【００３７】
図６には、本発明における電子ビーム流Ｅのビーム流夾角θと電子加速器のエネルギーＥｎとの関係を示した。図６に示すように、電子ビーム流Ｅの夾角がθ０である場合、重ね合わせたＸ線放射場は最適な平坦効果を得ることができ、θ０は加速器のエネルギーの増加に従って小さくなり、異なる応用分野において、重ね合わせたＸ線放射場の平坦効果に対して、一定の許容度があり、即ち、電子ビーム流の夾角θがθ０前後で変化できるので、θは最大の許容値θｍａｘと最小の許容値θｍｉｎを有し、θｍａｘとθｍｉｎは同様に電子加速器のエネルギーの増加に従って小さくなり、且つ、電子加速器のエネルギーが高ければ高いほど、θ０に対するθｍａｘとθｍｉｎの変動範囲が小さくなる。
【００３８】
また、本発明において、図５に示すように、二台の電子加速器のエネルギーが同じであることが好ましい。
【００３９】
また、図２に示すように、本発明における共通ターゲットユニット２は冷却装置２０４と冷凍システム２０５をさらに備える。冷却装置２０４は真空ターゲット室２０２の外部に取り付けられ、ターゲット２０３の１つの面を囲み、内部が管路またはキャビティであり、冷却剤を冷却装置２０４の内部で循環して流すことでターゲット２０３を冷却することができる。また、冷凍システム２０５は冷却装置２０４と接続して、冷凍システム２０５は一定の低温の冷却剤を冷却装置２０４に送り、冷却装置２０４から戻った高温冷却剤の温度を設定値まで下げる。高エネルギーの電子ビーム流Ｅがターゲット２０３に衝撃する時、小部分のエネルギーがＸ線に変換され、大部分のエネルギーが熱エネルギーに変換されるので、ターゲット２０３の温度は急速に上がり、循環して流れる冷却剤はターゲット２０３の熱を取り除き、ターゲット２０３を安定な作動状態に維持する。冷凍システム２０５は、普通の恒温水冷ユニット又は恒温油冷装置などでもよく、冷却剤は純水、不凍液又は変圧器油などでもよい。
【００４０】
また、図２に示すように、本発明における共通ターゲットユニット２は真空システム２０６をさらに備える。真空システム２０６は、共通ターゲットユニット２の側壁に取り付けられ、真空ターゲット室２０２と真空シール接続して、通常、真空ポンプ、真空ポンプ電源、外部と連通可能な真空バルブを含む。真空バルブは、共通ターゲットユニット２と電子加速器１とがシール接続された後に、外部真空装置により真空ターゲット室２０２を高真空にすることに用いられ、真空ポンプは真空ポンプ電源の作用で作動し、真空ターゲット室２０２を作動中に高真空に維持させる。
【００４１】
また、図２に示すように、本発明における共通ターゲットユニット２は、集束装置２０７と集束制御装置２０８をさらに備える。集束装置２０７は、入力接続装置２０１の外側に取り付けられ、数が入力接続装置２０１と同じである。集束制御装置２０８は、集束装置２０７に接続され、集束装置２０７の作動状態を制御する。集束装置２０７は集束コイルでもよく、集束制御装置２０８は集束電源でもよく、集束制御装置２０８の作動状態が電源と制御システム１０７により制御されてもよい。
【００４２】
図７には３種類の形が異なるターゲット２０３の構造を示した。
【００４３】
図７（Ａ）に示すように、本発明における共通ターゲットユニット２のターゲット２０３は平面構造である。ターゲット２０３が平面構造である場合、異なる入力接続装置２０１から真空ターゲット室２０２に入った電子ビーム流Ｅがターゲット２０３の真空側平面における一点で交差する。平面構造のターゲット２０３は加工されやすく、冷却装置２０４の構造は簡単であるが、電子ビーム流Ｅは一定の傾斜角でターゲットの平面に入射される。
【００４４】
また、図７（Ｂ）に示すように、本発明における共通ターゲットユニット２のターゲット２０３は球面構造である。ターゲット２０３が球面構造である場合、異なる入力接続装置２０１から真空ターゲット室２０２に入った電子ビーム流Ｅが球面の球心で交差する。球面構造のターゲット２０３は比較的に加工されにくいが、各方向の電子ビーム流Ｅは径方向から垂直にターゲットの平面に入射されるので、電子ビーム流Ｅに対するターゲットの厚さは均一で一致している。
【００４５】
また、図７（Ｃ）のように、本発明における共通ターゲットユニット２のターゲット２０３はＬ形の構造であり、即ち、ターゲット２０３が曲がった平面または区分的平面構造である。ターゲット２０３がＬ形の構造である場合、異なる入力接続装置２０１から真空ターゲット室２０２に入った電子ビーム流Ｅが全て垂直にターゲットの平面に入射されることを維持でき、電子ビーム流Ｅ対するターゲットの厚さも均一で一致している。
【００４６】
図８には構造が独立する二台の電子直線加速器により平坦化したＸ線放射場を発生する装置を示した。
【００４７】
図８に示すように、本発明における電子加速器１はエネルギーが高く、体積が小さく、安定性が良い電子直線加速器である。電子加速器１ａと電子加速器１ｂは構造上互いに独立し、作動状態は同期であり、即ち、上位の電源と制御システム１０７の制御によって同時にＸ線の発射を開始したり停止したりする。電子加速器１ａは、電子発射ユニット１０１ａ、電子加速ユニット１０２ａ、出力接続装置１０３ａ、マイクロ波伝送装置１０４ａ、マイクロ波パワー源１０６ａ、電源と制御システム１０７ａから構成され、電子加速器１ｂは、電子発射ユニット１０１ｂ、電子加速ユニット１０２ｂ、出力接続装置１０３ｂ、マイクロ波伝送装置１０４ｂ、マイクロ波パワー源１０６ｂ、電源と制御システム１０７ｂから構成され、電源と制御システム１０７ａ及び電源と制御システム１０７ｂは上位の電源と制御システム１０７に接続されている。また、電子加速器１ａの構造について、電子加速ユニット１０２ａの一端が電子発射ユニット１０１ａと接続し、他端が出力接続装置１０３ａと接続し、電源と制御システム１０７ａはそれぞれ電子発射ユニット１０１ａとマイクロ波パワー源１０６ａと接続し、マイクロ波パワー源の１０６ａはマイクロ波伝送装置１０４ａを介して電子加速ユニット１０２ａと接続している。電子加速器１ｂの構造は電子加速器１ａと同じである。電源と制御システム１０７の作用で、二台の電子加速器１ａと１ｂは同時に作動し、電子発射ユニット１０１で初期電子ビーム流を発生して電子加速ユニット１０２に入り、同時にマイクロ波パワー源１０６でマイクロ波パワーを発生してマイクロ波伝送装置１０４を介して電子加速ユニット１０２に入り、且つマイクロ波加速電界を形成し、電子ビーム流Ｅが電子加速ユニット１０２の中でマイクロ波加速電界の作用で加速されて、高エネルギーを得て、最後に出力接続装置１０３を介して共通ターゲットユニット２に出力される。
【００４８】
また、図９には構造が独立しない二台の電子直線加速器により平坦化したＸ線放射場を発生する装置を示した。
【００４９】
図９に示すように、本発明における電子加速器１ａと１ｂは、共通の電源と制御システム１０７、マイクロ波パワー源１０６、マイクロ波パワー分配装置１０５を備え、且つ電子加速器１ａは、電子発射ユニット１０１ａ、電子加速ユニット１０２ａ、出力接続装置１０３ａ、マイクロ波伝送装置１０４ａをさらに含み、電子加速器１ｂは、電子発射ユニット１０１ｂ、電子加速ユニット１０２ｂ、出力接続装置１０３ｂ、マイクロ波伝送装置１０４ｂをさらに含む。また、電子加速器１ａの構造について、電子加速ユニット１０２ａの一端が電子発射ユニット１０１ａと接続し、且つ他端が出力接続装置１０３ａと接続し、電子発射ユニット１０１ａが電源と制御システム１０７と接続し、マイクロ波伝送装置１０４ａが電子加速ユニット１０２ａと接続している。電子加速器１ｂの構造は電子加速器１ａと同じである。電源と制御システム１０７の作用で、電子発射ユニット１０１ａと１０１ｂは同時に電子ビーム流を発生して、発生した電子ビーム流がそれぞれ電子加速ユニット１０２ａと１０２ｂに入って、同時にマイクロ波パワー源１０６がマイクロ波パワーを発生し、マイクロ波パワーが、マイクロ波パワー分配装置１０５に入って、二部分に均一的に分配され、二つのマイクロ波伝送装置１０４ａと１０４ｂに出力され、それぞれマイクロ波伝送装置１０４ａと１０４ｂを介して電子加速ユニット１０２ａと１０２ｂに送入され、１０２ａと１０２ｂの中で同時にマイクロ波電界を形成して、その内部に入った電子ビーム流を加速して、電子ビーム流Ｅが１０２ａと１０２ｂの中で加速され高エネルギーを得て、それぞれ出力接続装置１０３ａと１０３ｂを介して共通ターゲットユニット２に入って、異なる角度でターゲット２０３に衝撃して、平坦化したＸ線放射場を発生する。
【００５０】
特に、本発明における電子加速器は二台でもよく、複数台でもよい。図１０には三台の電子加速器を接続可能な共通ターゲットユニット２の構造を示した。図１０に示すように、共通ターゲットユニット２は、三つの入力接続装置２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃを備え、それぞれ三台の電子加速器の出力接続装置に接続することができる。三つの入力接続装置２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃの中心線がターゲット２０３における一点で交差し、三本の中心線の二本ずつ隣接する中心線がなす二つの夾角について、この二つの夾角の大きさが等しいことが好ましい。これは、電子加速器のエネルギーが高ければ高いほど、一台の電子加速器で発生したＸ線の前向き集中が著しくなり、たとえ二台で重ね合わせても、得られた平坦化したＸ線放射場の角度範囲が比較的に小さいので、加速器のエネルギーがとても高い（例えば、１２ＭｅＶ以上）場合、或いは必要な平坦化したＸ線放射場の角度範囲がとても大きい場合、三台またはそれ以上の電子加速器を図１０に示すようなより多い入力接続装置を有する共通ターゲットユニット２に接続する必要があり、これにより、エネルギーがより高く、角度範囲がより大きい平坦化したＸ線放射場を発生するからである。
【００５１】
特に、本発明における電子加速器の数が三台または三台より多い場合、複数台の電子加速器は１つの平面に位置してもよく、１つの平面に位置しなくてもよい。相応する共通ターゲットユニット２の複数の入力接続装置の中心線は１つの平面に位置してもよく、１つの平面に位置しなくてもよい。複数台の電子加速器が１つの平面に位置しない場合、複数台の電子加速器の電子ビーム流Ｅの中心線が依然として一点で交差し、電子加速器は二台ごとに、電子ビーム流の中心線が一つの平面を構成し、この二台の電子加速器で発生したＸ線放射場をこの平面において重ね合わせ、依然として図５に示した平坦化効果を有する。複数台の電子加速器の電子ビーム流Ｅの中心線は二本ずつ組み合わせられて、複数の異なる平面を形成し、各平面においても平坦化した効果を有し、これらの平面をまとめると、立体的な平坦化した効果であり、即ち、複数台の電子加速器でこの際に発生した平坦化したＸ線放射場は、一定の立体角度範囲内により良い強度の一致性を有する平坦化したＸ線放射場である。
【００５２】
特に、本発明における複数台の電子加速器は、エネルギーが同じでもよく、エネルギーが同じでなくてもよい。
【００５３】
特に、本発明における共通ターゲットユニット２の複数の入力接続装置の中心線が二本ずつなす夾角は、大きさが等しくてもよく、大きさが等しくなくてもよい。
【実施例】
【００５４】
〈システム構成〉
図２、図５及び図９に示すように、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置は、二台の高エネルギー（例えば、６ＭｅＶ）電子直線加速器１ａ、１ｂと、共通ターゲットユニット２とから構成されている。電子直線加速器１ａ、１ｂは、共通の電源と制御システム１０７、マイクロ波パワー源１０６、マイクロ波パワー分配装置１０５を備え、且つ、電子加速器１ａは、電子発射ユニット１０１ａ、電子加速ユニット１０２ａ、出力接続装置１０３ａ、マイクロ波伝送装置１０４ａをさらに含み、電子加速器１ｂは、電子発射ユニット１０１ｂ、電子加速ユニット１０２ｂ、出力接続装置１０３ｂ、マイクロ波伝送装置１０４ｂをさらに含む。電子加速ユニット１０２は電子加速器１の主体であり、電子発射ユニット１０１は電子加速ユニット１０２の前端に接続され、出力接続装置１０３は電子加速ユニット１０２の末端に接続され、マイクロ波伝送装置１０４は電子加速ユニット１０２と接続している。電源と制御システム１０７は、加速器１ａと１ｂの電子発射ユニット１０１ａと１０１ｂに接続し、且つこれらを制御し、また、電源と制御システム１０７は同時にマイクロ波パワー源１０６に接続し、且つこれらを制御し、マイクロ波パワー源１０６の出力はマイクロ波パワー分配装置１０５の入力端に接続され、マイクロ波パワー分配装置１０５の二つの出力端はそれぞれ二台の電子加速器１ａと１ｂのマイクロ波伝送装置１０４ａと１０４ｂに接続されている。共通ターゲットユニット２は、二つの入力接続装置２０１ａと２０１ｂ、真空ターゲット室２０２、ターゲット２０３、冷却装置２０４、冷凍システム２０５、真空システム２０６、集束装置２０７、集束制御装置２０８を含む。入力接続装置２０１ａと２０１ｂは真空ターゲット室２０２の一側に取り付けられ、ターゲット２０３は真空ターゲット室２０２の入力接続装置２０１ａ、２０１ｂに対向する他側に取り付けられ、入力接続装置２０１ａと２０１ｂの中心線はターゲット２０３における一点で交差し、通常はターゲット２０３の中心点である。真空システム２０６は、真空ターゲット室２０２の入力接続装置２０１ａ、２０１ｂ及びターゲット２０３と干渉しない側面に取り付けられ、入力接続装置２０１ａ、２０１ｂ、ターゲット２０３、真空システム２０６と真空ターゲット室２０２は全体で真空シール構造を構成する。冷却装置２０４はターゲット２０３の外側に取り付けられ、ターゲット２０３の非真空側の表面を囲み、冷凍システム２０５は冷却装置２０４と接続している。集束装置２０７は、入力接続装置の外側に取り付けられ、数が入力接続装置と同じであり、集束制御装置２０８は集束装置２０７に接続され、集束装置２０７の作動状態を制御する。二台の電子直線加速器１ａと１ｂの出力接続装置１０３ａと１０３ｂは、それぞれ共通ターゲットユニット２の入力接続装置２０１ａと２０１ｂに接続されている。
【００５５】
〈作動原理〉
電源と制御システム１０７の作用で、電子発射ユニット１０１ａと１０１ｂは同時に電子ビーム流を発生して、発生した電子ビーム流がそれぞれ電子加速ユニット１０２ａと１０２ｂに入るとともに、マイクロ波パワー源１０６は電源と制御システム１０７の制御でマイクロ波パワーを発生して、マイクロ波パワーがマイクロ波パワー分配装置１０５に入って、二部分に均一的に分配され、マイクロ波伝送装置１０４ａと１０４ｂに出力され、それぞれマイクロ波伝送装置１０４ａと１０４ｂを介して電子加速ユニット１０２ａと１０２ｂに送入され、１０２ａと１０２ｂの中で同時にマイクロ波電界を形成して、マイクロ波電界は電子発射ユニット１０１ａと１０１ｂで発生し且つそれぞれ電子加速ユニット１０２ａと１０２ｂの内部に入った電子ビーム流Ｅを加速して、電子ビーム流Ｅが１０２ａと１０２ｂの中で加速され高エネルギーを得て、それぞれ出力接続装置１０３ａと１０３ｂを介して共通ターゲットユニット２に入って、異なる角度でターゲット２０３に衝撃して、それぞれ図５の点線に示すような二つのＸ線放射場を発生して、この同時に発生した二つのＸ線放射場を重ね合わせて、図５の実線に示す平坦化したＸ線放射場を形成して、Ｘ線は比較的な大きい角度範囲内（例えば、−２０度〜２０度）において非常に良い強度の一致性を有する。
【００５６】
また、真空装置２０６は、真空ターゲット室２０２を高真空にし、且つ作動中に高真空を維持する。ターゲット２０３が電子ビーム流Ｅの衝撃を受ける時に発生した熱は冷却装置２０４と冷凍システム２０５に取り除かれ、作動温度の安定性を維持する。集束制御装置２０８は、集束装置２０７の作動を駆動（制御）し、電子ビーム流Ｅが入力接続装置２０１を通過する時に集束作用を受けて、電子ビームＥのビームスポット径が小さくなる。
【００５７】
放射線透視イメージング検査システムにおいて、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置を利用して、大きい角度分布範囲内において強度が一致する高エネルギーＸ線で被検査物を透視することで、イメージング角度が大きく、検査体積が大きく、画像の品質が高い。
【００５８】
放射線治療システムにおいて、本発明の平坦化したＸ線放射場を発生する装置を利用して、大きい角度分布範囲内において強度が一致する高エネルギーＸ線で放射線治療を行うことで、治療が均一的であり、効果が良い。
【００５９】
〈発明の効果〉
本発明は、主に平坦化したＸ線放射場を発生可能な装置を提供し、重ね合わせる方式により比較的広い角度範囲の平坦化したＸ線放射場を発生し、従来の技術の遮蔽の方式と比べて、平坦化したＸ線放射場の強度が大きいので、透視イメージングシステムまたは放射線治療システムの速度が速く、効率が高く、また、遮蔽の方式と比べて、より広い角度範囲の平坦化したＸ線放射場を発生することができるので、透視イメージングシステムが寸法と体積のより大きい品物対象を検査したり、放射線治療システムがより広い面積に対して均一に治療したりすることができ、また、放射線の遮蔽がないので、ターゲットポイントがぼんやりしたりアーティファクトを生じたりすることがなく、透視イメージング検査システムの画像解像度と精細度を高めることができ、電子加速器の台数を自由に増加させ、より大きい強度とより広い角度範囲の平坦化したＸ線放射場を得ることができ、更に透視イメージングシステム又は放射線治療システムの性能を高め、応用範囲を拡大することができる。
【００６０】
上記の通り、本願の発明を説明したが、これに限られない。本発明の主旨範囲内で、上記の実施形態を組み合わせたり変更したりすることができると理解すべきである。
【符号の説明】
【００６１】
１、１ａ、１ｂ：電子加速器、  １０１、１０１ａ、１０１ｂ：電子発射ユニット、  
１０２、１０２ａ、１０２ｂ：電子加速ユニット、                                
１０３、１０３ａ、１０３ｂ：出力接続装置、  １０４：マイクロ波伝送装置、      
１０５：マイクロ波パワー分配装置、  １０６：マイクロ波パワー源、              
１０７：電源と制御システム、  ２：共通ターゲットユニット、                    
２０１、２０１ａ、２０１ｂ：入力接続装置、  ２０２：真空ターゲット室、        
２０３：ターゲット、  ２０４：冷却装置、  ２０５：冷凍システム、              
２０６：真空システム、  ２０７：集束装置、  ２０８：集束制御装置、            
３：フラットニングフィルタ、  Ｅ：電子ビーム流、  Ｘ：Ｘ線、                  
θ：電子ビーム流の夾角
【図１】
0006263629.tif 000002
【図２】
0006263629.tif 000003
【図３】
0006263629.tif 000004
【図４】
0006263629.tif 000005
【図５】
0006263629.tif 000006
【図６】
0006263629.tif 000007
【図７】
0006263629.tif 000008
【図８】
0006263629.tif 000009
【図９】
0006263629.tif 000010
【図１０】
0006263629.tif 000011