(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｘ線天文学や医療などの分野では、放射線を数μｍφから数十μｍφにまで細く絞ることが求められるため、放射線を透過させない程度の十分厚く、かつ、放射線を細く絞ることができるよう、厚さが１ｍｍ以上で、穴径（直径）が３００μｍ以下の貫通穴を有する放射線コリメータを提供する。【解決手段】上面が開放された容器の底面から略鉛直方向に径が５〜３００μｍのワイヤーを張り、この容器にＢｉ及び／又はＰｂを６０重量％以上含む合金を入れて融点以上に加熱し又は融点以上に加熱した合金を流し込み、冷却後、容器から取り出すことで、厚さが１ｍｍ以上で、穴径（直径）が３００μｍ以下の貫通穴を有する放射線コリメータを製造することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面が開放され、深さがコリメータの厚さ以上である容器の底面から略鉛直方向に少なくとも１本のワイヤーが張られ、この容器にＢｉ及びＰｂから成る群から選択される少なくとも１種の金属を６０重量％以上含む金属を入れて融点以上に加熱し又は融点以上に加熱した金属を流し込み、冷却後、容器から取り出すことから成る、厚さが１ｍｍ以上で、穴径が３００μｍ以下の貫通穴を有する放射線用コリメータの製法。
【請求項２】
前記金属が、Ｂｉ、Ｐｂ及びＳｎから成る群から選択される少なくとも２種の金属を８５重量％以上含み、Ｂｉ及びＰｂの一方又は両方を６０重量％以上含む低融点合金である請求項１に記載の製法。
【請求項３】
前記合金の残余が、Ｃｄ又はＩｎである請求項１に記載の製法。
【請求項４】
前記ワイヤーの材質が、樹脂、金属又はカーボンである請求項１に記載の製法。
【請求項５】
前記ワイヤーが直線状を保つに十分な張力で張られた請求項１に記載の製法。
【請求項６】
更に前記ワイヤーを除去することを含む請求項１に記載の製法。
【請求項７】
前記ワイヤーの材質が樹脂であって、ワイヤーがコリメーター内に残置される請求項１に記載の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放射線用コリメータの製造方法に関し、より詳細には、コリメータ厚さが１ｍｍ以上で、貫通穴の穴径が３００μｍ以下である、貫通穴を有する放射線用コリメータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線用コリメータは、放射線を径を細く絞った平行光線にするという目的で用いられ、Ｘ線天文学や、物性物理学、医療方面などさまざまな分野で必要とされている。精密さが必要とされる場合には、Ｘ線を数μｍから数十μｍの径に絞ることが求められ、そのためイオンビームを用いて穴を開ける方法、微細な柱の上から金属を蒸着し、金属膜を剥がして作る方法、ドリルにより穴を開ける方法、化学エッチングにより穴を開ける方法などの様々な製法が開発されている（特許文献１〜４など）。例えば、１０ｋｅＶ程度までの低エネルギー用であれば、イオンビームを照射して薄い金属箔に微細な貫通孔を開けたものが実用化されている。この場合の穴径は４μｍまで小さくできているが、このような加工方法では５０μｍ程度以上の厚さの金属箔を加工できない。このコリメータの場合素材が透けずに機能できる限界のエネルギーは２０ｋｅＶ程度である。ドリルで機械的に孔を開ける方法では、穴径３００μｍで１ｍｍ厚がおおよその限界である。このように２０ｋｅＶ以上の高エネルギーで使える２００μｍ以下の小さな径を持つコリメータは今まで開発されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２９９４９９
【特許文献２】特開平２−２５３２００
【特許文献３】特開２０００−２４９７６７
【特許文献４】特開２００５−３４５４６７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
イオンビームを用いれば穴径５μｍ程度の微細な穴も開けられるが、５０μｍ厚以上の素材で作ることが難しい。金属膜を剥がして作る方法でも１５μｍ以上の厚みで作ることが難しい。ドリルによる穴開けは厚い物が製作できるが、穴径約３００μｍ以下の小さな穴開けは難しい。化学エッチングでは穴が"つづみ"型でストレートな筒状にならず、表面では穴径が２０μｍ以上に大きくなる。
本発明は、用いる放射線を透過させない程度の十分な厚さを確保してかつ放射線の径を細く絞ることができるように、穴径（直径）が１０〜３００μｍで［厚み／穴径］比が１０以上の、貫通穴を有する放射線コリメータ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】
【０００５】
本発明は、上面が開放され、深さがコリメータの厚さ以上である容器の底面から略鉛直方向に少なくとも１本のワイヤーが張られ、この容器にＢｉ及びＰｂから成る群から選択される少なくとも１種の金属を６０重量％以上含む金属を入れて融点以上に加熱し又は融点以上に加熱した合金を流し込み、冷却後、容器から取り出すことから成る、厚さが１ｍｍ以上で、穴径が３００μｍ以下の貫通穴を有する放射線用コリメータの製法である。該金属材料としては、Ｂｉ及びＰｂから成る群から選択される少なくとも１種の金属を６０重量％以上含む低融点合金が好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の方法により作製されるコリメータを使用することにより、１００ｋｅＶ前後までの硬Ｘ線に対し十分な厚さを確保すると共に、径が１０μｍサイズのビームを作ることができる。このコリメータは、様々なＸ線装置や放射光科学研究施設において、放射線の細いビームが必要となるあらゆる場面において有用であり、特にＸ線天文学や放射光科学などの分野で、様々なＸ線検出器の検出部の特性マップを求めるために有用である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】Ｘ線照射の実験系の配置図である。
【図２】撮影したＸ線写真である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のコリメータの製法は、容器の底面から略鉛直方向に少なくとも１本のワイヤーが張られた、上面が開放され、深さがコリメータの厚さ以上である容器に金属を入れて融点以上に加熱し又は融点以上に加熱した金属を流し込み、冷却後、容器から取り出すことから成る。
【０００９】
コリメータの素材（母材）としての金属材料としては、低融点合金を用いるのが好ましい。この合金は、Ｘ線阻止能の高いＢｉ及びＰｂの一方又は両方、好ましくは両方を６０重量％以上、好ましくは６５〜８０重量％含む。またこの合金は、融点を低下させるためにＳｎを１０〜３０重量％、特に１０〜２５重量％含むことが好ましい。この合金の残余の金属としては、特に制限はないが、Ｃｄ、Ｉｎなどが挙げられる。
この低融点合金は組成によって融点が47℃〜200℃、好ましくは100℃以下とすることができる。
このような低融点合金として、例えば、フジメタル工業（株）製低融点合金Ｎｏ．２４（組成；Ｓｎ１２％、Ｂｉ４９％、Ｐｂ１８％、Ｉｎ２１％、融点５８℃）、大阪アサヒメタル工場製Ｕアロイ７０（融点７０℃）、ローズ合金（Ｂｉ５０％、Ｐｂ２８％、Ｓｎ２２％、融点１１０℃）、ウッド合金 （Ｂｉ５０％、Ｐｂ２７％、Ｓｎ１３％、Ｃｄ１０％、融点７０℃）などが挙げられる。
芯材とするワイヤーは、コリメータの用途に応じ、径が５〜３００μｍの細線を用いればよく、材質としては、金属、樹脂、カーボンなど様々なものを使用できる。
【００１０】
製法の一例として、容器の中心に小さな穴を開け、ワイヤーを垂直に通しておもりを吊るすなどして真っ直ぐに張る。
次に、この容器に低融点合金（以下「合金」という）を入れて融点以上に加熱し又は融点以上に加熱した合金を流し込む。その方法としては、湯せんにより融かした合金を流し込む方法や、スライドレギュレータにより出力を落とした半田ごてを当てる方法、そしてドライヤーの温風を当てて融かす方法のいずれでもよい。
最後に固まった合金を容器から取り外す。母材からワイヤーを取り出すことが好ましいが、径が細くなるとワイヤーを引き抜く際に途中で切れやすいので、ワイヤーのＸ線透過率が母材のものより十分高ければ、ワイヤーを残置したままでもコリメータとしての使用に問題は無い。例えば、80keVの硬Ｘ線を用いた場合、ポリアミド製テグスはコリメータに残留しても十分なコントラストが得られる。一方、タングステンなどの金属は母材の合金よりもＸ線透過率が低いので、残留した場合にはコリメータとしての性能が低下し好ましくない。
【００１１】
このような方法でコリメータを作製した結果、コリメータの厚さが１ｍｍ以上と硬Ｘ線に対し十分な遮蔽能を有し、貫通穴の穴径が３００μｍ以下、特に１００μｍ以下の絞り性能の高い放射線用コリメータを得ることができる。特に、［厚み／穴径］比が１０以上の放射線コリメータが製造可能となる。
この放射線用コリメータは、Ｘ線、α線、β線用のコリメータとして使用できる。
【実施例】
【００１２】
以下、実施例にて本発明を例証するが本発明を限定することを意図するものではない。
実施例１
低融点合金として低融点合金Ｎｏ．２５（フジメタル工業株式会社製、融点４７℃、成分元素Ｓｎ ８．３ｗｔ％、Ｂｉ ４４．７ｗｔ％、Ｐｂ ２２．６ｗｔ％、Ｃｄ ５．３ｗｔ％、Ｉｎ １９．１ｗｔ％、比重８．８６、ブリネル硬度１２）を用い、ワイヤーとして径が２３０μｍのポリアミド製テグスを用いて、下記の手順で厚さが２．５ｍｍのコリメータを作製した。これらの母材は１００ｋｅＶ以下の硬Ｘ線に対して１０−４以下に減衰できる。
(1)容器と低融点合金の表面をアルコールで拭くなどして、不純物を取り除く。
(2)合金を少しずつ加えながら、ドライヤーの温風で合金を溶融させる。合金の温度は７０℃であった。
(3)ワイヤーがたるみなく垂直に吊り下げられていることを確認して、合金を常温で冷ます。
(4)容器から合金を取り出し、ワイヤーを引き抜く。
得られたコリメータの貫通穴の穴径はワイヤーの直径を穴径とした（２３０μｍ）。また［厚み／穴径］比は10.9であった。
【００１３】
実施例２
低融点合金として低融点合金Ｎｏ．２２（フジメタル工業株式会社製、融点７０℃、成分元素Ｓｎ １２．５ｗｔ％、Ｂｉ ５０．０ｗｔ％、Ｐｂ ２５．０ｗｔ％、Ｃｄ １２．５ｗｔ％、比重９．７３、ブリネル硬度９）を用い、ワイヤーとして径が１５０μｍのポリアミド製テグスを用いて、実施例１と同様の手順で厚さが６．２ｍｍのコリメータを作製した。
得られたコリメータの貫通穴の穴径は１５０μｍであり、［厚み／穴径］比は４１．３であった。
【００１４】
実施例３
ワイヤーとして径が５０μｍのタングステン製ワイヤーを用いて、実施例１と同様の手順で厚さが２．９ｍｍのコリメータを作製した。
得られたコリメータの貫通穴の穴径は５０μｍであり、［厚み／穴径］比は５８であった。
【００１５】
実施例４
実施例２で作製したコリメータを用いて、Ｘ線写真を撮影した。Ｘ線源として、Ｃｕターゲットの封入型Ｘ線管球(Philips社製)を使用し、Ｘ線写真フィルムとして、ミニコピーフィッシュフィルムHRII(FUJIFILM社製)を使用した。
まず、Ｘ線源、コリメータ、Ｘ線写真フィルムを図１のように並べ、Ｘ線写真フィルムの代わりにレーザーポインターを配置して、各部品の位置を調整した。レーザーポインターの光がコリメータを通り、X線発生装置の窓の中心に当たるように調節し、レーザーポインターを取り除く。このとき、封入線源からコリメータの終端までの距離は35cmであった。そしてコリメータのなるべく近くにカートリッジを貼り付けた台を置いた。このカートリッジとコリメータの間の距離は5mmであった。
アライメントが完了した後に、レーザーの代わりにＸ線写真フィルムを置き、Ｘ線発生装置を起動させた。15分のウォーミングアップ後にX線を照射し、Ｘ線写真を撮影した。ターゲットはK-αエネルギーが8.0keVのCuであったので、管電圧は20kVに設定し、管電流は15mAとした。露光時間は15秒である。
撮影像を図２に示す。長径が254μm、短径が51.3μmの楕円形の像が得られた。このコリメータを用いて径が１５０μｍのＸ線ビームを作ることができること、すなわちコリメータとして機能する直線性が得られることを確認した。
【図１】
2012042373.tif 000002
【図２】
2012042373.tif 000003