(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線光源（１）と照射試料（２）との間の光軸（Ｂ）線上に、内部にＸ線の散乱防止用ガスを充填して密閉された筒形状のチャンバ（３）を配置し、該チャンバ（３）の一方端にＸ線減衰率の低い透過膜（１０）で密閉されたＸ線入射孔（８）を開設すると共に、他方端に前記透過膜（１０）で密閉されたＸ線出射孔（９）を開設し、更に前記チャンバ（３）の内部に、前記Ｘ線入射孔（８）からＸ線出射孔（９）にかけて通過する前記光軸（Ｂ）を夫々遮断する第一のシャッタプレート（１３）と第二のシャッタプレート（１４）とを光軸（Ｂ）に沿って前後に設け、ソレノイドで駆動する前記第一のシャッタプレート（１３）と第二のシャッタプレート（１４）の何れか一方を閉姿勢、他方を開姿勢とした状態から、前記一方が開姿勢となった所定時間後に他方を閉姿勢とする状態に制御することを特徴とするＸ線シャッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、試料の物性等を精度高く測定できるようにしたＸ線シャッタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
試料にＸ線を照射し、その試料から発生する回折Ｘ線や蛍光Ｘ線を検出して、試料の元素や組成を分析することが広く行われている。そしてこの場合、試料自体の物性、或いは測定する目的等によって、Ｘ線の照射時間の設定が極めて重要な問題となる。
【０００３】
例えば蛋白質等の試料は、Ｘ線の照射時間が大きいと分解して分子構造が異なってしまい、つまり著しく崩壊してしまう。
【０００４】
或いは、試料に熱・圧力等を加えるといった外部因子で、その分子構造の変化を時系列で正確にリアルタイムで測定しようとする場合には、Ｘ線の照射を短時間にスポット的に行う必要がある。
【０００５】
このような試料の物性等の分析を精度良く達成するには、Ｘ線の高いエネルギーを短時間照射して二次元検出器で測定するのが望ましく、この短時間の照射を実現させる装置として、Ｘ線光路にソレノイドで駆動するシャッタプレートを配置する手段が採られていた。
【０００６】
ソレノイドで駆動するシャッタプレートの実動作時間は１ミリ秒程度と極めて早く、モータ等、代用となるアクチュエータの実働時間よりもはるかに高速である。処が、従来のこの種のシャッタプレートは、それが閉姿勢からＸ線が通過できる開姿勢となり、更に閉姿勢となるまでの所要時間に、早くても８０ミリ秒程度がかかってしまう。これはソレノイドが、電圧を印加してから動作が開始するまで４０乃至５０ミリ秒もかかるからである。
【０００７】
試料に対するＸ線の照射時間は、その測定目的や試料の物性自体によって様々であるが、一枚のシャッタプレートの開閉動作による上記した従来のシャッタ装置では、数ミリ秒単位の照射時間を得ることができない不満点があった。
【０００８】
そこで従来、例えば特開平６−１３８２９９号公報の「放射線のシャッタ装置」や、特開平１０−３００８９３号公報の「高速Ｘ線シャッタ」等が開発されている。前者には、発射された弾丸が光路を瞬間的に遮断してシャッタ機能をさせようとする発明が開示され、後者には、回転ドラムに径方向にＸ線透過穴を開設し、ドラムの回転により透過穴と光軸とが一致した瞬間にのみＸ線が通過できる発明が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した前者の発明「放射線のシャッタ装置」は、火薬の爆発等で弾丸を発射させるものであるから、構成が複雑となり費用がかかり、再現に手間がかかり、更には別途に補助シャッタプレートを必要とする等、多くの欠点があった。
【００１０】
また、上記した後者の発明「高速Ｘ線シャッタ」は、回転ドラムが始動から等速回転になるまで時間がかかり、しかも尚その回転が不安定であるからＸ線が均一タイミングで透過穴を通過せず、また先の場合と同様別途に補助シャッタプレートを必要とする等、多くの不都合があった。
【００１１】
本発明は、上述した従来の問題、不満を解消するべく開発されたもので、ソレノイドで駆動する二枚のシャッタプレートの作動タイミングを調整することにより、Ｘ線光路の開閉を極めて短時間の瞬間的単位で制御できるようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、Ｘ線光源と照射試料との間の光軸線上に、内部にＸ線の散乱防止用ガスを充填して密閉された筒形状のチャンバを配置し、このチャンバの一方端にＸ線減衰率の低い透過膜で密閉されたＸ線入射孔を開設すると共に、他方端に透過膜で密閉されたＸ線出射孔を開設し、更に前記したチャンバの内部に、前記したＸ線入射孔からＸ線出射孔にかけて通過する光軸を夫々遮断する第一のシャッタプレートと第二のシャッタプレートとを光軸に沿って前後に設け、ソレノイドで駆動する第一のシャッタプレートと第二のシャッタプレートの何れか一方を閉姿勢、他方を開姿勢とした状態から、一方が開姿勢となった所定時間後に他方を閉姿勢とする状態に制御することを特徴とする構成である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
Ｘ線光源１と照射試料２との間の光軸Ｂ線上に配置されるチャンバ３は、筒壁４の両端を端板５で密閉した筒形状であって、筒壁４や端板５は、鉛板６にアルミ板７を外装した二層構造であり、Ｘ線の散乱防止用ガスとしてヘリウムガスを内部に充填する。ここで内側を鉛板６としたのは、Ｘ線が内部で散乱反射することを抑止するためである。
【００１４】
また、Ｘ線光源１に対向する一方の端板５の中心にはＸ線入射孔８、照射試料２に対向する他方の端板５の中心にはＸ線出射孔９が開設され、このＸ線入射孔８とＸ線出射孔９とは、Ｘ線減衰率の低いカプトン膜やベリリウム膜等の透過膜１０で密閉されている。
【００１５】
更に、チャンバ３内部には３枚の隔壁１１が設けられ、この各隔壁１１の中心には開口部１２が開設されている。そして図示実施例では、チャンバ３は、その軸心がＸ線の光軸Ｂと一致するように位置設定されており、従ってＸ線光源１から出射されれたＸ線は、透過膜１０を透過してＸ線入射孔８、三つの開口部１２、Ｘ線出射孔９、透過膜１０を通過して試料２に到達するのである。
【００１６】
処で、上記した各隔壁１１には、その夫々の開口部１２をソレノイド（図示省略）の駆動で開閉することのできるシャッタプレートが設けられており、従ってこのシャッタプレートを閉姿勢にすることにより、通過するＸ線の光路を遮断する。
【００１７】
図示実施例でこの三枚のシャッタプレートは、夫々がタンタルで成形され、Ｘ線光源１の側から順に第一のシャッタプレート１３、第二のシャッタプレート１４、第三のシャッタプレート１５となっていて、夫々が独立して作動する。
【００１８】
図１は、Ｘ線光源１からＸ線を出射した際の各シャッタプレートの時間的な動作経過を示すもので、図１（ａ）では、第一のシャッタプレート１３が閉じ、第二のシャッタプレート１４と第三のシャッタプレート１５が開いた姿勢にあり、従ってＸ線光路は、第一のシャッタプレート１３によって遮断されている。
【００１９】
この状態から第一のシャッタプレート１３を開くと、Ｘ線は三つの開口部１２、Ｘ線出射孔９等を通過して試料２を照射し（図１（ｂ）参照）、更にこの状態で第二のシャッタプレート１４を閉じると、Ｘ線光路は第二のシャッタプレート１４によって遮断されることになる（図１（ｃ）参照）。
【００２０】
従って、第一のシャッタプレート１３が開いてから第二のシャッタプレート１４が閉じるまでが試料２に対するＸ線の照射時間であり、即ち、第一のシャッタプレート１３を開いた後、第二のシャッタプレート１４を閉じるタイミングを制御することにより、この試料２に対するＸ線の照射時間を制御することができるのである。
【００２１】
前述したように、ソレノイドで駆動するシャッタプレートの実動作時間は１ミリ秒程度であるが、ソレノイド自体の作動は電圧を印加してから動作が開始するまで約４０乃至５０ミリ秒の時間を要する。従って本発明に於いても、第一のシャッタプレート１３とそのソレノイド、及び第二のシャッタプレート１４とそのソレノイドの夫々の動作時間を個々に測定把握し、試料２に対する予め設定されたＸ線の照射時間に対応させて、あたかも同期したように夫々を動作させるの必要がある。
【００２２】
図３はその具体的な測定手段の一例を示すもので、第一のシャッタプレート１３とそのソレノイド、及び第二のシャッタプレート１４とそのソレノイドの、実動作時間及び電圧を印加してから動作が開始するまでの時間である夫々の動作時間は、夫々に接続された開閉センサが個別に測定し、その値を測定回路に送る。ここでの開閉センサは、シャッタプレートの開閉状態を夫々感知する。
【００２３】
そして、この測定された時間パラメータを設定し、予め設定されたＸ線の照射時間を勘案して動作定数を計算し、第一のシャッタプレート１３と第二のシャッタプレート１４の動作をタイミング発生回路、駆動回路を介して同期させる。
【００２４】
尚、準備段階として、電源投入時にコントローラ（図示省略）を初期化し、次いで第一のシャッタプレート１３と第二のシャッタプレート１４の動作確認を行う。シャッタプレートとそのソレノイドの実動作時間及び電圧を印加してから動作が開始するまでの時間は、夫々の動作特性が個々に異なるばかりでなく、状況によっても異なるため、この測定作業の介しに際して上記動作確認を必ず行うことになる。
【００２５】
図２は、この第一のシャッタプレート１３と第二のシャッタプレート１４の動作確認作業を示すもので、ここでは第三のシャッタプレート１５を閉鎖した姿勢にする。これは保安を目的とするもので、動作確認作業時に誤ってＸ線が発射されたとしても、この第三のシャッタプレート１５によりＸ線の光路を遮断し、試料２方向への出射が行われないようにするためである。
【００２６】
この状態で、第一のシャッタプレート１３とそのソレノイド、第二のシャッタプレート１４とそのソレノイドの、夫々の実動作時間及び電圧を印加してから動作が開始するまでの時間を、予め測定することになる。
【００２７】
【発明の効果】
よって、本発明にかかるＸ線シャッタ装置によれば、試料に対するＸ線の照射時間を極めて微細なミリ秒単位で制御することができ、従って試料の変質等を防ぎ、試料の時系列変化を観察することも可能となる等、多くの優れた作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるＸ線シャッタ装置の断面図である。
【図２】動作確認状態の断面図である。
【図３】制御系のブロック図である。
【符号の説明】
１；Ｘ線光源、２；試料、３；チャンバ、４；筒壁、５；端板、６；鉛板、７；アルミ板、８；Ｘ線入射孔、９；Ｘ線出射孔、１０；透過膜、１１；隔壁、１２；開口部、１３；第一のシャッタプレート、１４；第二のシャッタプレート、１５；第三のシャッタプレート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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