トピックス
電子リニアックを用いたパラメトリック X 線源とその応用―回折強調イメージングと K 端差分法による元素検出―早川恭史
日本大学量子科学研究所電子線利用研究施設〒2748501 千葉県船橋市習志野台 7241

橋由美子
日本大学量子科学研究所電子線利用研究施設

要 旨〒2748501 千葉県船橋市習志野台 7241

日本大学電子線利用研究施設では電子リニアックを用いたパラメトリック X 線放射（PXR）による X 線源を開発し，連続エネルギー選択性を持つ単色 X 線ビームをユーザー利用研究に供給している。PXR ビーム内のエネルギー分散を利用することで，円錐広がりを持った X 線ビームでありながら完全性の高い単結晶を分光結晶に用いた回折強調
イメージング（DEI）が可能である。位相コントラストイメージングに加え，DEI の実験系を K 端差分法（KES）に応用可能な特定元素の K 殻吸収端を跨いだ 2 色交差ビームの形成に利用することができる。この 2 色交差ビームを用いると KES に必要な 2 色の像を同時に取得することが可能で，コンピュータ断層撮像（CT）により対象元素の 3 次元分布が得られる。

で単色な X 線源が望ましいため，パラメトリック X 線放1. はじめに射（ Parametric X ray Radiation, PXR ）と呼ばれる現象

電子加速器を用いる光源として，シンクロトロン放射光を放射源として採用することになった。

（ Synchrotron Radiation, SR ）や自由電子レーザー（ FreePXR は相対論的な荷電粒子が周期構造を持つ結晶媒質

Electron Laser, FEL ）等がよく知られている。加速器光を通過する際に生じる放射現象で，外見上は X 線 Bragg

源の特徴として高輝度高指向性が挙げられるが，挿入光回折の入射 X 線を荷電粒子に置き換えた形である4)。単色

源や分光器との組み合わせにより連続波長選択性を持った化された回折 X 線が同様に得られ，そのエネルギーは結単色光源を実現できるところも大きな利点である。しかし

晶面 への 荷電 粒子の 入射 角に応 じて連 続的 に変わ る。

ながら，いずれの放射原理においても X 線領域までカ

LEBRA では専用ビームラインを持つ 2 結晶型 PXR 線源

バーするには数 GeV 領域の電子エネルギーが必要となを開発し，2004年に PXR ビームの取り出しと観測に成功

り，加速器の規模も大きくなる。従来より小型の電子加速した。それ以降，応用の開拓をしつつ PXR 線源のユー器で実現できる X 線源の開発が模索されており，その例

ザー利用を進めている5)。エネルギー可変単色 X 線であるとしてレーザーコンプトン散乱（ Laser Compton Scatter-

ことに加え，比較的広い照射野を有しているため応用とし

ing, LCS）を用いた X 線源開発などがある1)。日本大学電てはイメージングが中心となっている。電子リニアックの子 線 利 用 研 究 施 設 （ Laboratory

Beam

平均ビーム電流に制約され，平均強度が低く画像取得にはResearch and Application, LEBRA）における X 線源開発

時間を要するが，従来では GeV クラスの SR 光源以外で

ofElectronもその一環といえる2) 。日大 LEBRA は 125 MeV 電子リは難しいとされていた先端的な X 線イメージングを大学

ニアックを利用した FEL 放射光施設として設置され，附置施設で可能にした6)。

2001 年に波長 1.5 mm の近赤外 FEL 発振に成功し， 2004

年から利用研究にビームを供給している3)。FEL の開発と並行して電子リニアックを用いた X 線源の開発が検討されたが，加速器の設計上の最大エネルギーが 125 MeV で

2. PXR 線源の特徴
2.1

PXR の発生機構とその特性あることに加え，放射線発生装置としての申請においても相対論的な速度の荷電粒子であれば粒子の種類に依らず

100 MeV を上限 とした 運転 で許可 を受 けてい るこ とか

PXR は生じるが， X 線源開発の観点から以下では入射粒

ら，通常の挿入光源では実現困難なことは明らかであっ子として電子のみを考える。 PXR は，入射電子の進行方た。また，特徴のある X 線源となるにはエネルギー可変向のローレンツ収縮のために進行方向に対して垂直方向の放射光 March 2020 Vol.33 No.2 ●87(C) 2020 The Japanese Society for Synchrotron Radiation ResearchFig. 1

(Color online) Schematic explanation of the wavefront formation of PXR induced by the electric ˆeld of a relativistic
electron.

Fig. 2(Color online) The spatial distribution of PXR from Si(111) planes irradiated with a 100
MeV electron at the.
Bragg angle of 7.5°

電場が先鋭化し，それにより結晶原子が分極するのに伴う放射と解釈できる。 Fig. 1 に概念図を示すが，結晶の場合

たすエネルギーと一致し， Bragg 回折と同様に Bragg 角

は光源となる原子が周期的に並んでいるため，相対論効果に相当する角度を調整することにより，放射される X 線

により破線にあるような波面が形成される7)。放射は前方のエネルギーを選ぶことができる。電子エネルギーは放射と後方に生じるが，前方は共鳴遷移放射に相当し，その波の広がり角つまり X 線ビームの指向性には影響するが，面間隔（波長）は電子エネルギーに強く依存する。それに光子エネルギーは電子エネルギーにはほとんど依存せず，対し，後方放射の波面間隔は十分に相対論的な領域では電結晶の種類と放射方向で決まる。得られる X 線のエネル

子エネルギーの変化に鈍感で，光子エネルギーは結晶面間ギーが電子エネルギーに依らないのは PXR の大きな特徴

隔と放射方向で決まる。単位ベクトル V の方向に放射さの一つである。単一の電子による PXR 強度の空間分布はれる PXR の光子エネルギー v は，入射電子速度を \，中心が弱くなるため，応用面で不利な要因になり得るが，結晶の逆格子ベクトルを ，真空中の光速を c とすると

電子ビームは結晶内で多重散乱を受けて mrad オーダーの角度広がりを持つようになり，実際に観測される PXR

v＝c|\|
,
V
c－ \

(1)

ビームの分布は中心の凹みが埋まり，比較的平坦なビーム
プロファイルになる。これは応用としてイメージングに向いている要素の 1 つである。また， Eq. ( 2)を全立体角でとなる。全エネルギー E の電子（静止質量 m ） 1 個が厚積分した 1 電子当たりの放射確率は，結晶の種類や厚さ

さ L の 結 晶 を 通 過 す る 際 に ， 立 体 角 dV に 放 出 さ れ るに依存するが，概ね10－5～10－4のオーダーである。

PXR 光子数 dN は

2.2
2

dN e 2vL|x(v)|2＝(c－\V)dV 2p[|vc V×(cv \＋)| , (2){|vc V － | ＋( v[) g }
2

2

⊥

⊥

2

2

－2

2 結晶型 PXR 線源

結晶を回して電子ビーム軸と結晶面の成す角（これをBragg 角と呼ぶことにする）を調整すれば， PXR の光子

エネルギーを自由に選ぶことができる。しかし，エネル
ギーの変化に伴い X 線の放射方向も変わるため，日大LEBRA では PXR の放射源の結晶と同じ結晶面による回と表される8)。ここで， g＝ E/mc 2, [＝|\|, V⊥ と ⊥ はそ

折で PXR ビームを反射し，固定ポートからビームを取りれぞれ V と の \に対する垂直成分である。 x( v ) は結出すことにした。ここで，電子エネルギーが SR 光源に比晶の電気感受率のフーリエ成分であり，誘電率は 1 で近べて低く放射円錐広がりが10 mrad 程度あるため，結晶の似している。 Eq. ( 2 )の放射分布は， \と の成す面を水回折で効率良く輸送できるかが問題となる。電子速度と結平とすると Fig. 2 のようになり，他の相対論的電子による晶の逆格子ベクトルが水平面上にある場合， PXR ビーム

放射現象と同様に 1 / g に依存した角度広がりを持ち，中は水平方向にエネルギー分散を持つ。Bragg 角を u，水平

心が凹んだ形となる9) 。中心の PXR エネルギー Eq. ( 1 )

面上に放射される PXR と電子ビームの成す角を q とする

は，入射電子が X 線であった場合に Bragg 回折条件を満と，Eq. (1)は88 ● 放射光 March 2020 Vol.33 No.2

トピックス ■ 電子リニアックを用いたパラメトリック X 線源とその応用

v＝

c|| sin u
d(v)
vB＋
Du
1－b cos qdq(1－1－sincos2u2u Du)＝v 1－( tanDuu),

vB

B

(3)

と近似できる10)。ここで，vB＝c||/2 sin u は通常の X
線 Bragg 回折のエネルギーと一致する PXR ビームの中心|/c1 とエネルギーである。Du＝q－2u は微小で，b＝|\近似している。このエネルギー分散は PXR ビームの中心
軸からの水平方向のずれ Du に対して線形なエネルギー変化となっており，空間チャープとも呼べる特性となっている。また，電子速度がビーム軸に対して僅かに傾いている

Fig. 3(Color online) The beamlines (PXR, FEL) of the LEBRA
facility.

場合にも Eq. (3)と同様な近似が成り立ち，電子ビームにある程度の角度発散があっても，放射される方向が同じな
Speciˆcations of the LEBRPXR source.

ら PXR エネルギーが変わらないという性質がある11) 。

Table 1

ターゲット結晶から放射された PXR に対し，ターゲット

Electron energy
Accelerating frequencyと同じ結晶面の第 2 結晶を（＋, －）平行配置に置くと，円錐広がりの角度シフトと Eq. (3)に従うエネルギーシフ
トが補償し合い，PXR ビーム全体で第 2 結晶の Bragg 回
折条件が満たされる。その結果，円錐ビームであるにもかかわらず，完全性の高い平行平板結晶を用いて PXR ビー
ムを高効率で反射することが可能となる。厳密には完全平行配置では回折されず，第 2 結晶の角度を 0.01 °程度小さ
くずらす必要がある。また，その回折幅は電子エネルギーに強く依存し，エネルギーが低くなるにつれて幅が広がり，ピークでの反射率が低下する。結晶にシリコン（Si）

100 MeV2856 MHz100130 mA
45 ms25 pps13.3 mA

Macropulse beam current
Macropulse duration
Repetition rate
Average beam current
Beam radius on the target～0.2 mm (rms)

PXR energy range
Si(111) target:
Si(220) target:
Xray window

4.020.5 keV
6.533.6 keV
125mmthick PET

Irradiation ˆeld
Total Xray photon rate at Xray window

100 mm in dia.
～107/s＠17.5 keV

単結晶を用いる場合， 100 MeV の電子で発生した PXR
ビームに対する第 2 結晶の最大反射率は，X 線エネル
ギーにもよるが概ね 10 程度である12) 。これは単結晶をダーである。加えて， X 線窓はターゲット結晶から 7.3 m

用いた円錐 X 線ビームの輸送効率としては十分高いもの離れており，円錐ビームである PXR は直径 100 mm の窓であり， X 線のエネルギー選択性を保ちつつ固定ポート

径一杯に広がるため，面積当たりの X 線フラックスは非からの取り出しを可能にする。 LEBRAでは第 2 結晶で角常に低くなる。従って，従来的な X 線回折や散乱実験の度チューニングが可能な分離型 2 結晶システムを PXR 発

ように細くコリメートされた X 線ビームを要求する応用

生装置として開発し， Fig. 3 のように既存の FEL ビームには不向きである。一方，直径100 mm の照射野内の強度

ラ イ ン と 平 行 に PXR ビ ー ム ラ イ ン を 設 置 し た 。 PXR

分布が比較的均一であるため，必然的にイメージングに基

ビームは厚さ 2 m の遮蔽壁を介し，加速器運転中に人がづく手法が応用の中心となっている13,14)。従来的な吸収イ

立ち入り可能な実験室にある X 線窓から取り出される。

メージングに加え，位相コントラストイメージング

専用ビームラインを持った PXR 線源の開発は世界初の試（ Phase Contrast Imaging, PCI ）や分散型 X 線吸収微細みであり，現時点でも唯一の常設 PXR 線源となっている。

構造（ X ray Absorption Fine Structure, XAFS ）測定が試みられている15,16)。

2.3

LEBRAPXR 線源の仕様と応用

LEBRA では PXR 放射源として， Si ( 111 ) もしくは Si( 220 ) の単結晶を用いている。 LEBRA PXR 線源の仕様
を Table 1 に示す。パルス型リニアックを用いているため

3. PXR を用いた回折強調イメージング実現した PXR の応用の内，特筆すべきものが PCI の測パルス X 線源であり，電子ビームの平均電流が数 mA に定手法の 1 つとして知られている回折強調イメージング制約されることから，X 線光子数率は高々107個/s のオー（ DiŠraction Enhanced Imaging, DEI）である17)。DEI は

放射光 March 2020 Vol.33 No.2 ●89

X 線が試料を透過する際に受ける屈折散乱を下流の分程度であるが，十分大きな分光結晶を用意することができ光結晶で測る手法であり，Si 単結晶を用いる場合，1 mrad

れば，直径100 mm の照射野が可能である。

オーダーの屈折を検出することができる18) 。そのために

LEBRA PXR 線源は SR 光源に比べて平均強度が大きは平面波的な X 線ビームが必要で，実験研究は主に第 3く劣るため， X 線像の撮像には時間を要する。使用する

世 代 SR 光 源 を 用 い て な さ れ て き た 。 PXR ビ ー ム の 場

X 線エネルギーにもよるが，分光結晶で回折される像 1合，第 2 結晶を（＋, －）に置くのと同様に 3 番目の分光枚の取得に数 10 秒～ 10 分程度必要である。分光結晶の角結晶を（＋ , － , ＋）配置に置くことで，円錐ビームであ度スキャニングを実施すると，1 試料の測定時間は数時間りながら平面波的に回折することができる。第 2 結晶のに及ぶことが通常となっている。これまでの努力により電段階では回折幅とピーク反射率が電子エネルギーに依存す子リニアックは安定しており，長時間に渡る DEI 実験にるが，第 3 結晶の回折幅は 0.001 °程度と Si 単結晶自体の特に支障は無い。現在では DEI は LEBRAPXR線源の主幅とほぼ同じで，ピークでの反射率も 70～ 80になる。

要な応用の 1 つとなっており，数多くの実験が実施されこの様な特性のため，第 3 結晶を分光結晶とする形で，て い る1921) 。 Fig. 6 に 25.5 keV の PXR ビ ー ム を 用 い た

円錐状の PXR ビームを用いた DEI の実施が可能となる。

DEI 測 定 の 例 を 示す 。試 料 は ア ク リ ル ， 発 泡 スチ ロ ーFig. 4 は PXR 線源を用いた DEI 測定系の概念図である。

ル，ポリスチレンでできた棒であり，吸収コントラストが3 番目の分光結晶は Bragg ケース， Laue ケース共に可能非常に弱い試料である。 DEI で得られた像を処理するこであり，そこで得られた回折曲線の例を Fig. 5 に示す。

とで位相勾配像（Fig. 6(c)）が得られる。発泡スチロール

円錐ビームを用いた DEI には大きな利点がある。SR 光

においては， X 線小角散乱（ Small Angle Xray Scatter-

源の場合，広い照射野を得るために100 m 程度の伝搬距離

ing, SAXS ）の寄与で強いコントラストが得られる（ Fig.

や非対称結晶を用いた X 線ビームの拡大が必要となる。

6(d)）ことが確認されている22)。

それに対し， PXR では円錐広がりによって比較的短距離で広い照射野が得られる。 LEBRA PXR の場合，測定系の置き場所の問題でターゲット結晶から距離 10 m で DEI実験を実施しているが， X 線窓直後でも十分広い照射野が得られる。現状の DEI 実験の照射野は20～30 mm 四方

4. K 端差分法による元素イメージング
4.1

K 端差分法物質原子による X 線の吸収は，その内殻電子の束縛エネルギーを越えるところで不連続的に変化する。吸収が不連続的に変わるエネルギーは元素毎に固有で吸収端と呼ばれるが，最内殻の K 殻の場合が特に吸収の変化が大きく，元素の同定に利用することができる。対象となる元素の K 殻吸収端より僅かに高いエネルギーの X 線で撮った像と，僅かに低いエネルギーで撮った像の差分を取ると，対象元素が存在する場所のみ X 線吸収に違いが出る。つ

Fig. 4(Color online) Schematic top view of the setup for DEI using the LEBRAPXR source.

Fig. 5(Color online) The rocking curves observed at the 3rd
analyzercrystal of the DEI setup.

Fig. 690 ● 放射光 March 2020 Vol.33 No.2

(Color online) (a) The samples for the DEI experiment using 25.5keV PXR. (b) The absorptioncontrast image. (c)The phasegradient image. (d) The SAXScontrast image.

トピックス ■ 電子リニアックを用いたパラメトリック X 線源とその応用

まり，その元素の 2 次元マップが得られることになり，K端差分法（KEdge Subtraction, KES）とも呼ばれる23)。
KES をコンピュータ断層撮像（ Computed Tomography,
CT）に適用すれば，元素の 3 次元分布が得られる。
KES イメージングは吸収端エネルギーを跨ぐ 2 色の X

線による撮像が必要なことから，単色で連続的にエネル
ギーを選べる SR 光源で行われてきた。最近， LCS 線源の準単色 X 線を用い，試料前の対象元素フィルターの有
無で KES を行う試みも報告されている24) 。いずれにせよ，加速器光源からの単色化された X 線ビームを用いる
場合は 2 色同時撮像は困難であり，別々に 2 種類の撮像をする必要がある。時間的に分離した測定となるため，この方法は temporalKES と呼ばれることもある。 PXR 線
源はビーム内に空間チャープに伴うエネルギー幅を有しているが，照射野内のエネルギーを全て吸収端より高く，もしくは低くすることができるため，SR 光源と同じ様に通常の temporal KES が可能である。 PXR の平均強度が低いため， CT 撮像に少なくとも 1 時間程度は必要となるが，ストロンチウム（ Sr ）元素を対象とした temporal 
KESCT を実施し，Sr の 3 次元マッピングに成功してい

る25)。

4.2

Fig. 7(Color online) Schematic top view of the setup for simultaneous KES imaging.

Fig. 8(Color online) The photograph of the experimental setup
for simultaneousKES CT.

4.3

同時 KESCT による元素トモグラフィ

同時 KES 法

通常の KES では取得される 2 種類の像は時間的に異なるが，2 色像を同時に撮像しようという試みもいくつかなされている。 X 線源ではなく画像検出器のレベルでエネ
ルギー分別して KES に相当する処理を行う方法などが試
み ら れ て い る26) 。 SR 光 源 の 場 合 ， カ ナ ダ 放 射 光 源（Canadian Light Source, CLS）等で湾曲結晶ポリクロメー
ターを用いる方法が開発されている。吸収端近傍にエネル
ギー分散を持つ収束ビームを作り，焦点に試料を置いて 2
色同時測定する方法であるが，直接得られるのは 1 次元像であり，3 次元 CT には 2 軸掃引が必要となる27,28)。
それに対し， PXR 線源では Fig. 7 のような DEI 測定系を流用した実験系で同時 KES が可能となる。 PXR ビー
ム内の空間チャープによるエネルギー変化は，結晶の種類
や X 線エネルギーにもよるが，概ね中心エネルギーの 10程度である。対象元素の K 殻吸収端に PXR ビームの中心エネルギーを調整し，低エネルギー側のみ分光結晶で反射すると，吸収端を跨いだ 2 色交差ビームが形成される。
2 本のビームのエネルギー差は数 100 eV ～ 1 keV 程度のSr を含んだ試料に対して行った，中心エネルギー 16.1

KES に適したものであり，その交差点に試料を置くだけ

keV の PXR ビームを用いた同時 KES CT による元素ト

で，吸収端上下の像 2 枚が同時に撮像できる。実際にはモグラフィの例を紹介する。Fig. 9(a)に示す試料は，エポ

同時に得られる 2 次元投影像には Bragg 角の 2 倍の視差

キシ樹脂中に白色顔料 SrTiO3 ( STO ）で着色したポリエがあるが，試料を回転させて 3 次元 CT 撮像を行う場合

チレン小片（Sr 元素は重量比で4.8）を分散させたもの

は，同時に 2 色の断層像が得られるといって差し支えなである。これに対して同時 KES 法で得られた投影像（撮い。 Fig. 8 に実際の測定系の様子を示す。 X 線画像検出器

像時間20 s）が Fig. 9(b)である。第 3 結晶の反射率がおには ，感度 と有 効面積 に優 れるフ ラット パネ ル検 出器

よそ75であるため，2 本のビームで得られる画像の画質（FlatPanel Detector, FPD）を主に使用している。

に大きな差は無く，差分処理する際の問題が少ない。約 2

放射光 March 2020 Vol.33 No.2 ●91

Fig. 11

Fig. 9(Color online) (a) The sample for simultaneousKES CT at
16.1 keV. (b) A typical projection image of the simultaneousKES CT measurement.

(Color online) (a) The sample composed of ˆve epoxy
pellets containing Sr element of 5, 1, 0.5, 0.1, and0 in weight ratios from the top. (b) The image value ofthe subtraction tomographic image as a function of Sr concentration in the sample.

リングし，その平均をプロットしたグラフが Fig. 11( b )である。横軸には Sr 元素の濃度を取っているが，0.11の範囲では差分像の明度値は元素濃度に対して良い線形性を持っており，元素濃度分布の定量分析に応用できる可能性が示唆される。濃度 5で線形から外れエラーが大きいのは，濃度が高すぎて顔料が不均一となったことと，透過光子が少なすぎて吸収係数の計算が不正確になったためと考えられる。
Fig. 10(Color online) (a) The 3D volume rendering for tomographic images reconstructed from the KESCT data: (left)lowenergy image, (right) highenergy image. (b) The subtraction image corresponding to the Sr elemental distribution.

5. おわりにPXR という現象を線源として利用するためには電子ビーム軌道上に結晶ターゲットを挿入する必要があるた
め，蓄積リングのような周回型加速器では難しい。その意

時間掛けて取得した 360枚の投影像（角度ステップ 0.5 °）味では電子リニアックに向いた X 線源であるといえるが，から再構成した結果が Fig. 10 ( a )である。画像の明度をエ

X 線の平均強度についてはリニアックの平均電流に制約

ポキシ樹脂の領域で規格化し擬似カラーで表現したボリ

されてしまう面がある。しかしながら，加速器が十分に安ュームレンダリングであるが，内部が見えるように切断処定であれば，測定時間は掛かるものの，DEI や KES のよ理を施してある。両者の差分が Fig. 10(b)であるが， Sr 元

うな，これまでは規模の大きな SR 光源施設以外では困難

素を含む部分で高いコントラストが得られている。 Sr をとされていたイメージング実験を大学附置の加速器施設で含まないエポキシ領域にも差分が残っているが，その値は行うことができる。特に，同時 KESCT による 3 次元元

Sr に依るものの 1 程度であるので，適当に閾値を設定

素イメージングは SR 光源でも行われていないユニークなしてやれば不可視化できる。定性的には， KES によって手法である。また，リニアックのパルス特性を利用すればSr 元素の 3 次元分布が得られたといってよい29)。

時間依存計測への応用も原理的には可能である。ピコ秒～

KES は吸収による手法のため，蛍光法ほど微量な元素

マイクロ秒領域の時間分解測定への取り組みは今後の課題

に対する感度は期待できない。しかしながら， Sr 元素のの 1 つといえる。質の高い実験データを得るためには，

場合に重量比 5程度で非常に高いコントラストが得られ

高感度低ノイズで安定な検出器を導入するなどで X 線たことから，1以下の濃度に対する検出感度も期待でき

強度の不足を補う努力が必要となるが，大学附置施設の中る。そこで検出感度を定量的に調べるために，Fig. 11(a)の小規模加速器を用いて先端的な実験手法を実施できること

ような STO で着色したエポキシ樹脂ペレットで構成されは，放射光科学の裾野を広げるという面でも大きな意義がる試料を用意し，同時 KESCT 測定を行った30)。各ペレあるものと考える。

ットの Sr 元素濃度は重量比で 5, 1, 0.5, 0.1 , 0（無着色）である。 CT 撮像では Fig. 10の場合と同様に，1
枚当たり20 s の投影像を360枚取得した。再構成された断層像の差分において，各ペレットの領域の明度値をサンプ

92 ● 放射光 March 2020 Vol.33 No.2

トピックス ■ 電子リニアックを用いたパラメトリック X 線源とその応用

謝辞
日大 LEBRA の PXR 線源は文科省学術フロンティア推12)

進事業「可変波長高輝度単色光源の高度利用に関する研究」

13 )（ 2000 2007 年度）によって開発整備された。また，
PXR による同時 KES 法の研究は，文科省科研費基盤研

14)

究(B)（課題番号25286087）によってなされたものである。 PXR 線源の開発と応用の高度化は，日本大学電子線

15)

利用研究施設のスタッフ一同の弛まぬ努力によって成されたものである。特に， 2019 年 5 月 23 日に急逝された佐藤勇先生（ KEK 名誉教授，日本大学元教授）のご尽力とご16)

決断が無ければ，日大 PXR 線源が実現することはなかったであろう。ここに佐藤先生のご功績に深く感謝するとともに，謹んで哀悼の意を捧げる。

17)
18)
19)

参考文献
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20 )
21)

22)

23)
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放射光 March 2020 Vol.33 No.2 ●

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著者紹介
早川恭史

橋由美子

日本大学量子科学研究所 教授
E-mail: yahayak＠lebra.nihon-u.ac.jp
専門加速器科学，放射線物理学［略歴］
1998 年 3 月京都大学理学研究科物理学第二専攻修了。博士（理学）。 1998 年 4 月日
本大学原子力研究所助手，同量子科学研究所専任講師，同准教授を経て， 2014 年 4月より現職。

日本大学理工学部理工学研究所上席研究員
E-mail: yumikot＠lebra.nihon-u.ac.jp
専門X 線イメージング［略歴］
1985年 4 月1998年 3 月株式会社東芝勤務。
2001 年 3 月総合研究大学院大学数物科学研究科修了。博士（理学）。日本大学理工学部物理学科助手，同理工学研究所上席研究員，高エネルギー加速器研究機構研究員，同特別技術専門職を経て， 2017 年 10月より現職。

DiŠraction
enhanced imaging and elemental imedge subtraction as applicaaging based on K
ray source driven by antions of a parametric X
electron linac
Yasushi HAYAKAWA

Laboratory for Electron Beam Research and Application (LEBRA), Nihon
University, Narashinodai 7241, Funabashi 2748501, Japan

Yumiko TAKAHASHI

Laboratory for Electron Beam Research and Application (LEBRA), Nihon
University, Narashinodai 7241, Funabashi 2748501, Japan

Abstract

An Xray source based on parametric Xray radiation (PXR) at Nihon University has a capability
providing an energyselective monochromatic Xray beam to users studies. The energy dispersion
in the PXRbeam proˆle allows diŠractionenhanced imaging (DEI) employing perfect mono
crystal as an analyzer, even though the PXR beam has a relatively wide radiationcone. In addition
to phasecontrast imaging, the DEI setup can be utilized to form dualenergy crossing beams withslightly diŠerent energies across the Kedge of a speciˆc element, which is applicable to Kedge
subtraction (KES) imaging. Using the dualenergy crossing beams, we can simultaneously observe 2color images for KES, and a 3dimensional distribution of the element is obtained by computed tomography (CT).

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