JP2011243579A - 本発明の非平行形状フィールドを有するx線源 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】X線照射装置であって、放射の収束パターンを有するX線を生成するための、連続な、実質的に凹面の放射素子909は電子を放射し、加速フィールドは、適切な電圧を、放射された電子が目標材料905に向かって加速して衝突するように加えることにより、放射素子909と目標材料905の間に確立される。そのような衝突から生成されたX線は、内部チューブ911内の目標体積913に向かって導かれる。このようにして、目標体積の内容物が効率よく照射される。
【選択図】図9
Description
本発明は一般的には、X線の生成および使用法に関し、より特別には、連続源からの収束または発散X線放射パターンを生成するためのシステムおよび方法に関する。
X線の形状での高エネルギー電磁放射は、幅広い分野および試みにおいて使用されている。医学的撮像におけるX線の使用は、多くの人にとっては、おそらく最も身近な例であるが、他の使用法も数多く存在する。例えば、X線は、撮像目的ではなく、医薬品または薬物などの活性化を目的とする医療的状況において使用できる。更に、石油の探索または表面下の撮像と関連してなどのように、地中および地質探査におけるX線放射の使用法が数多く知られている。X線放射の1つの有効的使用法は、生物的および他の汚染を削減するための薬物の処理にある。例えば、食品に照射することで微生物を殺し、食品を消費する際の安全性を高めることができる。廃水または排水は同じように照射して汚染を削減できる。
本発明の実施形態により、X線の生成および使用法に対する新しい技術が提供される。ここで記述される技術は、点源ではなく、1つまたは2つ以上の放射表面を利用する。放射表面と目標表面の形状は、本発明の実施形態においては、放射表面からの電子が目標表面に衝突することより収束放射フィールドが生成されるようになっている。本発明の更なる実施形態においては、目標表面は、管状部材の外部表面に、収束放射フィールドが管状部材内で起きるように位置している。これは、液体、気体などの流動性材料の放射処理に対しては特に有効である。
Claims (72)
- X線生成装置であって、
内部経路と外部表面を有する第1管状部材であって、前記外部表面は、前記表面の少なくとも一部上に、電子衝撃に応答してX線放射を発するX線発生材料を有する第1管状部材と、
実質的に同心円状の関係で前記第1管状部材を取り囲む第2管状部材であって、前記第1および第2管状部材の間に空隙があり、前記第1円柱形チューブの前記外部表面に面する内部表面を有し、前記内部表面はその少なくとも一部上に電子エミッター素子を備える第2管状部材と、を備えるX線生成装置。 - 加速フィールドが前記電子エミッター素子と、前記第1管状部材の前記外部表面の間に維持される、請求項1に記載のX線生成装置。
- 前記電子エミッター素子は、ゲート制御される電子エミッターである、請求項1に記載のX線生成装置。
- 前記電子エミッター素子は、熱イオン電子エミッターである、請求項1に記載のX線生成装置。
- 前記電子エミッター素子から発せられた電子は、前記内部管状部材の前記外部表面に向かって加速し、その上の前記X線放射材料に衝突し、それにより前記X線放射を引き起こす、請求項2に記載のX線生成装置。
- 前記発せられたX線放射の少なくとも一部は、前記第1管状部材の前記内部経路に入る、請求項5に記載のX線生成装置。
- 前記内部管状部材の外部表面と、前記外部管状部材の前記内部表面は空隙を画定し、前記空隙は密封され、周囲の圧力未満に排気される、請求項1に記載のX線生成装置。
- 前記空隙は、1.33322×10-3Pa(10-5torr)未満の圧力に排気される、請求項7に記載のX線生成装置。
- 前記第1および第2管状部材の少なくとも1つは、実質的に滑らかな断面を有する、請求項1に記載のX線生成装置。
- 前記第1および第2管状部材の少なくとも1つは、滑らかでない断面を有する、請求項1に記載のX線生成装置。
- 前記第1および第2管状部材の少なくとも1つは、実質的に円形の断面を有する、請求項1に記載のX線生成装置。
- 前記第1および第2管状部材の少なくとも1つは、多角形の断面を有する、請求項1に記載のX線生成装置。
- 前記第1および第2管状部材の間の前記空隙内に、1つまたは2つ以上の絶縁スペーサを、前記スペーサが、お互いに関して非導電配置にある前記第1および第2管状部材を維持するように備える、請求項1に記載のX線生成装置。
- 前記第2管状部材は、X線放射に対して実質的に不透明である、請求項1に記載のX線生成装置。
- 目標材料のX線処理方法であって、
前記目標材料を、主要本体と、電子衝撃に応答してX線放射を発する金属層でコーティングされた外部表面と、を有する格納チューブ内に配置するステップであって、前記格納チューブの前記主要本体はX線に対して実質的に透明であって、前記格納チューブは、エミッターチューブの前記内部表面に取り囲まれ、前記エミッターチューブの前記内部表面は、電子エミッター表面を備える、前記目標材料を配置するステップと、
前記エミッター表面から電子を抽出するステップと、
加速電位を、前記エミッター表面と前記格納チューブの前記金属層の間に加えるステップであって、それにより、前記抽出された電子は前記金属層に向かって加速して衝突し、そこからのX線放射の放出を促進し、そのX線放射の少なくとも一部は、前記格納チューブの前記本体を透過し、その中に配置された目標材料に衝突する、加速電位を加えるステップと、を含む方法。 - 前記目標材料は液体材料である、請求項15に記載のX線処理方法。
- 前記目標材料はガス状またはプラズマ材料である、請求項15に記載のX線処理方法。
- 前記目標材料は固体またはスラリー材料である、請求項15に記載のX線処理方法。
- 前記格納チューブと前記エミッターチューブの間の空間を排気して、前記空間内の圧力を周囲の圧力未満に減少することを更に含む、請求項15に記載のX線処理方法。
- 前記格納チューブと前記エミッターチューブの間の前記空間を、1.33322×10-3Pa(10-5torr)未満に排気することを更に含む、請求項19に記載のX線処理方法。
- 前記格納チューブは、入口と出口を備え、前記目標材料を前記格納チューブ内に配置する前記ステップは、前記材料を前記入口に導き、前記材料を、前記チューブを通して移動し、前記材料を前記出口において取り除くことを含む、請求項15に記載のX線処理方法。
- X線照射装置であって、
放射の収束パターンを有するX線を生成するための、連続な、実質的に凹面の放射素子と、
所定の目標体積であって、前記発せられた放射の少なくともかなりの部分は、前記所定の目標体積に集中するような、所定の目標体積と、を備えるX線照射装置。 - 前記放射の収束パターンは、πステラジアンに実質的に焦点を合わせられる、請求項22に記載のX線照射装置。
- 前記放射の収束パターンは、2πステラジアンに実質的に焦点を合わせられる、請求項22に記載のX線照射装置。
- 前記放射の収束パターンは、10度、90度、180度、および270度から構成されるグループから選択された断面角内で実質的に焦点を合わせられる、請求項22に記載のX線照射装置。
- 前記連続凹面放射素子は全体的に凹面であるが、複雑な表面を有する、請求項22に記載のX線照射装置。
- 前記連続凹面放射素子は全体的に凹面であり、滑らかな表面を有する、請求項22に記載のX線照射装置。
- 凹面電子エミッター素子を備え、前記X線放射素子と、前記電子エミッター素子のそれぞれは、それぞれの焦点を有し、前記電子エミッター素子と、前記X線放射素子の焦点は、前記所定の目標体積と同じ側にある、請求項22に記載のX線照射装置。
- 加速フィールドが、前記電子エミッター素子と、前記X線放射素子の間に維持される、請求項22に記載のX線照射装置。
- 前記電子エミッター素子は、ゲート制御される電子エミッター層を備える、請求項22に記載のX線照射装置。
- 前記電子エミッター素子は、フィールド放射を介して電子を発する、請求項22に記載のX線照射装置。
- 前記電子エミッター素子は、熱イオン放射を介して電子を発する、請求項22に記載のX線照射装置。
- 前記電子エミッター素子から発せられた電子は、前記加速フィールドの影響のもとで前記X線放射素子に向かって加速し、前記X線放射素子に衝突し、それにより、前記X線放射を引き起こす、請求項29に記載のX線照射装置。
- 発せられたX線放射は、前記目標体積に到達するためには、前記X線放射素子を通過しなければならない、請求項33に記載のX線照射装置。
- 発せられたX線放射は、前記目標体積に到達するためには、前記電子エミッター素子を通過または通り抜けなければならない、請求項33に記載のX線照射装置。
- 前記電子エミッター素子は、その中に空間を有する不連続表面であり、放射は、その中の前記空間を主に通過することにより前記素子を通過する、請求項35に記載のX線照射装置。
- 前記電子エミッター素子と前記X線放射素子は、その間に空隙を画定し、前記空隙は密封され、周囲の圧力未満に排気される、請求項28に記載のX線照射装置。
- 前記空隙は、1.33322×10-3Pa(10-5torr)未満に排気される、請求項28に記載のX線照射装置。
- 前記電子エミッター素子と前記X線放射素子の間の前記空隙内に、1つまたは2つ以上の絶縁スペーサを、前記スペーサが、お互いに関して非導電配置にある前記電子エミッター素子とX線放射素子を維持するように備える、請求項28に記載のX線照射装置。
- X線生成装置であって、
内部経路と外部表面を有する第1管状部材であって、前記外部表面はその上に、電子エミッター素子を有する第1管状部材と、
実質的に同心円状の関係で前記第1管状部材を取り囲む第2管状部材であって、前記第1および第2管状部材の間に空隙があり、前記第1円柱形チューブの前記外部表面に面する内部表面を有し、前記内部表面は、電子衝撃に応答してX線放射を発する目標層を備える、第2管状部材と、を備えるX線生成装置。 - 加速フィールドが、前記電子エミッター素子と前記第1管状部材の前記外部表面の間に維持される、請求項40に記載のX線生成装置。
- 前記電子エミッター素子は、ゲート制御される電子エミッター素子である、請求項40に記載のX線生成装置。
- 前記電子エミッター素子は、エミッター材料のらせん状巻線から形成される、請求項40に記載のX線生成装置。
- 前記エミッター素子から発せられた電子は、前記第2管状部材の前記内部表面に向かって加速し、その上の前記目標素子に衝突し、それにより前記X線放射を引き起こす、請求項41に記載のX線生成装置。
- 前記発せられたX線放射の少なくとも一部は、前記第1管状部材の前記内部経路に向けて導かれてそこに入る、請求項44に記載のX線生成装置。
- 前記発せられたX線放射の少なくとも一部は、前記第2管状部材を通過して、装置から出て行く、請求項44に記載のX線生成装置。
- 前記第1管状部材の外部表面と、前記第2管状部材の前記内部表面は空隙を画定し、前記空隙は密封され、周囲の圧力未満に排気される、請求項40に記載のX線生成装置。
- 前記空隙は、1.33322×10-3Pa(10-5torr)未満に排気される、請求項47に記載のX線生成装置。
- 前記第2管状部材は、X線放射に対して実質的に不透明である、請求項40に記載のX線生成装置。
- 目標材料のX線処理方法であって、
前記目標材料を、その上に電子エミッター素子を有する外部表面を有する格納チューブ内に配置するステップであって、前記格納チューブはX線に対して実質的に透明であって、前記格納チューブは、X線チューブの前記内部表面により取り囲まれており、前記X線チューブの前記内部表面は、電子衝撃に応答して、X線放射を発する目標層を備える、ステップと、
前記エミッター素子から電子を抽出するステップと、
前記抽出された電子を前記目標層に向けて加速し、それにより、前記加速された電子は前記目標層に衝突して、そこからのX線放射の放出を促進し、そのX線放射の少なくとも一部は、前記格納チューブを通過し、その中に配置された前記目標材料に衝突する、前記抽出電子加速ステップと、を含む、目標材料のX線処理方法。 - 前記格納チューブと前記X線エミッターチューブの間の空間を排気して、前記空間内の圧力を周囲の圧力未満に減少することを更に含む、請求項50に記載のX線処理方法。
- 前記格納チューブと前記X線エミッターチューブの間の前記空間を、1.33322×10-3Pa(10-5torr)未満に排気することを更に含む、請求項51に記載のX線処理方法。
- 前記格納チューブは入口と出口を備え、前記目標材料を前記格納チューブ内に配置する前記ステップは、前記材料を前記入口に導き、前記材料を、前記チューブを通して移動し、前記材料を前記出口において取り除くことを含む、請求項50に記載のX線処理方法。
- 目標材料を処理する電子衝撃装置であって、
前記目標材料を収納する第1管状部材と、
前記第1管状部材を取り囲むような同心円状の関係にある第2管状部材であって、環状空間が前記第1および第2管状部材の間に画定され、電子放射材料である、第2管状部材と、
前記第2管状部材からの放射電子を、前記第1管状部材に向けて加速するための電圧供給手段と、を備える電子衝撃装置。 - 前記第2管状部材は熱イオン電子放射材料である、請求項54に記載の電子衝撃装置。
- 前記第2管状部材はフィールド電子放射材料である、請求項54に記載の電子衝撃装置。
- 前記第2管状部材からの電子放射率を制御するためのゲートを更に備える、請求項54に記載の電子衝撃装置。
- 目標材料を処理する電子衝撃装置であって、
電子エミッター部材と、
前記エミッター部材を取り囲むような関係にある管状部材と、
前記電子エミッター部材からの放射電子を前記管状部材に向けて加速して、前記電子の少なくとも一部が、前記管状部材を通過して、前記装置から出て、前記目標材料に衝突するようにする電圧供給手段と、を備える電子衝撃装置。 - X線生成装置であって、
電子エミッター素子と、
前記電子エミッター素子を実質的に同心円状の関係で取り囲む管状部材であって、前記電子エミッター素子に面する内部表面を有し、前記内部表面は、電子衝撃に応答してX線放射を発する目標層を備え、X線放射に対して実質的に透明である管状部材と、を備えるX線生成装置。 - 前記電子エミッター素子を取り囲む前記管状部材の内部にあり、それと実質的に同心円状である内部管状部材を更に備え、前記電子エミッター素子は、前記内部環状部材と、前記電子エミッター素子を取り囲む前記管状部材の間に存在し、前記内部管状素子の前記外部表面は、電子衝撃に応答してX線放射を発する第2目標層を備える請求項59に記載のX線生成装置。
- 加速フィールドは、前記電子エミッター素子と、前記目標層と前記第2目標層の両者の間に維持される、請求項59に記載のX線生成装置。
- 加速フィールドは、前記電子エミッター素子と、前記目標層の間に維持される、請求項59に記載のX線生成装置。
- 前記電子エミッター素子は、ゲート制御される電子エミッター素子である、請求項62に記載のX線生成装置。
- 前記電子エミッター素子は、エミッター材料のらせん状巻線から形成される、請求項62に記載のX線生成装置。
- 前記エミッター素子から発せられる電子は、前記目標層に向かって加速して衝突し、それにより、X線放射が引き起こされる、請求項62に記載のX線生成装置。
- 前記管状部材は、前記電子エミッター素子が存在する空隙を画定し、前記空隙は密封され、周囲の圧力未満に排気される、請求項59に記載のX線生成装置。
- 前記空隙は、1.33322×10-3Pa(10-5torr)未満に排気される、請求項66に記載のX線生成装置。
- ポータブルハウジングから、広角X線放射を生成する方法であって、
内部空間を画定し、更に電子衝撃に応答してX線放射を製造する前記ハウジング内に電子を生成し、
前記生成された電子を前記ハウジングに向けて加速し、
前記生成された電子の少なくとも一部を前記ハウジングに衝突させ、それによりX線放射を生成し、
前記生成されたX線放射の一部を、前記ハウジングを通過させ、及び前記ハウジングからの前記生成されたX線放射の一部を反射し、
前記生成されたX線放射の前記反射された一部を、前記内部空間を通って通過させ、前記生成されたX線放射の前記反射された一部の少なくともある部分を、前記ハウジングを通って通過させる、広角X線放射の生成方法。 - 前記電子を生成するステップは、ゲート操作される電子エミッターを使用することを備える、請求項68に記載の方法。
- 前記電子を生成するステップは、熱イオン電子エミッターを使用することを備える、請求項68に記載の方法。
- 前記内部空間は密封され、周囲の圧力未満に排気される、請求項68に記載の方法。
- 前記内部空間は、1.33322×10-3Pa(10-5torr)未満に排気される、請求項71に記載の方法。
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