JP7228943B1 - Composite absorption material for scattered X-rays - Google Patents
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Abstract
【課題】従来、医療分野等でのＸ線利用において、患者等の身体・テーブル等の散乱体が、入射する一次Ｘ線の多くを散乱し、散乱Ｘ線の発生源となっている。これによって診療室内等の空間の放射線量率が高くなり、患者等・医療従事者を被ばくさせている。現状の対策では、医療従事者には重（暑）苦しい防護衣等の放射線防護具を着用するという負担を強いられている。【解決手段】本発明では、散乱Ｘ線を異なった役割を持った３層以上を密着して多層に重ねた複合吸収材料により減弱させて吸収する。複合吸収材料は、鉛の低反射減弱層（初層）、多層吸収層（拡散吸収体、電子吸収体）より構成される。１～３対の拡散吸収体と電子吸収体の対を隙間なく重ね合わせて配置することで、入射した散乱Ｘ線を最大限に効率的に線エネルギー吸収する。Ｘ線はそのエネルギーを光電子等の運動エネルギー等に変換させることで消滅する。【選択図】図１０Kind Code: A1 Conventionally, in the use of X-rays in the medical field, scatterers such as a patient's body and a table scatter most of the incident primary X-rays and become a source of scattered X-rays. This increases the radiation dose rate in spaces such as examination rooms, exposing patients and medical staff. Under the current countermeasures, medical workers are forced to wear radiation protection equipment such as protective clothing that is heavy (hot). Kind Code: A1 In the present invention, scattered X-rays are attenuated and absorbed by a composite absorption material in which three or more layers having different roles are adhered and stacked in multiple layers. The composite absorbing material is composed of a lead low-reflection-attenuation layer (initial layer) and multilayer absorbing layers (diffusive absorber, electron absorber). By arranging 1 to 3 pairs of diffusive absorbers and electronic absorbers so as to overlap each other without gaps, incident scattered X-rays are efficiently absorbed as much as possible by linear energy. X-rays are extinguished by converting their energy into kinetic energy of photoelectrons and the like. [Selection drawing] Fig. 10
Description
本発明は、エックス線（Ｘ線）源で発生した一次Ｘ線の照射を受けた散乱体が発生する散乱Ｘ線を、異なる特定の役割を持った異なる元素の層を密着して重ねた多層構造体で吸収することで、空間の放射線量率を低減することができる複合吸収材料に関するものである。 The present invention utilizes a multi-layer structure in which layers of different elements having different specific roles are closely stacked to scatter X-rays generated by a scatterer irradiated with primary X-rays generated by an X-ray (X-ray) source. The present invention relates to a composite absorbent material capable of reducing the radiation dose rate in space by being absorbed by the body.
医療分野ではＸ線管球を使用した検査・診断装置として、多目的診断用システム（例えば、Ｘ線テレビジョン（ＴＶ）装置）、Ｘ線によるＣＴ（Computed Tomography）装置（以下、「Ｘ線ＣＴ装置」という）、血管造影法（アンギオグラフィ）に使用するＸ線透視装置（以下、「アンギオ装置」という）、等が使用されている。一方、検査だけを目的とした歯科Ｘ線診断装置や***Ｘ線撮影装置（以下、「マンモグラフィー」という）等が使用されている。
これらの、Ｘ線管球でＸ線を発生する装置は比較的小規模なものを中心に、既に国内の医療分野でかなり普及している。
In the medical field, there are multi-purpose diagnostic systems (e.g., X-ray television (TV) equipment), CT (Computed Tomography) equipment using X-rays (hereinafter referred to as "X-ray CT equipment ), an X-ray fluoroscope used for angiography (hereinafter referred to as an angiography apparatus), and the like. On the other hand, a dental X-ray diagnostic apparatus, a mammography apparatus (hereinafter referred to as "mammography"), etc. are used only for the purpose of examination.
These devices that generate X-rays with an X-ray tube are already widely used in the domestic medical field, mainly in relatively small scale.
近年見られるものにＸ線管球を使用した装置のＸ線の放射線エネルギー（以下、「エネルギー」という）は、Ｘ線ＴＶ装置では８０～１３０キロ電子ボルト（ＫｅＶ）程度、Ｘ線ＣＴ装置では最大で１２０ＫｅＶ程度、アンギオ装置では同・１５０ＫｅＶ程度のＸ線を発生する。一方、歯科Ｘ線診断装置では同・６０～７０ＫｅＶ程度、マンモグラフィーでは同・３０ＫｅＶ程度のＸ線を発生する。
そのため、Ｘ線管球で発生できる最大エネルギーが１５０ＫｅＶ以下のＸ線利用は、既に国内の医療分野でかなり普及している。また、このエネルギー領域のＸ線は非破壊検査でも多用されており、機器分析では同・６９．５ＫｅＶ未満のＸ線が多用されている。
X-ray radiation energy (hereinafter referred to as "energy") of equipment using an X-ray tube in recent years is about 80 to 130 kiloelectron volts (KeV) for X-ray TV equipment, and It generates X-rays of about 120 KeV at maximum, and about 150 KeV in an angiography system. On the other hand, dental X-ray diagnostic equipment generates X-rays of about 60 to 70 KeV, and mammography generates X-rays of about 30 KeV.
Therefore, the use of X-rays with a maximum energy of 150 KeV or less that can be generated by an X-ray tube is already widely used in the medical field in Japan. X-rays in this energy range are also frequently used in non-destructive inspections, and X-rays of less than 69.5 KeV are often used in instrumental analysis.
最近の医療分野では、Ｘ線透視像や血管造影像などを見ながら、体内にカテーテルと呼ばれる細い管や針などを入れ、外科的手術なしで出来るだけ体に傷を残さずに病気を治療するインターベンショナル・ラジオロジー（Interventional Radiology、以下、「ＩＶＲ」と呼ぶ）の手法を用いた治療が年々、増加している。
上記アンギオ装置を適用する血管造影法（アンギオグラフィ）は、血管内に造影剤を注入し、その流れをＸ線で撮影することによって、血管そのものの形状などを観察する方法である。Ｘ線を通しにくい造影剤を目的の血管に流し込んでから、Ｘ線撮影をすることで、造影剤の入った部分の血管の形をはっきりと写しだすことができる。
In the recent medical field, a thin tube called a catheter or a needle is inserted into the body while looking at X-ray fluoroscopic images or angiography images, etc., and the disease is treated without leaving a scar on the body as much as possible without surgery. Treatment using interventional radiology (hereinafter referred to as “IVR”) technique is increasing year by year.
Angiography to which the angiography apparatus is applied is a method of injecting a contrast medium into a blood vessel and photographing the flow with X-rays to observe the shape of the blood vessel itself. By injecting a contrast agent that does not easily pass through X-rays into the target blood vessel and then taking an X-ray, it is possible to clearly show the shape of the blood vessel in the part containing the contrast agent.
ここではアンギオ装置を代表例として、その構造・使用法および空間線量率を説明する。アンギオ装置の代表的な構造は、患者が横たわる寝台（以下、「テーブル」という）の上下または左右のどちらかにＸ線管球を設置し、反対方向に設置したＸ線受像機にて患者を透過したＸ線を受光する。アンギオ装置では本来的にＸ線の直接線は管球を出て患者を通過して受像機に至るという、一直線で一方向の照射経路である。上記Ｘ線管球から照射され患者を通過したＸ線は受像機に入射して透視画像として液晶ＴＶ画面に表示されるが、Ｘ線の一部は患者の体で散乱し、装置の周囲に散乱線として放出される。アンギオ装置は、脳・心臓などの内臓・血管などのカテーテル手技を行うことが、大きな目的の１つとなっている。そのため、アンギオ装置では手術の時間中は常に透視または観察を行っている。術者を含む医療従事者はアンギオ装置の機側にいる時間が長いため、患者により散乱されたＸ線をかなり多量に被ばくすることになる。術者が装置の近傍で１０時間に及ぶ手技を行うこともある。術者が機側で頻繁に患者に対して手技を行う上記アンギオ装置における手術は長時間にわたる場合もあるため、術者を含む医療従事者の被ばく防護は重要な課題である。
なお、上述の通り、医療Ｘ線利用においては、患者や被検者の身体組織が照射されたＸ線を散乱する散乱体となっている。
Using an angiography device as a representative example, its structure, usage, and air dose rate will be explained here. A typical structure of an angiography system is that X-ray tubes are installed on either the top or bottom or left or right of a bed on which the patient lies (hereinafter referred to as "table"), and the patient is monitored by an X-ray receiver installed in the opposite direction. It receives transmitted X-rays. In an angiography system, the direct X-ray beam is inherently a straight, unidirectional exposure path that exits the tube, passes through the patient, and reaches the image receiver. The X-rays emitted from the X-ray tube and passed through the patient enter the receiver and are displayed as a fluoroscopic image on the liquid crystal TV screen. Emitted as scattered rays. One of the major purposes of the angiography apparatus is to perform catheterization procedures for internal organs such as the brain, heart, and blood vessels. Therefore, fluoroscopy or observation is always performed with the angiography device during the operation. Since medical personnel including the operator spend a lot of time near the angiography apparatus, they are exposed to a considerably large amount of X-rays scattered by the patient. In some cases, the operator may perform a 10-hour procedure in close proximity to the device. Since operations in the above angiography equipment, in which the operator frequently performs operations on the patient on the machine side, may take a long time, radiation protection for medical personnel including the operator is an important issue.
As described above, in the use of medical X-rays, body tissues of patients and subjects serve as scatterers that scatter irradiated X-rays.
非特許文献１では、国際放射線防護委員会（ＩＣＲＰ）の勧告図書であり、術者のＸ線透視ガイド下手技における放射線防護について述べている。また、非特許文献１ではテーブル近くおよびその周辺の相対的な放射線強度を表している。放射線の一次線源はＸ線管球であるが、この一次Ｘ線ビームは患者だけに照射すべきであると述べている。患者、装置の一部、テーブルから散乱する放射線、いわゆる「二次放射線」または「散乱線」が医療従事者の放射線被ばくの主な線源であり、有用な経験則によればＸ線管球に一番近い患者側のテ－ブル下部の位置で放射線量率が最も高くなると述べている。具体的には、非特許文献１の図３．７（Ｐ．２３）では、アンダーチューブ型のＸ線透視装置で計測される光子数は、テ－ブル上部の位置の一次Ｘ線の０．５倍（０．５×線量）、テ－ブル側部の位置の一次Ｘ線の１倍（１×線量）、テ－ブル下部の位置の一次Ｘ線の２～３倍（２－３×線量）になることを示している。
なお、本明細書の以降の部分では、特に断りがない限り、以下の用語を用いるものとする。まず、遮へいとはＸ線の透過を防ぐ現象の総称であり、細分化すると反射・散乱・吸収および別の光子発生等の個別の現象の全てを含んでいるが、特に断りがなく遮へいと述べる場合はこれら個々の現象を区別しなくても良い場合に使う用語とする。これは本発明が物資とＸ線との相互作用によるエネルギーの吸収、より詳しくは線エネルギー吸収（実施例７に定義する電子吸収が相当）に着目したものであるため、これとの区別を明確にするためである。なお、別の光子発生は、特性Ｘ線・オージェ電子の発生と制動放射による制動Ｘ線の発生の総称である。さらに、吸収体とは後述する拡散吸収体と電子吸収体の総称である。
放射線の一次線源はＸ線管球であるが、この一次Ｘ線ビームを「一次Ｘ線」と呼ぶ。Ｘ線管球の管電圧が１００ｋＶの場合、発生する一次Ｘ線は連続エネルギーとなり、概ね１００ＫｅＶが最大エネルギーとなる。また、Ｘ線発生装置の状態にもよるが、そのエネルギーの平均値（以下、「実効エネルギー」という）は最大エネルギーの６０～７０％程度の場合が多いため、ここでは６５％で一定と仮定する。本明細書の以降の部分では、特に断りがない限り、実効エネルギーを示すものとする。
一次Ｘ線が患者・被検者、装置の一部等に当たり散乱した放射線を「１次散乱線」と呼ぶ。１次散乱線がさらに他の床・壁・天井等の物質や患者・被検者、装置の一部等に当たり再散乱した放射線を「２次散乱線」と呼ぶ。以降を３次、４次と表現する。１次散乱線、２次散乱線等の全ての散乱線を総称して「散乱Ｘ線」と呼ぶ。また、散乱Ｘ線の中に含まれるが、物質にＸ線を照射した際にその物質から放射されるＸ線である特性Ｘ線と制動Ｘ線の２種類を総称して「二次Ｘ線」と呼ぶ。これに対して、一次Ｘ線があまり散乱や吸収されることなく、一次Ｘ線のエネルギーを殆ど維持したまま入射角そのままで透過するか、あるいは、小角度な散乱（以下、「小角散乱」という）をして透過したＸ線を「直接線」と呼ぶ。
さらに、診察用撮影室、検査室、治療室、エックス線診療室等を総称して「診療室内等」と呼ぶ。本明細書の以降の部分では、特に断りがない限り、Ｘ線管球の位置はテーブルの下部に配置するアンダーチューブ型のＸ線透視装置を例として記載する。
加えて、本明細書の以降の部分では、元素と記載した部分は特に断りがない限りその元素を含む材料を意味し、材料は特に断りがない限り金属元素単体の材料を意味する。金属元素単体の材料は薄い板状（シート状）または薄膜（箔状）のものが多い。
In the remainder of this specification, the following terms will be used unless otherwise specified. First, shielding is a general term for phenomena that prevent the transmission of X-rays, and when subdivided, it includes all individual phenomena such as reflection, scattering, absorption, and other photon generation, but it is referred to as shielding without any particular mention. The term is used when there is no need to distinguish between these individual phenomena. This is because the present invention focuses on absorption of energy due to the interaction between materials and X-rays, more specifically, linear energy absorption (equivalent to electron absorption defined in Example 7). It is for The photon generation is a general term for the generation of characteristic X-rays/Auger electrons and the generation of bremsstrahlung X-rays due to bremsstrahlung. Furthermore, the absorber is a general term for a diffusion absorber and an electron absorber, which will be described later.
The primary source of radiation is the X-ray tube, and this primary X-ray beam is called "primary X-rays". When the tube voltage of the X-ray tube is 100 kV, the generated primary X-rays have continuous energy, and approximately 100 KeV is the maximum energy. Also, depending on the state of the X-ray generator, the average value of the energy (hereinafter referred to as "effective energy") is often about 60 to 70% of the maximum energy, so here it is assumed to be constant at 65%. do. In the remainder of this specification, effective energy shall be indicated unless otherwise specified.
Radiation scattered by primary X-rays hitting a patient/examinee, part of an apparatus, etc. is called "primary scattered radiation". Radiation that the primary scattered radiation strikes other materials such as floors, walls, ceilings, patients, examinees, a part of the apparatus, etc., and is rescattered is called "secondary scattered radiation." The following are expressed as tertiary and quaternary. All scattered radiation such as primary scattered radiation and secondary scattered radiation are collectively referred to as "scattered X-rays". In addition, although it is included in scattered X-rays, the two types of characteristic X-rays and bremsstrahlung X-rays, which are X-rays emitted from a substance when it is irradiated with X-rays, are collectively referred to as "secondary X-rays." ”. On the other hand, the primary X-rays are not scattered or absorbed much, and the energy of the primary X-rays is mostly maintained and transmitted at the incident angle. ) is called a “direct ray”.
In addition, the radiography room for medical examination, the examination room, the treatment room, the X-ray examination room, etc. will be collectively referred to as the "examination room, etc.". In the rest of this specification, an undertube type X-ray fluoroscopy apparatus in which the X-ray tube is placed under the table will be described as an example, unless otherwise specified.
In addition, in the rest of this specification, unless otherwise specified, the part described as an element means a material containing that element, and unless otherwise specified, a material means a material of a single metal element. Many of the materials of single metal elements are thin plates (sheets) or thin films (foils).
従来法規に基づき、医療用のＸ線を発生するＸ線管球の周囲には鉛材料がＸ線遮蔽体として設置されおり、出射方向以外の一次Ｘ線を遮へいしている。一般に、遮へい材料に鉛（Ｐｂ）を使用した場合、管電圧１５０キロボルト（ｋＶ）で発生したＸ線の半価層は約０．３ミリメートル（ｍｍ）と言われている。通常の診察用撮影室であればＸ線遮蔽体は鉛の厚さ約１ｍｍで法令等に定める基準値を充分満足するとされている。 Based on conventional regulations, a lead material is installed as an X-ray shield around an X-ray tube that generates X-rays for medical use, and shields primary X-rays other than in the emission direction. In general, when lead (Pb) is used as a shielding material, the half-value layer of X-rays generated at a tube voltage of 150 kilovolts (kV) is said to be about 0.3 millimeters (mm). It is said that an X-ray shield made of lead with a thickness of about 1 mm sufficiently satisfies the standard values stipulated by laws and regulations in a normal examination radiography room.
Ｘ線管球では、真空中に封入したフィラメントと金属ターゲットの間に数１０ｋＶの高電圧をかけて、フィラメントから発生する熱電子を加速し、ターゲットに衝突させてＸ線を発生させている。医療用のＸ線透視装置のＸ線源の場合は、通常、ターゲットにはタングステン（Ｗ）が使用される。発生するＸ線は２種類ある。大きな運動エネルギーをもった熱電子がＷターゲットで急速に減速される際に放出されるのが制動放射によるＸ線（以下、「制動Ｘ線」という）である。制動Ｘ線は連続エネルギーを持つ。制動Ｘ線の最大エネルギーは、Ｘ線管球の管電圧によって決まる。管電圧が１００ｋＶの場合、一次Ｘ線の最大エネルギーは概ね１００ＫｅＶとされている。これに加えて、Ｘ線管球に加える電圧がある値を越えると、ターゲットに用いた金属固有の波長（すなわち、エネルギー）をもつ非常に鋭いピークが現れる。これが固有のエネルギー（以下、「単色」という）の特性Ｘ線である。Ｗターゲットの場合は、管電圧が６９．５ｋＶを超えた際に、約５８～５９ＫｅＶと約６７ＫｅＶの２本のピークが現れる。
これらＷやＰｂの特性Ｘ線は一般に光子数が多く、あらゆる方向に向けて放出される。これを有効に遮るには一定の厚みの遮へいが必要となる。また、連続エネルギーの制動Ｘ線もあらゆる方向に向けて放出される。Ｘ線管球を収納するケースは数ｍｍの鉛（Ｐｂ）で製作されており、これで遮へいされている場合が多く、一般にＸ線管球の一次Ｘ線は出口窓以外からは出射されない。
In an X-ray tube, a high voltage of several tens of kV is applied between a filament enclosed in a vacuum and a metal target to accelerate thermal electrons generated from the filament and cause them to collide with the target to generate X-rays. For X-ray sources in medical X-ray fluoroscopes, tungsten (W) is commonly used as the target. There are two types of X-rays generated. X-rays due to bremsstrahlung (hereinafter referred to as ``bremsstrahlung X-rays'') are emitted when thermal electrons with large kinetic energy are rapidly decelerated by the W target. Bremsstrahlung X-rays have continuous energy. The maximum energy of braking X-rays is determined by the tube voltage of the X-ray tube. When the tube voltage is 100 kV, the maximum energy of primary X-rays is approximately 100 KeV. In addition, when the voltage applied to the X-ray tube exceeds a certain value, a very sharp peak with a wavelength (ie, energy) specific to the metal used for the target appears. This is a characteristic X-ray of specific energy (hereinafter referred to as "monochromatic"). In the case of the W target, two peaks of about 58-59 KeV and about 67 KeV appear when the tube voltage exceeds 69.5 kV.
These characteristic X-rays of W and Pb generally have a large number of photons and are emitted in all directions. In order to block this effectively, a certain thickness of shielding is required. Bremsstrahlung X-rays of continuous energy are also emitted in all directions. The case containing the X-ray tube is made of several millimeters of lead (Pb), and is often shielded by this, and generally the primary X-rays of the X-ray tube are not emitted from outside the exit window.
線管球の出射出口にあるベリリウム（Ｂｅ）等のＸ線放射（透過）窓を通過した一次Ｘ線は、照射野の寸法を調整するＸ線可動絞りと１次散乱線の低エネルギー側成分を一次Ｘ線から濾過する付加フィルタ（その目的から以下、「濾過フィルタ」という）を通過する。Ｘ線可動絞りは、一般に上羽根、下羽根、奥羽根（以下、「羽根等」という）で構成される。多くの場合、これらはＸ線管球に近い方から、奥羽根、濾過フィルタ、下羽根、上羽根の順番で設置されている。Ｘ線可動絞りの羽根等の材料には、鉛（Ｐｂ）やタングステン（Ｗ）およびこれらを含む材料が使用されている。また、濾過フィルタの材料には、１～２ｍｍ程度のアルミニウム（Ａｌ）と０．５ｍｍ程度の銅（Ｃｕ）の薄い板材が使用されている場合が多い。一次Ｘ線が高いエネルギーの場合などには０．０５ｍｍ程度のニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）等の薄い板材が使用される場合もある。 Primary X-rays passing through an X-ray emission (transmitting) window made of beryllium (Be) or the like at the exit/exit of the ray tube pass through a movable X-ray aperture that adjusts the size of the irradiation field and the low-energy component of the primary scattered rays. from the primary X-rays (for that purpose hereinafter referred to as the "filtration filter"). The X-ray movable aperture is generally composed of upper blades, lower blades, and rear blades (hereinafter referred to as "blades and the like"). In many cases, these are installed in the order of the rear blade, filter, lower blade, and upper blade from the side closer to the X-ray tube. Lead (Pb), tungsten (W), and materials containing these are used for materials such as the blades of the X-ray movable diaphragm. In many cases, thin plates of aluminum (Al) with a thickness of about 1 to 2 mm and copper (Cu) with a thickness of about 0.5 mm are used as the material of the filtration filter. When the energy of the primary X-ray is high, a thin plate made of niobium (Nb), molybdenum (Mo), silver (Ag), etc. with a thickness of about 0.05 mm may be used.
一次Ｘ線がＸ線可動絞りの羽根等のＷまたはＰｂ等の材料に当たると、光電効果等による光電子が放出され、連続エネルギーの制動Ｘ線を発生すると共に、入射する一次Ｘ線のエネルギーが吸収端の値を超えると特性Ｘ線が発生する。Ｋ殻の吸収端であるＫ吸収端（Ｋab）はＷが約６９．５ＫｅＶ、Ｐｂが約８８ＫｅＶである。Ｋ吸収端により発生する特性Ｘ線はＫ－Ｘ線と呼ばれ、原子番号が大きな元素ではエネルギーが異なるＫαとＫβが発生する場合が多い。一方、Ｌ殻の吸収端であるＬ吸収端により発生する特性Ｘ線はＬ－Ｘ線と呼ばれる。ＰｂのＬ吸収端は約１３～１６ＫｅＶであり、約１０．５～１４．８ＫｅＶのＬ－Ｘ線が発生する。Ｐｂは良い遮へい材として多用されているが、Ｐｂを単体で使用するとこのＬ－Ｘ線はＰｂ表面から外部空間に放出され、エネルギーは低いものの被ばくの原因となる。但し、２０ＫｅＶ以下は多くの場合、個人線量計では計測されない。
Ｋ－Ｘ線については、ＷのＫαは約５８～５９ＫｅＶであり、Ｋβは約６７ＫｅＶである。ＰｂのＫαは約７３～７５ＫｅＶであり、Ｋβは約８５ＫｅＶである。なお、ここで特性Ｘ線のＫαはＬ殻に励起した軌道電子がエネルギー放出してＫ殻に戻る際に発生する特性Ｘ線であり、ＫβはＭ殻に励起した軌道電子がエネルギー放出してＫ殻に戻る際に発生する特性Ｘ線である。ＫβよりもＫαの方が発生確率は高い。なお、本明細書ではＫαとＫβを区別する必要がない場合は、両者のエネルギーの最小値から最大値の幅として表記する。
When the primary X-ray hits a material such as W or Pb, such as the blades of the X-ray movable aperture, photoelectrons are emitted due to the photoelectric effect or the like, generating bremsstrahlung X-rays of continuous energy and absorbing the energy of the incident primary X-rays. Beyond the extreme values, characteristic X-rays are generated. The K absorption edge (Kab), which is the absorption edge of the K shell, is about 69.5 KeV for W and about 88 KeV for Pb. A characteristic X-ray generated by the K absorption edge is called a KX-ray, and an element with a large atomic number often generates Kα and Kβ with different energies. On the other hand, characteristic X-rays generated by the L-absorption edge, which is the absorption edge of the L-shell, are called LX-rays. The L absorption edge of Pb is about 13-16 KeV, and LX-rays of about 10.5-14.8 KeV are generated. Pb is widely used as a good shielding material, but when Pb is used alone, the LX-rays are emitted from the Pb surface into the external space, and although the energy is low, they cause radiation exposure. However, 20 KeV or less is often not measured by personal dosimeters.
For KX-rays, the Kα of W is about 58-59 KeV and the Kβ is about 67 KeV. The Kα of Pb is about 73-75 KeV and the Kβ is about 85 KeV. Here, Kα of the characteristic X-ray is a characteristic X-ray generated when an orbital electron excited in the L shell releases energy and returns to the K shell, and Kβ is a characteristic X-ray generated when an orbital electron excited in the M shell releases energy. It is a characteristic X-ray generated when returning to the K shell. The occurrence probability of Kα is higher than that of Kβ. In this specification, when there is no need to distinguish between Kα and Kβ, they are expressed as the range from the minimum value to the maximum value of the energies of both.
Ｘ線可動絞り内のＡｌやＣｕ等の濾過フィルタは、入射するＸ線に含まれていた低エネルギー成分、すなわちＸ線管球で発生する制動Ｘ線と奥羽根で発生する散乱Ｘ線等の低いエネルギー成分を出射側の一次Ｘ線から除去している。これはＸ線受像機の画質のコントラストを改善する目的である。濾過フィルタの濾過性能やその効果を実験的に確認した報告例は過去に数件あり、本明細書でも後述する。一次Ｘ線の濾過の際に、濾過フィルタからはかなり多くのコンプトン散乱線や制動Ｘ線、また条件によっては特性Ｘ線等による散乱Ｘ線が発生している筈である。その可能性を指摘する報告例もあるが、これらの散乱Ｘ線、特にそのエネルギー波高分布を実測した報告例は見当たらない。そのため、本明細書では濾過フィルタからの散乱Ｘ線は、その発生原理から推定して検討を進めることとした。 The filtering filter of Al, Cu, etc. in the X-ray movable aperture removes low-energy components contained in the incident X-rays, such as braking X-rays generated in the X-ray tube and scattered X-rays generated in the back blade. A low energy component is removed from the primary X-rays on the output side. This is for the purpose of improving the image quality contrast of the X-ray receiver. There have been several reports in the past that experimentally confirmed the filtration performance and effects of filtration filters, which will be described later in this specification. During the filtering of primary X-rays, a large amount of Compton scattered rays, bremsstrahlung X-rays, and, depending on the conditions, scattered X-rays such as characteristic X-rays should be generated from the filter. Although there are some reports pointing out the possibility, there are no reports of actually measuring these scattered X-rays, especially their energy wave-height distribution. Therefore, in this specification, the scattered X-rays from the filtering filter are estimated based on the principle of their generation and studied.
アンギオ装置は上記Ｘ線管球によりＸ線を発生させている。アンギオ装置は一般に一次Ｘ線を患者・被検者の患部周辺に透過させることにより、体内を透視または観察することが目的である。しかし、一次Ｘ線のエネルギーが６０～１００ＫｅＶ領域で仮に単色な場合は生体組織におけるＸ線の半価層が３２～３９ｍｍ程度である。例えば体厚が半価層の５倍に相当する１６０～１９５ｍｍの部位では、単純計算では透過量は３２分の１に減少してしまう。第２半価層は第１半価層より厚くなるため、実際の透過量はこれよりやや増加し、５％程度と言われている。このエネルギー領域では、概略の数値として一次Ｘ線のほぼ全てである割合（３２分の３１よりもやや少ない割合）は身体組織により散乱（屈折・反射）または吸収される。身体組織（胸部）による吸収は一次Ｘ線の１０数％程度と言われているため、一次Ｘ線の８０％程度が身体組織により散乱されている。Ｘ線の散乱現象には、コンプトン散乱とトムソン散乱がある。患者・被検者の身体組織による散乱線は患者・医療従事者や空気を含めた周囲の物質で散乱を繰り返して長い距離を飛び回った後に、最終的には多くが身体組織よりも原子番号の大きな元素で構成された周囲にある物質により吸収される。 The angiography apparatus generates X-rays from the X-ray tube. The purpose of an angiography apparatus is generally to see through or observe the inside of the body by transmitting primary X-rays around an affected area of a patient or subject. However, if the energy of the primary X-ray is monochromatic in the range of 60 to 100 KeV, the half-value layer of the X-ray in the living tissue is about 32 to 39 mm. For example, at a site of 160 to 195 mm, which corresponds to five times the thickness of the half-value layer, the amount of transmission is reduced to 1/32 by simple calculation. Since the second half-value layer is thicker than the first half-value layer, the actual transmission amount is said to be slightly higher than this, and is about 5%. In this energy range, as a rough estimate, almost all of the primary X-rays (slightly less than 31/32) are scattered (refracted/reflected) or absorbed by body tissue. About 10% of the primary X-rays are said to be absorbed by the body tissue (chest), so about 80% of the primary X-rays are scattered by the body tissue. X-ray scattering phenomena include Compton scattering and Thomson scattering. Scattered radiation from the body tissue of the patient/examinee is repeatedly scattered by surrounding substances, including the patient/medical worker and the air, and after flying around a long distance, most of it ultimately has a higher atomic number than the body tissue. Absorbed by surrounding substances composed of large elements.
１次散乱線は、比較的低いものから高い領域のエネルギーを持つ前方・後方への散乱線と、比較的低いエネルギーを中心とした側方への散乱線が存在することになる。
一方、二次散乱（再散乱）は、上述した１次散乱線と同じ物質や周囲の異なる物質との相互作用によって、１次散乱線のエネルギーに基づき引き続き起こる。この場合は、１次散乱線の方位は一次Ｘ線とは既に異なっている場合が多いが、２次散乱線はさらに一層様々のあらゆる方位となる。３次散乱線以降は、この傾向が一層助長される。
そのため、一次Ｘ線は散乱を繰り返すことにより、減弱しながら一次Ｘ線の入射方向とは全く異なったあらゆる方向からの散乱Ｘ線となる。これが診療室内等の全域に一定の分布をもつ空間線量率をもたらせている。
The primary scattered radiation includes forward and backward scattered radiation with energy ranging from relatively low to high energy and side scattered radiation centered on relatively low energy.
On the other hand, secondary scattering (re-scattering) occurs continuously based on the energy of the primary scattered radiation due to interaction with the same substance as the primary scattered radiation or with a different substance in the surroundings. In this case, the orientation of the primary scatter is often already different from that of the primary X-rays, but the secondary scatter is even more varied in all directions. This tendency is further promoted after the tertiary scattered radiation.
Therefore, the primary X-rays are repeatedly scattered and attenuated to become scattered X-rays from all directions completely different from the incident direction of the primary X-rays. This causes the air dose rate to have a constant distribution throughout the examination room.
光電効果とコンプトン散乱は原子番号が大きな元素の方が生起し易いが、入射エネルギーが高くなるに従って光電効果が起こる確率よりもコンプトン散乱が起こる確率が増える。
水とＸ線との相互作用で光電効果とコンプトン散乱の断面積が等しいエネルギーは約４０ＫｅＶであり、身体組織もほぼ同様であると言われている。すなわち、これよりエネルギーが高くなるとコンプトン散乱が生起する確率が増える。これはＸ線エネルギーが約４０ＫｅＶ以上では患者・被検者の身体による光電効果によるＸ線の吸収（以下、「光電吸収」という）よりも、コンプトン散乱によるＸ線の散乱が起こる確率が高くなることを意味している。身体組織はカルシウム（Ｃａ）や鉄（Ｆｅ）を含んだ骨以外は、主に水素（Ｈ）・炭素（Ｃ）・酸素（Ｏ）等の軽元素で構成されており、光電吸収が起こり難い。主にコンプトン散乱が起こり易く、次いでトムソン散乱が起こる可能性がある。
The photoelectric effect and Compton scattering are more likely to occur in elements with higher atomic numbers, but as the incident energy increases, the probability that Compton scattering will occur is higher than the probability that the photoelectric effect will occur.
It is said that the energy at which the photoelectric effect and Compton scattering have the same cross-sectional area due to the interaction between water and X-rays is about 40 KeV, and that the same applies to body tissues. That is, the higher the energy, the higher the probability of Compton scattering. This is because when the X-ray energy is about 40 KeV or higher, the probability of X-ray scattering due to Compton scattering is higher than X-ray absorption due to the photoelectric effect (hereinafter referred to as "photoelectric absorption") by the body of the patient/examinee. means that Body tissues are mainly composed of light elements such as hydrogen (H), carbon (C), and oxygen (O), except for bones containing calcium (Ca) and iron (Fe), and photoelectric absorption is difficult to occur. . Compton scattering is likely to occur primarily, followed by Thomson scattering.
非特許文献２のＱ１３の図（Ｐ．２０）には、透視時の心臓カテーテル診療室内の床上１００センチメートル（ｃｍ）位置における空中線量分布が示されている。これはテーブルの水平方向で、術者の腰辺りの高さの測定値である。この図の前提となる装置は、アンダーチューブ型のＸ線透視装置であり、Ｘ線管球はテーブルの下にある。照射方向は一次Ｘ線の入射方向は胸部立位正面（Ｐ→Ａ）である。この図によれば、診療室内の空間線量率は、術者が立つ付近では約５００マイクロシーベルト／時（μＳＶ／ｈ）、約５０ｃｍ離れた位置で約２５０μＳＶ／ｈ、約１００ｃｍ離れた位置で約１００μＳＶ／ｈ、約２００ｃｍ離れた位置で約１０μＳＶ／ｈとなっている。国内法規で放射線管理区域を設置する基準とされる境界の空間線量率である１３００μＳｖ／５００ｈ、すなわち時間平均の２．６μＳｖ／ｈに比較すると、診療室内の広い範囲でかなり高い。なお、診療室内等での空間線量率は後述の実施例１で詳細に示す。
Figure Q13 (P.20) of
診療室等の上記空間線量率が広範囲に高いのは、Ｘ線管球以外のＸ線の発生源、すなわち散乱Ｘ線の発生源（以下、「散乱体」という）に遮へいを施さず、かつ、上記散乱Ｘ線を吸収して消滅させることをせずに放置しているためである。そのため、現代の医療分野では、患者や被検者に照射されたＸ線が散乱して飛び交うため、Ｘ線治療室や撮影室の全体をエックス線診療室として遮へいする規定となっている。また、術者等の医療従事者は散乱Ｘ線があらゆる方向に飛び交う診療室内で医療行為を行うことを余儀なくされ、鉛や無鉛の代替元素で遮へいする重い防護衣等の放射線防護具を身に着けて手術・検査等を行っているのが現状である。すなわち、防護衣等の放射線防護具は散乱Ｘ線が飛び交うことを前提とし、ひとえに医療従事者がＸ線に曝されているのを放射線防護具での遮へいにより防護している。これは「遮へいは線源の可能な限り近くで行う」という遮へい設計の原則や「正当性が評価され、合理的に達成可能な限り低い放射線被ばくを容認する」という放射線防護の原則から外れており、可能な限り早期に見直されるべきである。 The reason why the above-mentioned air dose rate is high in a wide range such as a clinic room is that the source of X-rays other than the X-ray tube, that is, the source of scattered X-rays (hereinafter referred to as "scattering body") is not shielded, and This is because the scattered X-rays are left without being absorbed and extinguished. Therefore, in the modern medical field, since the X-rays irradiated to the patient or examinee scatter and fly around, it is stipulated that the entire X-ray treatment room or imaging room should be shielded as an X-ray examination room. In addition, medical personnel such as surgeons are forced to perform medical procedures in examination rooms where scattered X-rays fly in all directions, and wear radiation protection equipment such as heavy protective clothing that shields them with lead or lead-free alternative elements. It is the current situation that surgery, examination, etc. are performed while wearing it. That is, radiation protective equipment such as protective clothing is based on the premise that scattered X-rays fly about, and only protects medical workers from being exposed to X-rays by shielding them. This deviates from the principle of shielding design that ``shielding should be carried out as close to the radiation source as possible'' and the principle of radiation protection that ``accepts the lowest radiation exposure that is justified and reasonably achievable''. and should be reviewed as soon as possible.
非特許文献１では遮へいに用いられる放射線防護具を例示しており、それは鉛エプロン、天井懸架型遮へい（移動式天井懸架スクリーン、その他吊り下げ式鉛フラップ等）、搭載型遮へい、甲状腺保護具、眼の保護具等が提案されている。しかし、これらの放射線防護具は、特定の方向に向けて平面的に散乱するＸ線、すなわち意図した方位からのＸ線を防護することを想定している。既に周囲の空間全域に散乱してしまったＸ線が全方向から照射される中では、意図しない方位からの散乱Ｘ線から医療従事者を被ばく防護できない。すなわち、これらの放射線防護具は、幾分かでも医療従事者の被ばくを低減することを目的とするものであり、散乱線による被ばく低減の根本的な解決策にはならない。これらの放射線防護具による被ばく低減の効果は、特定の方向に限られた限定的なものになる。
非特許文献３は国際原子力機関（ＩＡＥＡ）が発行したポスターを日本で和訳した図書であり、Ｘ線透視における従事者防護の１０の要点を述べている。
ここで示される１０の要点の最初の要点には防御デバイスが示されている。この防御デバイスには、前合わせおよびスカートタイプのプロテクター、防護メガネが例示されている。前合わせのプロテクターは０．２５ｍｍ鉛当量を使用すれば、前方０．３５ｍｍ鉛当量、後方で０．２５ｍｍ鉛当量の遮へい能力を持ち、これにより９０％程度の防御能力あるとしている。しかし、これらの防護衣の合計重量は２．８～５．０キログラム（ｋｇ）と重いため、着用等に伴い医療従事者に疲労等の身体的な影響などをもたらせている。その上、夏場に着用すると暑さによりかなり汗をかくことで、疲労する。夏場の暑さ対策のために外気を取り込むための送風ファンを備えたプロテクターを利用するケースもあるが、暑さは軽減されるが、ファンと蓄電池の重量によって一層重くなる。
The first of the ten points shown here shows a protective device. The protective devices are exemplified by front and skirt type protectors and safety glasses. If 0.25mm lead equivalent is used for the front protector, it has a shielding capacity of 0.35mm lead equivalent in the front and 0.25mm lead equivalent in the rear, which is said to provide about 90% protection. However, the total weight of these protective clothing is as heavy as 2.8 to 5.0 kilograms (kg). In addition, when worn in the summer, the user will sweat considerably due to the heat, resulting in fatigue. In some cases, a protector equipped with a blower fan to take in outside air is used to counteract the heat in summer, but the heat is reduced, but the weight of the fan and storage battery makes it even heavier.
（特許文献の概要）
防護衣の遮へい材料は従来から数多くの材料が特許文献で提案されている。
特許文献１は、最も普遍的な防護衣の遮へい材料である鉛シートに関連するものである。
これに対して、特許文献２～５の４つの特許文献は、鉛を使用しない防護衣の遮へい材料に関するものである。また、これらは２層以上の原子番号（Ｚ）が低い材料と高い材料を組み合わせることで、防護衣用の遮へい材料は鉛を使用しないものとしている。しかし、これらは防護衣によるＸ線の遮へいを目的としており、本発明の目的である防護衣を無くすことを狙って散乱Ｘ線を吸収することを意図したものではない。
一方、特許文献６は、地球等の軌道に乗って回っている宇宙船の宇宙船用部材のための電子及び陽子放射線に対して放射線遮蔽を与える積層材若しくは構造体としての積層軽量放射線遮蔽材に関するものである。これは宇宙船用部材の構造体を対象としているが、Ｘ線ではなく、電子線や陽子線による遮へいを目的としている。また、電子線や陽子線の吸収を意図した記述はない。
(Summary of patent documents)
Many materials have been proposed in patent documents as shielding materials for protective clothing.
US Pat. No. 6,200,000 relates to lead sheets, the most common protective clothing shielding material.
In contrast, four patent documents,
On the other hand,
特許文献１は、医療従事者や作業員を保護するために用いられる防護服に関して、鉛シートと、この鉛シートの少なくとも片面に積層された柔軟性あるいは弾力性を有して折り曲げ時にスペーサーとして作用する材料を提案している。これは２枚の鉛シートの折り曲がり等を防ぐ目的の材料であり、２枚の鉛シートの間に差し込む柔軟性あるいは弾力性のある高分子材料等を提案するものである。特許文献１は、防護衣用の遮へい材としての２層の鉛およびその化合物のみを対象としており、異なる材質を組み合わせる考えはない。また、散乱体からの散乱Ｘ線の吸収体としてＡｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ等を使用する考えは見当たらない。
特許文献２も同様に防護服に関して、６０から１２５ｋＶの電圧を伴うＸ線管のエネルギー領域で、それぞれ異なるシールド特性を有する少なくとも２つの層構造を有する無鉛放射線防護材料を提案している。なお、代表な層構造は、二次放射層およびバリア層を含み、二次放射層の両側にバリア層を備え、二次放射層は、スズ（Ｓｎ）またはセリウム（Ｃｅ）を５０から１００重量％の量で含有し、バリア層は、７１を上回る原子番号の少なくとも１種の元素またはその化合物を含有し、その元素は、ビスマス（Ｂｉ）、Ｗおよびこれらの化合物から選択される無鉛放射線防護材料としている。
特許文献２は、例えばＳｎ・Ｃｅ等の二次放射層をＢｉ・Ｗ等の７１を上回る原子番号の元素のバリア層で挟む、３層構造の無鉛放射線防護材料を提案するものである。しかし、これは防護具を対象とした遮へい材料であり、初層は入射Ｘ線を非反射で減弱するＰｂとした上で多層吸収層を介して最外層は蛍光収率が低い元素とする考えや、散乱体からの散乱Ｘ線の吸収体としてＡｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ等を使用する考えは見当たらない。
WO 2005/020002 likewise proposes a lead-free radiation protective material for protective clothing, in the energy range of X-ray tubes with voltages from 60 to 125 kV, having at least two layer structures with different shielding properties. It should be noted that a typical layer structure includes a secondary emitting layer and a barrier layer, with barrier layers on both sides of the secondary emitting layer, the secondary emitting layer containing 50 to 100 wt. % and the barrier layer contains at least one element of atomic number greater than 71 or a compound thereof, the element being selected from bismuth (Bi), W and compounds thereof. material.
US Pat. No. 5,300,000 proposes a lead-free radiation protective material with a three-layer structure in which a secondary radiation layer, for example Sn.Ce, is sandwiched between barrier layers of an element with an atomic number greater than 71, such as Bi.W. However, this is a shielding material intended for protective equipment, and the first layer is Pb, which attenuates incident X-rays without reflection, and the outermost layer is an element with a low fluorescence yield via multiple absorption layers. Also, there is no idea of using Al, Si, Fe, Cu, etc. as an absorber for scattered X-rays from a scatterer.
特許文献３も同様にＸ線防護材に関して、低エネルギーＸ線を対象とした２層構造を有する無鉛放射線防護材料を提案している。低エネルギー領域であるため、第一の層はＫ吸収端が１７～６４ｋｅＶの第一の元素を含み、第二の層はＫ吸収端が６５～８０ｋｅＶの第二の元素を含んでおり、両者とも微粒子が繊維とともにマトリクスに固定され、積層状態が、縫製によって維持されていることを特徴としている。なお、鉛は使用しない。
特許文献３は、例えばＮｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｓｎ、バリウム（Ｂａ）、Ｃｅ等の元素の第一の層と、タンタル（Ｔａ）、Ｗ等の元素の第二の層の２層構造の無鉛放射線防護材料を提案するものである。しかし、これは防護具を対象とした遮へい材料であり、前述の初層をＰｂとして多層構造体を介して最外層を低い蛍光収率の元素とする考えや、前述の吸収体としてＡｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ等を使用する考えは見当たらない。
特許文献４も同様にＸ線または放射線防護材料に関して、個別複合層は小さな原子番号を伴う化学元素を含む材料を伴う２次放射層と大きな原子番号を伴う化学元素を含む材料を伴うバリア層および補強層からなる３層構造を有する無鉛放射線防護材料を提案している。ここで補強層は強度の要件を満たすものであり、放射線遮へいとは機能が異なっているので除外し、ここでは２層構造として認識する。まったく同じ構成の個別複合層が２つあり、その１つは防護衣とするが、もう１つは他の個別複合層の表面から離れた位置に設置されていることを特徴としている。離れた位置にもう１つの個別複合層を設ける理由は、防護衣の２次放射層から再放出される２次散乱線をバリア層が吸収するためだと述べている。しかし、特許文献４の明細書にはこの原理や機構の説明は見当たらない。
特許文献４は、個別複合層を離れた位置にもう１つ設置するという構成の要件を除けば、例えばＳｎ、アンチモン（Ｓｂ）、ヨウ素（Ｉ）、セシウム（Ｃｓ）、Ｂａ、ランタン（Ｌａ）、Ｃｅや希土類元素等の元素の２次放射層と、Ｔａ、Ｗ、Ｂｉ等のバリア層の２層構造の無鉛放射線防護材料を提案するものである。しかし、これは防護具を対象とした遮へい材料であり、前述の初層をＰｂとして多層構造体を介して最外層を低い蛍光収率の元素とする考えや、前述の吸収体としてＡｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ等を使用する考えは見当たらない。
U.S. Pat. No. 5,200,006 also relates to X-ray or radiation protection materials, wherein the separate composite layers are a secondary radiation layer with a material containing chemical elements with a low atomic number and a barrier layer with a material containing a chemical element with a high atomic number and We propose a lead-free radiation protective material with a three-layer structure consisting of reinforcing layers. Here, the reinforcing layer satisfies the strength requirements, and since it has a different function from the radiation shielding layer, it is excluded and recognized as a two-layer structure here. There are two individual composite layers of exactly the same construction, one of which serves as a protective garment, and the other characterized by being placed at a distance from the surface of the other individual composite layer. The reason for providing another discrete composite layer at a distance is that the barrier layer absorbs secondary scattered radiation that is reemitted from the secondary radiation layer of the protective garment. However, the description of this principle and mechanism is not found in the specification of
For example, Sn, antimony (Sb), iodine (I), cesium (Cs), Ba, lanthanum (La) , Ce and rare earth elements, etc., and a barrier layer made of Ta, W, Bi, etc., a lead-free radiation protective material having a two-layer structure. However, this is a shielding material intended for protective equipment, and the idea that the above-mentioned first layer is Pb and the outermost layer is an element with a low fluorescence yield via the multilayer structure, and the above-mentioned absorbers such as Al and Si , Fe, Cu, etc. is not found.
特許文献５も同様に可撓性の放射線防護衣服材料に関して、１１０ＫｅＶ以下の一次Ｘ線で照射された患者・被検者の人体等で散乱した散乱Ｘ線を対象とし、５０．２ＫｅＶ以下のＫ吸収端の値のＣｓ等の元素のバリア層と、バリア層のＫ－α１線よりも少ないＫ吸収端の値を有するカドミウム（Ｃｄ）等の元素の二次的な層の２層構造を有し、軽量ではあるが実際上有効な無鉛放射線防護材料を提案している。人体等の散乱Ｘ線を対象とするのでＸ線エネルギーは５０ＫｅＶと低く、鉛以外の遮へい材料で軽量化できるとしている。しかし、特許文献５の明細書には、人体で散乱した散乱Ｘ線のＸ線エネルギー分布は示されていない。その上、実際の散乱Ｘ線は後述の実施例２の通り、もう少し高いエネルギー領域にある。
特許文献５は、例えばＧｄ、Ｌａ、Ｃｅ、ＢａおよびＣｓ等の元素のバリア層と、Ｓｂ、Ｓｎ、ＢａおよびＣｄ等の元素の二次的な層の２層構造の無鉛放射線防護材料を提案するものである。しかし、防護具を対象とした遮へい材料であり、前述の初層をＰｂとして多層構造体を介して最外層を低い蛍光収率の元素とする考えや、前述の散乱体からの散乱Ｘ線の吸収体としてＡｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ等を使用する考えは見当たらない。
Similarly,
US Pat. No. 5,300,005 proposes a lead-free radiation protective material with a two-layer structure, for example a barrier layer of elements such as Gd, La, Ce, Ba and Cs and a secondary layer of elements such as Sb, Sn, Ba and Cd. It is something to do. However, it is a shielding material intended for protective equipment, and the idea that the first layer is Pb and the outermost layer is an element with a low fluorescence yield via a multilayer structure, and the above-mentioned scattering X-rays from the scatterer There is no idea of using Al, Si, Fe, Cu, etc. as an absorber.
特許文献６は、電子及び陽子放射線に対して放射線遮蔽を与える積層軽量放射線遮蔽材に関して、選択的に電子及び陽子放射線を減衰させる第１層と、選択的に制動放射線を減衰させるとともにその過程において光電子を生成する大なる原子番号の第２層と、第２層から発せられた光電子を減じる小なる原子番号の第３層からなる３層構造を有する積層軽量放射線遮蔽材料を提案している。
特許文献６は、例えばＡｌ等の第１層と、金（Ａｕ）・Ｐｂ・銀（Ａｇ）・チタン（Ｔｉ）・Ｔａ・Ｗ等の金属箔などの第２層と、ボロンファイバ強化非金属マトリクス複合材等の第３層の３層構造を備えた積層軽量放射線遮蔽材を提案するものである。また、原子番号は照射面の第１層の元素の最も小さく、２層目の元素は３層構造の中で最も大きく、３層目の元素は２層目より小さくなる。これは、本発明の照射面から透過方向に向かって順に原子番号が小さい元素を配置する考えとは明らかに異なっている。また、特許文献６は電子線・陽子線を対象とする宇宙船の構造体用の３層構造の遮へい材料であり、前述の初層をＰｂとして多層構造体を介して最外層を低い蛍光収率の元素とする考えは見当たらない。
US Pat. No. 6,200,403 relates to a laminated lightweight radiation shield that provides radiation shielding against electron and proton radiation, a first layer that selectively attenuates electron and proton radiation, and a first layer that selectively attenuates bremsstrahlung radiation and in the process We propose a laminated lightweight radiation shielding material with a three-layer structure consisting of a second layer of higher atomic number that produces photoelectrons and a third layer of lower atomic number that attenuates emitted photoelectrons from the second layer.
非特許文献１に示されたようにテ－ブル下部の位置で計測される光子数が一次Ｘ線の２～３倍になるとの現象は、既に多くの一次Ｘ線が吸収されることなく診療室内等に散乱され、散乱Ｘ線として患者・医療従事者の被ばくの原因となっていることを明示している。本明細書での散乱体は、一次Ｘ線の照射野にあって１次散乱線を発生するものとしている。この散乱体は(1)患者・被検者の身体、(2)テーブル（寝台）であり、後述により(3)Ｘ線源出口の直近の可動Ｘ線絞り内にある付加（濾過）フィルタを加えた３つを代表例とする。
従来の特許文献１～５で提案されているものは、防護衣等のＸ線防護具に使うＸ線の遮へい材料であり、空間の散乱Ｘ線の吸収や消滅を意図したものはない。すなわち、散乱Ｘ線を吸収することで空間線量率を低減することを狙っていない。
患者・医療従事者の被ばく防護のためには、患者・医療従事者にこれらの散乱体から散乱Ｘ線が照射される前に、散乱体の直近で取り囲んで配置する複合吸収材料によって、反射や散乱させることなく吸収しなければならない。
As shown in
The materials proposed in
In order to protect patients and medical staff from radiation exposure, before the scattered X-rays are irradiated from these scatterers to the patients and medical staff, a composite absorbing material is placed to surround the scatterers in the immediate vicinity to prevent reflection and radiation. It must absorb without scattering.
本発明は医療分野等でのＸ線利用において、患者・医療従事者の被ばくの原因となっている散乱Ｘ線を吸収することで空間の放射線量率を低減することを目的としている。
すなわち、Ｘ線管球で発生した一次Ｘ線は、(1)患者・被検者の身体、(2)テーブル等の散乱体により多次にわたり散乱され、散乱体はあらゆる方向に散乱Ｘ線を放出する。現状は、散乱Ｘ線を散乱体の付近で吸収されることなく放置しているため、診療室等内の広い領域の空間線量率が高くなっており、これが医療従事者の職業被ばくを招いている。
An object of the present invention is to reduce the spatial radiation dose rate by absorbing scattered X-rays that are the cause of exposure of patients and medical staff in the use of X-rays in the medical field.
In other words, the primary X-rays generated by the X-ray tube are scattered in multiple ways by (1) the body of the patient/examinee and (2) scattering objects such as tables, and the scattering objects scatter X-rays in all directions. discharge. At present, scattered X-rays are left unabsorbed in the vicinity of the scatterer, resulting in high air dose rates in wide areas such as clinics, which leads to occupational exposure of medical workers. there is
現状は、高い空間線量率に対する被ばく防護として、術者等の医療従事者は防護衣等の放射線防護具を着用している。これらはいずれも特定の方向からの放射線を防護するものであり、あらゆる方向に向けて立体的に散乱するＸ線には対応できないため、実質的な被ばく低減の度合いは期待された効果よりも小さい。また、防護具等は重苦しいもの・暑苦しいものや取扱いが煩雑なものが多く、術者に身体的・精神的な負担を強いている。すなわち、装置側にＸ線の遮へいや吸収機能を付して空間線量率を低減させることが望ましい。その上で防護衣等はより簡易なものとする、より好ましくは防護衣等を無くすことが望ましい。 Currently, medical personnel such as operators wear radiation protection equipment such as protective clothing as radiation protection against high air dose rates. Each of these protects against radiation from a specific direction, and cannot deal with X-rays that sterically scatter in all directions, so the actual reduction in exposure is smaller than expected. . In addition, many of the protective equipment are heavy, hot, and difficult to handle, imposing a physical and mental burden on the operator. That is, it is desirable to reduce the air dose rate by providing X-ray shielding and absorption functions to the device side. On top of that, it is desirable to make the protective clothing simpler, more preferably eliminate the protective clothing.
本発明が解決しようとする課題は、本発明が提案する複合吸収材料により一次Ｘ線に曝された散乱体の近傍で散乱Ｘ線を吸収することで診療室等の空間の放射線量率を低減することである。また、その結果として、医療従事者の職業被ばくを低減することである。さらに、重苦しいもの・暑苦しいものや取扱いが煩雑な防護衣等の放射線防護具を無くす、もしくは、軽減することにより、医療従事者の負担を軽減することである。 The problem to be solved by the present invention is to reduce the radiation dose rate in a space such as a clinic room by absorbing scattered X-rays in the vicinity of the scatterer exposed to primary X-rays with the composite absorbing material proposed by the present invention. It is to be. And, as a result, the occupational exposure of health care workers should be reduced. Furthermore, the burden on medical staff should be reduced by eliminating or reducing radiation protection equipment such as protective clothing that is oppressive, hot, and difficult to handle.
本発明は患者・医療従事者の被ばくの原因となっている散乱Ｘ線を、異なった特定の役割を持った層を密着して多層に重ねた吸収体で吸収することで、散乱Ｘ線による空間の放射線量率を低減することができる複合吸収材料を提案する。すなわち、複合吸収材料による板や袋等の構造体を、照射野の散乱体の外側を包むように取り囲んで設置し、散乱Ｘ線を吸収することにより、診療室等の空間線量率を低減させることを目的としている。なお、医療用の放射線透過装置の場合の散乱体は、一次Ｘ線に曝される(1)患者・被検者の身体、(2)テーブル等である。また、散乱体には後述により、(3)Ｘ線源出口の直近の可動Ｘ線絞り内の濾過フィルタを加えることとする。 The present invention absorbs scattered X-rays, which are the cause of radiation exposure for patients and medical workers, by using an absorber that has multiple layers of layers with different specific roles in close contact with each other. We propose a composite absorbent material that can reduce the radiation dose rate in space. That is, a structure such as a plate or bag made of a composite absorbing material is installed so as to surround the outside of the scatterers in the irradiation field, and by absorbing the scattered X-rays, the air dose rate in the examination room, etc. is reduced. It is an object. In the case of a medical radiographic apparatus, the scatterers are (1) the body of a patient or subject, (2) a table, etc., which are exposed to primary X-rays. In addition, (3) a filtering filter in a movable X-ray diaphragm in the vicinity of the exit of the X-ray source is added to the scatterer as will be described later.
複合吸収材料は、散乱体からの散乱Ｘ線を低反射で減弱する低反射減弱層の初層と、多層吸収層で構成される。低反射減弱層は１０分の１価層（以下、「１／１０価層」と表記する）程度の厚さとした鉛（Ｐｂ）であり、入射した散乱Ｘ線を反射することなく受入れ、全エネルギー領域の光子数の積分値を概ね１０分の１程度に減弱させる。多層吸収層は低反射減弱層で減弱された散乱Ｘ線等を対象に、最大限に効率良く線エネルギー吸収することで、Ｘ線（電磁波）の光子エネルギーを電子の運動エネルギー等に変換し、それを吸収するものである。これによりＸ線は消滅する。多層吸収層は１～３対の後述する拡散吸収体と電子吸収体の対を摘出し、それを外部環境に露出した側の面が最も小さい原子番号の元素になるように、外側の面に向けて原子番号が降順に隙間なく重ね合わせて配置する。多層吸収層の外部環境に露出される側の層（以下、「最外層」という）の元素の原子番号が２２以上の場合は、その外側には選択肢としてアルミニウム（Ａｌ）の光電子等回収層または軟Ｘ線吸収層を付加する場合がある。すなわち、複合吸収材料の最外層は蛍光収率ｗＫが２０％以下の元素による材料である。 The composite absorbing material is composed of a first low-reflection-attenuating layer that attenuates scattered X-rays from a scatterer with low reflection, and multiple absorbing layers. The low reflection attenuating layer is lead (Pb) having a thickness of about 1/10 valence layer (hereinafter referred to as “1/10 valence layer”), and accepts incident scattered X-rays without reflecting them. Attenuate the integrated value of the number of photons in the energy region to approximately one tenth. The multi-layer absorption layer absorbs the scattered X-rays attenuated by the low-reflection-attenuation layer with maximum efficiency, converting the photon energy of the X-rays (electromagnetic waves) into the kinetic energy of electrons, etc. It absorbs it. This causes the X-rays to disappear. In the multilayer absorption layer, 1 to 3 pairs of diffusion absorbers and electron absorbers, which will be described later, are extracted and placed on the outer surface so that the surface exposed to the external environment is the element with the smallest atomic number. Align them in descending atomic number order without gaps. If the atomic number of the element in the layer of the multilayer absorption layer exposed to the external environment (hereinafter referred to as the "outermost layer") is 22 or more, an aluminum (Al) photoelectron collection layer or A soft X-ray absorbing layer may be added. That is, the outermost layer of the composite absorbing material is made of an element whose fluorescence yield wK is 20% or less.
なお、ここでの蛍光収率、線エネルギー吸収、電子吸収割合等の用語の技術背景と定義を簡単に以下に示す。Ｘ線による物質の透過現象では、Ｉ／Ｉ０＝Ｅｘｐ（－μｔ）で線減衰係数μ（１／ｃｍ）が定義される。なお、Ｉは出射側、Ｉ０は入射側の強度（例えば光子数や線量率）であり、ｔは物質の厚さである。μが大きい物質は散乱や吸収等により減衰させる能力が大きい。μが小さいと透過する光子やコンプトン散乱等で散乱された光子側に残るエネルギーが多い。
μの内数として線エネルギー転換係数μtr、更にμtrの内数としてμtrと線エネルギー吸収係数μenがある。μtrは、特性Ｘ線とオージェ電子等の別途の光子としてエネルギーが再放出されずに光電効果で電子に転換されるエネルギー分を示す。μenは、μtrのうち、制動Ｘ線等の別途の光子としてエネルギーが再放出されずに電子に吸収されて残るエネルギー分のみを示す。「別途光子」は、特性Ｘ線および制動Ｘ線の総称とする。別途光子には別の光子と言う一般の用語に含まれるオージェ電子発生は含まない。他で定義されている「別の光子」にはオージェ電子発生も含む。その他に線光電吸収係数μPEがある。μPEは光電効果で吸収されるエネルギー分であり、電子に吸収されて残るエネルギー分と別途光子として再放出されるエネルギー分の和である。μenは実施例８で、μPEは実施例９でその詳細を示す。
「蛍光収率」とは、光電効果で放出される特性Ｘ線とオージェ電子の内の特性Ｘ線の割合である。蛍光収率は、実施例４でその詳細を示す。「線エネルギー吸収」とは、線エネルギー吸収係数μenで表現されるエネルギーの吸収分を意味しており、Ｘ線が物質と相互作用した際に電子の運動エネルギー等に変換してエネルギーを吸収（実施例７で定義する電子吸収）した分である。「線減衰」、「線エネルギー転換」、「線光電吸収」も同様とする。「電子吸収割合」とは、μen／μであり、全ての線減衰のうちの線エネルギー吸収（実施例７で定義を示す電子吸収）する割合を示す。μen／μが大きいものは線エネルギー吸収が支配的である。μen／μが小さいものは、小さい分だけ別途光子の放出が増える。
The technical background and definitions of terms such as fluorescence yield, linear energy absorption, and electron absorption ratio are briefly described below. In the X-ray transmission phenomenon of matter, the linear attenuation coefficient μ (1/cm) is defined by I/I0=Exp (−μt). Here, I is the intensity on the exit side, I0 is the intensity on the incident side (for example, the number of photons or dose rate), and t is the thickness of the substance. A substance with a large μ has a large ability to attenuate due to scattering, absorption, or the like. When μ is small, a large amount of energy remains on the side of photons that are transmitted and photons that are scattered by Compton scattering or the like.
A linear energy conversion coefficient μtr is included in μ, and μtr and a linear energy absorption coefficient μen are included in μtr. μtr indicates the amount of energy converted into electrons by the photoelectric effect without re-emission of energy as separate photons such as characteristic X-rays and Auger electrons. μ en indicates only the remaining energy of μ tr , which is not re-emitted as separate photons such as bremsstrahlung X-rays and is absorbed by electrons. "Separate photon" is a generic term for characteristic X-rays and braking X-rays. Separate photon does not include Auger electron generation, which is included in the general term separate photon. "Another photon" as defined elsewhere also includes Auger electron generation. In addition, there is the linear photoelectric absorption coefficient μPE. μPE is the amount of energy absorbed by the photoelectric effect, which is the sum of the remaining energy absorbed by electrons and the energy re-emitted as photons. Details of µen are shown in Example 8, and details of µPE are shown in Example 9.
"Fluorescence yield" is the ratio of characteristic X-rays to Auger electrons and characteristic X-rays emitted by the photoelectric effect. Fluorescence yields are detailed in Example 4. "Linear energy absorption" means the absorbed amount of energy represented by the linear energy absorption coefficient μen. It is the amount of electron absorption defined in Example 7). The same shall apply to "linear attenuation", "linear energy conversion", and "linear photoelectric absorption". The "electron absorption ratio" is μen/μ and indicates the ratio of linear energy absorption (electron absorption defined in Example 7) to all linear attenuation. Linear energy absorption is dominant when μen/μ is large. When μen/μ is small, photon emission is additionally increased by the smaller amount.
前項の用語を使って、本発明の複合吸収材料の機能と特徴を概説する。初層の低反射減弱層の鉛（Ｐｂ）は、入射したＸ線の多くを線減衰する。本発明の複合吸収材料では入射Ｘ線は一次Ｘ線ではなく、１回以上は散乱した散乱Ｘ線を主な対象としている。線減衰は光電効果が支配的であり、多くは線エネルギー吸収されるが、別の光子も放出する。入射Ｘ線のエネルギーが吸収端を超えると、別途光子のうち特性Ｘ線が多くの割合となる。例えば、ＰｂのＫ－Ｘ線は約７２．８～８４．９ＫｅＶ、Ｌ－Ｘ線は約１０．５～１４．８ＫｅＶである。出射側の部位近傍で発生する別途光子は低反射減弱層の外部空間に放出される。Ｐｂ層の厚みを増やすと別途光子の透過や放出も厚みに反比例して低減するが、厚みを増やすと密度が高いため質量が大きく（重く）なる。また、Ｌ－Ｘ線の外部空間への放出を無くすることはできない。これを避けるために出射側に相対的に質量が小さい（軽い）多層吸収層を設ける。
ＰｂのＫ吸収端は８８ＫｅＶであり、Ｌ吸収端が約１３～１６ＫｅＶである。拡散吸収体はこのエネルギーの間（１７～８７ＫｅＶ）の例えば６０／５０／４０／３０／２０ＫｅＶにＫ吸収端がある原子番号が３７以上で８１未満の元素であり、多層吸収層中に１～４元素を配置する。
拡散吸収体はＫ吸収端の特異吸収により著しく線減衰するが、電子吸収割合が７０％未満の元素のため著しく線エネルギー吸収もするが、同時に別途光子も再放出する。あちこちの方向への別途光子の再放出により、周囲の層に減弱した光子を拡散押戻しする役割もある。
電子吸収体は別途光子等を吸収する元素であり、固有のエネルギーの特性Ｘ線を発生する拡散吸収体の対となる元素を既知のデータから机上検討により選択・摘出する。また、電子吸収体は電子吸収割合が７０％以上でより良くは８０～９０％程度の元素とし、これと相互作用を起こす殆どの光子を線エネルギー吸収（同・電子吸収）する元素として存在させる。そのため、電子吸収体は、原子番号が１１以上で８２以下の元素となる。
多層吸収層は摘出した１～３対の拡散吸収体と電子吸収体の対を原子番号で降順に配置することにより、最大限に効率良く線エネルギー吸収（同・電子吸収）することで、Ｘ線の電磁波のエネルギーを電子の運動エネルギー等に変換し、電子は複合吸収材料内で最大飛程を迎え、吸収される。
The terminology of the preceding paragraph will be used to outline the functions and features of the composite absorbent material of the present invention. Lead (Pb) in the first low reflection attenuation layer linearly attenuates most of the incident X-rays. In the composite absorbing material of the present invention, incident X-rays are not primary X-rays, but scattered X-rays that have been scattered one or more times. Linear attenuation is dominated by the photoelectric effect, which absorbs much of the linear energy, but also emits other photons. When the energy of the incident X-rays exceeds the absorption edge, characteristic X-rays account for a large proportion of the photons. For example, K-X rays of Pb are about 72.8-84.9 KeV, and LX-rays are about 10.5-14.8 KeV. Additional photons generated in the vicinity of the output-side portion are emitted to the external space of the low reflection attenuation layer. When the thickness of the Pb layer is increased, the transmission and emission of photons are also reduced in inverse proportion to the thickness. Also, the emission of LX-rays to the external space cannot be eliminated. In order to avoid this, a multilayer absorption layer having a relatively small mass (light weight) is provided on the output side.
Pb has a K-edge at 88 KeV and an L-edge at about 13-16 KeV. The diffuse absorber is an element with an atomic number of 37 or more and less than 81 having a K absorption edge between these energies (17 to 87 KeV), for example, at 60/50/40/30/20 KeV. Arrange four elements.
Although the diffusive absorber undergoes significant linear attenuation due to specific absorption at the K absorption edge, it also absorbs linear energy significantly because it is an element with an electron absorption rate of less than 70%, but at the same time, it reemits photons separately. It also serves to diffuse and push back attenuated photons into the surrounding layers by re-emission of additional photons in different directions.
The electron absorber is another element that absorbs photons and the like, and an element that is paired with the diffusion absorber that generates characteristic X-rays of inherent energy is selected and extracted from known data through desk research. Further, the electron absorber is an element having an electron absorption rate of 70% or more, preferably about 80 to 90%, and is present as an element that absorbs most of the linear energy (or electron absorption) that interacts with it. . Therefore, the electron absorber is an element with an atomic number of 11 or more and 82 or less.
In the multilayer absorption layer, by arranging 1 to 3 pairs of extracted diffusion absorbers and electron absorbers in descending order of atomic number, linear energy absorption (similarly, electron absorption) can be performed with maximum efficiency. The energy of the electromagnetic waves of the line is converted into the kinetic energy of the electrons, etc., and the electrons reach the maximum range in the composite absorption material and are absorbed.
複合吸収材料の初層はＰｂであるが、他の層は外部環境に露出した側（最外層）の面から順に原子番号の小さい材料を隙間なく重ね合わせて配置する。本明細書は計測され利用可能なデータの制限から固定したエネルギー値に基づいて説明しているが、複合吸収材料内のＸ線エネルギーは側方や後方の散乱線と同様に連続エネルギー分布である。また、拡散押戻しにより材料内の光子はジグザグに進みながら、最外層に向けて次第に減弱するようなエネルギー分布となる。減弱に伴いμの値は大きくなり、μPEも同様に大きくなる。そのため、前項で説明した内容は、材料内のあちこちで場所によらず同時多発で起こっている。各層の厚さも薄く、エネルギーも連続的であるため、対である拡散吸収体と電子吸収体は隣り合わせの別の層とする必要はない。１つの層でも構わない。さらに、後述のように減弱の過程で両者の役割区分が入れ替わることもあり、特性が近い元素の組合せ（例えばＮｂとＭｏ）は１つの元素に統合することも可能である。また、そのため、最外層に向けて降順に隙間なく重ね合わせて配置する拡散吸収体と電子吸収体は、最外層以外は並びの順番が多少入れ替わっても大きな支障は生じない。
すなわち、複合吸収材料の初層はＰｂ、多層吸収層は外側から順に原子番号の小さい材料を隙間なく重ね合わせて配置し、最外層はＫ殻の特性Ｘ線の放出割合である蛍光収率ｗＫが２０％以下（原子番号で言えば２２以下）の元素となる。最外層は蛍光収率が２０％以下と低いため、自己からの特性Ｘ線の外部空間への放出量は少なくなる。
換言すれば複合吸収材料とは、低反射減弱層（初層）、多層吸収層（拡散吸収体、電子吸収体）、軟Ｘ線吸収層等を外側に向けて順に原子番号が低くなるように材料を配置し、減弱に伴い大きなμとμPEの値を確保して最大限に効率的に線エネルギー吸収（同・電子吸収）し、最外層は蛍光収率も特性Ｘ線のエネルギーも低くなる吸収材を配置することにより、軟Ｘ線領域の散乱Ｘ線まで吸収して外部空間の空間線量率を低くするものである。
本項と前項で概要を述べた内容を、以下でもう少し詳しく述べる。
The first layer of the composite absorbent material is Pb, and the other layers are formed by stacking materials with smaller atomic numbers in order from the side exposed to the external environment (outermost layer) without gaps. Although this specification is based on fixed energy values due to limitations in the available measured data, the X-ray energy in the composite absorbing material is a continuous energy distribution, similar to the side and back scatter. . In addition, photons in the material progress in a zigzag manner due to the diffusion pushback, and the energy distribution gradually decreases toward the outermost layer. The value of μ increases with attenuation, and μPE also increases. Therefore, the contents explained in the previous section occur simultaneously and frequently here and there in the material. Since the thickness of each layer is small and the energy is continuous, the pair of diffusion absorber and electron absorber need not be separate adjacent layers. A single layer is sufficient. Furthermore, as will be described later, the roles of both elements may be interchanged in the process of attenuation, and a combination of elements having similar characteristics (for example, Nb and Mo) can be integrated into one element. For this reason, the diffusion absorber and the electron absorber, which are stacked in descending order toward the outermost layer without gaps, may be rearranged to some extent without causing any major problems except for the outermost layer.
That is, the first layer of the composite absorbing material is Pb, the multilayer absorbing layer is composed of materials with smaller atomic numbers stacked one on top of the other from the outside without gaps, and the outermost layer is the fluorescence yield wK is an element of 20% or less (22 or less in terms of atomic number). Since the outermost layer has a low fluorescence yield of 20% or less, the amount of characteristic X-rays emitted from itself to the external space is small.
In other words, the composite absorbing material is composed of a low reflection attenuation layer (first layer), a multilayer absorbing layer (diffusing absorber, electron absorber), a soft X-ray absorbing layer, etc. facing outward so that the atomic number decreases in order. Materials are placed to secure large values of μ and μPE as attenuation occurs, and linear energy absorption (similarly, electronic absorption) is maximized, and the outermost layer has low fluorescence yield and characteristic X-ray energy. By arranging the absorbing material, even the scattered X-rays in the soft X-ray region are absorbed to lower the air dose rate of the external space.
The content outlined in this section and the previous section will be described in more detail below.
（一次Ｘ線の透過と人体吸収・散乱：詳細は実施例１と４）
医療用のＸ線透視装置では、Ｘ線源で発生した一次Ｘ線が炭素繊維製のテーブルを通過して患者・被検者の身体組織に当たって大部分は散乱され、一部は吸収され、残された数％程度が透過する。身体組織は光電効果とコンプトン散乱の断面積が等しいエネルギー（これを光電吸収上限エネルギー：Ｅupという）は約４０ＫｅＶであり、これ以上のエネルギーでは光電吸収よりもコンプトン散乱が主体になる。テーブルの材料を炭素（Ｃ）で代表させた場合、そのＥupは約１９ＫｅＶであり、同様となる。すなわち、例えば１００ＫｅＶ程度の一次Ｘ線であれば身体組織とテーブルにより約８０％程度が散乱され、１０数％が吸収され、５％程度が透過する。一次Ｘ線が約４０ＫｅＶ以上の場合は、身体組織とテーブルでは光電効果による吸収（光電吸収）が支配的ではなく、コンプトン散乱が支配的な相互作用となる。これらの詳細は後述の実施例１と実施例４を参照とする。
(Transmission of primary X-rays and absorption/scattering by the human body: details of Examples 1 and 4)
In a medical X-ray fluoroscope, primary X-rays generated by an X-ray source pass through a carbon fiber table and hit the body tissue of a patient or examinee, where most of them are scattered, some are absorbed, and some remain. About a few percent of the film is permeated. In body tissue, the energy at which the photoelectric effect and the Compton scattering have the same cross-sectional area (this is referred to as the photoelectric absorption upper limit energy: Eup) is about 40 KeV, and above this energy Compton scattering dominates rather than photoelectric absorption. When the material of the table is represented by carbon (C), its Eup is about 19 KeV, which is similar. For example, in the case of a primary X-ray of about 100 KeV, about 80% is scattered by the body tissue and the table, 10% is absorbed, and about 5% is transmitted. When the primary X-rays are about 40 KeV or higher, absorption due to the photoelectric effect (photoelectric absorption) is not dominant between the body tissue and the table, and Compton scattering is the dominant interaction. For details of these, refer to Example 1 and Example 4 described later.
（コンプトン散乱：詳細は実施例３と５）
現状は、患者・被検者の身体組織とテーブルからの散乱Ｘ線が吸収されることなく、比較的高い放射線量率のまま散乱しているため、診療室内の空間線量率が全般に高くなっている。例えば１００ＫｅＶの一次Ｘ線がコンプトン散乱を１回した場合の散乱角と散乱Ｘ線のエネルギーは、４５°で約９５％、９０°で約８４％、１３５°で約７５％となり、１８０°で約７２％に減弱する。身体組織とテーブルによる散乱はある確率で何回か行われる場合があるが、統計的にはこの１回の散乱角が踏襲され、減弱の割合は散乱回数に依存することが知られており、実測結果と整合した数値解析結果で表現されている。身体組織とテーブルによる散乱Ｘ線はあらゆる方向に放出されるが、そのＸ線エネルギーの分布は前方＞側方＞後方の順となる。これらの詳細は後述の実施例３と実施例５を参照とする。
(Compton scattering: details in Examples 3 and 5)
At present, scattered X-rays from the body tissues and tables of patients and examinees are not absorbed and are scattered at a relatively high radiation dose rate, so the air dose rate in the examination room is generally high. ing. For example, when a 100 KeV primary X-ray undergoes Compton scattering once, the scattering angle and scattered X-ray energy are about 95% at 45°, about 84% at 90°, about 75% at 135°, and about 75% at 180°. Attenuates to about 72%. Scattering by the body tissue and the table may occur several times with a certain probability, but statistically this single scattering angle is followed, and it is known that the rate of attenuation depends on the number of times of scattering. It is represented by numerical analysis results consistent with actual measurement results. Scattered X-rays by the body tissue and the table are emitted in all directions, but the X-ray energy distribution is in the order forward>side>back. For details of these, refer to Example 3 and Example 5 described later.
（診療室内等の空中線量率：詳細は実施例１と４および５）
前記従来技術（非特許文献１）に前述の通り、診療室内等の空中線量率はテ－ブル下部の位置で計測される光子数が一次Ｘ線の２～３倍と最も高く、テーブル上部が最も低い。これは前項の身体組織とテーブルによる散乱Ｘ線エネルギーの分布では説明できず、テーブル下部に別の散乱体が存在することを意味している。ＡｌのＥupは約５０ＫｅＶであり、これ以上のエネルギーでは光電吸収よりもコンプトン散乱が主体になる。Ａｌの濾過フィルタの周囲に遮へい体が無い型式のＸ線源の場合は、あらゆる方向に向かって散乱Ｘ線が発生する。そのため、本発明の散乱体には、(3)Ｘ線源出口の直近の可動Ｘ線絞り内の濾過フィルタを加えることとする。これらの詳細は後述の実施例１と実施例４および実施例５を参照とする。
(Air dose rate in examination rooms, etc.: details of Examples 1, 4 and 5)
As described in the prior art (Non-Patent Document 1), the air dose rate in the examination room is the highest, with the number of photons measured at the bottom of the table being 2 to 3 times the primary X-ray. Lowest. This cannot be explained by the distribution of scattered X-ray energy due to the body tissue and the table in the previous section, and means that another scatterer exists under the table. Eup of Al is approximately 50 KeV, and at energies higher than this, Compton scattering is dominant rather than photoelectric absorption. In the case of an X-ray source of the type that does not have a shield around the Al filtration filter, scattered X-rays are generated in all directions. Therefore, the scatterer of the present invention includes (3) a filtering filter in a movable X-ray diaphragm in the immediate vicinity of the X-ray source exit. For details of these, refer to Example 1, Example 4, and Example 5 described later.
（人体散乱の後方成分と側方成分：詳細は実施例２と３）
医療用のＸ線透視装置で照射され患者・被検者の身体組織やテーブルに当たって散乱された散乱Ｘ線のエネルギー波高分布を計測した例はあまり多くない。ここでは散乱や吸収の特性が近い水またはアクリルファントムで身体組織を代用した既報の実験室での同・計測結果を引用して、複合吸収材料を検討した。身体組織からの散乱Ｘ線の後方散乱成分は非特許文献５より引用し、管電圧１００ｋＶの場合で中央値は約４０ＫｅＶと最大値は約８０ＫｅＶと考えた。また、側方散乱成分を非特許文献６より引用して管電圧１１０ｋＶの場合で中央値は約６５ＫｅＶ、最大値は約８８ＫｅＶと考えた。これらの詳細は後述の実施例２と実施例３を参照とする。
(Backward and lateral components of human body scattering: details in Examples 2 and 3)
There are not many examples of measuring the energy pulse-height distribution of scattered X-rays irradiated by a medical X-ray fluoroscope and scattered by hitting the body tissue of a patient/examinee or a table. In this paper, we examined the composite absorption material by citing the results of previous laboratory measurements in which water or acrylic phantoms, which have similar scattering and absorption characteristics, were substituted for body tissue. The backscattering component of X-rays scattered from body tissue is cited from
（吸収端と特異吸収と特性Ｘ線：詳細は実施例６）
低反射減弱層とするＰｂはμ（線減衰係数）が広いエネルギー領域で高い数値である良い遮へい材であり、Ｅupは約５００ＫｅＶである。そのため、医療用の放射線透過装置のＸ線源からの一次Ｘ線のエネルギー領域である４０～１５０ＫｅＶでは光電効果が主要な領域（光電領域）にある。反射に相当する後方へのコンプトン散乱は支配的ではない。一方、ＰｂのＫ吸収端は８８ＫｅＶであり、Ｌ吸収端が約１６ＫｅＶである。光電効果は複数の殻で光電効果が可能なときは原子核に近い内側の軌道電子、すなわちＫ殻が最も起こり易い。
そのため、ＰｂのＫ吸収端は８８ＫｅＶであるが、これ以上の散乱Ｘ線の照射を受けるとそれに伴う特性Ｘ線（Ｋ－Ｘ線）が７２．８～８４．９ＫｅＶの範囲で発生してしまう。ＰｂのＫ－Ｘ線の線エネルギー吸収（同・電子吸収）は容易ではない。一方、ＰｂはＬ吸収端が約１３～１６ＫｅＶであり、約１０．５～１４．８ＫｅＶのＬ－Ｘ線が発生する。Ｐｂを単体で遮へい材として使った場合は、このＬ－Ｘ線が外部空間のあちこちの方向に散乱Ｘ線として発生することは避けられない。このＰｂのＬ－Ｘ線よりも低い位置が他の元素（例えば、ＣｕやＦｅ）のＫ吸収端よりやや高いエネルギー領域であれば、これら他の元素による特異吸収が優先される。このエネルギー領域のＸ線は個人線量計では感度上の理由で計測されないが、これを線エネルギー吸収（同・電子吸収）することは容易である。
一般には吸収端付近のやや高い側のエネルギー領域で著しく光電吸収するという「特異吸収」が起こる。Ｐｂの場合はＫ吸収端の約８８ＫｅＶよりもやや高い側のエネルギー領域で特異吸収する。しかし、８８ＫｅＶ未満（例えば８７ＫｅＶ）でＬ吸収端の約１６ＫｅＶのやや高い側のエネルギーまでの領域では特異吸収しない。そのため、多層吸収層が無い場合は最外層が外部環境に露出するというその空間配置上の理由を含め、外部空間により多くのＸ線が漏れ出す可能性もある。これらの詳細は後述の実施例６を参照とする。
(Absorption edge, specific absorption, and characteristic X-ray: details in Example 6)
Pb used as the low reflection attenuation layer is a good shielding material with a high μ (linear attenuation coefficient) in a wide energy range, and Eup is about 500 KeV. Therefore, in the energy range of 40 to 150 KeV of the primary X-rays from the X-ray source of the medical radiation transmission device, the photoelectric effect is in the main range (photoelectric range). Backward Compton scattering, which corresponds to reflection, is not dominant. On the other hand, Pb has a K absorption edge of 88 KeV and an L absorption edge of about 16 KeV. The photoelectric effect is most likely to occur in the inner orbital electrons near the nucleus, ie, the K shell, when the photoelectric effect is possible in multiple shells.
Therefore, the K absorption edge of Pb is 88 KeV, but if it is irradiated with more scattered X-rays, characteristic X-rays (K-X-rays) will be generated in the range of 72.8 to 84.9 KeV. . Linear energy absorption of K-X rays of Pb (similarly, electronic absorption) is not easy. On the other hand, Pb has an L absorption edge of about 13 to 16 KeV and generates LX rays of about 10.5 to 14.8 KeV. When Pb alone is used as a shielding material, it is inevitable that the LX-rays are scattered in various directions in the external space. If the position lower than the LX-ray of Pb is in an energy region slightly higher than the K absorption edges of other elements (eg, Cu and Fe), specific absorption by these other elements takes precedence. X-rays in this energy range cannot be measured by personal dosimeters for reasons of sensitivity, but they can be easily absorbed by linear energy (or electronic absorption).
In general, "specific absorption" occurs in which photoelectric absorption occurs significantly in a slightly higher energy region near the absorption edge. In the case of Pb, specific absorption occurs in an energy region slightly higher than the K absorption edge of about 88 KeV. However, specific absorption does not occur in a region of less than 88 KeV (for example, 87 KeV) up to an energy on the slightly higher side of about 16 KeV of the L absorption edge. Therefore, there is a possibility that more X-rays leak out into the external space, including the reason for the spatial arrangement that the outermost layer is exposed to the external environment when there is no multilayer absorbing layer. For details of these, refer to Example 6 described later.
（Ｋ吸収端の順番と電子吸収割合：詳細は実施例７）
Ｂａ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｏ，Ｎｂ等の元素は１７～８７ＫｅＶの間にＫ吸収端（Ｋab）がある。Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｌ等の元素は１６ＫｅＶ未満にＫ吸収端（Ｋab）がある。これらの元素の特性の全体像を判り易く示すために、表1の（ａ）は関連する特性データを整理して示した。表1の（ｂ）ではＮＩＳＴデータベースより引用し、データを計測した単色の８０，５０，３０，１０ＫｅＶの単色のエネルギー毎のμ、μenを示した。また、これより算出した電子吸収割合（μen／μ）示した。表１の横軸は元素である。
表１にはμen／μ≧７０％とした電子吸収域（表中の太い破線）、μen／μ＜７０％とした別途光子発生域（同・細い一点鎖線）を線図で表示する。μが１０（１／ｃｍ）以下の元素は電子吸収域の対象外とした。また、８０ＫｅＶでの電子吸収域は電子吸収割合が最も高く、１００ＫｅＶ以上でも電子吸収域が存在するＰｂとし、これを初層の低反射減弱層とした。なお、Ｐｂよりも原子番号の大きなビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）、ウラン（Ｕ）等の元素も同様の特性であり、初層の低反射減弱層として利用できる。しかし、規制等から実用性はあまり高くないため、ここでは初層の低反射減弱層はＰｂを代表として述べる。複合吸収材料は散乱体の周囲を囲んで設置することを前提としているが、初層のＰｂは散乱体からみて最も内側の層となる。表１ではエネルギーが下がるほど、μとμenの値が大きくなっており、電子吸収域・別途光子発生域共に、原子番号が低い側にシフトしている。また、１０ＫｅＶになるとほぼ全ての元素が電子吸収域となっている。これらの詳細は後述の実施例７と実施例８を参照とする。
(Order of K absorption edge and electron absorption ratio: details in Example 7)
Elements such as Ba, Sn, Ag, Mo and Nb have K absorption edges (Kab) between 17 and 87 KeV. Elements such as Cu, Ni, Fe, Ti, Si, and Al have K absorption edges (Kab) below 16 KeV. In order to show the overall picture of the properties of these elements in an easy-to-understand manner, (a) of Table 1 summarizes the related property data. Table 1 (b) shows μ and μen for each monochromatic energy of 80, 50, 30 and 10 KeV, which are quoted from the NIST database and measured data. Also, the electron absorption ratio (μ en/μ) calculated therefrom is shown. The horizontal axis of Table 1 is the element.
Table 1 graphically shows the electron absorption region (thick dashed line in the table) where μen/μ≧70% and the separate photon generation region (thin dashed line in the same) where μen/μ<70%. Elements with μ of 10 (1/cm) or less were excluded from the electron absorption region. Pb, which has the highest electron absorption ratio at 80 KeV and has an electron absorption region at 100 KeV or higher, was used as the first low-reflection-attenuating layer. Elements such as bismuth (Bi), thorium (Th), and uranium (U), which have atomic numbers higher than that of Pb, have similar characteristics and can be used as the low reflection attenuation layer of the first layer. However, Pb is used as a representative of the first low-reflection-attenuating layer because it is not very practical due to regulations and the like. It is assumed that the composite absorbing material is installed surrounding the scatterer, and the first layer of Pb is the innermost layer when viewed from the scatterer. In Table 1, the lower the energy, the larger the values of μ and μen, and both the electron absorption region and the photon generation region shift to the lower atomic number side. At 10 KeV, almost all elements are in the electron absorption region. For details of these, refer to Examples 7 and 8 described later.
（電子吸収域と別途光子発生域）
表１の（ｂ）の通り、電子吸収域と別途光子発生域は、元素（原子番号）とエネルギーで大まかにその役割を区分することができる。また、同じエネルギーの欄を横（元素の並び）方向に見れば、隣付近の原子番号の元素と同じ役割区分となる部分がある。一方で同じ元素の欄を縦（エネルギーの並び）方向に見れば、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｏのように次第に電子吸収域と別途光子発生域という役割区分が変わるものがある。なお、表１では既存データの制約から各吸収係数を計測した単色のエネルギーで分けて示しているが、複合吸収材料内ではエネルギーは連続的であると予想される。それを考えると本来的に役割区分は相互に重なることがあり、実際は表１のように単色のエネルギーの刻みで明確な境界線を引いて役割区分を示すことが難しい。ＮｂやＣｕも、縦方向に見れば役割区分が変わっている。すなわち、この元素は任意のこのエネルギーではこちらの役割区分であるという説明の方が正確である。なお、重なりがあること自体は悪いことではなく、かえって全てのエネルギー領域を複合吸収材料により網羅的に線エネルギー吸収（同・電子吸収）する上では好ましい。
(Electron absorption region and separate photon generation region)
As shown in (b) of Table 1, the roles of the electron absorption region and the separate photon generation region can be roughly classified according to the element (atomic number) and energy. Also, if you look at the column of the same energy in the horizontal direction (element arrangement), there is a part that has the same role division as the element with the atomic number in the vicinity. On the other hand, looking at the column of the same element in the vertical (energy arrangement) direction, there are some elements such as Sn, Ag, and Mo whose roles are gradually changed into an electron absorption region and a separate photon generation region. In Table 1, each absorption coefficient is shown separately by the measured monochromatic energy due to limitations of existing data, but it is expected that the energy is continuous within the composite absorption material. Considering this, the role divisions inherently overlap each other, and in reality it is difficult to show the role divisions by drawing a clear boundary line with monochromatic increments of energy as shown in Table 1. Nb and Cu also have different roles when viewed in the vertical direction. That is, it is more accurate to say that this element is this division of roles at any of this energy. It should be noted that the presence of overlap itself is not a bad thing, but rather preferable in terms of exhaustively absorbing linear energy (or electronic absorption) in all energy regions by the composite absorbing material.
（説明上のエネルギー領域の区分）
測定して表示可能な既存のデータは単色のエネルギーであるとの制約がある中で説明を判り易くするために、本明細書の以降の記載では、特に注記がない限り、以下のエネルギー区分で大まかな役割区分を記載することとする。すなわち、高エネルギー領域は５０～８７ＫｅＶとし、中エネルギー領域は２５～５０ＫｅＶとし、低エネルギー領域は５～２５ＫｅＶとする。また、軟Ｘ線領域は０.２～５．０ＫｅＶとする。このエネルギー区分は説明上のものであり、実際の現象の違いを表したものではない。
(Description of energy regions)
For ease of explanation given the constraint that existing data that can be measured and displayed are monochromatic energies, the rest of this specification will use the following energy bins unless otherwise noted: A rough division of roles should be described. That is, the high energy range is 50-87 KeV, the medium energy range is 25-50 KeV, and the low energy range is 5-25 KeV. Also, the soft X-ray region is set to 0.2 to 5.0 KeV. This energy distribution is illustrative and does not represent real-world differences.
（多層吸収層の考え方と役割：詳細は実施例８）
Ｋ吸収端よりやや高い側のエネルギー領域では、Ｂａ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｏ，Ｎｂ等の元素は特異吸収によりμenが大きいため良好に線エネルギー吸収（同・電子吸収）する。また、５０ＫｅＶ以上の高エネルギー領域ではＢａ、Ｓｎおよび５０ＫｅＶ未満の中エネルギー領域ではＡｇ、Ｍｏ，Ｎｂ等が、μも大きい。そのため別途光子すなわち二次Ｘ線（特性Ｘ線、制動Ｘ線）放出も大きく、これらの元素は各々のエネルギー領域で電子吸収に加えて両側の層に光子の拡散押戻しを行う良好な拡散吸収体として機能する。これの元素は特異吸収により周囲の元素と比較してμがあまりに大きいため、μenはμの７割以下となっている。例えば、３０ＫｅＶではＳｎ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｎｂ等のμとμenは、Ｐｂと同等の１Ｅ＋２（１／ｃｍ）のオーダーである。これはＰｂと同レベルのＸ線の電子吸収を密度の小さな軽い材料で得られ、その上、両側にある周囲の層により効率的に電子吸収を起こさせる拡散押戻しもできることを意味している。
一方、高エネルギー領域ではＮｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄおよび中・低エネルギー領域ではＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕは、μとμenが同等のオーダーで概ね等しく、別途光子を放出せずに良好な電子吸収体として機能する。これらの詳細は後述の実施例８を参照とする。
(Concept and Role of Multilayer Absorbent Layers: See Example 8 for details)
In the energy region slightly higher than the K absorption edge, elements such as Ba, Sn, Ag, Mo, and Nb have a large μen due to specific absorption, so they favorably absorb linear energy (similarly, electronic absorption). Also, in the high energy region of 50 KeV or more, Ba, Sn, and in the medium energy region of less than 50 KeV, Ag, Mo, Nb, etc. have a large μ. For this reason, photons, that is, secondary X-rays (characteristic X-rays, bremsstrahlung X-rays) are also emitted in large amounts, and these elements have good diffusion absorption in which photons are diffused and pushed back to the layers on both sides in addition to electron absorption in each energy region. function as a body. Due to the specific absorption of these elements, μ is too large compared to surrounding elements, so μ en is less than 70% of μ. For example, at 30 KeV, μ and μ en of Sn, Ag, Mo, Nb, etc. are on the order of 1E+2 (1/cm), which is equivalent to that of Pb. This means that the same level of electron absorption of X-rays as Pb can be obtained in a light material with low density, and also diffusion pushback is possible to cause more efficient electron absorption by the surrounding layers on both sides. .
On the other hand, Nb, Mo, Ag, and Cd in the high-energy region and Al, Si, Ti, Fe, and Cu in the medium-low energy region have μ and μen approximately equal in the same order, and are favorable without emitting additional photons. functions as an efficient electron absorber. For details of these, refer to Example 8 described later.
（散乱Ｘ線を消滅させる方法：詳細は実施例９）
上述の内容を踏まえ、ここでは低反射減弱層（初層）と、拡散吸収体と電子吸収体から成る多層吸収層による線エネルギー吸収（同・電子吸収）により散乱Ｘ線を消滅させる方法の概要を示す。低反射減弱層のＰｂは前述の通り、入射した散乱Ｘ線を反射することなく受入れ、全エネルギー領域の光子数の積分値を概ね１０分の１程度に減弱させる。
多層吸収層は、１０～８０ＫｅＶの間の線エネルギー吸収係数μenと線減衰係数μのデータが既知である任意の単色のエネルギーで材質を設定する。すなわち、任意の単色のエネルギー毎に摘出した拡散吸収体と電子吸収体の対による多層で構成し、低反射減弱層の外側に配置する。多層吸収層は各エネルギー領域でμenが大きな元素の層で構成されており、全エネルギー領域で良好に線エネルギー吸収（同・電子吸収）する。さらに、複合吸収材料内の任意のエネルギー下で一定の比率で別途光子すなわち二次Ｘ線（特性Ｘ線、制動Ｘ線）放出する拡散吸収体となる１～３種の元素の層を設け、効率的に電子吸収を起こさせるために拡散押戻しをする。拡散吸収体で放出される別途光子は自己または両側の層、すなわち外側の電子吸収体や内側の低反射減弱層等が吸収する。すなわち、Ｐｂは良い電子吸収体として機能する。また、多層吸収層の拡散吸収体と電子吸収体の対を、外部環境に露出した側の面に向けて順に原子番号の小さい材料を隙間なく重ね合わせて配置する。これにより初層で減弱されたＸ線を、最大限に効率良く線エネルギー吸収（同・電子吸収）することで、Ｘ線の電磁波のエネルギーを電子の運動エネルギー等に変換し、それを複合吸収材料内で吸収するものである。これにより電磁波としてのＸ線は消滅する。これらの詳細は後述の実施例９を参照とする。
(Method for extinguishing scattered X-rays: see Example 9 for details)
Based on the above, here is an overview of the method of eliminating scattered X-rays by linear energy absorption (electron absorption) by a low reflection attenuation layer (first layer) and a multilayer absorption layer consisting of a diffusion absorber and an electron absorber. indicate. As described above, Pb in the low-reflection-attenuating layer accepts incident scattered X-rays without reflecting them, and attenuates the integrated value of the number of photons in the entire energy region to approximately one-tenth.
The multi-layered absorption layer is made of an arbitrary monochromatic energy with known linear energy absorption coefficient μ en and linear attenuation coefficient μ between 10 and 80 KeV. That is, it is composed of multiple layers of pairs of diffusion absorbers and electron absorbers extracted for each single color of energy, and arranged outside the low reflection attenuation layer. The multi-layer absorption layer is composed of layers of elements with large μen in each energy region, and absorbs linear energy (similarly, electronic absorption) well in all energy regions. Furthermore, a layer of 1 to 3 elements is provided as a diffusion absorber that emits photons, that is, secondary X-rays (characteristic X-rays, bremsstrahlung X-rays) at a constant ratio under arbitrary energy in the composite absorption material, Diffusion pushback is performed to efficiently cause electron absorption. Another photon emitted by the diffuse absorber is absorbed by itself or by the layers on both sides, ie, the outer electron absorber and the inner low reflection attenuation layer. That is, Pb functions as a good electron absorber. Also, the pairs of diffusion absorber and electron absorber of the multi-layer absorption layer are arranged such that materials with smaller atomic numbers are stacked one on top of the other with no space between them facing the surface of the side exposed to the external environment. As a result, the X-rays attenuated in the first layer are absorbed with maximum efficiency (similarly, electronic absorption) to convert the energy of the electromagnetic waves of the X-rays into the kinetic energy of electrons, etc., which is combined with absorption. It is absorbed within the material. As a result, the X-ray as an electromagnetic wave disappears. For details of these, refer to Example 9 described later.
（多層吸収層の基本的な構成と材質：詳細は実施例１０）
ここで、表１の単色エネルギーの電子吸収域と別途光子放出域の情報を基に複合吸収材料の基本的な構成と材質を整理する。
散乱体（身体組織、テーブル、濾過フィルタ等）より８８ＫｅＶ未満の散乱Ｘ線の照射を受ける初層（１層目）には、低反射で大きく減弱できるＰｂを用いる。
２層目より多層吸収層となるが１つ目の拡散吸収体には、４０～６０ＫｅＶ（中央値：５０ＫｅＶ）を意図して狙い、この領域で別途光子放出域にある元素である例えばＳｎ等を用いる。２層目に対なる３層目の電子吸収体には、５０ＫｅＶの領域で電子吸収域にある元素である例えばＮｂまたはＭｏ等を用いる。厚みが増えるがＣｕ、Ｆｅでも構わない。４層目の２つ目の拡散吸収体には、２０～４０ＫｅＶ（中央値：３０ＫｅＶ）を意図して狙い、この領域で別途光子放出域にある元素である例えばＭｏ等を用いる。４層目に対なる５層目の電子吸収体には、３０ＫｅＶの領域で電子吸収域にある元素である例えばＣｕまたはＦｅを用いることも考えられる。
しかし、蛍光収率はＣｕが３７％、Ｆｅは２９％であり、僅かながらもあちこちの方向に向けて１０ＫｅＶ未満の特性Ｘ線を発生するため、ＣｕまたはＦｅを外部環境に露出される側の層（以下、「最外層」という）にするのは空間線量率を低減する上で良くない。最外層の元素の蛍光収率は２０％以下、原子番号で言えば２２以下とするのが好ましい。複合吸収材料内のこの位置のエネルギーや空間線量率の低減目標にもよるが、条件によっては蛍光収率が低いＴｉ（同・１８％）、Ｓｉ（同・５％）、Ａｌ（同・４．４％）等を用いるのが良い。ＴｉのＫ吸収端は４．９６ＫｅＶであるため、必然的に多層吸収層の拡散吸収体を構成する元素のＫ吸収端は５ＫｅＶ以上となる。
多層吸収層は漏出する散乱Ｘ線が期待より高い線量率であれば各層の厚みを増やすか、もしくは上述の２対で全５層ではなく、３対で全７層もしくは４対で全９層でも構わない。これらの詳細は後述の実施例１０を参照とする。
(Basic configuration and material of multilayer absorbent layer: details in Example 10)
Here, based on the information on the electron absorption region of monochromatic energy in Table 1 and the photon emission region separately, the basic configuration and material of the composite absorption material are arranged.
For the first layer (first layer) which receives scattered X-rays of less than 88 KeV from a scatterer (body tissue, table, filtering filter, etc.), Pb, which can be greatly attenuated with low reflection, is used.
From the second layer onwards, it becomes a multilayer absorption layer, but for the first diffusion absorber, 40 to 60 KeV (median value: 50 KeV) is intentionally aimed, and in this region, an element that is in the photon emission region, such as Sn, etc. Use For the electron absorber of the third layer as opposed to the second layer, an element such as Nb or Mo, which is in the electron absorption region in the region of 50 KeV, is used. Although the thickness increases, Cu or Fe may be used. For the second diffusion absorber in the fourth layer, 20 to 40 KeV (median value: 30 KeV) is intentionally aimed, and an element in the photon emission region, such as Mo, is used in this region. For the electron absorber in the fifth layer as opposed to the fourth layer, it is also conceivable to use an element in the electron absorption region in the region of 30 KeV, such as Cu or Fe.
However, the fluorescence yield is 37% for Cu and 29% for Fe. Layering (hereinafter referred to as the “outermost layer”) is not good for reducing the air dose rate. The fluorescence yield of the elements in the outermost layer is preferably 20% or less, or 22 or less in terms of atomic number. Although it depends on the energy at this position in the composite absorber and the reduction target of the air dose rate, depending on the conditions, the fluorescence yield is low Ti (18% same), Si (5% same), Al (4 .4%) is preferably used. Since the K-absorption edge of Ti is 4.96 KeV, the K-absorption edge of the elements forming the diffused absorber of the multilayer absorption layer is inevitably 5 KeV or more.
If the leaking scattered X-ray dose rate is higher than expected, the thickness of each layer should be increased. But I don't mind. For details of these, refer to Example 10 described later.
（選択肢とする光電子等回収層：詳細は実施例１１）
複合吸収材料の多層吸収層の最外層で発生した光電子等は、高速でやや大きな運動エネルギーのまま外部空間へ放出される場合があるため、必要に応じてそれを阻止して回収しなければならない。光電効果による光電子、コンプトン電子、オージェ電子等の光電子等の運動エネルギーはベータ（β）線と同様に連続エネルギーであると仮定して金属材料中の最大飛程を計算した。その結果、電気伝導度が良く、光電子等回収層の材料に適するＡｌの場合で、最大飛程は最大エネルギーが１００ＫｅＶの場合で約０．０７ｍｍ、５０ＫｅＶで約０．０２ｍｍ、３０ＫｅＶと１０ＫｅＶでは０．０１ｍｍ以下である。
従って、光電子等の放出を阻止して回収するための、Ａｌ膜による光電子等回収層は最大で０．０７ｍｍあれば良く、最外層表面での光電子の最大エネルギーが３０ＫｅＶ程度であればより好ましくは０．０１ｍｍ程度でも良い。なお、光電子等回収層のＡｌ箔は選択肢の１つとの位置付けである。これらの詳細は後述の実施例１１を参照とする。
(Optional photoelectron etc. recovery layer: details of Example 11)
Photoelectrons, etc., generated in the outermost layer of the multi-layered absorption layers of the composite absorption material may be emitted to the outside space at high speed with slightly large kinetic energy, so they must be blocked and collected as necessary. . Assuming that the kinetic energy of photoelectrons such as photoelectrons, Compton electrons, and Auger electrons due to the photoelectric effect is continuous energy like beta (β) rays, the maximum range in metal materials was calculated. As a result, in the case of Al, which has good electrical conductivity and is suitable as a material for the photoelectron recovery layer, the maximum range is about 0.07 mm at the maximum energy of 100 KeV, about 0.02 mm at 50 KeV, and 0 at 30 KeV and 10 KeV. .01 mm or less.
Therefore, the maximum photoelectron collection layer made of Al film for preventing and collecting the emission of photoelectrons and the like should be 0.07 mm, and the maximum energy of the photoelectrons on the surface of the outermost layer is preferably about 30 KeV. It may be about 0.01 mm. Note that the Al foil for the photoelectron and other recovery layer is positioned as one of the options. For details of these, refer to Example 11, which will be described later.
（選択肢とする軟Ｘ線吸収層：詳細は実施例１２）
前々項のＣｕまたはＦｅの例の通り、多層吸収層の最外層で発生した特性Ｘ線等がそのまま外部空間へ放出される場合は、必要に応じてそれを阻止しなければならない。最外層のＣｕまたはＦｅで発生する数ＫｅＶの軟Ｘ線領域のＫ－Ｘ線を阻止する軟Ｘ線吸収層は、これらよりも低い原子番号で蛍光収率が低い元素を選択する必要がある。軟Ｘ線吸収層にはＡｌを選択し、多層吸収層の最外層（例えば５層目）にＣｕまたはＦｅが配置された場合の軟Ｘ線吸収層の材質と必要厚さについて検討した。μ（線減衰係数）より求めたＡｌの１０ＫｅＶの半価層は０．０９８ｍｍ、１／１０価層は０．３２６ｍｍであるため、軟Ｘ線吸収層の必要厚さは１／１０価層相当の０．３ｍｍとした。なお、軟Ｘ線吸収層のＡｌ板は選択肢の１つとの位置付けである。これらの詳細は後述の実施例１２を参照とする。
(Optional soft X-ray absorption layer: details in Example 12)
As in the example of Cu or Fe in the previous two paragraphs, when characteristic X-rays and the like generated in the outermost layer of the multilayer absorption layer are directly emitted to the external space, it must be blocked as necessary. For the soft X-ray absorption layer that blocks KX-rays in the soft X-ray region of several KeV generated by Cu or Fe in the outermost layer, it is necessary to select an element with a lower atomic number and a lower fluorescence yield. . Al was selected for the soft X-ray absorption layer, and the material and required thickness of the soft X-ray absorption layer were studied when Cu or Fe was arranged in the outermost layer (for example, the fifth layer) of the multilayer absorption layer. The half-value layer of Al at 10 KeV obtained from μ (linear attenuation coefficient) is 0.098 mm, and the 1/10-value layer is 0.326 mm. of 0.3 mm. Note that the Al plate of the soft X-ray absorption layer is positioned as one of options. For details of these, refer to Example 12 described later.
（標準的な構成での厚みの考え方：詳細は実施例１５）
ここでは低反射減弱層（初層）と拡散吸収体・電子吸収体から成る多層吸収層の構成と、厚みの考え方を述べる。医療用のＸ線透視装置を例としても、患者・被検者の患部・体厚に基づく一次Ｘ線のエネルギー・光子数によって異なり、同じ装置の中でも散乱体の仕様により散乱Ｘ線のエネルギー分布・光子数は異なる。空間線量率の低減目標もケース・バイ・ケースである。すなわち、現場の要求条件は、その被ばく行為の正当性に基づき毎回異なる。
低反射減弱層のＰｂは、遮へい体と位置付けではないが、透過する全エネルギーで積分した光子数が１０分の１程度になるように減弱させる役割を期待している。最初の設定は、高エネルギー領域の側方の散乱Ｘ線を前提として１／１０価層程度とした厚みとして０．３ｍｍを考えた。多層吸収層のＪＩＳ Ｚ４５０１の鉛当量を求めた後に、現場の要求条件との比較からＰｂの厚みが不足する場合は追加するとの考え方とする。
多層吸収層の拡散吸収体と電子吸収体は実施例１０で意図的に狙ったエネルギーの１/１０価層相当の厚さとした。2対で全５層の例をＳｎ－ＭｏとＮｂ－Ｃｕとした場合、Ｓｎは０．３ｍｍ、Ｍｏは０．３ｍｍ、Ｎｂは０．１ｍｍ、Ｃｕは０．２ｍｍと試算した。ＭｏとＮｂは特性の近い元素の組合せを統合して０．４ｍｍのＮｂとすることができる。
選択オプションである光電子等回収層のＡｌ箔の厚さは最大０．０７ｍｍであり、軟Ｘ線吸収層のＡｌ板の厚さは０．３ｍｍ程度である。軟Ｘ線吸収層のＡｌ板を選択した場合、初層の０．３ｍｍのＰｂを合計した標準的な複合吸収材料（全５層：Ｐｂ－Ｓｎ－Ｎｂ－Ｃｕ－Ａｌ）の厚さは１．５ｍｍである。初層のＰｂを除いた多層吸収層の厚さは１．２ｍｍである。ここで例示した１／１０価層に基づいて設定した多層吸収層の各層で０．３ｍｍという厚みはかなり大きく、実際には多層吸収層の各層は半価層もしくはもっと薄い厚みでも機能を発揮できると思われる。これらの詳細は後述の実施例１５を参照とする。
(Concept of thickness in standard configuration: details in Example 15)
Here, the concept of the structure and thickness of the multi-layer absorption layer consisting of the low reflection attenuation layer (first layer) and the diffusion absorber/electron absorber will be described. Taking a medical X-ray fluoroscope as an example, the energy distribution of scattered X-rays varies depending on the primary X-ray energy and the number of photons based on the affected area and body thickness of the patient/subject, and even within the same device, the scattered X-ray energy distribution varies depending on the specifications of the scatterer.・The number of photons is different. Air dose rate reduction targets are also case-by-case. That is, the site requirements are different each time based on the legitimacy of the exposure action.
Although Pb in the low-reflection-attenuating layer is not positioned as a shield, it is expected to play a role in attenuating the number of photons integrated with the total transmitted energy to about 1/10. As a first setting, a thickness of 0.3 mm was considered as a 1/10 valence layer on the premise of side scattered X-rays in a high energy region. After obtaining the JIS Z4501 lead equivalent of the multilayer absorption layer, if the thickness of Pb is insufficient from the comparison with the requirements of the site, it is considered to be added.
The diffusion absorber and the electron absorber of the multi-layer absorption layer have a thickness corresponding to the 1/10 valence layer of the energy intentionally targeted in the tenth embodiment. In the case of Sn--Mo and Nb--Cu in an example of 2 pairs and 5 layers in total, it was estimated that Sn is 0.3 mm, Mo is 0.3 mm, Nb is 0.1 mm, and Cu is 0.2 mm. Mo and Nb can be combined into 0.4 mm Nb by combining elements with similar properties.
The maximum thickness of the Al foil of the optoelectronic recovery layer, which is an option, is 0.07 mm, and the thickness of the Al plate of the soft X-ray absorption layer is about 0.3 mm. When the Al plate of the soft X-ray absorption layer is selected, the thickness of the standard composite absorption material (total 5 layers: Pb-Sn-Nb-Cu-Al) is 1 0.5 mm. The thickness of the multilayer absorption layer excluding the Pb of the first layer is 1.2 mm. The thickness of 0.3 mm for each layer of the multi-layer absorbent layer set based on the 1/10 valence layer exemplified here is quite large, and in fact each layer of the multi-layer absorbent layer can exhibit its function even with a half-value layer or a thinner thickness. I think that the. For details of these, refer to Example 15 described later.
（複合吸収材料の構成：詳細は実施例１６）
ここでは具体的な材質とその組合せおよび配置の順序を説明する。多層吸収層はまず表１の行に示す単色のエネルギー（前述した１０から８０ＫｅＶの間の任意のエネルギー）毎で検討して対になる拡散吸収体と電子吸収体とを机上検討により摘出する。それを最外層に向けて原子番号が低くなる順序で並べる。その上でエネルギー吸収特性の近い元素の組合せ（例えばＦｅとＣｕ、ＮｂとＭｏ等）の元素を統合する。統合の場合は両者の厚みを加算する。
多層吸収層は１～３対の摘出した拡散吸収体と電子吸収体の対を、外部環境に露出した側の面に向けて順に原子番号の小さい材料を隙間なく重ね合わせて配置する。また、複合吸収材料の最外層は蛍光収率が２０％以下の元素による材料である。最外層には選択肢としてアルミニウム（Ａｌ）の光電子等回収層または軟Ｘ線吸収層を付加する場合がある。
例えば拡散吸収体と電子吸収体の対が、２対で全５層の場合でＰｂ－Ｓｎ－Ｎｂ－Ｃｕ－Ａｌ、３対で全７層の場合でＰｂ－Ｂａ－Ｓｎ－Ｎｂ－Ｃｕ－Ｆｅ－Ａｌ、１対で全３層の場合でＰｂ－Ｎｂ－Ｓｉが考えられる。特性の近い元素の組合せであるＦｅとＣｕを統合することで、３対で全７層はＰｂ－Ｂａ－Ｓｎ－Ｎｂ－Ｃｕ－Ａｌと全６層とすることがより好ましい。これらの詳細は後述の実施例１６を参照とする。
(Construction of composite absorbent material: see Example 16 for details)
Specific materials, their combinations, and the order of arrangement will be described here. First, the multi-layer absorption layer is examined for each monochromatic energy shown in the rows of Table 1 (any energy between 10 and 80 KeV as described above), and pairs of diffusion absorbers and electron absorbers are extracted by desk research. Arrange them in order of decreasing atomic number toward the outermost layer. Then, elements of combination of elements having similar energy absorption characteristics (for example, Fe and Cu, Nb and Mo, etc.) are integrated. In the case of integration, the thicknesses of both are added.
In the multilayer absorber layer, 1 to 3 pairs of extracted diffusive absorbers and electron absorbers are arranged in such a manner that materials with smaller atomic numbers are successively overlapped without gaps toward the surface of the side exposed to the external environment. Also, the outermost layer of the composite absorbing material is a material of an element having a fluorescence yield of 20% or less. An aluminum (Al) photoelectron collection layer or a soft X-ray absorption layer may optionally be added to the outermost layer.
For example, when the number of pairs of diffusion absorber and electron absorber is 2 pairs and 5 layers in total, Pb--Sn--Nb--Cu--Al, and in the case of 3 pairs and 7 layers in total, Pb--Ba--Sn--Nb--Cu-- Fe--Al, Pb--Nb--Si can be considered in the case of a total of three layers in one pair. It is more preferable to integrate Fe and Cu, which are combinations of elements with similar characteristics, to make a total of 6 layers with 3 pairs of Pb--Ba--Sn--Nb--Cu--Al and a total of 7 layers. For details of these, refer to Example 16 described later.
なお、ここでは本発明の複合吸収材料をアンギオ装置等の医療用のＸ線透視装置の場合を例に説明したが、複合吸収材料は医療用のＸ線カメラ、Ｘ線ＣＴ装置、歯科Ｘ線診断装置、マンモグラフィー等にも応用可能である。
さらに複合吸収材料は医療用のＸ線装置に限らず、工業用の非破壊検査装置、連続照射（架橋・重合）装置、厚さ計等のＸ線装置や、Ｘ線回折法（ＸＲＤ）、Ｘ線吸収微細構造（ＸＡＦＳ）分析法、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）等のＸ線分析装置等にも応用可能である。
Although the composite absorbent material of the present invention has been described here as an example in the case of a medical X-ray fluoroscope such as an angiography apparatus, the composite absorbent material can also be used in medical X-ray cameras, X-ray CT apparatuses, dental X-rays, etc. It can also be applied to diagnostic equipment, mammography, and the like.
Furthermore, the composite absorbent material is not limited to medical X-ray equipment, but also industrial non-destructive inspection equipment, continuous irradiation (crosslinking/polymerization) equipment, X-ray equipment such as thickness gauges, X-ray diffraction method (XRD), It can also be applied to X-ray analyzers such as X-ray absorption fine structure (XAFS) analysis and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
本発明の複合吸収材料で医療従事者等の放射線作業従事者の職業被ばくの原因となっている散乱Ｘ線による空間の放射線量率を低減することができる。また、これにより、防護衣等の放射線防護具を薄いものや軽いものに変えることができ、より好ましくは防護衣等を無くすことができる。以って、当該技術の医療分野や産業分野への利用に多大な寄与をなしうるものである。 The composite absorbent material of the present invention can reduce the spatial radiation dose rate due to scattered X-rays that cause occupational exposure of radiation workers such as medical workers. In addition, as a result, the radiation protective equipment such as protective clothing can be changed to a thinner or lighter one, and more preferably, the protective clothing or the like can be eliminated. Therefore, it can make a great contribution to the utilization of the technology in the medical field and the industrial field.
以下、図面に示した実施の形態に基づき、本発明を詳細に説明する。
実施例１～１０は、本発明の低反射減弱層と多層吸収層の理論的背景を示す。
実施例１１～１２は、最外層とする光電子等回収層と軟Ｘ線吸収層という複合吸収材料の基本的な構成に対する選択オプションの提示である。
実施例１３～１４は、２つの元素の金属板や金属膜を重ねた事例を含む既往の実験の報告例を引用し、本発明の考え方の妥当性を検証する。
実施例１５は、複合吸収材料の標準的な構成に基づく厚みの考え方を示す。
実施例１６は、複合吸収材料の基本構成図を示す。
実施例１７～１９は、複合吸収材料の具体的な用例とそこでの構成を示す。
実施例２０は、本発明で利用する複合吸収材料に利用可能な金属材料の他の用途での普及状況と複合吸収材料の製造方法を示す。
実施例２１は、既存のＪＩＳ規格の試験基準に則って本発明で実施した透過Ｘ線試験の方法と結果を記載する。また、実施例２２は実施例２１の追加実験であり、同様の内容を記載する。実施例２３は実施例２１と追加した実施例２２の結果を一覧して評価したものである。
なお、ここに示す材料やその構成は単なる例示であって、本発明を限定することを意図するものではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below based on embodiments shown in the drawings.
Examples 1-10 provide the theoretical background for the low reflection attenuation layers and multilayer absorber layers of the present invention.
Examples 11 and 12 present selection options for the basic configuration of a composite absorbing material composed of a photoelectron collecting layer and a soft X-ray absorbing layer as outermost layers.
Examples 13 and 14 refer to reports of past experiments including cases in which metal plates or metal films of two elements are superimposed, and verify the validity of the idea of the present invention.
Example 15 illustrates thickness considerations based on standard construction of composite absorbent materials.
Example 16 shows a basic configuration diagram of a composite absorbent material.
Examples 17-19 show specific applications and configurations of composite absorbent materials.
Example 20 shows the prevalence of metal materials that can be used in the composite absorbent material of the present invention in other applications and the manufacturing method of the composite absorbent material.
Example 21 describes the method and results of a transmission X-ray test performed in accordance with the existing JIS standard test criteria. Moreover, Example 22 is an additional experiment of Example 21, and the same contents are described. In Example 23, the results of Example 21 and the added Example 22 were listed and evaluated.
It should be noted that the materials and configurations shown here are merely examples and are not intended to limit the present invention.
実施例１～実施例１５では、本発明に至った知見を整理した上で、本明細書において利用可能な形態に整理し、本発明の考案を進めた内容の詳細を示す。すなわち、既知の知見を活用して、実施例１では診療室内等の空中線量率分布の測定例とＸ線透視装置でのＸ線のエネルギー収支、実施例２では散乱Ｘ線のエネルギー波高分布の測定例とＸ線透視装置への応用の考え方、実施例３では側方向散乱線のエネルギー波高分布の数値解析例とＸ線透視装置への応用の考え方を示す。また、既知の放射線に係る物理特性データを利用して、実施例４ではＸ線の相互作用と光電吸収が支配的に起こる領域、実施例５では散乱体で起こるコンプトン散乱による影響、実施例６ではＫ吸収端での光電吸収による特異吸収、実施例７では各元素のＫ吸収端の順序・相関と電子吸収割合（μen／μ）の考え方を示す。さらに、上述を利用して、実施例８では拡散吸収体・電子吸収体から成る多層吸収層の考え方と役割、実施例９は複合吸収材料により散乱Ｘ線を消滅させる方法、実施例１０は複合吸収材料により散乱Ｘ線を消滅させる基本的な構成を考案した結果を示す。
加えて、実施例１１～実施例１２は基本的な構成に対する選択オプションの提示である。実施例１１は最外層から放出される光電子等の阻止と光電子等回収層の考え方、実施例１２は最外層から放出される軟Ｘ線の阻止と軟Ｘ線吸収層の考え方を示す。
また、実施例１３～実施例１４では複数の元素の材料を重ねた事例を含む既往の実験の報告例を引用し、考察を加えることにより本発明で仮定して検討を進めた内容と電子吸収割合（μen／μ）の考え方の妥当性を検証した結果を示す。実施例１５ではこれらの知見を踏まえて複合吸収材料の標準的な構成に基づく厚みの考え方を示す。
In Examples 1 to 15, after sorting out the findings leading to the present invention, they are arranged in a form that can be used in the present specification, and details of the content that advanced the idea of the present invention are shown. That is, using known knowledge, in Example 1, the measurement example of the air dose rate distribution in the examination room and the X-ray energy balance in the X-ray fluoroscope, and in Example 2, the energy pulse height distribution of scattered X-rays. A measurement example and a concept of application to an X-ray fluoroscope, and an example of numerical analysis of the energy wave height distribution of side scattered rays and a concept of application to an X-ray fluoroscope are shown in Example 3. In addition, using physical property data related to known radiation, in Example 4, the region where X-ray interaction and photoelectric absorption occur predominantly, in Example 5, the influence of Compton scattering occurring in the scatterer, and in Example 6 In Example 7, the concept of the order/correlation of the K absorption edge of each element and the electron absorption ratio (μen/μ) is shown. Furthermore, using the above, the concept and role of a multilayer absorption layer composed of a diffusion absorber and an electron absorber in Example 8, a method for annihilating scattered X-rays with a composite absorber material in Example 9, and a composite absorber in Example 10. The results of devising a basic configuration for annihilating scattered X-rays with an absorbing material are shown.
In addition, Examples 11-12 are presentations of selection options for basic configurations. Example 11 shows the blocking of photoelectrons and the like emitted from the outermost layer and the concept of the photoelectron collecting layer, and Example 12 shows the blocking of soft X-rays emitted from the outermost layer and the concept of the soft X-ray absorption layer.
In addition, in Examples 13 and 14, by citing reports of past experiments including cases in which materials of a plurality of elements are superimposed, and adding considerations, the content and electron absorption that were assumed and studied in the present invention The result of verifying the validity of the idea of ratio (μen/μ) is shown. Based on these findings, Example 15 shows the concept of thickness based on the standard configuration of the composite absorbent material.
（診療室内等の空中線量率分布測定例とＸ線透視装置のエネルギー収支）
実施例１は、診療室内等の空中線量率分布の測定例とＸ線のエネルギー収支を示す。図１ではａ.が診療室内等の空中線量率分布を示し、ｂ.がＸ線透視装置の大まかなＸ線のエネルギー収支のイメージを示す。単位はμＳｖ／ｈであり、数値が大きいほど放射線量率が高い。
図１のａ.は非特許文献４（粟井一夫ら、２００１）で報告された診療室内の高さ５０、１００、１５０ｃｍ位置での胸部立位正面（Ｐ→Ａ）透視時の平面的な空間線量率の広がりを示している。非特許文献４の透視時の空中線量分布(装置Ｃ・Ｄ)の装置Ｃを引用した。一次Ｘ線の散乱により外部空間（大気中）に漏出した散乱Ｘ線が如何に多いか判る。
Ｘ線源１中のＸ線管球２で発生した一次Ｘ線はＸ線可動絞り３中に設置された濾過フィルタ４で低エネルギー成分を除去した後に、炭素繊維製のテーブル（寝台）３上に設置した水ファントム６に入射する。Ｘ線はここで吸収・透過・散乱される。透過したＸ線はＸ線受像機７で透過像を出力する。図１のａ.は非特許文献４の装置Cの結果を引用している。装置Cでは管電圧は６３ｋＶ 、管電流は５．３ｍＡ、撮影モードはパルス透視（１５ｐ／ｓ)、濾過フィルタは２．５ｍｍＡｌ＋０．１ｍｍＣｕとの条件で計測された。図１のａ.では散乱Ｘ線は５０＞１００＞１５０ｃｍとなっている。
図１はかなり過去の非特許文献４のデータを引用している。本明細書を記載した時点ではパルス照射が普及して空間線量率は小さくなる傾向にあるが、その数値や分布は図１と大きく変わっていない。これは一次Ｘ線を散乱するＸ線可動絞り３内の濾過フィルタ４や患者・被検者の人体組織が正しく遮へいされていないためである。
(Example of measurement of air dose rate distribution in examination room and energy balance of X-ray fluoroscope)
Example 1 shows an example of measurement of the air dose rate distribution in a medical examination room and the energy balance of X-rays. In FIG. 1, a shows the air dose rate distribution in the examination room, etc., and b shows a rough image of the X-ray energy balance of the X-ray fluoroscope. The unit is μSv/h, and the larger the numerical value, the higher the radiation dose rate.
Fig. 1a shows the planar space during fluoroscopy of the chest standing front (P→A) at heights of 50, 100, and 150 cm in the examination room reported in Non-Patent Document 4 (Kazuo Awai et al., 2001). It shows the spread of dose rates. Apparatus C of
Primary X-rays generated by an
FIG. 1 cites the data of
患者・被検者の身体組織によりコンプトン散乱した散乱Ｘ線であれば、一次Ｘ線の入射方向から小角で前方散乱したもの（例：散乱角θ＝０～３０°）が最もエネルギーが高く、次いで側方散乱（例：散乱角θ＝４５～１３５°）したものが高く、後方散乱したもの（例：散乱角θ＝１５０～１８０°）が最もエネルギーが弱い。散乱体である身体組織の中で何度かコンプトン散乱するとしても、統計的には身体組織で散乱した散乱Ｘ線による空間線量率は１５０＞１００＞５０ｃｍとなる筈である。５０ｃｍと１００ｃｍの散乱Ｘ線が高いのは、患者・被検者の身体組織が散乱体としてコンプトン散乱したものではなく、可動Ｘ線絞り内の羽根等や濾過フィルタ等の散乱体による寄与が大きい可能性を示している。 In the case of scattered X-rays Compton-scattered by the body tissue of a patient/subject, those scattered forward at a small angle from the incident direction of primary X-rays (eg, scattering angle θ = 0 to 30°) have the highest energy. Next, side scattering (eg, scattering angle θ = 45 to 135°) has the highest energy, and backscattering (eg, scattering angle θ = 150 to 180°) has the weakest energy. Even if Compton scattering occurs several times in body tissue, which is a scatterer, statistically, the air dose rate due to scattered X-rays scattered in the body tissue should be 150>100>50 cm. The reason why the scattered X-rays at 50 cm and 100 cm are high is not the body tissue of the patient/examinee that is Compton scattered as a scatterer, but the scatterers such as the blades in the movable X-ray diaphragm and the filtration filters. Possibility.
図１のｂ.はＸ線透視装置のＰ→Ａ透視時での大まかなＸ線のエネルギー収支のイメージ図を示す。四角で囲まれた数字は一次Ｘ線の放射線量率を１００とした場合の相対値である。
一次Ｘ線のエネルギーが６０～１００キロ電子ボルト（ＫｅＶ）領域で単色な場合は生体組織におけるＸ線の半価層が３２～３９ｍｍ程度である。例えば体厚が半価層の５倍に相当する１６０～１９５ｍｍの部位では、透過量は３２分の１に減少してしまう。第２半価層は第１半価層より厚くなるため、実際の透過量はこれよりやや増加し、５％未満と言われている。すなわち、このエネルギー領域では、概略の数値として一次Ｘ線のほぼ全てである割合（３２分の３１よりもやや少ない割合）は身体組織により散乱（屈折・反射）または吸収される。身体組織（胸部）による吸収は一次Ｘ線の１０数％程度と言われているため、一次Ｘ線の約８割が身体組織により散乱されている。
FIG. 1b shows an image diagram of a rough X-ray energy balance during P→A fluoroscopy of an X-ray fluoroscope. Numbers enclosed in squares are relative values when the radiation dose rate of the primary X-ray is set to 100.
When the energy of primary X-rays is monochromatic in the range of 60-100 kiloelectronvolts (KeV), the half-value layer of X-rays in living tissue is about 32-39 mm. For example, at a portion of 160 to 195 mm, which corresponds to five times the thickness of the half-value layer, the amount of transmission is reduced to 1/32. Since the second half-value layer is thicker than the first half-value layer, the actual amount of transmission is said to be slightly higher than this and less than 5%. That is, in this energy range, as a rough estimate, almost all of the primary X-rays (slightly less than 31/32) are scattered (refracted/reflected) or absorbed by body tissue. About 10% of the primary X-rays are said to be absorbed by the body tissue (chest), so about 80% of the primary X-rays are scattered by the body tissue.
身体組織に近い水とＸ線の相互作用において、３０～１００ＫｅＶ領域は軽元素のコンプトン散乱の割合が大きくなるエネルギー領域であり、質量減弱係数とが質量エネルギー吸収係数の差が大きくなる。この領域ではコンプトン散乱光子が物質外へ放出される割合が増えることにより，物質内での吸収の割合が減少する。患者・被検者の医療被ばくの低減には良いかも知れないが、散乱線は医療従事者の職業被ばくに寄与している。
本明細書では判り易くするために、一次Ｘ線が「１００」とした場合にＸ線受像機への透過割合と「３」とした。また、同様に身体組織（胸部）による吸収は「１４」とし、炭素樹脂製のテーブルによる吸収は「３」とした。すなわち、一次Ｘ線が１００とした場合に、人体吸収分と透過分は合計で２０と考え、残りの８０は散乱分と考えた。図１のａ.を概括的に評価し、散乱Ｘ線の割合は、５０ｃｍ高さで「４４」、１００ｃｍ高さで「２４」、１５０ｃｍ高さで「１２」と考えた。この割合を図１のｂ.中の枠内の数字に記載した。図１のｂ.の枠内に記載したＸ線の割合はあくまでも大まかなイメージとして理解するものであり、厳密な数値として議論すべきものではないことに注意が必要である。
In the interaction between water and X-rays close to body tissue, the 30-100 KeV region is an energy region where the proportion of Compton scattering of light elements increases, and the difference between the mass attenuation coefficient and the mass energy absorption coefficient becomes large. In this region, the ratio of Compton scattered photons emitted out of the material increases, and the absorption ratio within the material decreases. Although it may be good for reducing medical exposure of patients and subjects, scattered radiation contributes to occupational exposure of medical staff.
For ease of understanding, the transmission rate to the X-ray receiver is set to "3" when the primary X-ray is set to "100" in this specification. Similarly, the absorption by the body tissue (chest) was rated as "14", and the absorption by the carbon resin table was rated as "3". In other words, when the primary X-ray is assumed to be 100, the human body absorption and transmission are considered to be 20 in total, and the remaining 80 is considered to be scattering. Fig. 1a. was generally evaluated and the scattered X-ray fraction was considered to be "44" at 50 cm height, "24" at 100 cm height and "12" at 150 cm height. This ratio is shown in the boxed numbers in FIG. 1b. It should be noted that the ratio of X-rays described in the frame of FIG. 1b is to be understood only as a rough image and should not be discussed as a strict numerical value.
（散乱Ｘ線のエネルギー波高分布の測定例とＸ線透視装置への応用の考え方）
実施例２は散乱Ｘ線のエネルギー波高分布の測定例を示す。図２は既報で後方散乱線・側方散乱線を実測した際の試験装置と散乱Ｘ線のエネルギー波高分布を示す。図中のグラフの縦軸は光子数（相対値）、横軸は光子エネルギー（ＫｅＶ）である。
図２のａ.は、非特許文献５（青木清ら、２０００）にある一次Ｘ線と水ファントムで後方散乱後の散乱Ｘ線のエネルギー毎のエネルギー波高分布の実測データを示している。使用した後方散乱線スペクトル測定装置はオーバ―チューブ型の構成である。Ｘ線源１からの一次Ｘ線はＸ線可動絞り３を通過後に鉛板８で低エネルギーの散乱成分を除去後に水ファントム７に入射し、所定の散乱角に設置された鉛コリメーター９中の半導体検出器１０でエネルギー波高分布を計測している。管電圧は１００ｋＶで濾過フィルタなしの条件で計測された。図中に透過前（(1)位置）と１５０°散乱後（(3)位置）の半導体検出器でエネルギー波高分布した結果が示される。ここで計測された散乱角が１５０°の後方散乱線のピーク位置の中央値と最大値は、管電圧１００ｋＶの場合で約４０ＫｅＶと約８０ＫｅＶであった。１５０°後方散乱線にはＸ線管球中のＷターゲットの特性Ｘ線は観察されなかった。
(Measurement example of energy wave height distribution of scattered X-rays and concept of application to X-ray fluoroscope)
Example 2 shows an example of measurement of the energy pulse height distribution of scattered X-rays. Figure 2 shows the test equipment and the energy pulse height distribution of scattered X-rays when actually measuring backscattered radiation and side scattered radiation in a previous report. The vertical axis of the graph in the figure is the number of photons (relative value), and the horizontal axis is the photon energy (KeV).
FIG. 2a shows measured data of the energy pulse height distribution for each energy of scattered X-rays after backscattering in a water phantom and primary X-rays in Non-Patent Document 5 (Kiyoshi Aoki et al., 2000). The backscatter spectrometer used has an over-tube configuration. Primary X-rays from the
図２のｂ.は、非特許文献６（松本一真ら、１９９９）にあるアクリル製のファントム（放射線の人体影響を見積もるための人体模型）で側方散乱後の散乱Ｘ線と同・透過後Ｘ線のエネルギー毎のエネルギー波高分布の実測データを示している。使用した９０°散乱線スペクトル測定装置はオーバ―チューブ型の構成である。Ｘ線源１からの一次Ｘ線はＣｕフィルタ８を通過して低エネルギーの散乱成分を除去後にアクリルファントム１１に入射し、透過前（(1)位置）と９０°散乱後（(3)位置）のＸ線スペクトルアナライザ（検出器）でエネルギー波高分布を計測される。管電圧は１１０ｋＶで濾過フィルタはＣｕ板の厚さ０.０、０.１、０.３ｍｍが比較して計測された。非特許文献６ではＸ線源１にＣｕ濾過フィルタ８を付けた方が９０°散乱後（(3)位置）のピークが大きくなったと報告しているが、これはＣｕ濾過フィルタ８による散乱線を検出器が計数した可能性がある。ここで計測された散乱角が９０°の側方散乱線のピーク位置の中央値と最大値は、管電圧１１０ｋＶの場合で約６５ＫｅＶと約８７ＫｅＶであった。
b. of FIG. 2 is an acrylic phantom (a human body model for estimating the effects of radiation on the human body) described in Non-Patent Document 6 (Kazumasa Matsumoto et al., 1999). It shows the measured data of the energy wave height distribution for each energy of post-X-rays. The 90° scattered radiation spectrometer used has an over-tube configuration. Primary X-rays from the
散乱Ｘ線の吸収による消滅を考える上では散乱線のエネルギー波高分布データが重要であるが、後方・側方散乱線共に報告例は多くない。さらに、術者の眼球を含む上半身に相当する高さ１５０ｃｍ位置の前方散乱線のエネルギー波高分布の測定例は見当たらなかった。
図２のｃ.は、前述したａ.とｂ.の実測結果を本明細書の検討に反映するにあたり、オーバ―チューブ型のａ.とｂ.の測定位置を、アンダーチューブ型のＸ線透視装置（以下、「本装置」という）の対応位置に読み替えた結果を示す図である。
図２のａ．の１５０°後方散乱線は、概ね本装置の床上高さ５０ｃｍ位置に相当している。図２のｂ.の９０°側方散乱線は、概ね本装置の床上高さ１００ｃｍ位置に相当している。
そのため、本明細書では、図２のａ．の１５０°後方散乱線が床上高さ５０ｃｍ位置の、図２のｂ.の９０°側方散乱線が床上高さ１００ｃｍ位置のエネルギー波高分布を表現しているものと考え、以降の検討を進める。
Energy wave-height distribution data of scattered X-rays are important for considering annihilation of scattered X-rays by absorption, but there are not many reports of both backward and side scattered rays. Furthermore, no measurement example of the energy pulse height distribution of forward scattered radiation at a height of 150 cm corresponding to the operator's upper body including the eyeballs was found.
In FIG. 2c, when the actual measurement results of a. and b. described above are reflected in the examination of this specification, the measurement positions of a. It is a figure which shows the result of reading to the corresponding position of an apparatus (henceforth "this apparatus").
Figure 2a. The 150° backscattered rays of 150° correspond to the height of 50 cm above the floor of this device. The 90° side scattered rays in Fig. 2b generally correspond to the position of the apparatus above the floor height of 100 cm.
Therefore, in this specification, a. 150° backscattered rays represent the energy wave height distribution at a height of 50 cm above the floor, and 90° side scattered rays in b. of Fig. 2 represent the energy wave height distribution at a height of 100 cm above the floor. .
（側方線のエネルギー波高分布の数値解析例とＸ線透視装置への応用）
実施例３は、実験結果と連関が示された数値解析による側方向散乱線のエネルギー波高分布解析結果よりＸ線透視装置での散乱Ｘ線のエネルギー分布とその領域（範囲）を考察する。
非特許文献７（加藤秀起、１９９１）では、Ｂｉｒｃｈによる近似計算式を基にした数値解析を行っており、管電圧１００ｋＶと１２０ｋＶの入射直接線と、その側方向散乱線のエネルギー波高分布を予測している。非特許文献７では数値解析の予測結果は、実験結果との整合性は良かったと述べている。非特許文献７の数値解析の予測結果を表２に示す。表２の図の横軸は光子エネルギー（ＫｅＶ）、縦軸は光子数（相対値）である。
表２のＡ－１欄のＰ－３の入射直接線はＸ線管球ターゲットのＷの特性Ｘ線（Kα：５８～５９ＫｅＶ、Kβ：６７ＫｅＶ）が示されており、実験結果と整合している。管電圧と最大の制動Ｘ線の相関は１００ｋＶの際にはほぼ１００ＫｅＶが示されており、これも実験結果と整合している。なお、表２のＡ－１欄のＯ－１の１２０ｋＶの図は発明者がＰ－４から付加フィルタがない場合のエネルギー波高分布を検討し、追加した推定図である。
表２のＡ－２欄のＰ－６とＰ－４は、Ａ－１欄の入射直接線に２ｍｍＡｌ＋０．５ｍｍＣｕの付加（濾過）フィルタを加えた場合のエネルギー波高分布を予測した結果である。一次Ｘ線中の３０～６０ＫｅＶ領域のＸ線が除去されており、前述の非特許文献７（松本一真ら、１９９９）や後述の非特許文献１３（越田 吉郎、２００１）および非特許文献１４（諸住 高ら、１９７８）の実験結果と良く整合している。
(Example of numerical analysis of lateral line energy wave height distribution and application to X-ray fluoroscopy)
In Example 3, the energy distribution and its area (range) of scattered X-rays in an X-ray fluoroscope are considered from the energy wave height distribution analysis results of side scattered rays by numerical analysis that shows the relationship with experimental results.
In Non-Patent Document 7 (Hideoki Kato, 1991), numerical analysis is performed based on the approximate calculation formula by Birch, and the energy wave height distribution of incident direct rays with tube voltages of 100 kV and 120 kV and their side scattered rays is calculated. Predicting.
The incident direct ray of P-3 in column A-1 of Table 2 is the characteristic X-ray of W of the X-ray tube target (Kα: 58 to 59 KeV, Kβ: 67 KeV), which is consistent with the experimental results. there is The correlation between the tube voltage and the maximum bremsstrahlung X-ray is approximately 100 KeV at 100 kV, which is also consistent with the experimental results. The 120 kV diagram of O-1 in column A-1 of Table 2 is an estimated diagram added by the inventor after studying the energy wave height distribution without an additional filter from P-4.
P-6 and P-4 in column A-2 of Table 2 are the results of predicting the energy wave height distribution when an additional (filtration) filter of 2 mm Al + 0.5 mm Cu is added to the incident direct rays in column A-1. X-rays in the 30 to 60 KeV region in the primary X-rays are removed, and the above-mentioned Non-Patent Document 7 (Kazumasa Matsumoto et al., 1999) and the following Non-Patent Document 13 (Yoshiro Koshida, 2001) and Non-Patent Document 14 This agrees well with the experimental results of (Morozumi Takashi et al., 1978).
表２のＢ－１欄は、Ａ－１欄の入射直接線が人体組織（水ファントムで模擬）で散乱された際の９０°方向の側方向散乱線を数値解析で予測した結果である。また、表２のＢ－１欄のＳ－３とＳ－４によれば、高さ１００ｃｍ位置に相当する９０°側方散乱線のピーク位置の中央値と最大値は、管電圧１００ｋＶの場合で約４０ＫｅＶと約９０ＫｅＶ、管電圧１２０ｋＶの場合で約５０ＫｅＶと約１０５ＫｅＶと予想されている。図２のｂ．では側方向散乱線のピーク位置は管電圧１１０ＫｅＶの場合で中央値が約６５ＫｅＶ、最大値が約８８ＫｅＶとなっている。前述の非特許文献６（松本一真ら、１９９９）の実験結果とは、中央値付近のエネルギー波高分布の形状はある程度整合しているが、最大値付近のエネルギー波高分布の形状はやや異なっている。図２のｂ．では最大値付近のエネルギー波高分布は、光子エネルギーが高くなると光子数が急激に低下し、最大値付近の光子数は僅かである。同様に、側方散乱したＸ線の光子エネルギーの最大値や最大値付近の光子数は実測値よりもやや大きいように思われる。後述の実施例４に示す１２５ｋｅＶの入射Ｘ線が９０°散乱した場合の出射光子のエネルギーは８４％になっており、これと比較してもやや高い。 Column B-1 in Table 2 shows the results of prediction by numerical analysis of side scattered rays in the 90° direction when the incident direct rays in column A-1 are scattered by human tissue (simulated by a water phantom). In addition, according to S-3 and S-4 in column B-1 of Table 2, the median and maximum values of the peak position of the 90° side scattered radiation corresponding to the height of 100 cm are at a tube voltage of 100 kV. are expected to be about 40 KeV and about 90 KeV in the case of a tube voltage of 120 kV, and about 50 KeV and about 105 KeV in the case of a tube voltage of 120 kV. Figure 2b. In the case of the tube voltage of 110 KeV, the peak position of the side scattered rays has a median value of about 65 KeV and a maximum value of about 88 KeV. The shape of the energy wave height distribution near the median is consistent with the experimental results of Non-Patent Document 6 (Kazuma Matsumoto et al., 1999) to some extent, but the shape of the energy wave height distribution near the maximum value is slightly different. there is Figure 2b. In the energy pulse-height distribution near the maximum value, the number of photons sharply decreases as the photon energy increases, and the number of photons near the maximum value is very small. Similarly, the maximum value of the photon energy of side-scattered X-rays and the number of photons near the maximum value seem to be slightly larger than the measured values. When incident X-rays of 125 keV are scattered at 90° as shown in Example 4 below, the energy of emitted photons is 84%, which is slightly higher than this.
表２のＢ－２欄は、Ｂ－１欄の側方向散乱線に付加（濾過）フィルタとして２ｍｍＡｌ＋０．５ｍｍＣｕを加えた場合のエネルギー波高分布を記載すべき欄であるが、この欄に反映できる図は非特許文献７に存在していない。そもそも、本明細書に記載した全ての先行技術文献では、空間線量率を低減するために、患者の身体組織から出る側方向散乱線にＸ線管球の濾過フィルタを加えて散乱Ｘ線の減弱や吸収を図るという考え方はない。そのため、発明者がＢ－１欄の側方向散乱線に、低エネルギー成分の吸収のために２ｍｍＡｌ＋０．５ｍｍＣｕを加えた場合の推定線を破線で追加する形で表記した。管電圧１００ｋＶと１２０ｋＶの場合で２ｍｍＡｌ＋０．５ｍｍＣｕを加えた場合の側方向散乱線の推定線をＯ－２、Ｏ－３に示す。フィルタ追加により、側方向散乱線も３０～６０ＫｅＶの散乱線は大幅に除去できると予想した。前述の通り、９０°散乱した側方散乱線の最大値は、実測されるよりも高く表示される傾向にあるため、Ｏ－２とＯ－３の場合でも比例配分により若干低くなるものと予想した。それでも、２ｍｍＡｌ＋０．５ｍｍＣｕフィルタだけでは、側方向散乱Ｘ線に６０～９０ＫｅＶの散乱線はそのまま残っている。
そのため、散乱Ｘ線の吸収による消滅を考える上では、散乱線の低エネルギー成分の吸収を分担するＡｌやＣｕフィルタに加え、６０～８７ＫｅＶの散乱線の高エネルギー成分の分担する材料による吸収を考える必要がある。その上、比較的には軽元素であるＡｌやＣｕフィルタによる一次散乱線の再散乱を防止する必要がある。
Column B-2 in Table 2 is a column to describe the energy wave height distribution when 2 mm Al + 0.5 mm Cu is added as an additional (filtering) filter to the side scattered radiation in column B-1, but it can be reflected in this column. Figures do not exist in
Therefore, in considering extinction due to absorption of scattered X-rays, in addition to Al and Cu filters that share the absorption of low-energy components of scattered rays, absorption by materials that share the high-energy components of scattered rays of 60 to 87 KeV should be considered. There is a need. In addition, it is necessary to prevent re-scattering of the primary scattered radiation by Al and Cu filters, which are relatively light elements.
（Ｘ線の相互作用と光電吸収が支配的に起こる領域）
実施例４では、物質とＸ線との相互作用を説明し、光電領域とそこでの蛍光収率を示す。図３は、吸収物質の原子番号と光子のエネルギー（ＭｅＶ）との相関で示した光子と吸収物質の相互作用を表す図である。図４は、光電効果のうちエネルギー吸収されずに放出される特性Ｘ線とオージェ電子のうち、特性Ｘ線の割合（蛍光収率）を示す図である。
(Area where interaction of X-rays and photoelectric absorption occur predominantly)
Example 4 describes the interaction of matter with X-rays and shows the photoelectric region and the fluorescence yield there. FIG. 3 is a diagram showing the interaction between photons and an absorbing material as a function of the atomic number of the absorbing material and the photon energy (MeV). FIG. 4 is a diagram showing the ratio (fluorescence yield) of characteristic X-rays among characteristic X-rays emitted without energy absorption in the photoelectric effect and Auger electrons.
図３のａ.は１９８１年にＢａｒｒｅｔｔらにより報告され現在では一般に示されている吸収物質の原子番号Ｚと光子のエネルギーＹ（ＫｅＶ）との相関で示した光子と物質の相互作用を表す図である。図３のａ.は、代表的なＸ線と物質との相互作用である光電効果、コンプトン効果、電子対生成を取り上げ、光電効果が主要な領域（以下、「光電領域」という）、コンプトン効果が主要な領域（以下、「散乱領域」という）、電子対生成が主要な領域（以下、「電子対生成領域」という）を示し、各々が支配的な範囲が示されている。Ｘ線のエネルギーが小さいときには光電効果による減衰が主であり、エネルギーが大きくなるにしたがってコンプトン効果による減衰が多くなる。電子対生成は、エネルギーが１．０２ＭｅＶ以上でないと起らないため、本明細書で取り扱う医療用および工業用の放射線利用装置の範囲では対象外である。
本発明では散乱Ｘ線のエネルギーを減弱させることにより散乱領域をいち早く脱して光電領域に導き、光電効果による吸収（光電吸収）を著しく行わせること、さらに詳しくは電子吸収を著しく行わせることでＸ線のエネルギーを失わせて光電子等の運動エネルギーに転換することにより、Ｘ線を消滅させることを狙っている。そのため、中・低エネルギー領域での物質とＸ線との相互作用の理解が重要である。
Ｘ線を物質に照射すると電子によって散乱される。その散乱メカニズムは、コンプトン散乱とトムソン散乱の2つがある。コンプトン散乱は、Ｘ線が電子と弾性衝突することによって、電子にエネルギーと運動量を受け渡すために、入射Ｘ線の振動数と異なる散乱Ｘ線が生じる。これはＸ線の粒子性を示す現象である。一方、トムソン散乱は、電磁波であるＸ線の振動電場によって電子が振動することによって、同じ周波数のＸ線を再放射する。これが散乱Ｘ線となる。この現象はマクスウェル方程式で記述され、Ｘ線の波動性を示している。
FIG. 3a is a diagram showing the photon-matter interaction as a function of the atomic number Z of the absorbing material and the photon energy Y (KeV) reported by Barrett et al. is. FIG. 3a shows the photoelectric effect, the Compton effect, and the generation of electron pairs, which are representative interactions between X-rays and matter. indicates a major region (hereinafter referred to as a “scattering region”) and a major region of electron pair generation (hereinafter referred to as an “electron pair generation region”), and the dominant range of each is indicated. When the energy of X-rays is small, the attenuation is mainly due to the photoelectric effect, and as the energy increases, the attenuation due to the Compton effect increases. Electron pair production occurs only at energies of 1.02 MeV and above, and is therefore outside the scope of the medical and industrial radiation applications discussed here.
In the present invention, by attenuating the energy of the scattered X-rays, the scattered X-rays are quickly escaped from the scattering region and led to the photoelectric region, and are significantly absorbed by the photoelectric effect (photoelectric absorption). The aim is to extinguish X-rays by losing the energy of the rays and converting them into kinetic energy such as photoelectrons. Therefore, it is important to understand the interaction between matter and X-rays in the medium and low energy regions.
When a material is irradiated with X-rays, they are scattered by electrons. There are two scattering mechanisms: Compton scattering and Thomson scattering. In the Compton scattering, X-rays elastically collide with electrons to transfer energy and momentum to the electrons, resulting in scattered X-rays having a frequency different from that of the incident X-rays. This is a phenomenon showing the particle nature of X-rays. On the other hand, in Thomson scattering, electrons are vibrated by an oscillating electric field of X-rays, which are electromagnetic waves, so that X-rays of the same frequency are re-radiated. This becomes scattered X-rays. This phenomenon is described by Maxwell's equations and indicates the wave nature of X-rays.
光電効果は、物質中の軌道電子が原子核に束縛されているエネルギーを超える電磁波や光を照射されると電子が物質の表面から光電子が放出される現象である。Ｘ線が持っていたエネルギーは、電子が原子核の引力を振りきって軌道の外に出るエネルギーと、外に出た電子の運動エネルギーになる。Ｘ線等の入射光子が原子内殻の軌道電子と衝突し、エネルギーを軌道電子に与えた後に消滅する。軌道電子が原子から分離され、光電子として放出される。入射光子（Ｘ線）のエネルギーＥは光電子の運動エネルギーに変換されるが、その際に原子（物質）への結合エネルギー分は失われる。すなわち、光電子の最大速度をＶmaｘ、光電子の質量をｍ、物質への結合エネルギー（仕事関数、または電離エネルギー）をＷ０とすると、Ｅ＝ｈν＝１／２ｍＶmaｘ２－Ｗ０との関係式となる。なお、h はプランク定数、νは入射光子（Ｘ線）の振動数である。
光電子を放出した残りのエネルギーは、空位になった軌道に外側の軌道電子が遷移し、特性Ｘ線やオージェ電子が放出される。特性Ｘ線は前述の通りである。オージェ電子とは、高いエネルギーによって内殻電子が励起された原子から放出される特定のエネルギーを持った外殻の電子である。内殻励起状態の緩和過程では、特性Ｘ線の放出とオージェ電子の放出が競争的に起こる。この過程での特性Ｘ線の放出割合を蛍光収率と言い、Ｋ－Ｘ線はＬ－Ｘ線よりも常に大きい。これは光電効果が原子核に近い軌道（Ｋ殻）電子の方が起こりやすいためである。蛍光収率は原子番号に比例しており、軽元素ほど低い。例えばＫ殻の特性Ｘ線(Ｋ－Ｘ線)の放出割合を示す蛍光収率ｗＫは、原子番号６のＣでは０．５％程度、原子番号１３のＡｌは３．４％程度、原子番号２２のＴｉは１９％程度、原子番号２９のＣｕは３８％程度であり、これらではオージェ電子放出の方が多い。一般には原子番号が３２のゲルマニウム（Ｇｅ）まではオージェ電子放出が起こりやすく、それ以上の原子番号では特性Ｘ線の放出が起こり易くなると言われている。
概括的には光電効果が起こる確率は原子番号の３乗から５乗に比例する。また、入射光子エネルギーの概ね３乗に反比例する。そのため、原子番号が大きな元素の方が光電効果は生起し易く、低いエネルギー領域の方が顕著である。例えばＰｂの場合は約５００ＫｅＶ以下、Ａｌの場合は約５０ＫｅＶ以下で大きな光電効果を発現する。
しかし、光電効果の発生する頻度を表す断面積（以下、「光電効果断面積」という）は吸収端で特異的に急激に変化する。吸収端とは光電効果断面積が軌道電子束縛エネルギーで急激に増加する部分を言う。原子核に近い軌道電子はＫ殻であるため、相互作用を受ける物質のＫ吸収端以上のエネルギー近傍では光電効果が著しく起こる。低いエネルギー領域ではＫ殻電子やＬ殻電子の電離エネルギー以上になると光電効果を起こせるが、それ以下でこれらは起こせない。光電効果の効率が著しく不連続に変化するが、これがＫ吸収端、Ｌ吸収端と呼ばれるものである。
The photoelectric effect is a phenomenon in which orbital electrons in a substance are emitted as photoelectrons from the surface of the substance when irradiated with electromagnetic waves or light that exceeds the energy bound to the atomic nucleus. The energy possessed by the X-ray becomes the energy that the electron moves out of the orbit by overcoming the attractive force of the nucleus, and the kinetic energy of the electron that moves out. Incident photons such as X-rays collide with orbital electrons in the inner shell of the atom, giving energy to the orbital electrons and then annihilating. An orbital electron is separated from the atom and emitted as a photoelectron. The energy E of the incident photon (X-ray) is converted into the kinetic energy of the photoelectron, but at that time the binding energy to atoms (substances) is lost. That is, when the maximum velocity of photoelectrons is Vmax, the mass of photoelectrons is m, and the binding energy (work function or ionization energy) to a substance is W0 , the relational expression E=hν=1/2mVmax 2 -W0 and Become. Note that h is Planck's constant and ν is the frequency of the incident photon (X-ray).
The remaining energy of the emitted photoelectrons is transferred to the vacant orbit by the outer orbital electrons, and characteristic X-rays and Auger electrons are emitted. Characteristic X-rays are as described above. Auger electrons are outer-shell electrons with a specific energy emitted from an atom whose inner-shell electrons have been excited by high energy. In the relaxation process of the inner-shell excited state, the emission of characteristic X-rays and the emission of Auger electrons occur competitively. The emission rate of characteristic X-rays in this process is called fluorescence yield, and KX-rays are always larger than LX-rays. This is because the photoelectric effect is more likely to occur for orbital (K-shell) electrons closer to the nucleus. The fluorescence yield is proportional to the atomic number and is lower for lighter elements. For example, the fluorescence yield wK, which indicates the emission ratio of the characteristic X-rays (K-X-rays) of the K shell, is about 0.5% for C with
Generally speaking, the probability of the photoelectric effect occurring is proportional to the atomic number to the 3rd to the 5th power. It is also inversely proportional to the cube of the incident photon energy. Therefore, the photoelectric effect is more likely to occur in elements with higher atomic numbers, and is more pronounced in lower energy regions. For example, Pb exhibits a large photoelectric effect at approximately 500 KeV or less, and Al exhibits a large photoelectric effect at approximately 50 KeV or less.
However, the cross section representing the frequency of occurrence of the photoelectric effect (hereinafter referred to as "photoelectric effect cross section") changes abruptly and peculiarly at the absorption edge. The absorption edge is the portion where the photoelectric cross section sharply increases with the orbital electron binding energy. Since the orbital electrons close to the nucleus are K shells, the photoelectric effect remarkably occurs in the vicinity of the energy above the K absorption edge of the interacting substance. In the low energy region, the photoelectric effect can occur when the ionization energy is higher than that of K-shell electrons or L-shell electrons, but it cannot occur when the energy is lower than that. The efficiency of the photoelectric effect changes remarkably discontinuously, which is called the K absorption edge and the L absorption edge.
コンプトン散乱は、Ｘ線が物質の原子に当たった時に、電子とＸ線が同時にはじき飛ばされる現象であり、入射Ｘ線よりも低いエネルギーとなった散乱線がビリヤードのようにあらゆる方向にはじき飛ばされる。Ｘ線のエネルギーの一部が電子をはじき飛ばすエネルギーとして使われるため、散乱Ｘ線の波長は失ったエネルギーの分だけ入射Ｘ線の波長よりも長くなり、エネルギーは入射Ｘ線よりも弱くなる。これはインコヒーレント散乱、非干渉性散乱とも言われている。
そのため、１次散乱線の方位は前方散乱（入射Ｘ線と同じ方向へ散乱）・後方散乱（入射方向へ散乱）に加えて、側方散乱（入射方向から９０°方向を中心とする方位へ散乱）もある。コンプトン散乱では散乱角θが大きくなるに従って 散乱Ｘ線の波長は長くなる、すなわちエネルギーは低くなり、θ＝１８０°の後方散乱で最小となる。
なお、概括的にはコンプトン散乱における原子当たりの断面積（以下、「コンプトン散乱断面積」という）は、原子番号が大きな元素の方がコンプトン散乱は生起し易い。また、コンプトン散乱が起こる確率は入射エネルギーに反比例する。
Compton scattering is a phenomenon in which electrons and X-rays are repelled at the same time when X-rays hit the atoms of a substance. Since part of the energy of the X-rays is used to repel electrons, the wavelength of the scattered X-rays becomes longer than the wavelength of the incident X-rays by the lost energy, and the energy becomes weaker than that of the incident X-rays. This is also called incoherent scattering or incoherent scattering.
Therefore, in addition to forward scattering (scattering in the same direction as the incident X-rays) and backscattering (scattering in the incident direction), the direction of the primary scattered rays is side scattering (direction centered at 90° from the incident direction). scattering). In Compton scattering, the wavelength of the scattered X-rays increases as the scattering angle θ increases, ie, the energy decreases, and is minimized at backscattering at θ=180°.
In general, the cross section per atom in Compton scattering (hereinafter referred to as "Compton scattering cross section") is more likely to occur in elements with higher atomic numbers. Also, the probability of Compton scattering occurring is inversely proportional to the incident energy.
トムソン散乱は、Ｘ線が患者やテーブル等の物質との相互作用により方位の多くが前方散乱（出射方向へ散乱）するものと後方散乱するものがあり、エネルギーは入射Ｘ線と同じである。そのため、１次散乱線の方位は前方散乱と後方散乱がある。なお、トムソン散乱した１次散乱線は側方散乱するものは殆どないと言われている。
また、トムソン散乱とは、屈折・反射弾性散乱であり、Ｘ線が物質に当たり付与されたエネルギーにより振動する核外電子が、振動を止める際にエネルギーを放出する現象であり、散乱Ｘ線の波長が入射Ｘ線と同じ波長であるため、両者のエネルギーは同じである。これはコヒーレント散乱、干渉性散乱とも言われている。
なお、トムソン散乱は主に可視光等の低周波の電磁波の散乱現象であり、Ｘ線の場合は数１０ＫｅＶまでの領域で発生するとも言われているがしきい値となるエネルギーは明確ではない。自由電子によるトムソン散乱の散乱断面積（以下、「トムソン散乱断面積」という）は、０．６６５×１０のマイナス２８乗（０．６６５E－２８）平方メートル（ｍ２）とされているが、その相対標準不確かさが大きいとも言われている。
In Thomson scattering, X-rays interact with substances such as a patient and a table, and most of the directions are forward-scattered (scattered in the emission direction) and back-scattered, and the energy is the same as that of the incident X-rays. Therefore, the azimuth of the primary scattered rays includes forward scattering and backward scattering. It is said that almost no Thomson-scattered primary scattered radiation is side-scattered.
In addition, Thomson scattering is refraction/reflection elastic scattering, and is a phenomenon in which extranuclear electrons that vibrate due to the energy imparted by X-rays hitting a substance release energy when they stop vibrating. are of the same wavelength as the incident X-rays, they have the same energy. This is also called coherent scattering or coherent scattering.
Thomson scattering is mainly a scattering phenomenon of low-frequency electromagnetic waves such as visible light, and in the case of X-rays, it is said to occur in the region up to several tens of KeV, but the threshold energy is not clear. . The scattering cross section of Thomson scattering by free electrons (hereinafter referred to as “Thomson scattering cross section”) is 0.665×10 minus 28 (0.665E−28) square meters (m 2 ). It is also said that the relative standard uncertainty is large.
なお、トムソン散乱による散乱体からの１次散乱線は、エネルギーが一次Ｘ線と同レベルに高く、検討が必要なのは特にテーブルから上方への前方散乱である。後述の通り、本明細書は照射野の一次Ｘ線に曝される散乱体によるテーブルの側方と下方への散乱Ｘ線の低エネルギー成分について検討している。Ｘ線透視装置ではトムソン散乱による散乱線の散乱角とエネルギーとの関係は明確でない点もあり、実測データによる裏付けが必要である。そのため、本発明では、トムソン散乱により一次Ｘ線と同レベルに高エネルギーなＸ線をテーブルから上方と下方に照射することになる１次散乱線は対象としていない。 The primary scattered rays from the scatterer due to Thomson scattering have energy as high as the primary X-rays, and it is the forward scattering upward from the table that particularly needs to be examined. As discussed below, this specification considers the low-energy component of scattered x-rays to the sides and below the table by scatterers exposed to primary x-rays in the field. In the X-ray fluoroscope, the relationship between the scattering angle and the energy of the scattered rays due to Thomson scattering is not clear, and it needs to be supported by actual measurement data. Therefore, the present invention does not deal with the primary scattered radiation, which is caused by Thomson scattering and has the same level of high energy as the primary X-ray, which is emitted upward and downward from the table.
図３のａ.には、光電領域が示されており、原子番号が大きく、光子エネルギーが小さいほど光電効果が起こり易いことを示している。図３のｂ.はａ.の光電効果（断面積τ）とコンプトン散乱（断面積σ）の発生確率が同じになる線（σ＝τ）を本発明の光電吸収上限エネルギー（Ｅup）として利用するためにべき乗回帰した際に作成した図である。べき乗回帰式はＹ＝２.１３×Ｚの１.２３乗（Ｚ１.２３）となった。この式で原子番号Ｚを代入してσ＝τとなる光子のエネルギーＹを求めた。算出した結果はこの光子のエネルギーＹ＝光電吸収上限エネルギーＥupとして元素毎に表1中に示した。換言すると、これ以下のエネルギー領域でこれ以上の原子番号の元素では光電吸収が支配的なＸ線と物質との相互作用と言える。光電吸収上限エネルギーＥupはコンプトン散乱と同じ確率で光電吸収が起こるエネルギーを示すものであり、いわば各元素で光電吸収が支配的に起こる上限のエネルギーと考えられる。すなわち、一次Ｘ線の照射を受ける可能性がある複合吸収材料の初層は、Ｅupが対象と考えている最大エネルギーである１２０ＫｅＶを上回っている必要がある。具体的にはＣｏ（Ｚ＝２７）よりも大きな原子番号Ｚの元素でなければならない。
但し、Ｅupは光電領域の中で、元素・エネルギー毎に定量的にどの程度の割合で光電吸収が起こるか、換言するとどの元素がどのエネルギー領域での光電吸収が大きいかを示すものではない。これについては、実施例７でさらに詳しく後述する。
FIG. 3a shows the photoelectric region, which indicates that the higher the atomic number and the lower the photon energy, the more likely the photoelectric effect will occur. In b. of FIG. 3, the line (σ=τ) where the probability of occurrence of the photoelectric effect (cross-sectional area τ) and the Compton scattering (cross-sectional area σ) of a. It is a diagram created when power regression is performed in order to The power regression formula was Y=2.13×Z to the power of 1.23 (Z 1.23 ). By substituting the atomic number Z in this equation, the energy Y of the photon that satisfies σ=τ was obtained. The results of the calculation are shown in Table 1 for each element with this photon energy Y=photoelectric absorption upper limit energy Eup. In other words, it can be said to be an interaction between X-rays and matter in which photoelectric absorption is dominant in elements with atomic numbers higher than this in energy regions below this. The photoelectric absorption upper limit energy Eup indicates the energy at which photoelectric absorption occurs with the same probability as Compton scattering, and is considered to be the upper limit energy at which photoelectric absorption predominantly occurs in each element. That is, the first layer of composite absorbing material that may be exposed to primary X-rays must be above 120 KeV, the maximum energy considered by Eup to be of interest. Specifically, it must be an element with an atomic number Z greater than Co (Z=27).
However, Eup does not indicate the quantitative ratio of photoelectric absorption for each element/energy in the photoelectric range, in other words, which element has greater photoelectric absorption in which energy range. This is described in more detail in Example 7 below.
図４のａ.には、非特許文献８（高岡京、１９８２）から引用したＫ殻の特性Ｘ線（Ｋ－Ｘ線）の放出割合を示す蛍光収率ｗＫと原子番号Ｚとの関係が示されており、原子番号が大きい方が特性Ｘ線の放出割合が大きいこと、すなわちオージェ電子の放出割合が小さいことを示している。図４のｂ.は各元素の蛍光収率を本発明で利用するために二次回帰した際に作成した図である。原子番号が３０～８２の回帰式１と原子番号が６～３０の回帰式２の２つに分けて二次回帰式を作成した。回帰式１はｗＫ＝-1.52E-03＋4.29E-04Ｚ＋2.34E-04Ｚ２となり、回帰式２はｗＫ＝-5.91E-01＋4.07E-02Ｚ－2.63E-04Ｚ２となった。この式で原子番号Ｚを代入して各元素の蛍光収率ｗＫを算出した。算出した結果は蛍光収率（Ｋ－Ｘ線の放出割合）として元素毎に表１中に示した。なお、蛍光収率にはＬ殻の特性Ｘ線（Ｌ－Ｘ線）の放出割合であるｗＬを示す場合もあるが、本発明ではＫ殻のｗＫのみを対象とする。
FIG. 4a shows the relationship between the fluorescence yield wK indicating the emission ratio of the characteristic X-rays (K-X-rays) of the K shell cited from Non-Patent Document 8 (Kyo Takaoka, 1982) and the atomic number Z. 4, which indicates that the larger the atomic number, the larger the characteristic X-ray emission ratio, that is, the smaller the Auger electron emission ratio. FIG. 4b is a diagram created when the fluorescence yield of each element is used in the present invention by performing quadratic regression.
（散乱体で起こるコンプトン散乱による影響）
実施例５は、散乱体（患者・被検者の人体組織、Ｘ線可動絞り内の濾過フィルタ等）内で起こるコンプトン散乱による散乱Ｘ線の発生過程とその性状と対策を考察する。
いかなる元素もＸ線の照射を受けてある程度のコンプトン散乱を起こすが、各元素はその特性に応じてなるべくコンプトン散乱されないエネルギー領域で使うとの考え方はできる。すなわち、各元素は実施例４で述べた光電吸収上限エネルギーＥup以下のエネルギー領域で使うことを考えるべきである。この考え方に基づけばＥupが１９ＫｅＶのＣや、５０ＫｅＶのＡｌや、９５ＫｅＶのＴｉを、１２０ＫｅＶの一次Ｘ線に曝して、散乱領域で使うことは避けるべきである。
ただ、身体組織で光電吸収とコンプトン散乱の断面積が等しいエネルギー（すなわち、光電吸収上限エネルギー：Ｅup）は約４０ＫｅＶと言われており、これ以上のエネルギーでは光電吸収よりもコンプトン散乱が主体になる。しかし、マンモグラフィーを除く医療用のＸ線透視装置では体幹部を透視するのに管電圧を７０～１２０ｋＶに設定し、発生する一次Ｘ線を７０～１２０ＫｅＶとすることが多いため、身体組織で約３０～８７ＫｅＶの散乱Ｘ線が発生するのは医療目的からしてやむを得ない。
一方、Ｘ塩管球付近のＸ線可動絞り内にある羽根等や濾過フィルタ等からも散乱Ｘ線が発生する。絞りの羽根等の材料はＷ（Ｅup：約４２８ＫｅＶ）やＰｂ（Ｅup：約４８６ＫｅＶ）であるため、７０～１２０ＫｅＶの一次Ｘ線が照射されても光電領域にあるため、コンプトン散乱による散乱Ｘ線は限定的である。一般的に多用される濾過フィルタの材料であるＣｕ（Ｅup：約１３５ＫｅＶ）は光電領域にあるが、Ａｌ（Ｅup：約５０ＫｅＶ）は散乱領域にある。前述の実施例４の通り、原子番号が２０以下のものは入射エネルギーが小さくてもコンプトン散乱が起こり易い。
(Effect of Compton scattering occurring in a scatterer)
Although any element undergoes Compton scattering to some extent when irradiated with X-rays, it is conceivable that each element should be used in an energy range in which Compton scattering is not caused as much as possible according to its characteristics. That is, each element should be considered to be used in an energy region equal to or lower than the photoelectric absorption upper limit energy Eup described in the fourth embodiment. Based on this idea, C with Eup of 19 KeV, Al with 50 KeV, and Ti with 95 KeV should be avoided from being exposed to primary X-rays of 120 KeV and used in the scattering region.
However, the energy at which photoelectric absorption and Compton scattering have the same cross-sectional area in body tissue (i.e., photoelectric absorption upper limit energy: Eup) is said to be about 40 KeV, and above this energy Compton scattering dominates rather than photoelectric absorption. . However, in medical X-ray fluoroscopes other than mammography, the tube voltage is often set to 70 to 120 kV to see through the trunk, and the primary X-rays generated are often set to 70 to 120 KeV. The generation of scattered X-rays of 30 to 87 KeV is unavoidable for medical purposes.
On the other hand, scattered X-rays are also generated from the vanes and the like in the X-ray movable diaphragm near the X-salt bulb and from filters and the like. The diaphragm blades are made of W (Eup: about 428 KeV) or Pb (Eup: about 486 KeV). is limited. Cu (Eup: about 135 KeV), which is a commonly used filter material, is in the photoelectric region, while Al (Eup: about 50 KeV) is in the scattering region. As in the above-described Example 4, Compton scattering is likely to occur even when the incident energy is small for those with an atomic number of 20 or less.
散乱線はさまざまな条件で変動するが，直接線と同じく，入射Ｘ線光子数がｎ倍に増加すればｎ倍になるという単純な比例関係がある。この比例関係を非特許文献９（本田道隆、２０１０）では、入射Ｘ線に対する散乱した出射Ｘ線の比であるＳＴＰＲ（Scatter to primary ratio）をＳＴＰＲ＝Ｘs／Ｘpとの式で定義している。なお、Ｘpは直接線成分量、Ｘsは散乱線成分量である。
管電圧が上昇すれば平均Ｘ線光子エネルギーが高くなり、身体組織内でのコンプトン散乱の回数が増加するとともに，全体の中で前方に散乱する光子が確率的に増加する。材質が同じ患者身体の厚みを増加したときにＳＴＰＲが上昇するという事象は特に重要な散乱線の特性である。
また，身体の厚みが厚くなることによる影響はＳＴＰＲの上昇だけではなく、散乱線の方向や飛程にも影響する。患者身体から発生した散乱線成分はさまざまな方向をもっているが、周囲から身体の中心に向かう成分よりも中心から身体の外に広がる方向の成分が相対的に多い。そして、その成分は患者身体を透過、あるいは相互作用してさらに散乱する。散乱した成分の一部のうち再び中心に向かうものもあるが、透過するものも含めれば多くの成分はさらに外側に向かう。つまり身体の厚みが厚くなれば散乱線はよりも遠くまで広がる。
散乱線が広がるという性質は、照射野を狭くすると散乱線量が低減するという現象も引き起こす。一般に照射野を２０×２０ｃｍ２から１０×１０ｃｍ２の４分の１にすれば、散乱線量は約２～４割低減すると言われている。散乱線を少なくするには照射野を絞った方が良いが、これは医療行為の要求で決まるものである。照射野が広い状態でＸ線透視装置を利用することがあるのは避けられない。
患者身体から発生した散乱線は、グレーデル効果により患者身体と遮へい体間の隙間が空けば空くほどその隙間から逃げる成分が多くなるために、離れた位置の遮へい体で検出される散乱線は一見低減する。別の言い方をすれば、患者身体と遮へい体間の隙間が空けば空くほどその隙間から空間に散乱により逃げる成分が多くなる。空間への散乱を抑制するには、散乱Ｘ線の遮へい体は患者身体等の散乱体のごく近傍に設置しなければならない。
Scattered rays fluctuate under various conditions, but, like direct rays, there is a simple proportional relationship that if the number of incident X-ray photons increases by n times, it will increase by n times. In Non-Patent Document 9 (Michitaka Honda, 2010), this proportional relationship is defined by the formula STPR (Scatter to primary ratio), which is the ratio of scattered output X-rays to incident X-rays, as STPR = Xs / Xp. . Xp is the direct radiation component quantity, and Xs is the scattered radiation component quantity.
As the tube voltage rises, the average X-ray photon energy becomes higher, the number of times of Compton scattering in the body tissue increases, and the number of photons scattered forward stochastically increases in the whole. A particularly important scatter characteristic is the phenomenon that the STPR increases with increasing patient body thickness of the same material.
In addition, the increase in body thickness affects not only the increase in STPR but also the direction and range of scattered rays. Scattered radiation components generated from the patient's body have various directions, but there are relatively more components that spread from the center to the outside of the body than components that move from the periphery to the center of the body. The components then pass through or interact with the patient's body and scatter further. Some of the scattered components are directed toward the center again, but most of the components, including the transmitted components, are further directed outward. In other words, the thicker the body, the farther the scattered rays spread.
The spread of scattered radiation also causes a phenomenon in which the amount of scattered radiation is reduced when the irradiation field is narrowed. Generally speaking, if the irradiation field is reduced from 20×20 cm 2 to 1/4 of 10×10 cm 2 , the amount of scattered radiation is said to be reduced by about 20 to 40%. To reduce scattered radiation, it is better to narrow the irradiation field, but this is determined by the medical practice. It is unavoidable that the X-ray fluoroscope may be used with a large field of view.
Due to the Graedel effect, the more the gap between the patient's body and the shield increases, the more components of the scattered radiation generated from the patient's body escape through that gap. Reduce. In other words, the larger the gap between the patient's body and the shield, the more components escape into the space through the gap through scattering. In order to suppress the scattering into space, the scattered X-ray shield must be installed very close to the scattering object such as the patient's body.
コンプトン散乱後の出射Ｘ線のエネルギーと波長には理論式から導かれた計算式がある。出射Ｘ線のエネルギーＥ'γ（ＭｅＶ）＝Ｅγ／（１＋１．９６・Eγ・（１－ｃｏｓθ））、入射Ｘ線と出射Ｘ線の波長の差Λλ（ｍ）＝ｈ・（１－ｃｏｓθ）／（ｍ・ｃ）との計算式で示される。なお、Ｅγは入射Ｘ線のエネルギー（ＭｅＶ）、θは散乱角（degree）、ｍは電子の質量、cは光速、hはプランク定数、eは電子の電荷である。
これらの式により入射光子の光子エネルギーが５０、７５、１００、１２５、１５０ＫｅＶの場合で、算出した散乱角毎の出射光子の特性（波長、エネルギー）を表３に示す。表３の算出結果は、コンプトン散乱が1回だけ起こった場合の結果を意味している。
表３の散乱角９０°および散乱角１５０°の数値と、実施例２に示した散乱角９０°の側方散乱および散乱角１５０°の後方散乱の実測した散乱Ｘ線のエネルギー波高分布のエネルギーのグラフ読み取り数値とを比較すると、明らかに後者の方がエネルギーは低い方向に向けた拡がりをもって分布しているのが判る。すなわち、実測された散乱Ｘ線のエネルギー波高分布の結果は人体組織を模擬した水ファントムが一定の厚さがあるため、一次Ｘ線が水ファントムにより1回だけ散乱されたものではなく複数回の散乱があったことを示している。水ファントム内での散乱回数は明らかではないが、多くは複数回のコンプトン散乱をしている。コンプトン散乱を繰り返す間に散乱Ｘ線は次第にその光子エネルギーを失い、エネルギー波高分布で見られる光子数のピーク位置は光子エネルギーが低い側にシフトする。すなわち、コンプトン散乱を繰り返す間に散乱Ｘ線は光子エネルギーが弱くなる。
散乱体で再散乱したものは、ある確率で１～数回目のコンプトン散乱により、いかなる材料にも吸収されずに外部空間（大気中）に漏出してしまう。実施例２で実測された散乱Ｘ線はこの大気中に漏れ出したものである。散乱体から外に出てしまうので、軽元素による大気やその湿度（水分）により吸収されることなく散乱を繰り返す。そのため、実施例１のように診療室内の空間線量率はＸ線源を中心に全体が上昇している。診療室内の空間線量率を低減するにはこの場での主な物質とＸ線の相互作用を、上述のようなコンプトン散乱に支配された散乱領域にあるのを見直し、光電吸収で支配する光電領域のものに変える必要がある。
診療室内の空間線量率を低減するには重元素のＰｂやＷによるかなり厚い遮へい体で散乱体を完全に囲ってしまえば良いが、重い構造物が周囲にあると術者等の医療従事者は手技・手術ができない。実用するには、散乱体のなるべく近傍で、なるべく軽い材料で散乱体から漏出しようとする散乱Ｘ線を効率良く相互作用させて（トラップして）減弱させ、光電吸収により吸収（電子吸収により消滅）させる必要がある。そのためには、大きな光電効果断面積をもって、高い確率で光電吸収できる材料、さらに詳しくは電子吸収を著しく行わせることできる材料を吸収体として配置することが好ましい。
There are formulas derived from theoretical formulas for the energy and wavelength of emitted X-rays after Compton scattering. Output X-ray energy E'γ (MeV) = Eγ/(1 + 1.96 Eγ (1-cos θ)), difference in wavelength between incident X-ray and output X-ray Λλ (m) = h (1-cos θ )/(m·c). is the incident X-ray energy (MeV), .theta. is the scattering angle (degree), m is the electron mass, c is the speed of light, h is Planck's constant, and e is the electric charge of the electron.
Table 3 shows the output photon characteristics (wavelength, energy) for each scattering angle calculated from these equations when the photon energies of the incident photons are 50, 75, 100, 125 and 150 KeV. The calculation results in Table 3 mean the results when Compton scattering occurs only once.
The values of the scattering angle of 90° and the scattering angle of 150° in Table 3, and the energy of the energy pulse height distribution of the actually measured side scattering at the scattering angle of 90° and the backscattering at the scattering angle of 150° shown in Example 2 , it is clear that the energy distribution in the latter is more spread out in the lower direction. That is, since the water phantom simulating the human tissue has a certain thickness, the result of the measured energy wave height distribution of the scattered X-rays is that the primary X-rays are not scattered by the water phantom only once, but multiple times. It shows that there was scattering. The number of times of scattering in the water phantom is not clear, but most of them are Compton scattering multiple times. Scattered X-rays gradually lose their photon energy while Compton scattering is repeated, and the peak position of the number of photons seen in the energy pulse height distribution shifts to the lower photon energy side. That is, the photon energy of scattered X-rays becomes weaker while Compton scattering is repeated.
The light that is re-scattered by the scatterer leaks into the external space (atmosphere) without being absorbed by any material due to the first to several times of Compton scattering with a certain probability. The scattered X-rays actually measured in Example 2 leaked into this atmosphere. Since they go out from the scatterer, they are scattered repeatedly without being absorbed by the air and its humidity (moisture) due to the light elements. Therefore, as in Example 1, the overall air dose rate in the examination room increases, centering on the X-ray source. In order to reduce the air dose rate in the examination room, the interaction between the main substances and X-rays in this field is reviewed in the scattering region dominated by Compton scattering as described above, and the photoelectric absorption dominated by photoelectric absorption. I need to change it to a domain one.
In order to reduce the air dose rate in the examination room, it is sufficient to completely surround the scatterer with a fairly thick shield made of heavy elements such as Pb and W. cannot perform procedures and surgeries. For practical use, the scattered X-rays trying to escape from the scatterer are efficiently interacted with (trapped) and attenuated by a material that is as light as possible in the vicinity of the scatterer, and absorbed by photoelectric absorption (extinction by electronic absorption). ). For this purpose, it is preferable to use a material that has a large photoelectric effect cross-section and can absorb photoelectricity with high probability, more specifically, a material that can significantly absorb electrons, as an absorber.
（Ｋ吸収端での光電吸収による特異吸収）
実施例６では、種々のエネルギー領域における元素のＫ殻・Ｌ殻・Ｍ殻による吸収端と光電吸収の関係を示す。
長周期表にある各元素は、第１周期の元素は最外殻がＫ殻、第２周期はＬ殻、第３周期はＭ殻、第４周期はＮ殻というように周期が大きくなるごとに最外殻が外側になる。図１のａ.の通りコンプトン散乱は一般には原子番号が大きな元素の方が起こり易く、起こる確率は入射エネルギーに反比例すると言われているが、原子番号が２０以下の場合は入射エネルギーが小さくても起こり易い。光電効果は原子番号が大きな元素の方が起こり易く、低いエネルギー領域の方が顕著である。光電効果は複数の殻で光電効果が可能なときは原子核との相互作用により、原子核に近い内側の軌道電子、すなわちＫ殻＞Ｌ殻＞Ｍ殻の順に起こり易いことが一般に知られている。吸収端から少し高いエネルギー領域から吸収端に至るエネルギー領域で、光電効果よる特異なエネルギー吸収がある。Ｘ線吸収微細構造（ＸＡＦＳ）等の多くの機器分析法はこの原理を物質の定性や定量に利用している。本発明では、このように各元素のＫ吸収端付近のやや高い側のエネルギー領域でエネルギーを良く吸収する現象を「特異吸収」と呼ぶ。特異吸収ではＫ吸収端付近のやや高い側のエネルギー領域でＸ線のエネルギー吸収反応が、高い確率で、かつ、反応の速度論的に迅速に（以下では「著しく」と言う）発生し、光電吸収しているものと考えられる。
一方で、ＰｂはＬ吸収端による特性Ｘ線（Ｌ－Ｘ線）も見逃せない。このＬ－Ｘ線は約１０．５～１４．８ＫｅＶのエネルギーがあり、これがあちこちの方向に散乱Ｘ線として発生することは避けられず、診療室等内の空間線量率を一定レベル増加させる。このＰｂのＬ－Ｘ線よりも低い位置が他の元素（例えば、ＣｕやＦｅ）のＫ吸収端よりやや高いエネルギー領域であれば、これら他の元素による特異吸収が優先される。
表４は本明細書の説明に使用する主な元素の吸収端と、Ｋ吸収端による特性Ｘ線（Ｋ－Ｘ線：ＫβとＫβ）および蛍光収率（Ｋ－Ｘ線の放出割合）を纏めて示す。表４にはＫ吸収端、Ｌ吸収端、Ｍ吸収端までしか記載していないが、吸収端が発現するエネルギーはＫ吸収端が最も高く、Ｌ吸収端、Ｍ吸収端になるに従いって大幅に低くなっているのが判る。表４にあるＬ吸収端はＣａ以降の元素により０.３４～１５．８５ＫｅＶ、Ｍ吸収端はＮｂ以降の元素により０．３６～２．３４ＫｅＶである。この１０ＫｅＶ以下のエネルギー領域（以下、「極低エネルギー領域」という）になると、Ｌ吸収端、Ｍ吸収端を利用して散乱Ｘ線のエネルギーを光電吸収する元素を含む材料は多数が存在している。５～２５ＫｅＶのエネルギー領域（以下、「低エネルギー領域」という）もＰｂのＬ吸収端やＭｏ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｆｅ、等のＫ吸収端があり、同様である。散乱Ｘ線の吸収に係る技術課題は２５～５０ＫｅＶのエネルギー領域（以下、「中エネルギー領域」という）、５０～８７ＫｅＶのエネルギー領域（以下、「高エネルギー領域」という）で、どんな方法で散乱Ｘ線のエネルギーを光電吸収するかにある。特に実施例２の側方・後方散乱線にある通り、２５～８７ＫｅＶが重要である。
そのため、以降では複数の元素のＫ吸収端を利用しての２５～５０ＫｅＶの中エネルギー領域と５０～８７ＫｅＶの高エネルギー領域の散乱Ｘ線を著しく光電吸収する方法を検討する。
(Specific absorption by photoelectric absorption at K absorption edge)
In Example 6, the relationship between absorption edges and photoelectric absorption by the K-shell, L-shell, and M-shell of elements in various energy regions is shown.
For each element in the long periodic table, the outermost shell of the first period element is the K shell, the second period is the L shell, the third period is the M shell, and the fourth period is the N shell. The outermost shell is on the outside. As shown in Figure 1a, Compton scattering is generally more likely to occur in elements with higher atomic numbers, and the probability of occurrence is said to be inversely proportional to the incident energy. is also likely to occur. The photoelectric effect is more likely to occur in elements with higher atomic numbers, and is more pronounced in lower energy regions. It is generally known that the photoelectric effect is likely to occur in the order of inner orbital electrons close to the nucleus, that is, K shell > L shell > M shell, due to interaction with the nucleus when the photoelectric effect is possible in multiple shells. There is peculiar energy absorption due to the photoelectric effect in the energy region from the absorption edge to the absorption edge from a slightly higher energy region. Many instrumental analytical methods such as X-ray absorption fine structure (XAFS) utilize this principle for the qualitative and quantitative determination of substances. In the present invention, such a phenomenon in which energy is well absorbed in a slightly higher energy region near the K absorption edge of each element is called "specific absorption". In the singular absorption, the energy absorption reaction of X-rays occurs in a slightly higher energy region near the K absorption edge with a high probability and kinetically (hereafter referred to as “remarkably”). presumably absorbed.
On the other hand, Pb cannot overlook characteristic X-rays (L-X-rays) due to the L absorption edge. The L-X-rays have an energy of about 10.5 to 14.8 KeV, and are inevitably generated as scattered X-rays in various directions, increasing the air dose rate in the examination room or the like to a certain level. If the position lower than the LX-ray of Pb is in an energy region slightly higher than the K absorption edges of other elements (eg, Cu and Fe), specific absorption by these other elements takes precedence.
Table 4 shows the absorption edges of the main elements used in the description of this specification, the characteristic X-rays (K-X rays: Kβ and Kβ) by the K absorption edge, and the fluorescence yield (K-X-ray emission rate). Shown together. Table 4 shows only the K absorption edge, the L absorption edge, and the M absorption edge. It can be seen that the The L absorption edge in Table 4 is 0.34 to 15.85 KeV depending on the elements after Ca, and the M absorption edge is 0.36 to 2.34 KeV depending on the elements after Nb. In this energy region of 10 KeV or less (hereinafter referred to as "extremely low energy region"), there are many materials containing elements that photoelectrically absorb scattered X-ray energy using the L absorption edge and M absorption edge. there is The energy region of 5 to 25 KeV (hereinafter referred to as “low energy region”) also has the L absorption edge of Pb and the K absorption edge of Mo, Nb, Cu, Fe, etc., and is similar. The technical issues related to the absorption of scattered X-rays are in the energy range of 25 to 50 KeV (hereinafter referred to as the "middle energy range") and in the energy range of 50 to 87 KeV (hereinafter referred to as the "high energy range"), and by what method the scattered X-rays are scattered. There is a method of photoelectrically absorbing the energy of the line. Especially, as shown in the side/backscattered radiation of Example 2, 25 to 87 KeV is important.
Therefore, in the following, a method for significantly photoelectrically absorbing scattered X-rays in the intermediate energy range of 25 to 50 KeV and in the high energy range of 50 to 87 KeV using the K absorption edge of a plurality of elements will be examined.
（各元素のＫ吸収端の順序・相関と電子吸収割合（μen／μ）の考え方）
実施例７は、各元素のＫ吸収端の順序・相関と、各元素の電子に吸収されるエネルギーの割合の考え方を示す。ここで取り扱うデータは非特許文献１０の米国国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）の物理測定研究所（ＰＭＬ）、Ｘ線フォームファクタ、減衰および散乱テーブル（以下、「ＮＩＳＴデータベース」と言う）を引用した。ＮＩＳＴデータベースには、各元素の質量減衰係数μ/ρ、質量エネルギー吸収係数μen/ρが無料で公開され、定期的に更新されている。これをそれぞれの物質の密度ρで掛けたものを線減衰係数μ、線エネルギー吸収係数μenと言う。線減衰係数μはＩ／Ｉ０＝Ｅｘｐ（－μｔ）で定義される係数であり、μが大きい物質は散乱や吸収等により減衰させる能力が大きい。なお、Ｉは出射側、Ｉ０は入射側の強度（例えば光子数）であり、ｔは物質の厚さである。ＩとＩ０は放射線の線量率で表現される場合もある。また、μとμenの相関は以下の通りである。
線減衰係数μは、光子が失ったエネルギー（Ｂ）を入射光子のエネルギー（Ａ）で割ったものであり、Ｂ／Ａとなる。その差（Ａ－Ｂ）がコンプトン散乱等で散乱された光子側に残るエネルギーである。線エネルギー転移係数μtrは、光子が失ったエネルギー（Ｂ）で電子に転移したエネルギー（Ｃ）を割ったもの（Ｃ／Ｂ）に線減衰係数μを掛けたものであり、Ｃ／Ａとなる。その差（Ｂ－Ｃ）が特性Ｘ線・オージェ電子等の別の光子の形態として放出されるエネルギー：Ｇｃである。線エネルギー吸収係数μenは、電子に転移したエネルギー（Ｃ）で電子に吸収されたエネルギー（Ｄ）を割ったもの（Ｄ／Ｃ）に線エネルギー転移係数μTRを掛けたものであり、Ｄ／Ａとなる。その差（Ｃ－Ｄ）が制動放射によって失われるエネルギー：Ｇｂである。これらの大小関係は、線減衰係数μ＞線エネルギー転移係数μtr＞線エネルギー吸収係数μenとなる。
線減衰係数μと線エネルギー吸収係数μenは、μen＝（１－Ｇｃ－Ｇｂ）×μとの式で表すことができる。すなわち、線エネルギー吸収係数μenを線減衰係数μで割った値μen／μ（＝１－Ｇｃ－Ｇｂ）は、全エネルギー減衰のうちの、電子に吸収される割合を示している。この割合（μen／μ）の大小が、散乱Ｘ線を消滅させて電子の運動エネルギーに変換させる現象の大小に直接的に関与するため、本発明では重要である。そのため、μenで示されるこの線エネルギー吸収の現象を「電子吸収」と呼び、その割合（μen／μ）を「電子吸収割合」と呼ぶ。
(Concept of the order/correlation of the K absorption edge of each element and the electron absorption ratio (μen/μ))
Example 7 shows the order/correlation of the K absorption edge of each element and the concept of the ratio of the energy absorbed by the electrons of each element. The data dealt with here was taken from the Physical Measurement Laboratory (PML), X-Ray Form Factors, Attenuation and Scattering Tables of the National Institute of Standards and Technology (NIST) in Non-Patent Document 10 (hereinafter referred to as the "NIST database"). . In the NIST database, the mass attenuation coefficient μ/ρ and the mass energy absorption coefficient μen/ρ of each element are released free of charge and updated regularly. Multiplying this by the density ρ of each substance is called the linear attenuation coefficient μ and the linear energy absorption coefficient μen. The linear attenuation coefficient μ is a coefficient defined by I/I 0 =Exp(−μt), and a substance with a large μ has a large ability to attenuate due to scattering, absorption, and the like. Here, I is the intensity on the output side, I0 is the intensity on the incident side (for example, the number of photons), and t is the thickness of the material. I and I0 may also be expressed in radiation dose rates. Also, the correlation between μ and μen is as follows.
The linear attenuation coefficient μ is the energy lost by the photon (B) divided by the energy of the incident photon (A), which is B/A. The difference (AB) is the energy remaining on the side of photons scattered by Compton scattering or the like. The linear energy transfer coefficient μtr is obtained by dividing the energy (C) transferred to electrons by the energy (B) lost by the photon (C/B) and multiplying it by the linear attenuation coefficient μ, which is C/A. . The difference (BC) is the energy Gc emitted in the form of another photon such as a characteristic X-ray or an Auger electron. The linear energy absorption coefficient μen is obtained by dividing the energy (D) absorbed by electrons by the energy (C) transferred to electrons (D/C) and multiplying it by the linear energy transfer coefficient μTR. becomes. The difference (CD) is the energy lost by bremsstrahlung: Gb. The magnitude relationship between them is linear attenuation coefficient μ>linear energy transfer coefficient μtr>linear energy absorption coefficient μen.
The linear attenuation coefficient μ and the linear energy absorption coefficient μen can be expressed by the formula μen=(1-Gc-Gb)×μ. That is, the value μen/μ (=1−Gc−Gb) obtained by dividing the linear energy absorption coefficient μen by the linear attenuation coefficient μ indicates the proportion of the total energy attenuation absorbed by electrons. The magnitude of this ratio (μ en /μ) is important in the present invention because it directly affects the magnitude of the phenomenon of annihilating scattered X-rays and converting them into kinetic energy of electrons. Therefore, this phenomenon of linear energy absorption indicated by μen is called "electron absorption", and its ratio (μen/μ) is called "electron absorption ratio".
図５はＮＩＳＴデータベースに収録された質量減衰係数（μ/ρ）と質量エネルギー吸収係数（μen/ρ）のデータを図で比較したものである。図５は表計算ソフトの散乱図のグラフ化機能を使って作図した。図５の縦軸はμ/ρとμen/ρ（ｃｍ２）、横軸は光子エネルギー（ＫｅＶ）で共に対数表示である。ａ－１～ａ－４はＡｌ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｓｎを示し、ｂ－１～ｂ－４はＢａ，Ｇｄ、Ｗ、Ｐｂである。エネルギー毎の比較を容易にするために、各々の図を縦断して１００ＫｅＶに短破線、５０ＫｅＶに一点鎖線、３０ＫｅＶに二点鎖線、１０ＫｅＶに長二点鎖線を補助線として入れた。
図５では各々の元素のＫ吸収端、Ｌ吸収端、Ｍ吸収端等が示されている。Ｋ吸収端は原子番号と比例しているが各々が異なるエネルギー位置にあることが判る。Ｋ吸収端より高い側のエネルギー領域ではμ/ρやμen/ρは凸形状のピークとなり大きくなるが、低い側のエネルギー領域では凹形状のピークとなり一旦小さくなる。一般に質量減衰係数は物質に依存しないと言われているが、これは少なくとも各元素の吸収端付近では当てはまらない。吸収端付近では減衰が大きくなったり、小さくなったりする。Ｋ吸収端でμ/ρやμen/ρが小さくなった際に、Ｘ線との相互作用が活発でなくなり、減衰の度合いが弱まる。すなわち、吸収端の光子エネルギーでは少なくとも透過するＸ線の光子数が増える。透過量を減らすという遮へい体を設計する場合は、Ｋ吸収端の低い側のμ/ρに基づいて遮へい体の厚さを決めている。しかし、これは重い遮へい体を適用することになり、医療分野の用途には見合わない。
例えば、Ｐｂの場合、Ｋ吸収端（Ｋab）は８８ＫｅＶであるが、８８ＫｅＶの高い側ではμ/ρは７．６８ｃｍ２／ｇであったものが、低い側では１．９１ｃｍ２／ｇと約２５％に減少する。一方、μen/ρは同様に２．１６ｃｍ２／ｇから１．４８ｃｍ２／ｇと約６９％に減少する。すなわちＰｂはＫ吸収端の前後でμ/ρとμen/ρは変化し、Ｋ吸収端以上のエネルギー領域では、散乱（入射方向への反射も含む）が一定の割合あることが判る。
FIG. 5 is a graphical comparison of data on mass attenuation coefficients (μ/ρ) and mass energy absorption coefficients (μen/ρ) recorded in the NIST database. FIG. 5 was drawn using the scatter diagram graphing function of the spreadsheet software. In FIG. 5, the vertical axis is μ/ρ and μen/ρ (cm 2 ), and the horizontal axis is photon energy (KeV), both of which are expressed logarithmically. a-1 to a-4 are Al, Cu, Nb and Sn, and b-1 to b-4 are Ba, Gd, W and Pb. In order to facilitate the comparison for each energy, a short dashed line for 100 KeV, a dashed line for 50 KeV, a dashed two-dotted line for 30 KeV, and a long dashed two-dotted line for 10 KeV are added as auxiliary lines.
FIG. 5 shows the K absorption edge, L absorption edge, M absorption edge, etc. of each element. Although the K absorption edge is proportional to the atomic number, it can be seen that each is at a different energy position. In the energy region higher than the K absorption edge, μ/ρ and μen/ρ become convex peaks and increase, but in the energy region lower than the K absorption edge, they become concave peaks and temporarily decrease. Although it is generally said that the mass extinction coefficient is material-independent, this is not the case, at least near the absorption edge of each element. Attenuation increases and decreases near the absorption edge. When μ/ρ and μen/ρ become small at the K absorption edge, the interaction with X-rays becomes less active and the degree of attenuation weakens. That is, at least the photon energy of the absorption edge increases the number of photons of transmitted X-rays. When designing a shield to reduce the amount of transmission, the thickness of the shield is determined based on μ/ρ on the lower side of the K absorption edge. However, this results in the application of heavy shielding, which is not suitable for medical applications.
For example, in the case of Pb, the K absorption edge (Kab) is 88 KeV, and μ/ρ was 7.68 cm 2 /g on the high side of 88 KeV, and 1.91 cm 2 /g on the low side. reduced to 25%. On the other hand, μen/ρ similarly decreases from 2.16 cm 2 /g to 1.48 cm 2 /g, about 69%. That is, Pb varies in μ/ρ and μen/ρ before and after the K absorption edge, and in the energy region above the K absorption edge, scattering (including reflection in the direction of incidence) occurs at a constant rate.
図５ではＡｌ以外の元素では、Ｋ吸収端より高い側のエネルギー領域では、μen/ρの破線はμ/ρの実線より下に大きく離れる。すなわち、Ｋ吸収端以上ではμ/ρ＞μen/ρの関係となる。これは高エネルギー側からＫ吸収端に至るエネルギー吸収の過程では、電子吸収分と並んでかなり多くの割合でＧｃ（別の光子放出）分とＧｂ（制動放射）分があることを示している。換言するとＫ吸収端より高い側のエネルギー領域で電子吸収分は一定の割合に留まり、特性Ｘ線や制動Ｘ線の発生にもある割合でエネルギーが利用されている。これよりＡｌ以外の各元素は、Ｋ吸収端より高い側のエネルギー領域では、一部は吸収体として機能するが散乱体としても機能する。
一方で、図５ではＫ吸収端より低い側のエネルギー領域では、ＷやＰｂ等の原子番号が大きな元素を除けば、μen/ρの破線とμ/ρの実線はほぼ一致している。Ｋ吸収端の直後では、ある確率で特性Ｘ線と制動Ｘ線が発生し、Ｋ吸収端があった元素も周囲の他の元素もこれらを電子吸収していることになる。ＷやＰｂ等は電子吸収分も多いが、ある割合でＧｃ（別の光子放出）分とＧｂ（制動放射）分が継続している。
Ａｌは、他の元素とは異なり、Ｋ吸収端よりかなり高いエネルギー位置より電子吸収分が主体となっている。すなわち、ＡｌのＫ吸収端は１．５６ＫｅＶであるが、３０ＫｅＶ辺りから電子吸収が主体となる。これはＡｌのみならずＣｕ等の原子番号が低い元素に共通した傾向である。
In FIG. 5, for elements other than Al, the dashed line of μen/ρ is far below the solid line of μ/ρ in the energy region higher than the K absorption edge. That is, above the K absorption edge, the relationship is μ/ρ>μen/ρ. This indicates that in the process of energy absorption from the high-energy side to the K absorption edge, there are Gc (another photon emission) component and Gb (bremsstrahlung) component in a fairly large proportion alongside the electronic absorption component. . In other words, in the energy region higher than the K absorption edge, the electron absorption remains at a constant rate, and a certain rate of energy is also used for the generation of characteristic X-rays and bremsstrahlung X-rays. Accordingly, each element other than Al partially functions as an absorber in the energy region higher than the K absorption edge, but also functions as a scatterer.
On the other hand, in FIG. 5, in the energy region on the side lower than the K absorption edge, except for elements with large atomic numbers such as W and Pb, the broken line of μen/ρ and the solid line of μ/ρ almost match. Immediately after the K absorption edge, characteristic X-rays and bremsstrahlung X-rays are generated with a certain probability, and the element having the K absorption edge and other surrounding elements electronically absorb these. W, Pb, and the like have a large amount of electronic absorption, but Gc (another photon emission) and Gb (bremsstrahlung) continue at a certain rate.
Unlike other elements, Al is mainly composed of electronic absorption from energy positions considerably higher than the K absorption edge. That is, although the K absorption edge of Al is 1.56 KeV, electron absorption becomes dominant from around 30 KeV. This tendency is common not only to Al but also to elements having a low atomic number such as Cu.
（拡散吸収体・電子吸収体から成る多層吸収層の考え方と役割）
実施例８は、拡散吸収体・電子吸収体から成る多層吸収層の考え方と役割を示す。
更に実際に即した検討を進めるために、表５では図５のμ/ρとμen/ρに密度ρを掛けた線減衰係数μと線エネルギー吸収係数μenとして表記し、前述したμ中のμenの割合（μen／μ：％）を表中に示した。同様にＮＩＳＴデータベースより数値を引用したが、表５の横軸の元素はＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｂａ、Ｇｄ、Ｗ、Ｐｂを、縦軸のＸ線エネルギーは１０、２０、３０、４０、５０、８０、１００ＫｅＶのデータを抽出して示した。μの数値が大きい元素は線減衰が大きく、μenの数値が大きい元素は線エネルギー吸収、すなわち電子吸収が大きい。
また、表５では電子吸収割合μen／μが７０％以上である光電吸収の電子吸収が支配的な領域（以下、「電子吸収域」という）を破線で囲んで示し、μen／μが７０％未満である別途光子放出が支配的な領域（以下、「別途光子放出域」という）を一点鎖線で囲んで示した。なお、μen／μが７０％以上でも、μenが１０（１／ｃｍ）未満の元素は必要となる金属板の厚さの観点から電子吸収域の対象としなかった。μen／μの割合が大きな物質・元素は電子吸収の割合が大きく、μen／μの割合が小さな物質・元素は電子吸収の割合が小さくて別の光子（特性Ｘ線・制動Ｘ線等およびオージェ電子）放出の割合が大きい。
(Concept and Role of Multilayer Absorption Layer Composed of Diffusion Absorber/Electron Absorber)
Example 8 shows the concept and role of a multi-layer absorber layer consisting of a diffusion absorber and an electron absorber.
In order to proceed with a more practical study, in Table 5, μ / ρ and μ en / ρ in FIG. The ratio (μen/μ:%) is shown in the table. Similarly, numerical values were quoted from the NIST database. shows extracted data of 10, 20, 30, 40, 50, 80 and 100 KeV. An element with a large μ value has a large linear attenuation, and an element with a large μ en value has a large linear energy absorption, that is, an electron absorption.
Further, in Table 5, a region in which electron absorption of photoelectric absorption is dominant in which the electron absorption ratio μen/μ is 70% or more (hereinafter referred to as “electron absorption region”) is indicated by a dashed line, and μen/μ is 70%. A region in which photon emission is dominant (hereinafter referred to as a "photon emission region") is indicated by an alternate long and short dashed line. Even if μen/μ is 70% or more, elements with μen less than 10 (1/cm) are not included in the electron absorption region from the viewpoint of the required thickness of the metal plate. Substances and elements with a high μ/μ ratio have a high electron absorption ratio, and substances and elements with a low μ/μ ratio have a low electron absorption ratio, and other photons (characteristic X-rays, bremsstrahlung X-rays, etc., and Auger (Electron) emission rate is large.
表５より判る通り、電子吸収域と別途光子放出域の場所・範囲は、Ｘ線エネルギーにより異なっている。例えばＰｂ以下の元素では１００ＫｅＶ以上では、電子吸収域が存在しない。８０ＫｅＶでは原子番号が大きな元素の中ではＰｂのみが電子吸収域となった。これはＰｂのＫ吸収端が８８ＫｅＶにあるためと予想される。そのため、Ｘ線の照射を受ける初層は、本発明の目的では安定同位体の範囲ではＰｂ以外には考えられない。８０ＫｅＶでの電子吸収域は電子吸収割合が最も高く、１００ＫｅＶ以上でも電子吸収域が存在するのはＰｂのみである。ＷはＫ吸収端がＰｂよりも低いエネルギーであり、ここには使えない。このＰｂによる初層は透過する全エネルギーで積分した光子数が１０分の１程度になるように減弱させる役割がある。しかも、対象となる散乱体からの散乱Ｘ線エネルギー領域はＰｂのＫ吸収端である８８ＫｅＶ未満と考えた。また、最大のエネルギーが８８ＫｅＶ未満の散乱Ｘ線が照射される面に配置するＰｂの初層を「低反射減弱層」と呼ぶ。なお、過去にはＰｂの埋設処分時の毒性等から使用が制限されたが、現代ではＰｂのリサイクルが普及し、基板等の半田以外の用途でのＰｂの登用は管理が必要ではあるが使用に係る制限は緩和されている。なお、Ｐｂよりも原子番号の大きなＢｉ（Ｋab：９０．５３ＫｅＶ）、Ｔｈ（Ｋab：１０９．６５ＫｅＶ）、Ｕ（Ｋab：１１５．６１ＫｅＶ）等の元素も同様の特性であり、Ｋ吸収端（Ｋab）の値はＰｂよりも更に高いため初層の低反射減弱層として利用できる。しかし、これらは長半減期ではあるもののα崩壊する放射性同位元素（ＲＩ）であり、ＴｈとＵは国際規制物質でもあり、その利用には幾多の規制上の制約がある。そのため、これらを使用することは容易ではない。従って、一次Ｘ線エネルギーが高い場合等で、利用する可能性はあるものの、実用性の観点からここでは初層の低反射減弱層はＰｂを代表として説明する。
１００ＫｅＶの一次Ｘ線の照射を受けた照射野では、原理上、主に前方に向けて８８ＫｅＶ以上の散乱Ｘ線が発生する。そもそも、照射野に複合吸収材料を設置してしまうとＸ線透視装置の場合はその目的に適わない。これはすなわち、本発明の複合吸収材料は照射野の前方散乱分を除く、主に照射野外から発生する散乱Ｘ線を対象とすることを意味する。本発明の複合吸収材料は照射野内ではくり抜いているため存在せず、照射野外では散乱体の周囲を囲んで設置することを前提としているが、初層のＰｂは散乱体からみて最も内側の層となる。
As can be seen from Table 5, the locations and ranges of the electron absorption region and the photon emission region differ depending on the X-ray energy. For example, an element below Pb does not have an electron absorption region above 100 KeV. At 80 KeV, only Pb became an electron absorption region among the elements with a large atomic number. This is expected because the K absorption edge of Pb is at 88 KeV. Therefore, for the purpose of the present invention, the first layer to be irradiated with X-rays cannot be considered other than Pb in the range of stable isotopes. The electron absorption region at 80 KeV has the highest percentage of electron absorption, and only Pb has an electron absorption region even at 100 KeV or higher. W has a K absorption edge lower in energy than Pb and cannot be used here. This first layer of Pb serves to attenuate the number of photons integrated with the total transmitted energy to about 1/10. Moreover, the scattered X-ray energy region from the target scatterer was considered to be less than 88 KeV, which is the K absorption edge of Pb. Further, the initial layer of Pb disposed on the surface irradiated with scattered X-rays having a maximum energy of less than 88 KeV is called a "low reflection attenuation layer". In the past, the use of Pb was restricted due to its toxicity at the time of burial disposal, but nowadays the recycling of Pb is widespread, and the use of Pb in applications other than solder, such as substrates, requires management, but it is still used. restrictions have been relaxed. Elements such as Bi (Kab: 90.53 KeV), Th (Kab: 109.65 KeV), and U (Kab: 115.61 KeV), which have atomic numbers larger than Pb, have similar characteristics. ) is higher than that of Pb, it can be used as the first low reflection attenuation layer. However, although these have a long half-life, they are α-decaying radioactive isotopes (RI), Th and U are also internationally controlled substances, and there are many regulatory restrictions on their use. Therefore, it is not easy to use them. Therefore, although there is a possibility of using it when the primary X-ray energy is high, from the viewpoint of practicality, Pb will be described here as a representative of the low reflection attenuation layer of the first layer.
In principle, in an irradiation field irradiated with primary X-rays of 100 KeV, scattered X-rays of 88 KeV or more are generated mainly forward. In the first place, placing a composite absorbing material in the irradiation field does not serve the purpose in the case of an X-ray fluoroscope. This means that the composite absorbent material of the present invention targets scattered X-rays generated mainly from the irradiation field, excluding forward scattered X-rays in the irradiation field. The composite absorbing material of the present invention does not exist in the irradiation field because it is hollowed out, and it is assumed that it is installed surrounding the scatterer in the irradiation field, but the first layer Pb is the innermost layer when viewed from the scatterer. becomes.
表５では、入射するＸ線エネルギーが低下するにつれ、電子吸収域は原子番号が低い側に拡がっている。例えば、５０ＫｅＶではＧｄ・Ｗ・Ｐｂが、３０ＫｅＶではＢａを加えて、２０ＫｅＶではさらにＳｎを加えて電子吸収域にある。電子吸収域の元素は、散乱Ｘ線を消滅させて電子の運動エネルギーに変換させるために重要な役割を果たす。
これらの電子吸収域より低い原子番号の元素が別途光子放出域にある。例えば、８０ＫｅＶではＧｄ・Ｗが、５０ＫｅＶではＳｎ・Ｂａが、３０ＫｅＶではＭｏ・Ｓｎ・Ｎｂが、２０ＫｅＶではＭｏ・Ｎｂが別途光子放出域にある。５０ＫｅＶではＧｄ・Ｗが、３０ＫｅＶでは加えてＢａが、２０ＫｅＶでは更に加えてＳｎが別途光子放出域を外れている。
５０ＫｅＶ以下では別途光子放出域よりも原子番号がさらに低い側に、電子吸収域が再度登場する。例えば、５０ＫｅＶではＦｅ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏが、３０ＫｅＶと２０ＫｅＶではＴｉ、Ｆｅ、Ｃｕが電子吸収域にある。Ａｌ、Ｓｉも電子吸収域にあるが、μenの絶対値がやや小さいためこのエネルギーでは除外した。１０ＫｅＶ以下では別途光子放出域のものはかなり減少し、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、ＦｅをはじめとするＣｕ以外の表５の横軸の全ての元素が電子吸収域にある。Ｃｕは電子吸収割合μen／μが６９％と僅かに別途光子放出域にあるが、これはＫ吸収端が８．９７９ＫｅＶであるため、１０ＫｅＶは既に特異吸収のエネルギー領域であったためと予想される。本発明の目的からは電子吸収域の元素が重要であることは言うまでもないが、別の理由から別途光子放出域の元素による散乱も重要である。
In Table 5, as the incident X-ray energy decreases, the electron absorption region expands to the lower atomic number side. For example, Gd.W.Pb at 50 KeV, Ba at 30 KeV, and Sn at 20 KeV are in the electron absorption region. Elements in the electron absorption region play an important role in annihilating scattered X-rays and converting them into kinetic energy of electrons.
Elements with lower atomic numbers than these electron absorption regions are in separate photon emission regions. For example, Gd.W at 80 KeV, Sn.Ba at 50 KeV, Mo.Sn.Nb at 30 KeV, and Mo.Nb at 20 KeV are separately in the photon emission region. Gd·W at 50 KeV, Ba at 30 KeV, and Sn at 20 KeV are outside the photon emission region.
Below 50 KeV, the electron absorption region reappears on the lower atomic number side than the photon emission region. For example, Fe, Cu, Nb, and Mo are in the electron absorption region at 50 KeV, and Ti, Fe, and Cu are in the electron absorption region at 30 and 20 KeV. Although Al and Si are also in the electron absorption region, they are excluded from this energy because the absolute value of μen is rather small. At 10 KeV or less, the photon emission region is considerably reduced, and all the elements on the horizontal axis of Table 5 other than Cu, including Al, Si, Ti and Fe, are in the electron absorption region. Cu has an electron absorption ratio μen/μ of 69%, which is slightly different from the photon emission region. . It goes without saying that the elements in the electron absorption region are important for the purposes of the present invention, but for other reasons the scattering by the elements in the photon emission region is also important.
前項では、８０ＫｅＶではＷ・Ｇｄが、５０ＫｅＶではＳｎ・Ｂａが、３０ＫｅＶではＳｎ・Ｍｏ・Ｎｂが別途光子放出域にあると述べた。これらがμen／μが７０％未満であることは事実だが、μの絶対値は表５の中の全ての元素と比較してかなり大きく、μenは同列の隣の元素と同程度かやや大きく、μenは１Ｅ＋２（１／ｃｍ）のオーダーである。これは分数の分子側のμenが小さい訳ではなく、分母側のμが大きくなった結果である。すなわち、各々の元素のＫ吸収端付近のやや高いエネルギーが活発に取り込まれる局面で、その取り込みがあまりに速すぎるため電子吸収までは至ることができず、別途光子（特性Ｘ線や制動Ｘ線）が放出されてしまったものが多いためと予想している。これは別途光子放出域の元素は線減衰係数μと線エネルギー吸収係数μenの数字は大きいので、電子吸収の量も別途光子放出の量もそれぞれ大きいことを意味している。また、Ｋ吸収端付近のやや高い側のエネルギー領域で線減衰係数μの絶対値が大きいことは、特異吸収の領域ではＸ線のエネルギー吸収反応が、著しく発生していることを裏付けている。本発明では、別途光子放出域の元素には、取り込んだ光子のいわゆる掻き混ぜ（拡散）や前方・後方を含めたあちこちの方向への押し戻しに相当する機能を期待する。 In the previous section, it was stated that W·Gd at 80 KeV, Sn·Ba at 50 KeV, and Sn·Mo·Nb at 30 KeV are in the photon emission region separately. Although it is true that these have μ/μ less than 70%, the absolute value of μ is considerably higher than for all the elements in Table 5, μ is similar to or slightly higher than the next element in the same row, μen is on the order of 1E+2 (1/cm). This is not because μen on the numerator side of the fraction is small, but because μ on the denominator side is large. That is, in the phase where relatively high energy near the K absorption edge of each element is actively incorporated, the absorption is too fast to reach electronic absorption, and separate photons (characteristic X-rays and bremsstrahlung X-rays) It is expected that there are many that have been released. This means that the elements in the photon emission region have large numbers of linear attenuation coefficient μ and linear energy absorption coefficient μen, so that the amount of electron absorption and the amount of photon emission are also large. In addition, the fact that the absolute value of the linear attenuation coefficient μ is large in the slightly higher energy region near the K absorption edge supports that the energy absorption reaction of X-rays occurs remarkably in the specific absorption region. In the present invention, the element in the photon emission region is expected to have a function corresponding to so-called stirring (diffusing) of the captured photons and pushing back in various directions including forward and backward.
別途光子放出域の元素の役割を引き続き説明する。初層のＰｂ層で減弱した散乱Ｘ線のエネルギーが４０～６０ＫｅＶでは例えばＳｎ・Ｂａ等、３０～４０ＫｅＶでは、例えばＳｎ・Ｍｏ・Ｎｂ等が別途光子放出域の元素である。すなわち、Ｓｎが両エネルギー領域で共通する代表的な別途光子放出域の元素として登場している。
これらの別途光子放出域の元素を初層の外側の例えば２層目に配置すれば、特異吸収により一定の割合で電子吸収をしつつも、特定の方向に向かっていた（例えば外に出ようとしていた）散乱Ｘ線を、特性Ｘ線や制動Ｘ線等の別途光子としてあちこちの方向に放出し、前方・後方の両横の層（例えば初層と３層目）や自らの層の中に押し戻す役割が期待できる。
このように初層のＰｂより外側の２層目以降に配置して、特異吸収により電子吸収をしつつ別途光子放出する原子番号が３７～８１の元素を含む層を「拡散吸収体」と呼ぶ。また、この別途光子放出によるいわゆる拡散や押し戻しの機能を「拡散押戻し」と呼ぶ。更に拡散吸収体の外側の横の層（例えば拡散吸収体を２層目とした場合の３層目）に位置して、高い割合で電子吸収する役割の層を「電子吸収体」と呼ぶ。電子吸収体は、原子番号が１１以上で８２以下の元素となる。電子吸収体はこの位置のＸ線エネルギーに見合った電子吸収域の元素とする必要がある。この位置の散乱Ｘ線のエネルギーが５０ＫｅＶ程度の場合はＦｅ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏであり、３０ＫｅＶの場合はＴｉ、Ｆｅ、Ｃｕである。Ｆｅ、Ｃｕが両エネルギー領域で共通する電子吸収域の元素として登場している。
なお、拡散吸収体として別の光子を放出する「拡散押戻し」を期待する場合は、その元素のＫ吸収端以上のエネルギーのＸ線が来る場所に置くことが要件となる。拡散吸収体および電子吸収電子吸収体共に、μ（線減衰係数）が大きければ、大きい方が良い。
なお、上述の拡散吸収体と電子吸収体の対による多層で構成される吸収層を、本発明では「多層吸収層」と呼ぶ。
The role of the elements in the photon emission region will be further explained separately. When the scattered X-ray energy attenuated in the first Pb layer is 40 to 60 KeV, for example, Sn.Ba, etc., when it is 30 to 40 KeV, for example, Sn.Mo.Nb, etc. are the elements of the photon emission region. That is, Sn appears as a typical separate photon emitting element common to both energy regions.
If these elements of the photon emission region are separately arranged outside the first layer, for example, in the second layer, electrons are absorbed at a certain rate due to specific absorption, but they are directed in a specific direction (for example, let's go outside). Scattered X-rays are emitted in various directions as separate photons such as characteristic X-rays and bremsstrahlung X-rays, and the layers on both sides of the front and back (for example, the first and third layers) and inside the own layer It can be expected to play a role in pushing back to
In this way, a layer containing an element with an atomic number of 37 to 81 that is arranged in the second and subsequent layers outside the Pb of the first layer and emits photons separately while absorbing electrons by specific absorption is called a "diffusing absorber". . In addition, the so-called diffusion or pushback function by photon emission is called "diffusion pushback". Further, a layer located in a horizontal layer outside the diffusion absorber (for example, the third layer when the diffusion absorber is the second layer) and serving to absorb electrons at a high rate is called an "electron absorber". The electron absorber is an element having an atomic number of 11 or more and 82 or less. The electron absorber must be an element with an electron absorption region that matches the X-ray energy at this position. When the scattered X-ray energy at this position is about 50 KeV, it is Fe, Cu, Nb, and Mo, and when it is 30 KeV, it is Ti, Fe, and Cu. Fe and Cu appear as elements in the electron absorption region common to both energy regions.
In addition, when expecting "diffusion pushback" that emits another photon as a diffusion absorber, it is necessary to place it in a place where X-rays with energy equal to or higher than the K absorption edge of the element come. The larger the μ (linear attenuation coefficient) of both the diffusion absorber and the electron absorber, the better.
In the present invention, the absorption layer composed of multiple layers of pairs of diffusion absorbers and electron absorbers is referred to as a "multilayer absorption layer".
電子吸収域の電子吸収体は、単色のエネルギーで材質を机上検討して摘出する際には、電子吸収割合μen／μが７０％以上であれば出来るだけ大きい方が良い。出来れば９０％以上であることが好ましく、１００％がより好ましい。
一方、別途光子放出域の拡散吸収体は、μen／μが小さければ小さい方が良い訳ではない。拡散押戻しと共に電子吸収の役割を分担するためである。そのため、拡散吸収体はμen／μが７０％未満を定義とするが、４０～６９％の範囲にあることが好ましく、５０～６９％の範囲にあることがより好ましい。
なお、実際の複合吸収材料内では散乱Ｘ線は連続エネルギー分布となっているので、上述の考え方を基本として、さらに拡張して考察する。
The electron absorber in the electron absorption region should be as large as possible as long as the electron absorption ratio μen/μ is 70% or more when the material is extracted by theoretically examining the material with monochromatic energy. If possible, it is preferably 90% or more, more preferably 100%.
On the other hand, the smaller the diffusive absorber in the photon emission region, the smaller the μen/μ. This is to share the role of electron absorption together with diffusion pushback. Therefore, the diffusion absorber is defined as having μen/μ of less than 70%, preferably in the range of 40 to 69%, more preferably in the range of 50 to 69%.
In addition, since scattered X-rays have a continuous energy distribution in an actual composite absorbing material, the above concept will be used as a basis and further expanded.
従来のＸ線回折法（ＸＲＤ）等の分析手法では、単色に近いＸ線を必要とするために、Ｋα線の強度をあまり弱めることなく、Ｋα線以外のＸ線強度を弱めることが必要である。この目的には、Ｘ線の吸収端がＸ線管球のターゲット材のＫα線とＫβ線との中間にあるような物質の薄い箔のフィルタ材を通すことで、Ｋβ線を著しく減弱できることが、古来より良く知られている。このターゲット材－フィルタ材の組合せは、Ｃｕ－Ｎｉ、Ｍｏ－Ｚｒ、Ｆｅ－Ｍｎ、Ｃｒ－Ｖ等である。しかし、本発明の場合は、いわば発生源に係わらずＫα線とＫβ線の両方のＸ線強度を吸収により弱めることを目的とするため、この手法は取らない。本発明では、散乱Ｘ線そのものや拡散吸収体での特異吸収により再放出される別途光子すなわち二次Ｘ線（特性Ｘ線、制動Ｘ線）の全てを、電子吸収体等の幾重もの電子吸収する元素により線エネルギー吸収する手法とする。 Conventional analysis methods such as X-ray diffraction (XRD) require nearly monochromatic X-rays, so it is necessary to reduce the intensity of X-rays other than Kα without reducing the intensity of Kα. be. To this end, it was found that the Kβ radiation could be significantly attenuated by passing it through a thin foil filter material of a material whose absorption edge for X-rays was intermediate between the Kα and Kβ radiation of the target material of the X-ray tube. has been well known since ancient times. This target material-filter material combination is Cu--Ni, Mo--Zr, Fe--Mn, Cr--V, or the like. However, in the case of the present invention, the purpose is to weaken the X-ray intensities of both Kα rays and Kβ rays by absorption regardless of their source, so this method is not adopted. In the present invention, scattered X-rays themselves and separate photons re-emitted by specific absorption in a diffuse absorber, i.e., secondary X-rays (characteristic X-rays, bremsstrahlung X-rays), are all absorbed by multiple electronic absorbers such as electron absorbers. It is a method of absorbing linear energy by an element that
（複合吸収材料により散乱Ｘ線を消滅させる方法）
実施例９は、低反射減弱層（初層）と、拡散吸収体・電子吸収体から成る多層吸収層との複合吸収材料による線エネルギー吸収により散乱Ｘ線を消滅させる方法を示す。
実施例６～８では、エネルギー毎に電子吸収域にある元素と別途光子放出域にある元素が異なることを述べた。本発明の目的には電子吸収域にある元素を使う必要があることを述べた。但し、別途光子放出域にある元素でも電子吸収は活発であり、これと並行して別の光子放出による拡散押戻しを使う必要があることを述べた。
大量の散乱Ｘ線を薄い多層状の複合吸収材料で消滅させるには、初層のＰｂの外側の拡散吸収体のＫ吸収端で一斉に多くのエネルギーを特異吸収させるのが良い。また、初層による減弱や、拡散吸収体による電子吸収と拡散押戻しや、電子吸収体による電子吸収の後に散乱Ｘ線は減衰し、次第に光子数が少なくなる。運動エネルギーを付与された電子は高速で移動を開始するが後述の実施例１１の通り、複合吸収材料内では極めて短い飛程で停止する。高エネルギーを付与された電子により再びＸ線が発生することがあるが、その確率は極めて低く、１％未満と言われている。そのため、全体としては散乱Ｘ線のエネルギーが次第に減衰し、その光子数が少なくなる。
実施例７で述べた通り、低反射減弱層（初層）のＰｂではＫ吸収端の８８ＫｅＶでμが小さくなり、線減衰が減少して透過量が増える領域がある。これに近いエネルギー領域にＫ吸収端がある元素を外側に配置し、透過するＸ線や初層による散乱Ｘ線を可能な限り多く線エネルギー吸収するのが良い。外側に配置した層の元素のＫ吸収端では著しく電子吸収すると共に、特性Ｘ線（Ｋ－Ｘ線）とオージェ電子が発生する。オージェ電子は複合吸収材料中で自明に電子吸収される。このＫ－Ｘ線と次なる層の散乱Ｘ線を可能な限り多く線エネルギー吸収するために、Ｋ－Ｘ線に近いエネルギー領域にＫ吸収端がある元素をさらに外側に配置する。段階的に原子番号の異なる元素を順番に並べることにより、余すところなく次第に減衰する散乱Ｘ線を吸収するのが良い。また、これを重ねるうちに蛍光収率（特性Ｘ線の発生割合）が低くなる２２以下の原子番号の元素の層に至らせることにより、外側の層から外部空間に放出される特性Ｘ線の発生を低減する。各元素にエネルギー毎の半価層があるように、電子吸収体の厚みがこの減衰に寄与し、減衰には光電吸収が支配的に寄与する。
これらにより多層状の複合吸収材料の中で、広いエネルギーの全領域で連続して著しく特異吸収を起こす必要がある。しかし、Ｋ吸収端は元素に固有の値でありエネルギー領域が連続的なものにはならない。そのため、Ｋ吸収端の異なる元素を順番に複数並べて、段階的に隙間なく全エネルギー領域で漏れなく特異吸収させる必要がある。
(Method for Extinguishing Scattered X-rays with Composite Absorbing Material)
Example 9 shows a method of extinguishing scattered X-rays by linear energy absorption by a composite absorption material consisting of a low reflection attenuation layer (first layer) and a multi-layer absorption layer comprising a diffusion absorber and an electron absorber.
In Examples 6 to 8, it was described that the element in the electron absorption region and the element in the photon emission region are different for each energy. It has been stated that for the purposes of the present invention it is necessary to use elements that are in the electron absorption region. However, it was mentioned separately that even elements in the photon emission region are active in electron absorption, and in parallel with this, it is necessary to use diffusion pushback by another photon emission.
In order to annihilate a large amount of scattered X-rays with a thin multi-layered composite absorption material, it is preferable to singularly absorb a large amount of energy at the K absorption edge of the diffused absorber outside the first layer of Pb. In addition, the scattered X-rays are attenuated after attenuation by the first layer, electron absorption and diffusion pushback by the diffusion absorber, and electron absorption by the electron absorber, and the number of photons gradually decreases. Electrons imparted with kinetic energy start to move at high speed, but as described in Example 11 below, they stop after a very short range within the composite absorbent material. High-energy electrons may generate X-rays again, but the probability is extremely low, said to be less than 1%. Therefore, as a whole, the energy of scattered X-rays is gradually attenuated, and the number of photons thereof is reduced.
As described in Example 7, Pb in the low reflection attenuation layer (first layer) has a region where μ becomes small at 88 KeV of the K absorption edge, linear attenuation decreases, and the amount of transmission increases. It is preferable to place an element having a K absorption edge in an energy region close to this on the outside so as to absorb as much linear energy as possible of transmitted X-rays and scattered X-rays from the first layer. At the K absorption edge of the element in the outer layer, electron absorption is significant, and characteristic X-rays (KX-rays) and Auger electrons are generated. Auger electrons are trivially electron-absorbed in the composite absorbing material. In order to absorb as much linear energy as possible of this KX-ray and the scattered X-rays of the next layer, an element having a K absorption edge in the energy region close to the KX-ray is arranged further outside. By arranging the elements with different atomic numbers in order in a stepwise manner, it is preferable to completely absorb the scattered X-rays that are gradually attenuated. In addition, by layering elements with an atomic number of 22 or less in which the fluorescence yield (proportion of generation of characteristic X-rays) decreases as these layers are piled up, the characteristic X-rays emitted from the outer layer to the external space are reduced. Reduce occurrence. As each element has a half-value layer for each energy, the thickness of the electron absorber contributes to this attenuation, and the photoelectric absorption predominantly contributes to the attenuation.
For these reasons, it is necessary to cause significant specific absorption continuously in the entire wide energy range in the multi-layered composite absorbent material. However, the K absorption edge is a value unique to an element and the energy region is not continuous. Therefore, it is necessary to arrange a plurality of elements having different K absorption edges in order and cause specific absorption in the entire energy region without gaps in stages.
図６は一例としてＰｂ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ａｌの線光電吸収係数（μPE）と散乱Ｘ線エネルギーの相関を示す。図６に利用したμPEのデータは非特許文献１１に掲載されたものである。これは非特許文献１０（ＮＩＳＴＩＲ５６３２、１９９５）を掲載しているのと同じＮＩＳＴのホームページ（ＨＰ）中に存在している。非特許文献１１は非特許文献１０を２００４年７月に更新してＨＰで公開したデータベースである。
図６の縦軸の線光電吸収係数（μPE）は非特許文献１１に収録された質量光電吸収係数（μPE/ρ）に密度ρを掛けて得た。横軸は光子エネルギーである。縦軸の線光電吸収係数（μPE）は、光電効果断面積に基づく吸収係数であるため、電子吸収と別途光子放出（特性Ｘ線と制動Ｘ線）の両方を含んでいる。この両方を含む現象を線光電吸収と呼ぶ。μPEも実施例７で前述のＩ／Ｉ０＝Ｅｘｐ（－μPE・ｔ）の式で定義することができる。原理上の考え方は違うが、μPE（線光電吸収係数）は実施例７のμtr（線エネルギー転移係数）が最も近い数値となる。拡散吸収体および電子吸収体共に、μPEは大きければ、大きい方が良い。図６は表計算ソフトの散乱図のグラフ化機能を使って作図した。ＮＩＳＴデータベースに数値の報告がない部分はそのままの状態で利用しているため、線がところどころ切断している。図中に各々の元素のＫ吸収端の位置をＰｂ－Ｋ、Ｓｎ－Ｋ、Ｎｂ－Ｋ、Ｃｕ－Ｋ、Ｆｅ－Ｋのように付記した。ＰｂだけはＬ吸収端、Ｍ吸収端としてＰｂ－Ｌ、Ｐｂ－Ｍも記入した。
FIG. 6 shows, as an example, the correlation between the linear photoelectric absorption coefficient (μPE) of Pb, Sn, Nb, Cu and Al and the scattered X-ray energy. The μPE data used in FIG. 6 was published in
The linear photoelectric absorption coefficient (μPE) on the vertical axis in FIG. 6 was obtained by multiplying the mass photoelectric absorption coefficient (μPE/ρ) recorded in
図６の通り、μPEは全体に左肩上がりの線図である。すなわち、横軸の光子エネルギーが小さい方がμPEの数値は大きい。各元素に所定のエネルギーでＫ吸収端による吸収係数の凸部と凹部があり、一般に原子番号が増加すると各々の線は右上に移動することによりμPEは増加する。μPE（線光電吸収係数）には、コンプトン散乱分は含まないが、光電効果に伴う光電子発生、特性Ｘ線発生、オージェ電子発生、制動放射によるＸ線発生等は含んでいる。ここに別の光子（特性Ｘ線・制動Ｘ線およびオージェ電子）放出分を含むため、必然的にμPEはμen（線エネルギー吸収係数）より大きい数値となる。μPEの全てが電子吸収分ではなく、μPEは電子吸収分と押し戻し分の両方を対象としている。すなわち、μPEはその単色の光子エネルギー位置での光電効果に伴う相互作用の激しさを示している。
ＰｂのＫ吸収端は８８．０ＫｅＶでありＬ吸収端は１３.０４～１５.８５ＫｅＶであるため、間隔が空いた間（約１７～８７ＫｅＶ）のＸ線は吸収端での特異吸収はなく、著しい吸収と別の光子の放出を伴う光電吸収を行うことが出来ない。しかしながら、μPEを示す図６のＰｂ－ＫとＰｂ－Ｌのピークの凸部の間には、Ｓｎ－Ｋ、Ｎｂ－Ｋのピークの凸部があり、これらは著しい光電吸収を行う。μPEはＰｂ－Ｌ ＞ Ｎｂ－Ｋ ＞ Ｓｎ－Ｋ ＞ Ｐｂ－Ｋである。Ｐｂ－ＬとＰｂ－Ｍのピークの凸部の間には、Ｃｕ－ＫやＦｅ－Ｋもあり、上述と同様のことが言える。これはすなわち、例えばＳｎ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｆｅ等の元素を併せて多層吸収層（拡散吸収体と電子吸収体の対）に設置すれば、低反射減弱層（初層）のＰｂのみよりも著しい吸収と別の光子の放出を伴う光電吸収を行うことが出来ることを意味している。
また、仮に同じ単色の光子エネルギー位置でのＳｎ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｆｅ等の元素のμPEが、Ｐｂと同等もしくはそれ以下だったとしても、これらの元素を多層吸収層に設置する意味はある。Ｓｎ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｆｅ等の元素は、Ｐｂよりも密度が小さいため、単一の元素によるμPEと厚さｔの積が同じ値であっても材料は軽くなる。複数の元素のμPEと各々の厚さｔの積を合計した値は、同じ重さのＰｂの層のμPEと厚さｔの積の値よりも大きくなる。すなわち、同じ重さならＰｂよりもμPEと厚さの積の値よりも大きくなり、同じμPEと厚さｔの積の値ならＰｂよりも軽くなる。
As shown in FIG. 6, μPE is an upward-sloping diagram as a whole. That is, the smaller the photon energy on the horizontal axis, the larger the value of μPE. Each element has a peak and a valley of the absorption coefficient due to the K absorption edge at a given energy, and generally, as the atomic number increases, each line moves to the upper right, resulting in an increase in μPE. μPE (linear photoelectric absorption coefficient) does not include Compton scattering, but includes photoelectron generation due to the photoelectric effect, characteristic X-ray generation, Auger electron generation, and X-ray generation due to bremsstrahlung. Since other photons (characteristic X-rays, bremsstrahlung X-rays and Auger electrons) emission are included here, μPE is necessarily larger than μen (linear energy absorption coefficient). Not all of μPE is electron absorption, μPE covers both electron absorption and pushback. That is, μPE exhibits the intensity of interaction associated with the photoelectric effect at its monochromatic photon energy position.
Since the K absorption edge of Pb is 88.0 KeV and the L absorption edge is 13.04 to 15.85 KeV, there is no specific absorption at the absorption edge for X-rays between intervals (about 17 to 87 KeV). Photo-electric absorption with significant absorption and emission of additional photons cannot be performed. However, between the peaks of Pb-K and Pb-L in FIG. 6 showing μPE, there are peaks of Sn--K and Nb--K, which perform significant photoelectric absorption. µPE is Pb-L>Nb-K>Sn-K>Pb-K. Cu--K and Fe--K are also present between the peaks of Pb--L and Pb--M, and the same as above can be said. That is, for example, if elements such as Sn, Nb, Cu, and Fe are placed together in a multilayer absorption layer (a pair of a diffusion absorber and an electron absorber), This means that photoelectric absorption can occur with significant absorption and emission of another photon.
Also, even if the μPE of elements such as Sn, Nb, Cu, and Fe at the same monochromatic photon energy position is equal to or lower than that of Pb, it makes sense to place these elements in the multilayer absorption layer. Elements such as Sn, Nb, Cu, and Fe have a lower density than Pb, so even if the product of μPE and thickness t for a single element is the same value, the material becomes lighter. The sum of the products of μPE and thickness t of the elements is larger than the product of μPE and thickness t of the Pb layer with the same weight. That is, if the weight is the same, it is larger than the product of μPE and thickness than Pb, and if the product of μPE and thickness t is the same, it is lighter than Pb.
実施例８では電子吸収と拡散押戻しのために、３０～６０ＫｅＶの散乱Ｘ線に対する１つ目の拡散吸収体として、例えばＳｎ（Ｋab：２９．２０ＫｅＶ）を例えば２層目に置くのが良いと述べた。図６の通り、Ｋ吸収端近傍でのμPEは、ＰｂのそれよりもＳｎの方が大きい。すなわち、Ｋ吸収端の特異吸収により、これらは著しく電子吸収と拡散押戻しをする。同様に実施例８では例えば３層目の電子吸収体には例えばＣｕ・Ｆｅが良いと述べた。
ＳｎのＫ吸収端は約３０ＫｅＶであり、これ以下のＸ線エネルギー範囲での特異吸収にＳｎを使う訳にはいかない。複合吸収材料の中で、コンプトン散乱や二次Ｘ線によりあちこち方向に向けて様々なエネルギーの散乱Ｘ線が飛び交っており、その中に約３０ＫｅＶ未満の散乱Ｘ線が含まれることを考慮すると、このエネルギー領域を無視する訳にもいかない。特異吸収を踏まえて著しく電子吸収しなければ、散乱Ｘ線がコンプトン散乱等により複合吸収材料から外部空間へ漏出する可能性が高くなる。
In Example 8, for electron absorption and diffusion pushback, it is preferable to place, for example, Sn (Kab: 29.20 KeV) as the first diffusion absorber for scattered X-rays of 30 to 60 KeV in the second layer. said. As shown in FIG. 6, μPE near the K absorption edge is larger for Sn than for Pb. That is, due to the singular absorption at the K absorption edge, they undergo significant electron absorption and diffusion pushback. Similarly, in Example 8, it was stated that, for example, Cu.Fe is good for the electron absorber in the third layer.
The K absorption edge of Sn is about 30 KeV, and Sn cannot be used for specific absorption in the X-ray energy range below this. Scattered X-rays of various energies are scattered in various directions in the composite absorbing material due to Compton scattering and secondary X-rays, and considering that scattered X-rays of less than about 30 KeV are included in these scattered X-rays, We cannot ignore this energy region. If there is no significant electron absorption based on the specific absorption, there is a high possibility that scattered X-rays will leak from the composite absorption material to the external space due to Compton scattering or the like.
そのため、初層のＰｂを1層目とした場合の外側の例えば４層目にＫ吸収端が２０～３０ＫｅＶ前後の元素を２つ目の拡散吸収体として置くのが良い。これに該当する代表的な別途光子放出域にある元素には、例えば表５にあるＭｏ（Ｋab：２０．００ＫｅＶ）とＮｂ（Ｋab：１８．９８ＫｅＶ）がある。図６の通り、Ｋ吸収端近傍でのμPEは、ＰｂのそれよりもＮｂの方が大きい。原理上、Ｍｏの方が更に大きい。すなわち、前述の１つ目のＳｎと同様に２つ目もＫ吸収端の特異吸収により、著しく電子吸収と拡散押戻しをする。
４層目となる２つ目の拡散吸収体（例えばＭｏ・Ｎｂ）の外側には、外部空間への散乱Ｘ線の漏出を抑制するために、必ずこの間のＸ線エネルギー領域（１０～２０ＫｅＶ）に見合った電子吸収体を置く必要がある。表５によれば、この位置の散乱Ｘ線のエネルギーが２０ＫｅＶの場合はＴｉ、Ｆｅ、Ｃｕである。１０ＫｅＶの場合は、表５の横軸のほぼ全ての元素が電子吸収域の元素として登場している。１０ＫｅＶではＣｕのみがμen／μが６９％とその定義から外れているが、前述の通りこれはＫ吸収端が近いためであり、電子吸収を表すμenが小さい訳ではない。むしろＣｕのμenは１Ｅ＋３オーダーと他の元素より大きい。そのため、本発明では１０ＫｅＶでＣｕは電子吸収域にあると見做す。すなわち、この電子吸収体は５層目となるが、１０～５０ＫｅＶに共通する代表的な電子吸収域の元素としては、例えばＣｕ・Ｆｅが挙げられる。但し、Ｃｕ・Ｆｅ等からの特性Ｘ線の発生にも配慮が必要であり、実施例１０で後述する蛍光収率（特性Ｘ線の放出割合）の課題がある。
Therefore, it is preferable to place an element having a K absorption edge of about 20 to 30 KeV as the second diffusion absorber in the fourth layer, for example, the outside when the first layer of Pb is used as the first layer. Typical elements in the separate photon emission region corresponding to this are Mo (Kab: 20.00 KeV) and Nb (Kab: 18.98 KeV) shown in Table 5, for example. As shown in FIG. 6, μPE near the K absorption edge is larger for Nb than for Pb. In principle, Mo is even larger. That is, like the above-mentioned first Sn, the second also exhibits significant electron absorption and diffusion pushback due to the specific absorption at the K absorption edge.
Outside the second diffusion absorber (e.g., Mo/Nb), which is the fourth layer, in order to suppress leakage of scattered X-rays to the external space, the X-ray energy region (10 to 20 KeV) between them must be maintained. It is necessary to put an electron absorber suitable for According to Table 5, when the energy of scattered X-rays at this position is 20 KeV, it is Ti, Fe, and Cu. In the case of 10 KeV, almost all elements on the horizontal axis of Table 5 appear as elements in the electron absorption region. At 10 KeV, only Cu has μen/μ of 69%, which is out of the definition, but as described above, this is because the K absorption edge is close, and μen representing electron absorption is not small. Rather, μ en of Cu is on the order of 1E+3, which is larger than that of other elements. Therefore, in the present invention, Cu is considered to be in the electron absorption region at 10 KeV. That is, this electron absorber is the fifth layer, and typical elements in the electron absorption region common to 10 to 50 KeV include, for example, Cu.Fe. However, it is necessary to consider the generation of characteristic X-rays from Cu, Fe, etc., and there is a problem of fluorescence yield (emission rate of characteristic X-rays), which will be described later in Example 10.
表５を元素毎に上下方向に見て判る通り、別途光子放出域とされたＳｎ、Ｎｂ、Ｍｏ等の元素は、複合吸収材料内で特異吸収に伴い著しく電子吸収と拡散押戻しをしながらも、エネルギーの低下と伴って、ある光子エネルギー領域からは電子吸収域の元素に役割を変える。すなわち、電子吸収と拡散押戻しの枠割変更が連続的に発生している。これを模式的に図７に表す。
図７は縦軸を表５の電子吸収割合（％）とし、横軸が光子エネルギーである。図７は表計算ソフトの折れ線グラフのグラフ化機能を使って作図した。表５との違いは、横軸の光子エネルギーはＮＩＳＴデータベースでμ、μenが報告された２０～８０ＫｅＶの全データをプロットした点にある。一見、何らかの吸収端のエッジを示すように見えるが、図７は表５の全体像を見易くしただけである。
すなわち、元々は別途光子放出域にいて拡散押戻しを担当していたＳｎ等の元素は複合吸収材料内の所定の場所でのエネルギーの低下に伴い電子吸収域になることで役割が電子吸収に変わる。しかし、そのエネルギーではＮｂやＭｏ等の元素が拡散押戻しを引き継いで担当するが、電子吸収域にいるＳｎ、Ｃｕ、Ｆｅ，Ｔｉ等の元素が電子吸収を続ける。これが多層内で連続的に起こるのが複合吸収材料の特徴である。説明上は意図的に狙うエネルギーの中央値として５０、３０ＫｅＶ等の単色の光子エネルギーで拡散押戻しと電子吸収を説明してきたが、複合吸収材料内ではエネルギーは連続的なのでこれらは全てが同時多発しており、場所（層）によって著しい特異吸収をするエネルギー帯（レンジ）が違っているだけである。ただ、著しく特異吸収すると、複合吸収材料の各層の元素は別途光子放出するよりも電子吸収する割合が高いものを使っているので、別途光子すなわち二次Ｘ線（特性Ｘ線、制動Ｘ線）放出よりも電子に運動エネルギーを与えることを優先するためＸ線が消滅することになる。また、最外層には特性Ｘ線の発生割合（蛍光収率）が低い元素を配置するため、特性Ｘ線が複合吸収材料の外部空間に漏れ出ることがない。さらに、エネルギーを受け取った電子は最大飛程が短いので複合吸収材料中で直ちに静止する。
As can be seen from the vertical direction of each element in Table 5, the elements such as Sn, Nb, and Mo, which are separately used as the photon emission region, undergo significant electron absorption and diffusion pushback due to specific absorption in the composite absorption material. However, with decreasing energy, from a certain photon energy region, the role changes to that of the electron absorbing region. In other words, frame division changes between electron absorption and diffusion pushback occur continuously. This is schematically represented in FIG.
In FIG. 7, the vertical axis represents the electron absorption ratio (%) in Table 5, and the horizontal axis represents photon energy. FIG. 7 was drawn using the graphing function of the line graph of the spreadsheet software. The difference from Table 5 is that the photon energy on the horizontal axis plots all the data from 20 to 80 KeV reported for μ and μ en in the NIST database. At first glance, it appears to show some edge of the absorption edge, but FIG.
That is, elements such as Sn, which were originally in a separate photon emission region and were in charge of diffusion pushback, become an electron absorption region as the energy at a predetermined location in the composite absorption material decreases, and play a role in electron absorption. change. However, at that energy, elements such as Nb and Mo take over the diffusion pushing back, but elements such as Sn, Cu, Fe, and Ti in the electron absorption region continue to absorb electrons. It is characteristic of composite absorbent materials that this occurs continuously within multiple layers. For the sake of explanation, we have explained diffusion pushback and electron absorption with monochromatic photon energies such as 50 and 30 KeV as the median energy that is intentionally targeted. However, the only difference is the energy band (range) in which significant specific absorption occurs depending on the location (layer). However, when there is significant specific absorption, the elements in each layer of the composite absorption material have a higher rate of electron absorption than separate photon emission, so separate photons, that is, secondary X-rays (characteristic X-rays, bremsstrahlung X-rays) X-rays are annihilated because giving priority to giving kinetic energy to electrons rather than being emitted. In addition, since an element with a low characteristic X-ray generation ratio (fluorescence yield) is arranged in the outermost layer, the characteristic X-rays do not leak to the external space of the composite absorbing material. Furthermore, the electrons that have received the energy have a short maximum range and immediately come to rest in the composite absorbing material.
（複合吸収材料により散乱Ｘ線を消滅させる具体的な構成）
実施例１０では、機能の異なる多層から成る複合吸収材料により最大のエネルギーが８８ＫｅＶ未満の散乱Ｘ線を消滅させる具体的な構成を示す。
実施例６～９では、散乱Ｘ線を消滅させる低反射減弱層（初層）、多層吸収層の拡散吸収体と電子吸収体の組合せの考え方を示した。ここでは、表５の電子吸収域と別途光子放出域の情報を基に基本的な構成と材質を整理した上で、その設定の操作（多層吸収層の設計方法）を示す。複合吸収材料内では光子は連続エネルギーだが、ここでは理解のための表５のデータより単色のエネルギーでの拡散吸収体、電子吸収体の組合せの考え方として整理した。ここでは、まず、既報のＮＩＳＴデータから任意の単色のエネルギー毎での拡散吸収体・電子吸収体の組合せの設定の操作を説明し、次に多層吸収層全体での拡散吸収体・電子吸収体の組合せの設定の操作を説明する。
(Specific configuration for extinguishing scattered X-rays by composite absorbing material)
In Example 10, a specific configuration is shown in which scattered X-rays with a maximum energy of less than 88 KeV are extinguished by a composite absorbing material composed of multiple layers with different functions.
In Examples 6 to 9, the concept of combining a low reflection attenuation layer (initial layer) for eliminating scattered X-rays, a diffusion absorber of a multilayer absorption layer, and an electron absorber was shown. Here, based on the information on the electron absorption region and the separate photon emission region in Table 5, the basic configuration and material are sorted out, and the setting operation (method of designing the multilayer absorption layer) is shown. Photons have continuous energy in the composite absorbing material, but here, for the purpose of understanding, the data in Table 5 are summarized as a combination of diffusion absorber and electron absorber with monochromatic energy. Here, first, from the previously reported NIST data, the operation of setting the combination of the diffusion absorber/electron absorber for each arbitrary monochromatic energy will be described, and then the diffusion absorber/electron absorber in the entire multilayer absorption layer. The operation of setting the combination of is explained.
まず、既存のＮＩＳＴデータから任意の単色のエネルギー毎での拡散吸収体・電子吸収体の組合せの設定の操作（多層吸収層の設計方法）を説明する。拡散吸収体を設定する単色のエネルギーが８０ＫｅＶの場合は、表５の８０ＫｅＶの電子吸収割合μen／μが７０％未満で拡散吸収体とする元素の単体または化合物はＳｎ、Ｂａ、ＧｄまたはＷとする。同・７０％以上でその対となる電子吸収体とする元素の単体または化合物はＰｂのみである。この電子吸収体は非反射減弱層のＰｂが兼務して統合されるため、実際には配置されない。初層のＰｂ層で減弱した後の実効エネルギーが８０ＫｅＶの場合というのは、一次Ｘ線の最大エネルギーが例えば１２０ＫｅＶ以上という極めて高いエネルギーの場合に限られる。 First, the operation of setting a combination of a diffusion absorber and an electron absorber for each arbitrary monochromatic energy from the existing NIST data (method of designing a multilayer absorption layer) will be described. When the monochromatic energy for setting the diffusion absorber is 80 KeV, the single element or compound of the element or compound of which the electron absorption ratio μen/μ at 80 KeV in Table 5 is less than 70% and which is used as the diffusion absorber is Sn, Ba, Gd or W. do. Pb is the only single element or compound of the element serving as the electron absorber that is paired with 70% or more of the same. This electron absorber is not actually arranged because the Pb of the non-reflection attenuation layer is also integrated. The case where the effective energy is 80 KeV after attenuation in the first Pb layer is limited to the case where the maximum energy of the primary X-rays is extremely high, for example, 120 KeV or more.
拡散吸収体を設定する単色のエネルギーが５０ＫｅＶの場合は、表５の５０ＫｅＶの電子吸収割合μen／μが７０％未満で拡散吸収体とする元素の単体または化合物は、Ａｇ、Ｃｄ、ＳｎまたはＢａとする。同・７０％以上でその対となる電子吸収体とする元素の単体または化合物はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、ＮｂまたはＭｏとする。電子吸収体にはＧｄ、ＷまたはＰｂを配置することも、近接する層に配置されたものがあれば他の役割で設置したこれらを兼務して統合することもできる。 When the monochromatic energy for setting the diffusion absorber is 50 KeV, the single element or compound of the element or compound used as the diffusion absorber with the electron absorption ratio μen/μ at 50 KeV in Table 5 being less than 70% is Ag, Cd, Sn or Ba. and The single element or compound of the element serving as the electron absorber which is equal to or more than 70% is Fe, Ni, Cu, Zr, Nb or Mo. Gd, W, or Pb may be placed in the electron absorber, and if there are any placed in adjacent layers, these placed in other roles may be combined and integrated.
拡散吸収体を設定する単色のエネルギーが３０ＫｅＶの場合は、表５の３０ＫｅＶの電子吸収割合μen／μが７０％未満で拡散吸収体とする元素の単体または化合物はＮｂ、Ｍｏ、Ａｇ、ＣｄまたはＳｎとする。同・７０％以上でその対となる電子吸収体とする元素の単体または化合物はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、ＮｉまたはＣｕとする。電子吸収体にはＢａ、Ｇｄ、ＷまたはＰｂを配置することも、近接する層に配置されたものがあれば他の役割で設置したこれらを兼務して統合することもできる。 When the monochromatic energy for setting the diffusion absorber is 30 KeV, the single substance or compound of the element or compound used as the diffusion absorber with the electron absorption ratio μen/μ at 30 KeV in Table 5 being less than 70% is Nb, Mo, Ag, Cd or Let Sn. Ti, V, Cr, Mn, Co, Fe, Ni or Cu is the single element or the compound of the element serving as the electron absorber which is equal to or more than 70%. Ba, Gd, W, or Pb may be placed in the electron absorber, or if there are some placed in adjacent layers, these placed in other roles may be combined and integrated.
拡散吸収体を設定する単色のエネルギーが２０ＫｅＶの場合は、表５の２０ＫｅＶの電子吸収割合μen／μが７０％未満で拡散吸収体とする元素の単体または化合物はＮｂまたはＭｏとする。同・７０％以上でその対となる電子吸収体とする元素の単体または化合物はＳｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｕまたはＺｎとする。電子吸収体にはＡｇ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｂａ、Ｇｄ、ＷまたはＰｂを配置することも、近接する層に配置されたものがあれば他の役割で設置したこれらを兼務して統合することもできる。 When the monochromatic energy for setting the diffusion absorber is 20 KeV, Nb or Mo is used as the element or compound for the diffusion absorber when the electron absorption ratio μen/μ at 20 KeV in Table 5 is less than 70%. Si, Ti, V, Cr, Mn, Co, Fe, Ni, Cu, or Zn is the single element or compound of the element serving as the electron absorber that is paired with 70% or more. Ag, Cd, Sn, Ba, Gd, W, or Pb may be placed as the electron absorber, and if there are any placed in adjacent layers, these placed in other roles may be combined and integrated. can.
次に多層吸収層全体での拡散吸収体・電子吸収体の組合せの設定の操作（多層吸収層の設計方法）を説明する。
散乱体（身体組織、テーブル、濾過フィルタ等）より８８ＫｅＶ未満の散乱Ｘ線の照射を受ける初層には、このエネルギー領域での散乱が小さいＰｂを用いる。
例えば２層目の１つ目の拡散吸収体には、４０～６０ＫｅＶ（中央値：５０ＫｅＶ）を意図的に狙い、この領域で別途光子放出域にある元素である例えばＳｎ等を用いる。Ｂａ、Ｃｄ、Ａｇでも構わない。
２層目に対なる３層目の電子吸収体には、５０ＫｅＶの領域で電子吸収域にある元素である例えばＭｏまたはＮｂ等を用いる。厚みが増えるがＣｕ、Ｆｅでも構わない。
例えば４層目の２つ目の拡散吸収体には、２０～４０ＫｅＶ（中央値：３０ＫｅＶ）を意図的に狙い、この領域で別途光子放出域にある元素である例えばＮｂまたはＭｏ等を用いる。Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｎでも構わない。
４層目に対なる５層目の電子吸収体には、３０ＫｅＶの領域で電子吸収域にある元素である例えばＣｕまたはＦｅを用いる。しかし、前述の通り、蛍光収率はＣｕが３７％程度あり、僅かながら有意な特性Ｘ線を放出する可能性がある。Ｆｅは２９％である。そのため、ＣｕまたはＦｅを外部環境に露出する層（以下、「最外層」という）とすると外部空間に特性Ｘ線が放出されるため空間線量率を低減する上では良くない。最外層は蛍光収率が２０％以下、原子番号で言えば２２以下の元素による材料が良い。なお、後述の実施例１２に示す軟Ｘ線吸収層として蛍光収率が４．４％のＡｌ板を利用する場合は、ＣｕまたはＦｅを用いて構わない。複合吸収材料内の散乱Ｘ線のエネルギー領域が３０ＫｅＶ程度にあるなら例えば蛍光収率が１８％のＴｉを用いるのが良い。２０ＫｅＶ程度にあるなら例えば蛍光収率が５％程度のＳｉ等を用いるのが良い。すなわち、条件によってはＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉでも構わない。ＴｉのＫ吸収端は４．９６ＫｅＶであるため、必然的に多層吸収層の拡散吸収体を構成する元素のＫ吸収端は５ＫｅＶ以上となる。
上記の構成により、図６に示した８８ＫｅＶ未満の散乱Ｘ線を消滅させ、電子の運動エネルギーに変換することができる。
Next, the operation of setting the combination of the diffusion absorber and the electron absorber for the entire multilayer absorption layer (method of designing the multilayer absorption layer) will be described.
Pb, which scatters less in this energy region, is used for the first layer that receives scattered X-rays of less than 88 KeV from a scatterer (body tissue, table, filtering filter, etc.).
For example, 40 to 60 KeV (median value: 50 KeV) is intentionally targeted for the first diffusion absorber in the second layer, and an element such as Sn, which is in the photon emission region, is used in this region. Ba, Cd, and Ag may also be used.
For the electron absorber of the third layer as opposed to the second layer, an element such as Mo or Nb, which is in the electron absorption region in the region of 50 KeV, is used. Although the thickness increases, Cu or Fe may be used.
For example, for the second diffusion absorber in the fourth layer, 20 to 40 KeV (median value: 30 KeV) is intentionally aimed, and an element such as Nb or Mo, which is separately in the photon emission region, is used in this region. Ag, Cd, and Sn may also be used.
For the electron absorber of the fifth layer as opposed to the fourth layer, an element such as Cu or Fe, which is in the electron absorption region in the region of 30 KeV, is used. However, as mentioned above, Cu has a fluorescence yield of about 37%, and there is a possibility of emitting a slight but significant characteristic X-ray. Fe is 29%. Therefore, if Cu or Fe is used as a layer exposed to the external environment (hereinafter referred to as "outermost layer"), characteristic X-rays are emitted into the external space, which is not good for reducing the air dose rate. The outermost layer is preferably made of a material with a fluorescence yield of 20% or less, or an element with an atomic number of 22 or less. When using an Al plate with a fluorescence yield of 4.4% as the soft X-ray absorbing layer shown in Example 12, which will be described later, Cu or Fe may be used. If the energy region of scattered X-rays in the composite absorbing material is about 30 KeV, it is preferable to use, for example, Ti with a fluorescence yield of 18%. If it is about 20 KeV, it is preferable to use, for example, Si whose fluorescence yield is about 5%. That is, Al, Si, and Ti may be used depending on the conditions. Since the K-absorption edge of Ti is 4.96 KeV, the K-absorption edge of the elements forming the diffused absorber of the multilayer absorption layer is inevitably 5 KeV or more.
With the above configuration, the scattered X-rays of less than 88 KeV shown in FIG. 6 can be extinguished and converted into kinetic energy of electrons.
前項で示す通り、多層吸収層は漏出する散乱Ｘ線が期待より高い線量率であれば各層の厚みを増やすか、もしくは５層ではなく７層もしくは９層として拡散吸収体と電子吸収体の対を増やすのが好ましい。層数を増やす場合、意図的に狙うエネルギーの中央値は６０ＫｅＶ（拡散吸収体は図７のＧｄ等）、４０ＫｅＶ（拡散吸収体は図７のＢａ等）などを追加することになる。なお、５層の場合なら多層吸収層は２対、７層の場合なら多層吸収層は３対、９層の場合なら多層吸収層は４対である。７層もしくは９層とする場合は、拡散吸収体には別の別途光子放出域にある元素を使用してさらに多くの元素から成る多層吸収層を構成させて約１７～８７ＫｅＶのＰｂの吸収端の間を埋めることがより好ましい。電子吸収体の方は、複数の拡散吸収体で共有しても、また、他のエネルギー帯の拡散吸収体を電子吸収体として統合して利用しても構わない。すなわち、電子吸収体は多層吸収層の中にある拡散吸収体から発生する別途光子（例えば特性Ｘ線）のエネルギーに該当して電子吸収するものがあれば良い。なお、約１６ＫｅＶとは低反射減弱層（初層）に使うＰｂのＬ吸収端である。
一方、複合吸収材料を重さに対する配慮が不要な場所で使用する場合は、全ての電子吸収体にＰｂ等を用いることも有効である。但し、Ｗは密度がかなり大きいため使用しない。
但し、本明細書では多層吸収層は２対とした全５層で構成される複合吸収材料を標準ケースとしての構成に基づく厚みを後述の実施例１５により説明する。
As shown in the previous section, if the leaking scattered X-ray dose rate is higher than expected, the thickness of each layer should be increased. is preferred to be increased. When the number of layers is increased, the median value of energy intentionally aimed at is 60 KeV (Gd in FIG. 7 for the diffusion absorber) and 40 KeV (Ba in FIG. 7 for the diffusion absorber). In the case of five layers, there are two pairs of multilayer absorbent layers, in the case of seven layers, there are three pairs of multilayer absorbent layers, and in the case of nine layers, there are four pairs of multilayer absorbent layers. In the case of 7-layer or 9-layer diffusion absorber, another element in the photon emission region is used for the diffusion absorber to form a multi-layer absorption layer composed of more elements, and the Pb absorption edge of about 17 to 87 KeV is formed. It is more preferable to fill the gap between The electron absorber may be shared by a plurality of diffusion absorbers, or may be used by integrating diffusion absorbers of other energy bands as electron absorbers. That is, the electron absorber may be any material that corresponds to the energy of separate photons (for example, characteristic X-rays) generated from the diffusion absorber in the multi-layer absorption layer and absorbs electrons. About 16 KeV is the L absorption edge of Pb used for the low reflection attenuation layer (first layer).
On the other hand, when the composite absorbing material is used in a place where weight consideration is not necessary, it is also effective to use Pb or the like for all the electron absorbers. However, W is not used because it has a fairly high density.
However, in the present specification, the thickness based on the configuration of a composite absorbent material composed of a total of five layers with two pairs of multilayer absorbent layers as a standard case will be described with reference to Example 15 described later.
なお、１０ＫｅＶ以下の散乱Ｘ線は表５の通り、電子吸収域にある元素が複合吸収材料に多くある。また、表５に記載した以外にも１０ＫｅＶ以下のＸ線エネルギー領域で電子吸収域にある元素は多数ある。そのため、１０ＫｅＶ以下の散乱Ｘ線は実施例６～９のような元素を例示しての評価は行わないが、ここで示した複合吸収材料による電子吸収により散乱Ｘ線を消滅させることが可能である。 As for scattered X-rays of 10 KeV or less, as shown in Table 5, many elements in the electron absorption region exist in the composite absorption material. In addition to those listed in Table 5, there are many elements in the electron absorption region in the X-ray energy region of 10 KeV or less. Therefore, the scattered X-rays of 10 KeV or less are not evaluated by exemplifying the elements as in Examples 6 to 9, but it is possible to eliminate the scattered X-rays by electron absorption by the composite absorption material shown here. be.
（最外層から放出される光電子等の阻止と光電子等回収層の考え方）
実施例１１では複合吸収材料中で発生し、最外層から外部空間へ放出される光電子等の阻止と回収の考え方を示す。散乱Ｘ線と複合吸収材料との相互作用により、光電効果による光電子の発生の他にコンプトン電子、オージェ電子等の種々の電子が発生する。これらを総称して「光電子等」と呼ぶ。また、複合吸収材料から放出された光電子等を回収する層を「光電子等回収層」と呼ぶ。
エネルギーが１００ＫｅＶの電子線の空気中の飛程は１１ｃｍある。複合吸収材料から光電子等が外部空間に放出されると患者・被検者または医療従事者の皮膚や眼への被ばく影響を検討しなければならない。散乱Ｘ線が電子吸収されて発生する電子の運動エネルギーは、前述の実施例４に記載の通り、Ｗ０（物質中の原子への結合エネルギー）分等が失われるため、入射光子（Ｘ線）のエネルギーよりも必ず低くなる。そのため、今回の場合は、対象とする散乱Ｘ線が８８ＫｅＶ未満であるため、複合吸収材料内で発生した光電子等の最大エネルギーが８８ＫｅＶを超えることはない。
(Blocking of photoelectrons, etc. emitted from the outermost layer and concept of photoelectron collection layer)
In Example 11, the idea of blocking and recovering photoelectrons, etc. generated in the composite absorbing material and emitted from the outermost layer to the external space is shown. Due to the interaction between the scattered X-rays and the composite absorbing material, various electrons such as Compton electrons and Auger electrons are generated in addition to photoelectrons due to the photoelectric effect. These are collectively called "photoelectron etc.". A layer for collecting photoelectrons and the like emitted from the composite absorbing material is called a "photoelectron and the like collection layer".
An electron beam with an energy of 100 KeV has a range of 11 cm in the air. When photoelectrons and the like are emitted from the composite absorption material to the external space, the effects of radiation exposure on the skin and eyes of patients, examinees, and medical personnel must be examined. As described in Example 4 above, the kinetic energy of electrons generated by electronic absorption of scattered X-rays loses W 0 (bonding energy to atoms in the substance), etc., so incident photons (X-rays ) is always lower than the energy of Therefore, in this case, since the target scattered X-rays are less than 88 KeV, the maximum energy of photoelectrons or the like generated in the composite absorbing material does not exceed 88 KeV.
Ａｌ板は電子線であるベータ（β）線の遮へい材として知られている。Ａｌの半価層は単色の電子線として計算すると、１００ＫｅＶで約１５ｍｍ、８０ＫｅＶで約１３ｍｍ、５０ＫｅＶで約７ｍｍ、３０ＫｅＶで約２．３ｍｍ、１０ＫｅＶではさらに低下して約０．１ｍｍとなる。このように単色の電子線として計算すると、かなり大きな数字（厚み）となる。しかし、複合吸収材料中の散乱Ｘ線は連続的なエネルギー分布であるため、光電子等も単色ではなく、β線と同様に連続エネルギー分布を持っている。連続エネルギーのβ線は物質中では指数関数的に減衰するため、この単色の電子線の半価層はあまり意味を持たない。
運動エネルギーを持った光電子は電子線であるβ線と基本的に同じであり、その質量が小さいために、原子や原子核と衝突する割合が少なく、電離作用を起こす割合も比較的に少ない。したがって、物質中を走行中に失われるエネルギーもさほど大きくない。また物質中の原子核は電子に比べてはるかに重いので、電子は通過する物質の原子核および電子との衝突のたびに、はじきとばされて（散乱されて）ジグザグ運動をしながら進行する。その結果、同じ厚さの物質中を通過した光電子であっても、β線と同様に実際には直線距離とは異なる距離を飛行していることになる。
こうした効果が複合する結果、ある線源からの光電子による電離作用はβ線と同様に距離と共に指数関数的に減少する。β線のＡｌ中の最大飛程はＲｍａｘρ（ｇ／ｃｍ２）＝０．４０７×Ｅの（１．２６５－０．０９５４×ＩｎＥ）乗から求められる。Ｅはβ線の最大エネルギー（ＭｅＶ）である。ρは密度であり、Ｒｍａｘρをρ（ｇ／ｃｍ３）で除すると最大飛程Ｒｍａｘ（ｃｍ）が得られる。なお、この関係式の適用範囲は１０ＫｅＶ～３ＭｅＶとされている。ここでは光電子の場合もβ線と同じと仮定して光電子の最大飛程を求めた。
An Al plate is known as a shielding material for beta (β) rays, which are electron beams. When the half-value layer of Al is calculated as a monochromatic electron beam, it is about 15 mm at 100 KeV, about 13 mm at 80 KeV, about 7 mm at 50 KeV, about 2.3 mm at 30 KeV, and further reduced to about 0.1 mm at 10 KeV. When calculated as a monochromatic electron beam in this way, the number (thickness) is quite large. However, since the scattered X-rays in the composite absorbing material have a continuous energy distribution, the photoelectrons and the like are not monochromatic but have a continuous energy distribution like the β rays. Since continuous-energy β-rays decay exponentially in matter, the half-value layer of this monochromatic electron beam has little meaning.
Photoelectrons, which have kinetic energy, are basically the same as β rays, which are electron beams. Because of their small mass, they collide with atoms and nuclei at a low rate, and the rate at which they cause ionization is relatively low. Therefore, the energy lost while traveling through matter is not so great. Also, since the nucleus in matter is much heavier than the electron, the electron travels in a zigzag motion by being flicked (scattered) every time it collides with the nucleus and electron of the matter it passes through. As a result, photoelectrons that pass through a substance of the same thickness actually travel a distance different from the straight-line distance, similar to β-rays.
As a result of these combined effects, the ionizing effect of photoelectrons from a source decreases exponentially with distance, similar to β-rays. The maximum range of β-rays in Al is obtained from Rmaxρ(g/cm 2 )=0.407×E raised to the power of (1.265−0.0954×InE). E is the maximum energy of beta rays (MeV). ρ is the density, and dividing Rmaxρ by ρ (g/cm 3 ) gives the maximum range Rmax (cm). The applicable range of this relational expression is 10 KeV to 3 MeV. Here, the maximum range of photoelectrons was calculated on the assumption that the photoelectrons are the same as the β-rays.
表６には上記の考え方に基づき、各元素の金属材料内でのβ線の最大飛程、すなわち、物質中を通過する光電子の最大飛程Ｒｍａｘを算出した結果を示した。Ａｌは電気伝導度が良く、光電子等回収層の材料として適しているため、ここではＡｌだけを紹介する。なお、Ａｌは、一次Ｘ線や高いエネルギーの散乱Ｘ線の照射を受けない部位に設置する。
表６によれば、Ａｌ（密度ρ＝２．６９４１ｇ／ｃｍ３）中の光電子の最大飛程Ｒｍａｘは最大エネルギーが１００ＫｅＶの場合で約０．０７ｍｍ、同・８０ＫｅＶで約０．０５ｍｍ、５０ＫｅＶで約０．０２ｍｍ、３０ＫｅＶと１０ＫｅＶでは０．０１ｍｍ以下である。そのため、放出される光電子等を阻止するには、Ａｌ板の場合で必要厚さは最大でも０．０７ｍｍである。
Table 6 shows the results of calculating the maximum range of β rays in the metal material of each element, that is, the maximum range Rmax of photoelectrons passing through the substance, based on the above concept. Since Al has good electrical conductivity and is suitable as a material for the photoelectron collecting layer, only Al will be introduced here. In addition, Al is installed in a portion that is not irradiated with primary X-rays or high-energy scattered X-rays.
According to Table 6, the maximum range Rmax of photoelectrons in Al (density ρ = 2.6941 g/cm 3 ) is about 0.07 mm at the maximum energy of 100 KeV, about 0.05 mm at 80 KeV, and about 0.05 mm at 50 KeV. It is about 0.02 mm, and less than 0.01 mm at 30 KeV and 10 KeV. Therefore, in order to block emitted photoelectrons, the required thickness of the Al plate is at most 0.07 mm.
複合吸収材料にＡｌより密度が大きな金属を利用すれば、光電子の最大飛程は更に短くなる。また、初層のＰｂ等の密度が大きな金属も使った複合吸収材料の全層の厚さは、いかなる場合でも０．１ｍｍ以上ある。そのため、複合吸収材料中から放出される光電子等は固体内を長距離移動することはできない。すなわち、表層部の物理分析手法であるＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）の原理にも示される通り、複合吸収材料の外部環境に露出する表面（以下、「最外層表面」という）近傍から放出された光電子等のみが固体から出ることができる。
また、複合吸収材料の最外層表面近傍の散乱Ｘ線のエネルギーは、複合吸収材料内での数回の相互作用により低エネルギー領域か極低エネルギー領域のものが大多数であることが予想される。従って、光電子等の放出を阻止して回収するための、Ａｌ膜による光電子等回収層は最大でも０．０７ｍｍあれば良く、最外層表面での光電子の最大エネルギーが３０ＫｅＶ程度であればより好ましくは０．０１ｍｍ程度でも良い。なお、光電子等回収層は前項の基本的な構成の選択オプションであり、実施例１２の軟Ｘ線吸収層と同じ位置付けである。
If a metal with a higher density than Al is used for the composite absorber material, the maximum range of photoelectrons is further shortened. In addition, the thickness of all layers of the composite absorbent material, which also uses high-density metal such as Pb in the first layer, is 0.1 mm or more in any case. Therefore, photoelectrons emitted from the composite absorbing material cannot travel long distances in the solid. That is, as shown in the principle of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), which is a physical analysis method for the surface layer, the surface of the composite absorbent material exposed to the external environment (hereinafter referred to as the “outermost layer surface”) is emitted from the vicinity of the Only photoelectrons and the like can exit the solid.
In addition, it is expected that most of the scattered X-ray energy near the surface of the outermost layer of the composite absorbent material is in the low energy region or extremely low energy region due to several interactions within the composite absorbent material. . Therefore, the photoelectron collection layer made of Al film for blocking and collecting the emission of photoelectrons and the like should be at most 0.07 mm, and it is more preferable if the maximum energy of the photoelectrons on the outermost layer surface is about 30 KeV. It may be about 0.01 mm. Note that the photoelectron and the like recovery layer is a selection option for the basic configuration described in the previous section, and has the same position as the soft X-ray absorption layer of the twelfth embodiment.
（最外層から放出される軟Ｘ線の阻止と軟Ｘ線吸収層の考え方）
実施例１１は複合吸収材料の多層吸収層の最外層の材料で発生する数ＫｅＶの軟Ｘ線領域の特性Ｘ線が外部空間へ放出されるのを阻止する軟Ｘ線吸収層の考え方を示す。ここでは、軟Ｘ線領域は０.２～５．０ＫｅＶと考えているが、現状では個人線量計や電離箱式検出器やＮａＩ検出器等の各種サーベイメータでは検出感度以下のエネルギー領域である。検出されていないため問題視はされていないが、太陽光中の紫外線と同様に重篤度は低いが皮膚や眼に対する一定の被ばく影響がある。
複合吸収材料の多層吸収層の最外層（例えば５層目）は、表４で示すところの原子番号が１１～３０程度でＫ吸収端が１～１０ＫｅＶの元素を含む材料が、電子吸収体として配置される場合が多い。これらの材料は表５の通り、１０ＫｅＶ領域では、ＦｅとＣｕ以外は電子吸収割合μen／μが９０％以上であり、線エネルギー吸収（電子吸収）能力が極めて高い。なお、μen／μは９０％以下であるが、Ｆｅでも８０％、Ｃｕでも６９％であり、これらも線減衰能力と線エネルギー吸収能力はかなり高い。
これらの元素は表４の通り、蛍光収率が３～４０％程度あり、かなり小さいものもあれば、有意な特性Ｘ線（Ｋ－Ｘ線）を発生するものもある。この場所で特性Ｘ線を発生すると外側に何らかの層がなければ、特性Ｘ線が外部空間にそのまま放出されてしまい、空間線量率が一定レベルだけ高くなる。これは散乱Ｘ線を吸収して空間線量率を低くするとした複合吸収材料の目的に反する。これに対策して有意な特性Ｘ線（Ｋ－Ｘ線）を発生するものの外側に設置する最外層を「軟Ｘ線吸収層」と呼ぶ。軟Ｘ線吸収層は前項の実施例１１の光電子等回収層と同様に基本的な構成の選択オプションである。
(Blocking of soft X-rays emitted from the outermost layer and concept of soft X-ray absorbing layer)
Example 11 shows the concept of a soft X-ray absorbing layer that prevents characteristic X-rays in the soft X-ray region of several KeV generated in the outermost layer material of the multilayer absorbing layers of the composite absorbing material from being emitted to the external space. . Here, the soft X-ray region is considered to be 0.2 to 5.0 KeV, but at present, it is an energy region below the detection sensitivity of various survey meters such as personal dosimeters, ionization chamber detectors and NaI detectors. Although it is not considered a problem because it has not been detected, it has a certain level of radiation exposure effect on the skin and eyes, although the severity is low, similar to ultraviolet rays in sunlight.
The outermost layer (for example, the fifth layer) of the multilayer absorption layer of the composite absorption material is an electron absorber made of a material containing an element having an atomic number of about 11 to 30 and a K absorption edge of 1 to 10 KeV as shown in Table 4. are often placed. As shown in Table 5, these materials have an electron absorption ratio μen/μ of 90% or more in the 10 KeV region except for Fe and Cu, and have extremely high linear energy absorption (electron absorption) ability. Although μen/μ is 90% or less, it is 80% for Fe and 69% for Cu.
As shown in Table 4, these elements have a fluorescence yield of about 3 to 40%. If characteristic X-rays are generated at this location, the characteristic X-rays will be directly emitted into the external space if there is no layer on the outside, and the air dose rate will increase by a certain level. This runs counter to the purpose of the composite absorbing material, which is to absorb scattered X-rays to reduce the air dose rate. As a countermeasure against this, the outermost layer placed on the outside of the one that generates significant characteristic X-rays (KX-rays) is called a "soft X-ray absorption layer". The soft X-ray absorption layer is a basic structural selection option similar to the photoelectron collection layer of the eleventh embodiment described above.
表４によれば、Ａｌ（Ｚ：１３、Ｋab：１．５６ＫｅＶ）のＫ－Ｘ線は１．４９ＫｅＶであり、蛍光収率が４．４％であるため、Ａｌが多層吸収層の最外層であってもこの特性Ｘ線による空間線量率への影響は生じないことが予想される。Ｍｇ（Ｚ：１２、Ｋab：１．２０ＫｅＶ）やＳｉ（Ｚ：１４、Ｋab：１．８４ＫｅＶ）も同様である。
さらに、Ｔｉ（Ｚ：２２、Ｋab：４．９６ＫｅＶ）のＫ－Ｘ線は４．５１～４．９３ＫｅＶであり、蛍光収率も１８％であるため、空間線量率の低減目標値次第で、影響は生じる場合と生じない場合があることが予想される。すなわち、Ｔｉは当落線上にある。
一方、Ｃｕ（Ｋab：８．９８ＫｅＶ）とＦｅ（Ｋab：７．１１ＫｅＶ）のＫ－Ｘ線は、それぞれ８．０４～８．９０ＫｅＶと６．４０～７．０６ＫｅＶであり、蛍光収率は３７％と２９％であるため、これらの場合は空間線量率には有意な影響が生じることが予想される。
そのため、多層吸収層の最外層（例えば５層目）にＣｕまたはＦｅが配置された場合の軟Ｘ線吸収層の材質と必要厚さについて検討した。材質は上述の通り、原子番号が１４以下のＭｇ、Ａｌ、Ｓｉが良い。これらは、Ｅupが約５０ＫｅＶであるため、一次Ｘ線や高いエネルギーの散乱Ｘ線の照射を受けない部位に設置しなければならない。
厚みを検討するに当たり表７で半価層と１/１０価層を算出した。表７は、表５の線減衰係数μより算出した半価層：Ｘ０．５と１/１０価層：Ｘ０．１を一覧した。Ｘ０．５＝０．６９３／μ（ｃｍ）、Ｘ０．１＝２．３０３／μ（ｃｍ）で算出した。縦軸の光子の入射エネルギーは単色の場合で１０，２０，３０，４０，５０、６０、８０、１００ＫｅＶとした。
表７でＡｌの例では１０ＫｅＶの半価層は０．０９８ｍｍ、１/１０価層は０．３２６ｍｍであるため、軟Ｘ線吸収層の必要厚さは１/１０価層相当の０．３ｍｍとした。
According to Table 4, the K-X ray of Al (Z: 13, Kab: 1.56 KeV) is 1.49 KeV, and the fluorescence yield is 4.4%, so Al is the outermost layer of the multilayer absorption layer. Even so, it is expected that this characteristic X-ray will not affect the air dose rate. The same applies to Mg (Z: 12, Kab: 1.20 KeV) and Si (Z: 14, Kab: 1.84 KeV).
Furthermore, the K-X ray of Ti (Z: 22, Kab: 4.96 KeV) is 4.51 to 4.93 KeV, and the fluorescence yield is 18%. It is expected that impacts may or may not occur. That is, Ti is on the truncated line.
On the other hand, the K-X rays of Cu (Kab: 8.98 KeV) and Fe (Kab: 7.11 KeV) are 8.04-8.90 KeV and 6.40-7.06 KeV, respectively, and the fluorescence yield is 37 % and 29%, a significant effect on the air dose rate is expected in these cases.
Therefore, the material and necessary thickness of the soft X-ray absorption layer were examined when Cu or Fe is arranged in the outermost layer (for example, the fifth layer) of the multilayer absorption layer. As described above, the material is preferably Mg, Al, or Si with an atomic number of 14 or less. Since Eup is about 50 KeV, they must be installed at sites not exposed to primary X-rays or high-energy scattered X-rays.
In examining the thickness, the half value layer and the 1/10 value layer were calculated in Table 7. Table 7 lists the half-value layer: X 0.5 and the 1/10-value layer: X 0.1 calculated from the linear attenuation coefficient μ in Table 5. X 0.5 =0.693/μ(cm), X 0.1 =2.303/μ(cm). Incident energies of photons on the vertical axis are 10, 20, 30, 40, 50, 60, 80 and 100 KeV in the case of monochromatic light.
In the example of Al in Table 7, the 10 KeV half-value layer is 0.098 mm and the 1/10-value layer is 0.326 mm. and
すなわち、換言すれば複合吸収材料とは、低反射減弱層（初層）、多層吸収層（拡散吸収体、電子吸収体）、軟Ｘ線吸収層等と外側に向けて順に原子番号が低くなるように材料を配置し、減弱に伴い大きなμとμPEの値を確保して最大限に効率的に線エネルギー吸収（同・電子吸収）し、最外層は蛍光収率も特性Ｘ線のエネルギーも低くなる吸収材を配置することにより、軟Ｘ線領域の散乱Ｘ線まで吸収して外部空間の空間線量率を低くするものである。 That is, in other words, the composite absorbing material includes a low reflection attenuation layer (first layer), a multilayer absorbing layer (diffusing absorber, electron absorber), a soft X-ray absorbing layer, etc., and the atomic number decreases in order toward the outside. By arranging the materials in such a way, large values of μ and μ PE are secured as the attenuation occurs, and linear energy absorption (similarly, electronic absorption) is maximized. By arranging the absorbing material that becomes lower, even the scattered X-rays in the soft X-ray region are absorbed, thereby lowering the air dose rate of the external space.
（既往の報告例を用いた検証：その１）
実施例１３では、一次Ｘ線からの低エネルギー成分を除去する付加（濾過）フィルタの性能を評価した非特許文献１３による既往の報告例１を示して本発明の妥当性を検証する。すなわち、１～２種類の付加（濾過）フィルタを透過したＸ線のエネルギー波高分布を計測した結果より、金属膜を重ねた場合の効果等を考察する。
非特許文献１３（越田吉郎、２００１）は、ＩＶＲのＸ線受像機の画質の低い状態のコントラストを改善するために、種々の複合的な付加（濾過）フィルタおよび水ファントムを透過したＸ線のエネルギー波高分布の計測を実施している。ここではＡｌ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ等の付加（濾過）フィルタを実験に適用し、各々の金属膜単体とＡｇとＮｂの金属膜を組み合わせた複合フィルタによる一次Ｘ線からの低エネルギー成分の除去（濾過）性能を評価した。Ｘ線源はＷターゲットに管電圧は７０～１１０ｋＶで運転し、直径１ｍｍの貫通穴を前方に透過したＸ線のエネルギー波高分布は、ＣＯＲＴＥＣ社製プレナ型高純度半導体検出器により計測している。側方散乱線や後方散乱線は測定していない。
(Verification using past reports: Part 1)
In Example 13, past report example 1 by
[13] (Yoshio Koshida, 2001) reported X-ray transmission through various complex additional (filtration) filters and water phantoms to improve low-quality contrast in IVR X-ray receivers. Measurement of energy wave height distribution is being carried out. Here, added (filtration) filters of Al, Cu, Nb, Mo, Ag, etc. are applied to the experiment, and low-energy components from primary X-rays are detected by a composite filter that combines each metal film alone and Ag and Nb metal films. was evaluated for its removal (filtration) performance. The X-ray source is a W target and the tube voltage is 70 to 110 kV, and the energy wave height distribution of X-rays transmitted forward through a through hole with a diameter of 1 mm is measured by a planar high-purity semiconductor detector manufactured by CORTEC. . Side scattered radiation and back scattered radiation were not measured.
図８のａ.に実験装置を示す。実験装置の長さは３ｍであり、Ｘ線源の絞りに厚さ８ｍｍのＰｂ板を使用し、検出器までに３枚の厚さ６ｍｍのＰｂ板をスリットとしている。絞りと２枚のスリットには直径２ｍｍの貫通穴を開け、最後のスリットは前方以外の散乱線の妨害を防ぐため直径１ｍｍの貫通穴を開けている。付加（濾過）フィルタや水ファントムは、直径２ｍｍの貫通穴を開けたスリットの間に設置している。水ファントムには人体組織組成に近い市販のファントムであるＭｉｘ－Ｄｐも使われている。 The experimental setup is shown in FIG. 8a. The length of the experimental apparatus is 3 m, an 8 mm thick Pb plate is used for the aperture of the X-ray source, and three 6 mm thick Pb plates are used as slits to the detector. The diaphragm and the two slits have through holes with a diameter of 2 mm, and the last slit has a through hole with a diameter of 1 mm in order to prevent interference with scattered rays other than the forward direction. Additional (filtration) filters and water phantoms are placed between slits with through holes of 2 mm diameter. As the water phantom, Mix-Dp, which is a commercially available phantom with a tissue composition close to that of the human body, is also used.
非特許文献１３では、種々の１種類の付加（濾過）フィルタの任意のＸ線エネルギーの値での透過率を比較した結果を述べている。使用したＸ線源の管電圧は１１０ｋＶである。計測したＸ線エネルギー毎に整理した１種類の付加（濾過）フィルタ材料（Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ）のＸ線の透過率を表８に示す。
表８は全データが示されていないと思われるが、非特許文献１３よれば、厚さ２～４ｍｍのＡｌでは４０ｋｅＶ以下で大きな透過率の減少が観察され、低エネルギー成分を除去できたと述べている。他の元素では厚さ０．１～０．２ｍｍのＣｕでは５２ｋｅＶ以下、厚さ０．０５～０．１ｍｍのＮｂとＭｏでは７２ｋｅＶ以下の低エネルギー成分を除去できたと述べている。また、ＮｂやＭｏは低エネルギーでＸ線をよく減弱させ、高エネルギーでは透過率が高い。Ａｌは同じ傾向にあるがＮｂやＭｏの方が顕著であり、銅はこれらの中間であったと述べている。さらにＨｕｂｂｅｌｌら（非特許文献１０）の質量減衰係数μ／ρ（実施例８で前述）を使って求めても、減弱の程度を相対的に比較できることが分かったとしている。フィルタの厚さは透過する光子数には影響を与えたが、除去できる低エネルギー成分の高い側のエネルギー値には影響を与えなかったと述べている。
Table 8 does not seem to show all the data, but according to
非特許文献１３の上述の結果を表８の範囲で考察する。なお、考察での評価指標として使用する数値である各元素の光電吸収上限エネルギー（Ｅup）、Ｋ吸収端（Ｋab）、蛍光収率（ｗＫ）を示すと、ＡｌがＥup：５０ＫｅＶ、Ｋab：１．５６ＫｅＶ、ｗＫ：４．４％、ＣｕがＥup：１３５ＫｅＶ、Ｋab：８．９８ｋｅＶ、ｗＫ：３７％、ＮｂがＥup：２０７ＫｅＶ、Ｋab：１８．９８ｋｅＶ、ｗＫ：６４％、ＭｏがＥup：２１３ＫｅＶ、Ｋab：２０．００ｋｅＶ、ｗＫ：６５％である。
この実験の一次Ｘ線エネルギーは１１０ＫｅＶと予想され、Ｃｕ・Ｎｂ・Ｍｏは全て光電領域にあった。すなわち、透過率を増加させるコンプトン散乱の前方散乱の寄与はあまり大きくないと考えられる。また、Ａｌ・Ｃｕ・Ｎｂ・Ｍｏ共にｗＫの割合に応じて特性Ｘ線（Ｋ－Ｘ線）を発生しているが、Ｋα・Ｋβ共に２３ＫｅＶ未満であるため、表８ではその現象が見られなかったものと考えられる。
Ａｌは４０ｋｅＶ以下で大きな透過率の減少があったとされるが、これはＥup（５０ＫｅＶ）を境としてＡｌが散乱領域から光電領域に移行し、ＫabとｗＫが低いため特性Ｘ線を放出することなく光電吸収が進んだためと理解できる。
非特許文献１３ではＣｕでは５２ｋｅＶ以下、ＮｂとＭｏでは７２ｋｅＶ以下の低エネルギー成分を除去できたと述べているが、表８で透過率が０．５以下になるのはＣｕの場合で約３０数ＫｅＶ、ＮｂとＭｏの場合で約４０ＫｅＶ弱と読み取れる。これをそれぞれのＫabと比較すると、Ｃｕの場合で約３倍、ＮｂとＭｏの場合で約２倍のエネルギー値である。これは表５で線減衰係数μが１Ｅ＋２（１／ｃｍ）のオーダーとなる欄、すなわちＮｂ・Ｍｏでは４０～２０ＫｅＶ、Ｃｕの３０～２０ＫｅＶとほぼ一致している。なお、Ｃｕの３０ＫｅＶは四捨五入した。上述の考察により、表８の結果は上手く説明できる。これは実施例６で述べたＫ吸収端付近の高エネルギー側での光電吸収が著しい特異吸収が起こっていることを裏付けている。
The above results of
The primary X-ray energy for this experiment was expected to be 110 KeV, and Cu, Nb, and Mo were all in the photovoltaic region. That is, it is considered that the contribution of forward scattering of Compton scattering to increase transmittance is not so large. In addition, although Al, Cu, Nb, and Mo all generate characteristic X-rays (KX-rays) according to the ratio of wK, since both Kα and Kβ are less than 23 KeV, the phenomenon can be seen in Table 8. presumably there was not.
It is said that Al has a large decrease in transmittance below 40 keV. It can be understood that this is due to the progress of photoelectric absorption.
また、表５と図７でＣｕとＮｂ・Ｍｏとの電子吸収割合はμen／μの数値は、各エネルギーでかなり違った傾向を示しているのが判る。Ｃｕは５０～１０ＫｅＶでは電子吸収域（μen／μ≧７０％）にあり、８０ＫｅＶでは別途光子放出域（μen／μ＜７０％）にある。一方のＮｂ・Ｍｏは８０～４０ＫｅＶでは概ね電子吸収域にあり、３０～２０ＫｅＶでは別途光子放出域にある。ＣｕのｗＫは３７％なので、Ｃｕは８０ＫｅＶでは光電吸収したエネルギーの１割弱を特性Ｘ線として発生している。Ｎｂ・ＭｏのｗＫは６５％程度なので、Ｎｂ・Ｍｏは３０～２０ＫｅＶの領域で光電吸収したエネルギーの約２割を特性Ｘ線として発生している。しかし、上述の通り、これらのＫ－Ｘ線は計測のレンジ外である。仮に計測できたとしても、特性Ｘ線が発生する方位は前方とは限らず、あちこちの方位を向いているため、透過率を増加させるという影響は大きくなかったと予想される。 In addition, it can be seen from Table 5 and FIG. 7 that the electron absorption ratios μen/μ of Cu and Nb·Mo show considerably different tendencies at each energy. Cu is in the electron absorption region (μen/μ≧70%) at 50 to 10 KeV, and in the photon emission region (μen/μ<70%) at 80 KeV. On the other hand, Nb.Mo is generally in the electron absorption region at 80 to 40 KeV, and is in the photon emission region at 30 to 20 KeV. Since wK of Cu is 37%, Cu emits a little less than 10% of the photoelectrically absorbed energy as characteristic X-rays at 80 KeV. Since wK of Nb·Mo is about 65%, Nb·Mo generates about 20% of the photoelectrically absorbed energy as characteristic X-rays in the range of 30 to 20 KeV. However, as noted above, these KX rays are outside the range of measurement. Even if it could be measured, the direction in which the characteristic X-rays are generated is not limited to the front, but is oriented in various directions.
次に、非特許文献１３で示された、ＡｇとＮｂの付加（濾過）フィルタについて１種類の金属膜の場合と、２種類の金属膜を重ね合わせた場合で任意のＸ線エネルギーの値での透過率を比較した結果を説明する。試験装置は図８のａ．を使用し、管電圧は７０ｋＶと９０ｋＶで比較した。図８のｂ.に厚さ０．１ｍｍのＡｇ（Ｋａｂ：２５．５１ＫｅＶ）と厚さ０．１ｍｍのＮｂの付加（濾過）フィルタを透過したＸ線のエネルギー波高分布の分析解析結果を示す。フィルタなしの結果ではＷのＫ－Ｘ線は管電圧７０ｋＶの場合は見られないが、同・９０ｋＶの場合は明確に観察されている。ＷのＫ－Ｘ線は５８～５９ＫｅＶ、Kβ：６７ＫｅＶである。同・９０ｋＶの場合でも、ＷのＬ－Ｘ線（８．４～１１．３ＫｅＶ）は図８では見当たらない。また、スリットとしたＰｂ板のＫ－Ｘ線、Ｌ－Ｘ線は共に見当たらない。
図８のｂ.では、管電圧が７０ｋＶと９０ｋＶにおけるＮｂのみの結果をｂ－１とｂ－２に示す。同様にＡｇのみ1種類とＡｇとＮｂの２種類の金属膜を重ね合わせた場合の結果をｂ－３とｂ－４に示す。ＡｇフィルタはＮｂフィルタのＸ線源側に設置した。ｂ－２とｂ－４ではＸ線管球のＷターゲットのＫ－Ｘ線が、ｂ－３とｂ－４ではＡｇフィルタのＫ－Ｘ線（Ｋα：２１．９９～２２．１０、Ｋβ：２４．９３ｋｅＶ）が明確に確認できる。
また、図８のｂ－１とｂ－２のＮｂのみ1種類およびｂ－３とｂ－４のＡｇのみ1種類と比較して、ｂ－３とｂ－４のＡｇとＮｂの２種類では、７２ｋｅＶ以下の低エネルギー成分をより良く除去している。また、ｂ－３とｂ－４のＡｇのみ1種類で確認されたＡｇのＫ－Ｘ線は、ＡｇとＮｂの２種類では確認されない。後段（検出器側）に設置したＮｂフィルタがＡｇのＫ－Ｘ線のピークを完全に消失させてしている。しかし、ＡｇとＮｂではＷのＫ－Ｘ線はピークを僅かに低くするだけで、ピークを消失させるには至っていない。これは低エネルギー成分の濾過が目的の付加フィルタの実験であるため、その目的からは当然である。
Next, for the Ag and Nb added (filtration) filter shown in
In FIG. 8b, b-1 and b-2 show the results of Nb only at tube voltages of 70 kV and 90 kV. Similarly, b-3 and b-4 show the results in the case where only one type of Ag and two types of metal films of Ag and Nb were overlaid. The Ag filter was placed on the X-ray source side of the Nb filter. In b-2 and b-4, the KX-rays of the W target of the X-ray tube, and in b-3 and b-4, the KX-rays of the Ag filter (Kα: 21.99 to 22.10, Kβ: 24.93 keV) can be clearly confirmed.
In addition, compared with only one type of Nb in b-1 and b-2 in FIG. 8 and only one type of Ag in b-3 and b-4, two types of Ag and Nb in b-3 and b-4 , with better rejection of low-energy components below 72 keV. In addition, the KX-ray of Ag, which was confirmed with only one kind of Ag b-3 and b-4, was not confirmed with two kinds of Ag and Nb. The Nb filter installed in the latter stage (on the detector side) completely eliminates the KX-ray peak of Ag. However, in Ag and Nb, the KX ray of W only slightly lowers the peak, but does not disappear. Since this is an experiment with an additional filter whose purpose is to filter low-energy components, it is natural from that purpose.
非特許文献１３の図８の実験結果を考察すると、除去を開始するエネルギー値には金属膜の元素の種類が影響し、金属膜の厚みは透過する光子数にのみ影響することが判る。Ａｇ（Ｚ＝４７）とＮｂ（Ｚ＝４１）の２種類による濾過効果は、各々の1種類の和か、もしくは、それ以上の濾過効果として機能しており、原子番号Ｚが比較的近い元素の２種類を組合せた場合でも打消し合うことはないことが判る。さらに前述の実施例６～実施例９で説明してきた特異吸収の現象、すなわちＫ吸収端付近の高いエネルギー側で著しい線エネルギー減衰領域があることは、これらの結果からもその妥当性が確認できる。
しかし、この実験はＸ線源に設置する付加（濾過）フィルタを評価するのが目的であり、フィルタ前の入射Ｘ線とフィルタ透過後の直径１ｍｍの貫通穴のあるスリットにて側方・後方の散乱線を除いた透過Ｘ線のエネルギー波高分布を測定している。フィルタを透過した一次Ｘ線から低エネルギー成分が除去される効果を評価しているが、透過の際に側方・後方へ散乱するＸ線やその低減効果は測定されていない。また、フィルタで濾過したとする一次Ｘ線には前方散乱によるものが含まれている可能性がある。ＡｌのＥupは５０ＫｅＶであり、７０～９０ＫｅＶのＸ線源だとコンプトン散乱が支配的な散乱領域にある。また、表５中に示す電子吸収割合（μen／μ）は、例えば５０ＫｅＶのＡｇでは６４％であり、３０ＫｅＶのＮｂでは６２％であるため、光電吸収したエネルギーの約４割で別途光子放出が起こっている。さらに図４の蛍光収率はＡｇでは６４％であり、Ｎｂでは７４％であるため、別途光子放出の約６～７割が特性Ｘ線の発生である。
そのため、この１～2種類の付加（濾過）フィルタの実験結果は、コンプトン散乱の前方散乱分や特性Ｘ線の前方への発生分を透過率に含めた評価になっている。すなわち、μ（線減衰係数）を評価している。また、この実験は透過率の測定が主な目的であり、金属フィルタによる散乱Ｘ線の線エネルギー吸収（すなわちμen）は評価していない。
Considering the experimental results shown in FIG. 8 of
However, the purpose of this experiment was to evaluate an additional (filtering) filter installed in the X-ray source. We measure the energy pulse height distribution of transmitted X-rays excluding the scattered rays. Although the effect of removing low-energy components from primary X-rays that have passed through the filter has been evaluated, X-rays that are scattered sideways and backwards during transmission and their reduction effects have not been measured. In addition, the primary X-rays that are supposed to be filtered may include those due to forward scattering. The Eup of Al is 50 KeV, which is in the scattering region dominated by Compton scattering for 70-90 KeV X-ray sources. In addition, the electron absorption ratio (μ en /μ) shown in Table 5 is 64% for Ag at 50 KeV, and 62% for Nb at 30 KeV, so that about 40% of the photoelectrically absorbed energy is emitted separately. is happening. Furthermore, since the fluorescence yield in FIG. 4 is 64% for Ag and 74% for Nb, about 60 to 70% of the photon emission is characteristic X-ray generation.
Therefore, the experimental results of one or two types of additional (filtering) filters are evaluated with the transmittance including the forward scattering component of Compton scattering and the forward generation component of characteristic X-rays. That is, μ (linear attenuation coefficient) is evaluated. In addition, the main purpose of this experiment was to measure the transmittance, and the linear energy absorption (that is, μen) of the scattered X-rays by the metal filter was not evaluated.
非特許文献１３の実験結果により、本明細書の実施例で説明してきた２種類での濾過効果や特異吸収の内容の妥当性を確認できた。しかし、この１～2種類の付加（濾過）フィルタではコンプトン散乱や別途光子放出が発生しており、濾過とは言うものの自分で発生した散乱Ｘ線を透過に含めて評価しており、少なくとも本発明の金属膜による散乱Ｘ線の吸収は評価していない。これは電子吸収により散乱Ｘ線の消滅を狙う本発明の目的とは異なる。
さらに、付加（濾過）フィルタ性能の評価であるため当然であるが、Ａｌ、Ｃｕ，Ｎｂ，Ａｇが１種類の場合でも、ＡｇとＮｂの2種類を重ねた場合でも約６０ＫｅＶ領域のＷのＫ－Ｘ線は除去できていない。また、２種類を重ねた場合でも電子吸収割合が７割に達しないため、散乱体から発生する散乱Ｘ線の吸収体としてはまだ力不足である。すなわち、管電圧７０ｋＶ以上の一次Ｘ線で照射される散乱体から発生する散乱Ｘ線の中～高エネルギー成分を除去するには、この実験の構成では不足している。その目的には、より大きな原子番号の金属板を設置する必要があることを暗示している。
Based on the experimental results of
Furthermore, as a matter of course, since this is an evaluation of additional (filtration) filter performance, even when Al, Cu, Nb, Ag is one type, or when two types of Ag and Nb are stacked, the K of W in the region of about 60 KeV - X-rays cannot be removed. In addition, even when two kinds of materials are combined, the electronic absorption rate does not reach 70%, so the ability as an absorber of scattered X-rays generated from the scatterer is still insufficient. That is, the configuration of this experiment is insufficient to remove the middle to high energy components of scattered X-rays generated from the scatterer irradiated with primary X-rays with a tube voltage of 70 kV or higher. It implies the need to install a higher atomic number metal plate for that purpose.
（既往の報告例を用いた検証：その２）
実施例１４では、Ｐｂ板へ入射する放射線の後方散乱線を抑制できる金属フィルタ板の材質を評価した非特許文献１４の既往の報告例２を示して本発明の妥当性を検証する。すなわち、数種類の金属フィルタ板により散乱Ｘ線の低エネルギー成分を除去した結果より、電子吸収割合の指標としての妥当性等を考察する。
非特許文献１４（諸住高ら、１９７８）は、床面に静置した厚さ３ｍｍのＰｂ板にＣｏ－５７線源からの１２２ｋｅＶのガンマ（γ）線および管電圧が６０ｋＶと８０ｋＶのＸ線源からのＸ線を入射し、Ｐｂ板上に金属等のフィルタ板を上乗せして後方散乱線の線量率とエネルギー波高分布を計測し、後方散乱線を抑制するフィルタ板材を評価している。ここではＰｂ板上に静置した金属フィルタはＡｌ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｃｄ等である。これを標的として照射し、後方散乱線を電離箱とエネルギー波高分布の分析が可能なＮａＩ（ＴＩ）シンチレーションカウンタ（以下、「ＮａＩ検出器」という）で計測した。これにより標準鉛板（ＳＬＰ）への上乗せ設置式の金属フィルタによる後方散乱の抑制効果を評価した。
(Verification using past reports: Part 2)
In Example 14, past report example 2 of Non-Patent Document 14, in which the material of the metal filter plate capable of suppressing backscattering of radiation incident on the Pb plate is evaluated, is shown to verify the validity of the present invention. That is, from the results of removing the low-energy components of the scattered X-rays with several kinds of metal filter plates, the appropriateness as an index of the electronic absorption ratio will be considered.
Non-Patent Document 14 (Shozumi Takahashi et al., 1978) describes a 122 keV gamma (γ) ray from a Co-57 radiation source on a 3 mm thick Pb plate placed on the floor and an X beam with a tube voltage of 60 kV and 80 kV. X-rays from the radiation source are injected, and a filter plate made of metal or the like is placed on the Pb plate to measure the dose rate and energy wave height distribution of the backscattered radiation, and to evaluate the filter plate material that suppresses the backscattered radiation. . Here, the metal filter placed on the Pb plate is made of Al, Ti, Cu, Cd, or the like. This was irradiated as a target, and the backscattered radiation was measured with an ionization chamber and a NaI (TI) scintillation counter (hereinafter referred to as "NaI detector") capable of analyzing energy wave height distribution. In this way, the effect of suppressing backscattering by the metal filter placed on top of the standard lead plate (SLP) was evaluated.
非特許文献１４の実験で使用した放射線源はメスバウアー分析装置用のγ線源と、Ｗをターゲット材としたＸ線管球によるＸ線源である。γ線とＸ線は共に電磁波であり、γ線は波長が短いため得られる光子エネルギーは全般に高いが、物質との相互作用という意味で検討すべき現象は同じであり、光子エネルギーに応じてその程度が定量的に異なる。使用したγ線は１２２ｋｅＶであるため、１２０ＫｅＶの単色の一次Ｘ線と挙動はほぼ同じである。ただ、このオーダーのγ線をＰｂに照射すると強いＫ－Ｘ線が発生する。
図９の（ａ）に実験装置を示す。実験装置はＪＩＳ Ｚ４５０８を準用した散乱比測定箱を使用している。測定箱は鉛板で作られており、その最頂部に線源を取付け、放射線はまず鉛板で遮へいされた中空円筒内を進む。円筒直下の底部の円形窓の下に密着した試料板の表面に垂直方向に照射する。照射面に対し１５°、３０°、４５°、６０°の角度（以下、「逆方位」という）の方向にあけた窓のところに放射線測定用のプローブを置いて，散乱線の照射線量率とエネルギー波高分布を測定している。
The radiation sources used in the experiment of Non-Patent Document 14 are a γ-ray source for a Mössbauer analyzer and an X-ray source with an X-ray tube using W as a target material. Both γ-rays and X-rays are electromagnetic waves, and since γ-rays have a short wavelength, the photon energy obtained is generally high. The extent is quantitatively different. Since the γ-ray used is 122 keV, the behavior is almost the same as the monochromatic primary X-ray of 120 KeV. However, when Pb is irradiated with γ rays of this order, strong KX rays are generated.
FIG. 9(a) shows the experimental apparatus. A scattering ratio measurement box conforming to JIS Z4508 is used as an experimental apparatus. The measuring box is made of lead plates, and the radiation source is attached to the top of the measuring box. The surface of the sample plate, which is in close contact with the circular window at the bottom of the cylinder, is irradiated vertically. A radiation measurement probe is placed at a window opened at an angle of 15°, 30°, 45°, 60° (hereinafter referred to as "reverse direction") to the irradiation surface, and the irradiation dose rate of scattered radiation is measured. and energy wave-height distribution.
図９の（ｂ）に標準鉛板（ＳＬＰ）に金属フィルタを上乗せした場合の１２２ｋｅＶのγ線による後方散乱線の抑制効果を示したエネルギー波高分布図を示す。縦軸は計数率であり、横軸はエネルギーであるが、元図は波高分析器（使用チャンネル数２５６）のチャンネル番号となっている。エネルギー（ＫｅＶ）とチャンネル番号は、ほぼ比例関係にあるので、発明者が換算して概ねのエネルギー軸を図中に付記した。図９（ｂ）のaが３ｍｍ厚さの標準鉛板（ＳＬＰ）のみで計測したブランク条件での逆方位４５°（正方位では１３５°の後方散乱となる）のエネルギー波高分布図であり、７６ｋｅＶに極大部があったとしている。７６ｋｅＶが極大となったのは、Ｐｂから発生した特性Ｘ線のＫα（７２．８０～７４．９７ＫｅＶ）、Ｋβ（８４．９４ＫｅＶ）の両方の影響であると述べている。また、エネルギー波高分布図には８６．６ＫｅＶの位置にコンプトン散乱の小さなピークが７６ｋｅＶに極大部を持つ大きなピークの中腹に寄り添って観測されたと述べている。なお、表３の通り、１２２ｋｅＶの入射γ線のコンプトン散乱による散乱角とエネルギーの関係は逆方位４５°（同・１３５°）では８６．6ＫｅＶに、逆方位６０°（同・１５０°）では８４．４ＫｅＶになる。
図９（ｂ）のｂはＴｉ板（厚さ０．５ｍｍ）、ｃはＡｌ板（同１ｍｍ）、ｄはＣｕ板（同１ｍｍ）、ｅはＣｄ板（同０．７ｍｍ）を上乗した際の逆方位４５°のエネルギー波高分布図である。ｂとｃはブランク条件と大きな差異はない。標準鉛板（ＳＬＰ）の逆方位４５°のエネルギー波高分布図のピーク面積を１とした場合の散乱比（以下、「特定後方散乱比」という）は、ｄが０．５、ｅが０．２であったと述べている。
図９の（Ｃ）は、ａ．に標準鉛板（ＳＬＰ）、ｂ．ＳＬＰにＣｕ板（厚さ０．５ｍｍ）を上乗せした場合の、逆方位１５°、３０°、４５°、６０°のエネルギー波高分布図を示す。ａ．とｂ．両方共にこのピークは逆方位６０°（同・１５０°）が最も大きい。しかし、逆方位６０°にある筈の８４．４ＫｅＶのコンプトン散乱によるピークは、特性Ｘ線による大きなピークに阻まれて見当たらない。
非特許文献１４ではｄのＣｕ板と、ｅのＣｄ板がＳＬＰの上乗せフィルタとして最も良いと述べている。
FIG. 9(b) shows an energy pulse height distribution diagram showing the effect of suppressing backscatter radiation by 122 keV γ-rays when a metal filter is added to the standard lead plate (SLP). The vertical axis is the counting rate and the horizontal axis is the energy, but the original figure is the channel number of the pulse height analyzer (the number of channels used is 256). Since the energy (KeV) and the channel number are in a substantially proportional relationship, the inventor added the approximate energy axis after conversion in the figure. Fig. 9 (b) a is an energy pulse height distribution map of reverse orientation 45 ° (135 ° backscattering in square orientation) under blank conditions measured only with a 3 mm thick standard lead plate (SLP), It is said that there was a maximum at 76 keV. It is stated that the reason why 76 keV is the maximum is due to the influence of both Kα (72.80 to 74.97 KeV) and Kβ (84.94 KeV) of characteristic X-rays generated from Pb. Also, in the energy pulse height distribution map, a small peak of Compton scattering was observed at a position of 86.6 keV along the middle of a large peak having a maximum at 76 keV. As shown in Table 3, the relationship between the scattering angle and the energy due to Compton scattering of 122 keV incident gamma rays is 86.6 KeV at 45° (135°) in the opposite direction, and 86.6 KeV at 60° (150°) in the opposite direction. 84.4 KeV.
In FIG. 9B, b is a Ti plate (thickness 0.5 mm), c is an Al plate (1 mm), d is a Cu plate (1 mm), and e is a Cd plate (0.7 mm). It is an energy wave-height distribution map of 45 degrees of opposite directions in case. b and c are not significantly different from the blank condition. The scattering ratio (hereinafter referred to as "specific backscattering ratio") when the peak area of the energy pulse height distribution map of the standard lead plate (SLP) at 45° reverse orientation is 1 is d=0.5, e=0.5. It says it was 2.
(C) of FIG. 9 shows a. a standard lead plate (SLP), b. FIG. 10 shows energy wave height distribution diagrams at reverse azimuths of 15°, 30°, 45°, and 60° when a Cu plate (thickness: 0.5 mm) is added to the SLP. a. and b. In both cases, this peak is the largest at the reverse azimuth of 60° (same: 150°). However, the peak due to Compton scattering at 84.4 KeV, which should be in the opposite direction of 60°, is blocked by a large peak due to characteristic X-rays and cannot be seen.
Non-Patent Document 14 states that the Cu plate of d and the Cd plate of e are the best as additional filters for SLP.
非特許文献１４はかなり過去の著作物であるが、様々に有益な情報が含まれており、考察して活用することが望ましい。但し、ＮａＩ検出器はエネルギー分解能が悪く、特に散乱Ｘ線が主体的となる５０ＫｅＶ以下の領域では感度が悪くなって微小なピークを十分に検出できない可能性があり、２０ＫｅＶ以下では感度がほとんど無い点には注意が必要である。
図３からＰｂのＥupは４８６ＫｅＶであり、照射したγ線が１２２ＫｅＶなので光電領域にあり、コンプトン散乱よりも光電効果の確率が高い。表５からＰｂの電子吸収割合（μen／μ）は、１００ＫｅＶで３６％、１５０ＫｅＶで５２％であり、１２２ＫｅＶでは電子吸収よりも別途光子放出の割合の方が大きいことが予想できる。図４からＰｂの蛍光収率は９８％であり、放出される別の光子はほぼ全てが特性Ｘ線である。つまり、１２２ＫｅＶのγ線の照射を受けたＰｂは特性Ｘ線によるＸ線発振器のような状況になっており、巨大な特性Ｘ線ピークが観察されたことも理解できる。
図９の（ａ）の実験装置は後方散乱のみを検出する構造になっており、前方散乱や側方散乱分は検出できていない。後方散乱分であれば表３中に示すコンプトン散乱の入射エネルギー１２５ＫｅＶでの正方位１２０°～１５０°の散乱角では６９～７３％に弱まった出射エネルギーＥｘ‘を計測することになる。図９の（ｂ）の１２２ＫｅＶのγ線のエネルギー波高分布図には７２～８５ＫｅＶに発生するＰｂのＫ－Ｘ線が強いため、ピークは特性Ｘ線のものが大きく、コンプトン散乱のものは小さい。コンプトン散乱による後方散乱線は８６．６ＫｅＶの位置以外にもある筈だが、大きな特性Ｘ線ピークが存在するためコンプトン散乱のピークは隠れてしまって見えない。そのため、事実上、この試験は後方散乱線の測定ではなく、ＰｂのＫ－Ｘ線による金属フィルタ板による濾過性能の試験になっている。
Although Non-Patent Document 14 is a work of the past, it contains various useful information, and it is desirable to consider and utilize it. However, the NaI detector has poor energy resolution, especially in the region of 50 KeV or less where scattered X-rays are dominant, and there is a possibility that small peaks cannot be detected sufficiently, and there is almost no sensitivity at 20 KeV or less. Points need attention.
From FIG. 3, Eup of Pb is 486 KeV, and since the irradiated γ-ray is 122 KeV, it is in the photoelectric region, and the probability of the photoelectric effect is higher than that of Compton scattering. From Table 5, the electron absorption rate (μ en /μ) of Pb is 36% at 100 KeV and 52% at 150 KeV, and at 122 KeV, it can be expected that the photon emission rate is higher than the electron absorption rate. From FIG. 4, the fluorescence yield of Pb is 98% and the other photons emitted are almost all characteristic X-rays. In other words, it can be understood that Pb irradiated with 122 KeV γ-rays is in a state like an X-ray oscillator by characteristic X-rays, and a huge characteristic X-ray peak was observed.
The experimental apparatus shown in FIG. 9(a) has a structure that detects only backscattered light, and cannot detect forward scattered light and side scattered light. In the case of the backscattered component, the output energy Ex' attenuated to 69 to 73% at the scattering angle of 120° to 150° in the square direction at the incident energy of 125 KeV of Compton scattering shown in Table 3 is measured. In the energy wave height distribution map of 122 KeV γ-ray in Fig. 9 (b), the K-X-ray of Pb generated at 72 to 85 KeV is strong, so the characteristic X-ray has a large peak and the Compton scattering has a small peak. . There should be backscattered rays due to Compton scattering at a position other than the position of 86.6 KeV, but the Compton scattering peak is hidden and cannot be seen due to the presence of a large characteristic X-ray peak. Therefore, in effect, this test is not a measurement of backscattered radiation, but a test of the filtering performance of a metal filter plate for KX rays of Pb.
そのように考えれば、色々な現象が見えて来る。表５中に示す電子吸収割合（μen／μ）は、Ｃｕでは８０ＫｅＶで７３％、５０ＫｅＶで８４％であるため、５０～８０ＫｅＶではＣｕは良好に電子吸収できる。但し、１００ＫｅＶで６４％と低下する。また、表４中に示すＣｕの蛍光収率は３７％程度であり、放出される別の光子はオージェ電子が約６割と支配的である。特性Ｘ線の発生割合は４割以下と少ないが、これがＣｕの特定後方散乱比が僅かに悪かった理由となっている。一方、前述の実施例１３で示した通り、ＣｕはＰｂのＫ－Ｘ線（約７２～８４ＫｅＶ）のエネルギー条件でも光電領域にあり、一定の電子吸収の性能を発揮できたものと考えられる。そのため、図９の（ｃ）のｂの通り、逆方位５°、３０°、４５°ではＰｂのコンプトン散乱線ピークがそれぞれの場所で確認できる。しかし、実施例１３の場合と同様にＣｕフィルタはＷのＫ－Ｘ線のピークを僅かに低くするだけで、ピークを消失させるには至っていない。そのため、散乱Ｘ線の電子吸収による吸収体としてはまだ力不足である。
一方、Ｃｄでは１００ＫｅＶで７２％であり、８０ＫｅＶで７１％であるため、８０～１００ＫｅＶではある程度良好に電子吸収できている。但し、５０ＫｅＶでは６３％と低下する。また、Ｃｄの蛍光収率は７５％である。そのため、電子吸収割合（μen／μ）が更に下がって別途光子放出域となれば約７割強の多くの特性Ｘ線を発生することになる。
If you think like that, you can see various phenomena. The electron absorption ratio (μ en /μ) shown in Table 5 is 73% at 80 KeV and 84% at 50 KeV for Cu, so Cu can absorb electrons satisfactorily at 50 to 80 KeV. However, it drops to 64% at 100 KeV. Further, the fluorescence yield of Cu shown in Table 4 is about 37%, and other emitted photons are dominated by Auger electrons at about 60%. The rate of generation of characteristic X-rays is as low as 40% or less, which is the reason why the specific backscattering ratio of Cu was slightly poor. On the other hand, as shown in Example 13 above, Cu is in the photoelectric range even under the energy conditions of KX rays of Pb (approximately 72 to 84 KeV), and it is considered that a certain level of electron absorption performance could be exhibited. Therefore, as shown in b of FIG. 9(c), the Compton scattered ray peaks of Pb can be confirmed at the respective locations at the reverse orientations of 5°, 30°, and 45°. However, as in the case of Example 13, the Cu filter only slightly lowers the peak of the KX ray of W, but does not eliminate the peak. Therefore, it is still insufficient as an absorber for electronic absorption of scattered X-rays.
On the other hand, for Cd, it is 72% at 100 KeV and 71% at 80 KeV, so that electron absorption is reasonably good at 80 to 100 KeV. However, it drops to 63% at 50 KeV. Also, the fluorescence yield of Cd is 75%. Therefore, if the electron absorption ratio (μ en /μ) is further decreased and a separate photon emission region is formed, more than 70% of characteristic X-rays will be generated.
次に、Ｘ線源を用いた場合の結果を示す。表９に管電圧６０ｋＶと８０ｋＶのＸ線源からのＸ線による後方散乱線の線量率とその特定後方散乱比を示す。詳細は不明であるが、非特許文献１４ではこのＸ線源からの一次Ｘ線の光子エネルギーは、３０ｋｅＶと４０ｋｅＶだったと述べている。それが平均なのか、実効なのか、最大なのかは分らない。また、非特許文献１４ではＸ線源の方はエネルギー波高分布図の報告がなかった。
このＸ線エネルギー領域では上述のγ線エネルギー領域とは異なり、標準鉛板（ＳＬＰ）のみのブランク条件よりも、Ｃｄ板（厚さ０．５ｍｍ）を上乗した場合が、後方散乱線量率と特定後方散乱比が増加している。Ｃｄ板（Ｋab：２６．７１ＫｅＶ）については、Ｋ－Ｘ線の発生がその理由であると述べている。逆に、鉄板（厚さ０．７ｍｍ）やチタン板（同０．５ｍｍ）といった原子番号２５前後の金属フィルタをＳＬＰに上乗した場合が、最も特定後方散乱比が少なくなっている。管電圧８０ｋＶの場合は６０ｋＶに比べて、Ｃｄ・Ｃｕ・Ａｌの後方散乱線量率は約１．７倍に増加したと述べている。
Next, the results when using an X-ray source are shown. Table 9 shows the dose rates of backscattered radiation by X-rays from X-ray sources with tube voltages of 60 kV and 80 kV and their specific backscatter ratios. Although the details are unknown, Non-Patent Document 14 states that the photon energies of the primary X-rays from this X-ray source were 30 keV and 40 keV. I don't know if it's average, effective, or maximum. Also, in Non-Patent Document 14, there was no report on the energy pulse height distribution map for the X-ray source.
In this X-ray energy region, unlike the above-mentioned γ-ray energy region, the backscatter dose rate and The specific backscatter ratio is increased. Regarding the Cd plate (Kab: 26.71 KeV), it is stated that the reason for this is the generation of KX-rays. Conversely, when a metal filter with an atomic number of about 25, such as an iron plate (thickness: 0.7 mm) or a titanium plate (thickness: 0.5 mm), is added to the SLP, the specific backscattering ratio is the lowest. In the case of the tube voltage of 80 kV, the backscatter dose rate of Cd, Cu, and Al increased to about 1.7 times that of 60 kV.
非特許文献１４の情報は有益だが、Ｘ線源は装置等の環境整備が十分でなかったらしく、Ｘ線出力が３０～４０ＫｅＶと低い状況であった。また、ＮａＩ検出器は、２０ＫｅＶ以下のエネルギー領域ではエネルギー波高分布の分析ができないため、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、ＣｕのＫ－Ｘ線が発生していても検出はできない。このデータから低エネルギー領域の確定的な解釈はできないが、考察して活用することが望ましい。
３０～４０ＫｅＶの一次Ｘ線を照射したＰｂから発生するコンプトン散乱で後方散乱した散乱Ｘ線は、表３の正位１３５°であれば２５～３５ＫｅＶと予想される。表５の３０ＫｅＶでは線減衰係数μ（１／ｃｍ）は、Ａｌが３、Ｔｉが２３、Ｆｅが６４、Ｃｕが９８であり、一定の良い線減衰効果が期待できる。電離箱で計測したと思われる表９の特定後方散乱比はＡｌが０．３～０．５、ＴｉとＦｅが０．１１～０．１５、Ｃｕが０．４であり、Ｃｕを除けばμと傾向が一致する。Ｃｕがやや大きいのは、次項に示す通り、その特性Ｘ線が発生したものと予想される。そのため、Ｐｂ表面そのままよりも、Ｔｉ・Ｆｅ等の原子番号が小さい金属膜を上乗せすることにより、後方散乱線は低くなっている。Ａｌがやや同散乱比が高いことは表５のＡｌのμの傾向で説明できる。
Although the information in Non-Patent Document 14 is useful, it seems that the X-ray source was not sufficiently prepared for the equipment, etc., and the X-ray output was as low as 30 to 40 KeV. In addition, since the NaI detector cannot analyze the energy wave height distribution in the energy region of 20 KeV or less, it cannot detect KX rays of Al, Ti, Fe, and Cu even if they are generated. Although it is not possible to definitely interpret the low-energy region from this data, it is desirable to consider and utilize it.
Scattered X-rays backscattered by Compton scattering generated from Pb irradiated with primary X-rays of 30-40 KeV are expected to be 25-35 KeV at the normal orientation of 135° in Table 3. At 30 KeV in Table 5, the linear attenuation coefficient μ (1/cm) is 3 for Al, 23 for Ti, 64 for Fe, and 98 for Cu, and a certain good linear attenuation effect can be expected. The specific backscattering ratios in Table 9, which are believed to have been measured in the ionization chamber, are 0.3-0.5 for Al, 0.11-0.15 for Ti and Fe, and 0.4 for Cu. The trend agrees with μ. The slightly large amount of Cu is presumed to be due to the generation of characteristic X-rays, as will be shown in the next section. Therefore, by adding a metal film having a small atomic number, such as Ti.Fe, on the Pb surface as it is, the backscattered radiation is reduced. The fact that Al has a slightly higher scattering ratio can be explained by the tendency of μ of Al in Table 5.
表９の実験結果で特筆的なのは、ＣｄとＣｕの挙動である。非特許文献１４はＣｄが特性Ｘ線を放出して後方の空間線量率が上昇したと述べているが、Ｃｕにも発生していることが予想される。これらの挙動は実施例８で述べた電子吸収割合（μen／μ）により明確に説明できる。Ｃｄは３０ＫｅＶでの電子吸収割合（μen／μ）は、表５の通り４２％であり、電子吸収域になく、明らかに別途光子放出域にある。また、図４によりＣｄの蛍光収率は７５％程度と予想されるため、発生する別の光子は特性Ｘ線が支配的になる。Ｃｕの電子吸収割合（μen／μ）は８４％であり、蛍光収率は３７％なので、入射Ｘ線の６％程度の割合で８．０～８．９ＫｅＶの特性Ｘ線が発生する。Ｃｕの特定後方散乱比がＴｉとＦｅに比べてやや大きいのは、この特性Ｘ線の発生によるものと予想される。ここで示した図４と表５に基づく解釈は表９の既往の実験結果と完全に一致しており、実施例８で述べた電子吸収割合の指標が裏付けられた。
Ｃｄや前述のＡｇのように、特性Ｘ線を多くの割合で発生する可能性がある元素を、すなわち、蛍光収率が大きな元素を複合吸収材料の最外層表面に配置するのは良くない。後段にＮｂ以下の原子番号の小さい元素を配置して、特性Ｘ線分を吸収するべきである。本発明の複合吸収材料の考え方を応用すれば、発生する特性Ｘ線のエネルギーが２０ＫｅＶ以上のＣｄやＡｇの上にはＮｂ・Ｍｏ等を、１０ＫｅＶ未満のＣｕの上にはＡｌ・Ｔｉ等の金属膜を上乗せすれば、Ｘ線源による実験での後方散乱線を低減できたものと予想される。また、Ｔｉでは４．５～４．９ＫｅＶ、Ｆｅでは６～７ＫｅＶの特性Ｘ線が数％の割合で発生するため、より低い空間線量率とするにはさらにＡｌの金属板を上乗せするのが良い。
すなわち、複合吸収材料の中にＣｄのような拡散吸収体の層が存在しても、その層の両側の層に電子吸収体があれば、ほぼ全ての散乱Ｘ線を電子吸収により吸収することで消滅させることができる。
What is noteworthy in the experimental results in Table 9 is the behavior of Cd and Cu. Non-Patent Document 14 states that Cd emits characteristic X-rays to increase the air dose rate in the rear, but it is expected that Cu also emits characteristic X-rays. These behaviors can be clearly explained by the electron absorption ratio (μ en /μ) mentioned in Example 8. The electron absorption ratio (μ en /μ) of Cd at 30 KeV is 42% as shown in Table 5, which is clearly not in the electron absorption region but in the separate photon emission region. Moreover, since the fluorescence yield of Cd is estimated to be about 75% from FIG. 4, characteristic X-rays are dominant among other generated photons. Since the electron absorption ratio (μ en /μ) of Cu is 84% and the fluorescence yield is 37%, characteristic X-rays of 8.0 to 8.9 KeV are generated at a rate of about 6% of incident X-rays. It is expected that the specific backscattering ratio of Cu is slightly larger than that of Ti and Fe due to the generation of this characteristic X-ray. The interpretation based on FIG. 4 and Table 5 shown here is completely consistent with the previous experimental results in Table 9, and the index of the electron absorption ratio described in Example 8 was confirmed.
It is not good to place an element such as Cd or Ag, which may generate a large proportion of characteristic X-rays, that is, an element with a high fluorescence yield on the surface of the outermost layer of the composite absorbing material. An element with a lower atomic number than Nb should be placed in the latter stage to absorb the characteristic X-ray segment. If the concept of the composite absorption material of the present invention is applied, Nb, Mo, etc., are placed on Cd and Ag, whose energy of the characteristic X-rays generated is 20 KeV or more, and Al, Ti, etc., are placed on Cu of less than 10 KeV. It is expected that the addition of a metal film could reduce the backscatter radiation in experiments with an X-ray source. In addition, since characteristic X-rays of 4.5 to 4.9 KeV for Ti and 6 to 7 KeV for Fe are generated at a rate of several percent, it is better to add an Al metal plate in order to lower the air dose rate. good.
That is, even if a layer of a diffusion absorber such as Cd exists in the composite absorption material, if there are electron absorbers in the layers on both sides of the layer, almost all scattered X-rays can be absorbed by electron absorption. can be extinguished with
非特許文献１４の実験結果により、本明細書の実施例で説明してきた中～高エネルギー領域の散乱Ｘ線の電子吸収能力、指標としての電子吸収割合等の多くの内容の妥当性を確認できた。特にＰｂ、Ｃｕ、Ｃｄの事例により、電子吸収割合（μen／μ）を指標として電子吸収域と別途光子放出域との判定を行うことが有効であり、現実の挙動から７０％をその仕切り値とするのが合理的であることが判った。
また、Ｃｄでの事例のように、各元素には電子吸収域にあったものが別途光子放出域に突然変貌するエネルギー値がある。それはＫ吸収端付近のやや高いエネルギー領域にある。複合吸収材料内は連続エネルギー分布にあると予想されるが、対象とするエネルギー範囲の幅の中で、複合吸収材料の多層の中で次第に光子エネルギーと光子数を低下させながら、光子エネルギーの低下に伴い同じ元素でも役割区分を変えながら使わなければならない。この役割区分の変更に対応するには、周囲の層にある他の元素による電子吸収と拡散押戻しの補完関係を良く確認する必要がある。
一方で、ＰｂのＫ－Ｘ線が発生してしまうと、Ｃｕ等で一定の線エネルギー吸収はできるが、軽元素の薄い金属板では十分に線減衰させる手段はないことが判る。ＰｂのＫ－Ｘ線を十分に遮るには鉛セルや重コンクリート遮へい体等の大掛かりな設備となってしまう。医療分野等の簡単な設備でのＸ線利用では、Ｐｂが強い特性Ｘ線を発生しない散乱Ｘ線が８８ＫｅＶ未満で使用するべきである。
さらに、３０～４０ＫｅＶの散乱Ｘ線であれば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕの比較的軽元素による金属膜を上乗せすることによりＰｂ表面より後方散乱線が低くなることが判った。しかし、前述の通り、管電圧７０ｋＶ以上で発生する散乱Ｘ線の電子吸収による吸収体としてはまだ力不足である。
しかしながら、実施例１３での述べたのと同様に、この既往の実験の金属フィルタ材ではコンプトン散乱や特性Ｘ線が発生している。自身で発生した散乱Ｘ線を含めた後方散乱部の線量率を評価しており、少なくとも本発明の金属膜による散乱Ｘ線の吸収は評価していない。これは電子吸収により散乱Ｘ線の消滅を狙う本発明の目的とは異なっている。
Based on the experimental results of Non-Patent Document 14, the validity of many contents such as the electron absorption capacity of scattered X-rays in the medium to high energy range and the electron absorption ratio as an index, which have been described in the examples of this specification, can be confirmed. rice field. In particular, in the case of Pb, Cu, and Cd, it is effective to use the electron absorption ratio (μen/μ) as an index to determine the electron absorption region and the separate photon emission region. It was found to be reasonable to
Also, as in the case of Cd, each element has an energy value at which the electron absorption region suddenly transforms into a separate photon emission region. It is in a slightly higher energy region near the K absorption edge. Although a continuous energy distribution is expected within the composite absorber material, the photon energy decreases as the photon energy and number of photons gradually decrease within the multiple layers of the composite absorber material within the width of the energy range of interest. Therefore, even the same element must be used while changing the role division. In order to respond to this change in role division, it is necessary to carefully confirm the complementary relationship between electron absorption and diffusion pushback by other elements in the surrounding layers.
On the other hand, if the KX ray of Pb is generated, it is possible to absorb a certain amount of linear energy with Cu or the like, but it is understood that there is no means for sufficient linear attenuation with a thin metal plate of a light element. In order to sufficiently block the KX rays of Pb, large-scale facilities such as lead cells and heavy concrete shields are required. In the use of X-rays in simple equipment such as in the medical field, scattered X-rays should be used at less than 88 KeV where Pb does not generate strong characteristic X-rays.
Furthermore, it was found that, in the case of scattered X-rays of 30 to 40 KeV, the amount of backscattered radiation is lower than that of the Pb surface by adding a metal film made of relatively light elements such as Al, Ti, Fe, and Cu. However, as described above, it is still insufficient as an absorber by electronic absorption of scattered X-rays generated at a tube voltage of 70 kV or higher.
However, as described in Example 13, Compton scattering and characteristic X-rays are generated in the metal filter material of this past experiment. The dose rate of the backscattering portion including the scattered X-rays generated by itself was evaluated, and at least the absorption of the scattered X-rays by the metal film of the present invention was not evaluated. This is different from the object of the present invention, which aims at annihilation of scattered X-rays by electron absorption.
（複合吸収材料の標準的な構成に基づく厚みの考え方）
実施例１５では、複合吸収材料の標準的な構成に基づく厚みの考え方を説明する。
本発明の複合吸収材料は、一次Ｘ線に照射された散乱体（人体組織、Ｘ線可動絞りの付加フィルタ、テーブル等）から発生する散乱Ｘ線の吸収を対象としている。結果的に散乱Ｘ線の透過量は低下するが、遮へい体のように散乱Ｘ線の透過量を積極的に低下することを目的とするものではない。
散乱体を取り囲んで設置する複合吸収材料は、固有の機能を持つ多層の金属膜等で構成されている。複合吸収材料は低反射減弱層（初層）、多層吸収層（1対となる拡散吸収体と電子吸収体が１～３対）等で構成される。最外層にＡｌの０．０７ｍｍ以下の光電子等回収層または０．３ｍｍ以下の軟Ｘ線吸収層を追加する場合がある。
散乱Ｘ線が透過する際に全ての層で線エネルギー吸収により電子吸収し、主に電子の運動エネルギーに変える。また、散乱Ｘ線が透過する際には意図しない散乱線や特性Ｘ線の発生を可能な限り低減する。
すなわち、多層の金属膜等で構成される複合吸収材料中での著しい線エネルギー吸収による電子吸収により電磁波である散乱Ｘ線を消滅させようとしている。
(Concept of thickness based on standard configuration of composite absorbent material)
Example 15 describes the concept of thickness based on standard configurations of composite absorbent materials.
The composite absorbing material of the present invention is intended for absorption of scattered X-rays generated from scattering bodies (human tissue, additional filters of X-ray movable diaphragms, tables, etc.) irradiated with primary X-rays. As a result, the amount of transmitted scattered X-rays is reduced, but it is not intended to positively reduce the amount of transmitted scattered X-rays like the shield.
The composite absorbing material surrounding the scatterer is composed of multi-layered metal films with unique functions. The composite absorbing material is composed of a low reflection attenuation layer (initial layer), multilayer absorbing layers (one to three pairs of diffusion absorbers and electron absorbers), and the like. In some cases, a photoelectron collecting layer of Al with a thickness of 0.07 mm or less or a soft X-ray absorption layer with a thickness of 0.3 mm or less is added to the outermost layer.
When scattered X-rays pass through, all layers absorb electrons due to linear energy absorption, and convert mainly into kinetic energy of electrons. In addition, when scattered X-rays pass through, the generation of unintended scattered rays and characteristic X-rays is reduced as much as possible.
That is, an attempt is made to eliminate scattered X-rays, which are electromagnetic waves, by electron absorption due to significant linear energy absorption in a composite absorption material composed of multi-layered metal films or the like.
医療用のＸ線透視装置を例としても、一次Ｘ線のエネルギー分布・光子数は異なり、同じ装置の中でも散乱体（人体組織、テーブル、Ｘ線可動絞りの濾過フィルタ等）により散乱Ｘ線のエネルギー分布・光子数は異なっている。アンダーチューブ型のアンギオ装置の人体組織（水ファントム等で代用）で散乱した後方・側方の散乱Ｘ線のエネルギー分布は図２に示した通りである。図２では１００～１１０ＫｅＶの一次Ｘ線に対して、散乱Ｘ線の中央値は後方散乱線（(2)位置）が約４０ＫｅＶ、側方散乱線（(3)位置）が約６５ＫｅＶとなった。
また、図１の診療室内等の空間線量率分布によれば、テーブル下部（床上高さ５０ｃｍ）がテーブル側部（同・１００ｃｍ）、テーブル上部（同・１５０ｃｍ）よりも全体的に線量率が高い。そのため、Ｘ線可動絞りの付加フィルタ（２．５ｍｍＡｌ＋０．１ｍｍＣｕ）からの散乱Ｘ線も多いことが予想される。しかし、Ｘ線可動絞りの付加（濾過）フィルタからの散乱Ｘ線のエネルギー分布は見当たらない上、使用する付加フィルタは施設・設備毎に個々使用する金属板の材質や厚さが異なることが予想される。図２の後方散乱線（(4)位置）、側方散乱線（(5)位置）に一般性のある数値を見出すことが出来ないため、ここでは付加（濾過）フィルタからの散乱Ｘ線のエネルギー分布が人体組織（同）のそれと同じで、光子数が相対的に多いものと仮定して検討を進めた。
Taking a medical X-ray fluoroscope as an example, the energy distribution and number of photons of primary X-rays are different. The energy distribution and number of photons are different. FIG. 2 shows the energy distribution of back and side scattered X-rays scattered by the human tissue (substituted by a water phantom or the like) of the undertube type angiography apparatus. In Fig. 2, for primary X-rays of 100 to 110 KeV, the median value of scattered X-rays was about 40 KeV for backscattered rays (position (2)) and about 65 KeV for side scattered rays (position (3)). .
Also, according to the air dose rate distribution in the examination room, etc. in Figure 1, the overall dose rate is higher at the lower part of the table (
Ｘ線のような電磁波は光電子やβ線のような荷電粒子と違い、阻止能より最大飛程を決めることができない。Ｘ線やγ線は計測されたＮＩＳＴデータベース等の線減衰係数μより半価層と１/１０価層を求めて、光子の透過量が２分の１または１０分の１になる元素単体の金属膜の厚みを評価するしかない。本発明も半価層と１/１０価層より複合吸収材料の厚みと構成の考え方を整理する。しかし、一次Ｘ線の大部分は図２のＸ線源（(1)位置）の波高エネルギー分布の通り連続エネルギーであるため、物質透過中に低エネルギー成分から徐々に吸収され，物質透過後にはＸ線質が硬くなると線質硬化（ビームハードニング）が起こる。線質硬化により、第１半価層よりも第２半価層が大きくなることには注意が必要である。そのため、複合吸収材料の多層の各層の厚みは、余裕を持たせて設定するものとする。 Unlike charged particles such as photoelectrons and β-rays, the maximum range of electromagnetic waves such as X-rays cannot be determined by the stopping power. For X-rays and γ-rays, the half-valence layer and the 1/10-valence layer are obtained from the measured linear attenuation coefficient μ in the NIST database, etc., and the amount of photon transmission is half or one-tenth. There is no choice but to evaluate the thickness of the metal film. In the present invention, the concept of the thickness and structure of the composite absorbent material is organized from the half-value layer and the tenth-value layer. However, since most of the primary X-rays have continuous energy as shown in the wave height energy distribution of the X-ray source (position (1)) in Fig. 2, they are gradually absorbed from the low-energy components during the material penetration, and after the material penetration, Radiation hardening (beam hardening) occurs when the X-ray quality becomes hard. It should be noted that radiation hardening causes the second half-value layer to be larger than the first half-value layer. Therefore, the thickness of each layer of the multiple layers of the composite absorbent material should be set with a margin.
本発明の目的は複合吸収材料により散乱体からの散乱Ｘ線を吸収し、診療室内等の空間線量率を低減することで防護具の着用を不要にすることであるが、空間線量率をどこまで低下させるかは、施設・設備毎の放射線管理上の要求により異なる。また、医療用のＸ線透視装置を例としても、一次Ｘ線のエネルギー分布・光子数は患者・被検者の体厚によって異なり、同じ装置の中でも散乱体の仕様により散乱Ｘ線のエネルギー分布・光子数は異なる。空間線量率の低減目標もケース・バイ・ケースである。すなわち、現場の要求条件は、その正当性に基づき毎回異なる。そのため、これらの現場の要求条件の変化に相応して低反射減弱層（初層）のＰｂの厚さの増加で対応する考え方とする。
低反射減弱層のＰｂは、遮へい体ではないが、透過する全エネルギーで積分した光子数が１０分の１程度になるように減弱させる役割を期待している。最初に設定する高エネルギー領域の側方等の散乱Ｘ線を前提として１／１０価層程度とした厚さを設定する。多層吸収層が減弱と吸収の対象とする散乱Ｘ線の割合を増やす意味から、低反射減弱層のＰｂ層の厚みは管電圧（一次Ｘ線のエネルギー）見合いで十分に大きい方が良い。多層吸収層のＪＩＳ Ｚ４５０１の鉛当量を求めた後に、現場の要求条件との比較からＰｂの厚みが不足する場合は追加するとの考え方とする。
一方、Ａｌ膜による光電子等回収層（最外層）の必要厚さは前述の通り最大で０．０７ｍｍであり、これは変動がない。これらに基づき、ここでは低反射減弱層（初層）と拡散吸収体・電子吸収体から成る多層吸収層の構成と、厚みの考え方を述べる。検討には表７を引用する。表７による計算では厚み（ｍｍ）は小数点以下３桁まで表示しているが、工業的にはＡｌホイル以外の薄板材やシートや膜材は０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ等の単位で生産される。途中の中途半端な数値を設定しても実現できないため、この引例の段階で表７に相当しつつも、普及している厚みの数値に置き換えている。
The purpose of the present invention is to eliminate the need to wear protective equipment by absorbing scattered X-rays from scatterers with a composite absorbing material and reducing the air dose rate in the examination room. Whether or not to lower it depends on the radiation control requirements of each facility/equipment. Taking a medical X-ray fluoroscope as an example, the energy distribution and number of photons of primary X-rays differ depending on the body thickness of the patient/examinee.・The number of photons is different. Air dose rate reduction targets are also case-by-case. That is, site requirements are different each time based on their justification. Therefore, the idea is to increase the thickness of Pb in the low-reflection-attenuation layer (first layer) in accordance with the changes in these on-site requirements.
Although Pb in the low-reflection-attenuating layer is not a shield, it is expected to play a role in attenuating the number of photons integrated with the total transmitted energy to about 1/10. A thickness of about a 1/10 valence layer is set on the premise of scattering X-rays on the sides of the initially set high-energy region. In order to increase the proportion of scattered X-rays targeted for attenuation and absorption by the multi-layer absorption layer, the thickness of the Pb layer of the low reflection attenuation layer should be sufficiently large in proportion to the tube voltage (energy of primary X-rays). After obtaining the JIS Z4501 lead equivalent of the multilayer absorption layer, if the thickness of Pb is insufficient from the comparison with the requirements of the site, it is considered to be added.
On the other hand, the required thickness of the photoelectron collecting layer (outermost layer) made of Al film is 0.07 mm at maximum as described above, and this does not change. Based on these, here, the concept of the structure and thickness of a multi-layer absorption layer consisting of a low reflection attenuation layer (first layer) and a diffusion absorber/electron absorber will be described. Table 7 is cited for the discussion. In the calculations in Table 7, the thickness (mm) is displayed to three digits below the decimal point. It is produced in units such as .3 mm. Since it cannot be realized even if halfway numerical values are set, at the stage of this reference, although they correspond to Table 7, they are replaced with widely used thickness numerical values.
まず、Ｐｂによる低反射減弱層（初層）の厚みの考え方を示す。前述の通り、低反射減弱層（初層）には、透過する全エネルギーで積分した光子数が１０分の１程度になるように減弱させる役割を期待している。ここでは仮に低反射減弱層（初層）が図２のｂ．の側方散乱線（(3)位置）の散乱Ｘ線の照射を受けたものとして検討する。散乱Ｘ線の側方散乱線（図２の(3)位置）で中央値が約６５ＫｅＶ、最大値が約８８ＫｅＶの連続エネルギーである。６０～６７ＫｅＶ付近にある筈のＷターゲットによる特性Ｘ線ピークは顕著に見当たらない。
まず、最大値の約９０ＫｅＶ付近の１/１０価層の厚みを考えてみると、表７では８０ＫｅＶで０．８４３ｍｍ、１００ＫｅＶで０．３６７ｍｍとなってしまう（注：Ｋabが８８ＫｅＶなのでここでは数値が逆転する）。複合吸収材料の低反射減弱層（初層）のＰｂは透過Ｘ線の遮へいを目的としたものではない。また、連続エネルギーの最大値であることを考慮すると、これではあまりにオーバースペックである。オーバースペックは重量増に直結するため、避けるべきである。なお、８０ＫｅＶの半価層は０．２５４ｍｍである。
一方、中央値の約６５ＫｅＶ付近の１/１０価層の厚みを考えてみると、表７では６０ＫｅＶで０．４０６ｍｍとなる。６５ＫｅＶの１/１０価層も０．４ｍｍ程度と予想される。
後述の多層吸収層等の鉛当量の加算もあるので、低反射減弱層（初層）の厚みは０．３ｍｍより検討に着手し、上述の考え方により加算分を測定後に不足分を補うものとする。
First, the concept of the thickness of the low reflection attenuation layer (first layer) made of Pb will be shown. As described above, the low-reflection attenuation layer (first layer) is expected to play a role in attenuating the number of photons integrated with the total transmitted energy to about 1/10. Here, it is assumed that the low reflection attenuation layer (first layer) is b. (3) side scattered X-rays (position (3)). The side scattered rays of scattered X-rays (position (3) in FIG. 2) have a continuous energy with a median value of about 65 KeV and a maximum value of about 88 KeV. A characteristic X-ray peak due to the W target, which should be around 60 to 67 KeV, is not remarkably seen.
First, considering the thickness of the 1/10 valence layer near the maximum value of about 90 KeV, in Table 7 it is 0.843 mm at 80 KeV and 0.367 mm at 100 KeV (Note: Kab is 88 KeV, so the numerical value here is is reversed). The Pb of the low reflection attenuation layer (first layer) of the composite absorbing material is not intended to block transmitted X-rays. Also, considering that it is the maximum value of continuous energy, this is too over-specification. Over specs are directly linked to weight gain and should be avoided. Note that the half-value layer of 80 KeV is 0.254 mm.
On the other hand, considering the thickness of the 1/10 value layer near the median value of about 65 KeV, in Table 7, it is 0.406 mm at 60 KeV. The 1/10 valence layer of 65 KeV is also expected to be about 0.4 mm.
Since there is also the addition of the lead equivalent of the multilayer absorption layer, etc., which will be described later, the thickness of the low-reflection-attenuating layer (first layer) will be examined from 0.3 mm, and after measuring the additional amount based on the above-mentioned concept, the shortfall will be compensated. do.
次に標準的な一例とした２対の多層吸収層の場合でその構成と厚みの考え方を示す。０．３ｍｍのＰｂの低反射減弱層（初層）を透過したＸ線は全体の光子数が半分強まで減少し、特に低エネルギー成分の光子数が小さな数字となる。エネルギー波高分布図の山の高さは大幅に低くなる。その中央値は入射線の半分の値になることはなく、多くの場合は変わらないが、ここでは５０ＫｅＶ以上になると予想した。また、最大値は約８８ＫｅＶのままである。
多層吸収層の対は、Ｋ吸収端以外に設定した任意の単色エネルギーでの線エネルギー吸収係数μen／線減衰係数μの比を見て、拡散吸収体と電子吸収体の対となる元素（材質）とその厚さを設定する。この設定の操作（多層吸収層の設計方法）は、μenとμの連続エネルギーのデータが未知であるため、１対では１つの、2対以上では複数の段階的な任意の単色エネルギー（例えば、５０ＫｅＶと３０ＫｅＶ）で行う。
実施例１０では２層目の１つ目の拡散吸収体は、４０～６０ＫｅＶ（中央値：５０ＫｅＶ）を意図的に狙って別途光子放出域にあるＳｎを引例した。表５ではＳｎの５０ＫｅＶの電子吸収割合μen／μは５９％、表７ではＳｎの半価層は０．０８９ｍｍ、１/１０価層は０．２９５ｍｍである。そのため、厚さは例えば１/１０価層相当の０．３ｍｍを設定する。
３層目の２層目の対になる電子吸収体は、５０ＫｅＶの領域で電子吸収域にあるＭｏとした。表５ではＭｏの５０ＫｅＶの電子吸収割合μen／μは７２％、表７ではＭｏの５０ＫｅＶの半価層は０．０９７ｍｍ、１/１０価層は０．３２１ｍｍであり、表９の５０ＫｅＶの最大電子飛程は０．００６２ｍｍである。そのため、厚さは例えば１/１０価層相当の０．３ｍｍを設定する。なお、Ｎｂも全て同程度の数値である。
実施例１０では４層目の２つ目の拡散吸収体は、２０～４０ＫｅＶ（中央値：３０ＫｅＶ）を意図的に狙って別途光子放出域にあるＮｂを引例した。表５ではＮｂの３０ＫｅＶの電子吸収割合μen／μは６２％、表７ではＮｂの３０ＫｅＶの半価層は０．０３ｍｍ、１/１０価層は０．１０１ｍｍであるため、厚さは例えば１/１０価層相当の０．１ｍｍを設定する。
５層目の４層目の対になる電子吸収体は、３０ＫｅＶの領域で電子吸収域にあるＣｕとした。表５ではＣｕの３０ＫｅＶの電子吸収割合μen／μは８６％、表７ではＣｕの３０ＫｅＶの半価層は０．０７１ｍｍ、１/１０価層は０．２３６ｍｍである。そのため、厚さは例えば１/１０価層相当の０．２ｍｍを設定する。
上述の２対の多層吸収層の厚みを合計すると、約０．９ｍｍである。但し、これは多層吸収層のイメージを表現したものであり、多層吸収層の構成要件とするものではない。
Next, in the case of two pairs of multilayer absorbing layers as a standard example, the concept of the structure and thickness will be shown. The total number of photons of the X-rays transmitted through the 0.3 mm Pb low-reflection attenuation layer (first layer) is reduced by more than half, and the number of photons of low-energy components is especially small. The height of the peaks in the energy wave height distribution map is significantly reduced. Its median value will never be half the value of the incident line and will not vary in many cases, but here we expected it to be greater than 50 KeV. Also, the maximum remains at about 88 KeV.
For the pair of multilayer absorption layers, the element (material ) and its thickness. Since the continuous energy data of μ and μ are unknown, the operation of this setting (the design method of the multilayer absorbing layer) requires one stepped arbitrary monochromatic energy for one pair and multiple stepped arbitrary monochromatic energies for two or more pairs (for example, 50 KeV and 30 KeV).
In Example 10, the first diffusive absorber in the second layer intentionally aimed at 40 to 60 KeV (median value: 50 KeV) and cited Sn in the photon emission region separately. In Table 5, the electron absorption ratio μen/μ of Sn at 50 KeV is 59%, and in Table 7, the Sn half-value layer is 0.089 mm and the 1/10-value layer is 0.295 mm. Therefore, the thickness is set to, for example, 0.3 mm corresponding to the 1/10 value layer.
The paired electron absorber of the third layer and the second layer was Mo, which is in the electron absorption region in the 50 KeV region. In Table 5, the electron absorption ratio μen/μ of Mo at 50 KeV is 72%. The electron range is 0.0062 mm. Therefore, the thickness is set to, for example, 0.3 mm corresponding to the 1/10 value layer. In addition, Nb is also a numerical value of the same extent.
In Example 10, the second diffusive absorber in the fourth layer was Nb in the photon emission region, intentionally aiming at 20 to 40 KeV (median value: 30 KeV). In Table 5, the electron absorption ratio μen/μ of Nb at 30 KeV is 62%, and in Table 7, the half-value layer of Nb at 30 KeV is 0.03 mm, and the 1/10-value layer is 0.101 mm. Set 0.1 mm equivalent to /10 valence layer.
The pair of electron absorbers in the fifth and fourth layers were made of Cu, which is in the electron absorption region in the region of 30 KeV. In Table 5, the electron absorption ratio μen/μ of Cu at 30 KeV is 86%, and in Table 7, the half-value layer of Cu at 30 KeV is 0.071 mm, and the 1/10-value layer of Cu is 0.236 mm. Therefore, the thickness is set to, for example, 0.2 mm corresponding to the 1/10 value layer.
The total thickness of the two pairs of multilayer absorbent layers described above is about 0.9 mm. However, this expresses the image of the multilayer absorbent layer, and is not a constituent element of the multilayer absorbent layer.
多層吸収層の外側に選択オプションとして設置される実施例１２の軟Ｘ線吸収層と実施例１１の電子吸収層がある。
実施例１２では多層吸収層の最外層から放出される軟Ｘ線を阻止する軟Ｘ線吸収層のＡｌ板の必要厚さは、１０ＫｅＶでの１/１０価層相当の０．３ｍｍを設定すると述べた。なお、多層吸収層の最外層がＴｉより原子番号が小さい元素による材料であれば、軟Ｘ線吸収層は不要である。
実施例１１では多層吸収層の最外層から放出される光電子等を阻止する電子吸収層とするＡｌ膜の必要厚さは、最大で０．０７ｍｍと述べた。なお、多層吸収層の最外層がＴｉより原子番号が小さい元素による材料である場合に電子吸収層を設置する。
There is a soft X-ray absorbing layer of Example 12 and an electron absorbing layer of Example 11 optionally placed outside the multilayer absorbing layer.
In Example 12, the required thickness of the Al plate of the soft X-ray absorbing layer that blocks soft X-rays emitted from the outermost layer of the multilayer absorbing layer is set to 0.3 mm, which corresponds to a 1/10 valence layer at 10 KeV. Stated. If the outermost layer of the multi-layer absorption layer is made of an element with an atomic number smaller than that of Ti, the soft X-ray absorption layer is unnecessary.
In Example 11, it was stated that the required thickness of the Al film serving as an electron absorption layer for blocking photoelectrons and the like emitted from the outermost layer of the multilayer absorption layer is 0.07 mm at maximum. The electron absorption layer is provided when the outermost layer of the multilayer absorption layer is made of an element having an atomic number smaller than that of Ti.
上述の低反射減弱層（初層）のＰｂの厚さを０．３ｍｍとすると、２対の多層吸収層の厚み０．９ｍｍと軟Ｘ線吸収層の０．３ｍｍを合計すると１．５ｍｍとなる。また、その単位面積当たりの重量（以下、「単位重量」という）は１２．１Ｋｇ／ｍ２となる。複合吸収材料と効果が同一の材料は考えられないため比較対象として良くないが同じ厚さの鉛板の単位重量は１６．９５Ｋｇ／ｍ２となるため、これに比べると７１％とかなり軽量になる。 Assuming that the Pb thickness of the low reflection attenuation layer (first layer) is 0.3 mm, the sum of the thickness of the two pairs of multilayer absorption layers of 0.9 mm and the thickness of the soft X-ray absorption layer of 0.3 mm is 1.5 mm. Become. Also, the weight per unit area (hereinafter referred to as “unit weight”) is 12.1 Kg/m 2 . A material with the same effect as the composite absorption material is not conceivable, so it is not a good comparison target, but the unit weight of a lead plate of the same thickness is 16.95 kg/m 2 , so it is 71% lighter than this. Become.
一方、複合吸収材料は原理上、更なる軽量化ができる。まず、多層吸収層の内部の隣り合う相似する傾向にある金属板の統合に関して述べる。図７の電子吸収割合のエネルギー依存性の図にあるように、ＮｂとＭｏは同様の傾向にある。同様にＦｅとＣｕも同様の傾向にある。Ｋ吸収端の数値において、Ｎｂ（Ｋab：１８．９８）とＭｏ（Ｋab：２０．００）の比は０．９５である。Ｆｅ（Ｋab：７．１１）とＣｕ（Ｋab：８．９８）の比は０．７９である。すなわち、両者の小数点以下２桁目を四捨五入した比は０．８以上である。また、各々の２０／３０／４０／５０／６０ＫｅＶでの電子吸収割合（μen／μ）の数値の比も０．８以上である。これらが前段の対の電子吸収体と後段の対の拡散吸収体として隣り合う場合、あえて層を分ける意味はなく、両者の合計の厚み分を片側の金属板の厚みに増して元素を統合しても構わない。これは実施例９の図７の説明で述べた通り、電子吸収体と拡散吸収体の役割がエネルギーに応じて連続的に変更され、ある単色のエネルギーを境に逆転する場合もあるためである。
上述の３層目の電子吸収体のＭｏは、４層目の拡散吸収体のＮｂと統合することができる。そのため、統合後の３層目と４層目を兼ねたＮｂの５０ＫｅＶでの半価層は０．１２ｍｍ、１／１０価層は０．４１ｍｍであるため、厚さは１／１０価層相当の０．４ｍｍを設定することができる。この統合により単位重量は１１．６Ｋｇ／ｍ２となる。
On the other hand, composite absorbent materials can in principle be made even lighter. First, the integration of adjacent metal plates that tend to be similar inside the multilayer absorber layer will be described. As shown in the diagram of the energy dependence of the electron absorption ratio in FIG. 7, Nb and Mo have similar tendencies. Similarly, Fe and Cu have the same tendency. The ratio of Nb (Kab: 18.98) to Mo (Kab: 20.00) is 0.95 in the value of the K absorption edge. The ratio of Fe (Kab: 7.11) to Cu (Kab: 8.98) is 0.79. That is, the ratio obtained by rounding off the two decimal places is 0.8 or more. Also, the numerical ratio of the electron absorption ratio (μ en/μ) at 20/30/40/50/60 KeV is 0.8 or more. When these are adjacent to each other as a pair of electron absorbers in the front stage and a pair of diffusion absorbers in the rear stage, there is no point in separating the layers. I don't mind. This is because, as described in the explanation of FIG. 7 in Example 9, the roles of the electron absorber and the diffusion absorber are continuously changed according to the energy, and sometimes reversed at a certain monochromatic energy. .
Mo of the electron absorber of the third layer described above can be integrated with Nb of the diffusion absorber of the fourth layer. Therefore, the half-value layer of Nb at 50 KeV, which serves as the third and fourth layers after integration, is 0.12 mm, and the 1/10-value layer is 0.41 mm, so the thickness is equivalent to the 1/10-value layer. of 0.4 mm can be set. This integration results in a unit weight of 11.6 Kg/m 2 .
次に、多層吸収層の最終層と複合吸収材料の最外層である電子吸収層の統合について述べる。内部の隣り合う相似する傾向にある金属板の統合に関して述べる。複合吸収材料内の散乱Ｘ線のエネルギー領域が３０ＫｅＶ程度にあるなら多層吸収層の４層目のＣｕの代わりに蛍光収率が１８％のＴｉを用いることができる。この場合はＣｕの特性Ｘ線への対応が不要となり光電子等回収層のＡｌは０．０７ｍｍに出来るため、その単位重量は１０．６Ｋｇ／ｍ２となる。 Next, the integration of the last layer of the multilayer absorbing layer and the outermost electron absorbing layer of the composite absorbing material will be described. The integration of adjacent metal plates that tend to be similar inside is described. If the energy region of scattered X-rays in the composite absorber material is about 30 KeV, then Ti, which has a fluorescence yield of 18%, can be used in place of Cu in the fourth layer of the multiple absorber layers. In this case, there is no need to deal with the characteristic X-rays of Cu, and the Al of the photoelectron and other recovery layer can be reduced to 0.07 mm, so the unit weight is 10.6 kg/m 2 .
さらに、同・エネルギー領域が１０ＫｅＶ程度にあるなら多層吸収層の４層目は光電子等回収層のＡｌと兼ねることができる。この場合は多層吸収層の４層目のＣｕの代わり厚さ０．３ｍｍのＡｌが複合吸収材料の最終層の電子吸収体となり、０．３ｍｍのＡｌ板であった光電子等回収層が不要となる。この場合の複合吸収材料の厚みは約１．０ｍｍとなり、その単位重量は９．８１Ｋｇ／ｍ２となる。 Furthermore, if the same energy region is about 10 KeV, the fourth layer of the multi-layered absorption layer can also serve as Al of the photoelectron collection layer. In this case, Al with a thickness of 0.3 mm serves as the electron absorber in the final layer of the composite absorbing material instead of Cu in the fourth layer of the multilayer absorbing layer, and the photoelectron collecting layer, which was an Al plate with a thickness of 0.3 mm, is unnecessary. Become. The composite absorbent material in this case has a thickness of about 1.0 mm and a unit weight of 9.81 Kg/m 2 .
本発明では汎用的で自明にこの複合吸収材料の適切な材質の組み合わせや対の数（１対か２対か）および厚みや単位重量を決めることができると述べているのではない。診療室等の目標とする空間線量率や、対象のＸ線透視装置の出力や構造、毎回のＸ線源の管電圧・管電流の変動、対象とする散乱体（Ｘ線可動絞り、テーブル、人体組織等）の種類に応じて個別に複合吸収材料の構成を適正に決め、各層の厚みを決める必要がある。散乱体の周囲にＰｂ板だけを遮へい体として設置するよりも、多層吸収層を付加した方が診療室等は低い空間線量率にすることができる。但し、後述の実施例２１の実験結果の通り、前記で例示した１／１０価層に基づいて設定した各層で０．３ｍｍという厚みはかなり大きく、後述の実施例２１の通り、実際には多層吸収層の各層は半価層もしくはもっと薄い厚みでも機能を発揮できると思われる。前記で例示した複合吸収材料の全厚み１．５ｍｍは上限になると考えられる。この例示ケースでの低反射減衰層である初層のＰｂ層と軟Ｘ線吸収層のＡｌ層の厚みは各々０．３ｍｍであるため、複合吸収材料の多層吸収層の全厚みは０．９ｍｍが上限になると考えられる。 The present invention does not state that the appropriate combination of materials, the number of pairs (one pair or two pairs), the thickness and the unit weight of the composite absorbent material can be determined in a general and obvious manner. The target air dose rate of the examination room, etc., the output and structure of the target X-ray fluoroscope, the fluctuation of the tube voltage and tube current of the X-ray source each time, the target scatterers (X-ray movable diaphragm, table, It is necessary to properly determine the structure of the composite absorbent material and determine the thickness of each layer individually according to the type of human body tissue, etc.). The air dose rate can be lowered in the examination room, etc., by adding a multi-layered absorption layer rather than installing only a Pb plate as a shield around the scatterer. However, as shown in the experimental results of Example 21 described later, the thickness of 0.3 mm for each layer set based on the 1/10 valent layer exemplified above is quite large, and as in Example 21 described later, there are actually multiple layers. It is believed that each layer of the absorber layer can function with a half-value layer or even a thinner thickness. It is considered that the total thickness of 1.5 mm of the composite absorbent material exemplified above is the upper limit. In this exemplary case, the thickness of the first Pb layer, which is the low reflection attenuation layer, and the Al layer of the soft X-ray absorption layer are each 0.3 mm, so the total thickness of the multilayer absorption layer of the composite absorption material is 0.9 mm. is considered to be the upper limit.
（複合吸収材料の基本構成図）
実施例１６では、複合吸収材料２０の基本構成を図解して説明する。図１０は基本ケース、図１１は最外層に光電子等回収層７０付加ケース、図１２は最外層に軟Ｘ線吸収層９０付加ケースの構成を示す。図１０の基本ケースの構成には、光電子等回収層や軟Ｘ線吸収層がない。これらの図中には一点鎖線で対となる拡散吸収体５０と電子吸収体６０を結んで示し、各図における対の番号を(1)～(3)で示した。図中には例となる元素記号等をカッコ内に示したが、これは例示であり、本発明を限定するものではない。
具体的な材質とその組合せおよび配置の順序をここで説明する。多層吸収層４０はまず表５の行に示す単色のエネルギー毎で机上検討して対になる拡散吸収体５０と電子吸収体６０とを摘出する。それを最外層に向けて原子番号が低くなる順序で並べる。その上でエネルギー吸収特性の近い元素の組合せ（例えばＦｅとＣｕ、ＮｂとＭｏ等）の元素を統合する。統合の場合は両者の厚みを加算する。
(Basic configuration diagram of composite absorbent material)
In Example 16, the basic configuration of the composite
Specific materials and their combinations and order of arrangement will now be described. For the
多層吸収層は摘出した１～３対の拡散吸収体と電子吸収体の対を、原則的には外部環境に露出した側の面に向けて順に原子番号の小さい材料を隙間なく重ね合わせて配置する。複合吸収材料は薄い層であり、材料中を移動する光子の速度は速いため、対となる拡散吸収体と電子吸収体とが１～２層離れていても支障はない。また、複合吸収材料の最外層は蛍光収率が２０％以下の元素による材料であることが好ましい。多層吸収層の最外層が原子番号２３以上の元素の場合は、最外層にはＡｌの光電子等回収層または軟Ｘ線吸収層を付加する。 In the multilayer absorption layer, 1 to 3 pairs of the diffusion absorber and the electron absorber are arranged in such a manner that the materials with the smallest atomic numbers are overlapped without gaps in order toward the surface of the side exposed to the external environment in principle. do. Since the composite absorbing material is a thin layer and the speed of photons moving in the material is high, there is no problem even if the diffusive absorber and the electron absorber that form a pair are separated from each other by one or two layers. Also, the outermost layer of the composite absorbing material is preferably made of an element whose fluorescence yield is 20% or less. When the outermost layer of the multilayer absorption layer is an element having an atomic number of 23 or more, an Al photoelectron collection layer or a soft X-ray absorption layer is added to the outermost layer.
図１０は多層吸収層の最外層を蛍光収率が低く、発生する特性Ｘ線のエネルギーが低いＡｌ、Ｓｉ、Ｍｇ等とした場合のＰｂの低反射減弱層（初層）３０と多層吸収層４０（１～３対）のみからなる基本ケースの構成を示した。ａ．は構成の説明図、ｂ．は多層吸収層４０が拡散吸収体５０と電子吸収体６０が２対で全５層となる複合吸収材料２１、ｃ．は多層吸収層４０が拡散吸収体５０と電子吸収体６０が３対で全７層となる複合吸収材料２２、ｄ．は多層吸収層４０が拡散吸収体５０と電子吸収体６０が１対で全３層となる複合吸収材料２３を示す。
ここでの材質の組合せの例は、全５層の場合でＰｂ－Ｓｎ－Ｎｂ－Ｃｕ－Ａｌ、全７層の場合でＰｂ－Ｂａ－Ｓｎ－Ｎｂ－Ｃｕ－Ｆｅ－Ａｌ、全３層の場合でＰｂ－Ｎｂ－Ｓｉである。特性の近い元素の組合せであるＦｅとＣｕを統合し、この全７層の場合はＰｂ－Ｂａ－Ｓｎ－Ｎｂ－Ｃｕ－Ａｌと全６層としても良い。複合吸収材料の組合せパターンの考え方はここに記載の通りであるが、具体的な材質とその組合せや各々の厚さは、Ｘ線源の一次Ｘ線および散乱Ｘ線の性状や空間線量率の低減目標から実施例１５に一例を示す手法で決める。
FIG. 10 shows the Pb low reflection attenuation layer (first layer) 30 and the multilayer absorption layer when the outermost layer of the multilayer absorption layer is Al, Si, Mg, etc., which has a low fluorescence yield and low energy of the generated characteristic X-rays. The configuration of the base case consisting of only 40 (1-3 pairs) is shown. a. is an explanatory diagram of the configuration; b. is a composite absorbing
Examples of material combinations here are Pb--Sn--Nb--Cu--Al for a total of 5 layers, Pb--Ba--Sn--Nb--Cu--Fe--Al for a total of 7 layers, and a total of 3 layers. In some cases, it is Pb--Nb--Si. Fe and Cu, which are a combination of elements with similar characteristics, may be combined to form a total of 6 layers of Pb--Ba--Sn--Nb--Cu--Al in the case of 7 layers. The concept of the combination pattern of the composite absorbing material is as described here, but the specific materials, their combination, and the thickness of each material depend on the properties of the primary X-rays and scattered X-rays of the X-ray source and the air dose rate. It is determined from the reduction target by the method shown in Example 15 as an example.
図１１は多層吸収層の最外層をＴｉまたはバナジウム（Ｖ）等の蛍光収率が低いが特性Ｘ線のエネルギーが軟Ｘ線領域ではやや低い元素を含む材料を配置するもので、厚さ０．０７ｍｍとしたＡｌ箔の光電子等回収層７０がある構成を示す。ａ．は構成の説明図、ｂ．は多層吸収層４０が拡散吸収体５０と電子吸収体６０が２対で全６層となる光電子等回収層付加ケースの複合吸収材料２４、ｃ．は多層吸収層３０が拡散吸収体４０と電子吸収体５０が３対で全８層となる光電子等回収層付加ケースの複合吸収材料２５、ｄ．は多層吸収層３０が拡散吸収体４０と電子吸収体５０が１対で全４層となる光電子等回収層付加ケースの複合吸収材料２６を示す。
ここでの材質の組合せの例は、全６層の場合でＰｂ－Ｓｎ－Ｎｂ－Ｃｕ－Ｖ－Ａｌ箔、全８層の場合でＰｂ－Ｂａ－Ｓｎ－Ｎｂ－Ｃｕ－Ｆｅ－Ｔｉ－Ｓｉ箔、全４層の場合でＰｂ－Ｍｏ－Ｔｉ－Ａｌ箔である。特性の近い元素の組合せであるＦｅとＣｕを統合し、この全８層の場合はＰｂ－Ｂａ－Ｓｎ－Ｎｂ－Ｃｕ－Ｔｉ－Ｓｉ箔と全７層としても良い。前記と同様に材質とその組合せや各々の厚さは、Ｘ線源・散乱Ｘ線の性状や空間線量率の低減目標から実施例１５に一例を示す手法で決める。
In FIG. 11, the outermost layer of the multilayer absorption layer is a material containing an element such as Ti or vanadium (V) that has a low fluorescence yield but a slightly low characteristic X-ray energy in the soft X-ray region. 1 shows a configuration with a photoelectron etc.
Examples of material combinations here are Pb—Sn—Nb—Cu—V—Al foil for a total of 6 layers, and Pb—Ba—Sn—Nb—Cu—Fe—Ti—Si for a total of 8 layers. foil, Pb--Mo--Ti--Al foil in the case of all four layers. Fe and Cu, which are a combination of elements with similar characteristics, may be combined to form a total of 7 layers, including a Pb--Ba--Sn--Nb--Cu--Ti--Si foil in the case of 8 layers. In the same manner as described above, the materials, their combinations, and the respective thicknesses are determined by the method shown in Example 15 from the properties of the X-ray source/scattered X-rays and the reduction target of the air dose rate.
図１２は多層吸収層４０の最外層にＣｕまたはＦｅ等の蛍光収率と発生する特性Ｘ線のエネルギーが軟Ｘ線領域ではやや高い元素を含む材料を配置するもので、厚さ０．３ｍｍとしたＡｌ板の軟Ｘ線吸収層７５がある構成を示す。ａ．は構成の説明図、ｂ．は多層吸収層４０が拡散吸収体５０と電子吸収体６０が２対で全６層となる軟Ｘ線吸収層付加ケースの複合吸収材料２７、ｃ．は多層吸収層４０が拡散吸収体５０と電子吸収体６０が３対で全８層となる軟Ｘ線吸収層付加ケースの複合吸収材料２８、ｄ．は多層吸収層４０が拡散吸収体５０と電子吸収体６０が１対で全４層となる軟Ｘ線吸収層付加ケースの複合吸収材料２９を示す。
ここでの材質の組合せの例は、全６層の場合でＰｂ－Ｓｎ－Ｎｂ－Ｃｕ－Ｆｅ－Ａｌ、全８層の場合でＰｂ－Ｂａ－Ｍｏ－Ｓｎ－Ｎｂ－Ｃｕ－Ｆｅ－Ａｌ、全４層の場合でＰｂ－Ｓｎ－Ｃｕ－Ａｌある。特性の近い元素の組合せであるＦｅとＣｕおよびＭｏとＳｎを統合し、この全８層の場合はＰｂ－Ｂａ－Ｓｎ－Ｎｂ－Ｃｕ－Ａｌと全６層としても良い。前記と同様に材質とその組合せや各々の厚さは、Ｘ線源・散乱Ｘ線の性状や空間線量率の低減目標から実施例１５に一例を示す手法で決める。
In FIG. 12, the outermost layer of the
Examples of material combinations here are Pb--Sn--Nb--Cu--Fe--Al for a total of 6 layers, Pb--Ba--Mo--Sn--Nb--Cu--Fe--Al for a total of 8 layers, There is Pb--Sn--Cu--Al in the case of all four layers. Fe and Cu and Mo and Sn, which are combinations of elements with similar characteristics, may be combined to form a total of 6 layers of Pb--Ba--Sn--Nb--Cu--Al in the case of 8 layers. In the same manner as described above, the materials, their combinations, and the respective thicknesses are determined by the method shown in Example 15 from the properties of the X-ray source/scattered X-rays and the reduction target of the air dose rate.
複合吸収材料は多種多様な組合せパターンがあり、具体的な材質とその組合せや各々の厚さは、Ｘ線源の一次Ｘ線および散乱Ｘ線の性状や空間線量率の低減目標から実施例１５に一例を示す手法で決めることになる。次項（実施例１７）以降でその構造の実施例を述べることになるが、その前にここでは複合吸収材料の素材としての機械的特性、すなわち可撓（可とう）性（微弾性とも言う）と強度（剛性とも言う）について、分類して整理する。
実施例１５の通り、複合吸収材料は、金属材料の薄板材等で構成した上限とする一例では全体の厚みが１．５ｍｍ程度で、重さが１０～１２Ｋｇ／ｍ２となっている。複合吸収材料は一定の重量があるため、可撓性のある材料で重量を分散させて人体組織や機械に沿わせて設置する場合（以下、「柔軟型」という）と、自前の強度で自立させて設置する場合（以下、「自立型」という）がある。前者の分類の柔軟型のものはＰｂ、Ｂａ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌ等の元素を主成分として含む材料であり、これを「可撓性複合吸収材料８０」と呼ぶ。後者の分類の自立型のものは機械的強度の高い１種類以上のＭｏ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｇ等の元素の単体や化合物を含む材料を構成の中に加えた材料であり、これを「剛性複合吸収材料７９」と呼ぶ。
Composite absorbing materials have a wide variety of combination patterns, and the specific materials, their combinations, and the thicknesses of each material depend on the properties of the primary X-rays and scattered X-rays of the X-ray source and the reduction target of the air dose rate. will be determined by the method shown in . Examples of the structure will be described in the next section (Example 17) and later, but before that, the mechanical properties as a material of the composite absorbent material, that is, the flexibility (also called microelasticity) and strength (also known as rigidity) are classified and organized.
As in Example 15, the composite absorbent material is made up of thin sheets of metal material, and in one example, has a total thickness of about 1.5 mm and a weight of 10 to 12 kg/m 2 . Since the composite absorbent material has a certain weight, it can be installed along the human body tissue or machine by distributing the weight with a flexible material (hereinafter referred to as "flexible type"), or it can stand on its own with its own strength. There is a case where it is installed by letting it stand (hereinafter referred to as “self-supporting type”). The flexible type of the former category is a material containing elements such as Pb, Ba, Sn, Nb, Ca, Cu, Mn, Si, and Al as main components, and is referred to as a "flexible composite
（複合吸収材料を用いた構造の実施例その１：人体用の複合吸収材料）
実施例１７ではＸ線透視装置での散乱体の１つである患者・被検者の人体用の複合吸収材料８１の構造の例を示す。人体用の複合吸収材料は図１３の通り、人体を包むように外側を取り囲んで設置する。人体が散乱体であるため、人体側がＰｂの低反射減弱層（初層）となる。（ａ）は柔軟型の吸収体８２、（ｂ）は自立型の吸収体８３の構造例である。人体６－ａは複合吸収材料２０で外側を囲んでテーブル５の天板５－ａ上に横たわることになる。人体用の複合吸収材料８１には、一次Ｘ線の照射野部分をくり抜いた、くり抜き部８４がある構造となる。また、人体内のかなりの距離を透過するため、胸部・胴部のみならず頭部や下腹部まで外側を囲んで設置しなければならない。
図１３の（ａ）柔軟型のａは着衣型の吸収体８２－ａ、ｂは敷布・掛布型の吸収体８２－ｂである。図１３の（ｂ）自立型の吸収体８３のａはアーチ型の吸収体８３－ａ、ｂ．は箱型の吸収体８３－ｂである。いずれの場合でも、一次Ｘ線が透過する照射野の部分は、複合吸収材料に円形や角形等の穴状のくり抜き部を設ける。また、頭部には可撓性複合吸収材料８０で作った目・口の部分に穴を開けただけの、より隠れる部分が多い目出し帽やヴェールやニカブ等（以下、「頭部カバー８５」という）を設ける。頭部カバー８５の代わりに頭部フード８５－ａを設けても良い。
(Example 1 of Structure Using Composite Absorbent Material: Composite Absorbent Material for Human Body)
Embodiment 17 shows an example of the structure of a composite absorbing material 81 for the human body of a patient/examinee, which is one of the scatterers in an X-ray fluoroscope. The composite absorbent material for the human body is placed around the outside to enclose the human body, as shown in FIG. Since the human body is a scatterer, the Pb low reflection attenuation layer (first layer) is on the human body side. (a) shows a structure example of a
In FIG. 13(a), flexible type a is a clothing-type absorbent body 82-a, and b is a sheet/hanging-cloth type absorbent body 82-b. In (b) of FIG. 13, a self-supporting absorbent body 83 is an arch-shaped absorbent body 83-a, b. is a box-shaped absorbent body 83-b. In either case, the portion of the irradiation field through which the primary X-rays pass is provided with a hole-shaped cut-out portion such as a circular or square shape in the composite absorbent material. Also, on the head, a balaclava, a veil, a niqab, etc. (hereinafter referred to as "head cover 85 ) is provided. Instead of the
図１３の（ａ）柔軟型のａ．着衣型の吸収体８２－ａは、可撓性複合吸収材料８０を生地としたフード付きの前合わせ検査衣８６の例を示す。これは病院での検査衣の素材をそのまま複合吸収材料２０としたものであり、患者・被検者が着用する。検査衣ではなく、レインコートの一種であるポンチョのようなものでも良いが、術者の手技のために前合わせの構造としなければならない。効率良く患者・被検者の外側を囲んで設置することができるのが特長であるが、可撓性複合吸収材料８０を裁断して縫製・成形しなければならない。要件に見合う元素を含んだＳｉ等の無機化合物材料の場合、柔軟性のあるものは多数考えられる。金属材料の場合は、可撓性複合吸収材料８０となる、Ｐｂ－Ｓｎ－Ｃｕ－Ａｌやその一部分の元素を含む材料により構成できる。
後述の実施例２１の通り、着衣型の吸収体８２－ａを製造するための可撓性複合吸収材料８０を製造する環境は整っている。現状で市販品はないが、従来技術の水準を考慮すれば、例えば金属材料でも可撓性複合吸収材料８０となるＰｂ－Ｓｎ－Ｃｕ－Ａｌをクラッド圧延して一体化させたシート材料を製造することも可能である。
FIG. 13(a) flexible type a. The garment-type absorbent body 82-a shows an example of a hooded front-fitting examination garment 86 made of the flexible composite
As described in Example 21 below, the environment for manufacturing the flexible composite
図１３の（ａ）柔軟型のｂ．敷布・掛布型の吸収体８２－ｂは、可撓性複合吸収材料８０の薄くて長方形の平板状（シート状）である。患者・被検者に医療従事者が普段に使用している高分子化合物製の掛布・シーツとは材質が変わるだけであり、敷布８７と掛布８８は、共にａ．の着衣型の吸収体８２－ａのように縫製は必要ない。患者・被検者等にあまり違和感がなく、医療従事者による取扱いも容易であるのが特長である。
敷布８７は材質が可撓性複合吸収材料８０によるシーツのようなシート状である。敷布８７は、人体６－ａを包むようにテーブル５上で内側に折り曲げて使用する。照射野のくり抜き部５４があるが、この位置が変わらなければ、患者・被検者の人体組織に毎回の取付ける必要はなく、テーブル５上で静置しても良い。テーブル等に静置して利用する場合は、多少重量が重くても構わない。
一方、掛布８８は材質が可撓性複合吸収材料８０による掛布団のようなシート状である。掛布８８は、人体６－ａを包むようにして人体の下側に折込んで使用する。照射野にくり抜き部８４がある。掛布８７により患者・被検者の人体と敷布およびテーブルの間を密着する。患者・被検者にとって掛布８７が重い場合は、掛布の内側に炭素繊維製の骨組みを設置して荷重を支えても良い。
FIG. 13(a) flexible type b. The spread/cover type absorbent body 82-b is a thin rectangular flat plate (sheet) of the flexible composite
The blanket 87 is made of flexible composite
On the other hand, the blanket 88 is made of the flexible composite
図１３の（ｂ）自立型のａ．アーチ型の吸収体８３－ａの場合は、剛性複合吸収材料７９を半円筒状に成形し、テーブル上で自己（吸収体）が自重を支える掛布８７と同じ機能のものである。ｂ．箱型の吸収体８３－ｂは、剛性複合吸収材料７９を折り曲げプレス加工して成形し、テーブル５上で自己が自重を支える構造である。テーブル側には複合吸収材料２０がないので、テーブル５上に敷布８７を設置する。また、頭部に複合吸収材料２０がないので、頭部カバー８５を使用する。天井には照射野のくり抜き部８４がある。共に両端部は前項の可撓性複合吸収材料８０の敷布８７（シーツ）の材料で患者・被検者の人体と敷布８７およびテーブルの間を密着する。
FIG. 13(b) self-supporting a. In the case of the arch-shaped absorbent body 83-a, the rigid composite absorbent material 79 is formed into a semi-cylindrical shape and has the same function as the hanging cloth 87 in which the absorbent body supports its own weight on the table. b. The box-shaped absorbent body 83-b is formed by bending and pressing the rigid composite absorbent material 79, and has a structure in which it supports its own weight on the table 5. FIG. Since there is no composite
（複合吸収材料を用いた構造の実施例その２：テーブル用の複合吸収材料）
実施例１８ではＸ線透視装置での散乱体の１つであるテーブル（寝台）用の複合吸収材料の構造の例を示す。現在、医療用のＸ線透視装置で用いられているテーブルはＸ線の吸収が少ないので透過量は多くなるように炭素繊維（ＣＦＲＰ）製のものが多い。図３から炭素（Ｃ）のＥupは１９ＫｅＶであり、一次Ｘ線がこれ以上のエネルギーとなると光電効果よりもコンプトン散乱の確率が高い。そのため、炭素（Ｃ）が主成分であるＣＦＲＰからは、身体組織と同様にコンプトン散乱による散乱Ｘ線の発生割合は多い。テーブル用の複合吸収材料９１は図１４の通り、テーブルの外側を包むように取り囲んで、または、上下面を２枚で挟んで設置する。（ａ）は梱包カバー型の吸収体９１－ａ、（ｂ）は貼付け板型の吸収体９１－ｂの構造例である。テーブル用の複合吸収材料９１も、一次Ｘ線の照射野部分をくり抜いたくり抜き部８４がある構造となる。テーブル５が散乱体であるため、テーブル側がＰｂの低反射減弱層（初層）となる。
(Example 2 of Structure Using Composite Absorbent Material: Composite Absorbent Material for Table)
Example 18 shows an example of the structure of a composite absorbing material for a table (bed), which is one of the scatterers in an X-ray fluoroscope. Many of the tables currently used in medical X-ray fluoroscopes are made of carbon fiber (CFRP) so as to increase the amount of X-rays transmitted because they absorb little X-rays. From FIG. 3, the Eup of carbon (C) is 19 KeV, and when the energy of the primary X-ray is higher than this, the probability of Compton scattering is higher than that of the photoelectric effect. Therefore, CFRP, which is mainly composed of carbon (C), generates a large proportion of scattered X-rays due to Compton scattering, similar to body tissue. As shown in FIG. 14, the composite absorbent material 91 for the table is placed so as to wrap around the outside of the table, or sandwiched between two upper and lower surfaces. (a) is a structure example of a packing cover type absorber 91-a, and (b) is a structure example of a sticking plate type absorber 91-b. The composite absorbent material 91 for the table also has a structure in which a cutout portion 84 is formed by cutting out the irradiation field portion of the primary X-rays. Since the table 5 is a scatterer, the table side becomes a low reflection attenuation layer (first layer) of Pb.
図１４の（ａ）梱包カバー型の吸収体９１－ａの場合は、材質が可撓性複合吸収材料８０による筒状の袋である梱包カバー９２を使用する。梱包カバー９２は、テーブルカバーのようなものであり、開放された端部より差し込む構造である。可撓性複合吸収材料８０を裁断し、取扱いが容易な構造に裁縫する。極端に照射野の位置が変わらなければ、梱包カバー９２を取り付ける位置を僅かに移動することにより照射野のくり抜き部８４の位置を変えることができる。この梱包カバー型の吸収体９１－ａの筒状の梱包カバー９２の変形例として、前記実施例１７の可撓性複合吸収材料８０による着衣型の吸収体８２－ａのポンチョの例のように、人体とテーブルを一体として差し込むことで外側を取り囲んで設置しても良い。
図１４の（ｂ）テーブル型の吸収体９１－ｂの場合は、テーブル５の天板を２枚の剛性複合吸収材料７９の貼付け板９３で挟むものである。すなわち、天板５－ａ上面の上貼付け板９３－ａと、天板５－ａ下面の下貼付け板９３－ｂがある。上貼付け板９３－ａと下貼付け板９３－ｂには照射野のくり抜き部６４がある。照射野に近い位置にある天板５－ａの端部には端面貼付け板９３－ｃを貼り付ける。全ての貼付け板は、テーブル側が低反射減弱層のＰｂとなるように設置する。
なお、Ｘ線源１からの一次Ｘ線に散乱成分が多く、テーブル５の天板５－ａ下面の広い範囲に高いエネルギーの散乱Ｘ線が照射される場合は、追加貼付け板９３－ｄを照射野付近に貼り付ける。追加貼付け板９３－ｄは、低反射減弱層のＰｂが一次Ｘ線の照射に曝されてＫ－Ｘ線が発生しないように注意する必要があり、場合によっては取り外して設置する。
In the case of (a) packing cover type absorber 91-a in FIG. 14, packing cover 92, which is a tubular bag made of flexible composite
In the case of the table-type absorber 91-b in FIG. 14(b), the top plate of the table 5 is sandwiched between two sticking plates 93 of the rigid composite absorbent material 79. As shown in FIG. That is, there are an upper attachment plate 93-a on the upper surface of the top plate 5-a and a lower attachment plate 93-b on the lower surface of the top plate 5-a. The upper attachment plate 93-a and the lower attachment plate 93-b have cut-out
In addition, when the primary X-rays from the
（複合吸収材料を用いた構造の実施例その３：Ｘ線可動絞り用の複合吸収材料）
実施例１９ではＸ線透視装置での散乱体であるＸ線源１のＸ線可動絞り３用の複合吸収材料２０の構造の例を示す。Ｘ線可動絞り用の複合吸収材料９５は図１５の通り、Ｘ線源全体の外側を包むように取り囲んで設置する。（ａ）はＸ線源用の吸収体９６、（ｂ）は懸垂型の吸収体９７、（ｃ）は床置き型の吸収体９８の構造例である。
非特許文献１５（宮川潤ら、２０１７）では、Ｘ線源の上半分に鉛製のカバー（厚さ０．１７５ｍｍ）を設置すると、床上１３０ｃｍの点における診療室内等の空間線量率は上下部防護カーテンを装着した状態でも１３～４５％は低減したと述べている。また、鉛製のカバーのＸ線を放出する開口の切取り面積を調整して一次Ｘ線束と含鉛シートの隙間をなくした方が散乱線を遮へいできたと述べている。しかし、空間線量率は大きく低減する訳ではなかったと述べている。前記実施例５で述べた通り、Ｘ線可動絞り３からの散乱Ｘ線はＡｌ等の付加（濾過）フィルタ４からのコンプトン散乱によるものが多いと予想され、側方や後方である床方向も含めてあらゆる方位に放出される。そのため、Ｘ線可動絞り３用の複合吸収材料２０は床方向を含めてＸ線源１を包んで取り囲まなければならない。なお、アンダーチューブ型Ｘ線透視装置の場合は、付加（濾過）フィルタ４かからの後方散乱は床面への散乱を意味する。
(
In Non-Patent Document 15 (Jun Miyagawa et al., 2017), when a lead cover (thickness 0.175 mm) is installed in the upper half of the X-ray source, the air dose rate in the examination room at a point 130 cm above the floor is Even with protective curtains installed, it is said that 13 to 45% has been reduced. He also states that scattered rays could be better shielded by eliminating the gap between the primary X-ray flux and the lead-containing sheet by adjusting the cut area of the opening of the cover made of lead that emits X-rays. However, it states that the air dose rate did not decrease significantly. As described in Example 5, the scattered X-rays from the
図１５の（ａ）Ｘ線源用の吸収体９６は、Ｘ線管球部を含めたＸ線源１の外側を包んで取り囲んで設置する。また、一次Ｘ線の放出口であるＸ線管球の窓９９には円形のくり抜き部８４を設ける。Ｘ線源カバー型の吸収体９６は構造が簡単なことが特長であり、Ｃアーム１２でＸ線源１が移動した場合でも吸収体として機能するが、Ｘ線源１からテーブル５に至る空間での散乱線等は吸収することができない。
図１５の（ａ）は梱包型の吸収体であり、シート状の可撓性複合吸収材料８０の真ん中に円形のくり抜き部８４を設けた風呂敷のようなＸ線源梱包１００である。Ｘ線源梱包１００でＸ線源１を漏れなく包み、底面で結合または留め具で締結する。移動機構１２－ｂとの接合は一度接合ボルト等を取外した上でＸ線源梱包１００によりＸ線源１を包み、接合ボルト等はＸ線源梱包１００を貫通させて再度移動機構１２－ｂに取付けする。接合ボルトのＸ線管球側の端部には円盤状の鉛板を貼り付けて散乱Ｘ線の漏出を防ぐ。
前述の実施例１７の通り、Ｘ線源カバー１０１を製造するための環境や材料は整っている。
(a) of FIG. 15, an
FIG. 15(a) shows a package-type absorber, which is an
As in the seventeenth embodiment described above, the environment and materials for manufacturing the X-ray source cover 101 are ready.
図１５の（ｂ）懸垂型の吸収体９７は、市販の防護カーテンのように可撓性複合吸収材料８０をテーブル５とＣアーム摺動受部１２－ａの下面から懸垂してＸ線源１の外側を囲んで覆う構造の底付き懸垂カーテン１０２である。但し、診療室内等の床面に向けた散乱Ｘ線を吸収するために底付きとなっている点が市販の防護カーテンと異なる。Ｃアーム１２の稼働方向に幅が広いカーテンとすればＣアーム１２でＸ線源１が移動した場合でも吸収体として機能させることができる。また、Ｘ線源１からテーブル下端に至る空間もカーテンの内部にできるので、ここでの散乱線も吸収できる。底付き懸垂カーテン１０２の上端部はテーブル５の天板５－ａの下面に隙間なく密着させる。Ｃアーム摺動受部１２－ａとの接合部も同様である。散乱Ｘ線が漏出する隙間が避けられない状況であれば、密着用治具１０３を設置する。
FIG. 15(b) suspending type absorber 97 suspends the flexible composite
図１５の（ｃ）床置き型の吸収体９８は、剛性複合吸収材料７９で製作した底付き箱１０４によりＸ線源１の外側を囲んで覆う構造である。上述の懸垂型の吸収体９７と同様にＸ線源１の移動やテーブル５との空間における散乱線に対応できる。また、床置き型であるため、ある程度、重量を気にせずに必要機能に見合った複合吸収材料の仕様を決めることができることが特徴である。また、底付き箱１０３の上端部はテーブルの天板下面に隙間なく密着させる。Ｃアーム摺動受部１２－ａとの接合部も同様である。散乱Ｘ線が漏出する隙間が避けられない状況であれば、同様に密着用治具１０３を設置する。
The floor-type absorber 98 of FIG. 15(c) has a structure in which the outside of the
（複合吸収材料の素材の普及状況と製造方法）
実施例２０では、実施例１５～１９で使用する材料のうち、複合吸収材料に利用可能な金属材料の他の用途での普及状況と複合吸収材料の製造方法を示す。
(Prevalence of materials for composite absorbent materials and manufacturing methods)
In Example 20, among the materials used in Examples 15 to 19, the prevalence of metal materials that can be used for composite absorbent materials in other applications and methods for manufacturing composite absorbent materials will be described.
金属材料による薄い板材（シート）のクラッド圧延（圧接）材や表面メッキ材の現状技術による普及状況を以下に説明する。
(1)鉛シート（Ｐｂシート）は防音シートとして既に国内で普及しており、多種の厚さ０.３～３ｍｍのＰｂ圧延シートが国内で市販されている。
(2)タングステンシート（Ｗシート）は放射線遮へいシートとして既に国内で普及しており、多種の厚さ０．１～５ｍｍのＷ圧延シートが国内で市販されている。
(3)スズは工業的には軸受け用ホワイトメタルやＰｂ－Ｓｎ合金であるはんだやブリキ用メッキ素材が普及している。国内で板材としては装飾用の厚さ１.８～３.５ｍｍのＳｎ板や泉メタル（株）社で実験用のＳｎ圧延シート（箔）が市販されている。また、海外製品では工業規模の圧延シート（コイル）も市販されている。
(4)銀シート（Ａｇシート）はＡｌよりも強度の高い耐紫外線・防水性のプラスチックを複合した耐候性シートとして既に国内で普及している。金属の単価が高いため市販の純金属の板材は０．０１～３ｍｍのＡｇ圧延板の小片が市販されている。
(5)ニオブシート（Ｎｂシート）は工業的な用途が少ないが、研究開発用に厚さ０.１～１５.０ｍｍのＮｂ板が国内で市販されている。また、シートと板がＡＳＴＭ Ｂ３９３に規定されており、海外製品では工業規模の圧延シート（コイル）も市販されている。
(6)銅シート（Ｃｕシート）は耐食シートや導電・基板シートとして既に国内で普及しており、厚さ０.１～６０ｍｍのＣｕ圧延シート（コイル）が三宝メタル販売（株）社等で既に市販されている。
(7)チタンシート（Ｔｉシート）は耐食シートや装飾シートとして既に国内で普及しており、多種の厚さ０．００２～6ｍｍのＴｉ圧延シート（コイル）が市販されている。
(8)アルミニウムシート（Ａｌシート）は装飾用シートや食品梱包ホイルとして既に国内で普及しており、多種の厚さ０．０１～１０ｍｍのＡｌ箔やＡｌ圧延シート（コイル）が国内で市販されている。
(9)Ｃｕ－Ａｌクラッド圧延材は、厚さ０.１ｍｍの薄膜状の製品がバイメタル・ジャパン（株）社や東洋鋼鈑（株）社等で既に市販されている。また、Ｃｕ－ＡｌやＳｎ－Ｃｕのクラッド箔材は、バイメタル・ジャパン（株）社で製造可能とされている。
(10)炭素鋼（Ｆｅ）を基材としたクラッド圧延材は多くの種類が既に国内で普及している。特許文献５のＡｌクラッド鋼やＣｕクラッド鋼が地下鉄のリアクションプレートや耐食性鋼板として既に普及している。また、ＪＩＳ Ｇ ３６０３にＴｉクラッド鋼が規定されている。さらにステンレス鋼（ＳＵＳ）を基材としたＡｌ－ステンレス鋼クラッド材は電磁誘導式炊飯器用に普及している。
(11)鉄やステンレス鋼を基材としたクラッド材料の規格としてＪＩＳ Ｇ ３６０１にはステンレスクラッド鋼が、ＪＩＳ Ｇ ３６０２にはニッケル及びニッケル合金クラッド鋼が、ＪＩＳ Ｇ ３６０３にはチタンクラッド鋼が、ＪＩＳ Ｇ ３６０４には銅及び銅合金クラッド鋼が、規定されている。
(12)遮へい材料や吸収材料等で必要厚さが比較的薄い場合は、メッキや溶射等の表面処理をした鋼板を利用することもできる。例えば、材料等の規格としてＪＩＳ Ｇ ３３０３にはＳｎを鋼板にメッキしたぶりき及びぶりき原板が、ＪＩＳ Ｇ ３３０２には溶融亜鉛めっき鋼板及び鋼帯が、ＪＩＳ Ｇ ３３１４には溶融アルミニウムめっき鋼板及び鋼帯が規定されている。
(13)同様に製造方法等の規格としてＪＩＳ Ｈ ８６１９には電気すずめっきが、ＪＩＳ Ｈ ８６４１には溶融亜鉛めっきが、ＪＩＳ Ｈ ８６１５には工業用クロムめっきが、ＪＩＳ Ｈ ８６１７にはニッケルめっき及びニッケル－クロムめっきが、ＪＩＳ Ｈ ８６２１には工業用銀めっきが、ＪＩＳ Ｈ ８６４６には無電解銅めっきが、ＪＩＳ Ｈ ８６４２には溶融アルミニウムめっきが規定されている。
The prevailing state of the current state of the art of clad rolling (pressure welding) materials and surface plating materials of thin plates (sheets) made of metal materials will be described below.
(1) Lead sheets (Pb sheets) are already widely used in Japan as soundproof sheets, and various types of rolled Pb sheets with a thickness of 0.3 to 3 mm are commercially available in Japan.
(2) Tungsten sheets (W sheets) are already widely used in Japan as radiation shielding sheets, and various W rolled sheets with a thickness of 0.1 to 5 mm are commercially available in Japan.
(3) Tin is widely used industrially as a white metal for bearings, as a Pb--Sn alloy solder, and as a plating material for tinplate. In Japan, Sn plates with a thickness of 1.8 to 3.5 mm for decoration and rolled Sn sheets (foils) for experiments are commercially available from Izumi Metal Co., Ltd. as plate materials. As for overseas products, industrial-scale rolled sheets (coils) are also commercially available.
(4) Silver sheets (Ag sheets) are already in widespread use in Japan as weather-resistant sheets that combine UV-resistant and waterproof plastics that are stronger than Al. Since the unit price of metal is high, small pieces of Ag rolled plates of 0.01 to 3 mm are commercially available pure metal plates.
(5) Niobium sheets (Nb sheets) have few industrial uses, but Nb sheets with a thickness of 0.1 to 15.0 mm are commercially available in Japan for research and development purposes. In addition, sheets and plates are specified in ASTM B393, and industrial-scale rolled sheets (coils) are commercially available as overseas products.
(6) Copper sheets (Cu sheets) are already widely used in Japan as corrosion-resistant sheets and conductive/substrate sheets. Already on the market.
(7) Titanium sheets (Ti sheets) are already widely used in Japan as corrosion-resistant sheets and decorative sheets, and various rolled Ti sheets (coils) with a thickness of 0.002 to 6 mm are commercially available.
(8) Aluminum sheets (Al sheets) are already widely used in Japan as decorative sheets and food packaging foils, and various Al foils and Al rolled sheets (coils) with a thickness of 0.01 to 10 mm are commercially available in Japan. ing.
(9) As for the Cu--Al clad rolled material, a thin film product with a thickness of 0.1 mm is already commercially available from Bimetal Japan Co., Ltd., Toyo Kohan Co., Ltd., and the like. Also, Cu--Al and Sn--Cu clad foil materials can be manufactured by Bimetal Japan Co., Ltd.
(10) Many types of clad rolled materials using carbon steel (Fe) as a base material are already in widespread use in Japan. Al-clad steel and Cu-clad steel of
(11) Standards for clad materials based on iron or stainless steel include JIS G 3601 for stainless clad steel, JIS G 3602 for nickel and nickel alloy clad steel, and JIS G 3603 for titanium clad steel. JIS G 3604 specifies copper and copper alloy clad steel.
(12) If the necessary thickness of shielding material or absorbing material is relatively thin, it is possible to use a steel plate that has undergone surface treatment such as plating or thermal spraying. For example, as a standard for materials, JIS G 3303 includes tin plate and tin plate base plate obtained by plating a steel plate with Sn, JIS G 3302 includes hot-dip galvanized steel plate and steel strip, and JIS G 3314 includes hot-dip aluminum-plated steel plate and steel strip. A steel strip is specified.
(13) Similarly, as standards for manufacturing methods, etc., JIS H 8619 is for electrolytic tin plating, JIS H 8641 is for hot dip galvanization, JIS H 8615 is for industrial chrome plating, JIS H 8617 is for nickel plating and JIS H8621 defines industrial silver plating, JIS H8646 defines electroless copper plating, and JIS H8642 defines hot dip aluminum plating.
前項の金属材料による薄い板材（シート）のクラッド圧延（圧接）材や表面メッキ材の現状技術を応用し、複合吸収材料を製造する方法を説明する。前項の通り、Ｆｅ（ＳＵＳを含む）、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌ等はクラッド圧延技術が既に普及している。また、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃｕは表面メッキ技術が既に普及している。Ｔｉ、Ｆｅ（同）、Ｎｉ、Ｍｏ等の板材を基材として、薄い板材（シート）が市販されているＳｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｃｕ等の複数をクラッド圧延する技術は、現状で工業的に十分に利用可能である。そのため、多層吸収層を1枚または2枚のクラッド圧延材として製造することは可能である。最外層のＡｌやＴｉも同様である。さらに近未来的には開発により低反射減弱層のＰｂを加えてクラッド圧延材とすることも期待される。すなわち、本発明の複合吸収材料は、現時点では２枚程度のクラッド圧延シートとして製品を実用できる。また、近未来的にはこれを1枚のクラッド圧延シートにすることも可能である。 A method of manufacturing a composite absorbent material will be described by applying the current technology of clad rolling (pressure welding) materials and surface plating materials of thin plate materials (sheets) made of metal materials described in the previous section. As described in the previous section, the clad rolling technology is already widely used for Fe (including SUS), Ti, Cu, Al, and the like. In addition, surface plating technology is already widely used for Sn, Zn, Cr, Ag, and Cu. The technique of clad rolling a plurality of commercially available thin plates (sheets) of Sn, Zn, Cr, Cu, etc., using a plate material such as Ti, Fe (same), Ni, Mo, etc. as a base material is not industrially feasible at present. sufficiently available. Therefore, it is possible to manufacture the multilayer absorber layer as one or two clad rolls. The same applies to Al and Ti in the outermost layer. Furthermore, in the near future, it is expected that Pb, which is a low-reflection-attenuating layer, will be added to produce a clad rolled material through development. That is, at present, the composite absorbent material of the present invention can be put into practical use as a product of about two clad rolled sheets. In the near future, it is also possible to make this into one clad rolled sheet.
大量生産する際には複合吸収材料は前述のクラッド圧延法や表面メッキ法により製造するのが良いが、少量生産の場合や構造体を製造する際には、別の方法も考えられる。例えば、少量生産の場合は摩擦圧接、爆発圧接、ガス圧接または拡散接合等により製造することも可能である。肉盛り溶接（オーバーレイ）することも可能である。さらに構造体を製造する場合は熱間または冷間の鍛造により圧接することも可能である。また、鋳込み材をクラッド圧延することも可能である。 For mass production, the composite absorbent material is preferably produced by the above-described clad rolling method or surface plating method. For example, in the case of small-scale production, it is possible to manufacture by friction welding, explosive welding, gas pressure welding, diffusion welding, or the like. Build-up welding (overlay) is also possible. Furthermore, when manufacturing a structure, pressure welding can be performed by hot or cold forging. It is also possible to clad roll the cast material.
（本発明の複合吸収材料のＸ線透過試験）
実施例２１では、複合吸収材料による線減衰および線エネルギー吸収（同・電子吸収）の度合いを大まかに把握するために、既存の試験基準に則って本発明で実施したＸ線透過試験（以下、「本実験」という）の方法と結果を報告する。
原則として参照した試験基準は１９５７年に制定され２０１１年に改訂されたＪＩＳ Ｚ４５０１（診断用Ｘ線防護用具）の鉛当量試験であり、これは検量線を厚さが既知の鉛板による補間法で求め、透過線量率の比較で試験品の鉛当量を評価するものである。具体的な試験方法や試験条件は２０１６年に制定されたＪＩＳ Ｔ６１３３１－１（第１部：材料の減弱特性の決定方法）に準拠した。ＪＩＳ Ｔ６１３３１－１では、診断用装置と防護用具に則した線質が規定された。また、防護用具の散乱線を評価する試験方法である逆ブロードビーム条件が新たに追加された。一般に逆ブロードビーム条件は試験装置による散乱の影響を排除して透過線量率を評価でき、検出器は試験体の近傍に面積型線量計を設置するため、純粋に試験品による散乱の程度が評価できると言われている。また、ナロービーム条件は固定絞りと検出器（ペンシルまたは指先型線量計等）の間に距離があるため、遮へい体としての試験品の散乱によるビルドアップを評価できると言われている。
本発明は散乱線を減弱して吸収する複合吸収材料の評価であるため、この逆ブロードビーム条件による試験評価が最も相応しい。しかし、従来行われてきたのはナロービーム条件も多いことから参考として実施し、結果を比較した。今回は、患者身体による散乱線を前提としたエネルギー領域で評価した。ナロービーム条件は主に透過成分を測定し、測定できる前方への小角な散乱成分は全体の一部である。これに対して、逆ブロードビーム条件は透過成分に加え、試験品による散乱成分は広角な前方への散乱成分と一部の側方への散乱成分を測定できる。この両者を比較すると、複合吸収材料による線エネルギー吸収の効果が差として表現されると考えられる。また、更に一部では鉛当量（ｍｍＰｂ）を評価した
(X-ray transmission test of the composite absorbent material of the present invention)
In Example 21, an X-ray transmission test (hereinafter referred to as We will report the method and results of the “this experiment”).
In principle, the test standard referred to is the lead equivalent test of JIS Z4501 (diagnostic X-ray protective equipment) established in 1957 and revised in 2011, which is an interpolation method using a lead plate with a known thickness for the calibration curve. , and the lead equivalent of the test sample is evaluated by comparing the transmitted dose rate. Specific test methods and test conditions conformed to JIS T61331-1 (Part 1: Method for determining attenuation characteristics of materials) established in 2016. JIS T61331-1 stipulates radiation quality for diagnostic equipment and protective equipment. In addition, the reverse broad beam condition, which is a test method for evaluating the scattered radiation of protective equipment, has been newly added. In general, the reverse broad beam condition eliminates the influence of scattering by the test equipment to evaluate the transmitted dose rate, and the detector is an area-type dosimeter installed near the specimen, so the degree of scattering by the specimen is evaluated purely. It is said that it can be done. In addition, it is said that the narrow beam condition can evaluate the buildup due to the scattering of the specimen as a shield because there is a distance between the fixed aperture and the detector (pencil or fingertip dosimeter).
Since the present invention is an evaluation of a composite absorbing material that attenuates and absorbs scattered radiation, test evaluation under this reverse broad beam condition is most appropriate. However, since many of the conventional methods have been performed under narrow beam conditions, they were performed as a reference and the results were compared. This time, we evaluated in the energy domain assuming scattered radiation from the patient's body. The narrow beam condition mainly measures the transmission component, and the measurable small forward scattering component is a part of the total. On the other hand, in the reverse broad beam condition, in addition to the transmission component, the scattering component by the specimen can be measured as a wide-angle forward scattering component and a part of the side scattering component. When these two are compared, it is considered that the effect of linear energy absorption by the composite absorbent material is expressed as a difference. In addition, some evaluated the lead equivalent (mmPb)
（供試材料）
本実験の供試材料を説明する。この試験は逆ブロードビーム条件およびナロービーム条件であるため、実験材料は比較的小さいサイズの四角平切板であり、幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍのＰｂ板・Ｓｎ板・Ｎｂ板・Ｃｕ板・Ａｌ板とした。多層試験品は２～５枚を重ね、比較用Ｐｂ板は１～２枚を重ねて実験装置の所定位置に保持ケースにより取付ける。
Ｐｂ板（純度＞９９％）はニラコ製の厚さ０．２、０．３ｍｍの２種類を用意した。なお、多層試験品ではないが比較用Ｐｂ板として０．５ｍｍを用意した。
Ｓｎ板（純度＞９８．５％）は千住金属工業製の厚さ０．１、０．３ｍｍの２種類を用意した。
Ｎｂ板（純度＞９８．５％）はアルバック製の厚さ０．１、０．３ｍｍの２種を用意した。
Ｃｕ板（純度＞９８．５％）はリカザイ製の厚さ０．１、０．３ｍｍの２種類を用意した。
Ａｌ板（純度＞９９％）は、東洋アルミニウム製の厚さ０．１、０．３ｍｍの２種類と、パール金属製の厚さ０．０４ｍｍの３種類を用意した。
供試材料の組み合わせ条件は、表１０に示す通りである。
(test material)
The test materials for this experiment will be explained. Since this test is performed under reverse broad beam conditions and narrow beam conditions, the test materials are relatively small square flat plates of 100 mm width × 100 mm length Pb plate, Sn plate, Nb plate, Cu plate, and Al. made into a board. 2 to 5 multilayer test samples are stacked, and 1 to 2 comparative Pb plates are stacked and attached to a predetermined position of the experimental device with a holding case.
Two types of Pb plates (purity>99%) with thicknesses of 0.2 and 0.3 mm made by Nilaco were prepared. Although it is not a multi-layer test product, a 0.5 mm Pb plate was prepared as a comparative Pb plate.
Two types of Sn plates (purity>98.5%) with thicknesses of 0.1 and 0.3 mm manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd. were prepared.
Two types of Nb plates (purity>98.5%) with thicknesses of 0.1 and 0.3 mm made by ULVAC were prepared.
Two types of Cu plates (purity>98.5%) with thicknesses of 0.1 and 0.3 mm were prepared by Rikazai.
Al plates (purity >99%) were prepared in two types of thicknesses 0.1 and 0.3 mm manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd. and three types of thickness 0.04 mm manufactured by Pearl Metal Co., Ltd.
Table 10 shows the conditions for combining test materials.
（実験装置）
本実験の実験装置を説明する。本実験の実験装置であるＸ線透過試験装置１１０の概念図を図１６に示す。
図１６の１１０－ａ）逆ブロードビーム条件中のa、ｂ、ｄ、Ｄは、次の通りとした。すなわち、Ｘ線源１中のＸ線管球２の焦点からビーム測定絞り１１４までの距離aは、１４９ｃｍとした。試験品１１５と平面電離箱１１６の外面との間の距離bは５ｍｍとした。なお、測定器の中心までの試料－測定器間距離は１１ｍｍである。前方以外の散乱線の妨害を遮へいするＰｂ製のビーム測定絞り１１４の孔の直径dは２ｃｍとした。平面電離箱１１６の幅Ｄは１８ｃｍとした。
図１６の１１０－ｂ）ナロービーム条件中のa、ｂ、ｃ、Ｗは、次の通りとした。すなわち、焦点からＰｂ製の固定絞り１１３までの距離aは７０ｃｍとした。試験品１１５と検出器有効中心１１７との間の距離bは６０ｃｍとした。固定絞り１１３から試験品１１５までの距離ｃは２０ｃｍとした。Ｗは試験体検出器側表面でのビーム径を指しており、今回は孔の直径の２ｃｍである。
なお、現行ＪＩＳに準拠したため、測定したのは前方に透過した線量率のみであり、今回は側方散乱線や後方散乱線は測定していない。また、今回は前方・側方・後方のＸ線のエネルギー波高分布は測定していない。
(Experimental device)
The experimental apparatus for this experiment will be described. FIG. 16 shows a conceptual diagram of an X-ray transmission test apparatus 110, which is an experimental apparatus for this experiment.
110-a) a, b, d, and D in the reverse broad beam condition in FIG. 16 were as follows. That is, the distance a from the focal point of the
110-b) a, b, c, and W in the narrow beam conditions in FIG. 16 were as follows. That is, the distance a from the focal point to the Pb fixed diaphragm 113 was set to 70 cm. The distance b between the test article 115 and the detector effective center 117 was set to 60 cm. A distance c from the fixed diaphragm 113 to the test piece 115 was set to 20 cm. W refers to the beam diameter at the detector-side surface of the specimen, this
In addition, since it complies with the current JIS, only the dose rate transmitted forward was measured, and side scattered radiation and backscattered radiation were not measured this time. In addition, we did not measure the energy wave-height distribution of forward, sideward, and backward X-rays this time.
（供試材料の組み合わせ）
まず、本実験の供試材料の組み合わせを示す。本実験の１回目（Ｎｏ．１）と２回目（Ｎｏ．２）と３回目（Ｎｏ．３）の供試材料の組み合わせの考え方を表１０に示す。初層のＰｂは低反射減弱層である。多層吸収層の拡散吸収体のＳｎと対になる電子吸収体はＮｂ、拡散吸収体のＮｂの対になる電子吸収体はＣｕである。Ｎｂは拡散吸収体と電子吸収体の両方を兼ねている。１回目～３回目では、供試材料を組み合わせた多層試験品は６～７条件とし、比較用Ｐｂ板は３条件とした。供試材料を組み合わせは各層の種類と厚みをパラメータとした。初層のＰｂは固定であるが、他のＣｕを除く各層は有無のケースで比較した。１回目は管電圧１１０ｋＶで実施し、低反射減弱層のＰｂと多層吸収層のＳｎ、Ｎｂ、Ｃｕに加え、最外層にＡｌを使用した。２回目は同・９０ｋＶと７０ｋＶで実施し、低反射減弱層のＰｂと多層吸収層のＳｎ、Ｎｂ、Ｃｕを使用した。３回目は同・５０ｋＶを加えて、さらに薄いＳｎ、Ｎｂ、Ｃｕを使用することとした。
２回目の実験は表１１の通り、Ｎｏ．２－１～Ｎｏ．２－６の６条件とした。Ｎｏ．２－８～Ｎｏ．２－１０は、比較用Ｐｂ板である。Ｎｏ．２－１１は多層試験品を置かない条件で計測したブランク条件である。
(Combination of test materials)
First, the combination of test materials in this experiment is shown. Table 10 shows the concept of combinations of test materials for the first (No. 1), second (No. 2), and third (No. 3) experiments of this experiment. The first Pb layer is a low reflection attenuation layer. The electron absorber paired with Sn of the diffusion absorber of the multilayer absorption layer is Nb, and the electron absorber paired with Nb of the diffusion absorber is Cu. Nb serves as both a diffusion absorber and an electron absorber. In the 1st to 3rd times, 6 to 7 conditions were applied to the multi-layered test products in which test materials were combined, and 3 conditions were applied to the comparative Pb plate. The type and thickness of each layer were used as parameters for the combination of test materials. The Pb of the first layer was fixed, but each layer except for Cu was compared with and without it. The first time was carried out at a tube voltage of 110 kV, and Al was used as the outermost layer in addition to Pb as the low reflection attenuation layer and Sn, Nb, and Cu as the multilayered absorption layers. The second time was carried out at the same 90 kV and 70 kV, and Pb as the low reflection attenuation layer and Sn, Nb, and Cu as the multilayer absorption layer were used. For the third time, the same voltage of 50 kV was added, and even thinner Sn, Nb, and Cu were used.
The second experiment is as shown in Table 11, No. 2-1 to No. The six conditions of 2-6 were used. No. 2-8 to No. 2-10 is a comparative Pb plate. No. 2-11 is a blank condition measured without placing a multi-layer test piece.
次に、本実験の実験条件を示す。試験体系は２条件とし、ＪＩＳ Ｔ６１３３１－１の逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）とナロービーム条件（ＮＢ）とした。管電圧は３条件とし、１１０、９０、７０ｋＶとした。これに対応する最大のＸ線エネルギーは１１０、９０、７０ＫｅＶであり、対応する実効の平均エネルギーは４５～７７ＫｅＶと予想される。ビーム測定絞り（固定絞り）は１条件で固定し、直径φ２ｃｍの開口とした。上述のパラメータを組み合わせて実施した実験条件を表１２に示す。
本実験はＪＩＳ Ｔ６１３３１－１の試験方法に準じた線質および配置で多層試験品にＸ線を照射し、透過Ｘ線量率を測定した。各多層試験品および各測定位置につき５回測定を行い、平均値および標準偏差を求めた。透過Ｘ線量率（以下、「線量率」という）として表示するＸ線量測定単位は空気衝突カーマであり、単位はミリグレイ／分（ｍＧｙ／分）の単位で示される。
さらに、本実験の測定項目は多層試験品を透過した線量率である。逆ブロードビーム条件では主に透過方向のＸ線を検出する平面電離箱型検出器（面積型線量計）を使用した。面積型線量計は、Ｘ線の照射により線量計の検出器の内部空間（内容積）で生じた電荷（単位：ピコクーロン（ｐＣ））が表示され、これを線量率に換算した。ナロービーム条件では指向性のない指先型検出器を使用し、表示される１ｃｍ線量率を線量率に換算した。
得られた線量率から透過率を算出した。透過率（％）は、対象である各々の多層試験品・比較用Ｐｂ板の線量率をブランクの線量率で割った値を百分率で表示したものである。
Next, the experimental conditions of this experiment are shown. There were two test conditions, a reverse broad beam condition (RBB) and a narrow beam condition (NB) of JIS T61331-1. The tube voltage was set to three conditions, 110, 90 and 70 kV. The corresponding maximum X-ray energies are 110, 90, 70 KeV, and the corresponding effective average energies are expected to be 45-77 KeV. The beam measurement aperture (fixed aperture) was fixed under one condition and had an aperture with a diameter of φ2 cm. Table 12 shows the experimental conditions that were carried out by combining the above parameters.
In this experiment, the multi-layer specimen was irradiated with X-rays with radiation quality and arrangement according to the test method of JIS T61331-1, and the transmitted X-ray dose rate was measured. Five measurements were taken for each multilayer test article and each measurement position, and the average value and standard deviation were determined. The unit of X-ray dosimetry, expressed as penetrating X-ray dose rate (hereinafter "dose rate"), is air impingement kerma, and is expressed in units of milligrays per minute (mGy/min).
Furthermore, the measurement item in this experiment is the dose rate transmitted through the multi-layer specimen. Under the reverse broad beam condition, a planar ionization chamber type detector (an area type dosimeter) that mainly detects X-rays in the transmission direction was used. The area-type dosimeter displays the charge (unit: picocoulomb (pC)) generated in the internal space (inner volume) of the detector of the dosimeter due to X-ray irradiation, and converts this into a dose rate. A non-directional fingertip detector was used under narrow beam conditions, and the displayed 1 cm dose rate was converted to dose rate.
Transmittance was calculated from the obtained dose rate. The transmittance (%) is the value obtained by dividing the dose rate of each target multilayer test article/comparative Pb plate by the dose rate of the blank and expressed in percentage.
（Ｘ線透過試験の実験結果）
実施例２１では１回目（Ｎｏ．１）と２回目（Ｎｏ．２）のＸ線透過試験の逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）およびナロービーム条件（ＮＢ）での実験結果を表１３に示す。表１３のａ．は逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）、表１４のｂ．はナロービーム条件（ＮＢ）を示す。また、表１３では空気衝突カーマの線量率（ｍＧｙ／分）とそこから算出した透過率（％）の平均値を示している。なお、表１３の標準偏差は１σの数値を示しており、プラス方向とマイナス方向の１σの区間におさまる確率は正規分布の場合で約６８％である。
１回目（Ｎｏ．１）は、管電圧１１０ｋＶの条件で、最外層にＡｌ板を配置した試験を行った。２回目（Ｎｏ．２）は、管電圧９０ｋＶと７０ｋVの条件で、最外層にＡｌ板を配置しない試験を行った。
表１３によれば、逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）とナロービーム条件（ＮＢ）の両方ではブランクに比べて、多層試験品と比較用Ｐｂ板の線量率は、Ｘ線の遮へい効果により１～２桁ほど小さくなっていることが判る。多層試験品の透過率は全て比較用Ｐｂ板の０．２ｍｍＰｂ板よりも低く、一部では０．５ｍｍＰｂ板よりも低い。ＲＢＢとＮＢの透過率を比較すると、多層試験品と比較用Ｐｂ板共に、全般にＲＢＢの方がＮＢよりも若干大きな数値となっている。これは試験体系の構成からナロービーム条件（ＮＢ）の方が、検出器に入射せずに空間に逃げる散乱Ｘ線が多いためと考えられる。
(Experimental results of X-ray transmission test)
In Example 21, Table 13 shows the experimental results of the first (No. 1) and second (No. 2) X-ray transmission tests under reverse broad beam conditions (RBB) and narrow beam conditions (NB). Table 13 a. is the reverse broad beam condition (RBB), b. indicates a narrow beam condition (NB). Table 13 shows the dose rate (mGy/min) of the air impinging kerma and the average value of the transmittance (%) calculated therefrom. The standard deviation in Table 13 indicates a numerical value of 1σ, and the probability of falling within the interval of 1σ in the positive direction and the negative direction is about 68% in the case of normal distribution.
In the first test (No. 1), an Al plate was placed as the outermost layer under the condition of a tube voltage of 110 kV. For the second time (No. 2), a test was conducted under the conditions of tube voltages of 90 kV and 70 kV, without arranging the Al plate as the outermost layer.
According to Table 13, both the reverse broad beam condition (RBB) and the narrow beam condition (NB) compared to the blank, the dose rate of the multilayer test article and the comparative Pb plate was 1 to 2 due to the shielding effect of X-rays. It can be seen that it is smaller by an order of magnitude. The transmittances of the multilayer specimens are all lower than the 0.2 mm Pb plates of the comparative Pb plates, and some are lower than the 0.5 mm Pb plates. Comparing the transmittances of RBB and NB, both the multi-layer test sample and the comparative Pb plate generally show slightly larger values for RBB than for NB. This is probably because more scattered X-rays escape into the space without entering the detector under the narrow beam condition (NB) due to the configuration of the test system.
（比較基準とした０．３ｍｍＰｂと０．２ｍｍＰｂの透過率）
本実験の多層試験品の結果を評価する指標について説明する。本実験では、各々の多層試験品の透過率の数値と、多層試験品のＰｂ層（０．３ｍｍＰｂまたは０．２ｍｍＰｂ）のみの透過率の数値とを相互比較することにより、多層吸収層（Ｓｎ、Ｎｂ、Ｃｕ等）により透過率を低下させる効果を評価した。すなわち、多層試験品のＰｂ層のみの透過率を比較基準とし、多層試験品の透過率は比較基準より低ければ低い方が良い。
Ｎｏ．１－３以降およびＮｏ．２－３以降の多層試験品では低反射減弱層として初層に０．２ｍｍＰｂを使用している。０．２ｍｍＰｂの結果は、表１３の比較用Ｐｂ板のＮｏ．２－１０の結果を引用した。表１３の結果により、比較基準とする０．２ｍｍＰｂの透過率は、ＲＢＢの１１０ｋＶ、９０ｋＶ、７０ｋＶでは１５．２％、１１．３％、５．９％となった。ＮＢの９０ｋＶ、７０ｋＶでは１０．３％、４．７％である。
Ｎｏ．１－１～２およびＮｏ．２－１～２の多層試験品では低反射減弱層として初層に０．３ｍｍＰｂを使用している。比較用Ｐｂ板では０．３ｍｍＰｂを計測しなかったため、表１３に示した比較用Ｐｂ板のＮｏ．２－８～１０の計測結果より最小二乗法近似式を求め、０．３ｍｍＰｂの透過率を推定した。比較用Ｐｂ板による０．３ｍｍＰｂ板の透過率の推定の過程と結果を表１４に示す。表１４のａ．は逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）、表１４のｂ．はナロービーム条件（ＮＢ）を示す。
表１４の結果により、比較基準とする０．３ｍｍＰｂの透過率は、ＲＢＢの１１０ｋＶ、９０ｋＶ、７０ｋＶでは１０．８％、７．８％、３．８％となった。ＮＢの９０ｋＶ、７０ｋＶでは７．２％、３．０％となった。
(Transmittance of 0.3 mmPb and 0.2 mmPb as a comparison standard)
An index for evaluating the results of the multi-layer test product in this experiment will be described. In this experiment, by intercomparing the transmittance values of each multilayer test article with the transmittance values of only the Pb layer (0.3 mmPb or 0.2 mmPb) of the multilayer test article, the multilayer absorbing layer (Sn , Nb, Cu, etc.) was evaluated for the effect of lowering the transmittance. That is, the transmittance of only the Pb layer of the multilayer test sample is used as a comparison standard, and the transmittance of the multilayer test sample is preferably lower if it is lower than the comparison standard.
No. 1-3 onwards and No. 2-3 and subsequent multi-layer test products use 0.2 mm Pb for the first layer as a low reflection attenuation layer. The result of 0.2 mmPb is the No. of the comparative Pb plate in Table 13. 2-10 results were quoted. According to the results in Table 13, the transmittance of 0.2 mmPb used as a comparison standard was 15.2%, 11.3% and 5.9% at 110 kV, 90 kV and 70 kV of RBB. At 90 kV and 70 kV for NB, they are 10.3% and 4.7%.
No. 1-1 to 2 and No. In the multi-layer test products of 2-1 to 2, 0.3 mmPb is used for the first layer as the low reflection attenuation layer. Since 0.3 mmPb was not measured for the comparative Pb plate, No. of the comparative Pb plate shown in Table 13 was used. A least-squares approximation formula was obtained from the measurement results of 2-8 to 10, and the transmittance of 0.3 mmPb was estimated. Table 14 shows the process and results of estimating the transmittance of the 0.3 mm Pb plate using the Pb plate for comparison. Table 14 a. is the reverse broad beam condition (RBB), b. indicates a narrow beam condition (NB).
According to the results in Table 14, the transmittance of 0.3 mmPb used as a comparison standard was 10.8%, 7.8%, and 3.8% at 110 kV, 90 kV, and 70 kV of RBB. At 90 kV and 70 kV for NB, it was 7.2% and 3.0%.
（逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）の実験結果）
表１３のａ．の逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）での透過率を引用して視覚的に整理した結果を図１７に示す。図１７では試験品の透過率を棒グラフで示し、比較基準とした多層試験品のＰｂ層（厚さは０．３ｍｍまたは０．２ｍｍ）の透過率を線グラフで示している。線グラフの比較基準の透過率には、０．３ｍｍＰｂは表１４から、０．２ｍｍＰｂは表１３のａのＮｏ．２－１０から引用した。すなわち、線グラフと棒グラフの差が、本発明の多層吸収層の付加による透過率の低減効果を示している。
(Experimental results of reverse broad beam conditions (RBB))
Table 13 a. FIG. 17 shows the results of citing and visually arranging the transmittance under the reverse broad beam condition (RBB) of . In FIG. 17, a bar graph shows the transmittance of the test sample, and a line graph shows the transmittance of the Pb layer (having a thickness of 0.3 mm or 0.2 mm) of the multilayer test sample used as a comparison. For the transmittance of the comparison standard of the line graph, 0.3 mmPb is from Table 14, and 0.2 mmPb is No. of a in Table 13. Quoted from 2-10. That is, the difference between the line graph and the bar graph indicates the transmittance reduction effect due to the addition of the multilayer absorption layer of the present invention.
（１１０ｋＶでの逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）の結果の説明）
まず、最初に実施した１回目（Ｎｏ．１）のＸ線透過試験である管電圧１１０ｋＶで逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）について図１７に示した結果について説明する。
多層試験品のＮｏ．１－１（全５層、Ｓｎ・Ｎｂ・Ｃｕ・Ａｌの各層は０．３ｍｍ）とＮｏ．１－２（全５層、同・各層は０．１ｍｍ）はＰｂ層が０．３ｍｍであるが、透過率は各々１．３％と４．２％となった。これは比較基準とした管電圧１１０ｋＶでの０．３ｍｍＰｂの透過率とした１０．８％に比べると大幅に低い。
Ｎｏ．１－３以降の多層試験品はＰｂ層が０．２ｍｍであるが、厚さ０．２ｍｍの比較用Ｐｂ板（Ｎｏ．１－１０）の管電圧１１０ｋＶでの透過率１５．２％に比較して全てが低い。Ｎｏ．１－３（全５層、Ｓｎ・Ｎｂ・Ｃｕ・Ａｌの各層は０．１ｍｍ）、Ｎｏ．１－４（全４層、０．１ｍｍＮｂ抜き）、Ｎｏ．１－５（全４層、０．１ｍｍＳｎ抜き）の透過率は各々６．２％と８．５％と９．４％となった。これらも上述の比較基準の１５．２％以下であって透過率の低減効果は明らかであるが、多層吸収層に用いた材料の種類によるＸ線透過特性の違いを表現している。Ｓｎ・Ｎｂ・Ｃｕ・Ａｌの全ての材質を利用するのが透過率は最も低いが、Ｎｂを抜いた場合はＳｎを抜いた場合に比べて透過率は高くなっている。また、ＮｂとＳｎの両方を抜いた場合の透過率は更に高くなっている。
多層試験品のＮｏ．１－６（全３層、０．２ｍｍＰｂ－０．１ｍｍＣｕ－０．１ｍｍＡｌ）とＮｏ．１－６（全３層、Ａｌだけが０．０４ｍｍ）の透過率は全く同じ数値であった。他の予備試験を踏まえて確認したが、最外層のＡｌ層の有無により透過率に変化がなかった。
これはこの構成で最外層のＡｌ層が担当するのが主に２０ＫｅＶ以下の軟Ｘ線（一部は紫外線領域）である。一方、電離箱式検出器はＸ線のエネルギーが３０ＫｅＶ未満は正確に定量できず、２０ＫｅＶ未満は検出感度がほとんど無い。ＪＩＳ Ｔ６１３３１－１の規定に準拠した本実験での検出器である電離箱式の検出感度以下であるため、出力された数値に差が生じなかったものと予想される。
そのため、１回目の管電圧１１０ｋＶの条件での予備実験でＡｌの有無が電離箱の透過線量率には有意に表現されないことを確認した上で、２回目（Ｎｏ．２）以降は最外層の候補であるＡｌは材料の組合せから全て外すこととした。
(Description of results for reverse broad beam conditions (RBB) at 110 kV)
First, the results shown in FIG. 17 will be described for the reverse broad beam condition (RBB) at a tube voltage of 110 kV, which is the first (No. 1) X-ray transmission test performed first.
No. of multilayer test product. 1-1 (5 layers in total, each layer of Sn, Nb, Cu, Al is 0.3 mm) and No. In 1-2 (5 layers in total, each layer is 0.1 mm), the Pb layer is 0.3 mm, but the transmittance was 1.3% and 4.2%, respectively. This is significantly lower than the 10.8% transmittance of 0.3 mmPb at a tube voltage of 110 kV used as a comparison standard.
No. The multilayer test products after 1-3 have a Pb layer of 0.2 mm, but compared to the transmittance of 15.2% at a tube voltage of 110 kV for the comparative Pb plate (No. 1-10) with a thickness of 0.2 mm and everything is low. No. 1-3 (5 layers in total, each layer of Sn, Nb, Cu, Al is 0.1 mm), No. 1-4 (4 layers in total, 0.1 mmNb removed), No. The transmittances of 1-5 (4 layers in total, 0.1 mm Sn removed) were 6.2%, 8.5% and 9.4%, respectively. These values are also 15.2% or less of the above comparison standard, and the effect of reducing the transmittance is clear, but they express the difference in the X-ray transmission characteristics depending on the type of material used for the multilayer absorption layer. The transmittance is the lowest when all materials of Sn, Nb, Cu, and Al are used, but the transmittance is higher when Nb is removed than when Sn is removed. Moreover, the transmittance is even higher when both Nb and Sn are removed.
No. of multilayer test product. 1-6 (three layers in total, 0.2mmPb-0.1mmCu-0.1mmAl) and No. The transmittance of 1-6 (three layers in all, 0.04 mm for Al alone) was exactly the same. Based on other preliminary tests, it was confirmed that the presence or absence of the outermost Al layer did not change the transmittance.
In this configuration, the outermost Al layer is mainly responsible for soft X-rays of 20 KeV or less (some of which are in the ultraviolet region). On the other hand, the ionization chamber type detector cannot accurately quantify X-ray energy of less than 30 KeV, and has almost no detection sensitivity of less than 20 KeV. Since the detection sensitivity is lower than that of the ionization chamber type detector used in this experiment in accordance with JIS T61331-1, it is expected that there was no difference in the output numerical values.
Therefore, after confirming that the presence or absence of Al is not significantly expressed in the transmission dose rate of the ionization chamber in the preliminary experiment under the condition of the first tube voltage of 110 kV, the second time (No. 2) and later the outermost layer Al, which is a candidate, was all excluded from the combination of materials.
（９０ｋＶと７０ｋＶでの逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）の結果の説明）
次に、図１７に示した逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）で実施した２回目（Ｎｏ．２）の９０ｋＶと７０ｋＶでのＸ線透過試験結果について説明する。
多層試験品のＮｏ．２－１（全４層、Ｓｎ・Ｎｂ・Ｃｕの各層は０．３ｍｍ）とＮｏ．２－２（全４層、同・各層は０．１ｍｍ）はＰｂ層が０．３ｍｍであるが、ＲＢＢでの透過率は各々同・９０ｋＶで０．８％と２．７％、同・７０ｋＶで０．１％と０．８％となった。これは同・９０ｋＶと同・７０ｋＶでの比較基準の０．３ｍｍＰｂの透過率とした前述の各々７．８％と３．８％に比べると低い。
Ｎｏ．２－３以降の多層試験品はＰｂ層が０．２ｍｍであるが、比較基準の厚さ０．２ｍｍＰｂ（Ｎｏ．２－１０）の管電圧９０ｋＶと同・７０ｋＶでの透過率である各々１１．３％と５．９％に比較して全てが低い。管電圧９０ｋＶでのＮｏ．２－３（全４層、Ｓｎ・Ｎｂ・Ｃｕの各層は０．１ｍｍ）、Ｎｏ．２－４（全３層、０．１ｍｍＮｂ抜き）、Ｎｏ．２－５（全３層、０．１ｍｍＳｎ抜き）、Ｎｏ．２－６（全２層、ＳｎとＮｂ抜き）の透過率は各々４．１％と５．９％と６．６％および９．５％となった。これは比較基準の同・９０ｋＶでの０．２ｍｍＰｂ板（Ｎｏ．２－１０）の透過率である１１．３％に比べると低い。
管電圧７０ｋＶでのＮｏ．２－３（全４層、Ｓｎ・Ｎｂ・Ｃｕの各層は０．１ｍｍ）、Ｎｏ．２－４（全３層、０．１ｍｍＮｂ抜き）、Ｎｏ．２－５（全３層、０．１ｍｍＳｎ抜き）、Ｎｏ．２－６（全２層、ＳｎとＮｂ抜き）の透過率は各々１．４％と２．４％と２．８％および４．７％となった。これは比較基準の厚さ０．２ｍｍＰｂ板（Ｎｏ．２－１０）の７０ｋＶでの透過率５．９％に比べると低い
９０ｋＶと７０ｋＶでも、材料の種類によるＸ線透過特性の違いを表現しているのは１１０ｋＶと同様である。また、Ｓｎ・Ｎｂ・Ｃｕの全ての材質を利用するのが透過率は最も低いが、Ｎｂを抜いた場合、Ｓｎを抜いた場合、および、ＳｎとＮｂの両方を抜いた場合と比べて透過率は高くなっている。
(Description of results for reverse broad beam conditions (RBB) at 90 kV and 70 kV)
Next, the results of the second (No. 2) X-ray transmission test at 90 kV and 70 kV performed under the reverse broad beam condition (RBB) shown in FIG. 17 will be described.
No. of multilayer test product. 2-1 (4 layers in total, each layer of Sn, Nb, and Cu is 0.3 mm) and No. 2-2 (4 layers in total, each layer is 0.1 mm) has a Pb layer of 0.3 mm. It became 0.1% and 0.8% at 70 kV. This is lower than the aforementioned 7.8% and 3.8% transmittances of 0.3 mmPb, which is the comparative standard at 90 kV and 70 kV, respectively.
No. 2-3 and later multilayer test products have a Pb layer of 0.2 mm, but the transmittance at a tube voltage of 90 kV and 70 kV for the comparison standard thickness of 0.2 mm Pb (No. 2-10) is 11 All low compared to .3% and 5.9%. No. at a tube voltage of 90 kV. 2-3 (4 layers in total, each layer of Sn, Nb, and Cu is 0.1 mm), No. 2-4 (three layers in total, 0.1 mmNb removed), No. 2-5 (3 layers in total, 0.1 mmSn removed), No. The transmittances of 2-6 (all two layers, Sn and Nb removed) were 4.1%, 5.9%, 6.6% and 9.5%, respectively. This is lower than the 11.3% transmittance of the 0.2 mm Pb plate (No. 2-10) at 90 kV of the same as the reference standard.
No. at a tube voltage of 70 kV. 2-3 (4 layers in total, each layer of Sn, Nb, and Cu is 0.1 mm), No. 2-4 (three layers in total, 0.1 mmNb removed), No. 2-5 (3 layers in total, 0.1 mmSn removed), No. The transmittances of 2-6 (all two layers, Sn and Nb removed) were 1.4%, 2.4%, 2.8% and 4.7%, respectively. This expresses the difference in X-ray transmission characteristics depending on the type of material even at 90 kV and 70 kV, which is lower than the transmittance of 5.9% at 70 kV for the comparative standard 0.2 mm thick Pb plate (No. 2-10). It is the same as 110 kV. In addition, although the transmittance is the lowest when all materials of Sn, Nb, and Cu are used, the transmittance is lower than when Nb is removed, when Sn is removed, and when both Sn and Nb are removed. rate is high.
（逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）の結果のまとめ）
図１７によれば、１１０ｋＶ・９０ｋＶ・７０ｋＶの全てにおいて、透過率は線グラフで示した比較基準の０．３ｍｍＰｂおよび０．２ｍｍＰｂよりも、全ての多層試験品の棒グラフの方が低い。また、低反射減弱層として０．２ｍｍＰｂを含む多層試験品の透過率は、ＳｎとＮｂを抜いた多層試験品（Ｎｏ．１－６～７とＮｏ．２－６）を除き、１１０ｋＶ・９０ｋＶ・７０ｋＶの全てにおいて、比較基準の０．３ｍｍＰｂの透過率よりも低い。すなわち、本発明の多層吸収層を付加による透過率の低減効果（以下、「本発明の透過率の低減効果」という）があることが判った。
また、透過率は１１０ｋＶ・９０ｋＶ・７０ｋＶの全てにおいて、多層試験品の平均密度や質量と大まかには反比例の関係があることが判ったが、線形等の画一的な相関式で表現することはできない。すなわち、Ｓｎまたは／かつＮｂを抜いたケースに示される通り、多層吸収層の構成である材質の種類と厚みによって種々に異なる透過率を示している。透過率が高くなった理由は、Ｓｎを抜いた場合は５０ＫｅＶ領域の拡散吸収体が存在しなかっためであり、Ｎｂを抜いた場合は３０ＫｅＶ領域の拡散吸収体が存在しなかっためであり、ＳｎとＮｂの両方を抜いた場合は両エネルギー帯の拡散吸収体が存在しなかっためである予想される。これはすなわち、多層吸収層の材質の種類と厚みにより透過線量率の低減効果、すなわち散乱Ｘ線の減弱と吸収の程度が異なることを意味している。
(Summary of results of reverse broad beam conditions (RBB))
According to FIG. 17, at all 110 kV, 90 kV, and 70 kV, the transmittance of all multilayer test articles is lower than the comparative standards 0.3 mmPb and 0.2 mmPb shown in the line graph. In addition, the transmittance of the multilayer test samples containing 0.2 mmPb as the low reflection attenuation layer was 110 kV and 90 kV, except for the multilayer test samples (No. 1-6 to 7 and No. 2-6) without Sn and Nb. • Lower transmission than the reference 0.3 mm Pb at all 70 kV. That is, it was found that the addition of the multilayer absorption layer of the present invention has a transmittance reducing effect (hereinafter referred to as "transmittance reducing effect of the present invention").
In addition, it was found that the transmittance is roughly inversely proportional to the average density and mass of the multilayer test sample at all of 110 kV, 90 kV, and 70 kV, but it can be expressed by a uniform correlation formula such as linear. can't. That is, as shown in the case where Sn and/or Nb is omitted, various different transmittances are exhibited depending on the type and thickness of the material constituting the multi-layer absorption layer. The reason for the high transmittance is that the diffusion absorber in the 50 KeV region does not exist when Sn is removed, and the diffusion absorber in the 30 KeV region does not exist when Nb is removed. It is expected that when both Nb and Nb are removed, there is no diffusion absorber for both energy bands. This means that the effect of reducing the transmitted dose rate, that is, the degree of attenuation and absorption of scattered X-rays, varies depending on the type and thickness of the material of the multilayer absorption layer.
（ナロービーム条件（ＮＢ）の実験結果）
次に、表１３のｂ．の９０ｋＶと７０ｋＶでのナロービーム条件（ＮＢ）での透過率を引用して整理した結果を図１８に示す。図１８では試験品の透過率を棒グラフで示し、比較基準とした多層試験品のＰｂ層（厚さは０．３ｍｍまたは０．２ｍｍ）の透過率を線グラフで示している。線グラフの比較基準の透過率には、０．３ｍｍＰｂは表１４から、０．２ｍｍＰｂは表１３のｂのＮｏ．２－１０から引用した。すなわち、線グラフと棒グラフの差が、本発明の多層吸収層の付加による透過率の低減効果を示している。
(Experimental results under narrow beam conditions (NB))
Next, b. FIG. 18 shows the result of citing and organizing the transmittance under narrow beam conditions (NB) at 90 kV and 70 kV. In FIG. 18, a bar graph shows the transmittance of the test sample, and a line graph shows the transmittance of the Pb layer (having a thickness of 0.3 mm or 0.2 mm) of the multilayer test sample used as a comparison. For the transmittance of the comparison standard of the line graph, 0.3 mmPb is from Table 14, and 0.2 mmPb is No. of b in Table 13. Quoted from 2-10. That is, the difference between the line graph and the bar graph indicates the transmittance reduction effect due to the addition of the multilayer absorption layer of the present invention.
多層試験品のＮｏ．２－１（全４層、Ｓｎ・Ｎｂ・Ｃｕの各層は０．３ｍｍ）とＮｏ．２－２（全４層、同・各層は０．１ｍｍ）はＰｂ層が０．３ｍｍであるが、表１８のナロービーム条件（ＮＢ）での透過率は各々同・９０ｋＶで０．７％と２．６％、同・７０ｋＶで０．１％と０．６％となった。これは比較基準とした同・９０ｋＶと同・７０ｋＶでの０．３ｍｍＰｂの透過率とした前述の各々７．２％と３．０％に比べると低い。
Ｎｏ．２－３以降の多層試験品はＰｂ層が０．２ｍｍであるが、比較基準とした厚さ０．２ｍｍの比較用Ｐｂ板（Ｎｏ．２－１０）の管電圧９０ｋＶと同・７０ｋＶでの透過率である各々１０．３％と４．７％に比較して全てが低い。管電圧９０ｋＶでのＮｏ．２－３（全４層、Ｓｎ・Ｎｂ・Ｃｕの各層は０．１ｍｍ）、Ｎｏ．２－４（全３層、０．１ｍｍＮｂ抜き）、Ｎｏ．２－５（全３層、０．１ｍｍＳｎ抜き）、Ｎｏ．２－６（全２層、ＳｎとＮｂ抜き）の透過率は各々３．９％と５．４％と６．２％および８．８％となった。これは同・９０ｋＶでの０．２ｍｍＰｂ板（Ｎｏ．２－１０）の透過率である１０．３％に比べると低い。
管電圧７０ｋＶでのＮｏ．２－３（全４層、Ｓｎ・Ｎｂ・Ｃｕの各層は０．１ｍｍ）、Ｎｏ．２－４（全３層、０．１ｍｍＮｂ抜き）、Ｎｏ．２－５（全３層、０．１ｍｍＳｎ抜き）、Ｎｏ．２－６（全２層、ＳｎとＮｂ抜き）の透過率は各々１．２％と１．８％と２．３％および３．８％となった。これは比較基準の厚さ０．２ｍｍＰｂ板（Ｎｏ．２－１０）の７０ｋＶでの透過率４．７％に比べると低い。
No. of multilayer test product. 2-1 (4 layers in total, each layer of Sn, Nb, and Cu is 0.3 mm) and No. 2-2 (4 layers in total, each layer is 0.1 mm) has a Pb layer of 0.3 mm, but the transmittance under the narrow beam conditions (NB) in Table 18 is 0.7% at 90 kV. and 2.6%, and 0.1% and 0.6% at 70 kV. This is lower than the transmittances of 0.3 mmPb at 90 kV and 70 kV, which were used as comparative standards, of 7.2% and 3.0%, respectively.
No. 2-3 and later multilayer test products have a Pb layer of 0.2 mm, but the comparison standard Pb plate (No. 2-10) with a thickness of 0.2 mm has a tube voltage of 90 kV and 70 kV. All are low compared to the transmission of 10.3% and 4.7% respectively. No. at a tube voltage of 90 kV. 2-3 (4 layers in total, each layer of Sn, Nb, and Cu is 0.1 mm), No. 2-4 (three layers in total, 0.1 mmNb removed), No. 2-5 (3 layers in total, 0.1 mmSn removed), No. The transmittances of 2-6 (all two layers, Sn and Nb removed) were 3.9%, 5.4%, 6.2% and 8.8%, respectively. This is lower than the 10.3% transmittance of the 0.2 mm Pb plate (No. 2-10) at 90 kV.
No. at a tube voltage of 70 kV. 2-3 (4 layers in total, each layer of Sn, Nb, and Cu is 0.1 mm), No. 2-4 (three layers in total, 0.1 mmNb removed), No. 2-5 (3 layers in total, 0.1 mmSn removed), No. 2-6 (all two layers, Sn and Nb removed) had transmittances of 1.2%, 1.8%, 2.3% and 3.8%, respectively. This is lower than the 4.7% transmittance at 70 kV of the 0.2 mm thick Pb plate (No. 2-10), which is a comparative reference.
図１８のＮＢによればＲＢＢと同様に、９０ｋＶ・７０ｋＶの全てにおいて、透過率は線グラフで示した比較基準の０．３ｍｍＰｂおよび０．２ｍｍＰｂよりも、全ての多層試験品の棒グラフの方が低い。また、ＳｎとＮｂを抜いた多層試験品（Ｎｏ．１－６～７とＮｏ．２－６）を除き、比較基準の０．３ｍｍＰｂの透過率よりも低いことも同様である。すなわち、ナロービーム条件（ＮＢ）でも本発明の透過率の低減効果が確認できることが判った。
また、Ｓｎまたは／かつＮｂを抜いたケースに示される通り、多層吸収層の構成である材質の種類と厚みによって種々に異なる透過率を示していることもＲＢＢと同様である。
According to NB in FIG. 18, as with RBB, at all 90 kV and 70 kV, the transmittance of all multilayer test products is higher than the comparison standards 0.3 mmPb and 0.2 mmPb shown in the line graph. low. Also, except for the multilayer test samples (Nos. 1-6 to 7 and No. 2-6) in which Sn and Nb were omitted, the transmittance was also lower than the comparative standard of 0.3 mmPb. That is, it was found that the transmittance reduction effect of the present invention could be confirmed even under the narrow beam condition (NB).
Also, as shown in the case where Sn and/or Nb is omitted, different transmittances are exhibited depending on the type and thickness of the material constituting the multi-layer absorption layer, as is the case with RBB.
次に、表１５では、表１３のｂの逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）の透過率をナロービーム条件（ＮＢ）の透過率で割った透過率比を算出した。一次Ｘ線の比較的高いエネルギーのＸ線が散乱する状態を考察することが目的であるため、表１５では管電圧９０ｋＶにおける数値を整理した。
表１５によれば、多層試験品（Ｎｏ．２－１～７）の透過率比は、いずれも比較用Ｐｂ板のＮｏ．２－９（０．５ｍｍＰｂ）とＮｏ．２－１０（０．２ｍｍＰｂ）よりも低くなった。これにより、多層吸収層がある複合吸収材料は、Ｐｂ板のみよりも散乱Ｘ線の放出が低いことが予想される。
多層試験品の中でもＮｂが無いＮｏ．２－４とＮｏ．２－６はやや高めの数値となった。これはＮｂによる５０ＫｅＶ領域の電子吸収体の機能が無くなったため、ＲＢＢ透過率よりもＮＢ透過率が他の多層試験品に比べて高くなり、そのエネルギー領域の散乱Ｘ線の線量率が多く検出されたためと予想される。
Next, in Table 15, the transmittance ratio was calculated by dividing the transmittance under the reverse broad beam condition (RBB) in Table 13b by the transmittance under the narrow beam condition (NB). Table 15 summarizes the numerical values at a tube voltage of 90 kV for the purpose of considering the state in which X-rays of relatively high energy of the primary X-rays scatter.
According to Table 15, the transmittance ratios of the multi-layer test products (Nos. 2-1 to 2-7) are all equal to those of the comparative Pb plate Nos. 2-9 (0.5 mmPb) and No. 2-10 (0.2 mmPb). It is therefore expected that a composite absorber material with multiple absorber layers will emit less scattered X-rays than the Pb plate alone.
Among the multi-layer test products, No. 1 does not contain Nb. 2-4 and No. 2-6 was a slightly higher number. This is because Nb no longer functions as an electron absorber in the 50 KeV region, so the NB transmittance is higher than the RBB transmittance compared to other multi-layer specimens, and a large dose rate of scattered X-rays in that energy region is detected. expected because.
（本発明の多層吸収層を付加による透過率の低減効果）
ここでは表１３と図１７（ＲＢＢ）と図１８（ＮＢ）の結果を整理し、１回目（Ｎｏ．１）と２回目（Ｎｏ．２）のＸ線透過試験による本発明の多層吸収層を付加による透過率の低減効果を表１６に示す。表１６のａ．は逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）、ｂ．はナロービーム条件（ＮＢ）を示す。表１６では、(1)は図１７・図１８の線グラフで示した比較基準とした多層試験品のＰｂ層の厚さ（０．３ｍｍまたは０．２ｍｍ）であり、(2)はその透過率を示している。(3)は図１７・図１８の棒グラフで示した多層試験品の透過率を示している。すなわち、(2)から(3)を差し引いた数値が本発明の透過率の低減効果を数値で示したものである。この透過率の低減効果の数値の存在自体が、本発明の複合吸収材料の多層吸収層の各層が散乱Ｘ線を低減する効果があることを示している。また、表中の透過率の項の右欄には本発明の透過率の低減効果が占める割合（寄与率）として、(2)を１．０００とした際の比の数値を示す。また、以降ではＸ線透過試験の１回目と２回目で結果が共通の場合は、Ｎｏ．の後の試験区分の表記を省略し、材料の区分のみをハイフン後（例：Ｎｏ－１）に記載している。
(Transmittance Reduction Effect by Adding the Multilayer Absorption Layer of the Present Invention)
Here, the results of Table 13, FIG. 17 (RBB), and FIG. 18 (NB) are arranged, and the multilayer absorption layer of the present invention by the first (No. 1) and second (No. 2) X-ray transmission tests Table 16 shows the transmittance reduction effect due to addition. Table 16 a. is the reverse broad beam condition (RBB); b. indicates a narrow beam condition (NB). In Table 16, (1) is the thickness (0.3 mm or 0.2 mm) of the Pb layer of the multilayer test product used as a comparison standard shown in the line graphs of FIGS. 17 and 18, and (2) is the transmission rate. (3) shows the transmittance of the multi-layer test article shown in the bar graphs of FIGS. 17 and 18. FIG. That is, the numerical value obtained by subtracting (3) from (2) indicates the transmittance reduction effect of the present invention. The existence of the numerical value of the effect of reducing the transmittance itself indicates that each layer of the multiple absorbing layers of the composite absorbing material of the present invention has the effect of reducing scattered X-rays. The right column of the column of the transmittance column in the table shows the ratio (contribution ratio) of the effect of reducing the transmittance of the present invention when (2) is set to 1.000. Further, hereinafter, when the results of the first and second X-ray transmission tests are the same, No. The notation of the test category after is omitted, and only the material category is listed after the hyphen (eg No-1).
（逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）での透過率の低減効果）
表１６のａには、Ｘ線透過試験の１回目（１１０ｋＶ）と２回目（９０ｋＶ・７０ｋＶ）の逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）で判った本発明による透過率の低減効果を示す。
表１６のａによれば、管電圧が１１０→９０→７０ｋＶと低減すると多層試験品の試験品透過率が低くなり、それに伴って透過率の低減効果も減少するが、寄与率は増加している。これは管電圧の低下に伴い、一次Ｘ線からの直接線の放射線強度が低下することで低反射減弱層（Ｐｂ）を透過するＸ線の高・中エネルギー成分の割合が減少し、相対的に低エネルギー成分を主体とする散乱Ｘ線の割合が増加したためと考えられる。本発明では、これを「一次Ｘ線の効果」と呼ぶ。
また、低反射減弱層（Ｐｂ）の厚みはＮｏ－１～２の０．３ｍｍから、Ｎｏ－３以降の０．２ｍｍと薄くなることでも試験品透過率が高くなっているが、Ｎｏ－１とＮｏ－３では透過率の低減効果は変わらない。しかしながら、Ｎｏ－３では試験品透過率が高くなった分だけその寄与率はやや減少する。これは低反射減弱層（Ｐｂ）の厚みの小さくなるに伴って散乱Ｘ線の発生割合の低減し、低減効果が減少したと考えられる。すなわち、初層のＰｂ層の厚みは管電圧見合いで十分に大きい方が本発明の低減効果は増加することを意味している。本発明では、これを「散乱線割合の効果」と呼ぶ。
一方、Ｐｂ層にＣｕだけを付加しているため拡散吸収体と電子吸収体の対を形成できないＮｏ－６は透過率が高く、本発明の透過率の低減効果とその寄与率も低い。これは、対が形成できなければ透過率の低減効果は著しく劣ることを意味している。Ｎｏ－６の結果は、逆説的に本発明の多層吸収層の付加による透過率の低減効果の存在を示している。本発明では、これを「対形成の効果」と呼ぶ。
さらに、Ｎｏ－３以降で多層吸収層を構成するＳｎやＮｂ等の材質の一部が抜けるにつれて透過率が高くなり、透過率の低減効果は不規則に減少している。しかし、その寄与率は表１６を右にいくに従って低くなっている。これに比べ、多層吸収層を構成する材質の種類（Ｓｎ、Ｎｂ，Ｃｕ）が維持されたＮｏ－３以前は全体的に透過率が低く、透過率の低減効果は高いレベルにある。すなわち、全体で見れば多層吸収層の各層の厚みの大小を問わず、本発明の透過率の低減効果とその割合（寄与率）は高い。これは、拡散吸収体と電子吸収体の対は１対よりも２対の方が、すなわち材質の種類（Ｓｎ、Ｎｂ，Ｃｕ）が維持された方が、本発明の透過率の低減効果は高く、各層の厚みへの依存性は相対的に高くない（ある程度薄くても良い）ことを意味している。本発明では、これを「２対の効果」と呼ぶ。
(Transmittance reduction effect under reverse broad beam condition (RBB))
Table 16a shows the transmittance reduction effect of the present invention found under reverse broad beam conditions (RBB) in the first (110 kV) and second (90 kV/70 kV) X-ray transmission tests.
According to a in Table 16, when the tube voltage is reduced from 110 → 90 → 70 kV, the test sample transmittance of the multilayer test sample decreases, and the transmittance reduction effect decreases accordingly, but the contribution rate increases. there is This is because as the tube voltage decreases, the radiation intensity of the direct rays from the primary X-rays decreases, which reduces the proportion of high- and medium-energy components of the X-rays that pass through the low-reflection attenuation layer (Pb). This is probably because the proportion of scattered X-rays mainly composed of low-energy components increased during the period. In the present invention, this is called the "primary X-ray effect".
In addition, the thickness of the low reflection attenuation layer (Pb) was reduced from 0.3 mm for No-1 and 2 to 0.2 mm for No-3 and later, which also increased the transmittance of the test sample. and No-3 have the same transmittance reduction effect. However, in No-3, the contribution rate is slightly reduced by the amount of the increase in the transmittance of the test article. It is considered that this is because the generation rate of scattered X-rays decreased as the thickness of the low reflection attenuation layer (Pb) decreased, and the reduction effect decreased. That is, it means that the reduction effect of the present invention increases when the thickness of the first Pb layer is sufficiently large in proportion to the tube voltage. In the present invention, this is called "effect of scattered radiation rate".
On the other hand, No-6, which cannot form a pair of diffusion absorber and electron absorber because only Cu is added to the Pb layer, has high transmittance, and the transmittance reduction effect of the present invention and its contribution rate are also low. This means that if pairs cannot be formed, the transmittance reduction effect is significantly inferior. The result of No-6 paradoxically indicates the presence of the transmittance reduction effect due to the addition of the multilayer absorption layer of the present invention. In the present invention, this is called the "pairing effect".
Furthermore, after No-3, the transmittance increased as part of the materials such as Sn and Nb constituting the multilayer absorption layer was removed, and the effect of reducing the transmittance decreased irregularly. However, the contribution ratio decreases toward the right in Table 16. In contrast, before No-3 in which the types of materials (Sn, Nb, Cu) forming the multilayer absorption layer were maintained, the overall transmittance was low, and the effect of reducing the transmittance was at a high level. That is, when viewed as a whole, regardless of the thickness of each layer of the multilayer absorption layer, the transmittance reduction effect of the present invention and its ratio (contribution rate) are high. This is because two pairs of the diffusion absorber and the electron absorber are better than one pair, that is, when the types of materials (Sn, Nb, Cu) are maintained, the effect of reducing the transmittance of the present invention is improved. It means that the thickness of each layer is high and the dependence on the thickness of each layer is not relatively high (it may be thin to some extent). In the present invention, this is called the "two-pair effect".
（ナロービーム条件（ＮＢ）での透過率の低減効果）
表１６のｂには、Ｘ線透過試験の2回目（９０ｋＶ・７０ｋＶ）のナロービーム条件（ＮＢ）で判った本発明による透過率の低減効果を示す。
表１６のｂによれば、前項の逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）で前記した「一次Ｘ線の効果」、「散乱線割合の効果」、「対形成の効果」、「２対の効果」は、全て概ね同様に確認できた。一方、ＮＢは全般に多層試験品の透過率が低く、ＲＢＢの同条件と比較した低下率は９０ｋＶで４～６％、７０ｋＶで約２０％となっている。しかし、ＮＢの低下率は、９０ｋＶではＮｏ．２－４（全３層、０．１ｍｍＮｂ抜き）とＮｏ．２－６（全３層、ＳｎとＮｂ抜き）が約８％、７０ｋＶではＮｏ．２－４が約２４％となっている。いずれも「散乱線割合の効果」の寄与が大きいが、Ｎｏ．２－６は「対形成の効果」も寄与していると予想される。また、Ｎｏ．２－４はＫ吸収端以外に設定した任意の単色エネルギーが５０ＫｅＶでの電子吸収体と、３０ＫｅＶ領域の拡散吸収体を兼務しているＮｂが抜けたことによる「２対の効果」が顕在化したためと予想される。なお、Ｎｏ．２－１の低下率も大きいが、透過率がほぼ０に近い数値であり、現状で算出過程の数値の精度から正確な評価は難しいと思われる。
(Transmittance reduction effect under narrow beam conditions (NB))
Table 16b shows the transmittance reduction effect of the present invention found under the narrow beam conditions (NB) of the second X-ray transmission test (90 kV and 70 kV).
According to Table 16b, the "primary X-ray effect", "scattered ray ratio effect", "pairing effect", and "two-pair effect" described in the reverse broad beam condition (RBB) in the previous section are , were all confirmed in the same manner. On the other hand, NB generally has a low transmittance of the multi-layer test sample, and the rate of reduction compared to RBB under the same conditions is 4 to 6% at 90 kV and about 20% at 70 kV. However, the decrease rate of NB is No. 1 at 90 kV. 2-4 (three layers in total, 0.1 mmNb removed) and No. 2-6 (all three layers, Sn and Nb removed) is about 8%, and No. 2 at 70 kV. 2-4 is about 24%. In both cases, the contribution of the "effect of scattered radiation ratio" is large. 2-6 are expected to contribute to the "pairing effect" as well. Also, No. In 2-4, "two pairs of effects" are realized due to the absence of Nb, which also serves as an electron absorber at an arbitrary monochromatic energy of 50 KeV set outside the K absorption edge and a diffusion absorber in the 30 KeV region. It is expected that In addition, No. Although the decrease rate of 2-1 is also large, the transmittance is a numerical value close to 0, and it seems difficult to make an accurate evaluation from the accuracy of the numerical values in the current calculation process.
本実験の結果を整理する。本実験ではＪＩＳ規格に準拠した逆ブロードビーム条件でＰｂ製のビーム測定絞りの直径φ２ｍｍの貫通口でコリメートされたＸ線が多層試験品を通過した際の透過率を、直後に設置した面積型線量計で計測し、鉛当量を評価した。また、加えてナロービーム条件でＰｂ製の固定絞りの直径φ２ｍｍの貫通口でコリメートされたＸ線が多層試験品を通過した際の透過率を、距離が離れた位置に設置した指先型線量計で計測した。今回の供試材料は、市販の厚さ０．１ｍｍ～０．３ｍｍの板材（Ｐｂ板、Ｓｎ板、Ｎｂ板、Ｃｕ板）を重ねて使用した。検出器はＪＩＳ規格に準拠した電離箱型検出器を使用した。今回はＸ線エネルギーの波高スペクトル分析は行っていない。但し、今回使用した電離箱型検出器は原理上、３０ＫｅＶ未満の低エネルギー成分は定量困難であり、２０ＫｅＶ未満は検出感度がないため、散乱Ｘ線の低エネルギー成分は十分に評価できていないことに注意が必要である。今回の実験結果から以下の通り考察される。
(1)全ての試験条件の多層試験品で、低反射減弱層のＰｂ層に、本発明の多層吸収層の１～２対の拡散吸収体・電子吸収体から成る各層を付加することで、多層試験品の透過率は全て０．３ｍｍまたは０．２ｍｍのＰｂ層のみの場合より低くなることが判った。
(2)一般に透過率は低ければ低い方が良いが、本発明の散乱Ｘ線を減弱して吸収する多層吸収層の付加により、本試験の大部分の構成でＰｂ層のみでは到達していない領域まで多層試験品の透過率を低くできることが判った。
(3)管電圧が１１０→９０→７０ｋＶと低減するに従って多層試験品の透過率が低くなり、それに伴って透過率の低減効果が減少する。しかし、多層試験品の透過率に占める本発明の低減効果の寄与の割合（寄与率）は次第に増加することが判った。
(4)多層吸収層を構成する材質の一部が抜けるにつれて透過率は高くなり、低減効果とその寄与の割合は減少する。拡散吸収体と電子吸収体の対が形成できなければ透過率の低減効果は著しく減少することが判った。
(5)拡散吸収体と電子吸収体の対は１対よりも２対の方が透過率は低くなる。本発明の透過率の低減効果には、多層吸収層の構成のうち種類による依存性は高く、材質の構成により透過率は不規則に異なった。一方、各層の厚みへの依存性は普遍的に高い訳ではなく、条件によっては相対的に低い。入射する一次Ｘ線エネルギーと初層のＰｂ層の厚みとの相関が適切であれば、多層吸収層の各層が薄くても種類が適切であれば一定に機能することが判った。
(6)一次Ｘ線からの直接線の線減衰にはＰｂが有効であり、低反射減衰層である初層のＰｂ層の厚みは管電圧見合いで十分に大きい方が、本発明の散乱Ｘ線の透過率の低減効果は増加することが判った。これは本発明の多層吸収層は散乱Ｘ線に効果を発揮することを示している。
Organize the results of this experiment. In this experiment, under reverse broad beam conditions conforming to JIS standards, the transmittance when X-rays collimated through a through-hole with a diameter of φ2 mm in a Pb beam measurement aperture passed through a multi-layer test sample was measured. It was measured with a dosimeter and the lead equivalent was evaluated. In addition, the transmittance of X-rays collimated by a through-hole with a diameter of φ2 mm in a fixed aperture made of Pb under narrow beam conditions and passing through the multi-layer test sample was measured using a fingertip dosimeter installed at a distance. Measured in As the test material this time, commercially available plate materials (Pb plate, Sn plate, Nb plate, Cu plate) having a thickness of 0.1 mm to 0.3 mm were stacked and used. An ionization chamber type detector conforming to the JIS standard was used as the detector. The wave-height spectrum analysis of the X-ray energy was not performed this time. However, the ionization chamber type detector used this time is in principle difficult to quantify low energy components of less than 30 KeV, and has no detection sensitivity of less than 20 KeV, so the low energy components of scattered X-rays cannot be evaluated sufficiently. need to be careful. The results of this experiment are considered as follows.
(1) In multilayer test products under all test conditions, by adding each layer consisting of 1 to 2 pairs of diffusion absorbers and electron absorbers of the multilayer absorber layer of the present invention to the Pb layer of the low reflection attenuation layer, It was found that the transmittance of the multilayer specimens were all lower than the 0.3 mm or 0.2 mm Pb layer alone.
(2) In general, the lower the transmittance, the better, but due to the addition of the multi-layered absorption layer that attenuates and absorbs the scattered X-rays of the present invention, most of the structures in this test cannot be reached with only the Pb layer. It has been found that the transmittance of multilayer specimens can be reduced up to the region.
(3) As the tube voltage decreases from 110 to 90 to 70 kV, the transmittance of the multi-layer test sample decreases, and the transmittance reduction effect decreases accordingly. However, it was found that the ratio (contribution rate) of the reduction effect of the present invention to the transmittance of the multilayer test sample gradually increased.
(4) Transmittance increases as part of the material constituting the multi-layer absorption layer is removed, and the ratio of the reduction effect and its contribution decreases. It has been found that the effect of reducing the transmittance is remarkably reduced if a pair of diffusion absorbers and electron absorbers cannot be formed.
(5) Two pairs of diffusion absorber and electron absorber have a lower transmittance than one pair. The transmittance reduction effect of the present invention was highly dependent on the type of structure of the multilayer absorption layer, and the transmittance varied irregularly depending on the material structure. On the other hand, the dependence on the thickness of each layer is not universally high, but relatively low depending on conditions. It was found that if the correlation between the incident primary X-ray energy and the thickness of the first Pb layer is appropriate, even if each layer of the multi-layer absorption layer is thin, if the type is appropriate, it will function consistently.
(6) Pb is effective for linear attenuation of direct rays from primary X-rays. It was found that the effect of reducing the transmission of rays increased. This indicates that the multi-layer absorption layer of the present invention exerts an effect on scattered X-rays.
実験結果をまとめた。東京都立産業技術研究センターでの依頼試験結果では、本試験により低反射減弱層のＰｂに多層吸収層を付加することで、放射線の透過線量率が低くなることを確認した。例えば、Ｎｏ．２－３の逆ブロードビーム条件の管電圧９０ｋＶの場合のように、０．２ｍｍＰｂに０．１ｍｍＳｎ－０．１ｍｍＮｂ－０．１ｍｍＣｕを付加することで、透過率は１１．３％が４．１％に低下することが判った。また、０．３ｍｍＰｂ板の透過率は７．８％と推定され、Ｎｏ．２－３はこれより低い。
また、散乱Ｘ線の減弱と吸収による線量低減には、多層吸収層の各層の組合せは、拡散吸収体と電子吸収体が１対でも効果はあるが、より良くは各層が薄くても２対以上あるのが良い。また、各層の厚みは０．３ｍｍである必要は必ずしもなく、０．１ｍｍでも透過率の低減効果はあることが判った。原理的にはより良くはそれ以下でも良いと思われる。
他方、一次Ｘ線の直線線の線減衰には適切な厚さの低反射減弱層の初層のＰｂが有効であり、放射線の強度に応じてその厚みを調整するのが良い。このＰｂ層の厚みは管電圧見合いで十分に大きい方が、多層吸収層による散乱Ｘ線の減弱と吸収による線量低減効果が増加することが判った。
従って、管電圧に応じて適切な厚さの低反射減弱層のＰｂに、適切な種類の多層吸収層を付加することで透過率が低くなることが判った。また、多層吸収層を構成する材質の設定の操作（多層吸収層の設計方法）の際の、Ｋ吸収端以外に設定した任意の単色エネルギー（例えば５０、３０ＫｅＶ）には抜けが少ない方が良く、拡散吸収体と電子吸収体の組合せは２対以上ある方がより良いことが判った。今後、計測体系を見直し、低反射減弱層の初層のＰｂや多層吸収層の各層の厚み等を最適化することにより一層の効果を示すことができる。
The experimental results are summarized. According to the test results requested by the Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Center, it was confirmed by this test that the transmission dose rate of radiation can be lowered by adding a multi-layer absorption layer to the Pb low reflection attenuation layer. For example, No. By adding 0.1 mmSn-0.1 mmNb-0.1 mmCu to 0.2 mmPb, as in the case of a tube voltage of 90 kV under reverse broad beam conditions in 2-3, the transmittance of 11.3% is reduced to 4.1 % was found to decrease. Also, the transmittance of the 0.3 mmPb plate is estimated to be 7.8%. 2-3 is lower than this.
In order to reduce the dose by attenuation and absorption of scattered X-rays, the combination of each layer of the multi-layer absorption layer is effective even with one pair of diffusion absorber and electron absorber. It is good to have more. Moreover, it was found that the thickness of each layer does not necessarily have to be 0.3 mm, and even a thickness of 0.1 mm has the effect of reducing the transmittance. In principle, it would be better if it was less than that.
On the other hand, the Pb of the first layer of the low reflection attenuation layer having an appropriate thickness is effective for the linear attenuation of the straight line of primary X-rays, and it is preferable to adjust the thickness according to the radiation intensity. It has been found that when the thickness of the Pb layer is sufficiently large in proportion to the tube voltage, the effect of reducing the dose due to attenuation and absorption of scattered X-rays by the multi-layer absorption layer increases.
Therefore, it was found that the transmittance can be lowered by adding an appropriate kind of multilayer absorption layer to the Pb low reflection attenuation layer having an appropriate thickness according to the tube voltage. In addition, when setting the material constituting the multilayer absorption layer (method of designing the multilayer absorption layer), it is better that there is little loss in any monochromatic energy (for example, 50, 30 KeV) set other than the K absorption edge. , it has been found that two or more pairs of diffusion absorbers and electron absorbers are better. In the future, further effects can be demonstrated by reviewing the measurement system and optimizing the Pb of the first layer of the low reflection attenuation layer and the thickness of each layer of the multilayer absorption layer.
（追加実施した複合吸収材料のＸ線透過試験その２）
実施例２２では、実施例２１に追加して実施した複合吸収材料のＸ線透過試験その２（以下、「追加実験」という）の方法と結果を報告する。実施例２１では、１）Ｐｂに多層吸収層を付加することでＸ線の透過線量率が低くなること、２）多層吸収層の各層の組合せは各層が薄くても拡散吸収体と電子吸収体が２対以上あるのが良いこと、３）管電圧が低減するに従って多層試験品の透過率が低くなり、それに伴って透過率の低減効果が減少するが、多層試験品の透過率に占める本発明の低減効果への寄与の割合（低減への寄与率）は次第に増加することが判った。
実施例２２の追加実験では、試験装置は実施例２１と同一であるが、箔状（厚さ０．０５ｍｍ）の薄いＳｎ板・Ｎｂ板・Ｃｕ板を追加して準備し、管電圧は低い側の５０ｋＶでのＸ線透過試験と鉛当量試験も実施した。追加実験の狙いは、前述した実施例２１の結果を踏まえ、実施例２１の結果を類似系で確認すると共に、低いエネルギーが主体であるが光子数は多い状態にある散乱Ｘ線を効率良く消滅させて電子の運動エネルギーに変換できる材料組合せと各材料の厚みを大まかに把握することにある。
なお、追加実験は実施例２１の表１０の試験計画に示した３回目（Ｎｏ．３）の実験を実施したものであり、新たな知見を求めたものではなく、薄い試料と低い管電圧で従来の知見をより精度良く確認する位置付けのものである。
(Additional X-ray transmission test of composite absorbent material 2)
In Example 22, the method and results of the second X-ray transmission test of the composite absorbent material (hereinafter referred to as "additional experiment") performed in addition to Example 21 are reported. In Example 21, 1) the transmission dose rate of X-rays is reduced by adding a multilayer absorption layer to Pb, and 2) the combination of each layer of the multilayer absorption layer is a diffusion absorber and an electron absorber even if each layer is thin. 3) As the tube voltage decreases, the transmittance of the multilayer test sample decreases, and the transmittance reduction effect decreases accordingly. It was found that the ratio of contribution to the reduction effect of the invention (contribution rate to reduction) gradually increased.
In the additional experiment of Example 22, the test apparatus was the same as that of Example 21, but foil-shaped (thickness 0.05 mm) thin Sn plate, Nb plate, and Cu plate were additionally prepared, and the tube voltage was low. An X-ray transmission test at 50 kV and a lead equivalence test were also performed on the side. The aim of the additional experiment is to confirm the results of Example 21 in a similar system based on the results of Example 21 described above, and to efficiently annihilate the scattered X-rays that are mainly of low energy but have a large number of photons. It is to roughly grasp the material combination and the thickness of each material that can be converted into the kinetic energy of electrons.
The additional experiment was the third experiment (No. 3) shown in the test plan in Table 10 of Example 21, and did not seek new knowledge, but with a thin sample and a low tube voltage. It is positioned to confirm conventional knowledge with higher accuracy.
（供試材料）
追加実験の供試材料を説明する。追加実験の供試材料は実施例２１の本実験の寸法と同じ幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍであり、厚さ０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、０．１ｍｍのものは本実験と同一とし、厚さ０．０５ｍｍのＳｎ板・Ｎｂ板・Ｃｕ板を追加した。多層試験品は２～４枚を重ねて実験装置の所定位置に保持ケースにより取付ける。厚さ０．０５ｍｍのＳｎ板・Ｎｂ板・Ｃｕ板は外国製であり、材料証明書が付与されていなかったため、リガク社製の波長分散型蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）ＺＳＸ ＰｒｉｍｕｓIIで定量分析した。ＸＲＦの測定では、Ｘ線管球はロジウム（Ｒｈ）を用いた。Ｘ線の管電圧は２０～６０ｋＶ、管電流は２～１５０ｍＡの範囲で、対象の試料と元素に応じて装置により自動で制御される。真空式の試料ホルダーは上面照射型であり、ふたのＸ線照射窓の穴径が３０ｍｍのものを使用した。また、試料は台座とバネを用いてホルダー上面に隙間なく押し付けられる。
Ｓｎ板の厚さ０．０５ｍｍはＮｉｇｂｏｏＰｉｃｃａｆｏＴｒａｄｉｎｇ社製であり、ＸＲＦで測定したＳｎ純度は９９％以上であった。
Ｎｂ板の厚さ０．０５ｍｍはＮｉｇｂｏｏＰｉｃｃａｆｏＴｒａｄｉｎｇ社製であり、ＸＲＦで測定したＮｂ純度は９９％以上であった。
Ｃｕ板の厚さ０．０５ｍｍは、ＴｏｎｇＧｕａｎｇＪｉｎｇＸｉａｏＢｕ社製であり、ＸＲＦで測定したＣｕ純度は９９％以上であった。
供試材料の組み合わせ条件には変更はなく、実施例２１の表１０に示した通りである。
(test material)
The test materials for additional experiments are described. The test material for the additional experiment was 100 mm wide x 100 mm long, which was the same size as in the main experiment in Example 21, and the thicknesses of 0.3 mm, 0.2 mm, and 0.1 mm were the same as in the main experiment. 0.05 mm Sn plate, Nb plate and Cu plate were added. Two to four multi-layered specimens are piled up and mounted in a predetermined position of the experimental device by means of a holding case. The Sn plate, Nb plate, and Cu plate with a thickness of 0.05 mm were made in foreign countries and did not have a material certificate. bottom. In the XRF measurement, rhodium (Rh) was used for the X-ray tube. The X-ray tube voltage is in the range of 20-60 kV, and the tube current is in the range of 2-150 mA. The vacuum-type sample holder was of the top irradiation type, and the one with the hole diameter of the X-ray irradiation window of the lid of 30 mm was used. In addition, the sample is pressed onto the upper surface of the holder with no gap by using the pedestal and the spring.
The Sn plate with a thickness of 0.05 mm was manufactured by Nigboo Piccafo Trading, and the Sn purity measured by XRF was 99% or more.
The Nb plate with a thickness of 0.05 mm was manufactured by Nigboo Piccafo Trading, and the Nb purity measured by XRF was 99% or more.
The Cu plate with a thickness of 0.05 mm was manufactured by TongGuangJingXiaoBu, and the Cu purity measured by XRF was 99% or more.
There is no change in the combination conditions of the test materials, as shown in Table 10 of Example 21.
（実験装置）
追加実験で使用したＸ線透過試験装置１１０は実施例２１の本実験と同じである。その概念図は図１６であり、逆ブロードビーム条件は図１６の１１０－ａに、ナロービーム条件は１１０－ｂに示したものである。
(Experimental device)
The X-ray transmission test apparatus 110 used in the additional experiment is the same as that used in the twenty-first embodiment. A conceptual diagram thereof is shown in FIG. 16, in which the reverse broad beam condition is shown at 110-a and the narrow beam condition is shown at 110-b.
（供試材料の組み合わせ）
追加実験の新たな供試材料の組み合わせは、実施例２１の表１０に示した３回目（Ｎｏ．３）の供試材料の組み合わせである。３回目は同・５０ｋＶを加えて、さらに薄いＳｎ、Ｎｂ、Ｃｕを使用することとした。
３回目である追加実験は、表１７の通り、Ｎｏ．３－１～Ｎｏ．３－７（以下、「Ｎｏ．３シリーズ」という）の7条件とし、管電圧９０ｋＶ、７０ｋＶ、５０ｋＶのＸ線透過試験を行い、５０ｋＶの鉛当量測定を行った。Ｎｏ．３－８～Ｎｏ．３－１０は比較用Ｐｂ板である。Ｎｏ．３－１１は多層試験品を置かない条件で計測したブランク条件である。
(Combination of test materials)
The new combination of test materials in the additional experiment is the third (No. 3) combination of test materials shown in Table 10 of Example 21. For the third time, the same voltage of 50 kV was added, and even thinner Sn, Nb, and Cu were used.
In the third additional experiment, as shown in Table 17, No. 3-1 to No. 3-7 (hereinafter referred to as "No. 3 series"), X-ray transmission tests were performed at tube voltages of 90 kV, 70 kV, and 50 kV, and lead equivalent measurements were performed at 50 kV. No. 3-8 to No. 3-10 is a comparative Pb plate. No. 3-11 is a blank condition measured without placing the multi-layer test piece.
追加実験の実験条件は実施例２１と同じであり、ＪＩＳ Ｔ６１３３１－１の逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）とナロービーム条件（ＮＢ）である。ＮＢは系外に散乱して放出される光子は計測しないため、ＲＢＢとの比較のために測定している。管電圧は９０、７０、５０ｋＶの３条件であるが、９０、７０ｋＶは新たな供試材料の組み合わせであるＮｏ．３シリーズについてのみである。これは実施例２１に対応するデータを取得する目的である。一方、同様の目的で、実施例２１の表１１に示したＮｏ．２－１～Ｎｏ．２－６（以下、「Ｎｏ．２シリーズ」という）の６条件についても、管電圧５０ｋＶのＸ線透過試験を追加した。
追加実験では実施例２１と同一の方法で、透過Ｘ線量率を測定し、結果は対象である各々の多層試験品・比較用Ｐｂ板の線量率をブランクの線量率で割った値を百分率で表示した透過率（％）で示した。
上述のパラメータを組み合わせて実施した追加実験の実験条件を表１８に示す。
The experimental conditions for the additional experiment were the same as in Example 21, namely reverse broad beam conditions (RBB) and narrow beam conditions (NB) of JIS T61331-1. Since the NB does not measure the photons scattered outside the system and emitted, it is measured for comparison with the RBB. There are three tube voltage conditions of 90, 70 and 50 kV. Only for the 3 series. This is for the purpose of obtaining data corresponding to Example 21. On the other hand, for the same purpose, No. 1 shown in Table 11 of Example 21 was used. 2-1 to No. An X-ray transmission test with a tube voltage of 50 kV was also added for the 6 conditions of 2-6 (hereinafter referred to as "No. 2 series").
In an additional experiment, the transmitted X-ray dose rate was measured in the same manner as in Example 21, and the result was obtained by dividing the dose rate of each target multilayer test article and comparative Pb plate by the dose rate of the blank, expressed as a percentage. It is indicated by the indicated transmittance (%).
Table 18 shows the experimental conditions for additional experiments that were performed using the above parameters in combination.
（Ｘ線透過試験その２の追加試験結果）
追加試験で実施したＮｏ．３シリーズの管電圧５０～９０ｋＶのＸ線透過試験のＲＢＢおよびＮＢでの実験結果を表１９に示す。また、Ｎｏ．２シリーズの管電圧５０ｋＶのＸ線透過試験のＲＢＢおよびＮＢでの実験結果を表２０に示す。表中の線量率の数値の単位は、ミリグレイ／分（ｍＧｙ／分）である。透過率は多層試験品の線量率をブランク条件の線量率で割った無次元の数字であるが、これを百分率で表記した。多層試験品の低反射減弱層のＰｂ（初層Ｐｂ層）厚さが０．３ｍｍであるＮｏ．３－１～３－３とＮｏ．２－１～２－２では線量率と標準偏差が同じ数値であり、これは定量下限以下であることを意味している。
表１９によれば、実施例２１と同様に、ＲＢＢとＮＢの両方で、多層試験品の線量率は、同じＰｂ厚さである比較用Ｐｂ板と比較して小さくなっていることが判る。これは管電圧９０ｋＶと７０ｋＶに加えて、今回新たに実施した５０ｋＶでも同様の傾向であった。多層試験品の透過率は全て比較用Ｐｂ板の０．２ｍｍＰｂ板よりも低く、Ｎｏ．３－７以外は０．３ｍｍＰｂ板よりも低い。ＲＢＢとＮＢの透過率を比較すると、多層試験品と比較用Ｐｂ板共に、全般にＲＢＢの方がＮＢよりも若干大きな数値となっているのは前回（実施例２１）と同じである。ただ、管電圧５０ｋＶでは両者の差がやや大きくなっている。これは管電圧５０ｋＶではＮＢで検出器に入射せずに空間に逃げる散乱Ｘ線の割合が、９０ｋＶと７０ｋＶよりも増えたためと考えられる。
(Additional test results of X-ray transmission test 2)
No. conducted in the additional test. Table 19 shows the experimental results of RBB and NB in X-ray transmission tests at tube voltages of 50 to 90 kV for the 3 series. Also, No. Table 20 shows the experimental results of two series of X-ray transmission tests with a tube voltage of 50 kV in RBB and NB. The units for the dose rate figures in the table are milligrays/minute (mGy/min). The transmittance, which is a dimensionless number obtained by dividing the dose rate of the multilayer test article by the dose rate of the blank condition, is expressed as a percentage. No. 3, in which the Pb (initial layer Pb layer) thickness of the low reflection attenuation layer of the multilayer test product is 0.3 mm. 3-1 to 3-3 and No. In 2-1 and 2-2, the dose rate and standard deviation are the same values, which means that they are below the lower limit of quantification.
According to Table 19, as in Example 21, both RBB and NB show that the dose rate of the multi-layer test article is smaller than that of the comparative Pb plate having the same Pb thickness. In addition to the tube voltages of 90 kV and 70 kV, the same tendency was observed at 50 kV, which was newly implemented this time. All the transmittances of the multilayer test samples were lower than the 0.2 mm Pb plate of the comparative Pb plate. Other than 3-7, it is lower than the 0.3 mm Pb plate. Comparing the transmittances of RBB and NB, both the multi-layer test article and the comparative Pb plate generally showed slightly larger values for RBB than for NB, as in the previous example (Example 21). However, at a tube voltage of 50 kV, the difference between the two is slightly large. This is probably because at the tube voltage of 50 kV, the ratio of scattered X-rays that escape into the space without entering the detector at the NB increased from 90 kV and 70 kV.
（Ｎｏ．２シリーズの５０ｋＶの実験結果）
追加試験で実施したＮｏ．２シリーズの管電圧５０ｋＶのＸ線透過試験のＲＢＢおよびＮＢでの実験結果を表２０に示す。表２０によれば、ＲＢＢとＮＢの両方で、多層試験品の透過率は、表１９に示される同じＰｂ厚さの比較用Ｐｂ板と比較して小さくなっていることが判る。これは実施例２１に示した管電圧９０ｋＶと７０ｋＶでの傾向と同じである。但し、ＲＢＢとＮＢの透過率の差は、今回の５０ｋＶでは小さくなっている点は前項に示したＮｏ．３シリーズと異なる点である。
また、Ｎｏ．２－４（全３層、０．２ｍｍＰｂ－０．１ｍｍＳｎ－０．１ｍｍＣｕ）とＮｏ．２－５（全３層、０．２ｍｍＰｂ－０．１ｍｍＮｂ－０．１ｍｍＣｕ）の透過率の値は、表１３の７０ｋＶよりも表２０の５０ｋＶの方が、差は小さくなっている。
(Experimental results of No. 2 series at 50 kV)
No. conducted in the additional test. Table 20 shows the experimental results of two series of X-ray transmission tests with a tube voltage of 50 kV in RBB and NB. Table 20 shows that for both RBB and NB, the transmittance of the multilayer specimens is reduced compared to the comparative Pb plate of the same Pb thickness shown in Table 19. This is the same tendency as the tube voltages of 90 kV and 70 kV shown in Example 21. However, the difference in the transmittance between RBB and NB is small at 50 kV in this case. This is different from the 3 series.
Also, No. 2-4 (all three layers, 0.2mmPb-0.1mmSn-0.1mmCu) and No. 2-5 (all three layers, 0.2 mmPb-0.1 mmNb-0.1 mmCu) transmittance values are smaller at 50 kV in Table 20 than at 70 kV in Table 13.
（Ｎｏ．３シリーズのＲＢＢとＮＢの透過率の比較図）
表１９のＮｏ．３シリーズのＲＢＢとＮＢの透過率を引用して視覚的に整理した結果を図１９に示す。図１９では多層試験品の透過率を棒グラフで示し、比較基準とした多層試験品の低反射減弱層のＰｂ（厚さは０．３ｍｍまたは０．２ｍｍ）に相当する比較用Ｐｂ板の透過率を線グラフで示している。棒グラフと線グラフの差は、多層試験品で多層吸収層の付加による透過率の低減効果を表現している。すなわち、図１９は実施例２１のＮｏ．２シリーズの図１７（ＲＢＢ）や図１８（ＮＢ）と同様に、多層吸収層の付加により透過率の低減効果があることを明確に示している。なお、線グラフの比較基準の透過率には、０．３ｍｍＰｂは表１４から、０．２ｍｍＰｂは表１３のａのＮｏ．２－１０から引用した。０．３ｍｍＰｂを表１４から引用したのは実施例２１と共通の比較条件とするためである。
なお、比較用Ｐｂ板に相当するＮｏ．３－９の０．３ｍｍＰｂ板の実質厚さは周辺部のマイクロメータ測定値の５点平均で０．３２ｍｍであった。また、Ｎｏ．３－１０の実質厚さは同様に０．２３ｍｍであった。図１９では実施例２１と整合させるため表１４の数値を記入しているが、上記の理由により表１９のＮｏ．３－９の数値とでは若干異なっている。
(Comparison of transmittance between RBB and NB of No. 3 series)
No. in Table 19. FIG. 19 shows the result of citing and visually arranging the transmittances of the three series of RBB and NB. In FIG. 19, the transmittance of the multilayer test product is shown in a bar graph. is shown in a line graph. The difference between the bar graph and the line graph expresses the transmittance reduction effect due to the addition of multiple absorbing layers in the multilayer test article. That is, FIG. 19 shows No. 21 of Example 21. 17 (RBB) and FIG. 18 (NB) of the 2 series clearly show that the addition of the multilayer absorption layer has the effect of reducing the transmittance. In addition, for the transmittance of the comparison standard of the line graph, 0.3 mmPb is from Table 14, and 0.2 mmPb is No. of a in Table 13. Quoted from 2-10. The reason why 0.3 mmPb is quoted from Table 14 is to make it a common comparison condition with Example 21.
In addition, No. 1 corresponding to the comparative Pb plate was used. The actual thickness of the 0.3 mm Pb plate No. 3-9 was 0.32 mm as a five-point average of the micrometer measurement values of the periphery. Also, No. The effective thickness of 3-10 was also 0.23 mm. In FIG. 19, the numerical values of Table 14 are entered in order to match with Example 21, but for the above reason No. It is slightly different from the numerical value of 3-9.
（Ｎｏ．３シリーズの管電圧９０、７０、５０ｋＶでのＲＢＢとＮＢの結果の説明）
追加実験としてNo.３シリーズで実施した管電圧９０ｋＶと７０ｋＶと５０ｋＶで逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）、ナロービーム条件（ＮＢ）について図１９に示した結果について説明する。
多層試験品のＮｏ．３－１（全４層、Ｓｎは０．３ｍｍ、Ｎｂ・Ｃｕは０．１ｍｍ）とＮｏ．３－２（全４層、Ｎｂは０．３ｍｍ、Ｓｎ・Ｃｕは０．１ｍｍ）とＮｏ．３－２（全４層、Ｃｕは０．３ｍｍ、Ｓｎ・Ｎｂは０．１ｍｍ）は初層Ｐｂ層が０．３ｍｍである。例えばこの中で最も透過率の数値が大きいＮｏ．３－３の管電圧９０、７０ｋＶでの透過率は、ＲＢＢが２．７％、０．６％、ＮＢが２．１％、０．５％であった。５０ｋＶでの線量率は定量下限以下であったため透過率は評価できない。一方、比較基準の０．３ｍｍＰｂの同・９０、７０ｋＶでの透過率は、ＲＢＢで７．８％、３．８％、ＮＢで７．２％、３．０％であった。Ｎｏ．３－３の透過率は比較基準とした０．３ｍｍＰｂの透過率と比較すると全てが低く、すなわちＮｏ．３－１～Ｎｏ．３－３の透過率は、比較基準とした０．３ｍｍＰｂの透過率と比較すると全てが低い。
Ｎｏ．３－４以降の多層試験品は初層Ｐｂ層が０．２ｍｍである。例えばＮｏ．３－４（全４層、Ｃｕは０．０５ｍｍ、Ｓｎ・Ｎｂは０．１ｍｍ）以降で最も透過率の数値が大きいＮｏ．３－７（全４層、Ｓｎ・Ｎｂ・Ｃｕは全て０．０５ｍｍ）の管電圧９０、７０、５０ｋＶでの透過率は、ＲＢＢで６．９％、３．０％、０．４５％、ＮＢで６．２％、２．３％、０．２５％であった。一方、比較基準の厚さ０．２ｍｍＰｂの同・９０、７０、５０ｋＶでの透過率は、ＲＢＢで１１．３％、５．９％、１．４３％、ＮＢで１０．３％、４．７％、０．９６％であった。Ｎｏ．３－７の透過率は比較基準とした０．２ｍｍＰｂの透過率と比較すると全てが低く、すなわちＮｏ．３－４～Ｎｏ．３－７の透過率は比較基準とした０．２ｍｍＰｂの透過率と比較すると全てが低い。
(Description of the results of RBB and NB at tube voltages of 90, 70 and 50 kV for No. 3 series)
As an additional experiment, the results shown in FIG. 19 will be described for the reverse broad beam condition (RBB) and the narrow beam condition (NB) at tube voltages of 90 kV, 70 kV, and 50 kV performed in No. 3 series.
No. of multilayer test product. 3-1 (4 layers in total, Sn 0.3 mm, Nb/Cu 0.1 mm) and No. 3-2 (4 layers in total, 0.3 mm for Nb, 0.1 mm for Sn and Cu) and No. 3-2 (4 layers in total, 0.3 mm for Cu and 0.1 mm for Sn and Nb) has a first Pb layer of 0.3 mm. For example, no. 3-3, the transmittance at tube voltages of 90 and 70 kV was 2.7% and 0.6% for RBB and 2.1% and 0.5% for NB. Transmittance cannot be evaluated because the dose rate at 50 kV was below the lower limit of quantification. On the other hand, the transmittance of 0.3 mmPb as a reference at 90 and 70 kV was 7.8% and 3.8% for RBB and 7.2% and 3.0% for NB. No. All of the transmittances of No. 3-3 are lower than the transmittance of 0.3 mmPb used as a comparison standard. 3-1 to No. The transmittances of 3-3 are all lower than the transmittance of 0.3 mmPb used as a comparison standard.
No. 3-4 and subsequent multi-layer specimens have the initial Pb layer thickness of 0.2 mm. For example, No. No. 3-4 (4 layers in total, Cu: 0.05 mm, Sn/Nb: 0.1 mm) and later No. 3-4 have the highest transmittance values. 3-7 (all four layers, Sn, Nb, and Cu are all 0.05 mm) transmittances at tube voltages of 90, 70, and 50 kV are 6.9%, 3.0%, and 0.45% in RBB, 6.2%, 2.3% and 0.25% in NB. On the other hand, the transmittances at 90, 70, and 50 kV for a Pb thickness of 0.2 mm as a comparison standard are 11.3%, 5.9%, and 1.43% for RBB, and 10.3% and 4.0% for NB. 7% and 0.96%. No. All of the transmittances of No. 3-7 are lower than the transmittance of 0.2 mmPb used as a comparison standard. 3-4 to No. The transmittances of 3-7 are all lower than the transmittance of 0.2 mmPb used as a comparison standard.
（Ｎｏ．３シリーズの初層Ｐｂ層が０．３ｍｍの場合の結果の説明）
初層Ｐｂ層が０．３ｍｍであるＮｏ．３－１～Ｎｏ．３－３の透過率は、ＲＢＢとＮＢとを比較すると絶対値はＲＢＢの方が若干大きいが、相対的な変化の傾向は両者で同じだった。ここでは、多層吸収層のうち厚さを０．３ｍｍと厚くする材質を順次変え、他の材質の厚さは０．１ｍｍで同じとした。その結果、透過率の差は僅差であるが、透過率はＳｎを０．３ｍｍとしたＮｏ．３－１が最も低く、次にＮｂを０．３ｍｍとしたＮｏ．３－２が低く、最も高いのはＣｕを０．３ｍｍとしたＮｏ．３－３となった。この傾向は、管電圧９０ｋＶと７０ｋＶでは同じであった。
(Description of the result when the initial Pb layer of No. 3 series is 0.3 mm)
No. 3, in which the initial Pb layer is 0.3 mm. 3-1 to No. As for the transmittance of 3-3, when RBB and NB were compared, the absolute value of RBB was slightly larger, but the trend of relative change was the same for both. In this case, the material for increasing the thickness of the multilayer absorbent layer to 0.3 mm was sequentially changed, and the thickness of the other materials was the same at 0.1 mm. As a result, although the difference in transmittance was very small, the transmittance was similar to that of No. 1 with Sn of 0.3 mm. 3-1 is the lowest, followed by No. 3 with Nb of 0.3 mm. 3-2 is low, and the highest is No. 3 with Cu of 0.3 mm. It became 3-3. This tendency was the same at tube voltages of 90 kV and 70 kV.
（Ｎｏ．３シリーズの初層Ｐｂ層が０．２ｍｍの場合の結果の説明）
初層Ｐｂ層が０．２ｍｍであるＮｏ．３－４～Ｎｏ．３－７の透過率は、ＲＢＢとＮＢとを比較すると絶対値はＲＢＢの方が若干大きいが、相対的な変化の傾向は両者で同じであった。ここでは、材質のうち１～３種類の厚さを０．０５ｍｍと薄いものに順次変え、他の材質の厚さは０．１ｍｍで同じとした。すなわち、Ｎｏ．３－４～Ｎｏ．３－６では材質のうち１～２種類の厚さは０．１ｍｍとしている。Ｎｏ．３－７はＳｎ・Ｎｂ・Ｃｕは全て０．０５ｍｍとした。
その結果、透過率はＣｕを０．０５ｍｍとしたＮｏ．３－４が最も低く、次にＳｎを０．０５ｍｍとしたＮｏ．３－５が低くなった。さらに、ＣｕとＳｎを０．０５ｍｍとしたＮｏ．３－６が低く、最も高いのはＳｎ・Ｎｂ・Ｃｕの全てを０．０５ｍｍとしたＮｏ．３－７となった。この傾向は、管電圧９０ｋＶ・７０ｋＶ・５０ｋＶで同じであった。
(Description of results when the initial Pb layer of No. 3 series is 0.2 mm)
No. 1 having an initial Pb layer of 0.2 mm. 3-4 to No. As for the transmittance of 3-7, when RBB and NB are compared, the absolute value of RBB is slightly larger, but the trend of relative change is the same for both. Here, the thickness of 1 to 3 kinds of materials was changed to a thin one of 0.05 mm, and the thickness of the other materials was the same at 0.1 mm. That is, No. 3-4 to No. In 3-6, the thickness of one or two kinds of materials is 0.1 mm. No. In 3-7, Sn, Nb and Cu were all set to 0.05 mm.
As a result, the transmittance was as follows: No. 0.05 mm for Cu. No. 3-4 is the lowest, followed by No. 3-4 with Sn of 0.05 mm. 3-5 became lower. Furthermore, No. 1 with Cu and Sn set to 0.05 mm. No. 3-6 is low, and the highest is No. 3-6 where all of Sn, Nb and Cu are 0.05 mm. It became 3-7. This tendency was the same at tube voltages of 90 kV, 70 kV and 50 kV.
（Ｎｏ．３シリーズの透過率比の比較）
次に、表２１では、表１９の逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）の透過率をナロービーム条件（ＮＢ）の透過率で割った透過率比を算出した結果を示す。一次Ｘ線による比較的高いエネルギーのＸ線が散乱する状態を考察することが目的であるため、表２１では管電圧９０ｋＶにおける数値を整理した。
表２１によれば、多層試験品のＮｏ．３－１～Ｎｏ．３－３の透過率比は、いずれも比較用Ｐｂ板の０．３ｍｍＰｂ相当品（Ｎｏ．３－９）の透過率比よりも低くなった。また、多層試験品のＮｏ．３－４、Ｎｏ．３－５、Ｎｏ．３－７の透過率比は、同・０．２ｍｍＰｂ相当品（Ｎｏ．３－１０）の透過率比よりも低くなった。Ｎｏ．３－６は同等となった。これは、実施例２１と同様に、多層吸収層がある複合吸収材料は、比較用Ｐｂ板単体のみよりも散乱Ｘ線の放出が小さいためと予想される。
(Comparison of transmittance ratio of No. 3 series)
Next, Table 21 shows the result of calculating the transmittance ratio obtained by dividing the transmittance under the reverse broad beam condition (RBB) by the transmittance under the narrow beam condition (NB) in Table 19. Table 21 summarizes the numerical values at a tube voltage of 90 kV for the purpose of considering the state in which relatively high-energy X-rays due to primary X-rays scatter.
According to Table 21, No. of the multilayer test product. 3-1 to No. All of the transmittance ratios of 3-3 were lower than the transmittance ratio of the comparative Pb plate equivalent to 0.3 mmPb (No. 3-9). In addition, No. of the multilayer test product. 3-4, No. 3-5, No. The transmittance ratio of 3-7 was lower than that of the 0.2 mmPb equivalent (No. 3-10). No. 3-6 became equal. This is presumably because, as in Example 21, the composite absorbing material with multiple absorbing layers emits less scattered X-rays than the comparative Pb plate alone.
（Ｎｏ．３シリーズの多層吸収層を付加による透過率の低減効果）
（本発明の多層吸収層を付加による透過率の低減効果）
表２２は、Ｎｏ．３シリーズの多層吸収層を付加による透過率の低減効果を確認した。表２２のａ．は逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）、ｂ．はナロービーム条件（ＮＢ）を示す。表２２は、実施例２１の表１３と同形式の表である。表２２では、（１）は図１９の線グラフで示した比較基準とした多層試験品の初層Ｐｂ層の厚さ（０．３ｍｍまたは０．２ｍｍ）であり、（２）はその透過率を示している。（３）は図１９の棒グラフで示した多層試験品の透過率を示している。すなわち、（２）から（３）を差し引いた数値が本発明の多層試験による透過率の低減効果を数値で示したものである。この透過率の低減効果の数値の存在自体が、本発明の複合吸収材料の多層吸収層の各層が散乱Ｘ線を低減する効果があることを示している。また、表中の透過率の項の右欄には本発明の透過率の低減効果への寄与の割合（低減への寄与率）として、（２）を１．０００とした際の比の数値を示した。透過率と寄与率の比較結果は以下で説明する。
(Transmittance Reduction Effect by Adding No. 3 Series Multilayer Absorption Layer)
(Transmittance Reduction Effect by Adding the Multilayer Absorption Layer of the Present Invention)
Table 22 shows No. The effect of reducing the transmittance by adding the 3 series multilayer absorption layer was confirmed. Table 22 a. is the reverse broad beam condition (RBB); b. indicates a narrow beam condition (NB). Table 22 is a table of the same format as Table 13 of Example 21. In Table 22, (1) is the thickness (0.3 mm or 0.2 mm) of the first layer Pb layer of the multilayer test product used as a comparison standard shown in the line graph of FIG. 19, and (2) is its transmittance. is shown. (3) shows the transmittance of the multilayer test article shown in the bar graph of FIG. That is, the numerical value obtained by subtracting (3) from (2) indicates the reduction effect of transmittance by the multi-layer test of the present invention. The existence of the numerical value of the effect of reducing the transmittance itself indicates that each layer of the multiple absorbing layers of the composite absorbing material of the present invention has the effect of reducing scattered X-rays. In addition, in the right column of the transmittance item in the table, the ratio of contribution to the transmittance reduction effect of the present invention (contribution rate to reduction) is the numerical value of the ratio when (2) is 1.000. showed that. The results of comparison of transmittance and contribution are described below.
（Ｎｏ．３シリーズのＲＢＢでの透過率の低減効果）
表２２のａ．には、Ｘ線透過試験の３回目（９０、７０、５０ｋＶ）のＮｏ．３シリーズの逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）で判った本発明による透過率の低減効果を示している。
表２２のａ．によれば、同じ試験番号で管電圧が９０→７０→５０ｋＶと低減すると多層試験品の試験品透過率が低くなり、それに伴って透過率の低減効果も減少しているが、本発明の低減効果への寄与の割合（低減への寄与率）は増加している。すなわち、実施例２１で述べた「一次Ｘ線の効果」がここでも確認された。
また、管電圧９０ｋＶ／７０ｋＶ／５０ｋＶの各々で、低反射減弱層（Ｐｂ）の厚みはＮｏ．３－１～Ｎｏ．３－３の０．３ｍｍよりも、０．２ｍｍと薄くなったＮｏ．３－４以降の方が、試験品透過率（３）は大きくなっている。すなわち、実施例２１で述べた「散乱線割合の効果」がここでも確認された。
なお、透過率の低減効果（同上）は全ての試験番号の中でＮｏ．３－４が最大であり、管電圧９０・７０ｋＶではその次はＮｏ．３－７である。Ｎｏ．３－４とＮｏ．３－７は多層吸収層の厚みはＳｎ・Ｎｂ・Ｃｕが各々０．１ｍｍと０．０５ｍｍと同じ厚みである。Ｎｏ．３シリーズには材質を抜いた試験番号はないが、ここでも実施例２１で述べた「対形成の効果」、「２対の効果」が確認された。
一方、Ｎｏ．３シリーズの表２２ではＮｏ．２シリーズの表１６とは異なり、Ｎｏ．３－１→Ｎｏ．３－７に向かうに従って次第に寄与率が低下していない。これはＮｏ．３シリーズは全ての層数が４層であり、層数を減らすことなく、厚みを変える場合を含めて種々の材質と厚みの組み合わせを評価したためである。
(Transmittance reduction effect in No. 3 series RBB)
Table 22 a. No. 3 of the X-ray transmission test (90, 70, 50 kV). 3 shows the transmittance reduction effect of the present invention found under 3 series reverse broad beam conditions (RBB).
Table 22 a. According to the same test number, when the tube voltage is reduced from 90 → 70 → 50 kV, the test product transmittance of the multilayer test product decreases, and the transmittance reduction effect decreases accordingly, but the reduction of the present invention The rate of contribution to the effect (contribution rate to reduction) is increasing. That is, the "effect of primary X-rays" described in Example 21 was also confirmed here.
Also, the thickness of the low reflection attenuation layer (Pb) was set to No. 1 at each of tube voltages of 90 kV/70 kV/50 kV. 3-1 to No. No. 3-3 is 0.2 mm thinner than 0.3 mm. From 3-4 onwards, the test article transmittance (3) is larger. That is, the "effect of scattered radiation ratio" described in Example 21 was also confirmed here.
In addition, the effect of reducing the transmittance (same as above) is No. 1 among all the test numbers. 3-4 is the maximum, and at the tube voltage of 90.70 kV, No. 3-7. No. 3-4 and No. In 3-7, the thickness of the multi-layer absorption layer is the same for Sn, Nb and Cu, 0.1 mm and 0.05 mm, respectively. No. Although there is no test number in which the material is omitted in the 3 series, the "effect of pair formation" and "effect of two pairs" described in Example 21 were confirmed here as well.
On the other hand, No. In Table 22 of the 3 series, No. 2 series Table 16, no. 3-1→No. The contribution rate does not gradually decrease as it goes from 3 to 7. This is No. This is because the 3 series had four layers in total, and various combinations of materials and thicknesses were evaluated, including cases where the thickness was changed without reducing the number of layers.
（Ｎｏ．３シリーズのＮＢでの透過率の低減効果）
表２２のｂ．には、Ｘ線透過試験の３回目（９０、７０、５０ｋＶ）のナロービーム条件（ＮＢ）で判った本発明による透過率の低減効果を示す。
表１６のｂ．によれば、ＮＢの透過率とその低減効果の数値はＲＢＢと同等かやや小さくなるが、表２２のｂ．でもその傾向は同様である。また、前項のＲＢＢと同様に「一次Ｘ線の効果」、「散乱線割合の効果」、「対形成の効果」、「２対の効果」は、全て確認できた。
(Effect of reducing transmittance in No. 3 series NB)
Table 22 b. shows the transmittance reduction effect of the present invention found under the narrow beam conditions (NB) of the third X-ray transmission test (90, 70, 50 kV).
Table 16 b. According to Table 22, b. But the trend is the same. In addition, as with the RBB in the previous section, all of the "effect of primary X-rays", "effect of scattered radiation ratio", "effect of pair formation", and "effect of two pairs" have been confirmed.
表２２のＮｏ．３シリーズのＲＢＢとＮＢでは、管電圧５０ｋＶの透過率とその低減効果の傾向が９０・７０ｋＶとやや異なっている。透過率の低減効果（同上）はＮｏ．３－４が最大であることは他の管電圧（９０・７０ｋＶ）と変わらない。しかし、管電圧５０ｋＶではその次はＮｏ．３－７ではなく、Ｎｏ．３－５→Ｎｏ．３－６→Ｎｏ．３－７の順となった。なお、初層Ｐｂ層０．３ｍｍのＮｏ．３－１～Ｎｏ．３－３の透過率は定量下限以下であり結果の数値に記載がない。
本発明の多層吸収層のうちＳｎは５０ＫｅＶ領域の拡散吸収体の役割を期待している。しかし、Ｘ線源の管電圧が５０ｋＶであれば、低反射減弱層のＰｂで一次Ｘ線が減衰されて全ての散乱線が５０ＫｅＶよりも小さくなるため、多層吸収層の線源側の１番目に配置されたＳｎが５０ｋＶの拡散吸収体として機能しなかったと予想される。同・２番目に配置されたＮｂは、３０ｋＶの拡散吸収体の役割を期待しており、これは機能したと予想される。そのため、拡散吸収体として機能しないＳｎの厚みが薄くても（またはＳｎが存在しなくても）透過率の低減効果（同上）への影響が小さく、９０・７０ｋＶと比較してＮｏ．３－５とＮｏ．３－６の透過率が相対的に低くなったものと予想される。
このようにＸ線源の管電圧が低い場合は、それに対応して多層吸収層の線源側の１番目の拡散吸収体の材質を選択するべきである。
No. in Table 22. The RBB and NB of the 3 series are slightly different in the tendency of the transmittance and its reduction effect at a tube voltage of 50 kV, which is 90.70 kV. The transmittance reduction effect (same as above) is No. 3-4 is the maximum, which is the same as other tube voltages (90.70 kV). However, at a tube voltage of 50 kV, No. Instead of 3-7, No. 3-5→No. 3-6→No. The order was 3-7. Note that the No. of the initial Pb layer of 0.3 mm. 3-1 to No. The transmittance of 3-3 was below the lower limit of determination and was not described in the results.
Among the multilayered absorption layers of the present invention, Sn is expected to play a role as a diffusion absorber in the 50 KeV region. However, if the tube voltage of the X-ray source is 50 kV, the primary X-rays are attenuated by the Pb of the low reflection attenuation layer and all the scattered rays become smaller than 50 KeV. It is expected that the Sn placed in 1 did not function as a 50 kV diffusion absorber. The second placed Nb was expected to act as a 30 kV diffusion absorber, which is expected to work. Therefore, even if the thickness of Sn, which does not function as a diffusion absorber, is small (or even if Sn does not exist), the effect of reducing the transmittance (same as above) is small. 3-5 and No. It is expected that the transmittance of 3-6 is relatively low.
When the tube voltage of the X-ray source is thus low, the material of the first diffusion absorber of the multi-layer absorption layer on the radiation source side should be selected accordingly.
（Ｎｏ．３シリーズの結果のまとめ）
実施例２２の追加実験では、試験装置は実施例２１と同一であるが、箔状（厚さ０．０５ｍｍ）の薄いＳｎ板・Ｎｂ板・Ｃｕ板を追加して準備し、管電圧は低い側の５０ｋＶでのＸ線透過試験を実施した。追加実験のＮｏ．３シリーズの各層の材質は全てＰｂ・Ｓｎ・Ｎｂ・Ｃｕによる４層で構成し、それぞれの材質の厚みをパラメータとして変化させた。低反射減弱層のＰｂ（初層Ｐｂ層）の厚みは０．３ｍｍまたは０．２ｍｍとした。多層吸収層のＳｎ・Ｎｂ・Ｃｕは、は０．１ｍｍまたは０．０５ｍｍとした。これにより実施例２１の結果を類似系で再現させて確認すると共に、低いエネルギー領域に適用できる複合吸収材料の材料組合せと各材料の厚みを大まかに把握することを目的とした。得られた結果の概要は以下の通りである。
（１）実施例２１で見出した複合吸収材料の多層吸収層による透過率の低減効果は、実施例２２の追加実験でも確認することができた。
（２）実施例２１で見出した「一次Ｘ線の効果」、「散乱線割合の効果」、「対形成の効果」・「２対の効果」は、実施例２２の追加実験でも確認することができた。
（３）実施例２２の追加実験にて実施例２１で得られた結果を類似系で再現させて確認したことにより、本発明の複合吸収材料の機能と性能が確実なものとなった。
（４）実施例２２の追加実験では、Ｘ線源の管電圧５０ｋＶからのＸ線エネルギーよりも低い５０ＫｅＶ以下のＸ線エネルギー領域を対象とした多層吸収層の拡散吸収体の役割のＳｎを設置しても、そのＸ線エネルギーでは拡散吸収体としては機能しないものと考えられる。
（５）逆説的には、５０ＫｅＶ領域を狙って設置した拡散吸収体であるＳｎはそれ以上のＸ線エネルギーであれば機能するものと考えられる。そのため、これは複合吸収材料の設計手法の妥当性を示すものであり、この知見は複合吸収材料の設計に役立てることができる。
(Summary of No. 3 series results)
In the additional experiment of Example 22, the test apparatus was the same as that of Example 21, but foil-shaped (thickness 0.05 mm) thin Sn plate, Nb plate, and Cu plate were additionally prepared, and the tube voltage was low. An X-ray transmission test at 50 kV on the side was performed. Additional Experiment No. The material of each layer of the three series is composed of four layers of Pb, Sn, Nb, and Cu, and the thickness of each material is changed as a parameter. The thickness of Pb (initial layer Pb layer) of the low reflection attenuation layer was set to 0.3 mm or 0.2 mm. The thickness of Sn, Nb, and Cu in the multilayer absorption layer was 0.1 mm or 0.05 mm. The purpose of this is to reproduce and confirm the results of Example 21 in a similar system, and to roughly grasp the material combination of the composite absorbent material applicable to the low energy region and the thickness of each material. A summary of the obtained results is as follows.
(1) The effect of reducing the transmittance by the multi-layered absorbent layer of the composite absorbent material found in Example 21 could also be confirmed in the additional experiment of Example 22.
(2) The “effect of primary X-rays”, “effect of scattered radiation ratio”, “effect of pair formation” and “effect of two pairs” found in Example 21 should be confirmed in additional experiments in Example 22. was made.
(3) In the additional experiment of Example 22, the results obtained in Example 21 were reproduced in a similar system and confirmed, thereby confirming the function and performance of the composite absorbent material of the present invention.
(4) In an additional experiment of Example 22, Sn was installed as a diffusion absorber in the multilayer absorption layer targeting the X-ray energy region of 50 KeV or less, which is lower than the X-ray energy from the tube voltage of 50 kV of the X-ray source. However, it is considered that it does not function as a diffusion absorber at that X-ray energy.
(5) Paradoxically, it is considered that Sn, which is a diffused absorber placed aiming at the 50 KeV region, will function if the X-ray energy is higher than that. Therefore, this indicates the validity of the design method for composite absorbent materials, and this knowledge can be used for the design of composite absorbent materials.
（第１回～第３回のＸ線透過試験を一覧した評価）
実施例２３では実施例２１（第１回・第２回の本試験）と実施例２２（第３回の追加試験）の結果を一覧して評価した。図２０は選択７種の９０，７０，５０ｋＶのＲＢＢの透過率を示す。図２１は選択７種のＲＢＢの透過率の低減効果（ａ）と寄与率（ｂ）の比較を示す。図２０と図２１では、逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）の低反射減弱層のＰｂ（初層Ｐｂ層）の厚みが０．２ｍｍの７種類の試験番号の結果を表記して比較した。選択７種である７種類の試験番号は、Ｎｏ．２－３（試験片の重量：４７ｇ）、Ｎｏ．３－５（同：４４ｇ）、Ｎｏ．３－４（同：４３ｇ）、Ｎｏ．２－５（同：４０ｇ）、Ｎｏ．２－４（同：３９ｇ）、Ｎｏ．３－６（同：３９ｇ）、Ｎｏ．３－７（同：３６ｇ）である。図２０と図２１では試験片の重量は左端が最も大きく、右に行くに従って重量が小さくなるように配置した。
(Evaluation with a list of 1st to 3rd X-ray transmission tests)
In Example 23, the results of Example 21 (first and second main tests) and Example 22 (third additional test) were listed and evaluated. FIG. 20 shows the transmittance of 90, 70 and 50 kV RBBs for seven selected types. FIG. 21 shows a comparison of transmittance reduction effect (a) and contribution (b) of seven selected RBBs. In FIGS. 20 and 21, the results of seven types of test numbers with a Pb (initial layer Pb layer) thickness of 0.2 mm in the low reflection attenuation layer under the reverse broad beam condition (RBB) are shown for comparison. The test numbers for the seven selected seven types are No. 2-3 (weight of test piece: 47 g), No. 3-5 (same: 44 g), No. 3-4 (same: 43 g), No. 2-5 (same: 40 g), No. 2-4 (same: 39 g), No. 3-6 (same: 39 g), No. 3-7 (same: 36 g). In FIGS. 20 and 21, the weight of the test piece is the largest at the left end and arranged so that the weight decreases toward the right.
図２０は選択７種の９０，７０，５０ｋＶのＲＢＢの透過率を棒グラフで示す。透過率は小さいのが良い複合吸収材料である。図２０では厚み０．２ｍｍの初層Ｐｂ層に相当する厚み０．２ｍｍの比較用Ｐｂ板の透過率を破線グラフで示した。また、参考用に９０，７０ｋＶでは厚み０．３ｍｍの比較用Ｐｂ板の透過率を二点鎖線グラフで示した。５０ｋＶのものは定量下限付近であったため示していない。図２０ではいずれの棒グラフ（９０，７０，５０ｋＶの透過率）は、破線グラフ（０．２ｍｍＰｂ）よりも小さい透過率となっている。そのため、これらの複合吸収材料は多層吸収層を付加により透過率の低減効果があることを明確に示している。また、９０，７０ｋＶでは二点鎖線グラフ（０．３ｍｍＰｂ）よりも小さい透過率となっている。これは複合吸収材料が多層吸収層を付加した効果により、厚み０．２ｍｍの低反射減弱層のＰｂの厚さよりも厚さが０．１ｍｍ大きい、０．３ｍｍＰｂよりも小さい透過率となっていることを意味している。 FIG. 20 shows the transmittance of seven selected 90, 70 and 50 kV RBBs in bar graph form. A good composite absorbent material has a small transmittance. In FIG. 20, the transmittance of the comparative Pb plate with a thickness of 0.2 mm corresponding to the first Pb layer with a thickness of 0.2 mm is shown by a broken line graph. For reference, the transmittance of a comparative Pb plate with a thickness of 0.3 mm at 90 and 70 kV is shown in a two-dot chain line graph. The value of 50 kV is not shown because it was near the lower limit of determination. In FIG. 20, any bar graph (90, 70, 50 kV transmittance) has a smaller transmittance than the dashed line graph (0.2 mmPb). Therefore, these composite absorbent materials clearly show that the addition of multiple absorbent layers has the effect of reducing the transmittance. Also, at 90 and 70 kV, the transmittance is smaller than that of the two-dot chain line graph (0.3 mmPb). This is due to the effect of adding multiple absorbing layers to the composite absorbing material, which is 0.1 mm thicker than the Pb thickness of the low reflection attenuation layer with a thickness of 0.2 mm, and has a transmittance smaller than 0.3 mm Pb. means that
図２１は選択７種のＲＢＢの透過率の低減効果（ａ）と低減への寄与率（ｂ）の比較を示す。図２１のａ．の多層吸収層の付加による透過率の低減効果は、実施例２１の表１６および実施例２２の表２２で説明の通り、試験片の透過率から厚み０．２ｍｍの比較用Ｐｂ板の透過率を差し引いた数値を折れ線グラフで示している。図２１のｂ．の寄与率は前述の差し引いた数値と比較用Ｐｂ板の透過率との比率を示している。図２１には折れ線グラフの凹凸の状況を見易いように左側の最初の点と右側の最後の点を結んだ補助線を細線で記入している。なお、補助線自体には何らかの現象を表示するといった意味はない。
図２０で述べた通り、同じ試験番号で管電圧が９０→７０→５０ｋＶと低減すると多層試験品の試験品透過率が低くなり、図２１のａ．によればそれに伴って透過率の低減効果も減少している。しかし、図２１のｂ．によれば、低減への寄与率（透過率の低減効果への寄与の割合）は逆に増加している。
図２１のａ．の低減した透過率と図２１のｂ．の寄与率は、両者共に右肩下がりの折れ線グラフとなっており、基本的には試験片の重量と反比例している。より詳細に見ると９０、７０ｋＶではＮｏ．３－５とＮｏ．２－５が凹の方向に、Ｎｏ．３－４とＮｏ．２－４が凸の方向に、正の相関からの変化を与えている。５０ｋＶで低減した透過率の数値は材質による変化はあまりない。これらの凹凸の変化があるのは、単純に多層吸収層の厚みや重量だけではなく、多層吸収層の材質、すなわち拡散吸収体と電子吸収体の対による効果も含まれていることを示している。
FIG. 21 shows a comparison of the transmittance reduction effect (a) and the contribution rate (b) to the reduction of seven selected RBBs. FIG. 21 a. As described in Table 16 of Example 21 and Table 22 of Example 22, the effect of reducing the transmittance by adding the multilayer absorption layer of is obtained from the transmittance of the test piece to the transmittance of the comparative Pb plate having a thickness of 0.2 mm. is shown in a line graph. FIG. 21b. indicates the ratio between the subtracted value and the transmittance of the comparative Pb plate. In FIG. 21, an auxiliary line connecting the first point on the left side and the last point on the right side is drawn in a thin line so that the unevenness of the line graph can be easily seen. It should be noted that the auxiliary line itself has no meaning of displaying some phenomenon.
As described in FIG. 20, when the tube voltage is reduced from 90→70→50 kV with the same test number, the test sample transmittance of the multilayer test sample decreases, and the test sample transmittance of the multilayer test sample decreases. Accordingly, the effect of reducing the transmittance is also reduced. However, b. According to the article, the contribution rate to the reduction (the rate of contribution to the transmittance reduction effect) is increasing.
FIG. 21 a. and the reduced transmittance of FIG. 21 b. Both of the contribution ratios of are shown in a line graph with a downward sloping line, and are basically inversely proportional to the weight of the test piece. In more detail, at 90 and 70 kV, No. 3-5 and No. 2-5 in the concave direction, and No. 3-4 and No. 2-4 gives a change from positive correlation in the convex direction. The numerical value of the transmittance that decreased at 50 kV does not change much depending on the material. These changes in unevenness are due not only to the thickness and weight of the multi-layer absorption layer, but also to the effect of the material of the multi-layer absorption layer, that is, the pair of the diffusion absorber and the electron absorber. there is
第１回～第３回のＸ線透過試験を一覧した結果のまとめは以下の通りである。
（１）図２０によれば、厚さ０．２ｍｍの低反射減弱層のＰｂ（初層Ｐｂ層）に多層吸収層（Ｓｎ・Ｎｂ・Ｃｕのうち２種または３種）を付加することにより、９０，７０，５０ｋＶのＸ線の透過率が低減している。
（２）図２０および図２１のａ．によれば、多層吸収層の付加により低減する透過率は、９０ｋＶが最も大きく低減しており、５０ｋＶが最も小さく低減している。
（３）図２１のｂ．によれば、低減への寄与率は、前項とは並びが逆になり、５０ｋＶが最も大きく、９０ｋＶが最も小さく低減している。
（４）前項で上述した低減した透過率や低減への寄与率は、Ｘ線エネルギーと多層吸収層の材質の組み合わせとその厚さにより変化する。また、図２１のａ．と図２１のｂ．の折れ線グラフを凹凸させている。この変化には単純に多層吸収層の厚みや重量だけではなく、多層吸収層の材質である拡散吸収体と電子吸収体の対による効果も含まれている。
（５）前述した低減した透過率は、逆ブロードビーム条件（ＲＢＢ）よりもナロービーム条件（ＮＢ）の方が数値は低いが、変化の傾向は同様である。
（６）上述により説明した複合吸収材料のＸ線を減弱して吸収する機能と性能は、実施例２１と実施例２２の合計３回の実験（Ｘ線源の管電圧：１１０，９０，７０，５０ｋＶ）により確認された。
A summary of the results of the first to third X-ray transmission tests is as follows.
(1) According to FIG. 20, by adding a multilayer absorption layer (two or three kinds of Sn, Nb, and Cu) to the Pb (first layer Pb layer) of the low reflection attenuation layer with a thickness of 0.2 mm , 90, 70 and 50 kV X-ray transmittance is reduced.
(2) a. of FIGS. 20 and 21; According to the report, the transmittance that is reduced by the addition of the multilayer absorption layer is most reduced at 90 kV, and is least reduced at 50 kV.
(3) b. of FIG. According to the article, the order of contribution to reduction is reversed from the previous section, with 50 kV being the largest and 90 kV being the smallest.
(4) The reduced transmittance and the contribution rate to the reduction described in the previous section change depending on the combination of the X-ray energy and the material of the multilayer absorption layer and its thickness. 21 a. and b. of FIG. The line graph of is uneven. This change includes not only the thickness and weight of the multi-layer absorption layer, but also the effect of the pair of diffusion absorber and electron absorber, which are the materials of the multi-layer absorption layer.
(5) The reduced transmittance described above is lower in the narrow beam condition (NB) than in the reverse broad beam condition (RBB), but the trend of change is similar.
(6) The function and performance of the composite absorbent material for attenuating and absorbing X-rays described above was evaluated by a total of three experiments in Examples 21 and 22 (tube voltage of X-ray source: 110, 90, 70 , 50 kV).
１．Ｘ線源
２．Ｘ線管球
３．Ｘ線可動絞り
４．付加（濾過）フィルタ
５．テーブル（寝台）、５－ａ．天板、５－ｂ．テーブル台
６．水ファントム、６－ａ.人体
７．Ｘ線受像機
８．鉛板
９．鉛コリメーター
１０．半導体検出器
１１．アクリルファントム
１２．Ｃアーム、１２－ａ．Ｃアーム摺動受部、１２－ｂ．移動機構
１３．Ｌアーム
１４．アーム土台
１５．線量計
２０．複合吸収材料
２１．複合吸収材料（基本ケース全５層）
２２．複合吸収材料（基本ケース全７層）
２３．複合吸収材料（基本ケース全３層）
２４．複合吸収材料（光電子等回収層付加ケース全６層）
２５．複合吸収材料（光電子等回収層付加ケース全８層）
２６．複合吸収材料（光電子等回収層付加ケース全４層）
２７．複合吸収材料（軟Ｘ線吸収層付加ケース全６層）
２８．複合吸収材料（軟Ｘ線吸収層付加ケース全８層）
２９．複合吸収材料（軟Ｘ線吸収層付加ケース全４層）
３０．低反射減弱層（初層）
４０．多層吸収層
５０．拡散吸収体
６０．電子吸収体
７０．光電子等回収層、
７５．軟Ｘ線吸収層
７９．剛性複合吸収材料
８０．可撓（可とう）性複合吸収材料
８１．人体用の複合吸収材料
８２．柔軟型の吸収体、
８２－ａ．着衣型の吸収体、
８２－ｂ．掛布・敷布型の吸収体
８３．自立型の吸収体、
８３－ａ．アーチ型の吸収体，
８３－ｂ．箱型の吸収体
８４．くり抜き部
８５．頭部カバー，８５－ａ．頭部フード
８６．フード付きの前合わせ検査衣
８７．敷布
８８．掛布
９１．テーブル用の複合吸収材料，
９１－ａ．テーブル用の梱包カバー型の吸収体、
９１－ｂ．テーブル用の貼付け板型の吸収体
９２．梱包カバー，
９３．貼付け板，９３－ａ．上貼付け板、９３－ｂ．下貼付け板
９６．Ｘ線源用の梱包カバー型の吸収体
９７．Ｘ線源用の懸垂型の吸収体
９８．Ｘ線源用の床置き型の吸収体
９９．Ｘ線管球の窓
１０２．底付き懸垂カーテン型の吸収体
１０３．密着用治具
１０４．底付き箱型の吸収体
１１０．Ｘ線透視試験装置、
１１０－ａ）．逆ブロードビーム条件、
１１０－ｂ）．ナロービーム条件
１１２．Ｘ線源絞り
１１３．固定絞り
１１４．ビーム測定絞り
１１５．試験品
１１６．平面電離箱
１１７．検出器有効中心
1. X-ray source2. X-ray tube3. X-ray movable diaphragm4. Additional (filtration) filters5. table (bed), 5-a. Top plate, 5-b. table base6. Water phantom, 6-a. Human body7. X-ray receiver8. lead plate9.
22. Composite absorbent material (7 layers in basic case)
23. Composite absorbent material (3 layers in basic case)
24. Composite absorption material (total 6 layers of photoelectron recovery layer added case)
25. composite absorption material
26. composite absorption material
27. Composite absorption material (6 layers of soft X-ray absorption layer added case)
28. Composite absorption material (8 layers of soft X-ray absorption layer added case)
29. Composite absorption material (all four layers of soft X-ray absorption layer added case)
30. Low reflection attenuation layer (first layer)
40. multilayer
75. Soft X-ray absorption layer 79 . rigid composite
82-a. a clothing-type absorbent body,
82-b. Absorbent body 83 of hanging cloth/sheet type. self-supporting absorber,
83-a. arched absorber,
83-b. Box-shaped absorber 84 .
91-a. Packing cover type absorber for table,
91-b. Attachment plate type absorber for table 92 . packing cover,
93. Pasting plate, 93-a. Upper attachment plate, 93-b.
110-a). reverse broad beam condition,
110-b). Narrow beam conditions 112 . X-ray source aperture 113 . Fixed diaphragm 114 . beam measurement aperture 115 .
Claims (20)
1, 2, or 3, wherein the low reflection attenuation layer is lead (Pb) , bismuth (Bi), thorium (Th), or uranium (U). absorbent material
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| JP2013516612A (en) | 2009-12-30 | 2013-05-13 | バー−レイ・プロダクツ・インコーポレーテッド | Multi-layer lightweight clothing material that provides scattered radiation protection with low radiation accumulation |
| JP2021512306A (en) | 2018-01-29 | 2021-05-13 | ソウル大学校産学協力団Ｓｅｏｕｌ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｒ＆Ｄｂ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ | Multi-layered high-energy radiation shielding material using polymer / lead-free metal composite material and its manufacturing method |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013516612A (en) | 2009-12-30 | 2013-05-13 | バー−レイ・プロダクツ・インコーポレーテッド | Multi-layer lightweight clothing material that provides scattered radiation protection with low radiation accumulation |
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