パラメトリックX線の空間的および時間的均一性に関する研究

• Project/Area Number: 17760058
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied physics, general
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 早川 恭史 日本大学, 理工学部, 助教授 (40307799)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2005: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 単色X線放射 / 波長可変 / 加速器 / パラメトリックX線放射 / 単色X線源

Research Abstract

結晶と相対論的荷電粒子の相互作用によるX線放射現象であるパラメトリックX線放射
(PXR)の特性を調べるため、前年度に引き続き日本大学電子線利用研究施設で開発された2結晶型PXR発生装置からのX線ビームの空間プロファイルと時間構造を調べた。空間プロファイルの一様化は、ターゲット結晶内での電子多重散乱によるものと考えられ、反射用の第2結晶での回折曲線も含めてモンテカルロ計算とおおむね整合する。しかしながら、単純な運動学的な描像に基づく光線追跡では第3結晶回折後の均一性の説明が困難であり、PXRを用いて回折強調型の位相差イメージングが可能となっている実験結果とは整合しない。これらの結果は、PXRの波面形成についてより本質的な研究の必要性の示唆している。
また、小型のNaIシンチレータと光電子増倍管を組み合わせて数10ns程度の時間分解能のX線検出器を製作し、PXRマクロパルスの計測を行った。その結果、パルスの前半と後半では第2結晶回折曲線の振舞いなどで違いが認められた。原因として電子ビームのパルス内での変動や、ターゲット結晶が受ける熱衝撃の影響が考えられる。電子ビームの集束条件に強く依存する傾向が見られ、パルス前半のみX線が強くパルス後半の電子ビームの寄与が少ない状況が生じることが判明した。この状態ではPXRの点光源性が高まり、エネルギー分解能やX線イメージの解像度が向上するという結果も得ている。これらの成果より、PXRの品質の電子ビーム集束条件への依存性が確認されるとともに、リニアックのようなパルス駆動型の加速器を用いる場合においてはパルスの時間構造の最適化が重要となることが明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] Tunable Monochromatic X-ray Source Based on Parametric X-ray Radiation at LEBRA, Nihon University (2007)
  • Author(s): Y.Hayakawa(他9名)
  • Journal Title: Synchrotron Radiation Instrumentation : Ninth International Conference (AIP) CP879 Pages: 123-126
• [Journal Article] Phase Contrast Imaging of Biological Materials using LEBRA-PXR (2007)
  • Author(s): T.Kuwada(他6名)
  • Journal Title: Synchrotron Radiation Instrumentation : Ninth International Conference (AIP) CP879 Pages: 1968-1971
• [Journal Article] Status of the parametric X-ray generator at LEBRA, Nihon University (2006)
  • Author(s): Y.Hayakawa(他9名)
  • Journal Title: Nucl. Instr. and Meth. B 252 Pages: 102-110
• [Journal Article] 日大PXR発生装置による位相コントラストイメージング (2006)
  • Author(s): 早川恭史 (他11名)
  • Journal Title: 第3回日本加速器学会年会・第31回リニアック技術研究会報告集 (CD-ROM) Pages: 172-174
• [Journal Article] Measurement of the energy distribution of parametric X-ray radiation from a double-crystal system (2006)
  • Author(s): A.Mori(他7名)
  • Journal Title: Nucl. Instr. and Meth. B 252 Pages: 118-123
• [Journal Article] コヒーレントX線発生用コンパクト電子リニアックの基本設計 (2006)
  • Author(s): 佐藤勇 (他8名)
  • Journal Title: 第3回日本加速器学会年会・第31回リニアック技術研究会報告集 (CD-ROM) Pages: 163-165
• [Journal Article] パラメトリックX線の今後の展望 (2005)
  • Author(s): 佐藤勇(他14名)
  • Journal Title: 第2回日本加速器学会年会・第30回リニアツク技術研究会報告集 Pages: 114-114
• [Patent(Industrial Property Rights)] パラメトリックX線を利用したアンギオグラフィーシステム (2006)
  • Inventor(s): 早川恭史他
  • Industrial Property Rights Holder: 学校法人日本大学
  • Filing Date: 2006-01-30