高エネルギー放電によるフラッシュX線装置の開発と応用

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13670911
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 小原 春雄 東北大学, 医療技術短期大学部, 助教授 (90006362)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 丸岡 伸 東北大学, 医療技術短期大学部, 教授 (90173947) ; 洞口 正之 東北大学, 医療技術短期大学部, 教授 (20172075) ; 大石 幹雄 東北大学, 医療技術短期大学部, 助教授 (20004921) ; 本間 経康 東北大学, 医療技術短期大学部, 助教授 (30282023)
• Keywords: フラッシュX線管 / 冷陰極放電機構 / 高速度(μ秒)X線撮影 / Rogowski・coil

Research Abstract

本研究の高エネルギー放電式フラッシュX線装置の大きな特徴は、従来の熱電子放出を利用するX線管に対し、電界放出を利用した冷陰極放電管(冷陰極X線管)にある。この電界放出を利用するフラッシュX線装置は、熱電子放出を利用したX線装置では不可能である管電流が10^4Aの大電流であること、X線の放射時間がμ秒と非常に短い時間であること、X線線量率が2.58C/kg・cと非常に大きいこと、この三要素を可能とする装置である。この三要素の可能性から、新生児・小児撮影、高齢化に伴う老人および脳卒中・脊髄損傷者等を含む機能障害・能力障害の動作停止不可能な被験者の撮影で、また、従来のX線管では撮影時間が長いため暈像しか得られなかった心血管系の撮影においても、その完全静止画像が確保できる等、高速運動をしている部位の撮影には抜群の威力を発揮し得ることである。
今年度研究費補助金で購入したエネルギー蓄積コンデンサ(NH形直流用:定格容量0.2μF、定格電圧100kVDC)および小形高真空排気装置(VPC-250F:到達圧力10^<-5>Pa)を前年度に試作したフラッシュx線管の陽極-陰極間にエネルギー蓄積コンデンサを接続し、フラッシュX線管の排気口に小形高真空排気装置を差込み接続した。フラッシュX線装置の回路要素は今回接続した静電容量0.2μF、フラッシュX線管の放電間隙(陽極-陰極間距離)、コンデンサの持つ小さなインダクタンスと抵抗よりなる。フラッシュX線管の抵抗は、放電前は無限大で、放電中は殆ど零とみなせるので、R^2《4L/Cの関係が成立し、管電流は振動波形となる。放電時に流れる瞬間大電流を測定するためには、陽極に流れる電流で生じる磁界を検出する必要がある。検出器としてのRogowski・coilを製作した。また、フラッシュX線装置のX線出力は、コンデンサの静電容量、充電電圧、放電間隙、管内真空度にどのように関わるか、今後見極める必要がある。平成15年度補助金で、高電圧電源を購入する予定であり、先にあげた4つの因子について、各パラメータについて、実証しなければならない。X線出力測定のために、シンレータの発する蛍光をプラスチック・ライトガイドで導き電気信号に変換する出力測定器を製作した。

Research Products

• [Publications] Haruo Obara, Masayuki Zuguchi, Eiichi Sato et al.: "Application of stroboscopic x-ray generators to high-speed radiographies Including biomedical application"International Congress on High-Speed Photography and Photonics. 48 (2002)
• [Publications] Eiichi Sato, Yasuomi Hayashi, Haruo Obara et al.: "New x-ray irradiation from weakly ionized linear plasma"Reprinted from Annual Report of Iwate Medical University, School of Liberal Arts and Sciences. 37. 1-10 (2002)
• [Publications] Eiichi Sato, Yasuomi Hayashi, Haruo Obara et al.: "Quasi-monochromatic radiography using a high-intensity quasi-x-ray laser generator"SPIE. 4682. 538-548 (2002)