Ｘ線射出装置
【課題】逆コンプトン散乱現象を利用して硬Ｘ線を生成するＸ線射出装置において、安定して硬Ｘ線を射出する。
【解決手段】第１導光部４及び第２導光部５が、平行レーザ光Ｌ１の分岐手段２への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が対称面Ａに対して対称となるように電子加速用レーザ光Ｌ２及び衝突用レーザ光Ｌ３を導光する。
【解決手段】第１導光部４及び第２導光部５が、平行レーザ光Ｌ１の分岐手段２への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が対称面Ａに対して対称となるように電子加速用レーザ光Ｌ２及び衝突用レーザ光Ｌ３を導光する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の平行レーザ光から分岐手段によって分岐された電子加速用レーザ光と衝突用レーザ光とを集光し、上記電子加速用レーザ光によって加速された電子と上記衝突用レーザ光とを衝突させてＸ線を発生及び射出するＸ線射出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、危険物の透視や治療を目的として、硬Ｘ線を特定方向に射出するＸ線射出装置が提案されている。
例えば、このようなＸ線射出装置としては、制動輻射によって線源から周囲全体に射出されるＸ線のうち、上記特性方向に射出された成分のみをビームコリメータによって切り出す装置が知られている。
このようなＸ線射出装置によれば、ビームコリメータを移動させることによって、任意の特定方向に硬Ｘ線を射出することが可能となる。
【０００３】
ところが、上記Ｘ線射出装置では、線源から射出されたＸ線の一部成分のみを切り出し、残りの多くの成分を遮光することとなるため、Ｘ線の利用効率が極めて低い。
これに対して、電子をレーザ光によって加速させると共に、加速した電子にレーザ光を衝突させて逆コンプトン散乱現象によって硬Ｘ線を発生させるＸ線射出装置が提案されている。
このようなＸ線射出装置によれば、一方向のみに強い硬Ｘ線を射出することが可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Meas. Sci. Techno. 12(2001) 1824-1834
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、逆コンプトン散乱現象を利用して硬Ｘ線を安定して生成する場合には、１０μｍ程度の集光領域にレーザ光を集光して、当該領域にて電子とレーザ光とを衝突させる必要があり、電子とレーザ光との同期を容易とするために単一のレーザ光を電子加速用レーザ光と衝突用レーザ光とに分岐している。
【０００６】
ところが、上述のような逆コンプトン散乱現象を用いて硬Ｘ線を射出させる場合に用いられるレーザ光は、超短パルスでハイパワーな特殊なレーザ光であり、ビームストレッチ、多段増幅、ビーム圧縮等の多くの過程を経て発生されるものである。よって、上記レーザ光を射出するレーザ光源装置が複雑でかつ大きなものとなる。
このため、レーザ光源装置を防振台上に設置する等の対策を行っているものの、レーザ光源装置から射出されるレーザ光の揺らぎを十分に抑制することができず、現状では、上述のように集光領域が１０μｍ程度であるのに対して、レーザ光のスポット領域が数μｍ〜１０μｍの範囲で揺らいでいる。
したがって、逆コンプトン散乱現象を利用して硬Ｘ線を発生させるＸ線射出装置においては、射出される硬Ｘ線の強度が変動する、若しくは硬Ｘ線が射出されない場合があるという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、逆コンプトン散乱現象を利用して硬Ｘ線を生成するＸ線射出装置において、安定して硬Ｘ線を射出可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００９】
第１の発明は、単一の平行レーザ光から分岐手段によって分岐された電子加速用レーザ光と衝突用レーザ光とを集光し、上記電子加速用レーザ光によって加速された電子と上記衝突用レーザ光とを衝突させてＸ線を発生及び射出するＸ線射出装置であって、対称面に対して対称とされると共に入射光を上記対称面に向けて集光する一対の集光光学素子と、一方の上記集光光学素子を有すると共に上記電子加速用レーザ光を導光する第１導光部と、他方の上記集光光学素子を有すると共に上記衝突用レーザ光を導光する第２導光部とを備え、上記第１導光部及び上記第２導光部が、上記平行レーザ光の上記分岐手段への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が上記対称面に対して対称となるように上記電子加速用レーザ光及び上記衝突用レーザ光を導光するという構成を採用する。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記第１導光部及び上記第２導光部が、上記集光光学素子を除き、奇数個同士の直角ミラーあるいは偶数個同士の直角ミラーから構成されているという構成を採用する。
【００１１】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記平行レーザ光の上記分岐手段への基準入射条件からのズレ量が、上記基準入射条件からの上記平行レーザ光の光軸のズレ量であるという構成を採用する。
【００１２】
第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記平行レーザ光の上記分岐手段への基準入射条件からのズレ量が、上記基準入射条件からの上記平行レーザ光の入射角度のズレ量であるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、分岐手段に入射する平行レーザ光の入射条件（例えば、光軸位置や入射角度）が基準入射条件からずれた場合には、第１導光部及び第２導光部によって電子加速用レーザ光及び衝突用レーザ光に対して、ズレ量に起因する変化が対称面に対して対称となるように与えられる。
このため、対称面に対して対称に配置された一対の集光光学素子の一方の集光光学素子から射出される電子加速用レーザ光と他方の集光光学素子から射出される衝突用レーザ光とが、対称面上の同一位置に集光される。
したがって、上記ズレ量によって集光位置が変化した場合であっても、電子加速用レーザ光と衝突用レーザ光とが同一位置に集光され、確実に電子加速用レーザ光によって加速された電子と衝突用レーザ光とを衝突させることができる。つまり、本発明によれば、レーザ光源装置から射出される平行レーザ光が揺らいだ場合であっても、確実に電子と衝突用レーザ光とを衝突させることができる。
よって、本発明によれば、逆コンプトン散乱現象を利用して硬Ｘ線を生成するＸ線射出装置において、安定して硬Ｘ線を射出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態におけるＸ線射出装置の概略構成を模式的に示したシステム構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるＸ線射出装置の動作を説明するための説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態におけるＸ線射出装置の概略構成を模式的に示したシステム構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態におけるＸ線射出装置の概略構成を模式的に示したシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明に係るＸ線射出装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１の概略構成を模式的に示したシステム構成図である。
この図に示すように、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１は、レーザ光源装置１と、ビームスプリッタ２（分光手段）と、光路補正ガラス３と、第１導光部４と、第２導光部５と、光路長調節装置６と、ターゲット供給装置７とを備えている。
【００１７】
レーザ光源装置１は、不図示の制御装置の制御の下、超短パルスでかつハイパワーなレーザ光Ｌ１（平行レーザ光）を射出するものであり、内部において、レーザ発信機から射出されたレーザ光に対してビームストレッチ、多段増幅、ビーム圧縮等の処理を行ってから射出するものである。このレーザ光源装置１は、レーザ光Ｌ１を平行光として射出する。
【００１８】
ビームスプリッタ２は、レーザ光源装置１から入射されるレーザ光Ｌ１を電子加速用レーザ光Ｌ２と衝突用レーザ光Ｌ３とに分光するものであり、レーザ光Ｌ１の成分の一部を反射して電子加速用レーザ光Ｌ２として第１導光部４に導光すると共に、レーザ光Ｌ１の一部を透過して衝突用レーザ光Ｌ３として第２導光部５に導光するものである。
【００１９】
光路補正ガラス３は、レーザ光Ｌ１がビームスプリッタ２を通過する際の屈折による衝突用レーザ光Ｌ３の進行方向のズレを補正するものであり、ビームスプリッタ２と第２導光部５との間に配置されている。
【００２０】
第１導光部４は、ビームスプリッタ２から入射される電子加速用レーザ光Ｌ２を導光すると共に集光するものであり、４つの直角ミラー４ａ〜４ｄと、放物面鏡４ｅ（集光光学素子）を備えている。
直角ミラー４ａ〜４ｄは、入射する電子加速用レーザ光Ｌ２を直角に反射する平面鏡である。また、放物面鏡４ｅは、直角ミラー４ｄから入射する電子加速用レーザ光Ｌ２を図１に示す対称面Ａ上に集光する集光ミラーである。
【００２１】
第２導光部５は、ビームスプリッタ２から入射される衝突用レーザ光Ｌ３を導光すると共に集光するものであり、６つの直角ミラー５ａ〜ｆと、放物面鏡５ｇ（集光光学素子）とを備えている。
直角ミラー５ａ〜５ｆは、入射する衝突用レーザ光Ｌ３を直角に反射する平面鏡である。また、放物面鏡５ｇは、直角ミラー５ｆから入射する衝突用レーザ光Ｌ３を図１に示す対称面Ａ上に集光する集光ミラーである。そして、当該放物面鏡５ｇは、対称面Ａに対して第１導光部４が備える放物面鏡４ｅと対称な配置及び形状を有している。
【００２２】
つまり、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１においては、対称面Ａに対して対称とされると共に電子加速用レーザ光Ｌ２あるいは衝突用レーザ光Ｌ３を対称面Ａに向けて集光する一対の放物面鏡４ｅ，５ｇと、一方の放物面鏡４ｅを有すると共に電子加速用レーザ光Ｌ２を導光する第１導光部４と、他方の放物面鏡５ｇを有すると共に衝突用レーザ光Ｌ３を導光する第２導光部５とを備えている。
【００２３】
そして、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１においては、第１導光部４及び第２導光部５は、レーザ光Ｌ１のビームスプリッタ２への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が対称面Ａに対して対称となるように電子加速用レーザ光Ｌ２及び衝突用レーザ光Ｌ３を導光する。
なお、ここで言う基準入射条件とは、レーザ光源装置１から所望の光軸位置でかつ所望の角度で射出されたレーザ光Ｌ１がビームスプリッタ２に入射する際の条件であり、本実施形態においては、ビームスプリッタ２の中央にレーザ光Ｌ１の光軸が合いかつビームスプリッタ２に対して４５°の角度でレーザ光Ｌ１が入射する条件を指す。
また、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１においてレーザ光Ｌ１のビームスプリッタ２への基準入射条件からのズレ量とは、基準入射条件からのレーザ光Ｌ１の光軸のズレ量及び基準入射条件からのレーザ光Ｌ１の入射角度のズレ量を指す。
つまり、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１において第１導光部４及び第２導光部５は、レーザ光Ｌ１のビームスプリッタ２への光軸のズレ量及び入射角度のズレ量に起因する変化が対称面Ａに対して対称となるように電子加速用レーザ光Ｌ２及び衝突用レーザ光Ｌ３を導光する。
【００２４】
そして、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１においては、第１導光部４及び第２導光部５が、放物面鏡４ｅ，５ｇを除き、偶数個同士の直角ミラーから構成されることによって、レーザ光Ｌ１のビームスプリッタ２への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が対称面Ａに対して対称となるように電子加速用レーザ光Ｌ２及び衝突用レーザ光Ｌ３を導光する。
【００２５】
光路長調節装置６は、第１導光部４における電子加速用レーザ光Ｌ２の光路長及び第２導光部５における衝突用レーザ光Ｌ３の光路長を調節可能なものである。
この光路長調節装置６は、第１導光部４の直角ミラー４ｂ，４ｃ及び第２導光部５の直角ミラー５ｃ，５ｄを移動することによって電子加速用レーザ光Ｌ２の光路長及び衝突用レーザ光Ｌ３の光路長を調節する。
なお、光路長調節装置６による第１導光部４における電子加速用レーザ光Ｌ２の光路長及び第２導光部５における衝突用レーザ光Ｌ３の光路長の調節は、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１が使用されるまでに行われる。
【００２６】
ターゲット供給装置７は、電子加速用レーザ光Ｌ２の光路上であって集光領域の直近にガスを噴射することによってレーザ照射ターゲットを供給するものである。
【００２７】
このように構成された本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１では、レーザ光源装置１から射出されたレーザ光Ｌ１が基準入射条件にてビームスプリッタ２に入射すると、ビームスプリッタ２によってレーザ光Ｌ１が、電子加速用レーザ光Ｌ２と衝突用レーザ光Ｌ３とに分岐される。
【００２８】
電子加速用レーザ光Ｌ２は、ビームスプリッタ２から＋ｚ方向に射出され、第１導光部４によって対称面Ａまで導光されると共に集光される。
具体的には、ビームスプリッタ２から射出された電子加速用レーザ光Ｌ２は、直角ミラー４ａによって−ｙ方向に反射され、次に直角ミラー４ｂによって＋ｚ方向に反射され、次に直角ミーら４ｃによって＋ｙ方向に反射され、さらに直角ミラー４ｄによって＋ｚ方向に反射される。さらに、直角ミラー４ｄから射出された電子加速用レーザ光Ｌ２は、放物面鏡４ｅによって対称面Ａに向けて集光される。
【００２９】
衝突用レーザ光Ｌ３は、ビームスプリッタ２から＋ｙ方向に射出され、光路補正ガラス３によって光路を補正された後、第２導光部５によって対称面Ａまで導光されると共に集光される。
具体的には、ビームスプリッタ２から射出された衝突用レーザ光Ｌ３は、直角ミラー５ａによって＋ｚ方向に反射され、次に直角ミラー５ｂによって＋ｙ方向に反射され、次に直角ミラー５ｃによって＋ｚ方向に反射され、次に直角ミラー５ｄによって−ｙ方向に反射され、次に直角ミラー５ｅによって＋ｚ方向に反射され、さらに直角ミラー５ｆによって＋ｙ方向に反射される。さらに、直角ミラー５ｆから射出された衝突用レーザ光Ｌ３は、放物面鏡５ｇによって対称面Ａに向けて集光される。
【００３０】
そして、第１導光部４の放物面鏡４ｅと、第２導光部５の放物面鏡５ｇとが対称面Ａに対して対称に配置され、さらに対称な形状を有しているため、電子加速用レーザ光Ｌ２と衝突用レーザ光Ｌ３とは、対称面Ａ上において集光（衝突）する。
ここで、ターゲット供給装置７から電子加速用レーザ光Ｌ２の光路上に供給されたガスターゲットは電子加速用レーザ光Ｌ２によってプラズマ化され、プラズマレーザ相互作用で発生・加速された電子が、当該電子加速用レーザ光Ｌ２に沿って出射され、対称面Ａ上において衝突用レーザ光Ｌ３と衝突する。この結果、硬Ｘ線Ｌ４が射出される。
【００３１】
続いて、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１において、レーザ光源装置１から射出されてビームスプリッタ２に入射するレーザ光Ｌ１が、基準入射条件に対してズレ量δだけ光軸がずれている場合について、図２を参照して説明する。
【００３２】
レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して光軸が−ｚ方向にずれている場合には、−ｙ方向にずれた電子加速用レーザ光Ｌ２がビームスプリッタ２から射出される。このため、直角ミラー４ａから射出される電子加速用レーザ光Ｌ２が＋ｚ方向にずれ、直角ミラー４ｂから射出される電子加速用レーザ光Ｌ２が−ｙ方向にずれ、直角ミラー４ｃから射出される電子加速用レーザ光Ｌ２が−ｚ方向にずれ、直角ミラー４ｄから射出される電子加速用レーザ光Ｌ２が−ｙ方向にずれる。
したがって、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して光軸が−ｚ方向にずれている場合には、放物面鏡４ｅに対して、−ｙ方向に光軸がずれた電子加速用レーザ光Ｌ２が入射する。
【００３３】
一方、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して光軸が−ｚ方向にずれている場合には、−ｚ方向にずれた衝突用レーザ光Ｌ３がビームスプリッタ２から射出される。このため、直角ミラー５ａから射出される衝突用レーザ光Ｌ３が−ｙ方向にずれ、直角ミラー５ｂから射出される衝突用レーザ光Ｌ３が−ｚ方向にずれ、直角ミラー５ｃから射出される衝突用レーザ光Ｌ３が−ｙ方向にずれ、直角ミラー５ｄから射出される衝突用レーザ光Ｌ３が＋ｚ方向にずれ、直角ミラー５ｅから射出される衝突用レーザ光Ｌ２が−ｙ方向にずれ、直角ミラー５ｆから射出される衝突用レーザ光Ｌ２が−ｚ方向にずれる。
したがって、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して光軸が−ｚ方向にずれている場合には、放物面鏡５ｇに対して、−ｚ方向に光軸がずれた衝突用レーザ光Ｌ３が入射する。
【００３４】
ここで、放物面鏡４ｅに対して入射する−ｙ方向に光軸がずれた電子加速用レーザ光Ｌ２と、放物面鏡５ｇに対して入射する−ｚ方向に光軸がずれた衝突用レーザ光Ｌ３とは対称関係である。また、放物面鏡４ｅと放物面鏡５ｇとが対称である。このため、放物面鏡４ｅによって反射された電子加速用レーザ光Ｌ２と、放物面鏡５ｇによって反射された衝突用レーザ光Ｌ３とは、対称面Ａ上の同一の位置に集光される。
【００３５】
このように、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１においては、第１導光部４及び第２導光部５が、レーザ光Ｌ１のビームスプリッタ２への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が対称面Ａに対して対称となるように電子加速用レーザ光Ｌ２及び衝突用レーザ光Ｌ３を導光することによって、放物面鏡４ｅによって反射された電子加速用レーザ光Ｌ２と、放物面鏡５ｇによって反射された衝突用レーザ光Ｌ３とが、対称面Ａ上の同一の位置に集光される。
したがって、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して光軸がずれた場合であっても、電子加速用レーザ光Ｌ２と衝突用レーザ光Ｌ３とが同一位置に集光され、確実に電子加速用レーザ光Ｌ２によって加速された電子と衝突用レーザ光Ｌ３とを衝突させることができる。つまり、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１によれば、レーザ光源装置１から射出されるレーザ光Ｌ１が揺らいだ場合であっても、確実に電子と衝突用レーザ光Ｌ２とを衝突させることができる。
【００３６】
続いて、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１において、レーザ光源装置１から射出されてビームスプリッタ２に入射するレーザ光Ｌ１が、基準入射条件に対して入射角度がずれている場合について説明する。
【００３７】
基準入射条件でビームスプリッタ２に入射するレーザ光Ｌ１のベクトルを（０，１，０）とし、規格化定数をＮ、レーザ光Ｌ１の微小ズレ量をεとすると、ビームスプリッタ２から射出される電子加速用レーザ光Ｌ２のベクトルが（εｘ／Ｎ，εｚ／Ｎ，１／Ｎ）、直角ミラー４ａから射出される電子加速用レーザ光Ｌ２のベクトルが（εｘ／Ｎ，−１／Ｎ，−εｚ／Ｎ）、直角ミラー４ｂから射出される電子加速用レーザ光Ｌ２のベクトルが（εｘ／Ｎ，εｚ／Ｎ，１／Ｎ）、直角ミラー４ｃから射出される電子加速用レーザ光Ｌ２のベクトルが（εｘ／Ｎ，１／Ｎ，εｚ／Ｎ）、直角ミラー４ｄから射出される電子加速用レーザ光Ｌ２のベクトルが（εｘ／Ｎ，εｚ／Ｎ，１／Ｎ）となり、放物面鏡４ｅに入射する電子加速用レーザ光Ｌ２のベクトルが（εｘ／Ｎ，εｚ／Ｎ，１／Ｎ）となる。
【００３８】
一方、ビームスプリッタ２から射出される衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルが（εｘ／Ｎ，１／Ｎ，εｚ／Ｎ）、直角ミラー５ａから射出される衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルが（εｘ／Ｎ，εｚ／Ｎ，１／Ｎ）、直角ミラー５ｂから射出される衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルが（εｘ／Ｎ，１／Ｎ，εｚ／Ｎ）、直角ミラー５ｃから射出される衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルが（εｘ／Ｎ，εｚ／Ｎ，１／Ｎ）、直角ミラー５ｄから射出される衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルが（εｘ／Ｎ，−１／Ｎ，−εｚ／Ｎ）、直角ミラー５ｅから射出される衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルが（εｘ／Ｎ，εｚ／Ｎ，１／Ｎ）、直角ミラー５ｆから射出される衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルが（εｘ／Ｎ，１／Ｎ，εｚ／Ｎ）となり、放物面鏡５ｇに入射する衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルが（εｘ／Ｎ，１／Ｎ，εｚ／Ｎ）となる。
【００３９】
ここで、対称面Ａの法線ベクトルをｎ＝（０，−（√２）／２，（√２）／２）、放物面鏡４ｅに入射する電子加速用レーザ光Ｌ２のベクトルをａ＝（εｘ／Ｎ，εｚ／Ｎ，１／Ｎ）、放物面鏡５ｇに入射する衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルをｂ＝（εｘ／Ｎ，１／Ｎ，εｚ／Ｎ）とすると、下式（１）となり、ベクトルａ，ｂは、対称面Ａに対して面対称なベクトルであることが分かる。
ｂ＝ａ−２ｎ（ｎ・ａ）……（１）
このため、放物面鏡４ｅによって反射された電子加速用レーザ光Ｌ２と、放物面鏡５ｇによって反射された衝突用レーザ光Ｌ３とは、対称面Ａ上の同一の位置に集光される。
【００４０】
このように、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１においては、第１導光部４及び第２導光部５が、レーザ光Ｌ１のビームスプリッタ２への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が対称面Ａに対して対称となるように電子加速用レーザ光Ｌ２及び衝突用レーザ光Ｌ３を導光することによって、放物面鏡４ｅによって反射された電子加速用レーザ光Ｌ２と、放物面鏡５ｇによって反射された衝突用レーザ光Ｌ３とが、対称面Ａ上の同一の位置に集光される。
したがって、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して入射角度がずれた場合であっても、電子加速用レーザ光Ｌ２と衝突用レーザ光Ｌ３とが同一位置に集光され、確実に電子加速用レーザ光Ｌ２によって加速された電子と衝突用レーザ光Ｌ３とを衝突させることができる。つまり、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１によれば、レーザ光源装置１から射出されるレーザ光Ｌ１が揺らいだ場合であっても、確実に電子と衝突用レーザ光Ｌ２とを衝突させることができる。
【００４１】
以上のように本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１によれば、レーザ光Ｌ１が基準入射条件からずれた場合であっても、確実に電子加速用レーザ光Ｌ２によって加速された電子と衝突用レーザ光Ｌ３とを衝突させることができ、安定して硬Ｘ線Ｌ４を射出することが可能となる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００４３】
図３は、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ２の概略構成を模式的に示したシステム構成図である。
この図に示すように、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ２は、第１導光部４が２つ（偶数個）の直角ミラー４ｆ，４ｇと放物面鏡４ｈとによって構成され、第２導光部５が５つ（奇数個）の直角ミラー５ｈ〜５ｌと放物面鏡５ｍとによって構成されている。
そして、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ２においても、上記第１実施形態のＸ線射出装置Ｓ１と同様に、放物面鏡４ｈと放物面鏡５ｍとが対称面Ａに対して対称とされている。
【００４４】
このような構成を有する本実施形態のＸ線射出装置Ｓ２では、第１導光部４が偶数個の直角ミラーを備え、第２導光部５が奇数個の直角ミラーを備えているが、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して光軸がずれている場合には、第１導光部４及び第２導光部５によって、レーザ光Ｌ１のビームスプリッタ２への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が対称面Ａに対して対称となるように電子加速用レーザ光Ｌ２及び衝突用レーザ光Ｌ３を導光することができる。
したがって、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ２によれば、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して光軸がずれた場合であっても、確実に電子加速用レーザ光Ｌ２によって加速された電子と衝突用レーザ光Ｌ３とを衝突させることができ、安定して硬Ｘ線Ｌ４を射出することが可能となる。
ただし本構成の場合、入射条件のずれが入射角度ズレの場合、集光点にズレが生じる。
【００４５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１及び第２実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００４６】
図４は、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ３の概略構成を模式的に示したシステム構成図である。
この図に示すように、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ３は、第１導光部４が２つ（偶数個）の放物面鏡４ｉ，４ｊと上記第２実施形態の放物面鏡４ｈとによって構成され、第２導光部５が上記第２実施形態と同様に５つ（奇数個）の直角ミラー５ｈ〜５ｌと放物面鏡５ｍとによって構成されている。
そして、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ３においても、上記第１実施形態のＸ線射出装置Ｓ１と同様に、放物面鏡４ｈと放物面鏡５ｍとが対称面Ａに対して対称とされている。
【００４７】
このような構成を有する本実施形態のＸ線射出装置Ｓ３では、第１導光部４が偶数個の直角ミラーを備え、第２導光部５が奇数個の直角ミラーを備えているが、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して入射角度がずれている場合には、第１導光部４及び第２導光部５によって、レーザ光Ｌ１のビームスプリッタ２への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が対称面Ａに対して対称となるように電子加速用レーザ光Ｌ２及び衝突用レーザ光Ｌ３を導光することができる。
したがって、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ３によれば、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して入射角度がずれた場合であっても、確実に電子加速用レーザ光Ｌ２によって加速された電子と衝突用レーザ光Ｌ３とを衝突させることができ、安定して硬Ｘ線Ｌ４を射出することが可能となる。
本構成の場合、基準入射条件からのずれが軸ズレの場合、最終集光ミラー上への入射レーザがレーザ軸に対して垂直方向のズレを生じる。しかし、最終集光ミラーとして方物面鏡を採用する事で、この垂直方向のズレは除去可能となる。
【００４８】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４９】
例えば、上記実施形態における、電子加速用レーザと衝突用レーザは相互にその役割を交換した構成を採用する事も可能である。この場合、Ｘ線の発生方向は反転する。
例えば、上記実施形態における第１導光部４及び第２導光部５の構成は一例であり、その他の構成を採用することも可能である。
例えば、上記実施形態においては本発明の集光光学素子として放物面鏡を用いる構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、集光光学素子として集光レンズを用いることも可能である。
【符号の説明】
【００５０】
Ｓ１〜Ｓ３……Ｘ線射出装置、１……レーザ光源装置、２……ビームスプリッタ（分岐手段）、４……第１導光部、４ａ〜４ｄ，４ｆ，４ｇ……直角ミラー、４ｅ，４ｈ……放物面鏡（集光光学素子）、４ｉ，４ｊ……放物面鏡、５……第２導光部、５ａ〜５ｆ，５ｈ〜５ｌ……直角ミラー、５ｇ，５ｍ……放物面鏡、Ａ……対称面、Ｌ１……レーザ光（平行レーザ光）、Ｌ２……電子加速用レーザ光、Ｌ３……衝突用レーザ光、Ｌ４……硬Ｘ線（Ｘ線）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の平行レーザ光から分岐手段によって分岐された電子加速用レーザ光と衝突用レーザ光とを集光し、上記電子加速用レーザ光によって加速された電子と上記衝突用レーザ光とを衝突させてＸ線を発生及び射出するＸ線射出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、危険物の透視や治療を目的として、硬Ｘ線を特定方向に射出するＸ線射出装置が提案されている。
例えば、このようなＸ線射出装置としては、制動輻射によって線源から周囲全体に射出されるＸ線のうち、上記特性方向に射出された成分のみをビームコリメータによって切り出す装置が知られている。
このようなＸ線射出装置によれば、ビームコリメータを移動させることによって、任意の特定方向に硬Ｘ線を射出することが可能となる。
【０００３】
ところが、上記Ｘ線射出装置では、線源から射出されたＸ線の一部成分のみを切り出し、残りの多くの成分を遮光することとなるため、Ｘ線の利用効率が極めて低い。
これに対して、電子をレーザ光によって加速させると共に、加速した電子にレーザ光を衝突させて逆コンプトン散乱現象によって硬Ｘ線を発生させるＸ線射出装置が提案されている。
このようなＸ線射出装置によれば、一方向のみに強い硬Ｘ線を射出することが可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Meas. Sci. Techno. 12(2001) 1824-1834
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、逆コンプトン散乱現象を利用して硬Ｘ線を安定して生成する場合には、１０μｍ程度の集光領域にレーザ光を集光して、当該領域にて電子とレーザ光とを衝突させる必要があり、電子とレーザ光との同期を容易とするために単一のレーザ光を電子加速用レーザ光と衝突用レーザ光とに分岐している。
【０００６】
ところが、上述のような逆コンプトン散乱現象を用いて硬Ｘ線を射出させる場合に用いられるレーザ光は、超短パルスでハイパワーな特殊なレーザ光であり、ビームストレッチ、多段増幅、ビーム圧縮等の多くの過程を経て発生されるものである。よって、上記レーザ光を射出するレーザ光源装置が複雑でかつ大きなものとなる。
このため、レーザ光源装置を防振台上に設置する等の対策を行っているものの、レーザ光源装置から射出されるレーザ光の揺らぎを十分に抑制することができず、現状では、上述のように集光領域が１０μｍ程度であるのに対して、レーザ光のスポット領域が数μｍ〜１０μｍの範囲で揺らいでいる。
したがって、逆コンプトン散乱現象を利用して硬Ｘ線を発生させるＸ線射出装置においては、射出される硬Ｘ線の強度が変動する、若しくは硬Ｘ線が射出されない場合があるという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、逆コンプトン散乱現象を利用して硬Ｘ線を生成するＸ線射出装置において、安定して硬Ｘ線を射出可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００９】
第１の発明は、単一の平行レーザ光から分岐手段によって分岐された電子加速用レーザ光と衝突用レーザ光とを集光し、上記電子加速用レーザ光によって加速された電子と上記衝突用レーザ光とを衝突させてＸ線を発生及び射出するＸ線射出装置であって、対称面に対して対称とされると共に入射光を上記対称面に向けて集光する一対の集光光学素子と、一方の上記集光光学素子を有すると共に上記電子加速用レーザ光を導光する第１導光部と、他方の上記集光光学素子を有すると共に上記衝突用レーザ光を導光する第２導光部とを備え、上記第１導光部及び上記第２導光部が、上記平行レーザ光の上記分岐手段への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が上記対称面に対して対称となるように上記電子加速用レーザ光及び上記衝突用レーザ光を導光するという構成を採用する。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記第１導光部及び上記第２導光部が、上記集光光学素子を除き、奇数個同士の直角ミラーあるいは偶数個同士の直角ミラーから構成されているという構成を採用する。
【００１１】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記平行レーザ光の上記分岐手段への基準入射条件からのズレ量が、上記基準入射条件からの上記平行レーザ光の光軸のズレ量であるという構成を採用する。
【００１２】
第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記平行レーザ光の上記分岐手段への基準入射条件からのズレ量が、上記基準入射条件からの上記平行レーザ光の入射角度のズレ量であるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、分岐手段に入射する平行レーザ光の入射条件（例えば、光軸位置や入射角度）が基準入射条件からずれた場合には、第１導光部及び第２導光部によって電子加速用レーザ光及び衝突用レーザ光に対して、ズレ量に起因する変化が対称面に対して対称となるように与えられる。
このため、対称面に対して対称に配置された一対の集光光学素子の一方の集光光学素子から射出される電子加速用レーザ光と他方の集光光学素子から射出される衝突用レーザ光とが、対称面上の同一位置に集光される。
したがって、上記ズレ量によって集光位置が変化した場合であっても、電子加速用レーザ光と衝突用レーザ光とが同一位置に集光され、確実に電子加速用レーザ光によって加速された電子と衝突用レーザ光とを衝突させることができる。つまり、本発明によれば、レーザ光源装置から射出される平行レーザ光が揺らいだ場合であっても、確実に電子と衝突用レーザ光とを衝突させることができる。
よって、本発明によれば、逆コンプトン散乱現象を利用して硬Ｘ線を生成するＸ線射出装置において、安定して硬Ｘ線を射出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態におけるＸ線射出装置の概略構成を模式的に示したシステム構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるＸ線射出装置の動作を説明するための説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態におけるＸ線射出装置の概略構成を模式的に示したシステム構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態におけるＸ線射出装置の概略構成を模式的に示したシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明に係るＸ線射出装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１の概略構成を模式的に示したシステム構成図である。
この図に示すように、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１は、レーザ光源装置１と、ビームスプリッタ２（分光手段）と、光路補正ガラス３と、第１導光部４と、第２導光部５と、光路長調節装置６と、ターゲット供給装置７とを備えている。
【００１７】
レーザ光源装置１は、不図示の制御装置の制御の下、超短パルスでかつハイパワーなレーザ光Ｌ１（平行レーザ光）を射出するものであり、内部において、レーザ発信機から射出されたレーザ光に対してビームストレッチ、多段増幅、ビーム圧縮等の処理を行ってから射出するものである。このレーザ光源装置１は、レーザ光Ｌ１を平行光として射出する。
【００１８】
ビームスプリッタ２は、レーザ光源装置１から入射されるレーザ光Ｌ１を電子加速用レーザ光Ｌ２と衝突用レーザ光Ｌ３とに分光するものであり、レーザ光Ｌ１の成分の一部を反射して電子加速用レーザ光Ｌ２として第１導光部４に導光すると共に、レーザ光Ｌ１の一部を透過して衝突用レーザ光Ｌ３として第２導光部５に導光するものである。
【００１９】
光路補正ガラス３は、レーザ光Ｌ１がビームスプリッタ２を通過する際の屈折による衝突用レーザ光Ｌ３の進行方向のズレを補正するものであり、ビームスプリッタ２と第２導光部５との間に配置されている。
【００２０】
第１導光部４は、ビームスプリッタ２から入射される電子加速用レーザ光Ｌ２を導光すると共に集光するものであり、４つの直角ミラー４ａ〜４ｄと、放物面鏡４ｅ（集光光学素子）を備えている。
直角ミラー４ａ〜４ｄは、入射する電子加速用レーザ光Ｌ２を直角に反射する平面鏡である。また、放物面鏡４ｅは、直角ミラー４ｄから入射する電子加速用レーザ光Ｌ２を図１に示す対称面Ａ上に集光する集光ミラーである。
【００２１】
第２導光部５は、ビームスプリッタ２から入射される衝突用レーザ光Ｌ３を導光すると共に集光するものであり、６つの直角ミラー５ａ〜ｆと、放物面鏡５ｇ（集光光学素子）とを備えている。
直角ミラー５ａ〜５ｆは、入射する衝突用レーザ光Ｌ３を直角に反射する平面鏡である。また、放物面鏡５ｇは、直角ミラー５ｆから入射する衝突用レーザ光Ｌ３を図１に示す対称面Ａ上に集光する集光ミラーである。そして、当該放物面鏡５ｇは、対称面Ａに対して第１導光部４が備える放物面鏡４ｅと対称な配置及び形状を有している。
【００２２】
つまり、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１においては、対称面Ａに対して対称とされると共に電子加速用レーザ光Ｌ２あるいは衝突用レーザ光Ｌ３を対称面Ａに向けて集光する一対の放物面鏡４ｅ，５ｇと、一方の放物面鏡４ｅを有すると共に電子加速用レーザ光Ｌ２を導光する第１導光部４と、他方の放物面鏡５ｇを有すると共に衝突用レーザ光Ｌ３を導光する第２導光部５とを備えている。
【００２３】
そして、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１においては、第１導光部４及び第２導光部５は、レーザ光Ｌ１のビームスプリッタ２への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が対称面Ａに対して対称となるように電子加速用レーザ光Ｌ２及び衝突用レーザ光Ｌ３を導光する。
なお、ここで言う基準入射条件とは、レーザ光源装置１から所望の光軸位置でかつ所望の角度で射出されたレーザ光Ｌ１がビームスプリッタ２に入射する際の条件であり、本実施形態においては、ビームスプリッタ２の中央にレーザ光Ｌ１の光軸が合いかつビームスプリッタ２に対して４５°の角度でレーザ光Ｌ１が入射する条件を指す。
また、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１においてレーザ光Ｌ１のビームスプリッタ２への基準入射条件からのズレ量とは、基準入射条件からのレーザ光Ｌ１の光軸のズレ量及び基準入射条件からのレーザ光Ｌ１の入射角度のズレ量を指す。
つまり、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１において第１導光部４及び第２導光部５は、レーザ光Ｌ１のビームスプリッタ２への光軸のズレ量及び入射角度のズレ量に起因する変化が対称面Ａに対して対称となるように電子加速用レーザ光Ｌ２及び衝突用レーザ光Ｌ３を導光する。
【００２４】
そして、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１においては、第１導光部４及び第２導光部５が、放物面鏡４ｅ，５ｇを除き、偶数個同士の直角ミラーから構成されることによって、レーザ光Ｌ１のビームスプリッタ２への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が対称面Ａに対して対称となるように電子加速用レーザ光Ｌ２及び衝突用レーザ光Ｌ３を導光する。
【００２５】
光路長調節装置６は、第１導光部４における電子加速用レーザ光Ｌ２の光路長及び第２導光部５における衝突用レーザ光Ｌ３の光路長を調節可能なものである。
この光路長調節装置６は、第１導光部４の直角ミラー４ｂ，４ｃ及び第２導光部５の直角ミラー５ｃ，５ｄを移動することによって電子加速用レーザ光Ｌ２の光路長及び衝突用レーザ光Ｌ３の光路長を調節する。
なお、光路長調節装置６による第１導光部４における電子加速用レーザ光Ｌ２の光路長及び第２導光部５における衝突用レーザ光Ｌ３の光路長の調節は、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１が使用されるまでに行われる。
【００２６】
ターゲット供給装置７は、電子加速用レーザ光Ｌ２の光路上であって集光領域の直近にガスを噴射することによってレーザ照射ターゲットを供給するものである。
【００２７】
このように構成された本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１では、レーザ光源装置１から射出されたレーザ光Ｌ１が基準入射条件にてビームスプリッタ２に入射すると、ビームスプリッタ２によってレーザ光Ｌ１が、電子加速用レーザ光Ｌ２と衝突用レーザ光Ｌ３とに分岐される。
【００２８】
電子加速用レーザ光Ｌ２は、ビームスプリッタ２から＋ｚ方向に射出され、第１導光部４によって対称面Ａまで導光されると共に集光される。
具体的には、ビームスプリッタ２から射出された電子加速用レーザ光Ｌ２は、直角ミラー４ａによって−ｙ方向に反射され、次に直角ミラー４ｂによって＋ｚ方向に反射され、次に直角ミーら４ｃによって＋ｙ方向に反射され、さらに直角ミラー４ｄによって＋ｚ方向に反射される。さらに、直角ミラー４ｄから射出された電子加速用レーザ光Ｌ２は、放物面鏡４ｅによって対称面Ａに向けて集光される。
【００２９】
衝突用レーザ光Ｌ３は、ビームスプリッタ２から＋ｙ方向に射出され、光路補正ガラス３によって光路を補正された後、第２導光部５によって対称面Ａまで導光されると共に集光される。
具体的には、ビームスプリッタ２から射出された衝突用レーザ光Ｌ３は、直角ミラー５ａによって＋ｚ方向に反射され、次に直角ミラー５ｂによって＋ｙ方向に反射され、次に直角ミラー５ｃによって＋ｚ方向に反射され、次に直角ミラー５ｄによって−ｙ方向に反射され、次に直角ミラー５ｅによって＋ｚ方向に反射され、さらに直角ミラー５ｆによって＋ｙ方向に反射される。さらに、直角ミラー５ｆから射出された衝突用レーザ光Ｌ３は、放物面鏡５ｇによって対称面Ａに向けて集光される。
【００３０】
そして、第１導光部４の放物面鏡４ｅと、第２導光部５の放物面鏡５ｇとが対称面Ａに対して対称に配置され、さらに対称な形状を有しているため、電子加速用レーザ光Ｌ２と衝突用レーザ光Ｌ３とは、対称面Ａ上において集光（衝突）する。
ここで、ターゲット供給装置７から電子加速用レーザ光Ｌ２の光路上に供給されたガスターゲットは電子加速用レーザ光Ｌ２によってプラズマ化され、プラズマレーザ相互作用で発生・加速された電子が、当該電子加速用レーザ光Ｌ２に沿って出射され、対称面Ａ上において衝突用レーザ光Ｌ３と衝突する。この結果、硬Ｘ線Ｌ４が射出される。
【００３１】
続いて、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１において、レーザ光源装置１から射出されてビームスプリッタ２に入射するレーザ光Ｌ１が、基準入射条件に対してズレ量δだけ光軸がずれている場合について、図２を参照して説明する。
【００３２】
レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して光軸が−ｚ方向にずれている場合には、−ｙ方向にずれた電子加速用レーザ光Ｌ２がビームスプリッタ２から射出される。このため、直角ミラー４ａから射出される電子加速用レーザ光Ｌ２が＋ｚ方向にずれ、直角ミラー４ｂから射出される電子加速用レーザ光Ｌ２が−ｙ方向にずれ、直角ミラー４ｃから射出される電子加速用レーザ光Ｌ２が−ｚ方向にずれ、直角ミラー４ｄから射出される電子加速用レーザ光Ｌ２が−ｙ方向にずれる。
したがって、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して光軸が−ｚ方向にずれている場合には、放物面鏡４ｅに対して、−ｙ方向に光軸がずれた電子加速用レーザ光Ｌ２が入射する。
【００３３】
一方、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して光軸が−ｚ方向にずれている場合には、−ｚ方向にずれた衝突用レーザ光Ｌ３がビームスプリッタ２から射出される。このため、直角ミラー５ａから射出される衝突用レーザ光Ｌ３が−ｙ方向にずれ、直角ミラー５ｂから射出される衝突用レーザ光Ｌ３が−ｚ方向にずれ、直角ミラー５ｃから射出される衝突用レーザ光Ｌ３が−ｙ方向にずれ、直角ミラー５ｄから射出される衝突用レーザ光Ｌ３が＋ｚ方向にずれ、直角ミラー５ｅから射出される衝突用レーザ光Ｌ２が−ｙ方向にずれ、直角ミラー５ｆから射出される衝突用レーザ光Ｌ２が−ｚ方向にずれる。
したがって、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して光軸が−ｚ方向にずれている場合には、放物面鏡５ｇに対して、−ｚ方向に光軸がずれた衝突用レーザ光Ｌ３が入射する。
【００３４】
ここで、放物面鏡４ｅに対して入射する−ｙ方向に光軸がずれた電子加速用レーザ光Ｌ２と、放物面鏡５ｇに対して入射する−ｚ方向に光軸がずれた衝突用レーザ光Ｌ３とは対称関係である。また、放物面鏡４ｅと放物面鏡５ｇとが対称である。このため、放物面鏡４ｅによって反射された電子加速用レーザ光Ｌ２と、放物面鏡５ｇによって反射された衝突用レーザ光Ｌ３とは、対称面Ａ上の同一の位置に集光される。
【００３５】
このように、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１においては、第１導光部４及び第２導光部５が、レーザ光Ｌ１のビームスプリッタ２への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が対称面Ａに対して対称となるように電子加速用レーザ光Ｌ２及び衝突用レーザ光Ｌ３を導光することによって、放物面鏡４ｅによって反射された電子加速用レーザ光Ｌ２と、放物面鏡５ｇによって反射された衝突用レーザ光Ｌ３とが、対称面Ａ上の同一の位置に集光される。
したがって、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して光軸がずれた場合であっても、電子加速用レーザ光Ｌ２と衝突用レーザ光Ｌ３とが同一位置に集光され、確実に電子加速用レーザ光Ｌ２によって加速された電子と衝突用レーザ光Ｌ３とを衝突させることができる。つまり、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１によれば、レーザ光源装置１から射出されるレーザ光Ｌ１が揺らいだ場合であっても、確実に電子と衝突用レーザ光Ｌ２とを衝突させることができる。
【００３６】
続いて、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１において、レーザ光源装置１から射出されてビームスプリッタ２に入射するレーザ光Ｌ１が、基準入射条件に対して入射角度がずれている場合について説明する。
【００３７】
基準入射条件でビームスプリッタ２に入射するレーザ光Ｌ１のベクトルを（０，１，０）とし、規格化定数をＮ、レーザ光Ｌ１の微小ズレ量をεとすると、ビームスプリッタ２から射出される電子加速用レーザ光Ｌ２のベクトルが（εｘ／Ｎ，εｚ／Ｎ，１／Ｎ）、直角ミラー４ａから射出される電子加速用レーザ光Ｌ２のベクトルが（εｘ／Ｎ，−１／Ｎ，−εｚ／Ｎ）、直角ミラー４ｂから射出される電子加速用レーザ光Ｌ２のベクトルが（εｘ／Ｎ，εｚ／Ｎ，１／Ｎ）、直角ミラー４ｃから射出される電子加速用レーザ光Ｌ２のベクトルが（εｘ／Ｎ，１／Ｎ，εｚ／Ｎ）、直角ミラー４ｄから射出される電子加速用レーザ光Ｌ２のベクトルが（εｘ／Ｎ，εｚ／Ｎ，１／Ｎ）となり、放物面鏡４ｅに入射する電子加速用レーザ光Ｌ２のベクトルが（εｘ／Ｎ，εｚ／Ｎ，１／Ｎ）となる。
【００３８】
一方、ビームスプリッタ２から射出される衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルが（εｘ／Ｎ，１／Ｎ，εｚ／Ｎ）、直角ミラー５ａから射出される衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルが（εｘ／Ｎ，εｚ／Ｎ，１／Ｎ）、直角ミラー５ｂから射出される衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルが（εｘ／Ｎ，１／Ｎ，εｚ／Ｎ）、直角ミラー５ｃから射出される衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルが（εｘ／Ｎ，εｚ／Ｎ，１／Ｎ）、直角ミラー５ｄから射出される衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルが（εｘ／Ｎ，−１／Ｎ，−εｚ／Ｎ）、直角ミラー５ｅから射出される衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルが（εｘ／Ｎ，εｚ／Ｎ，１／Ｎ）、直角ミラー５ｆから射出される衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルが（εｘ／Ｎ，１／Ｎ，εｚ／Ｎ）となり、放物面鏡５ｇに入射する衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルが（εｘ／Ｎ，１／Ｎ，εｚ／Ｎ）となる。
【００３９】
ここで、対称面Ａの法線ベクトルをｎ＝（０，−（√２）／２，（√２）／２）、放物面鏡４ｅに入射する電子加速用レーザ光Ｌ２のベクトルをａ＝（εｘ／Ｎ，εｚ／Ｎ，１／Ｎ）、放物面鏡５ｇに入射する衝突用レーザ光Ｌ３のベクトルをｂ＝（εｘ／Ｎ，１／Ｎ，εｚ／Ｎ）とすると、下式（１）となり、ベクトルａ，ｂは、対称面Ａに対して面対称なベクトルであることが分かる。
ｂ＝ａ−２ｎ（ｎ・ａ）……（１）
このため、放物面鏡４ｅによって反射された電子加速用レーザ光Ｌ２と、放物面鏡５ｇによって反射された衝突用レーザ光Ｌ３とは、対称面Ａ上の同一の位置に集光される。
【００４０】
このように、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１においては、第１導光部４及び第２導光部５が、レーザ光Ｌ１のビームスプリッタ２への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が対称面Ａに対して対称となるように電子加速用レーザ光Ｌ２及び衝突用レーザ光Ｌ３を導光することによって、放物面鏡４ｅによって反射された電子加速用レーザ光Ｌ２と、放物面鏡５ｇによって反射された衝突用レーザ光Ｌ３とが、対称面Ａ上の同一の位置に集光される。
したがって、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して入射角度がずれた場合であっても、電子加速用レーザ光Ｌ２と衝突用レーザ光Ｌ３とが同一位置に集光され、確実に電子加速用レーザ光Ｌ２によって加速された電子と衝突用レーザ光Ｌ３とを衝突させることができる。つまり、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１によれば、レーザ光源装置１から射出されるレーザ光Ｌ１が揺らいだ場合であっても、確実に電子と衝突用レーザ光Ｌ２とを衝突させることができる。
【００４１】
以上のように本実施形態のＸ線射出装置Ｓ１によれば、レーザ光Ｌ１が基準入射条件からずれた場合であっても、確実に電子加速用レーザ光Ｌ２によって加速された電子と衝突用レーザ光Ｌ３とを衝突させることができ、安定して硬Ｘ線Ｌ４を射出することが可能となる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００４３】
図３は、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ２の概略構成を模式的に示したシステム構成図である。
この図に示すように、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ２は、第１導光部４が２つ（偶数個）の直角ミラー４ｆ，４ｇと放物面鏡４ｈとによって構成され、第２導光部５が５つ（奇数個）の直角ミラー５ｈ〜５ｌと放物面鏡５ｍとによって構成されている。
そして、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ２においても、上記第１実施形態のＸ線射出装置Ｓ１と同様に、放物面鏡４ｈと放物面鏡５ｍとが対称面Ａに対して対称とされている。
【００４４】
このような構成を有する本実施形態のＸ線射出装置Ｓ２では、第１導光部４が偶数個の直角ミラーを備え、第２導光部５が奇数個の直角ミラーを備えているが、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して光軸がずれている場合には、第１導光部４及び第２導光部５によって、レーザ光Ｌ１のビームスプリッタ２への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が対称面Ａに対して対称となるように電子加速用レーザ光Ｌ２及び衝突用レーザ光Ｌ３を導光することができる。
したがって、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ２によれば、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して光軸がずれた場合であっても、確実に電子加速用レーザ光Ｌ２によって加速された電子と衝突用レーザ光Ｌ３とを衝突させることができ、安定して硬Ｘ線Ｌ４を射出することが可能となる。
ただし本構成の場合、入射条件のずれが入射角度ズレの場合、集光点にズレが生じる。
【００４５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１及び第２実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００４６】
図４は、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ３の概略構成を模式的に示したシステム構成図である。
この図に示すように、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ３は、第１導光部４が２つ（偶数個）の放物面鏡４ｉ，４ｊと上記第２実施形態の放物面鏡４ｈとによって構成され、第２導光部５が上記第２実施形態と同様に５つ（奇数個）の直角ミラー５ｈ〜５ｌと放物面鏡５ｍとによって構成されている。
そして、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ３においても、上記第１実施形態のＸ線射出装置Ｓ１と同様に、放物面鏡４ｈと放物面鏡５ｍとが対称面Ａに対して対称とされている。
【００４７】
このような構成を有する本実施形態のＸ線射出装置Ｓ３では、第１導光部４が偶数個の直角ミラーを備え、第２導光部５が奇数個の直角ミラーを備えているが、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して入射角度がずれている場合には、第１導光部４及び第２導光部５によって、レーザ光Ｌ１のビームスプリッタ２への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が対称面Ａに対して対称となるように電子加速用レーザ光Ｌ２及び衝突用レーザ光Ｌ３を導光することができる。
したがって、本実施形態のＸ線射出装置Ｓ３によれば、レーザ光Ｌ１が基準入射条件に対して入射角度がずれた場合であっても、確実に電子加速用レーザ光Ｌ２によって加速された電子と衝突用レーザ光Ｌ３とを衝突させることができ、安定して硬Ｘ線Ｌ４を射出することが可能となる。
本構成の場合、基準入射条件からのずれが軸ズレの場合、最終集光ミラー上への入射レーザがレーザ軸に対して垂直方向のズレを生じる。しかし、最終集光ミラーとして方物面鏡を採用する事で、この垂直方向のズレは除去可能となる。
【００４８】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４９】
例えば、上記実施形態における、電子加速用レーザと衝突用レーザは相互にその役割を交換した構成を採用する事も可能である。この場合、Ｘ線の発生方向は反転する。
例えば、上記実施形態における第１導光部４及び第２導光部５の構成は一例であり、その他の構成を採用することも可能である。
例えば、上記実施形態においては本発明の集光光学素子として放物面鏡を用いる構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、集光光学素子として集光レンズを用いることも可能である。
【符号の説明】
【００５０】
Ｓ１〜Ｓ３……Ｘ線射出装置、１……レーザ光源装置、２……ビームスプリッタ（分岐手段）、４……第１導光部、４ａ〜４ｄ，４ｆ，４ｇ……直角ミラー、４ｅ，４ｈ……放物面鏡（集光光学素子）、４ｉ，４ｊ……放物面鏡、５……第２導光部、５ａ〜５ｆ，５ｈ〜５ｌ……直角ミラー、５ｇ，５ｍ……放物面鏡、Ａ……対称面、Ｌ１……レーザ光（平行レーザ光）、Ｌ２……電子加速用レーザ光、Ｌ３……衝突用レーザ光、Ｌ４……硬Ｘ線（Ｘ線）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の平行レーザ光から分岐手段によって分岐された電子加速用レーザ光と衝突用レーザ光とを集光し、前記電子加速用レーザ光によって加速された電子と前記衝突用レーザ光とを衝突させてＸ線を発生及び射出するＸ線射出装置であって、
対称面に対して対称とされると共に入射光を前記対称面に向けて集光する一対の集光光学素子と、一方の前記集光光学素子を有すると共に前記電子加速用レーザ光を導光する第１導光部と、他方の前記集光光学素子を有すると共に前記衝突用レーザ光を導光する第２導光部とを備え、
前記第１導光部及び前記第２導光部は、前記平行レーザ光の前記分岐手段への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が前記対称面に対して対称となるように前記電子加速用レーザ光及び前記衝突用レーザ光を導光する
ことを特徴とするＸ線射出装置。
【請求項２】
前記第１導光部及び前記第２導光部は、前記集光光学素子を除き、奇数個同士の直角ミラーあるいは偶数個同士の直角ミラーから構成されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線射出装置。
【請求項３】
前記平行レーザ光の前記分岐手段への基準入射条件からのズレ量は、前記基準入射条件からの前記平行レーザ光の光軸のズレ量であることを特徴とする請求項１または２記載のＸ線射出装置。
【請求項４】
前記平行レーザ光の前記分岐手段への基準入射条件からのズレ量は、前記基準入射条件からの前記平行レーザ光の入射角度のズレ量であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のＸ線射出装置。
【請求項１】
単一の平行レーザ光から分岐手段によって分岐された電子加速用レーザ光と衝突用レーザ光とを集光し、前記電子加速用レーザ光によって加速された電子と前記衝突用レーザ光とを衝突させてＸ線を発生及び射出するＸ線射出装置であって、
対称面に対して対称とされると共に入射光を前記対称面に向けて集光する一対の集光光学素子と、一方の前記集光光学素子を有すると共に前記電子加速用レーザ光を導光する第１導光部と、他方の前記集光光学素子を有すると共に前記衝突用レーザ光を導光する第２導光部とを備え、
前記第１導光部及び前記第２導光部は、前記平行レーザ光の前記分岐手段への基準入射条件からのズレ量に起因する変化が前記対称面に対して対称となるように前記電子加速用レーザ光及び前記衝突用レーザ光を導光する
ことを特徴とするＸ線射出装置。
【請求項２】
前記第１導光部及び前記第２導光部は、前記集光光学素子を除き、奇数個同士の直角ミラーあるいは偶数個同士の直角ミラーから構成されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線射出装置。
【請求項３】
前記平行レーザ光の前記分岐手段への基準入射条件からのズレ量は、前記基準入射条件からの前記平行レーザ光の光軸のズレ量であることを特徴とする請求項１または２記載のＸ線射出装置。
【請求項４】
前記平行レーザ光の前記分岐手段への基準入射条件からのズレ量は、前記基準入射条件からの前記平行レーザ光の入射角度のズレ量であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のＸ線射出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２１８７６３（Ｐ２０１０−２１８７６３Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６１５６４（Ｐ２００９−６１５６４）
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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