三菱電機ラップトップ加速器のニュースリリース

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三菱電機、超コンパクトな電子加速器「ラップトップ加速器」開発

ニュースリリース|三菱電機ラップトップ加速器|

　三菱電機株式会社（執行役社長：下村　節宏）は、高いエネルギーの電子ビームを発生させる電子加速器において、本体外径１５ｃｍ、重さ１０ｋｇと超コンパクトな電子加速器「ラップトップ加速器」を開発しました。原理実証用の試作機は、手のひら程度の大きさでありながら、９９０ｋｅＶ（キロ電子ボルト）の電子ビームを発生し、発生点径１０μｍ（マイクロメートル※１）のＸ線の発生が可能です。Ｘ線非破壊検査やＸ線診断用装置の光源として期待されます。

　※１　１マイクロメートルは１０００分の１ミリ

　▽開発の背景
　　Ｘ線は貫通力の強い高エネルギーの電磁波で、加速した電子ビームをタングステンなどのＸ線ターゲットに衝突させて得られます。物体の中を透視する産業用の非破壊検査では、近年、厚い物体を対象とする用途が拡大し、より高いエネルギーのＸ線を発生するコンパクトな装置が求められています。ところがＸ線源として一般的なＸ線管球は印加する電圧に応じて絶縁の強化が必要なことから、得られるＸ線エネルギーは３００ｋｅＶ程度が限界です。一方、直線型の電子加速器は９９０ｋｅＶと高エネルギーのＸ線が発生できますが、装置の大きさが１ｍを超えることから、狭い場所での使用や機器への組み込みが困難でした。

　また、Ｘ線による透視は、胸部Ｘ線写真のように、透視物体のＸ線の吸収率の差で生ずる濃淡を利用した吸収撮像が一般的ですが、近年ではＸ線屈折率の差で生ずるわずかな屈折を利用した屈折撮像が注目を集めています。屈折撮像は、従来の吸収撮像に比べて物質境界がくっきり見え、吸収撮像ではほとんど区別のつかない臓器中の組織差などが検出可能で、医療診断での利用を期待されています。ところが屈折撮像に用いるＸ線源には発生点径が小さいか、または、平行にそろったＸ線が必要なため、従来は装置の大きさが数ｍから数百ｍと巨大な放射光施設でしか研究ができませんでした。

　当社は今回、小型で、電子ビームを高エネルギーまで加速でき、発生点サイズが小さいＸ線を発生できる電子加速器を開発しました。

　▽主な開発成果
　＜１＞外径１５ｃｍの加速器で９９０ｋｅＶまで電子を加速することに成功電子銃から発した電子をドーナツ状の真空ダクト内で幅広の電子ビームとして加速する当社独自の加速手法と、電子ビームを加速しながら所定の領域内に収束させる電磁石の開発により、９９０ｋｅＶまでの加速を、外径１５ｃｍ、重さ１０ｋｇの手のひらサイズの加速器で実現しました。これと同等のエネルギーまで加速するには、全長が１００ｃｍ、重さ３５０ｋｇ程度の加速器が必要でした。

　＜２＞発生点径が１０μｍのＸ線の発生と物質境界が強調されたＸ線画像の撮影に成功従来のＸ線源は大きなＸ線ターゲットに電子ビームを衝突させる方式のため、１００μｍ程度の発生点径でしたが、今回、先端が７μｍの針状のＸ線ターゲットに加速した電子ビームを次々に衝突させるビーム制御に成功し、発生点径が１０μｍと微小なＸ線の発生に成功しました。

　このＸ線を用いて幅０．５ｍｍの半導体のリードフレームを撮影したところ、屈折撮像の特徴である物質境界がくっきりとしたＸ線画像を得ることができました。

　▽今後の展開
　装置製造メーカに提案し、大出力化、高信頼化などを進めて実用化をめざします。

　▽特許
　国内１１件、海外２件出願中

【関連サイト】
三菱電機ホームページ（http://www.mitsubishielectric.co.jp/）