能動型X線分光計AXS用の焦電型X線発生器PXGの開発研究

主动X射线能谱仪AXS用热释电X射线发生器PXG的研发

• 批准号: 21K17999
• 负责人: 内藤 雅之
• 金额: $ 3万
• 依托单位: National Institutes for Quantum Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K17999/
• 关键词: 焦電結晶; X線発生器; 焦電型X線発生器; 能動型X線分光計; 焦電効果; 蛍光X線分析

焦電効果は温度変化によって強誘電体の表面に自発分極を生成する現象である。焦電結晶を1 Pa程度の真空中で温度変化させると、生成分極によって電子が加速され、X線発生に利用できることが知られている。一方で、加速電子の発生する物理過程は詳細が不明であり、発生X線の強度は従来のX線管と比べると安定性が低いことが問題である。本研究の目的はX線発生のメカニズムの追求と高輝度・安定化である。本年度の研究では焦電結晶LiTaO3を用いた基礎実験を行い、X線発生を不安定にする要因を探った。X線発生の不安定性の要因の一つとして、生成した自発分極によって結晶沿面で大規模な放電を不規則に起こすことが報告されている。本研究では、複数の大きさのターゲットの支持板を用いて放電現象に寄与する影響を調査した。また、並行して結晶周辺の電場分布の計算を行い、電場分布の形状と放電現象の相関も調査した。その結果、支持板が結晶の半径に対して十分大きい時には結晶沿面で起こる放電が有意だったのに対し、支持板が小さくなると結晶上部と指示板の縁の間で起こる放電現象（CT-MT放電）がみられるようになった。この結果は電場計算の結果とも符合した。大規模な沿面放電が起こると生成した分極のほとんどすべてが失われ、そのタイミングでX線発生が停止する。一方、CT-MT放電が起こると瞬間的にはX線強度が高くなるが、放電による損失分極の一部はX線発生に寄与せず失われるため、放電現象が見られない時と比べれば放出率は低くなった。したがって、沿面放電を抑制することで将来的に焦電型Ｘ線発生器PXGの高輝度・安定化につながると予想される。

The pyroelectric effect is caused by temperature change, which is caused by the self-polarization of the surface of a strong electrostatic material. Pyroelectric crystallization is carried out by temperature change in a vacuum at a level of 1 Pa, generation of polarized electrons is accelerated, and X-ray generation is carried out using the method of knowing. On the one hand, the physical process of accelerating electrons is not clear in detail, and the intensity of X-ray tube is lower than that of the X-ray tube, and the stability is lower, so there is a problem. The purpose of this study is to pursue high brightness and stabilization of X-ray imaging. This year's research focused on the basics of pyroelectric crystallization of LiTaO3 and the causes of instability in X-rays. The main reason for the instability of X-rays is the generation of self-polarization, large-scale discharge along the crystal surface, and irregularity of the report. This study is to investigate the discharge phenomenon and the influence of the discharge phenomenon on the support plate of the complex large-scale vacuum cleaner. Calculation of the electric field distribution around the crystal and parallel investigation of the shape of the electric field distribution and correlation of the discharge phenomenon. The result of the support plate is that the radius of the crystal is very large, and the crystal is discharged along the surface of the crystal when it is very large, and the support is The discharge phenomenon (CT-MT discharge) of the upper part of the crystal on the upper part of the plate and the indicator plate is small. The result of the electric field calculation is consistent with the result of the electric field calculation. Large-scale surface discharge is generated and generated, and the X-ray is generated and stopped. On the one hand, the X-ray intensity at the moment of CT-MT discharge is high and the discharge polarization is lost. The X-ray is generated and lost, and the discharge phenomenon is seen and discharged at a lower rate than the discharge rate. The high brightness and stabilization of the future pyroelectric X-ray generator PXG is the basis for the suppression of surface discharge and the suppression of surface discharge.

项目成果

Electric discharge relevant to pyroelectric spontaneous polarization inducing irreproducibility of pyroelectric x-ray generation

与热释电自发极化相关的放电导致热释电 X 射线产生的不可重复性

• DOI: 10.1117/12.2632418
• 发表时间: 2022
• 期刊: Proceedings of SPIE
• 作者: Naito Masayuki;Kusano Hiroki;Nagaoka Hiroshi;Hasebe Nobuyuki;Kodaira Satoshi
• 通讯作者: Kodaira Satoshi