グレーデッドレンズ

专利摘要:
ポリキャピラリー束と長手方向軸線を備える導波路装置において，各ポリキャピラリーは複数個のキャピラリーチャンネルを備え，ポリキャピラリー及び／又はキャピラリーチャンネルの直径は導波路装置の長手方向軸線に対して垂直な断面内で縮小又は増大している。
公开号:JP2011506942A
申请号:JP2010537303
申请日:2008-12-09
公开日:2011-03-03
发明作者:ビー；ダバゴブ サルタン
申请人:ユニサンティス エフゼットイー；
IPC主号:G21K1-06

专利说明:

[0001] 本発明は、電磁エネルギー導波路の技術分野に関し，特に，限定的ではないが，Ｘ線用レンズに用いられ，断面内で直径が異なるガラス製ポリキャピラリー及びチャンネルを備える導波路に関する。]
背景技術

[0002] Ｘ線を含む電磁エネルギーを導波し，収束するためのガラス管，キャピラリー，ポリキャピラリー及びチャンネルを備えるレンズやコリメータなどの導波路は公知であり，一般にポリキャピラリーレンズと呼ばれている。この種のレンズは，典型的には複数個の，同等の断面直径のガラス製中空キャピラリーを，一緒に加熱・延伸してコリメータ導波路（一体レンズ）を形成してなるものであり，典型的には平行Ｘ線ビーム又は収束Ｘ線ビームを生成するためにＸ線分析装置中で使われている。]
[0003] 上述した型式の典型的なポリキャピラリーレンズは，各端（すなわち，入力端及び出力端）において，個々の断面直径寸法が同等とされたキャピラリーを備えている。レンズ長の選定に応じて，レンズ及び関連するポリキャピラリーの入力端と出力両端における実際の直径が若干異なる場合もあるが，桁違いに異なるものではない（すなわち，入力端径４ｍｍと出力端径４．５ｍｍ）。]
[0004] 従って，従来技術に係るレンズや導波路を備えるポリキャピラリー管の各端部における対応する直径は，同じ桁（すなわち，２〜１０ミクロン）である。]
[0005] 放射線源からポリキャピラリーレンズを経て出力端に至る電磁放射（Ｘ線を含む）を捕獲，透過及び放出するための全反射に基づく臨界角の物理的原理は周知である。しかしながら当業者であれば，これらレンズの物理的な透過率と関連する出力特性が中心部と周縁部とでは相違しており，典型的にはこれらレンズ及び導波路組立体の中心を通過するＸ線の透過率に関しては，中心部でより高く周縁部に向かって低下することを理解する。]
発明が解決しようとする課題

[0006] 本発明は，導波路のレンズの入力端（捕獲端）における捕獲特性が低下したり，にこれらのレンズ及び導波路に沿って，特に,これらレンズ及び導波路の中心線からの位置に関連して，透過特性が低減するという長年の課題に対する解決策を提供する。]
課題を解決するための手段

[0007] 本発明は，電磁放射の捕獲，内部透過及び出力のための導波路装置を提供するものであり，該装置は複数個のポリキャピラリー手段を備え，各ポリキャピラリー手段は更に複数個のキャピラリーチャンネル手段を備え，入力端，全長部及び出力端を有し，入力及び出力端並びに全長部に沿った複数個のポリキャピラリー手段及び個々のチャンネル手段の直径は，該導波路装置の断面方向で変動し又は変化している。]
[0008] 直径は本質的には単調に変化（例えば増大又は縮小）してもよい。厳密な単調さからの製造時の公差及び同様の技術的束縛による偏差によって，本質的にはここでの手段が生じてもよい。本質的には連続的に変化し（例えば，レンズ中心部から見た半径方向に隣接するポリキャピラリーの直径が全般的に異なっていることを意味する），又は段階状に（異なる直径のポリキャピラリーが半径方向に２，３段以上の拡張領域が存在することを意味する）変化してもよい。段階状に変化している場合，３〜１０段又はそれ以上の段で実現してもよい。]
[0009] 上述した導波路装置はガラス製ポリキャピラリーを備えてもよい。]
[0010] 上述した導波路装置を電磁放射収束レンズとして，又は略平行な電磁放射出力ビームを作るために作動させてもよい。]
[0011] 上述した導波路装置において，管状手段の上記直径は，該導波路装置の長軸中心部近くが最も大きく，周縁部に向かって縮小してもよい。]
[0012] 上述した導波路装置において，管状手段の上記直径は，該導波路装置の長軸中心部近くが最も小さく，周縁部に向かって増大してもよい。以下，本発明を添付図面を参照する例示によって説明する。]
図面の簡単な説明

[0013] 本発明によるレンズの入力端又は出力端の代表的な概略図であり、レンズ断面のポリキャピラリー径の縮小を示し、各ポリキャピラリーは、より小径の小径チャンネルを備える。]
実施例

[0014] 本発明の好適な実施形態においては，当該技術分野で公知事実から驚くべき飛躍があって，Ｘ線収束レンズの形で「グレーデッドレンズ」と呼ばれる導波路装置を，最初に実質的に円形束状の形状に保持された多数本のガラス管を同時に加熱，延伸し，外側ガラス管中に格納し，本質的にはチャンネルとして知られるより複数個のより小径のガラス管を備えるガラス管である一連のポリキャピラリーを形成して構築する。更なる説明と例示としては，各ポリキャピラリーは１ｍｍ〜０．６ｍｍの寸法であるのがよく，各々の相対直径が１０ミクロン〜５ミクロンの複数個の「チャンネル」を含んでもよい。]
[0015] 入力及び出力端の両者にテーパーを付ける（すなわち樽形又は半樽形である）設計とした場合，個々のポリキャピラリー中に含まれるチャンネルの直径は縮小し，各々１０〜６ミクロンが６〜３ミクロンの寸法まで縮小することになる。]
[0016] レンズ形態とした導波路装置を構築するのに，各々がチャンネルを備える複数個のポリキャピラリーを束状に保持し，外管手段により格納し，ポリキャピラリー及び外管手段の全組立体を加熱・押出（又は延伸）し，細長く縮小した直径の成形物が形成される。押出度（延伸度）によって，異なった直径のポリキャピラリーが形成でき，各ポリキャピラリー中に誘導された個々のキャピラリーの直径も同様に異なる。今回の実施例では，３種類の異なるポリキャピラリー直径（当然に，３種類の異なる個々のキャピラリー直径）を持つ３種類の異なる型式のポリキャピラリーを提供する。より多数（すなわち５種類又は１０種類）またはより少数の異なった直径をもつポリキャピラリーの型式を提供できることが当業者には明らかである。]
[0017] 各々のチャンネル直径を備える３種類の異なる直径の個々のポリキャピラリーうちの１つである最大直径を持つポリキャピラリーを中央にある長手方向軸線束に最も隣接して設置し，残った２つの直径のポリキャピラリーを同心状に該長手方向軸線の周囲に設置し，より小径のキャピラリーが最外殻へ同心状に位置するよう設置して，ゆるやかな組立体を得る。]
[0018] ポリキャピラリー及び関連するチャンネルの組立体を加熱・延伸処理することで，本発明による導波路手段を形成する溶融した一体のガラス製キャピラリーを製造する。単独の延伸処理から多数の導波路を製造してもよく，収束レンズとして又は平行放射ビームの製造手段として作動する導波路に要求される特定の形状及び外形特性は，延伸過程での加速度及び減速度と，束の延伸長のどの区域が切断位置かによって決まる。]
[0019] 図１は本発明によるレンズ形状の導波路の入力端又は出力端の代表的な概略的な端面図であり，該レンズの直径方向のガラス製ポリキャピラリーの直径の相互の差異を示し，グレーデッドレンズの写真上の同一位置を指し示している。] 図１
[0020] グレーデッドレンズは，Ｘ線などの電磁気放射がこれらチャンネルに入り，全反射機構によって全長部にわたって透過性を呈するのに要する臨界角の条件を考慮して，長手方向軸線の中心部から離れた位置にあるチャンネルを最大限利用するように設計されている。]
[0021] 本発明によるグレーデッドレンズを異なったエネルギーで異なった収束位置で透過粒子を収束するのに使用してもよく，従って多様な元素の特性エネルギーに従って異なった位置で照射された試料からの蛍光Ｘ線ビームを収束することによってＸ線分光器などの方法で使用できる。従って，こうしたグレーデッドレンズの出力に関連して検出手段を移動することで，あらゆる試料の元素濃度を測定，定量できうる。]
[0022] 本発明は，これらレンズを通して著しく増大した透過率のＸ線などの電磁エネルギー源を提供し，これらポリキャピラリーに基づくレンズを通してより効率的な透過率の高エネルギーＸ線を提供する。]

权利要求:

請求項1
ポリキャピラリー束と長手方向軸線を備え，各ポリキャピラリーは複数個のキャピラリーチャンネルを備え，ポリキャピラリー及び／又はキャピラリーチャンネル直径は導波路装置の前記長手方向軸線に対して垂直な断面内で変化している導波路装置。
請求項2
前記直径が実質的に単調変化している請求項１に記載の導波路装置。
請求項3
前記ポリキャピラリー及び／又はキャピラリーチャンネルの直径が，導波路装置の中心から外周縁へ向けて実質的に縮小又は増大している請求項１又は２に記載の導波路装置。
請求項4
前記直径が実質的には多段で縮小又は増大している請求項１〜３のいずれか１項に記載の導波路装置。
請求項5
前記直径が３〜１０段で縮小又は増大している請求項４に記載の導波路装置。
請求項6
前記直径が実質的に連続的に縮小又は増大している請求項１〜３のいずれか１項に記載の導波路装置。
請求項7
前記ポリキャピラリー及び前記キャピラリーチャンネルの直径が共に比例的に変化している請求項１〜６のいずれか１項に記載の導波路装置。
請求項8
前記ポリキャピラリー束が一体構造を形成する請求項１〜７のいずれか１項に記載の導波路装置。
請求項9
前記装置が樽型又は半樽型の外形である請求項１〜８のいずれか１項に記載の導波路装置。
請求項10
請求項１〜９のいずれか１項に記載の導波路装置及びＸ線検出器を備えるＸ線分光器。