派遣学生：材料工学専攻 第２学年 大木 智史 研究題目：ウイスカー冷陰極を電子放射源とした小型Ｘ線管の開発 派遣期間：平成１８年１１月１日 ～ 平成１９年２月２８日 派 遣 先：株式会社 大河原製作所 第 1 章 研究目的 セラミックスウイスカー冷陰極を電子放射源とした X 線発生装置を試作し、X 線放射特性の評価および X 線像の撮影を行うことを目的とした。 第 2 章 研究成果 図１に Si(100)基板および炭素繊維上に合成したウイスカー冷陰極の断 (a) 面 SEM 像を示す。 (a)は ZnO:Al ウイスカー/Si 冷陰極である。 (b)は ZnO:Al ウイスカー/炭素繊維冷陰極である。 Si 基板上に成長させた ZnO:Al ウイス カーのウイスカー長は 2-10 μm、ウイスカー径は 0.3-1.0 μm、先端曲率半 径は約 20 nm であった。炭素繊維に成長させた ZnO:Al ウイスカーのウイ スカー長は 10-40 μm、ウイスカー径は 1-2 μm、先端曲率半径は約 20 nm であった。 三極型X線放射装置はZnO:Alウイスカー/Si冷陰極、ステンレスメッシュ (b) 引出電極、タングステン加速電極、石英製スペーサーからなる。冷陰極、 引出電極、加速電極はそれぞれ 20×20 mm2、20×30 mm2、20×30 mm2の 面積をもち、平行に距離を隔てられる。冷陰極‐引出電極間距離は 350 μm、 引出電極‐陽極間距離は 9 mmである。構成された三極型X線放射装置 の写真を図２に示す。 タングステン加速電極 タングステン加速電極 図１ ZnO:Al ウイスカー 放射線量は、5000 型サーベイメータ(東洋メディック) スペーサー （9 mm） mm） を用いベリリウム窓を通過する放射線を評価した。 ステンレスメッシュ 引出電極 スペーサー （350 μm） ウイスカー冷陰極 フジメディカル X レイフィルム(SUPER HR-S 30,富士 写真フィルム)を選択した。また、被写体には、厚さ 0.1 図２ X 線発生装置 mm の葉を選択した。撮影は加速電圧 8 kV、引出電圧 0.6 kV、放射電流 0.1 mA の条件下で 10 分間行った。撮 102 影された葉の X 線像を図４に示す。X 線が透過し辛い葉 10 放射線量 [mSv/h] 撮影条件時の X 線放射特性を図３に示す。フィルムには、 脈部で白く写り濃淡の差が確認された。 1 (a) (b) 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 0 0.5 引出電圧 Vg [kV] 図３ 放射線特性 1.0 10 mm 図４ X 線像 第３章 感想 良かった点 X 線像の撮影に成功したこと。 町工場の現状を知ることができたこと。 現像室や必要な部品を作製するなどのものづくりを楽しめたこと。 普段では絶対に使わない装置を操作できたこと 体重が減ったこと。 改善した方が良い点 学生研究支援費が上手に使えなかったこと。 派遣先で感じたこと 時間を有効に使うこと。 大学との違い 時間の決まった範囲内で作業すること。 図５ CAD による設計の様子 図６ X 線測定の様子 図７ 現像の様子 図８ 発表練習の様子
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