特表 2024-525032 放射線生成デバイス及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-09

(54)【発明の名称】放射線生成デバイス及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   H05H 9/00 20060101AFI20240702BHJP

【ＦＩ】

H05H9/00 C

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023580688

(86)(22)【出願日】2022-07-05

(85)【翻訳文提出日】2024-02-27

(86)【国際出願番号】 CN2022103769

(87)【国際公開番号】W WO2023280130

(87)【国際公開日】2023-01-12

(31)【優先権主張番号】202110779750.3

(32)【優先日】2021-07-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】514326214

【氏名又は名称】清▲華▼大学

(71)【出願人】

【識別番号】514326203

【氏名又は名称】同方威視技▲術▼股▲分▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】カン，コォジュン

(72)【発明者】

【氏名】リュウ，ヤオホン

(72)【発明者】

【氏名】チェン，ホアイビ

(72)【発明者】

【氏名】ザン，リアン

(72)【発明者】

【氏名】タン，チュアンシン

(72)【発明者】

【氏名】リー，ユアンジン

【テーマコード（参考）】

2G085

【Ｆターム（参考）】

2G085AA03

2G085AA18

2G085BA08

2G085CA05

2G085CA21

2G085CA24

2G085DA03

(57)【要約】

本発明は、放射線生成デバイス及びその制御方法に関する。放射線生成デバイスは：複数の電子ビームを生成するように構成されている電子ビーム生成デバイス（２）と；マイクロ波を生成するように構成されているマイクロ波発生デバイス（４）と；パワー入力ポート及び少なくとも２つのパワー出力ポートを有し、パワー入力ポートがマイクロ波生成デバイス（４）に接続されている、マイクロ波サーキュレータ（５）と；電子ビーム生成デバイスに接続されており、少なくとも２つのパワー出力ポートにそれぞれ接続された複数の加速管であって、複数の電子ビームそれぞれを受け取り、少なくとも２つのパワー出力ポートから受け取ったマイクロ波を介して複数の電子ビームをそれぞれ加速して、少なくとも２つの異なるエネルギを有する複数の放射線をそれぞれ生成するように構成されている、複数の加速管と；前記マイクロ波生成デバイス（４）のマイクロ波パワーの時系列的制御、及び、前記電子ビーム生成デバイス（２）により生成され、前記複数の加速管（３）にそれぞれ対応する電子ビームのビーム負荷の時系列的制御を実行するように構成されたコントローラ（１）と、を備える。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射線生成デバイスであって：
複数の電子ビームを生成するように構成された電子ビーム生成デバイスと；
マイクロ波を生成するように構成されたマイクロ波生成デバイスと；
パワー入力ポート及び少なくとも２つのパワー出力ポートを有するマイクロ波サーキュレータであって、前記パワー入力ポートが導波構造を介して前記マイクロ波生成デバイスに接続されている、マイクロ波サーキュレータと；
前記電子ビーム生成デバイスに接続された複数の加速管であって、前記少なくとも２つのパワー出力ポートにそれぞれ接続されており、前記電子ビーム生成デバイスによって生成された複数の電子ビームをそれぞれ受け取るように構成されており、前記少なくとも２つのパワー出力ポートから受け取ったマイクロ波を介して前記複数の電子ビームをそれぞれ加速して、異なるエネルギを有する複数の放射線をそれぞれ生成するように構成されている、複数の加速管と；
前記電子ビーム生成デバイス及び前記マイクロ波生成デバイスに信号接続されたコントローラであって、前記マイクロ波生成デバイスのマイクロ波パワーの経時的制御、及び、前記電子ビーム生成デバイスにより発生され、前記複数の加速管にそれぞれ対応する前記電子ビームのビーム負荷の経時的制御を実行するように構成された、コントローラと
を備える放射線生成デバイス。

【請求項2】

前記電子ビーム生成デバイスは：
第１電子ビームを生成するように構成されている第１電子銃と；
前記コントローラと信号接続されており、前記第１電子銃と接続されている第１電子銃電源であって、前記コントローラによって提供される経時的制御信号にしたがって、前記第１電子ビームの前記ビーム負荷を調整するように構成されている、第１電子銃電源と；
第２電子ビームを生成するように構成されている第２電子銃と；
前記コントローラと信号接続されており、前記第２電子銃と接続されている第２電子銃電源であって、前記コントローラによって提供される経時的制御信号にしたがって、前記第２電子ビームの前記ビーム負荷を調整するように構成されている、第２電子銃電源と；を備え、
前記コントローラは、前記第１電子ビームのビーム負荷が少なくとも１つの周期のうちの各周期における第１期間において第１ビーム負荷になるように、前記第１電子銃電源に前記第１電子ビームのビーム負荷を調整させ、前記第２電子ビームのビーム負荷が各周期における第２期間において第２ビーム負荷になるように、前記第２電子銃電源に前記第２電子ビームのビーム負荷を調整させ、前記第１期間は前記第２期間と一致しない、
請求項１記載の放射線生成デバイス。

【請求項3】

前記第１ビーム負荷は、前記第２ビーム負荷以下である、
請求項２記載の放射線生成デバイス。

【請求項4】

前記マイクロ波サーキュレータの少なくとも２つのパワー出力ポートは、第１パワー出力ポート及び第２パワー出力ポートを含み、
前記第１パワー出力ポートには、前記パワー入力ポートから供給されるマイクロ波信号が割り当てられ、前記第２パワー出力ポートには、前記第１パワー出力ポートから供給されるマイクロ波信号が割り当てられ、
前記複数の加速管は：
前記第１パワー出力ポート及び前記第１電子銃に接続され、前記第１パワー出力ポートによって出力される第１出力マイクロ波信号を介して前記第１電子ビームを加速するように構成された第１加速管と；
前記第２パワー出力ポート及び前記第２電子銃に接続され、前記第２パワー出力ポートによって出力される第２出力マイクロ波信号を介して前記第２電子ビームを加速するように構成された第２加速管と；を備える、
請求項２記載の放射線生成デバイス。

【請求項5】

前記マイクロ波サーキュレータの少なくとも２つのパワー出力ポートは第３パワー出力ポートをさらに含み、前記第３パワー出力ポートには、前記第２パワー出力ポートから供給されるマイクロ波信号が割り当てられ、
前記放射線生成デバイスは、前記第３パワー出力ポートに接続され、前記第３パワー出力ポートによって出力されるマイクロ波信号を吸収するように構成されている吸収負荷をさらに含む、
請求項４記載の放射線生成デバイス。

【請求項6】

前記マイクロ波サーキュレータは４ポートサーキュレータを含む、
請求項５記載の放射線生成デバイス。

【請求項7】

前記コントローラは、前記マイクロ波生成デバイスによって前記マイクロ波サーキュレータの前記パワー入力ポートに供給されるマイクロ波信号が、前記第１期間において少なくとも１つの第１入力マイクロ波信号を含むことを可能にし、前記マイクロ波生成デバイスによって前記マイクロ波サーキュレータの前記パワー入力ポートに供給される前記マイクロ波信号が、前記第２期間において少なくとも１つの第２入力マイクロ波信号を含むことを可能にするように構成されており、
前記少なくとも１つの第１入力マイクロ波信号のパワーは、前記少なくとも１つの第２入力マイクロ波信号のパワーよりも大きい、
請求項４記載の放射線生成デバイス。

【請求項8】

前記マイクロ波生成デバイスはマグネトロンを含む、
請求項１記載の放射線生成デバイス。

【請求項9】

請求項１に記載の上記放射線生成デバイスの制御方法であって：
前記コントローラを介して前記マイクロ波生成デバイスの前記マイクロ波パワーの経時的制御を実行し、前記複数の加速管は前記複数の電子ビームをそれぞれ加速するように、前記電子ビーム生成デバイスによって生成された前記複数の加速管にそれぞれ対応する複数の電子ビームの前記ビーム負荷の経時的制御を実行し、異なるエネルギを有する複数の放射線を生成する、ステップを含む、
方法。

【請求項10】

前記電子ビーム生成デバイスは：
第１電子ビーム及び第２電子ビームをそれぞれ生成する第１電子銃及び第２電子銃と、
前記コントローラに信号接続されており、前記第１電子銃及び前記第２電子銃にそれぞれ接続されている第１電子銃電源及び第２電子銃電源と、を備え、
前記コントローラを介して複数の加速管にそれぞれ対応する複数の電子ビームの前記ビーム負荷の経時的制御を実行する前記ステップは：
前記コントローラを介して、前記第１電子ビームのビーム負荷が少なくとも１つの周期の各周期における第１期間において第１ビーム負荷になるように、前記第１電子銃電源に前記第１電子ビームのビーム負荷を調整させ、前記第２電子ビームのビーム負荷が各周期における第２期間において第２ビーム負荷になるように、前記第２電子銃電源に前記第２電子ビームのビーム負荷を調整させ、前記第１期間は前記第２期間と一致しない、ステップを含む、
請求項９記載の方法。

【請求項11】

前記マイクロ波サーキュレータの少なくとも２つのパワー出力ポートは、第１パワー出力ポート及び第２パワー出力ポートを含み、
前記第１パワー出力ポートには、前記パワー入力ポートから供給されるマイクロ波信号が割り当てられ、前記第２パワー出力ポートには、前記第１パワー出力ポートから供給されるマイクロ波信号が割り当てられ、
前記複数の加速管は：
前記第１パワー出力ポート及び前記第１電子銃に接続された第１加速管と、
前記第２パワー出力ポート及び前記第２電子銃に接続されている第２加速管と、を含み、
前記コントローラを介して前記マイクロ波生成デバイスの前記マイクロ波パワーの経時的制御を実行するステップは：
前記コントローラを介して、前記マイクロ波生成デバイスによって前記マイクロ波サーキュレータの前記パワー入力ポートに供給されるマイクロ波信号が、前記第１期間において少なくとも１つの第１入力マイクロ波信号を含むことを可能にし、前記マイクロ波生成デバイスによって前記マイクロ波サーキュレータの前記パワー入力ポートに供給されるマイクロ波信号が、前記第２期間において少なくとも１つの第２入力マイクロ波信号を含むことを可能にし、少なくとも１つの第１入力マイクロ波信号のパワーは、少なくとも１つの第２入力マイクロ波信号のパワーよりも大きい、ステップを含む、
請求項１０記載の方法。

【請求項12】

前記少なくとも１つの第１入力マイクロ波信号は、前記第１期間の異なる部分に位置する２つの第１入力マイクロ波信号を含み、
前記２つの第１入力マイクロ波信号のパワーは同じであるか又は異なり、
前記第１期間における前記２つの第１入力マイクロ波信号の異なる部分に対応する前記第１電子ビームの前記第１ビーム負荷は同じであるか又は異なる、
請求項１１記載の方法。

【請求項13】

前記少なくとも１つの第２入力マイクロ波信号は、前記第２期間の異なる部分に位置する２つの第２入力マイクロ波信号を含み、
前記２つの第２入力マイクロ波信号のパワーは同じであるか又は異なり、
前記第２期間における前記２つの第２入力マイクロ波信号の異なる部分に対応する前記第２電子ビームの前記第２ビーム負荷は同じであるか又は異なる、
請求項１１記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年７月９日に出願された中国特許出願第２０２１１０７７９７５０．３号に基づき、その優先権を主張するものであり、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

技術分野
本発明は加速器分野に関し、特に放射線生成デバイス及びその制御方法に関する。

【背景技術】

【0003】

税関、民間航空、鉄道輸送分野における大型車両／コンテナのセキュリティ検査設備では、Ｘ線生成デバイスとして電子線形加速器システムが主に使用されている。生成デバイスによって生成された高エネルギＸ線は、異なる厚さ及び質量を有する物体に対して非破壊検査を実行することができ、検査対象物（ｏｂｊｅｃｔｓ ｔｏ ｂｅ ｉｎｓｐｅｃｔｅ）の効果的な認識、及び箱を開けることなく検査対象物に含まれる禁制品の認識及びマーキングを迅速に実現し、それにより、市民の個人的及び財産的セキュリティを保証し、社会的安定性を維持する。

【0004】

関連する放射線撮像分野において、主にＸ線投影撮像技術を利用して、検査対象物を識別して検出する。応用位置及び認識精度の要求に応じて、概して複数の放射線源を用いてマルチビュー放射線画像化を形成する。

【発明の概要】

【0005】

本開示の一態様は放射線生成デバイス（ａ ｒａｙ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）であって：

【0006】

複数の電子ビームを生成するように構成されている電子ビーム生成デバイスと；

【0007】

マイクロ波を生成するように構成されているマイクロ波発生デバイスと；

【0008】

パワー入力ポート及び少なくとも２つのパワー出力ポートを有し、パワー入力ポートが導波構造を介してマイクロ波生成デバイスに接続されている、マイクロ波サーキュレータと；

【0009】

電子ビーム生成デバイスに接続された複数の加速管であって、少なくとも２つのパワー出力ポートにそれぞれ接続されており、電子ビーム生成デバイスによって生成された複数の電子ビームをそれぞれ受け取り、少なくとも２つのパワー出力ポートから受け取ったマイクロ波を介して複数の電子ビームをそれぞれ加速して、異なるエネルギを有する複数の放射線をそれぞれ生成するように構成されている、複数の加速管と；

【0010】

電子ビーム生成デバイス及び前記マイクロ波生成デバイスに信号接続されたコントローラであって、マイクロ波生成デバイスのマイクロ波パワーの経時的制御、及び、電子ビーム生成デバイスにより発生され、前記複数の加速管にそれぞれ対応する前記電子ビームのビーム負荷の経時的制御を実行するするように構成されている、コントローラと、を備える。

【0011】

いくつかの実施形態では、電子ビーム生成デバイスは：

【0012】

第１電子ビームを生成するように構成されている第１電子銃と；

【0013】

コントローラと信号接続されており、第１電子銃と接続されている第１電子銃電源であって、コントローラによって提供される経時的制御信号にしたがって、第１電子ビームのビーム負荷を調整するように構成されている、第１電子銃電源と；

【0014】

第２電子ビームを生成するように構成されている第２電子銃と；

【0015】

コントローラと信号接続されており、第２電子銃と接続されている第２電子銃電源であって、コントローラによって提供される経時的制御信号にしたがって、第２電子ビームのビーム負荷を調整するように構成されている、第２電子銃電源と；を備え、

【0016】

コントローラは、第１電子ビームのビーム負荷が少なくとも１つの周期のうちの各周期の第１期間において第１ビーム負荷になるように、第１電子銃電源に第１電子ビームのビーム負荷を調整させ、第２電子ビームのビーム負荷が各周期における第２期間において第２ビーム負荷になるように、前記第２電子銃電源に第２電子ビームのビーム負荷を調整させ、第１期間は前記第２期間と一致しない。

【0017】

いくつかの実施形態では、第１ビーム負荷は、第２ビーム負荷以下である。

【0018】

いくつかの実施形態では、マイクロ波サーキュレータの少なくとも２つのパワー出力ポートは、第１パワー出力ポート及び第２パワー出力ポートを含み、第１パワー出力ポートには、パワー入力ポートから供給されるマイクロ波信号が割り当てられ、第２パワー出力ポートには、第１パワー出力ポートから供給されるマイクロ波信号が割り当てられ、

【0019】

複数の加速管は：

【0020】

第１パワー出力ポート及び第１電子銃に接続され、第１パワー出力ポートによって出力される第１出力マイクロ波信号を介して第１電子ビームを加速するように構成されている第１加速管と；

【0021】

第２パワー出力ポート及び第２電子銃に接続され、第２パワー出力ポートによって出力される第２出力マイクロ波信号を介して第２電子ビームを加速するように構成されている第２加速管と；を備える。

【0022】

いくつかの実施形態では、マイクロ波サーキュレータの少なくとも２つのパワー出力ポートは第３パワー出力ポートをさらに含み、第３パワー出力ポートには、第２パワー出力ポートから供給されるマイクロ波信号が割り当てられ；
放射線生成デバイスは：第３パワー出力ポートに接続され、第３パワー出力ポートによって出力されるマイクロ波信号を吸収するように構成されている吸収負荷をさらに含む。

【0023】

いくつかの実施形態では、マイクロ波サーキュレータは４ポートサーキュレータを含む。

【0024】

いくつかの実施形態では、コントローラは、マイクロ波生成デバイスによってマイクロ波サーキュレータのパワー入力ポートに供給されるマイクロ波信号が、第１期間において少なくとも１つの第１入力マイクロ波信号を含むことを可能にし、
マイクロ波生成デバイスによってマイクロ波サーキュレータのパワー入力ポートに供給されるマイクロ波信号が、第２期間において少なくとも１つの第２入力マイクロ波信号を含むことを可能にするように構成されており、
少なくとも１つの第１入力マイクロ波信号のパワーは、少なくとも１つの第２入力マイクロ波信号のパワーよりも大きい。

【0025】

いくつかの実施形態では、マイクロ波生成デバイスはマグネトロンを含む。

【0026】

本発明の一態様は、上記の放射線生成デバイスの制御方法を提供し、前記制御方法は：

【0027】

コントローラを介してマイクロ波生成デバイスのマイクロ波パワーの経時的制御を実行し、複数の加速管は複数の電子ビームをそれぞれ加速するように、電子ビーム生成デバイスによって生成された複数の加速管にそれぞれ対応する複数の電子ビームのビーム負荷の経時的制御を実行し、異なるエネルギを有する複数の放射線を生成する、ステップと、を含む。

【0028】

いくつかの実施形態では、電子ビーム生成デバイスは：第１電子ビーム及び第２電子ビームをそれぞれ生成する第１電子銃及び第２電子銃と、コントローラに信号接続されており、第１電子銃及び第２電子銃にそれぞれ接続されている第１電子銃電源及び第２電子銃電源と、を備え、

【0029】

コントローラを介して複数の加速管にそれぞれ対応する複数の電子ビームのビーム負荷の経時的制御を実行する前記ステップは：

【0030】

コントローラを介して、第１電子ビームのビーム負荷が少なくとも１つの周期の各周期における第１期間において第１ビーム負荷になるように、第１電子銃電源に第１電子ビームのビーム負荷を調整させ、第２電子ビームのビーム負荷が各周期における第２期間において第２ビーム負荷になるように、第２電子銃電源に第２電子ビームのビーム負荷を調整させ、第１期間は第２期間と一致しない。

【0031】

いくつかの実施形態では、マイクロ波サーキュレータの少なくとも２つのパワー出力ポートは、第１パワー出力ポート及び第２パワー出力ポートを含み、第１パワー出力には、パワー入力ポートから供給されるマイクロ波信号が割り当てられ、第２パワー出力には、第１パワー出力ポートから供給されるマイクロ波信号が割り当てられ；
複数の加速管は：第１パワー出力ポート及び第１電子銃に接続された第１加速管と、第２パワー出力ポート及び第２電子銃に接続されている第２加速管と、を含み、

【0032】

コントローラを介して前記マイクロ波生成デバイスのマイクロ波パワーの経時的制御を実行するステップは：

【0033】

コントローラを介して、マイクロ波生成デバイスによってマイクロ波サーキュレータのパワー入力ポートに供給されるマイクロ波信号が、第１期間において少なくとも１つの第１入力マイクロ波信号を含むことを可能にし、マイクロ波生成デバイスによってマイクロ波サーキュレータのパワー入力ポートに供給されるマイクロ波信号が、第２期間において少なくとも１つの第２入力マイクロ波信号を含むことを可能にし、少なくとも１つの第１入力マイクロ波信号のパワーは、少なくとも１つの第２入力マイクロ波信号のパワーよりも大きい。

【0034】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの第１入力マイクロ波信号は、第１期間の異なる部分に位置する２つの第１入力マイクロ波信号を含み、２つの第１入力マイクロ波信号のパワーは同じであるか又は異なり、第１期間における前記２つの第１入力マイクロ波信号の異なる部分に対応する第１電子ビームの第１ビーム負荷は同じであるか又は異なる。

【0035】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの第２入力マイクロ波信号は、第２期間の異なる部分に位置する２つの第２入力マイクロ波信号を含み、２つの第２入力マイクロ波信号のパワーは同じであるか又は異なり、第２期間における２つの第２入力マイクロ波信号の異なる部分に対応する第２電子ビームの第２ビーム負荷は同じであるか又は異なる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

本明細書の一部を形成する添付の図面は、本開示の実施形態を示し、本明細書と共に、本開示の原理を説明する役割を果たす。

【0037】

本開示は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明からより明確に理解することができる。

【0038】

【図1】図１は、本発明の放射線生成デバイスによる実施形態の構造を模式的に示す図である。

【0039】

【図2】図２は、本発明の放射線生成デバイスの他の実施例の構造を模式的に示す図である。

【0040】

【図3】図３は、本発明の放射線生成デバイスによるいくつかの実施形態における４ポートサーキュレータの構造を示す図である。

【0041】

【図4】図４は、本発明の放射線生成デバイスのいくつかの実施形態による経時的制御及び放射線エネルギ出力を模式的に示す図である。

【0042】

【図5】図５は、本発明の放射線生成デバイスの制御方法のいくつかの実施形態に係る概略的フローチャートである。

【0043】

なお、添付図面に示される各部の寸法は、実際の縮尺に従って描かれているわけではない。また、同一又は類似の符号は、同一又は類似の構成要素を示す。

【発明を実施するための形態】

【0044】

以下、添付図面を参照して、本発明の様々な実施形態について詳細に説明する。例示的な実施形態の説明は、単なる例示であり、本開示、及びその適用又は使用を限定することを決して意図しない。本開示は、多くの異なる形態で実施することができ、本明細書に記載された実施形態に限定されない。これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全なものとなり、本開示の範囲が当業者に十分に伝わるように提供される。特に指定のない限り、これらの実施形態に記載された構成要素及びステップの相対的配置、材料の組成、数値表現及び数値は、単なる例示であり、限定的なものではないと解釈されるべきであることに留意されたい。

【0045】

本開示で使用される「第１」、「第２」などの類似の語は、いかなる順序、量、又は重要性も示さず、異なる部分を区別するためにのみ使用される。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」又は「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの類似の語は、その語の前の要素が、その語の後に列挙される要素を包含することを意味し、他の要素を包含する可能性を排除するものではない。「上（Ｕｐｐｅｒ）」、「下（ｌｏｗｅｒ）」、「左（ｌｅｆｔ）」、「右（ｒｉｇｈｔ）」などは、相対的な位置関係を示すためにのみ使用される。記述されたオブジェクトの絶対位置が変化した後、相対的な位置関係もそれに応じて変化し得る。

【0046】

本開示において、特定のデバイスが第１デバイスと第２デバイスとの間に位置すると記載される場合、特定のデバイスと第１デバイス又は第２デバイスとの間に介在デバイスが存在してもよく、又は存在しなくてもよい。特定のデバイスが他のデバイスに接続されると記載されている場合、特定のデバイスは、介在デバイスを介さずに他のデバイスに直接接続されてもよいし、他のデバイスに直接接続されずに介在デバイスを有してもよい。

【0047】

本明細書で使用される全ての用語（技術用語又は科学用語を含む）は、特に定義されない限り、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が理解する意味と同じ意味を有する。また、一般的な辞書などに定義されている用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものと解釈されるべきであり、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は極端に形式的な意味に解釈されない。

【0048】

当業者に知られている技術、方法、及び機器は、詳細には論じられない場合があるが、技術、方法、及び機器は、適切な状況下では説明の一部と見なされるべきである。

【0049】

発明者は、研究を通じて、単一線源（ｓｉｎｇｌｅ ｒａｙ ｓｏｕｒｃｅ）は、透過結像原理に起因して、単一角度の結像の観点から、画像上で重なり合う物質を区別することが困難であるという問題を有し、一方、マルチ線源（ｍｕｌｔｉ－ｒａｙ ｓｏｕｒｃｅ）は、概して、複数の検出器グループの協働を必要とし、それにより、システムコストの増加につながり、設置スペースに関する要件を有することを見出した。

【0050】

これに鑑み、本開示の実施形態は、オブジェクトのマルチエネルギスペクトル検出の要件を実現することができる放射線生成デバイス及びその制御方法を提供する。

【0051】

図１は、本発明の放射線生成デバイスによる実施形態の構造を模式的に示す図である。図１を参照すると、いくつかの実施形態において、放射線生成デバイスは、電子ビーム生成デバイス２と、マイクロ波生成デバイス４と、マイクロ波サーキュレータ５と、複数の加速管３と、コントローラ１とを含む。

【0052】

電子ビーム生成デバイス２は、複数の電子ビームを発生するように構成されている。いくつかの実施形態において、電子ビーム生成デバイス２は、パルス変調器によって生成される異なる高電圧振幅によって、複数の電子銃に、それぞれ同じ又は異なるビーム負荷を有する複数の電子ビームを生成させることができる。

【0053】

マイクロ波生成デバイス４は、マイクロ波を発生させるように構成されている。いくつかの実施形態では、マイクロ波生成デバイス４は、パルス変調器から出力される電圧の異なる振幅によって、変動する動作電流を生成し、それによって、異なるパワーのマイクロ波信号を生成し得る。他の実施形態において、マイクロ波生成デバイス４は、磁場強度の変化を介して異なるパワーのマイクロ波信号を発生させることもできる。

【0054】

マイクロ波サーキュレータ５は、パワー入力ポートと少なくとも２つのパワー出力ポートとを有し、パワー入力ポートは、導波構造を介してマイクロ波生成デバイス４に接続される。マイクロ波サーキュレータ５は、アイソレーション特性とパワー割り当て特性を有し、マイクロ波エネルギを一方向に沿って伝送することができる。マイクロ波サーキュレータ５のパワー入力ポートに単一のマイクロ波生成デバイス４を接続することにより、パワー入力ポートから供給されるマイクロ波エネルギを特定のパワー出力ポートに割り当て、そのパワー出力ポートで受信される反射マイクロ波エネルギを別のパワー出力ポートに割り当てることができる。このようなマイクロ波サーキュレータ５の特性をマイクロ波生成デバイス４の経時的制御と併せて利用することにより、単一のマイクロ波電源としてマイクロ波発生デバイス４を介して２つ以上のポートのマイクロ波エネルギ出力を達成することが可能である。

【0055】

複数の加速管３は、電子ビーム生成デバイス２に接続され、少なくとも２つのパワー出力ポートにそれぞれ接続される。複数の加速管３は、電子ビーム生成デバイス２によって生成される複数の電子ビームをそれぞれ受け取り、少なくとも２つのパワー出力ポートから受け取ったマイクロ波を介して複数の電子ビームをそれぞれ加速して、異なるエネルギを有する複数の光線をそれぞれ発生させることができる。加速された電子ビームは、ターゲットに衝突することによって、Ｘ線などの光線を発生させることができる。

【0056】

コントローラ１は、電子ビーム生成デバイス２及びマイクロ波生成デバイス４と信号接続され、マイクロ波生成デバイス４のマイクロ波パワーを経時的に制御し、電子ビーム生成デバイス２により生成され、複数の加速管３にそれぞれ対応する電子ビームのビーム負荷を経時的に制御する。コントローラ１によってマイクロ波生成デバイス４及び電子ビーム生成デバイス２の経時的制御を実行することにより、複数の加速管３は、物体のマルチエネルギスペクトルカバレッジの検査要件を実現するように、マイクロ波電源を介して異なるエネルギの放射線をそれぞれ生成することができ、システムのワイヤ解像度指数を向上させるとともに、透過性を確保することができる。

【0057】

図２は、本発明の放射線生成デバイスの他の実施形態を模式的に示す図である。図３は、本発明の放射線生成デバイスのいくつかの実施形態における４ポートサーキュレータの構造図である。図２を参照すると、いくつかの実施形態において、電子ビーム生成デバイス２は、第１電子銃２２、第１電子銃電源２１、第２電子銃２４、及び第２電子銃電源２３を含む。第１電子銃２２は、第１電子ビームを生成するように構成されている。第２電子銃２４は、第２電子ビームを生成するように構成されている。各電子銃電源及びマイクロ波生成デバイスは、同じＡＣ電源（例えば、３８０Ｖ）によってパワー供給され得る。

【0058】

第１電子銃電源２１は、コントローラ１に信号接続され、第１電子銃２２に接続され、コントローラ１によって提供される経時的制御信号にしたがって第１電子ビームのビーム負荷を調整するように構成されている。第２電子銃電源２３は、コントローラ１と信号接続され、第２電子銃２４に接続され、コントローラ１によって提供される経時的制御信号に従って第２電子ビームのビーム負荷を調整するように構成されている。コントローラ１は、電子ビームのビーム負荷をさらに調整するために、電子銃電源に経時的制御信号（例えば、パルス幅変調信号）を送信することによって、電子銃に印加される電圧を調整することができる。

【0059】

図２及び図３を参照すると、いくつかの実施形態において、マイクロ波サーキュレータ５の少なくとも２つのパワー出力ポートは、第１パワー出力ポートｂ及び第２パワー出力ポートｃを含み、第１パワー出力ポートｂは、パワー入力ポートａから供給されるマイクロ波信号に割り当てられ、第２パワー出力ポートｃは、第１パワー出力ポートｂから供給されるマイクロ波信号に割り当てられる。第１パワー出力ポートｂから供給されるマイクロ波信号は、第１パワー出力ポートｂから外部に出力された後に反射して戻ってくる反射マイクロ波信号であり得る。

【0060】

図２において、複数の加速管３は、第１加速管３１と第２加速管３２とを含む。第１加速管３１は、第１パワー出力ポートｂ及び第１電子銃２２に接続され、第１パワー出力ポートｂによって出力される第１出力マイクロ波信号を介して第１電子ビームを加速するように構成されている。第２加速管３２は、第２パワー出力ポートｃ及び第２電子銃２４に接続され、第２パワー出力ポートｃによって出力される第２出力マイクロ波信号を介して第２電子ビームを加速するように構成されている。加速された第１電子ビーム及び第２電子ビームは、ターゲットに衝突することによって異なるエネルギのＸ線を生成し得る。

【0061】

他の実施形態において、電子ビーム生成デバイスは、３つ以上の電子銃及び対応する電子銃電源を含むことができ、放射線生成デバイスは、３つ以上の加速管（ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｔｈｒｅｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ ｔｕｂｅｓ）を含む。したがって、加速管は、コントローラの経時的制御を介してより多くの種類の放射線エネルギの出力を実現し、対象物に対してマルチエネルギスペクトル検査要求及び多視点走査要求を実施するように、マイクロ波サーキュレータの３つ以上のパワー出力ポートにそれぞれ接続されている。

【0062】

図２を参照すると、いくつかの実施形態において、マイクロ波サーキュレータ５の少なくとも２つのパワー出力ポートは、第３パワー出力ポートｄをさらに含む。第３パワー出力ポートｄには、第２パワー出力ポートｃから供給されるマイクロ波信号が割り当てられる。第２パワー出力ポートｃから供給されるマイクロ波信号は、第２パワー出力ポートｃから外部に出力された後に反射されて戻る反射マイクロ波信号であってもよい。放射線生成デバイスは、第３パワー出力ポートｄに接続された吸収負荷６をさらに含むことができる。吸収負荷は、第３パワー出力ポートｄから出力されるマイクロ波信号を吸収して、マイクロ波信号がマイクロ波サーキュレータのパワー入力ポートに戻ることを防止する隔離効果（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ）を実現することができる。

【0063】

図３を参照すると、いくつかの実施形態において、マイクロ波サーキュレータ５は、４ポートサーキュレータ５１を含む。４ポートサーキュレータ５１は、４つのポートを有し、それらは、パワー伝送シーケンスにおける、パワー入力ポートａ、第１パワー出力ポートｂ、第２パワー出力ポートｃ、及び第３パワー出力ポートｄであり、すなわち、４ポートサーキュレータ５１のパワー伝送ルールは、ａ→ｂ→ｃ→ｄである。いくつかの他の実施形態では、マイクロ波サーキュレータ５は、直列に接続された複数の３ポートサーキュレータ及び４ポートサーキュレータの組合せ構造をさらに含み得る。

【0064】

図３は、フェライト４ポートサーキュレータの構造を示す。４ポートサーキュレータは、デュアルＴジョイント、フェライト電界変位効果に基づく非可逆位相シフタ、及び３ｄＢカプラを含む結合デバイスである。放射線生成デバイスの動作時には、パワー入力ポートａから振幅がＥ０の電磁波が供給される。デュアルＴ（Ｈブランチ）特性により、Ｅ０／（２＾（１／２））の等しい振幅及び等しい位相を有する電磁波が、側面Ａ－Ｂにおいて導波路Ｉ及びＩＩから出力される。非相反位相シフタは、電磁波がＡ－Ｂ側からＣ－Ｄ側に順方向に伝送されるときに、導波管Ｉ内の電磁波の位相を導波管ＩＩ内の電磁波の位相に対して９０°進ませることができ（逆に、導波管ＩＩ内の位相は、電磁波がＣ－Ｄ側からＡ－Ｂ側に逆方向に伝送される場合に、導波管Ｉ内の位相に対して９０°進む）、Ｃ－Ｄ側から第１パワー出力ポートｂと第３パワー出力ポートｄとの間の位置への３ｄＢカプラは、導波管Ｉ及びＩＩ内のマイクロ波パワーをそれぞれ第１パワー出力ポートｂ及び第３パワー出力ポートｄに等しく分割させることができるが、結合伝送中に位相シフトが９０°増加され、その結果、導波管Ｉ及び導波管ＩＩからそれぞれ第１パワー出力ポートｂ及び第３パワー出力ポートｄに出力されるすべてのマイクロ波パワーは、第１パワー出力ポートｂから出力されるが、第３パワー出力ポートｄでは出力されない。

【0065】

同様に、第１パワー出力ポートｂから入力されたマイクロ波パワーは、第２パワー出力ポートｃに振り分けられて出力され、第２パワー出力ポートｃから入力されたマイクロ波パワーは、第３パワー出力ポートｄに振り分けられて出力される。したがって、第１パワー出力ポートｂから入力された反射マイクロ波は、出力のために第２パワー出力ポートｃに割り当てられ、第２パワー出力ポートｃからの反射波は、第３パワー出力ポートｄに伝送され、吸収負荷によって吸収される。

【0066】

いくつかの実施形態において、コントローラ１による経時的制御は、第１パワー出力ポートｂに接続された第１加速管に、より高いパワー及びエネルギを取得させ、より高いエネルギを有する少なくとも１つのタイプのＸ線、例えば、６ＭｅＶ及び３ＭｅＶの出力エネルギを有するＸ線を出力させ、コントローラ１による経時的制御は、第２パワー出力ポートｃに接続された第２加速管に、より低いパワー及びエネルギを取得させ、より低いエネルギを有する少なくとも１つのタイプのＸ線、例えば、０．５～１ＭｅＶの出力エネルギを有するＸ線を出力させる。このように、マイクロ波サーキュレータの異なるパワー出力ポートから出力されるマイクロ波パワーの差によってパワー割り当ての効果が達成され、マイクロ波サーキュレータのパワー割り当て特性を利用することによって、異なるエネルギを有する加速管を駆動することができ、それによって様々な検査要件を実現する。

【0067】

図４は、本開示の放射線生成デバイスのいくつかの実施形態による、経時的制御及び放射線エネルギ出力を模式的に示す図である。図４を参照すると、いくつかの実施形態では、コントローラ１は、第１電子ビームのビーム負荷が少なくとも１つの周期Ｔのうちの各周期Ｔにおける第１期間において第１ビーム負荷になるように、第１電子銃電源２１に第１電子ビームのビーム負荷を調整させ、第２電子ビームのビーム負荷が各周期Ｔにおける第２期間において第２ビーム負荷になるように、第２電子銃電源２３に第２電子ビームのビーム負荷を調整させ、第１期間は第２期間と一致しない。

【0068】

コントローラ１は、マイクロ波生成デバイス４によってマイクロ波サーキュレータ５のパワー入力ポートに供給されるマイクロ波信号が、第１期間において少なくとも１つの第１入力マイクロ波信号を含み、マイクロ波生成デバイス４によってマイクロ波サーキュレータ５のパワー入力ポートに供給されるマイクロ波信号が、第２期間において少なくとも１つの第２入力マイクロ波信号を含むことを可能にするように構成されており、少なくとも１つの第１入力マイクロ波信号のパワーは、少なくとも１つの第２入力マイクロ波信号のパワーよりも大きい。

【0069】

上記のコントローラ１が送信する一連の制御指令は、第１加速管３１と第２加速管３２との交互動作モードを実現し、第１加速管３１及び第２加速管３２は、マイクロ波サーキュレータ５のパワー分配効果と協働して、各周期Ｔの異なる時間周期で異なるエネルギのＸ線を生成するとができる。いくつかの実施形態において、第１加速管３１及び第２加速管３２によって生成されたＸ線は、異なる方向に向かって照射するように配置されて、マルチビュー放射線撮像を達成することができる。

【0070】

図４において、マグネトロン４１は、各周期Ｔにおいて、一連の（ｉｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）異なる振幅の３つのパルスマイクロ波パワーを４ポートサーキュレータ５１のパワー入力ポートａに入力し、すなわち、第１期間ｔ１１において、最も高いパルスマイクロ波パワー１ａが入力され、第１期間ｔ１２において、２番目に高いパルスマイクロ波パワー１ｂが入力され、第２期間ｔ２において、より低いパルスマイクロ波パワー１ｃが入力される。第１期間ｔ１１及びｔ１２に対応して、第１電子ビームは、それぞれ第１ビーム負荷２ａ及び２ｂを伴って構成される（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｗｉｔｈ）。第２期間ｔ２に対応して、第２電子ビームは、第２ビーム負荷３ａを伴って構成される。いくつかの実施形態では、第１ビーム負荷は第２ビーム負荷以下であり、例えば、図４では、第２ビーム負荷３ａは、第１ビーム負荷２ｂにほぼ等しく、第１ビーム負荷２ａよりも大きい。

【0071】

ビーム負荷効果の式は、以下のように表すことができる：
Ｅ＝（Ａ＊Ｐ）＾０．５－Ｂ＊Ｉ
Ｅは加速電子ビームのエネルギであり、Ｉは加速電子ビームの強度（すなわち、ビーム負荷）であり、Ｐは加速管に供給されるパルスマイクロ波パワーであり、Ａ及びＢは所定の定数である。ビーム負荷効果によれば、異なる電子ビームが加速されるとき、異なるエネルギを有する高エネルギ電子ビームが得られる。図４を参照すると、ビーム負荷が大きいほど、加速管に供給されるマイクロ波のパワーは小さく、電子ビームが加速管で加速されるときに得られるエネルギは小さく、そうでなければ、ビーム負荷が小さいほど、加速管に供給されるマイクロ波のパワーは大きく、電子ビームが加速管で加速されるときに得られるエネルギは大きい。

【0072】

第１期間ｔ１１及びｔ１２において、第１電子ビームは、第１ビーム負荷２ａ及び２ｂを伴って構成される。第１期間ｔ１１及び第１期間ｔ１２において、それぞれ入力されたパルスマイクロ波パワー１ａ及び１ｂは、４ポートサーキュレータ５１の第１パワー出力ポートｂを介して第１加速管３１に供給される。パルスマイクロ波パワー１ａはパルスマイクロ波パワー１ｂより大きく、第１ビーム負荷２ａは第２ビーム負荷２ｂより小さいので、第１加速管は、第１期間ｔ１１及び第１期間ｔ１２において、２つの異なるエネルギ、すなわち、より高いエネルギ４ａ及びより低いエネルギ４ｂ（例えば、６ＭｅＶ及び３ＭｅＶ）を有するＸ線をそれぞれ生成する。

【0073】

第１加速管３１に供給されるマイクロ波エネルギは、第１電子ビームの加速に用いられるため、第１パワー出力ポートｂから戻る反射マイクロ波は少ない。第１期間において、第２電子ビームにビーム負荷が設定されていない（ｎｏｔ ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｗｉｔｈ）が、したがって、第１パワー出力ポートｂに入射する反射マイクロ波は、第２パワー出力ポートｃに割り当てられ、反射して第２電源出力ポートｃに戻される。第２パワー出力ポートｃに入射する反射マイクロ波は、第３電源出力ポートｄに割り当てられ、第３電源出力ポートｄに接続された吸収負荷によって吸収される。

【0074】

第２期間ｔ２においてパワー入力ポートａから入力されたパルスマイクロ波パワー１ｃは、４ポートサーキュレータ５１の第１パワー出力ポートｂを介して第１加速管３１に供給される。第２期間ｔ２では、第１電子ビームはビーム負荷が設定されていないので、第１パワー出力ポートｂから第１加速管３１に入るより多くのマイクロ波エネルギが、反射して第１パワー出力ポートｂに戻る。第１パワー出力ポートｂに入射する反射マイクロ波は、第２パワー出力ポートｃに割り当てられ、第２期間ｔ２における第２電子ビームは、第２ビーム負荷３ａを伴って構成され、第２期間ｔ２において、第２加速管３２は、第１加速管３１によって生成されるＸ線のエネルギ４ａ、４ｂよりも低いエネルギ４ｃ（例えば、０．５～１ＭｅＶ）を有するＸ線を生成する。

【0075】

本発明の上記の放射線生成デバイスの各実施形態を通じて、マイクロ波サーキュレータの各ポートの出力パワーの動作特性を十分に利用しながら、単一のマイクロ波電源が電子ビーム生成デバイスのビーム負荷と整合されて、複数の異なる放射線エネルギの出力を達成し、異なる動作環境の放射線走査要件を満たす。コントローラの経時的制御により、多様化された放射線エネルギ出力を実現することができ、多段階エネルギ出力の安定性を保証することができる。

【0076】

図５は、本開示の放射線生成デバイスの制御方法のいくつかの実施形態に係る概略的フローチャートである。図５を参照すると、上記の放射線生成デバイスの実施形態に基づいて、いくつかの実施形態では、放射線生成デバイスの制御方法は、ステップ１００及びステップ２００を含む。ステップ１００とステップ２００は、コントローラの経時的制御命令に従って同期して実行される。

【0077】

ステップ１００では、コントローラ１を介してマイクロ波生成デバイス４のマイクロ波パワー又は電力を経時的に制御する。ステップ２００において、電子ビーム生成デバイス２によって生成された複数の加速管３にそれぞれ対応する複数の電子ビームのビーム負荷に経時的制御を実行し、したがって、複数の加速管３が複数の電子ビームをそれぞれ加速して、異なるエネルギを有する複数の放射線、例えばＸ線を生成する。

【0078】

図２を参照すると、いくつかの実施形態において、電子ビーム生成デバイス２は：第１電子ビーム及び第２電子ビームをそれぞれ生成する第１電子銃２２及び第２電子銃２４と、コントローラ１に信号接続されており、第１電子銃２２及び第２電子銃２４にそれぞれ接続されている第１電子銃電源２１及び第２電子銃電源２３と、を備える。相応に、ステップ１００は：コントローラ１を介して、第１電子銃電源２１が、第１電子ビームのビーム負荷を少なくとも１つの周期Ｔの各周期Ｔ内の第１期間ｔ１１及びｔ１２において、第１ビーム負荷２ａ、２ｂになるように調整することを可能にし、第２電子銃電源２３が、第２電子ビームのビーム負荷を、各周期Ｔにおける第２期間において第２ビーム負荷３ａになるように調整することを可能にし、第１期間ｔ１１及びｔ１２は、第２期間ｔ２と一致しない、ステップを含む。

【0079】

図２を参照すると、いくつかの実施形態において、マイクロ波サーキュレータ５の少なくとも２つのパワー出力ポートは、第１パワー出力ポートｂ及び第２パワー出力ポートｃを含み、第１パワー出力ポートｂは、パワー入力ポートａから供給されるマイクロ波信号を割り当てられ、第２パワー出力ポートｃは、第１パワー出力ポートｂから供給されるマイクロ波信号を割り当てられ、複数の加速管３は、第１パワー出力ポートｂ及び第１電子銃２２に接続された第１加速管３１と、第２パワー出力ポートｃ及び第２電子銃２４に接続された第２加速管３２と、を含む。

【0080】

これに対応して、ステップ２００は：コントローラ１を介して、マイクロ波生成デバイス４によってマイクロ波サーキュレータ５のパワー入力ポートに供給されるマイクロ波信号が、第１期間において少なくとも１つの第１入力マイクロ波信号を含むことを可能にし、マイクロ波生成デバイス４によってマイクロ波サーキュレータ５のパワー入力ポートに供給されるマイクロ波信号が、第２期間において少なくとも１つの第２入力マイクロ波信号１ｃを含むことを可能にし、少なくとも１つの第１入力マイクロ波信号のパワーは、少なくとも１つの第２入力マイクロ波信号１ｃのパワーよりも大きい。

【0081】

いくつかの実施形態において、少なくとも１つの第１入力マイクロ波信号は、第１期間（例えば、第１期間ｔ１１及び第１期間ｔ１２）の異なる部分に位置する２つの第１入力マイクロ波信号１ａ及び１ｂを含み、２つの第１入力マイクロ波信号１ａ及び１ｂのパワーは、同じであるか又は異なる。第１期間における２つの第１入力マイクロ波信号１ａ及び１ｂの異なる部分ｔ１１及びｔ１２に対応する第１電子ビームの第１ビーム負荷２ａ及び２ｂは、同じであるか又は異なる。

【0082】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの第２入力マイクロ波信号は、第２期間ｔ２に位置する１つの第２入力マイクロ波信号１ｃを含む。いくつかの他の実施形態では、少なくとも１つの第２入力マイクロ波信号は、第２期間の異なる部分に位置する２つの第２入力マイクロ波信号を含み、第２期間の異なる部分に位置する２つの第２入力マイクロ波信号の電源は、同じであるか又は異なる。第２期間における２つの第２入力マイクロ波信号の異なる部分に対応する第２電子ビームの第２ビーム負荷は同じであるか又は異なる。

【0083】

本明細書における複数の実施形態は、各実施形態に異なる強調を伴って、漸進的な方法で説明され、様々な実施形態の同じ又は類似の部分は、互いに参照され得る。方法の実施形態に関しては、それらの全体と、関与するステップと、装置の実施形態における内容との間の対応関係に起因して、説明は比較的単純である。関連する詳細については、装置の実施形態の部分図を参照されたい。

【0084】

以上、本発明の様々な実施形態について詳細に説明した。本開示の概念を不明瞭にすることを避けるために、当技術分野でよく知られているいくつかの詳細は説明されていない。当業者は、上記の説明に従って、本明細書で開示された技術的解決策をどのように実施するかを完全に理解することができる。

【0085】

本開示のいくつかの特定の実施形態が実施例を通して詳細に記載されているが、上記の実施例は、例示のためだけであり、本開示の範囲を限定することを意図しないことが当業者によって理解されるべきである。当業者は、本開示の範囲及び精神から逸脱することなく、上記の実施形態を修正することができるか、又はいくつかの技術的特徴を均等物によって置き換えることができることを理解すべきである。本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】