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JP3822032B2 - Defect evaluation equipment - Google Patents
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JP3822032B2 JP2000199503A JP2000199503A JP3822032B2 JP 3822032 B2 JP3822032 B2 JP 3822032B2 JP 2000199503 A JP2000199503 A JP 2000199503A JP 2000199503 A JP2000199503 A JP 2000199503A JP 3822032 B2 JP3822032 B2 JP 3822032B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、欠陥評価装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、消滅する際のポジトロンがγ線を生じさせる陽電子消滅の現象を利用して被測定物内における格子欠陥や微少なボイドなどの欠陥を検出し評価する装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
バルク材料の内部には格子欠陥や微少なボイド(結晶内に発生した空洞)のような外部から検出できない欠陥が生じていることがあり、このような内部欠陥を検出するのに、陽電子消滅の現象を利用するものがある。これは、図2に示すように、ポジトロン(陽電子)を被測定物101の中に投じてその中の電子と対消滅を起こさせ、その際に発生するγ線を手がかりとしてバルク材料の物理的ないし化学的性質を探ろうとするもので、欠陥102に届いた時点で欠陥部分の電子と再結合して消滅するポジトロンの消滅特性を利用している。
【0003】
従来、このようにポジトロンを利用して被測定物101内部のクラックやポット、ボイドなどの欠陥102を検出し材料評価する場合は、放射性同位体あるいは電子線加速器を用いた陽電子源からポジトロンを材料に向けて照射して行うことが一般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般にポジトロンの金属材料などにおける透過特性は高くなく、その浸透深さは数100ミクロンのオーダーであり、それ以上の深さのデータは得ることができない。この浸透深さは、0.3mm程度にとどまることもある。このため、上述のようにポジトロンを利用した材料評価では、これより深い位置では十分な欠陥評価が得られないという問題を呈し、バルク材料の表面近傍については詳細な情報が得られるがバルク内の詳細な情報は得ることができないものであった。
【0005】
また、電子線加速器を用いた場合は装置が大きくなりすぎる問題もある。
【0006】
そこで、本発明は、バルク材料など被測定物の内部欠陥の状況を表面から深い位置であっても有効に検出し評価できる欠陥評価装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本願発明者らは、陽電子消滅現象を利用した欠陥の検出・評価であって、従来の浸透深さではポジトロンが消滅しない技術、換言すれば従来よりも深い位置でポジトロンを消滅させ得る技術について検討を重ね、かかる技術を知見するに至った。
【0008】
請求項1記載の発明はかかる知見に基づくもので、消滅する際のポジトロンが特性γ線を生じさせる陽電子消滅を利用して被測定物内における格子欠陥などの欠陥を検出し評価する欠陥評価装置において、サブピコ秒オーダーのパルス幅を有するパルスレーザーを発生させるレーザー装置と、パルスレーザーを集光強度10 19 W/cm まで集光する集光光学素子と、パルスレーザー照射されることにより内部にX線を発生させそのX線によりポジトロンを生成する被測定物からポジトロン消滅時に放出される特性γ線を測定するγ線検知器とを有し、特性γ線の発生タイミングまたはエネルギースペクトルにより欠陥を検出し評価するものである。
【0009】
この発明は、ポジトロンを直接照射するのではなく、物質透過性のある電磁波を利用して当該被測定物の内部で発生させ、被測定物内部の欠陥の表面からの深さ如何にかかわらず当該欠陥部分におけるポジトロンの消滅を可能とするものである。
【0010】
ここで、例えば物質透過性の高いX線(γ線を含む)であれば通常は数十keV程度のエネルギーで照射されるため表面から50ミクロン位しか届かず、さらにポジトロン発生に必要なエネルギーしきい値の1.022MeV(約1.637×10-13J)に足らないためポジトロンをつくり出すことはできなかったところ、本発明ではMeVクラスの非常に高いエネルギーを有するビーム例えばサブピコ秒オーダーのレーザーを照射することによりピコ秒程度の高エネルギー電子を発生させ、次にそれを制動輻射により高エネルギーかつピコ秒程度のパルス幅であるX線パルスを発生させ、さらに、この高エネルギーのX線を被測定物に照射することにより被測定物中でポジトロンを発生させる。そして、ポジトロン消滅時に出てくるγ線の照射タイミングやキャッチするタイミング、あるいはエネルギースペクトルによって欠陥の様子を把握する。この時、X線の透過特性はポジトロンに比べると格段に良いために数cm程度の大きい領域での測定が可能であり、ポジトロンを照射する場合の100倍程度の深さまで到達可能となることから、構造材などのバルク材料の内部欠陥の有効な検出・評価が可能となる。
【0011】
加えて、短パルスのレーザーを利用することで高エネルギーのX線(γ線を含む)の発生を可能としていることから、電子線加速器などを用いて電子を加速させるようなことが不要である。このため、装置が大きくなりすぎる問題も解消できる。
また、ここでは、被測定物にX線を照射する代わりにパルスレーザーを直接照射する。この場合、パルスレーザーは被測定物の内部でX線を発生させるので、そのX線によって被測定物内部でポジトロンを発生させることができる。したがって、ポジトロン消滅時に出てくるγ線の照射タイミングやキャッチするタイミング、あるいはエネルギースペクトルによって欠陥の様子を把握できる。
【0016】
また請求項2記載の発明は、請求項1記載の欠陥評価装置において、γ線検知器とともにPINダイオード及びタイマーを更に有し、パルスレーザーをトリガーとしてポジトロン消滅時に放出される特性γ線の測定を開始するようにしたものである。これによると、より精度よくポジトロン消滅のタイミングを計測できるようになる。
【0019】
また、被測定物にパルスレーザーを直接照射した場合も、被測定物内部でX線を発生させることができるためX線を照射した場合と同様に内部欠陥の検出・評価を行うことができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【0021】
図1に、本発明の一実施形態を示す。被測定物2内における格子欠陥3を検出し評価する欠陥評価装置1は、サブピコ秒オーダーの波長のレーザー光を発生することのできる図示しないレーザー装置、レーザー光を集光する集光光学素子4、レーザーが照射されるレーザーターゲット5、γ線コンバーター6、γ線検知器7、ノイズ遮蔽板8、PINダイオード9、タイマー10、分析装置11を備えている。
【0022】
集光光学素子4は、レーザー装置から照射されたレーザー光を10ミクロン程度のスポットに集光し、レーザーターゲット5上で一点照射する。レーザーターゲット5はプラスチックや金属の固体あるいはノズルから噴射される超音速ガスジェットが適当である。
【0023】
ここで、レーザーターゲット5に照射するレーザー光は、好ましくはサブピコ秒程度オーダーのパルス幅を有する高エネルギーのレーザー光とする。このような高エネルギーのレーザー光は強度の低い前駆的パルス成分(プリパルス)を有しており、これによりレーザーターゲット5はプラズマ化される。例えばこのレーザー光としては赤外などのレーザー光なども用いることが可能である。
【0024】
このプラズマ化したレーザーターゲット5にパルス本体が照射されると、(1)ボンディアモーティブ力、(2)共鳴吸収、(3)バーネル加熱、あるいは航跡場加速のメカニズムにより電子は加速される。この時、集光強度が例えば1019W/cm2程度になると数MeV(メガエレクトロンボルト)に達する高エネルギーの電子を発生させることが可能となる。
【0025】
この電子は原子番号の高い物質、たとえばタングステンや鉛などからなるターゲットたるγ線コンバーター6に照射され、荷電粒子(電子)がγ線コンバーター6中の原子核のクーロン力を受けるなどし、制動輻射(制動放射)により高エネルギーのγ線を発生する。ここで発生させるγ線は1MeV(約1.6022×10-13J)以上のものが有効である。
【0026】
このγ線は被測定物(ここでは金属などを想定)2に照射され、透過し、内部でγ線減衰の過程を経て電子対を生成する。つまり、数cm程度の距離を伝播し、被測定物2の内部に達した後に電子(エレクトロン)とポジトロンの対を生成する。
【0027】
このように被測定物2内部で生成したポジトロンは、1ピコ秒程度の内にエネルギーを失い格子欠陥3に補足される。その後、欠陥の大きさに依存した時間で再び電子と再結合し、陽電子消滅によってエネルギーが約511keV(約8.187×10-14J)の特性γ線を2個放出する。この特性γ線をγ線検知器7で検出し、レーザー照射時からの時間を計り、その値からγ線の伝達時間を差し引くことにより、ポジトロンの消滅時間を求めることができる。なお、γ線検知器7の側脇に設置したノイズ遮蔽板8が被測定物2に照射される前段階のγ線による影響を遮断する。
【0028】
ここで、図1に示すように、レーザー光が照射されたレーザーターゲット5からは電子ビームのほかレーザープラズマによるX線も発生している。そこで本実施形態ではγ線検知器7とともにPINダイオード9およびタイマー10を設け、このX線をレーザー照射タイミングを計るトリガーとして利用する。この場合、レーザー光を直接集光してトリガーとする場合よりも精度を上げることが可能となる。
【0029】
以上のように照射と特性γ線とでタイミング(具体的には陽電子の寿命)を計るとともに、分析装置11さらには図示しないマイクロチャンネルアナライザーを用いて特性γ線のエネルギー分布を求める。これらタイミングやエネルギースペクトルの様子により格子欠陥3の欠陥密度や大きさなどが推定でき、被測定物2の内部を検出し評価することができる。
【0030】
ここで、本実施形態ではγ線を透過させ、被測定物2の内部でポジトロンを生じさせていることから、mm(ミリメートル)オーダーさらにはcm(センチメートル)オーダーの浸透深さを得ることができる。このため、格子欠陥3が表面から深い位置にあるような場合でも検出し十分な欠陥評価が得られるようになり、したがってバルク材料の表面近傍のみならず全体的に詳細な情報が得られる。
【0031】
しかも、本実施形態では短パルスのレーザーを照射するだけで高エネルギーのγ線を発生させるようにしたことから、電子線加速器などを用いて電子を加速させなくても高強度の照射γ線とすることができ簡単である。欠陥評価装置1が大きくなりすぎる問題も解消できる。
【0032】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では被測定物2の格子欠陥3を検出する場合について説明したがこの格子欠陥3は被測定物2の内部欠陥の一態様に過ぎず、本発明の欠陥評価装置1によれば陽電子消滅を利用してクラックやポットなどバルク材料内部の種々の欠陥を検出できる。
【0033】
また、本実施形態では被測定物2にγ線を照射することとしたが、照射するのは特にγ線に限定されるものではない。一般にX線の方がエネルギーが弱いが、電子対生成に必要なエネルギー(例えば1MeV(約1.6022×10-13J)以上)を備えていれば足りるため、本発明においてγ線とX線とを厳密に区別するようなことはない。
【0034】
さらに、本実施形態では高エネルギーのパルスレーザーを利用してパルスX線を発生させ、被測定物2の内部でポジトロンを発生させるものだが、本発明による欠陥検出はパルスレーザーを利用したものに限られない。例えば、電子線加速器を利用した場合において、高エネルギーのX線を照射することが可能であれば本実施形態と同様に被測定物2の内部でポジトロンを発生させることが可能となる。
【0035】
また、本実施形態ではレーザーターゲット5にパルスレーザーを照射し、これにより発生するγ線(またはX線)を被測定物2に照射するようにしたが、レーザーターゲット5を介さずパルスレーザーを直接に被測定物2へ照射することもできる。このようにした場合、パルスレーザーは被測定物2の内部でX線を発生させるので、そのX線によって被測定物2の内部でポジトロンを発生させることができる。したがって、ポジトロン消滅時に出てくるγ線の照射タイミングやキャッチするタイミング、あるいはエネルギースペクトルによって欠陥の様子を把握し、γ線(X線)を照射した場合と同様に構造材などのバルク材料の内部欠陥の有効な検出・評価が可能となる。
【0036】
【実施例】
実際に被測定物2がFe57Cr16Ni17である場合、ポジトロンの再結合時間を除いた場合の検知される特性X線の時間波形を検討する。γ線検知器7は直径が3インチであり、その厚みを無視し、γ線照射位置から5cmの位置に設置するものとした。また、入射したγ線に対する検出効率は100%としている。この時のγ線の伝達時間から歪むパルスの幅は200ピコ秒程度であり、デコンボルーションなどの手法によりその影響を除去できるレベルである。また、深さ方向での特性γ線の検出効率を検討すると、約5cm程度の深さまでの計測が可能であることが分かる。γ線光子1個あたりの特性X線の検出効率はピークの最大でも、5MeV(約8.011×10-13J)のγ線のときに0.0004程度であるが、レーザーのエネルギーを適当な値に選べば、レーザー1照射あたりのγ線の生成量として10000個程度の光子を発生すれば、レーザー1照射あたりほぼ1個の特性X線を検出できることになる。将来的にレーザーの繰り返しが1kHzになれば20分で1000,000個の特性X線を観測することも可能となる。
【0037】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、請求項1記載の欠陥評価装置によると、ピコ秒レベルのパルスX線とそこからのポジトロン(ポジトロンビーム)を作り出すことが容易なために、材料深部でのポジトロン消滅計測ができ、これにより従来は不可能であったバルク材料内部の深い位置にある格子欠陥や微小空孔の有効な計測・検出とそれによる劣化診断などの評価が可能となる。
【0038】
しかも、短パルスのレーザーを利用することで高エネルギーのX線(γ線を含む)の発生を可能としていることから、電子線加速器などを用いて電子を加速させるようなことが不要である。このため、装置が大きくなりすぎる問題も解消できる。
さらに請求項1記載の欠陥評価装置によると、パルスレーザーを被測定物に照射することにより被測定物内にてX線を発生させ、そのX線によりポジトロンを発生させることができる。したがって材料深部でのポジトロン消滅計測が可能となる。
【0041】
また、請求項記載の欠陥評価装置によると、ポジトロン消滅時の特性γ線の測定をレーザーをトリガーとして開始することで、より精度よくポジトロン消滅のタイミングを計測できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す欠陥評価装置の概略図である。
【図2】従来の欠陥評価における陽電子消滅の様子を示す概略図である。
【符号の説明】
1 欠陥評価装置
2 被測定物
3 格子欠陥(欠陥)
5 レーザーターゲット
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to defect evaluation equipment. Further More specifically, the present invention, the time of disappearance positron of equipment for evaluating detect defects such as lattice defects or minute voids in the phenomenon DUT utilizing positron annihilation causing γ rays Regarding improvement.
[0002]
[Prior art]
In the bulk material, defects that cannot be detected from the outside, such as lattice defects and minute voids (cavities generated in the crystal), may occur. To detect such internal defects, positron annihilation Some use the phenomenon. As shown in FIG. 2, positrons (positrons) are injected into the object to be measured 101 to cause pair annihilation with the electrons therein, and the physical properties of the bulk material using the γ rays generated at that time as a clue. Or, it is intended to search for chemical properties, and utilizes the annihilation characteristics of positrons that recombine with electrons in the defective portion when they reach the defect 102 and disappear.
[0003]
Conventionally, when the defect 102 such as a crack, a pot or a void inside the object to be measured 101 is detected by using the positron as described above and the material is evaluated, the positron is made from a positron source using a radioisotope or an electron beam accelerator. It is common to irradiate toward.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in general, the transmission characteristics of a positron metal material or the like are not high, and the penetration depth is on the order of several hundreds of microns, and data of a depth greater than that cannot be obtained. This penetration depth may be as low as about 0.3 mm. For this reason, as described above, the material evaluation using the positron presents a problem that sufficient defect evaluation cannot be obtained at a deeper position, and detailed information can be obtained about the surface of the bulk material. Detailed information was not available.
[0005]
In addition, when an electron beam accelerator is used, there is a problem that the apparatus becomes too large.
[0006]
The present invention has an object to provide a defect evaluation equipment that can be the status of internal defects a deeper position from the surface to effectively detect the evaluation of bulk materials such as the measured object.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the inventors of the present application are the detection and evaluation of defects using the positron annihilation phenomenon, in which the positron does not disappear at a conventional penetration depth, in other words, at a position deeper than the conventional positron. We have been studying technology that can eliminate the problem and have come to know such technology.
[0008]
The invention according to claim 1 is based on such knowledge, and a defect evaluation apparatus for detecting and evaluating defects such as lattice defects in a measured object using positron annihilation in which a positron at the time of annihilation generates characteristic γ rays. in a laser device for generating a pulsed laser having a pulse width of Sa Bupiko second order, and the condensing optical element for condensing the pulse laser to the condensing intensity 10 19 W / cm 2, by Rukoto pulse laser is irradiated inside and a γ-ray detector for measuring the characteristic γ-rays emitted from the measurement object to produce positrons during positron annihilation by X-ray of Resona to generate X-rays, the generation timing of the characteristic γ-rays or it is intended to detect more defect evaluation in the energy spectrum.
[0009]
The present invention does not irradiate the positron directly, but generates a substance inside the object to be measured using an electromagnetic wave having a substance permeability, regardless of the depth from the surface of the defect inside the object to be measured. This makes it possible to eliminate the positron in the defective portion.
[0010]
Here, for example, X-rays (including γ-rays) with a high material permeability are usually irradiated with energy of about several tens of keV, and therefore only reach about 50 microns from the surface. Since a positron could not be created because the threshold value was less than 1.022 MeV (about 1.637 × 10 −13 J), the present invention has a very high energy beam of the MeV class, for example, a laser of the order of subpicoseconds. To generate high-energy electrons of about picoseconds, and then generate high-energy X-ray pulses with a pulse width of about picoseconds by bremsstrahlung. A positron is generated in the measurement object by irradiating the measurement object. Then, the state of the defect is grasped based on the irradiation timing of γ-rays emitted when the positron disappears, the timing of catching, or the energy spectrum. At this time, the X-ray transmission characteristics are much better than those of positrons, so measurement in a large area of about several centimeters is possible, and it is possible to reach a depth about 100 times that when irradiating positrons. In addition, it is possible to effectively detect and evaluate internal defects in bulk materials such as structural materials.
[0011]
In addition, since high-energy X-rays (including γ-rays) can be generated by using a short pulse laser, it is not necessary to accelerate electrons using an electron beam accelerator or the like. . For this reason, the problem that the apparatus becomes too large can be solved.
Here, instead of irradiating the object to be measured with X-rays, a pulse laser is directly irradiated. In this case, since the pulse laser generates X-rays inside the object to be measured, a positron can be generated inside the object to be measured by the X-rays. Therefore, the state of the defect can be grasped from the irradiation timing, catching timing, or energy spectrum of the γ-rays emitted when the positron disappears.
[0016]
The invention described in claim 2 is the defect evaluation apparatus according to claim 1 , further comprising a PIN diode and a timer together with a γ-ray detector, and measuring characteristic γ-rays emitted when the positron disappears using a pulse laser as a trigger. Is to start. According to this, the timing of positron disappearance can be measured with higher accuracy.
[0019]
Further, even when the object to be measured is directly irradiated with a pulse laser, X-rays can be generated inside the object to be measured, and therefore, internal defects can be detected and evaluated in the same manner as when X-rays are irradiated.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings.
[0021]
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. The defect evaluation apparatus 1 for detecting and evaluating the lattice defect 3 in the object to be measured 2 is a laser apparatus (not shown) that can generate laser light having a wavelength in the subpicosecond order, and a condensing optical element 4 that condenses the laser light. , A laser target 5 to be irradiated with a laser, a γ-ray converter 6, a γ-ray detector 7, a noise shielding plate 8, a PIN diode 9, a timer 10, and an analyzer 11.
[0022]
The condensing optical element 4 condenses the laser light emitted from the laser device into a spot of about 10 microns and irradiates the laser target 5 at one point. The laser target 5 is suitably a plastic or metal solid or a supersonic gas jet ejected from a nozzle.
[0023]
Here, the laser beam applied to the laser target 5 is preferably a high-energy laser beam having a pulse width on the order of sub-picoseconds. Such high-energy laser light has a low-intensity precursor pulse component (pre-pulse), and thereby the laser target 5 is turned into plasma. For example, laser light such as infrared light can be used as the laser light.
[0024]
When this pulsed laser target 5 is irradiated with a pulse main body, electrons are accelerated by a mechanism of (1) Bondiamotive force, (2) Resonance absorption, (3) Barnell heating, or Wakefield acceleration. At this time, when the light collecting intensity is, for example, about 10 19 W / cm 2, it becomes possible to generate high-energy electrons that reach several MeV (megaelectron volts).
[0025]
These electrons are irradiated to a target γ-ray converter 6 made of a substance having a high atomic number, such as tungsten or lead, and charged particles (electrons) receive the Coulomb force of the nuclei in the γ-ray converter 6, so that bremsstrahlung ( High energy gamma rays are generated by bremsstrahlung). The gamma rays generated here are effective when they are 1 MeV (about 1.6022 × 10 −13 J) or more.
[0026]
This γ-ray is irradiated to the object to be measured 2 (here, assumed to be a metal or the like), passes through, and generates an electron pair through a process of γ-ray attenuation inside. In other words, after propagating a distance of about several centimeters and reaching the inside of the DUT 2, an electron (electron) and positron pair is generated.
[0027]
Thus, the positron generated inside the DUT 2 loses its energy within about 1 picosecond and is supplemented by the lattice defect 3. Thereafter, they recombine with electrons again in a time depending on the size of the defect, and two characteristic γ rays having an energy of about 511 keV (about 8.187 × 10 −14 J) are emitted by positron annihilation. The characteristic γ-ray is detected by the γ-ray detector 7, the time from the time of laser irradiation is measured, and the γ-ray transmission time is subtracted from the value to obtain the positron extinction time. Note that the noise shielding plate 8 installed on the side of the γ-ray detector 7 blocks the influence of γ-rays before the object 2 is irradiated.
[0028]
Here, as shown in FIG. 1, X-rays generated by laser plasma in addition to electron beams are generated from the laser target 5 irradiated with the laser light. Therefore, in this embodiment, a PIN diode 9 and a timer 10 are provided together with the γ-ray detector 7, and this X-ray is used as a trigger for measuring the laser irradiation timing. In this case, it is possible to improve the accuracy as compared with the case where the laser beam is directly condensed and used as a trigger.
[0029]
As described above, the timing (specifically, the lifetime of the positron) is measured with the irradiation and the characteristic γ-ray, and the energy distribution of the characteristic γ-ray is obtained using the analyzer 11 and a microchannel analyzer (not shown). The defect density and size of the lattice defect 3 can be estimated from the timing and the state of the energy spectrum, and the inside of the DUT 2 can be detected and evaluated.
[0030]
Here, in the present embodiment, γ rays are transmitted and a positron is generated inside the DUT 2, so that a penetration depth of the order of mm (millimeter) or even cm (centimeter) can be obtained. it can. For this reason, even when the lattice defect 3 is located deep from the surface, it can be detected and sufficient defect evaluation can be obtained, so that detailed information is obtained not only in the vicinity of the surface of the bulk material but overall.
[0031]
Moreover, in the present embodiment, high-energy γ-rays are generated only by irradiating a short pulse laser, so that high-intensity γ-rays can be obtained without accelerating electrons using an electron beam accelerator or the like. Easy to do. The problem that the defect evaluation apparatus 1 becomes too large can be solved.
[0032]
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the present embodiment, the case where the lattice defect 3 of the object to be measured 2 is detected has been described. However, the lattice defect 3 is only one aspect of the internal defect of the object to be measured 2, and the defect evaluation apparatus 1 of the present invention is used. For example, positron annihilation can be used to detect various defects inside the bulk material such as cracks and pots.
[0033]
In the present embodiment, the object to be measured 2 is irradiated with γ rays, but the irradiation is not particularly limited to γ rays. In general, X-rays have lower energy, but it is sufficient to have energy necessary for electron pair generation (for example, 1 MeV (about 1.6022 × 10 −13 J) or more). There is no such thing as strictly distinguishing.
[0034]
Even more, in the present embodiment generates a pulse X-rays by using a pulsed laser of high energy, but something that generates the internal depot Jitoro down of the object 2, the defect detection according to the present invention utilizing a pulsed laser Not limited to. For example, in the case of using an electron beam accelerator, it is possible to generate a high energy internal depots Jitoro down likewise in the object 2 and the present embodiment as long as it can be irradiated with X-rays.
[0035]
In this embodiment, the laser target 5 is irradiated with a pulse laser, and γ rays (or X-rays) generated thereby are irradiated onto the object 2 to be measured. However, the pulse laser is directly applied without passing through the laser target 5. It is also possible to irradiate the object 2 to be measured. In such a case, the pulse laser so generating X-rays within the object to be measured 2, it is possible to generate the internal depot Jitoro down of the object 2 by the X-ray. Therefore, the irradiation timing of γ-rays emitted when positron disappears, the timing of catching, or the state of defects is grasped by the energy spectrum, and the inside of a bulk material such as a structural material as in the case of γ-ray (X-ray) irradiation Effective detection and evaluation of defects becomes possible.
[0036]
【Example】
When the DUT 2 is actually Fe57Cr16Ni17, the time waveform of the characteristic X-ray detected when the recombination time of the positron is excluded will be examined. The γ-ray detector 7 has a diameter of 3 inches, ignores its thickness, and is installed at a position 5 cm from the γ-ray irradiation position. The detection efficiency for incident γ rays is 100%. The width of the pulse distorted from the γ-ray transmission time at this time is about 200 picoseconds, which is a level at which the influence can be removed by a method such as deconvolution. Further, if the detection efficiency of characteristic γ rays in the depth direction is examined, it can be seen that measurement up to a depth of about 5 cm is possible. The detection efficiency of characteristic X-rays per γ-ray photon is about 0.0004 at the maximum of 5 MeV (about 8.011 × 10 −13 J) γ-rays. If approximately 10 photons are generated as the amount of γ rays generated per laser irradiation, almost one characteristic X-ray can be detected per laser irradiation. If the laser repetition rate becomes 1 kHz in the future, 1,000,000 characteristic X-rays can be observed in 20 minutes.
[0037]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the defect evaluation apparatus according to claim 1, in order that easy to produce Po Jitoro emissions (Po Jitoronbimu) from there with a pulse X-ray picosecond level, a material deep Positron annihilation measurement can be performed, which enables effective measurement and detection of lattice defects and microvoids deep inside the bulk material and evaluation of deterioration due to this, which was impossible in the past.
[0038]
In addition, since high-energy X-rays (including γ-rays) can be generated by using a short pulse laser, it is not necessary to accelerate electrons using an electron beam accelerator or the like. For this reason, the problem that the apparatus becomes too large can be solved.
Furthermore, according to the defect evaluation apparatus of the first aspect, X-rays can be generated in the object to be measured by irradiating the object to be measured with a pulse laser, and a positron can be generated by the X-ray. Therefore, positron annihilation measurement at the deep part of the material becomes possible.
[0041]
Further, according to the defect evaluation apparatus according to claim 2, by starting the measurement of positron annihilation PROPERTIES γ ray laser over as a trigger, it becomes possible to measure the timing more accurately positron annihilation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a defect evaluation apparatus showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a state of positron annihilation in conventional defect evaluation.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Defect evaluation apparatus 2 Measured object 3 Lattice defect (defect)
5 Laser target

Claims (2)

消滅する際のポジトロンが特性γ線を生じさせる陽電子消滅を利用して被測定物内における格子欠陥などの欠陥を検出し評価する欠陥評価装置において、サブピコ秒オーダーのパルス幅を有するパルスレーザーを発生させるレーザー装置と、前記パルスレーザーを集光強度10 19 W/cm まで集光する集光光学素子と、前記パルスレーザー照射されることにより内部にX線を発生させそのX線によりポジトロンを生成する被測定物から前記ポジトロン消滅時に放出される特性γ線を測定するγ線検知器とを有し、前記特性γ線の発生タイミングまたはエネルギースペクトルにより欠陥を検出し評価することを特徴とする欠陥評価装置。In the defect evaluation apparatus for defect detecting the assessment of such lattice defects in positron is the object to be measured by using positron annihilation to generate a characteristic γ-rays at the time of extinction, the pulse laser having a pulse width of Sa Bupiko second order a laser device for generating, X-rays of the converging optical element for condensing the pulse laser to the condensing intensity 10 19 W / cm 2, Resona to generate X-rays within the Rukoto said pulse laser is irradiated from the measurement object to produce a positron and a γ-ray detector for measuring the characteristic γ-rays emitted when the positron annihilation to detect more defect generation timing or energy spectrum of the characteristic γ-rays evaluated by A defect evaluation apparatus characterized by: 前記γ線検知器とともにPINダイオード及びタイマーを更に有し、前記パルスレーザーをトリガーとして前記ポジトロン消滅時に放出される特性γ線の測定を開始することを特徴とする請求項1記載の欠陥評価装置。The defect evaluation apparatus according to claim 1 , further comprising a PIN diode and a timer together with the γ-ray detector, and starting measurement of characteristic γ-rays emitted when the positron is extinguished using the pulse laser as a trigger. .
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