独立行政机构国立产业技术综合研究所[会长吉川博之]（以下简称“AIST”）测量前沿研究部[研究部主任 Yoshio Akimune] 超细缺陷评估研究组研究组组长铃木良一和光学/量子成像技术研究组研究组组长小池正则开发了一种超紧凑电子加速器系统，该系统采用干电池运行，使整个系统易于携带。
这种超小型电子加速器使用高频（微波）来加速电子束，就像大型加速器一样电子直线加速器该加速器长约20厘米，重约15公斤，由10至12节AA电池供电，可产生超过100千伏（10万电子伏）的高能电子束和X射线，持续时间超过一个小时。使用该X射线，可以在约1至10分钟内拍摄一张X射线透射图像。
该加速器系统可以装在一个小箱子中，并且可以轻松地用一只手携带，使其有望成为工作现场无损检测的便携式 X 射线源。
图1超紧凑加速器主体 |
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图 2 完整系统
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为了在确保社会安全的同时保护环境和资源，需要在确保工业产品、各种设备和建筑物的安全性的同时，尽可能长时间地有效使用它们。为了确认这种安全性，无损检测（在不破坏物体的情况下进行测量）变得越来越重要。特别是在建筑物、工厂等结构中，被检测物体无法移动，因此能够在现场使用的无损检测设备必不可少。 X射线透射检测是无损检测的主要方法之一，目前市面上有便携式X射线检测设备可以进行现场检测。然而，这些X射线源主要是管式X射线源，其通过向X射线管施加高电压并使电子撞击目标来产生X射线。这种管状X射线源不能移动到狭小的空间中，因为随着X射线能量的增加，高压绝缘体变得又大又重。为此，在对工厂管道和建筑物狭窄区域进行无损检测时，管状X射线源往往无法进行无损检测。
另一方面，使用高频（微波）的电子加速器空腔谐振器处产生的高频周期性电场加速，因此即使加速部分中没有大的绝缘体也可以产生高能电子束。此外，通过提高空腔谐振器的谐振频率，可以使其比管式谐振器更紧凑，因此希望开发使用电子加速器技术的超紧凑X射线源。
AIST自其前身通产省产业科学技术厅以来，大约半个世纪以来一直致力于利用电子加速器产生高能电子束及其应用研究。特别是近年来，我们重点关注电子加速器系统的小型化和节能化研究。在小型化加速器的研究中，提高加速频率可以减小加速管内腔谐振器的尺寸，因此我们正在开发加速频率从传统的S波段（29 GHz）到C波段（57 GHz）和X波段（94至114 GHz）的加速器。另外，光芒戒指通过将该加速器小型化技术和节能技术应用到超小型电子加速器的开发中，我们实现了可以由干电池驱动的电子加速器。
微波加速电子加速器由电子枪、加速管、微波源、真空抽气装置、真空抽气装置电源、脉冲发生器、控制系统等组成。本次研制的超大型电子加速器和超小型电子直线加速器的配置相同。
这次，我们将每个组件做得更小、更节能、更轻，打造出可以由干电池供电的超紧凑加速器。图1所示为加速管主体，由电子枪、加速管、抽真空装置和X射线靶组成，长约20 cm（其中加速管长约3 cm），重约15 kg。该主体加上微波源、电源等所有部件的总重量约为8公斤。所有这些组件都可以装入一个小箱子中，并且可以轻松地用一只手携带（图 2）。该加速器瞬间产生约100千瓦的电脉冲（约1微秒），并将其提供给加速器的电子枪和微波发生管（磁控管）。通过将该微波发生管产生的94GHz微波供给到加速管来加速电子束。这会产生超过 100 千伏（100,000 电子伏）的高能电子束。通过将该电子束注入金属靶中，产生 X 射线。
该系统总功耗小于20W，可在较宽的电源电压范围（10V至18V）下运行，使其能够使用10至12节AA电池发射X射线一个多小时。到这张 X 射线成像板借助高灵敏度X射线相机等X射线成像系统，可以利用X射线进行非破坏性检查。请注意，使用这种超小型加速器的 X 射线检测设备需要与用于无损检测的传统 X 射线检测设备相同的程序和管理。然而，由于设备表面（目标的X射线出射后）的有效剂量可以降低到1 mSv/周以下，因此在X射线检查工作中“管理区域”“禁区”
图3至图5是使用该超小型加速器X射线源和成像板拍摄的X射线透射图像。如图。图3是带有绝热材料的管道试件的透射图像。绝缘材料不会吸收太多X射线，因此可以无损地看到覆盖有绝缘材料且从外部看不到的管道的轮廓。该管(外径49mm)在图中箭头所示的区域具有约1mm的凹痕，当曝光时间超过25分钟时凹痕变得可见。如图。图4是用于测量在不同曝光时间拍摄的X射线图像的分辨率的测试图的透射图像。曝光时间为 1 分钟时，您将开始在测试图上看到每 1 毫米 2 条线，曝光时间为 5 分钟时，您将能够辨别每 1 毫米 4 条线。图5是电脑外设的一部分，可以看到电线和图案的详细结构，大约02毫米厚，从外面看不出来。这样，用于获得X射线透过图像的曝光时间根据测定对象物而不同，但通常能够以1～10分钟左右的曝光时间来拍摄X射线透过图像。
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| 图3 带保温材料的不锈钢管道试件的X射线透射图像（不锈钢管道外径49毫米，保温材料厚度10毫米）。箭头所示的部分有凹痕。曝光时间25分钟 |
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| 图4 分辨率测量测试卡的X射线透射图像。 (左)曝光时间1分钟，(中、右)曝光时间5分钟。右图是中央图像中心的放大图。 |
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| 图5 计算机外围设备的X射线透射图像 |
我们这次开发的超小型加速器是一个原型机，目的是为了原理证明。未来，我们的目标是开发更小、更轻、更节能的加速器，使其更易于现场无损检测。