CN109314027B - 电场放射装置和改质处理方法 - Google Patents

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Abstract

发射器(3)和靶(7)布置成在真空室(1)中彼此面对，并且保护电极(5)在发射器(3)的电子生成部分(31)的外周侧提供。保护电极(5)由保护电极支撑单元(6)能移动地在真空室(1)的两端方向上支撑。为了执行保护电极(5)的改质处理，通过操作保护电极支撑单元(6)将保护电极(5)移动到开口(22)侧(移动到分离位置)，并且设置电子生成部分(31)的场发射被抑制的状态，然后通过跨保护电极(5)施加电压来重复放电。在执行改质处理之后，通过再次操作保护电极支撑单元(6)，保护电极(5)移动到开口(21)侧(移动到发射器位置)，并且设置能够进行电子生成部分(31)的场发射的状态。

Description

电场放射装置和改质处理方法
技术领域
本发明涉及应用于诸如X射线设备、电子管和照明系统之类的各种装置的电场放射装置和改质处理方法。
背景技术
作为应用于诸如X射线设备、电子管和照明系统之类的各种装置的电场放射装置的示例，已知一种在发射器(由碳等形成的电子源)和靶之间施加电压的配置，发射器和靶定位成在真空外壳的真空室中彼此面对(以预定距离分开)，通过发射器的场发射(通过生成电子和发射电子)发射电子束，并且通过使发射的电子束与靶碰撞，获得期望的功能(例如，在X射线设备的情况下，通过X射线的外部发射的透视分辨率)。
另外，已经讨论了抑制从发射器发射的电子束的分散，这例如通过以下措施来实现：通过采用在发射器和靶之间插入栅网电极的情况下形成的三极管结构，和/或通过使发射器的电子生成部分(位于靶的相对侧并且生成电子的部分)的表面成形为曲面，和/或通过在发射器的周边边缘部分处提供与发射器处于相同电位的保护电极(例如，专利文献1和2)。
期望通过经由上述电压施加仅从发射器的电子生成部分生成电子来发射电子束。但是，如果真空室中存在不期望的微小突起或污垢等，那么容易发生无意的闪络现象，并且不能获得耐电压性能，于是可能无法获得期望的功能。
例如，这是在保护电极等(靶、栅网电极和保护电极，根据需要，以下简称为保护电极等)处形成局部电场集中容易发生的部分(例如，在工作过程中形成的微小突起)的情况，保护电极等吸收气体成分(例如真空外壳内的残留气体成分)的情况，以及容易引起电子生成的元素包含在施加到保护电极等的材料中的情况。在这些情况下，电子生成部分也在保护电极等处形成，并且电子的生成量变得不稳定，于是电子束容易分散。例如，在X射线设备的情况下，存在X射线将失焦的风险。
因此，作为抑制闪络现象的方法(作为稳定电子的生成量的方法)，例如，已经研究了执行电压放电调节过程(改质(重整)；下文中在必要时简称为改质处理)的方法，该电压放电调节过程跨保护电极等(例如，在保护电极和栅网电极之间)施加电压(高电压)并重复放电。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本未经审查的专利申请公开No.2008-150253
专利文献2：日本未经审查的专利申请公开No.2011-008998
发明内容
但是，当仅跨保护电极等施加改质处理的电压时，也容易发生发射器的场发射(例如，在执行改质处理之前的场发射)，于是存在保护电极等将无法适当地经历改质处理的风险。
鉴于上述技术问题，提出了本发明。因此，本发明的目的是提供一种技术，该技术能够在抑制发射器的场发射的同时执行保护电极等的改质处理并有助于改善电场放射装置的特性。
根据本发明的电场放射装置和改质处理方法是可以解决上述问题的装置和方法。作为电场放射装置的一个方面，电场放射装置包括：真空外壳，其是通过密封筒状绝缘体的两个端侧并在所述绝缘体的内壁侧具有真空室而形成的；发射器，位于所述真空室的一个端侧，并且具有面向所述真空室的另一个端侧的电子生成部分；保护电极，在所述发射器的所述电子生成部分的外周侧提供；靶，位于所述真空室的所述另一个端侧并且面向所述发射器的所述电子生成部分；以及能移动的保护电极支撑单元，在所述真空室的两端方向上能移动地支撑所述保护电极，并且所述保护电极支撑单元被构造成通过所述保护电极支撑单元的移动来改变所述发射器的所述电子生成部分与所述保护电极之间的距离。
所述保护电极支撑单元具有能够在所述真空室的所述两端方向上膨胀和收缩的保护电极侧波纹管，并且所述保护电极侧波纹管的一个端侧或另一个端侧支持所述保护电极支撑单元并且另外的一个端侧由所述真空外壳支持，并且所述保护电极侧波纹管形成所述真空外壳的一部分。
所述保护电极支撑单元具有从所述保护电极延伸到所述真空室的所述一个端侧的轴部分，所述轴部分的一个端侧穿过所述真空外壳并延伸到所述真空外壳外部，并且所述轴部分的另一个端侧支持所述保护电极，并且所述保护电极侧波纹管的所述一个端侧支持所述轴部分的所述一个端侧，并且所述保护电极侧波纹管的所述另一个端侧由所述真空外壳支持。
所述保护电极支撑单元具有从所述保护电极延伸到所述真空室的所述一个端侧的轴部分，所述保护电极侧波纹管由在所述真空室的所述两端方向上延伸并且同心地布置在所述保护电极与所述真空外壳之间的外侧波纹管构件和内侧波纹管构件形成，所述轴部分在所述真空室的所述两端方向上在所述外侧波纹管构件和所述内侧波纹管构件之间延伸，所述轴部分的一个端侧穿过所述真空外壳并延伸到所述真空外壳外部，并且所述轴部分的另一个端侧支持所述保护电极，并且所述外侧波纹管构件和所述内侧波纹管构件的各自的一个端侧由所述真空外壳支持，并且所述外侧波纹管构件和所述内侧波纹管构件的各自的另一个端侧支持所述轴部分的所述另一个端侧。
所述保护电极具有在所述真空室的所述两端方向上在所述发射器的外周侧延伸的筒状形状，并且所述保护电极的靶侧通过所述保护电极支撑单元的移动而移动并且与所述发射器的所述电子生成部分接触和分离。另外，所述保护电极在其靶侧设有小直径部分。此外，所述保护电极在其靶侧设有边缘部分，所述边缘部分在所述真空室的横断方向上延伸并且在所述真空室的所述两端方向上与所述发射器的所述电子生成部分的周缘部分重叠。
栅网电极在所述真空室中的所述发射器与所述靶之间提供。
所述电场放射装置还包括：能移动的靶支撑单元，在所述真空室的所述两端方向上能移动地支撑所述靶。并且所述靶支撑单元被构造成通过所述靶支撑单元的移动来改变所述发射器的所述电子生成部分与所述靶之间的距离。另外，所述靶支撑单元具有能够在所述真空室的所述两端方向上膨胀和收缩的靶侧波纹管，并且所述靶侧波纹管的一个端侧或另一个端侧支持所述靶支撑单元而另外的一个端侧由所述真空外壳支持，并且所述靶侧波纹管形成所述真空外壳的一部分。
作为上述电场放射装置的改质处理方法的一方面，改质处理方法包括：在所述发射器的所述电子生成部分和所述保护电极通过所述保护电极支撑单元的操作而彼此分离的状态下，跨所述保护电极施加电压；以及对所述真空室中的至少所述保护电极执行改质处理。
此外，作为具有靶支撑单元的所述电场放射装置的改质处理方法，改质处理方法包括：在所述发射器的所述电子生成部分与所述保护电极通过所述保护电极支撑单元的操作而彼此分离、并且所述发射器的所述电子生成部分与所述靶之间的距离通过所述靶支撑单元的操作而比在场发射时的所述距离短的状态下，跨所述保护电极施加电压；以及对所述真空室中的至少所述保护电极执行改质处理。
根据上述本发明，能够在抑制发射器的场发射的同时执行保护电极等的改质处理并有助于改善电场放射装置的特性。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例1的电场放射装置的示意性说明图(在真空室1的两端方向上切割的截面图(在发射器3和保护电极5彼此接触的状态下))。
图2是示出根据本发明实施例1的电场放射装置的示意性说明图(在真空室1的两端方向上切割的截面图(在发射器3和保护电极5彼此分离的状态下))。
图3是示出实施例1的保护电极5的示例的示意性说明图(图1的一部分的放大图，其中保护电极5具有小直径部分51a而不是边缘部分52)。
图4是示出根据本发明实施例2的电场放射装置的示意性说明图(在真空室1的两端方向上切割的截面图(在发射器3和保护电极5彼此接触的状态下))。
图5是示出根据本发明实施例2的电场放射装置的示意性说明图(在真空室1的两端方向上切割的截面图(在发射器3和保护电极5彼此分离的状态下))。
图6是示出该实施例的波纹管的修改示例之一的示意性说明图(与图1和图2的局部截面图对应)。
具体实施方式
根据本发明实施例的电场放射装置不是如下的电场放射装置，其在通过密封绝缘体的两个端侧而形成的真空室中仅具有定位成彼此面对的发射器和靶以及在发射器的电子生成部分的外周侧的保护电极，而是具有能移动的保护电极支撑单元的电场放射装置，该保护电极支撑单元在真空室的两个端部的方向(下文中简称为两端方向)上能移动地支撑保护电极，并且被配置成能够通过保护电极支撑单元的移动来改变发射器的电子生成部分与保护电极之间的距离。
作为保护电极等的常规改质处理方法，除了如上面所提到的跨保护电极等施加高电压的方法之外，通过在真空大气中暴露保护电极等来去除吸收的气体的方法是已知的。这个方法是这样一种方法，其中，例如，形成如下的电场放射装置(下文称为常规装置)，其中大直径排气管在真空外壳处提供，并且通过大直径排气管使真空室进入高温真空状态，真空室中的保护电极等的吸收的气体被释放，并且随后真空室返回到大气状态，并且通过大直径排气管发射器等布置在真空室中，然后通过密封真空室，使真空室再次进入真空状态。
但是，难以长时间维持设有大直径排气管的真空外壳中的真空室的高温真空状态。另外，存在在真空室再次进入真空状态之前气体将再次被吸收到保护电极等的风险。因此，不可能改质(平滑)在保护电极等处形成的粗糙表面。此外，由于大直径排气管，真空外壳尺寸增大，制造工时也会增大，并且产品成本会增大。
另一方面，本发明的实施例具有这样的配置，其中可以通过操作保护电极支撑单元来改变电子生成部分与保护电极之间的距离，并且这种配置是可以执行保护电极等的改质处理而无需使用上面提到的方法的配置。为了执行改质处理，例如，如后面提到的图1中所示，在保护电极位于保护电极接触发射器的电子生成部分(或保护电极被定位成靠近发射器的电子生成部分)并且能够进行来自发射器的期望场发射的位置(在场发射期间抑制从发射器发射的电子束的分散的位置；在下文中，在必要时，简称为发射器位置)的情况下，通过操作保护电极支撑单元，保护电极朝着靶侧(在保护电极与靶之间的距离缩短的方向上)移动，然后如后面提到的图2中所示，保护电极保持在保护电极与发射器(电子生成部分)分离的位置(在下文中，在必要时，简称为分离位置)。
然后，通过跨位于分离位置处的保护电极等施加电压，保护电极等经历改质处理，例如，保护电极等的表面熔化或溶解并且被平滑。由此，可以获得耐电压性能。另外，当保护电极处于如上所述的分离位置的状态时，在改质处理期间抑制发射器的场发射，因此没有对发射器施加负担。
因此，根据实施例的改质处理，即使在保护电极等的表面上存在微小突起，也可以使表面平滑。另外，在吸收气体成分(例如，真空外壳中的残余气体成分)的情况下，吸收的气体被释放。而且，在保护电极等中含有容易生成电子的元素的情况下，通过上述熔化-平滑，可以将该元素保持或保存在保护电极等内部，并且由该元素造成的电子的生成可以被抑制。因此，在电场放射装置中可以容易地稳定电子的生成量。
在如上所述执行保护电极等的改质处理之后，通过再次操作保护电极支撑单元，保护电极从分离位置移动到发射器位置(在发射器的电子生成部分与保护电极之间的距离被缩短的方向上移动)，然后设置能够进行发射器的场发射的状态(例如，如图1中所示，发射器的电子生成部分与保护电极彼此接触或靠近彼此定位的状态)。因此，可以获得电场放射装置的期望功能(在X射线设备的情况下，X照射等)。
在这里，在执行位于发射器位置处的保护电极等的改质处理的情况下，可以想到跨保护电极等施加的电压(下文中简称为改质电压)将被设置为例如与场发射时的额定电压(即，保护电极位于发射器位置处并且能够进行场发射的状态下的额定电压)相同的电压电平，或者考虑到裕量而将被设置为额定电压的1.2倍或更多的电压的大小。另外，可以想到，由于与真空外壳的内部(真空室)相比，电场放射装置的真空外壳的外周侧的绝缘性能低，因此通过在真空外壳的外周侧通过诸如模具、绝缘油和绝缘气体之类的绝缘体执行适当的绝缘处理，获得期望的耐电压性能(在改质处理期间抑制闪络现象)并且确保安全性。但是，上述绝缘处理需要复杂的工作或大规模的设施，并且在执行改质处理之后难以去除或取回绝缘体，于是这些会影响电场放射装置的生产率和质量。
另一方面，在如实施例中所示的情况下，其中保护电极朝着靶侧移动并保持在分离位置处，跨其施加改质电压的电极的间隙(例如，保护电极与靶之间的间隙或者保护电极与栅网电极之间的间隙，下文中简称为间隙)可以比场发射时的间隙窄。因此，能够将改质电压设置为低于额定电压，并且可以在不执行绝缘处理的情况下获得期望的耐电压。
因此，根据实施例，上述改质处理可以有助于改善电场放射装置的特性，并且还有助于提高电场放射装置的生产率和安全性，这是因为用于制造电场放射装置的工作和设施可以减少，并且可以在改质处理期间抑制闪络现象。
通过适当地应用各技术领域的常见的一般技术知识，可以对实施例的电场放射装置进行各种修改，只要电场放射装置具有在两端方向上能移动地支撑保护电极并且被配置成能够改变发射器的电子生成部分与保护电极之间的距离的保护电极支撑单元即可，如上所述。下面将说明电场放射装置的示例。
《电场放射装置的实施例1》
图1和图2中的标号10是向其应用本实施例1的电场放射装置的X射线设备的示例。在这个X射线设备10中，筒状绝缘体2的一个端侧的开口21和另一个端侧的开口22分别用发射器单元30和靶单元70密封(例如，通过钎焊)，并且限定了在绝缘体2的内壁侧具有真空室1的真空外壳11。在发射器单元30(后面提到的发射器3)和靶单元70(后面提到的靶7)之间，提供在真空室1的横断方向上延伸的栅网电极8。
绝缘体2由诸如陶瓷之类的绝缘材料形成。作为绝缘体2，可以采用各种形状或形态，只要它们可以将发射器单元30(发射器3)与靶单元70(靶7)彼此隔离并在其内部形成真空室1即可。例如，如图所示，这是其中栅网电极8(例如，引出端子82)插入在同心布置的两个筒状绝缘构件2a和2b之间并且两个绝缘构件2a和2b通过钎焊等固定在一起的构造。
发射器单元30具有在面向靶单元70(靶7)的部分处具有电子生成部分31的发射器3、在发射器3的电子生成部分31的外周侧提供的保护电极5、以及在两端方向上能移动地支撑保护电极5的能移动的保护电极支撑单元6。
作为发射器3，可以采用各种形状或形态，只要它们具有如上所述的电子生成部分31并且通过施加电压从电子生成部分31生成电子并且也如图所示它们可以发射电子束L1即可(作为放射器或发射器)。例如，它由碳等材料制成(碳纳米管等)，并且如图所示，通过蒸发形成的固体发射器或薄膜发射器被用作发射器3。作为电子生成部分31，为了使电子束L1容易会聚，优选地将电子生成部分31的面向靶单元70(靶7)的表面成形为凹状(曲面状)。
另外，作为在真空外壳11中支撑发射器3的构造，可以采用各种形状或形态。例如，它是其中发射器3由发射器支撑单元4支撑的构造，发射器支撑单元4被提供成不干扰保护电极支撑单元6的移动(稍后描述)和保护电极5的移动(稍后描述)。作为发射器支撑单元4的示例，它是这样的构造，该构造具有：在保护电极5的内侧在两端方向上延伸的柱状引导部分40、在引导部分40的一个端侧(开口21侧)形成并且在真空室1的横断方向上延伸的凸缘部分41、以及在凸缘部分41上的导引部分40的外周侧形成的至少一个导引孔(导引孔是为后面提到的轴部分61提供的并且在两端方向上穿过凸缘部分41)41a。根据具有这种构造的发射器支撑单元4，发射器支撑单元4通过凸缘部分41被支撑在绝缘体2的开口21的端面21a上，并且发射器3被支撑在引导部分40的另一个端侧(开口22侧)(例如，发射器3的与电子生成部分31的相对侧通过压接、型锻或焊接等固定到引导部分40的另一个端侧)。
作为保护电极5，可以采用各种形状或形态，只要它们如上所述在发射器3的电子生成部分31的外周侧提供、通过且随着保护电极支撑单元6的移动而移动然后与发射器3的电子生成部分31接触和分离、并且可以在与发射器3的接触状态下(例如，在图1所示的状态下)抑制从发射器3发射的电子束L1的分散即可。
作为保护电极5的示例，保护电极5由不锈钢材料(SUS材料等)制成，并且具有在真空室1的两端方向上在发射器3的外周侧延伸的筒状形状。并且，在保护电极5的两端方向上的一个端侧开口50a处的边缘表面50b由保护电极支撑单元6支撑，并且是在两端方向上的另一个端侧(即，靶7侧)的开口51侧(例如，后面提到的边缘部分52)与发射器3接触和分离。
保护电极5与发射器3接触和分离的这种构造不受特别限制。例如，如图3中所示，可以想到在保护电极5的两端方向上的另一个端侧形成小直径部分51a的构造。但是，如图1和图2中所示的构造被提出，其中形成在真空室1的横断方向上(相对于发射器3在靶7侧)延伸并且在真空室1的两端方向上与发射器3的电子生成部分31的周缘部分31a相交或重叠的边缘部分52。另外，可以形成小直径部分51a和边缘部分52两者。
在这里，在图中所示的保护电极5的情况下，虽然通过焊接将吸气剂(getter)54固定到保护电极5的外周侧，但是吸气剂54的固定位置和材料没有特别限制。另外，通过扩大发射器3的电子生成部分31的周缘部分31a的表观曲率半径，能够采用这样的形状来抑制可能在电子生成部分31(尤其是在周缘部分31a处)发生的局部电场集中和/或抑制从电子生成部分31向其它部分发生的闪络。例如，如图所示，保护电极5在两端方向上的另一个端侧具有有着曲面部分51b的形状。
作为保护电极支撑单元6，可以采用各种形状或形态，只要它们可以如上所述在两端方向上能移动地支撑保护电极5即可。作为示例，如图所示，保护电极支撑单元6具有在两端方向上延伸(从保护电极5到一个端侧)并支撑保护电极5的多个柱状轴部分61、在真空室1的横断方向上延伸并且支持每个轴部分61的操作板62、以及可以在两端方向上膨胀和收缩并且在维持真空室1的气密性的同时通过凸缘部分41(即，通过真空外壳11)被支持并且支持板62(即，支持保护电极支撑单元6)的保护电极侧波纹管63(在下文中，在需要时，简称为波纹管63)。
轴部分61能移动地穿过凸缘部分41的导引孔41a，以在引导部分40的外周侧在圆周方向上以预定间隔布置(以便布置在与导引孔41a对应的位置处)。并且，每个轴部分61的一个端侧由板62支持，并且每个轴部分61的另一个端侧支撑保护电极5的边缘表面50b(例如，每个轴部分61的另一个端侧和保护电极5的边缘表面50b通过压接、型锻或焊接等固定)。但是，轴部分61的布置以及支持和支撑方式不限于上述构造。
另外，波纹管63具有波纹管筒状壁64，该波纹管筒状壁64在两端方向上延伸以围绕或覆盖穿过凸缘部分41的导引孔41a的每个轴部分61的一个筒状端侧的外周侧。波纹管63的一个端侧通过钎焊等固定到板62，并且波纹管63的另一个端侧通过钎焊等相对于轴部分61固定到凸缘部分41的外周侧(相对于一组导引孔41a的外周侧)。然后，波纹管63限定真空室1和大气侧(真空外壳11的外周侧)。但是，波纹管63的固定方式等不限于上述构造。
通过波纹管63的膨胀和收缩，如上构造的保护电极支撑单元6的轴部分61通过导引孔41a的导引在两端方向上移动，因此，保护电极5也在两端方向上移动。在保护电极5具有小直径部分51a或边缘部分52的情况下，保护电极5通过保护电极支撑单元6的移动在发射器3的外周侧在两端方向上移动，并且小直径部分51a或边缘部分52与发射器3的电子生成部分31接触和分离。
在保护电极5具有边缘部分52的构造的情况下，当保护电极5接触发射器3时，电子生成部分31的周缘部分31a被边缘部分52覆盖并保护。另外，保护电极5在两端方向上朝着一个端侧的移动受到边缘部分52的约束或限制。即，保护电极5相对于发射器3的位置的定位得到促进。
保护电极支撑单元6可以由各种材料形成，并且材料没有特别限制。例如，保护电极支撑单元6可以由诸如不锈钢(SUS材料等)和铜之类的导电金属材料形成。波纹管63可以通过加工金属材料(诸如金属片或金属板)来模制。
接下来，靶单元70具有面向发射器3的电子生成部分31的靶7以及由绝缘体2的开口22的端面22a支撑的凸缘部分70a。
作为靶7，可以采用各种形状或形态，只要从发射器3的电子生成部分31发射的电子束L1碰撞并且如图所示可以发射X射线L2即可。在附图中，靶7在面对发射器3的电子生成部分31的部分处具有倾斜表面71，该倾斜表面71在相对于电子束L1以预定角度倾斜的交叉方向上延伸。通过电子束L1与这个倾斜表面71碰撞的事实，X射线L2在从电子束L1的照射方向弯曲的方向(例如，如图中所示的真空室1的横断方向)上发射。
作为栅网电极8，可以采用各种形状或形态，只要它们如上所述插入在发射器3和靶7之间并且它们可以适当地控制穿过它们的电子束L1即可。例如，如图所示，栅网电极8具有在真空腔室1的横断方向上延伸并具有电子束L1穿过的通孔81a的电极部分(例如网状电极部分)81以及(在真空室1的横断方向上)穿过绝缘体2的引出端子82。
根据如上所述构造的X射线装置10，通过适当地操作保护电极支撑单元6(通过板62)，能够改变发射器3的电子生成部分31与保护电极5之间的距离。例如，如图2中所示，在保护电极5从发射器位置移动到分离位置并且发射器3的场发射被抑制的状态下，可以执行针对保护电极5、靶7、栅网电极8等的期望的改质处理。另外，与上面提到的设有大直径排气管的常规装置相比，可以容易地实现尺寸减小，并且还可以实现制造工时的减少和产品成本的降低。
《针对X射线设备10的保护电极等的改质处理的示例》
当针对X射线设备10的保护电极5等执行改质处理时，首先，通过操作保护电极支撑单元6，保护电极5移动到开口22侧(移动到分离位置)，如图2中所示，并且设置电子生成部分31的场发射被抑制的状态。在这种状态下，发射器3的电子生成部分31和保护电极5的边缘部分52(在图3的情况下，小直径部分51a)两者彼此分开(边缘部分52(或者小直径部分51a)被移动使得发射器3是放电电场或更小)。通过在图2中所示的这种状态下在保护电极5与栅网电极8(引出端子82)之间和/或靶7与栅网电极8之间适当地施加预定的改质电压，在保护电极5等处重复放电，于是保护电极5等经历改质处理(保护电极5的表面熔化或溶解并平滑)。在这里，在这种状态下，由于保护电极5与栅网电极8之间的间隙比场发射时的间隙窄，因此可以将施加在保护电极5与栅网电极8之间的改质电压设置为低于额定电压。
在执行改质处理之后，通过再次操作保护电极支撑单元6，保护电极5移动到开口21侧(移动到发射器位置)，如图1中所示，并且设置能够进行电子生成部分31的场发射的状态。在这种状态下，发射器3的电子生成部分31和保护电极5的边缘部分52两者彼此接触(例如，通过真空室1中的真空压力)，如图1中所示。通过在发射器3与靶7之间施加预定电压，其中发射器3的电子生成部分31和保护电极5在图1所示的这种状态下处于相同的电位，从发射器3的电子生成部分31生成电子并且电子束L1被发射，并且电子束L1与靶7碰撞，然后从靶7发射X射线L2。
通过如上所述的改质处理，能够抑制来自X射线设备10中的保护电极5等的闪络现象(电子的生成)，从而稳定X射线设备10的电子的生成量。另外，电子束L1可以变成会聚电子束，并且这容易使X射线L2聚焦，于是可以获得高的透视分辨率。
《电场放射装置的实施例2》
图1和图2中所示的X射线设备10具有保护电极支撑单元6。但是，能够采用如图4和图5所示的X射线设备10A的构造，其中提供保护电极提供支撑单元6和靶支撑单元9，靶支撑单元9在两端方向上能移动地支撑靶7。这种构造也具有与X射线设备10的效果和作用相同的效果和作用。在这里，在图4和图5中，与图1至图3相同的元件或部件由相同的标号表示，并且其说明将在下面省略。
图4和图5中所示的X射线设备10A的靶单元7A具有靶7、凸缘部分70a和在两端方向上能移动地支撑靶7的能移动的靶支撑单元9。作为靶支撑单元9，可以采用各种形状或形态，只要它们可以如上所述在两端方向上能移动地支撑靶7即可。作为示例，如图所示，靶支撑单元9具有轴部分91以及靶侧波纹管92(下文中，在需要时，简称为波纹管92)，轴部分91从与靶7的倾斜表面71相对的一侧延伸并且能移动地穿过在凸缘部分70a处形成的导引孔(在两端方向上穿过凸缘部分70a的导引孔)70b，靶侧波纹管92可以在两端方向上膨胀和收缩并且在维持真空室1的气密性的同时由凸缘部分70a(即，由真空外壳11)支持并且支持靶7(在附图中，位于靶7的倾斜表面71的相对侧的周缘部分72)(即，支持靶支持单元9)。
轴部分91在其一个端侧设有宽直径部分91a，其直径小于靶7的直径并且大于导引孔70b的直径。轴部分91在其另一个端侧还设有直径减小部分91b，其直径小于导引孔70b的直径并且能移动地穿过导引孔70b。由此，轴部分91被构造成使得仅直径减小部分91b可以穿过导引孔70b。
另外，轴部分91在两端方向上朝着另一个端侧的移动受到宽直径部分91a的约束或限制。例如，通过借由宽直径部分91a预先将这个约束位置(宽直径部分91a接触凸缘部分70a的开口边缘表面的位置)设置为适合场发射的靶7的位置，即使在由靶支撑单元9移动靶7之后，也促进在场发射时对靶7的定位。而且，轴部分91可以被构造成使得轴部分91在两端方向上朝着一个端侧的移动受到约束或限制。例如，轴部分91的另一个端侧的顶端成形为宽直径形状，或者在轴部分91的另一个端侧提供止动件。
波纹管92具有波纹筒状壁92a，波纹筒状壁92a在两端方向上延伸以围绕或覆盖轴部分91的外周侧。波纹管92的一个端侧通过钎焊等固定到位于靶7的倾斜表面71的相对侧的周缘部分72，并且波纹管92的另一个端侧通过钎焊等相对于轴部分91固定到凸缘部分70a的外周侧(相对于导引孔70b的外周侧)。然后，波纹管92限定真空室1和大气侧(真空外壳11的外周侧)。但是，波纹管92的固定方式等不限于上述构造。
通过波纹管92的膨胀和收缩，如上构造的靶支撑单元9的轴部分91通过被导引孔70b导引而在两端方向上移动，因此，靶7也在两端方向上移动。
根据如上所述构造的X射线设备10A，以与X射线设备10相同的方式，能够改变发射器3的电子生成部分31与保护电极5之间的距离，另外，通过适当地操作靶支撑单元9(通过轴部分91的另一个端侧)，还能够改变发射器3的电子生成部分31与靶7之间的距离。即，以与X射线设备10相同的方式，在发射器3的场发射被抑制的状态下，可以针对保护电极5、靶7、栅网电极8等执行期望的改质处理。另外，与上面提到的具有大直径排气管的常规装置相比，可以容易地实现尺寸减小，并且还可以实现制造工时的减少和产品成本的降低。
《针对X射线设备10A的保护电极等的改质处理的示例》
当针对X射线设备10的保护电极5执行改质处理时，首先，通过操作保护电极支撑单元6，将保护电极5移动到开口22侧(移动到分离位置)，如图5中所示，然后设置电子生成部分31的场发射被抑制的状态。另外，通过操作靶支撑单元9，如图5中所示，靶7移动到开口21侧(移动到靶7与凸缘部分70a分离的位置)。在这种状态下，以与图2中所示的X射线设备10相同的方式，发射器3的电子生成部分31与保护电极5的边缘部分52(在图3的情况下，小直径部分51a)彼此分开(边缘部分52(或小直径部分51a)移动使得发射器3是放电电场或更小)。
通过在图5中所示的这种状态下在保护电极5与栅网电极8之间和/或靶7与栅网电极8之间适当地施加预定的电压，在保护电极5等处重复放电，于是保护电极5等经历改质处理。在这里，在这种状态下，由于靶7与栅网电极8之间的间隙比场发射时的间隙窄，因此施加在靶7与栅网电极8之间的改质电压可以设置为低于额定电压(例如，施加在靶7与栅网电极8之间的改质电压可以设置为低于图2的情况下的改质电压)。
在执行改质处理之后，通过再次操作保护电极支撑单元6，保护电极5移动到开口21侧(移动到发射器位置)，如图4中所示，并且设置能够进行电子生成部分31的场发射的状态。在这种状态下，发射器3的电子生成部分31和保护电极5的边缘部分52二者彼此接触(例如，通过真空室1中的真空压力)，如图4中所示。另外，通过操作靶支撑单元9，靶7移动到适于场发射的位置。
通过在发射器3与靶7之间施加预定电压，其中发射器3的电子生成部分31和保护电极5在图4中所示的这种状态下处于相同的电位，电子从发射器3的电子生成部分31生成并且电子束L1被发射，并且电子束L1与靶7碰撞，然后从靶7发射X射线L2。
因此，通过如上所述的改质处理，同样能够抑制来自X射线设备10A中的保护电极5等的闪络现象(电子的生成)，从而稳定X射线设备10A的电子的生成量。另外，电子束L1可以变成会聚电子束，并且这容易使X射线L2聚焦，于是可以获得高的透视分辨率。
虽然已经详细地说明了本发明的实施例，但是可以在本发明的技术构思内修改本发明。这些修改属于权利要求的范围。
例如，在由于电子束与靶的碰撞而生成热的情况下，本发明的电场放射装置可以被构造成使用冷却功能来冷却电场放射装置。作为冷却功能，使用各种方式，诸如空气冷却、水冷却和油冷却。例如，在使用油冷却的冷却功能的情况下，在某些情况下，电场放射装置浸没或淹没在冷却油中。另外，可以在淹没状态下适当地执行脱气或排气操作(使用真空泵)。
作为维持真空外壳的真空室的气密性(高真空)的方法，形成真空外壳的每个元件或部件(诸如绝缘体、发射器单元、靶单元等)可以被整体钎焊。但是，只要可以维持真空外壳的真空室的气密性(高真空)，就可以使用各种方式。
虽然向真空室中的保护电极支撑单元和靶支撑单元施加真空压力，但是可以采用各种形状或形态，只要通过适当操作它们而使它们可以在真空室的两端方向上能移动地支撑发射器即可。
例如，可以使用这样一种配置，其中当通过保护电极支撑单元和靶支撑单元的操作使得保护电极和靶移动到相应的预定位置(保护电极移动到发射器位置或分离位置，并且靶移动到适于场发射的位置)时，操作者可以感觉到咔嗒声。利用这种构造，当操作保护电极支撑单元和靶支撑单元时，可以容易且快速地获得预定位置。这有助于例如改善保护电极支撑单元和靶支撑单元的可操作性。
另外，保护电极侧波纹管63不限于如图1和图2所示的构造。可以采用这样的构造(形成真空外壳的一部分)，其可以维持真空室的气密性以便不干扰保护电极支撑单元的移动。即，只要保护电极侧波纹管能够在真空室的两端方向上膨胀和收缩并且波纹管的一个端侧或另一个端侧支持保护电极支撑单元而另外的一个端侧由真空外壳支持并且此外保护电极侧波纹管形成真空外壳的一部分，就可以采用各种形状或形态。
虽然位于真空外壳11外部的波纹管63在图1和图2中所示的构造中被采用，但是例如，如图6中所示，可以采用位于真空外壳11内部的保护电极侧波纹管(具有外侧波纹管构件65a和内侧波纹管构件65b的波纹管，后面将描述)65。这种构造也可以获得与图1和图2中所示构造的效果和作用相同的效果和作用。
图6中所示的保护电极侧波纹管65具有外侧波纹管构件65a和内侧波纹管构件65b，它们在两端方向上延伸并且同心地布置在保护电极5与真空外壳11之间。在图6中，轴部分61在两端方向上在外侧波纹管构件65a和内侧波纹管构件65b之间延伸。并且，每个轴部分61的一个端侧能移动地穿过凸缘部分41的导引孔41a(该一个端侧延伸到真空外壳11的外部)。另外，外侧波纹管构件65a和内侧波纹管构件65b的各自的一个端侧通过凸缘部分41由真空外壳11支持。并且，外侧波纹管构件65a和内侧波纹管构件65b的各自的另一个端侧通过保护电极5的边缘表面50b支持每个轴部分的另一个端侧(支持保护电极支撑单元6)。
以与保护电极侧波纹管63相同的方式，靶侧波纹管92也不限于图4和图5中所示的构造。可以采用可以维持真空室的气密性的构造(形成真空外壳的一部分)以便不干扰靶支撑单元的移动。即，只要靶侧波纹管可以在真空室的两端方向上膨胀和收缩并且波纹管的一个端侧或另一个端侧支持靶支撑单元而另外的一个端侧由真空外壳支持并且靶侧波纹管形成真空外壳的一部分，就可以采用各种形状或形态。这种构造(未示出)也可以获得与图1和图2中所示的构造相同的效果和作用。
另外，当采用如本发明一样的其中提供有保护电极支撑单元和靶支撑单元的构造时，通过在不经过波纹管的情况下在发射器与靶之间施加电压并且允许发射器的场发射，抑制了电压施加的损失。
而且，可以采用将保护电极和靶适当地固定在相应预定位置的固定单元。利用这种构造，即使无意的外力(例如，在具有使用油冷却的冷却功能的构造的情况下，在冷却油的排气操作时可能作用在支撑单元上的真空泵的吸力)作用于保护电极和靶或保护电极支撑单元6和靶支撑单元9上，也能够防止保护电极和靶从相应的预定位置移位。因此，可以适当地实现电场放射装置中的场发射和保护电极等的改质处理。这种固定方式没有特别限制，而是可以采用各种形状或形态。在以X射线设备10和10A为例说明固定方式时，可以采用可以在两端方向上抑制保护电极支撑单元6和靶支撑单元9的移位的止动件(诸如螺钉)。

Claims (15)

1.一种电场放射装置，包括：
真空外壳，其是通过密封筒状绝缘体的两个端侧并在所述绝缘体的内壁侧具有真空室而形成的；
发射器，位于所述真空室的一个端侧，并且具有面向所述真空室的另一个端侧的电子生成部分；
保护电极，在所述发射器的所述电子生成部分的外周侧提供；
靶，位于所述真空室的所述另一个端侧并且面向所述发射器的所述电子生成部分；以及
能移动的保护电极支撑单元，在所述真空室的两端方向上能移动地支撑所述保护电极，并且其中
所述保护电极支撑单元被构造成通过所述保护电极支撑单元的移动来改变所述发射器的所述电子生成部分与所述保护电极之间的距离，
所述保护电极具有在所述真空室的所述两端方向上在所述发射器的外周侧延伸的筒状形状，并且
所述保护电极的靶侧通过所述保护电极支撑单元的移动而移动并且与所述发射器的所述电子生成部分接触和分离。
2.一种电场放射装置，包括：
真空外壳，其是通过密封筒状绝缘体的两个端侧并在所述绝缘体的内壁侧具有真空室而形成的；
发射器，位于所述真空室的一个端侧，并且具有面向所述真空室的另一个端侧的电子生成部分；
保护电极，在所述发射器的所述电子生成部分的外周侧提供；
靶，位于所述真空室的所述另一个端侧并且面向所述发射器的所述电子生成部分；以及
能移动的保护电极支撑单元，在所述真空室的两端方向上能移动地支撑所述保护电极，并且其中
所述保护电极支撑单元具有能够在所述真空室的所述两端方向上膨胀和收缩的保护电极侧波纹管，
所述保护电极侧波纹管的一个端侧和另一个端侧中的任意一方支持所述保护电极支撑单元并且所述保护电极侧波纹管的一个端侧和另一个端侧中的另一方由所述真空外壳支持，并且所述保护电极侧波纹管形成所述真空外壳的一部分，并且
所述保护电极支撑单元被构造成通过所述保护电极支撑单元的移动来改变所述发射器的所述电子生成部分与所述保护电极之间的距离。
3.根据权利要求2所述的电场放射装置，其中：
所述保护电极支撑单元具有从所述保护电极延伸到所述真空室的所述一个端侧的轴部分，
所述轴部分的一个端侧穿过所述真空外壳并延伸到所述真空外壳外部，并且所述轴部分的另一个端侧支持所述保护电极，并且
所述保护电极侧波纹管的所述一个端侧支持所述轴部分的所述一个端侧，并且所述保护电极侧波纹管的所述另一个端侧由所述真空外壳支持。
4.根据权利要求2所述的电场放射装置，其中：
所述保护电极支撑单元具有从所述保护电极延伸到所述真空室的所述一个端侧的轴部分，
所述保护电极侧波纹管由在所述真空室的所述两端方向上延伸并且同心地布置在所述保护电极与所述真空外壳之间的外侧波纹管构件和内侧波纹管构件形成，
所述轴部分在所述真空室的所述两端方向上在所述外侧波纹管构件和所述内侧波纹管构件之间延伸，所述轴部分的一个端侧穿过所述真空外壳并延伸到所述真空外壳外部，并且所述轴部分的另一个端侧支持所述保护电极，并且
所述外侧波纹管构件和所述内侧波纹管构件的各自的一个端侧由所述真空外壳支持，并且所述外侧波纹管构件和所述内侧波纹管构件的各自的另一个端侧支持所述轴部分的所述另一个端侧。
5.根据前述权利要求2至4中任一项所述的电场放射装置，其中：
所述保护电极具有在所述真空室的所述两端方向上在所述发射器的外周侧延伸的筒状形状，并且
所述保护电极的靶侧通过所述保护电极支撑单元的移动而移动并且与所述发射器的所述电子生成部分接触和分离。
6.根据权利要求1所述的电场放射装置，其中：
所述保护电极在其靶侧设有小直径部分。
7.根据权利要求5所述的电场放射装置，其中：
所述保护电极在其靶侧设有小直径部分。
8.根据权利要求5所述的电场放射装置，其中：
所述保护电极在其靶侧设有边缘部分，所述边缘部分在所述真空室的横断方向上延伸并且在所述真空室的所述两端方向上与所述发射器的所述电子生成部分的周缘部分重叠。
9.根据权利要求6所述的电场放射装置，其中：
所述保护电极在其靶侧设有边缘部分，所述边缘部分在所述真空室的横断方向上延伸并且在所述真空室的所述两端方向上与所述发射器的所述电子生成部分的周缘部分重叠。
10.根据权利要求7所述的电场放射装置，其中：
所述保护电极在其靶侧设有边缘部分，所述边缘部分在所述真空室的横断方向上延伸并且在所述真空室的所述两端方向上与所述发射器的所述电子生成部分的周缘部分重叠。
11.根据前述权利要求1至4中任一项所述的电场放射装置，其中：
栅网电极在所述真空室中的所述发射器与所述靶之间提供。
12.根据前述权利要求1至4中任一项所述的电场放射装置，还包括：
能移动的靶支撑单元，在所述真空室的所述两端方向上能移动地支撑所述靶，并且其中
所述靶支撑单元被构造成通过所述靶支撑单元的移动来改变所述发射器的所述电子生成部分与所述靶之间的距离。
13.根据权利要求12所述的电场放射装置，其中：
所述靶支撑单元具有能够在所述真空室的所述两端方向上膨胀和收缩的靶侧波纹管，并且
所述靶侧波纹管的一个端侧和另一个端侧中的任意一方支持所述靶支撑单元而所述保护电极侧波纹管的一个端侧和另一个端侧中的另一方由所述真空外壳支持，并且所述靶侧波纹管形成所述真空外壳的一部分。
14.根据前述权利要求1至11中任一项所述的电场放射装置的改质处理方法，其中改质处理是指执行电压放电调节过程，该改质处理方法包括：
在所述发射器的所述电子生成部分和所述保护电极通过所述保护电极支撑单元的操作而彼此分离的状态下，跨所述保护电极施加电压；以及
对所述真空室中的至少所述保护电极执行改质处理。
15.根据权利要求12或13所述的电场放射装置的改质处理方法，其中改质处理是指执行电压放电调节过程，该改质处理方法包括：
在所述发射器的所述电子生成部分与所述保护电极通过所述保护电极支撑单元的操作而彼此分离、并且所述发射器的所述电子生成部分与所述靶之间的距离通过所述靶支撑单元的操作而比在场发射时的所述距离短的状态下，跨所述保护电极施加电压；以及
对所述真空室中的至少所述保护电极执行改质处理。
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