CN116724375A - X射线产生装置和x射线摄像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的X射线产生装置包括：出射电子线的电子枪；X射线产生用靶，其具有通过来自电子枪的电子线的入射而产生X射线的多个靶部；以及照射区域切换部，其在X射线产生用靶将照射有电子线的区域在第1照射区域与第2照射区域之间切换。第1照射区域中包含的靶部的数量多于第2照射区域中包含的靶部的数量。从电子线的入射方向观察，第1照射区域中包含的靶部的面积大于第2照射区域中包含的靶部的面积。

Description

X射线产生装置和X射线摄像系统
技术领域
本发明涉及X射线产生装置和X射线摄像系统。
背景技术
已知一种X射线产生装置，其包括：出射电子线的电子枪、和具有通过电子线的入射而产生X射线的多个靶部的X射线产生用靶(例如，参照专利文献1)。这样的X射线产生装置例如搭载于X射线摄像系统。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2016-537797号公报
发明内容
发明所需解决的问题
上述那样的X射线摄像系统例如能够用于使用X射线相位成像技术的X射线摄像系统中。在这种情况下，从X射线产生装置出射的X射线经由对象物、相位光栅和吸收光栅被X射线检测器检测。在这样的X射线摄像系统中，有时期望例如根据目的和/或对象物的种类等而改变X射线摄影的特性(空间分辨率和摄影所需时间等)。例如，有时在对象物具有细微结构的情况下，需要高空间分辨率的X射线摄影，因此优选塔尔博特(Talbot)干涉仪方式，但在对象物随时间一起变化的情况下，需要短时间的X射线摄影，因此优选塔尔博特低相干干涉仪方式。另一方面，在对象物比较大的情况下，有时优选对其整体以塔尔博特低相干干涉仪方式以短时间进行X射线摄影，仅对需要通过高分辨率确认的部分以塔尔博特干涉仪方式进行X射线摄影。这样，在欲改变X射线摄影的特性的情况下，目前需要根据需求的特性替换X射线产生装置自身。因此，难以简易地改变X射线摄影的特性。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种能够简易地改变X射线摄影的特性的X射线产生装置和X射线摄像系统。
用于解决问题的方式
本发明的一个方面所涉及的X射线产生装置包括：出射电子线的电子枪；X射线产生用靶，其具有通过来自电子枪的电子线的入射而产生X射线的多个靶部；以及照射区域切换部，其在X射线产生用靶将照射有电子线的区域在第1照射区域与第2照射区域之间切换，第1照射区域中包含的靶部的数量多于第2照射区域中包含的靶部的数量，从电子线的入射方向观察，第1照射区域中包含的靶部的面积大于第2照射区域中包含的靶部的面积。
在该X射线产生装置中，能够在X射线产生用靶通过照射区域切换部切换照射有电子线的区域，从而切换照射有电子线的靶部的数量和面积的大小。其结果是，能够切换在X射线产生用靶产生的X射线的方式，能够简易地切换特性不同的2个X射线摄影。即，能够简易地改变X射线摄影的特性。
也可以为，照射区域切换部，通过将照射于X射线产生用靶的电子线的射束尺寸在第1尺寸与比该第1尺寸小的第2尺寸之间切换，在X射线产生用靶将照射有电子线的区域在第1照射区域与第2照射区域之间切换。在这种情况下，能够通过控制照射于X射线产生用靶的电子线的射束尺寸，实现特性不同的2个X射线摄影。
也可以为，照射区域切换部，通过使从电子枪出射的电子线偏向，在X射线产生用靶将照射有电子线的区域在第1照射区域与第2照射区域之间切换。在这种情况下，能够通过控制从电子枪出射的电子线的偏向，实现特性不同的2个X射线摄影。
也可以为，电子枪能够选择性地出射第1电子线与射束尺寸大于第1电子线的第2电子线的任意电子线，照射区域切换部，通过将从电子枪出射的电子线在第1电子线与第2电子线之间切换，在X射线产生用靶将照射有电子线的区域在第1照射区域与第2照射区域之间切换。在这种情况下，能够通过将从电子枪出射的电子线在第1电子线与第2电子线之间切换，实现特性不同的2个X射线摄影。
也可以为，X射线产生用靶，作为多个靶部具有：以成为相互平行的方式配置的多个线状靶部，第1照射区域以包含至少2个线状靶部的方式扩展，第2照射区域以仅包含1个线状靶部的方式扩展。在这种情况下，能够通过照射区域切换部切换照射有电子线的区域，从而在作为多个光源从X射线产生装置产生X射线的情况与作为点光源从X射线产生装置产生X射线的情况下进行切换，例如，能够切换与塔尔博特低相干干涉仪方式对应的X射线摄影、和与塔尔博特干涉仪方式对应的X射线摄影。
也可以为，X射线产生用靶，作为多个靶部具有：以成为相互平行的方式配置的多个线状靶部、和点状靶部，第1照射区域以至少包含2个线状靶部的方式扩展，第2照射区域以仅包含1个点状靶部的方式扩展。在这种情况下，能够通过照射区域切换部切换照射有电子线的区域，从而在作为多个光源从X射线产生装置产生X射线的情况与作为点光源从X射线产生装置产生X射线的情况下进行切换，例如，能够切换与塔尔博特低相干干涉仪方式对应的X射线摄影、和与塔尔博特干涉仪方式对应的X射线摄影。
靶部也可以沿线状靶部的长边方向以成为一体的方式连续地形成，也可以沿线状靶部的长边方向以分割为多个地形成。在这种情况下，能够通过以不同的方式构成长条的线状靶部，获得不同的照射条件的X射线。
也可以为，X射线产生装置包括：支承X射线产生用靶的支承体；框体部，其容纳电子枪、X射线产生用靶和支承体的至少一部分；以及X射线出射窗，其设置在框体部，使在靶部产生的X射线向框体部的外部出射。在这种情况下，能够构成容易处理的X射线产生装置。
本发明的一个方面所涉及的X射线摄像系统包括：上述X射线产生装置；X射线检测器，其检测从X射线产生装置出射，并经由成为摄影对象的对象物的X射线；配置在X射线产生装置与X射线检测器之间的相位光栅；以及配置在相位光栅与X射线检测器之间的吸收光栅。在该X射线摄像系统中，由于包括上述X射线产生装置，也能够简易地改变X射线摄影的特性。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种能够简易地改变X射线摄影的特性的X射线产生装置和X射线摄像系统。
附图说明
图1是表示一个实施方式所涉及的X射线摄像系统的概略结构图。
图2是图1的X射线产生装置的概略的截面图。
图3的(a)是表示图2的X射线产生用靶的俯视图。图3的(b)是表示图3的(a)的X射线产生用靶的第1照射区域的俯视图。图3的(c)是表示图3的(a)的X射线产生用靶的第2照射区域的俯视图。
图4的(a)是表示利用塔尔博特干涉仪方式的X射线摄影时的X射线摄像系统的概略结构图。图4的(b)是表示利用塔尔博特低相干干涉仪方式的X射线摄影时的X射线摄像系统的概略结构图。
图5的(a)是表示变形例所涉及的X射线产生用靶的俯视图。图5的(b)是表示图5的(a)的X射线产生用靶的第1照射区域的俯视图。图5的(c)是表示图5的(a)的X射线产生用靶的第2照射区域的俯视图。
图6的(a)是表示变形例所涉及的X射线产生用靶的俯视图。图6的(b)是表示图6的(a)的X射线产生用靶的第1照射区域的俯视图。图6的(c)是表示图6的(a)的X射线产生用靶的第2照射区域的俯视图。
图7的(a)是表示变形例所涉及的X射线产生用靶的俯视图。图7的(b)是表示图7的(a)的X射线产生用靶的第1照射区域的俯视图。图7的(c)是表示图7的(a)的X射线产生用靶的第2照射区域的俯视图。
图8的(a)是表示变形例所涉及的X射线产生用靶的俯视图。图8的(b)是表示图8的(a)的X射线产生用靶的第1照射区域的俯视图。图8的(c)是表示图8的(a)的X射线产生用靶的第2照射区域的俯视图。
图9是变形例所涉及的X射线产生装置的概略的截面图。
图10是变形例所涉及的X射线产生装置的概略的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本发明的一个方面所涉及的X射线产生装置的实施方式。
图1是表示一个实施方式所涉及的X射线摄像系统100的概略结构图。如图1所示，X射线摄像系统100是能够根据透过成为摄影对象的对象物S的X射线L的强度和相位的差异而生成图像的深浅(对比度)，并获得吸收对比度的X射线图像、微分相位图像和小角散射图像的X射线相位成像系统。X射线摄像系统100例如是用于对象物S的非破坏性检查的系统。X射线摄像系统100是能够选择性地实施利用塔尔博特干涉仪方式的X射线摄影、和利用塔尔博特低相干干涉仪方式的X射线摄影的系统。
X射线摄像系统100包括：X射线产生装置1、X射线检测器112、相位光栅113和吸收光栅114。X射线产生装置1是出射X射线L的X射线源。X射线检测器112将由X射线产生装置1出射的X射线L经由对象物S并检测，取得图像。相位光栅113是配置在X射线产生装置1与X射线检测器112之间的光栅，在本实施方式中配置在对象物S与X射线检测器112之间。另外，相位光栅113也可以配置在对象物S之前、或X射线产生装置1与对象物S之间。相位光栅113具有以一定的周期排列的多个狭缝(slit)。相位光栅113在该各狭缝使衍射的球面波相互干涉而形成自身像(塔尔博特效应)。吸收光栅114是配置在相位光栅113与X射线检测器112之间的光栅。吸收光栅114具有以与相位光栅113相应的周期排列的多个狭缝。
在X射线摄像系统100中，从X射线产生装置1出射并通过了相位光栅113和吸收光栅114的X射线L形成莫尔(moire)条纹，由X射线检测器112检测该莫尔条纹。在没有对象物S的情况下，莫尔条纹直线地等间隔地排列。另一方面，在存在对象物S的情况下，通过相位光栅113而形成的X射线L的条纹因对象物S而畸变，莫尔条纹也畸变。该畸变量成为相位信息(相当于相移)。包含畸变的莫尔条纹能够由X射线检测器112检测。另外，通过相位光栅113而成形的X射线L的条纹的畸变，其自身由于微小而在X射线检测器112不能充分地检测到，但是通过设置吸收光栅114，可以说放大至可作为莫尔条纹的畸变来检测的大小。
图2是图1的X射线产生装置1的概略的截面图。图3是表示图2的支承体3和散热部14的立体图。如图2所示，X射线产生装置1包括：电子枪2、X射线产生用靶K、支承体3、框体部4、X射线出射窗5和冷却机构31。X射线产生装置1是反射型类型的X射线管，其将沿与相对于X射线产生用靶K的电子线EB入射方向相交的方向放出的X射线L取出。
电子枪2出射电子线EB。电子枪2是产生、出射例如具有数keV至数百keV程度的能量的电子线EB的部分。电子枪2具有灯丝(filament)2a、栅极(grid)G、后述的照射区域切换部7、和将它们电连接于灯丝2a的内部配线等。灯丝2a构成阴极。灯丝2a是放出成为电子线EB的电子的电子放出构件，例如由以钨为主成分的材料形成。网格G是用于引出电子并且抑制扩散的电场形成构件，以覆盖灯丝2a和照射区域切换部7的方式配置。
保持电子枪2的基座部6例如由陶瓷和环氧等绝缘性材料形成。在基座部6的端部安装有：用于从X射线产生装置1的外部接受数kV至数百kV程度的电源电压的供给的高耐电压型连接器(未图示)。与灯丝2a等连接的内部配线通过基座部6的内部连接至高耐电压型连接器。
灯丝2a接受来自外部电源的电流供给而被加热至高温，并且被施加-数kV至-数百kV程度的负的高电压，从而放出电子。从灯丝2a放出的电子从在网格G的一部分形成的孔或狭缝作为电子线EB出射。对灯丝2a施加负的高电压，另一方面，框体部4和成为阳极的X射线产生用靶K(和支承体3)成为地电位(接地电位)。因此，从电子枪2出射的电子线EB在通过灯丝2a与X射线产生用靶K的电位差加速的状态下入射于X射线产生用靶K。在X射线产生用靶K，通过入射的电子线EB，产生X射线L。
框体部4容纳电子枪2、X射线产生用靶K和支承体3。框体部4具有：容纳电子枪2的电子枪容纳部11、和容纳支承体3的支承体容纳部12。框体部4通过电子枪容纳部11与支承体容纳部12相互气密地结合，作为整体构成大致圆筒形的真空容器。电子枪容纳部11例如由不锈钢等金属材料形成为中空的圆筒形状，并以包围电子枪2的方式配置。电子枪容纳部11的前端部分(电子线EB的出射侧)相对于支承体容纳部12的后述的孔径部13气密地结合。在电子枪容纳部11的基端部分，例如设置有截面圆形状的开口部，在该开口部，气密地结合有设置有上述的高耐电压型连接器的盖部。
支承体容纳部12例如由铜等导电性和传热性优异的金属材料形成。在本实施方式中，支承体容纳部12具有：将来自电子枪2的电子线EB朝向X射线产生用靶K导入的孔径部13、与支承体3的基端部分3a热结合的散热部14、和包围支承体3并且保持X射线出射窗5的窗保持部15。窗保持部15形成为中空的圆筒形状，孔径部13和散热部14形成为圆盘状。支承体容纳部12，在窗保持部15的一端侧(电子枪2侧)气密地结合有孔径部13，在窗保持部15的另一端侧(电子枪2的相反侧)气密地结合有散热部14，从而以包围支承体3的方式作为整体形成为圆筒形状。
孔径部13例如呈具有与电子枪容纳部11的外径大致同径的外径的圆盘状。在孔径部13的大致中央部分，设置有在其厚度方向上贯通的截面圆形状的开口部(孔径)13a。从电子枪2出射的电子线EB通过开口部13a而导入支承体容纳部12内。
如图2所示，散热部14例如呈相比于孔径部13稍小径的圆盘状。在散热部14，在与孔径部13的相对面侧，设置有朝向孔径部13侧突出、位于窗保持部15内的支承体3。支承体3支承X射线产生用靶K，例如由铜等热传导率高的材料形成。此处，支承体3与散热部14一体地形成，但它们也可以分体地形成。支承体3的一面侧呈与窗保持部15的内周面15a对应的圆弧状，与该内周面15a气密地结合。由此，朝向孔径部13侧突出的支承体3成为也对窗保持部15热结合的状态。
在支承体3的另一面侧的靶支承面16，以后述的线状的靶部22相对于电子线EB的出射轴具有规定的倾斜角度并与电子枪2相对的方式，配置有X射线产生用靶K。具体而言，在靶支承面16形成有凹部19，在该凹部19嵌入有X射线产生用靶K。凹部19是与X射线产生用靶K的外形对应的形状的凹陷。凹部19的内面直接或隔着热传导性优异的接合部件接触X射线产生用靶K的背面和侧面。靶支承面16，与在嵌入凹部19的X射线产生用靶K成为电子入射侧的表面Kf，成为同一平面。即，靶支承面16以配置在与X射线产生用靶K的表面Kf同一平面上的方式构成。
窗保持部15呈与散热部14同径的圆筒形状。在窗保持部15，在与靶支承面16相对的周壁部17，设置有固定X射线出射窗5的固定部F。在固定部F，形成有相比于X射线出射窗5小一圈的尺寸的矩形的开口部。在开口部的端缘部分，通过钎焊等接合X射线出射窗5的周缘部分，由此，成为开口部被X射线出射窗5气密地封闭的状态。固定于固定部F的X射线出射窗5相对于X射线产生用靶K以规定的倾斜角度相对配置。
在框体部4设置有覆盖其外侧的壳体25。壳体25例如由金属等导电性材料形成为大致长方体形状。在壳体25，在与X射线出射窗5的固定部F对应的位置，设置有与该固定部F的平面形状相同形状的开口部25a。在壳体25的内面侧，除开口部25a的位置以外配置有X射线遮蔽构件26。X射线遮蔽构件26由X射线遮蔽能力高的材料(例如铅等重金属材料)构成，配置在壳体25与框体部4之间。由此，抑制无用的X射线L的泄漏，并且将壳体25与框体部4之间电连接，稳定地确保X射线产生装置1的接地电位。
冷却机构31冷却支承体容纳部12。冷却机构31由用于导入和排出冷却介质的连接管32、和使冷却介质M在支承体容纳部12的壁部内循环的冷却流路33构成。冷却流路33是形成在构成支承体容纳部12的壁部的内部的贯通孔，至少配置在散热部14和孔径部13。冷却流路33由设置在散热部14内的第1冷却流路33A、设置在窗保持部15内的第2冷却流路33B、和设置在孔径部13内的第3冷却流路33C构成。作为冷却介质M，例如使用水或乙二醇。
连接管32与冷却流路33连接并且引出至壳体25的外部。连接管32设置有一对，一个连接管32作为从外部的循环装置向冷却流路33导入冷却介质M的管而发挥作用，另一个连接管32作为将在冷却流路33循环的冷却介质M运出至外部的循环装置的管而发挥作用。在这样的冷却机构31中，从一个连接管32导入的冷却介质在第1冷却流路33A流动，从另一个连接管32排出。此外，从一个连接管32导入第1冷却流路33A的冷却介质的一部分，从第1冷却流路33A分支而在第2冷却流路33B流动，并导入第3冷却流路33C。在第3冷却流路33C流动的冷却介质，在第2冷却流路33B流动而返回第1冷却流路33A，并从另一个连接管32排出。
在如以上那样构成的X射线产生装置1中，在X射线产生用靶K上的后述的线状靶部22入射有电子线EB，通过电子线EB的入射而在X射线产生用靶K产生的X射线L从X射线出射窗5透过，并被取出至X射线产生装置1的外部。
图3的(a)是表示X射线产生用靶K的俯视图。图3的(b)是表示第1照射区域ER1的俯视图。图3的(c)是表示第2照射区域ER2的俯视图。在图3的(a)～图3的(c)中，附图的尺寸比率并非一定与说明的对象一致(在以下附图中同样)。如图3的(a)所示，X射线产生用靶K包括：通过电子线EB的入射而产生X射线L的多个长条的线状靶部(靶部)22、和以相互平行的方式埋设有多个线状靶部22的靶部保持板21。
靶部保持板21例如是由单晶金刚石、多晶金刚石或铜等相比于构成线状靶部22的材料热传导率高的材料形成的平板状构件。构成靶部保持板21的材料的热传导率也可以为构成支承体3的材料的热传导率以上。靶部保持板21呈圆板状。在靶部保持板21，在作为电子线入射侧面的表面21f，遍及其整面地形成有：截面矩形且有底的多个槽部21a。多个槽部21a以相互平行的直线状延伸。线状靶部22例如由钨等金属形成。线状靶部22以填埋槽部21a的方式设置于靶部保持板21，以相互平行的直线状延伸。即，靶部22沿长边方向，以成为一体的方式连续地形成。
例如，靶部保持板21的直径为φ3～12mm，靶部保持板21的厚度为0.1～3mm。线状靶部22的间距(相邻的线状靶部22的中心间距离)为5～20μm，线状靶部22的宽度为2～10μm，线状靶部22的深度为5～30μm。
如图2、图3的(b)和图3的(c)所示，X射线产生装置1包括：在X射线产生用靶K，将照射有电子线EB的照射区域ER在第1照射区域ER1与第2照射区域ER2之间切换的照射区域切换部7。照射区域切换部7设置在电子枪2。照射区域切换部7具有：偏转线圈71、第1电极72和第2电极73。偏转线圈71在与电子线EB的出射轴垂直的方向上调整电子线EB的位置。第1电极72调整从灯丝2a出射的电子线EB的电子的量。第1电极72配置在灯丝2a与偏转线圈71之间。第2电极73通过改变电压来调整电子线EB的射束尺寸。第2电极73配置在第1电极72与偏转线圈71之间。
在本实施方式中，照射区域切换部7，通过将照射于X射线产生用靶K的电子线EB的射束尺寸在第1尺寸与小于该第1尺寸的第2尺寸之间切换，从而将照射区域ER在第1照射区域ER1与第2照射区域ER2之间切换。此处，射束尺寸是指，照射于X射线产生用靶K的电子线EB的照射区域的大小，实质上等于照射区域ER的大小，在本实施方式中，也可以说，是照射于X射线产生用靶K的电子线EB的射束径。此外，射束尺寸也可以为照射于X射线产生用靶K的电子线EB的照射区域的面积的大小。此外，电子线EB的射束径，在射束形状为圆形的情况下是其直径，在为椭圆形的情况下是长边方向上的直径，在多边形或与其类似的形状的情况下，是该形状内接那样的圆的直径，在对射束径的大小进行比较的情况下，以上述那样的直径进行比较。第1照射区域ER1，从电子线EB的入射方向(以下，也简称为“入射方向”)观察，是以至少包含2个线状靶部22的方式扩展的区域。第2照射区域ER2，从入射方向观察，是以仅包含1个线状靶部22的方式扩展的区域。第1照射区域ER1中包含的线状靶部22的数量多于第2照射区域ER2中包含的线状靶部22的数量。从入射方向观察，第1照射区域ER1中包含的线状靶部22的面积大于第2照射区域ER2中包含的线状靶部22的面积。
针对在以上说明的X射线摄像系统100中光学系统对准的方法的例子进行说明。
首先，通过照射区域切换部7，将照射区域ER设为第2照射区域ER2(参照图3的(c))。由此，如图4的(a)所示，进行：以从作为点光源的X射线产生装置1出射X射线L的方式构成、并利用塔尔博特干涉仪方式的X射线摄影。在利用了塔尔博特干涉仪方式的X射线摄影中，图像清晰，摄像时间为长时间。此时，未配置对象物S。
基于利用了塔尔博特干涉仪方式的X射线摄影的结果，确定相位光栅113与吸收光栅114的位置关系。具体而言，将相位光栅113和吸收光栅114配置在预先确定的位置(距X射线产生装置1设定距离的位置)。将相位光栅113固定不动地绕X射线L的光轴使吸收光栅114旋转，使吸收光栅114的旋转方向的位置成为在由X射线检测器112检测的图像上产生莫尔(moire)条纹的位置。此外，将相位光栅113固定不动地绕X射线L的光轴使吸收光栅114旋转。其结果是，在该莫尔条纹旋转的情况下，将相位光栅113固定不动地使吸收光栅114在X射线的光轴方向上移动至一侧和/或另一侧。然后，再次将相位光栅113固定不动地绕X射线L的光轴使吸收光栅114旋转。在即使将相位光栅113固定不动地使吸收光栅114旋转该莫尔条纹也不旋转的情况下，将相位光栅113固定不动地使吸收光栅114旋转，使吸收光栅114的旋转方向的位置成为莫尔条纹的间隔成为最大的位置。
接着，通过照射区域切换部7，将照射区域ER设为第1照射区域ER1(参照图3的(b))。由此，如图4的(b)所示，进行：以从作为多个光源的X射线产生装置1出射X射线L的方式构成、并利用塔尔博特低相干干涉仪方式的X射线摄影。在利用了塔尔博特低相干干涉仪方式的X射线摄影中，与利用了塔尔博干涉方式的X射线摄影相比，图像的清晰度变低，但摄像时间短。此时，未配置对象物S。此外，不需要X射线产生装置1中的物理的更换作业和对位作业。
使相位光栅113和吸收光栅114一体地向同方向以同角度的量绕X射线L的光轴旋转，使它们的旋转方向的位置成为在由X射线检测器112检测的图像上产生莫尔条纹的位置。使相位光栅113和吸收光栅114一体地向同方向以同角度的量绕X射线L的光轴旋转，使它们的旋转方向的位置成为可见度(visibility)为最大的位置。通过以上，完成光学系统对准。
另外，可见度是表示莫尔条纹的明暗(对比度)的程度。当可见度为最大时，莫尔条纹的对比度成为最大，相对于相移(由对象物S的相位的偏离)灵敏度成为最大。在这种情况下，例如即使薄的对象物S也能够成像。
以上，在X射线产生装置1和X射线摄像系统100中，在X射线产生用靶K通过照射区域切换部7切换照射区域ER，从而能够切换照射有电子线EB的线状靶部22的数量和面积的大小。其结果是，能够切换在X射线产生用靶K产生的X射线L的方式，能够简易地切换特性不同的2个X射线摄影。即，能够简易地改变X射线摄影的特性。
在X射线产生装置1和X射线摄像系统100中，照射区域切换部7，通过将照射于X射线产生用靶K的电子线EB的射束尺寸在第1尺寸与小于该第1尺寸的第2尺寸之间切换，从而在X射线产生用靶K将照射区域ER在第1照射区域ER1与第2照射区域ER2之间切换。在这种情况下，能够通过控制照射于X射线产生用靶K的电子线EB的射束尺寸，实现特性不同的2个X射线摄影。
在X射线产生装置1和X射线摄像系统100中，X射线产生用靶K具有以相互平行的方式配置的多个线状靶部22。第1照射区域ER1以至少包含2个线状靶部22的方式扩展，第2照射区域ER2以仅包含1个线状靶部22的方式扩展。在这种情况下，能够通过照射区域切换部7切换照射区域ER，从而在作为多个光源从X射线产生装置1产生X射线L的情况和作为点光源从X射线产生装置1产生X射线L的情况下进行切换。能够简易地切换与塔尔博特低相干干涉仪方式对应的X射线摄影、和与塔尔博特干涉仪方式对应的X射线摄影。
在X射线产生装置1和X射线摄像系统100中，包括：支承X射线产生用靶K的支承体3；收纳电子枪2、X射线产生用靶K和支承体3的框体部4；和设置在框体部4的X射线出射窗5。在这种情况下，能够构成反射型类型的X射线产生装置。
本发明并不限定于上述实施方式。
在上述实施方式中，照射区域切换部7通过切换电子线EB的射束尺寸来在第1照射区域ER1与第2照射区域ER2之间切换照射区域ER，但并不限定于此。照射区域切换部7也可以通过使从电子枪2出射的电子线EB偏向，来在X射线产生用靶K将照射区域ER在第1照射区域ER1与第2照射区域ER2之间切换。在这种情况下，能够通过控制从电子枪2出射的电子线EB的偏向，实现特性不同的2个X射线摄影。
在上述实施方式中，也可以为，电子枪2可选择性地出射第1电子线和射束尺寸大于第1电子线的第2电子线中的任意电子线。例如，电子枪2也可以，作为阴极具有：放出第1电子线的第1灯丝、和放出第2电子线的第2灯丝。此时，作为照射区域切换部，包括电子线放出部切换部，该电子线放出部切换部通过将使用的电子放出源在第1灯丝与第2灯丝之间切换，从而将从电子枪2出射的电子线EB在第1电子线与第2电子线之间切换。即，电子线放出部切换部，将从电子枪2出射的电子线EB在从第1灯丝放出的情况与从第2灯丝放出的情况下进行切换。而且，也可以通过照射区域切换部7以各个电子线EB适当地照射于X射线产生用靶K的方式进行调整，从而在X射线产生用靶K将照射区域ER在第1照射区域ER1与第2照射区域ER2之间切换。在这种情况下，能够通过将从电子枪2出射的电子线EB在第1电子线与第2电子线之间切换，实现特性不同的2个X射线摄影。另外，在仅通过电子线放出部切换部切换第1灯丝和第2灯丝，而各个电子线EB适当地照射于X射线产生用靶K的情况下，也可以不进行通过照射区域切换部7的调整。此外，也可以将第1灯丝和第2灯丝均设为能够进行电子出射的状态，通过照射区域切换部7，切换从第1灯丝引出电子线的情况与从第2灯丝引出电子线的情况。在这种情况下，不需要电子线放出部切换部。
在上述实施方式中，X射线产生用靶K、第1照射区域ER1和第2照射区域ER2没有特别限定。如以下的变形例例示的那样，第1照射区域ER1中包含的靶部的数量多于第2照射区域ER2中包含的靶部的数量，且，从入射方向观察，第1照射区域ER1中包含的靶部的面积大于第2照射区域ER2中包含的靶部的面积即可。
例如，如图5的(a)、图5的(b)和图5的(c)所示，变形例所涉及的X射线产生用靶K2具有：以成为相互平行的方式配置的多个长条的线状靶部(靶部)221、1个点状靶部(靶部)222、埋设有线状靶部221和点状靶部222的靶部保持板201。在靶部保持板201形成有：以相互平行的直线状延伸的多个槽部201a、和与多个槽部201a分离配置的凹部201b。线状靶部221，以填埋槽部201a的方式，设置在靶部保持板201，以相互平行的直线状延伸。点状靶部222，以填埋凹部201b的方式，设置在靶部保持板201，与多个线状靶部221分离配置。变形例所涉及的第1照射区域ER21以至少包含2个线状靶部221的方式铺展。变形例所涉及的第2照射区域ER22以仅包含1个点状靶部222的方式扩展。照射区域切换部7，将电子线EB的射束尺寸在第1尺寸与第2尺寸之间切换，并且使从电子枪2出射的电子线EB偏向或将从电子枪2出射的电子线EB在第1电子线与第2电子线之间切换，从而将照射区域ER在第1照射区域ER21与第2照射区域ER22之间切换。
由此，能够通过照射区域切换部7切换照射区域ER，从而在将X射线产生装置1作为多个光源产生X射线L的情况与将X射线产生装置1作为点光源产生X射线L的情况下进行切换。能够简易地切换与塔尔博特低相干干涉仪方式对应的X射线摄影、和与塔尔博特干涉仪方式对应的X射线摄影。
此外，例如如图6的(a)、图6的(b)和图6的(c)所示，变形例所涉及的第1照射区域ER31以至少包含2个线状靶部221的方式扩展。变形例所涉及的第2照射区域ER32以仅包含1个点状靶部222的方式扩展。照射区域切换部7，不改变电子线EB的射束尺寸，使从电子枪2出射的电子线EB偏向或将从电子枪2出射的电子线EB在第1电子线与第2电子线之间切换，从而将照射区域ER在第1照射区域ER31与第2照射区域ER32之间切换。由此，能够与上述变形例一样，简易地切换与塔尔博特低相干干涉仪方式对应的X射线摄影、和与塔尔博特干涉仪方式对应的X射线摄影。
此外，例如如图7的(a)、图7的(b)和图7的(c)所示，变形例所涉及的X射线产生用靶K3具有：以成为相互平行的方式配置的多个长条的线状靶部(靶部)321、多个(此处为4个)点状靶部(靶部)322、和埋设有线状靶部321和点状靶部322的靶部保持板301。在靶部保持板301形成有：以相互平行的直线状延伸的多个槽部301a、和与多个槽部201a分离配置的多个凹部301b。线状靶部321，以填埋槽部301a的方式，设置在靶部保持板301，以相互平行的直线状延伸。点状靶部322，以填埋凹部301b的方式，设置在靶部保持板301，与多个线状靶部321分离配置。变形例所涉及的第1照射区域ER41以至少包含2个线状靶部321的方式扩展。变形例所涉及的第2照射区域ER42以仅包含多个点状靶部322中的任意个的方式扩展。照射区域切换部7，不改变电子线EB的射束尺寸，使从电子枪2出射的电子线EB偏向或将从电子枪2出射的电子线EB在第1电子线与第2电子线之间切换，从而将照射区域ER在第1照射区域ER41与第2照射区域ER42之间切换。由此，能够与上述变形例一样，简易地切换与塔尔博特低相干干涉仪方式对应的X射线摄影、和与塔尔博特干涉仪方式对应的X射线摄影。由于设置有多个点状靶部322，因此，能够使第2照射区域ER42可靠地包含点状靶部322。
此外，例如如图8的(a)、图8的(b)和图8的(c)所示，变形例所涉及的X射线产生用靶K4具有：以成为相互平行的方式配置的多个长条的线状靶部(靶部)421、1个点状靶部(靶部)422、埋设有线状靶部421和点状靶部422的靶部保持板301、和设置在点状靶部422的周围的多个部位(此处为4个部位)的标记部411。在靶部保持板401形成有：以相互平行的直线状延伸的多个槽部401a、和与多个槽部401a分离配置的1个凹部401b。线状靶部421，以填埋槽部401a的方式，设置在靶部保持板401，以相互平行的直线状延伸。点状靶部422，以填埋凹部401b的方式，设置在靶部保持板301，与多个线状靶部421分离配置。标记部411使点状靶部422的位置容易发现，例如也可以为打印部、凹部和凸部中的任意。
变形例所涉及的第1照射区域ER51以至少包含2个线状靶部421的方式扩展。变形例所涉及的第2照射区域ER52以仅包含1个点状靶部422的方式扩展。照射区域切换部7，不改变电子线EB的射束尺寸，使从电子枪2出射的电子线EB偏向或将从电子枪2出射的电子线EB在第1电子线与第2电子线之间切换，从而将照射区域ER在第1照射区域ER51与第2照射区域ER52之间切换。由此，能够与上述变形例同样地，简易地切换与塔尔博特低相干干涉仪方式对应的X射线摄影、和与塔尔博特干涉仪方式对应的X射线摄影。
在上述实施方式中，照射区域切换部7具有偏转线圈71、第1电极72和第2电极73，但照射区域切换部7的结构并没有特别限定。也可以如图9所示那样，照射区域切换部7具有聚焦线圈74、第1电极75和偏转线圈76。聚焦线圈74通过调整在线圈流动的电流量，调整电子线EB的射束尺寸。第1电极75调整从灯丝2a出射的电子线EB的电子的量。第1电极75配置在灯丝2a与聚焦线圈74之间。偏转线圈76在与电子线EB的出射轴垂直的方向上调整电子线EB的位置。偏转线圈76配置在第1电极75与聚焦线圈74之间。另外，照射区域切换部7只要能够切换照射区域ER，例如也可以不具有第1电极72、75、第2电极73和聚焦线圈74中的至少任意个。
上述实施方式包括反射型类型的X射线产生装置1，但并不过不限定于此。例如也可以如图10所示，包括透射型类型的X射线产生装置1B，其将以透过X射线产生用靶K的方式，在沿着相对于X射线产生用靶K的电子线EB的入射方向的方向上放出的X射线L取出。在图示的例子的X射线产生装置1B中，兼作X射线出射窗5的X射线产生用靶K以与电子线EB的出射轴正交的方式，配置于孔径部13。
在上述实施方式中，支承体容纳部12是将孔径部13、散热部14和窗保持部15组合而构成的，但支承体容纳部12的结构并不限定于此。例如也可以与孔径部13一体化的窗保持部15和散热部14结合而构成支承体容纳部12，也可以与散热部14一体化的窗保持部15和孔径部13结合而构成支承体容纳部12。在上述实施方式中，框体部4容纳支承体3的至少一部分即可。
在上述实施方式中，如果第1照射区域中包含的靶部的数量多于第2照射区域中包含的靶部的数量，第1照射区域中包含的靶部的面积大于第2照射区域中包含的靶部的面积，则第2照射区域中的靶部的数量也可以不一定为1个。例如，在图3所示的X射线产生用靶K中，也可以将第2照射区域ER2中包含的线状靶部22设为2个以上。
在上述实施方式中，照射区域并不仅限于第1照射区域和第2照射区域，例如，也可以像比第1照射区域中包含的靶部的数少且比第2照射区域中包含的靶部的数多的第3照射区域那样，进一步设定多个照射区域。此外，线状靶部22、221、321、421并不仅限于沿长边方向以成为一体的方式连续地形成，也可以沿长边方向分割为多个地形成。在这种情况下，能够通过以不同的方式构成长条的线状靶部22、221、321、421，获得不同的照射条件的X射线。
在上述实施方式和变形例中的各结构中，并不限定于上述的材料和形状，能够应用各种各样的材料和形状。上述实施方式或变形例中的各结构能够任意地应用于其它实施方式或变形例中的各结构。上述实施方式或变形例中的各结构的一部分能够在不脱离本发明的一个方式的主旨的范围内适当地省略。
附图标记的说明
1、1B…X射线产生装置；2…电子枪；3…支承体；4…框体部；5…X射线出射窗；7…照射区域切换部；21、201、301、401…靶部保持板；22、221、321、421…线状靶部(靶部)；100…X射线摄像系统；112…X射线检测器；113…相位光栅；114…吸收光栅；222、322、422…点状靶部(靶部)；EB…电子线；L…X射线；ER…照射区域；ER1、ER21、ER31、ER41、ER51…第1照射区域；ER2、ER22、ER32、ER42、ER52…第2照射区域；K、K2、K3、K4…X射线产生用靶；S…对象物。

Claims (10)

1.一种X射线产生装置，其包括：
出射电子线的电子枪；
X射线产生用靶，其具有通过来自所述电子枪的电子线的入射而产生X射线的多个靶部；以及
照射区域切换部，其在所述X射线产生用靶将照射有电子线的区域在第1照射区域与第2照射区域之间切换，
所述第1照射区域中包含的所述靶部的数量多于所述第2照射区域中包含的所述靶部的数量，
从所述电子线的入射方向观察，所述第1照射区域中包含的所述靶部的面积大于所述第2照射区域中包含的所述靶部的面积。
2.根据权利要求1所述的X射线产生装置，其中，
所述照射区域切换部，通过将照射于所述X射线产生用靶的电子线的射束尺寸在第1尺寸与比该第1尺寸小的第2尺寸之间切换，在所述X射线产生用靶将照射有电子线的区域在所述第1照射区域与所述第2照射区域之间切换。
3.根据权利要求1或2所述的X射线产生装置，其中，
所述照射区域切换部，通过使从所述电子枪出射的电子线偏向，在所述X射线产生用靶将照射有电子线的区域在所述第1照射区域与所述第2照射区域之间切换。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的X射线产生装置，其中，
所述电子枪能够选择性地出射第1电子线与射束尺寸大于所述第1电子线的第2电子线中的任意电子线，
所述照射区域切换部，通过将从所述电子枪出射的电子线在所述第1电子线与所述第2电子线之间切换，在所述X射线产生用靶将照射有电子线的区域在所述第1照射区域与所述第2照射区域之间切换。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的X射线产生装置，其中，
所述X射线产生用靶，作为多个所述靶部具有：以成为相互平行的方式，配置的多个线状靶部，
所述第1照射区域以至少包含2个所述线状靶部的方式扩展，
所述第2照射区域以仅包含1个所述线状靶部的方式扩展。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的X射线产生装置，其中，
所述X射线产生用靶，作为多个所述靶部具有：以成为相互平行的方式配置的多个线状靶部、和点状靶部，
所述第1照射区域以至少包含2个所述线状靶部的方式扩展，
所述第2照射区域以仅包含1个所述点状靶部的方式扩展。
7.根据权利要求5或6所述的X射线产生装置，其中，
所述线状靶部，沿所述线状靶部的长边方向，以成为一体的方式连续地形成。
8.根据权利要求5或6所述的X射线产生装置，其中，
所述线状靶部，沿所述线状靶部的长边方向，分割为多个地形成。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的X射线产生装置，其包括：
支承所述X射线产生用靶的支承体；
框体部，其容纳所述电子枪、所述X射线产生用靶、和所述支承体的至少一部分；以及
X射线出射窗，其设置在所述框体部，使在所述靶部产生的X射线向框体部的外部出射。
10.一种X射线摄像系统，其包括：
权利要求1～9中任一项所述的X射线产生装置；
X射线检测器，其检测从所述X射线产生装置出射，并经由成为摄影对象的对象物的X射线；
配置在所述X射线产生装置与所述X射线检测器之间的相位光栅；和
配置在所述相位光栅与所述X射线检测器之间的吸收光栅。
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