JP2000277042A - Ｘ線管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】新しいターゲットを電子ビームの位置に、手間
をあまりかけずに容易にセットすることができるＸ線管
を提供する。 【解決手段】本体部１８の上部にＸ線ビーム中心軸Ｘか
らΔｄだけ偏心した位置にＯリング１６を設け、ターゲ
ット１２を装備したターゲット基台１１Ｋを載せて、タ
ーゲット押え具１３とリング状板バネ２０を介して、外
周部から固定リング１４と本体部１８のネジ嵌合部によ
り、固定リング１４を回転することによりターゲット１
２を固定する。固定リング１４を回転して緩めるだけ
で、ターゲット基台１１Ｋがフリーになり回転すること
ができ、新しい位置にターゲット１２をセットすること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工業用及び分析用
分野のＸ線検査及び分析に用いられるＸ線管に係わり、
特に、開放構造型透過Ｘ線管のターゲットの装着部に関
する。

【０００２】

【従来の技術】微細な内部構造を非破壊検査法で観察す
る手法が各分野で要求されている。例えば、半導体パッ
ケージの開発や実装検査・品質保証のために、微小焦点
を有するＸ線管を使って内部の欠陥などが調べられてい
る。このＸ線管は開放型構造で、ターゲットに厚さが薄
いタングステンプレートを使用し、収束された電子ビー
ムをこのターゲットに打ち込み、そこで発生するＸ線を
透過した裏側から放射するものである。検査部品の微細
な構造を観察するため、焦点寸法は微小なものが使われ
ている。図２に開放透過型Ｘ線管の断面構造を示す。こ
のＸ線管はカソード部５０（下部）とアノード部５１
（中部）とターゲット部５２（上部）、から構成されて
おり、各部はＯリングで互いに真空気密に連結されてお
り、ターボポンプとロータリーポンプ（図示せず）によ
る２段引きがされた真空チャンバ５を形成している。カ
ソード部５０は高圧ケーブル挿込み口３４に高圧ケーブ
ルが挿し込まれ、ウエネルト２の電極とフィラメント１
に負の高電圧が印加される。アノード部５１、ターゲッ
ト部５２及び真空チャンバ５の外装は接地電位に保たれ
ている。高圧ケーブル（図示されていない）からフィラ
メント１に電圧が印加され電流が流れ加熱されると、熱
電子が放出されアノード４に向かって加速され、電子ビ
ームＥを形成する。アノード部５１はレンズホルダ７に
アノード４とパイプ６を組み込んだものである。電子ビ
ームＥはパイプ６の中空部を通り、ターゲット部５２の
収束コイル８によって、微小な径の電子ビームＥに収束
されターゲット１２に突入する。ターゲット部５２はポ
ールピース９の円筒内に収束コイル８を組み込み、ポー
ルピース１０（ＴＯＰ）の上部と、ターゲットホルダ１
１の間にターゲット基台１１Ｋがサンドイッチされた状
態で組込まれており、ターゲット基台１１Ｋ上の内側に
ターゲット１２がマウントされている。ターゲット１２
は例えば厚さが０．０５ｍｍ程度のタングステン薄膜が
使われている。このターゲット１２に電子ビームＥが突
入すると、そこでＸ線を放射する。その放射方向は指向
性を持っており、透過した方向のＸ線ビームが利用され
る。Ｘ線管のＸ線条件は管電圧は５〜１６０ｋＶ、管電
流は〜０．３ｍＡ程度で、焦点寸法は１〜２００μｍ程
度のものが使われている。ターゲット１２に衝突した電
子の運動エネルギーの一部はＸ線に変換され、その強度
はＩ＝ｋ・ｉ・Ｚ・Ｖ^２により与えられる。ここでＩは
Ｘ線強度、ｋは定数、ｉは管電流、Ｚはターゲット元素
の原子番号、Ｖは加速電圧である。ターゲット１２は固
定式で、ターゲット基台１１Ｋに厚み一定の箔または薄
膜が取り付けられており、発生するＸ線の強度は波長分
布を持ち、その分布は、加速電圧Ｖ、ターゲット１２の
材質、厚みにより決定される。ターゲット基台１１Ｋも
そのためＸ線透過率の良い材料が使われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のＸ線管は以上の
ように構成されているが、厚みがある金属材料の試料の
透過検査を行なう場合には、加速電圧Ｖを上げて波長の
短いエネルギーの高いＸ線（硬Ｘ線）を発生させて、試
料の透過能力を上げている。加速電圧Ｖをあげて電子ビ
ームＥのエネルギーを高くすると、高速の電子ビームＥ
の衝撃によりターゲット１２の表面が荒れたりスパッタ
ーされたりして、Ｘ線変換効率が低下し、Ｘ線の波長分
布特性が変化する。そのためターゲット１２を有したタ
ーゲット基台１１Ｋを使用状態に応じて交換している。

【０００４】この交換頻度を少なくするために、図３に
示すようなターゲット保持機構のＸ線管が最近使われて
いる。このＸ線管は、本体部１８の上部にＸ線ビーム中
心軸ＸをセンターにしてＯリング１６を備え、その上に
ターゲット１２を有したターゲット基台１１Ｋを、ター
ゲット１２が内側になるようにセットされ、その上から
押え具開口部１７を有したターゲット押え具１３を、リ
ング状の板バネ２０ａを挟み、ターゲット基台１１Ｋの
位置に合わせてセットし、そして、上から固定リング１
４を載せ、円周部のネジ１５を締め付け、ターゲット押
え具１３を固定リング１４で固定し、ターゲット基台１
１Ｋを固定している。ネジ１５は固定リング１４の横長
穴１４ａを通して本体部１８の取付ネジ穴で固定され
る。この構造にすることにより、周辺部のネジ１５を緩
めて、横長穴１４ａの横方向に固定リング１４をスライ
ドさせ、図3に示すように、ターゲット基台中心ＴをＸ
線ビーム中心軸ＸからΔｄだけずらせることで、新しい
ターゲット１２を電子ビームＥのＸ線ビーム中心軸Ｘの
位置にセットすることができる。またターゲット基台１
１Ｋを少しターゲット基台中心Ｔの周りに回転させるこ
とにより、新しいターゲット１２を電子ビームＥのＸ線
ビーム中心軸Ｘの位置にセットすることができる。しか
し、ターゲット基台１１Ｋはターゲット押え具１３と固
定リング１４が周辺部の複数個のネジ１５で固定されて
いるため、ターゲット１２の電子ビームＥが当たる位置
を変更するためには、周辺部の複数個のネジ１５を緩め
て作業する必要があった。また、ターゲット１２を有し
たターゲット基台１１Ｋを交換する場合も同様の作業が
必要であった。この作業はドライバーを使用して複数個
のネジ１５を各々緩め、あるいは取り外すことになり、
手間がかかるという問題があった。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、新しいターゲット１２を電子ビームＥ
のＸ線ビーム中心軸Ｘの位置に、手間をあまりかけずに
容易にセットすることができるＸ線管を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のＸ線管は、陰極フィラメントから放出され
た電子を加速収束させて陽極ターゲットに衝突させ、透
過方向にＸ線を発生させる開放構造型の透過Ｘ線管にお
いて、電子ビームの中心軸に対して偏心してターゲット
を装着できるターゲット押え金具と、外周にネジ部を有
し前記ターゲット押え金具を固定する固定リングと、Ｘ
線管本体部に前記固定リングのネジ部と嵌合するネジを
備えるものである。

【０００７】本発明のＸ線管は上記のように構成されて
おり、電子ビームの中心軸に対し偏心してターゲットを
装着でき、そのターゲットを押さえている偏心した開口
部を有するターゲット押え金具を、電子ビーム中心軸が
センターである固定リングを介して、Ｘ線管本体部の外
周部のネジで固定しているので、外周部の固定リングを
回転するだけでターゲットがフリーになり、ターゲット
を回転させることができ、電子ビーム中心軸に新しいタ
ーゲットをセットすることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のＸ線管の一実施例を図１
を参照しながら説明する。本発明のＸ線管は図２に示す
従来のＸ線管のカソード部５０とアノード部５１につい
ては同様な構造をしているが、ターゲット部５２のター
ゲット１２の保持機構に大きな相違がある。図１の本体
部１８は、上部にＯリング１６を備え、そのＯリング１
６の中心がＸ線ビーム中心軸ＸとΔｄだけ偏心した位置
に備えられ、周辺部に固定リング１４の雌ネジと噛み合
うネジ嵌合部１９を備えている。ターゲット１２は、例
えばタングステンの薄膜が使用され、Ｘ線の透過性の良
い高融点の金属材料、例えばベリリュームのターゲット
基台１１Ｋの裏面上にマウントされる。その薄膜の大き
さは半径で上記の偏心Δｄよりも大きく、Ｏリングの内
径よりも小さくて良い。実際に使用するターゲットの電
子ビームＥが当たる位置で所定の幅のリング状の薄膜で
良い。また分析用のＸ線管では所定の特性Ｘ線が要求さ
れるので、その特性Ｘ線を発生する金属が選択されて薄
膜として使用される。ターゲット押え具１３は、押え具
開口部１７が前記Ｏリングに対向した位置、即ち押え具
開口部１７の中心がＸ線ビーム中心軸ＸとΔｄだけ偏心
した位置に設けられ、その開口径はＯリング１６の径よ
り少し小さくされ、ターゲット基台１１ＫをＯリング１
６を介して本体部１８に一様に押さえつけることができ
る構造である。リング状板バネ２０は、固定リング１４
を回転してターゲット押え具１３を締め付ける時に、全
周にわたって一様に力が分散して加わるようにするため
と、固定リングを回転する時にターゲット押え具１３が
回転し難いようにするための役割を果たす。固定リング
１４は、外周の内側に本体部１８の外周部の雄ネジと噛
み合うネジ嵌合部１９を備えている。

【０００９】高速の電子ビームＥの衝撃によりターゲッ
ト１２の表面が荒れたりスパッターされたりして、Ｘ線
変換効率が低下し、Ｘ線の波長分布特性が変化したりす
る。そのときターゲット１２を新しい位置にセットした
り、交換したりする手順について説明する。まず、本体
部１８内の真空状態を真空排気系のリークバルブ（図示
せず）を開けて、Ｘ線管内を大気圧にする。次に固定リ
ング１４の外周部を掴み、ネジ嵌合部１９を反時計方向
に回転して緩める。ターゲット１２を新しい位置にセッ
トする場合は、ターゲット基台１１Ｋを少し回転（１〜
２度程度）する。その状態のまま固定リング１４を時計
回りに回し固定する。そして真空排気系によりＸ線管を
真空排気する。ターゲット１２を交換する場合は、上記
のネジ嵌合部１９を反時計方向に回転して緩め、さらに
回転して取り外し、そしてリング状板バネ２０をはず
し、ターゲット押え具１３を取り除く。そしてターゲッ
ト１２がついているターゲット基台１１Ｋを、新しいタ
ーゲット１２が付いているターゲット基台１１Ｋに交換
する。そしてターゲット押え具１３を載せ、リング状板
バネ２０を嵌め、固定リング１４を締め付け、ターゲッ
ト基台１１Ｋを固定する。そして真空排気系によりＸ線
管を真空排気する。

【００１０】上記の実施例ではターゲット基台１１Ｋを
セットする場所の段差は、図１に示すように、本体部１
８側に設けているが、この段差は本体部１８側でなくタ
ーゲット押え具１３側に設けることも可能である。本体
部１８側に設ける方がターゲット基台１１Ｋの位置が安
定する。しかしターゲット押え具１３側に設けると製作
加工が容易になる。

【００１１】さらに固定リング１４と本体部１８のネジ
嵌合部１９に付いての雄ネジ、雌ネジの関係はどちらに
装備しても良い。

【００１２】

【発明の効果】本発明のＸ線管は上記のように構成され
ており、電子ビームの中心軸に対し偏心してターゲット
を装着でき、そのターゲットを押さえている偏心した開
口部を有するターゲット押え金具を、電子ビーム中心軸
がセンターである固定リングを介して、Ｘ線管本体部の
外周部のネジで固定しているので、外周部の固定リング
を回転するだけでターゲットがフリーになり、ターゲッ
トを回転させることができ、電子ビーム中心軸に新しい
ターゲットをセットすることができて、ターゲットにま
つわる作業、時間の大幅な短縮ならびに、作業工具が不
用になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のＸ線管の一実施例を示す図である。

【図２】 従来の開放型透過Ｘ線管の断面を示す図であ
る。

【図３】 従来の開放型透過Ｘ線管のターゲット保持部
分を示す図である。

【符号の説明】

１…フィラメント ２…ウエネルト ３…高電圧レセプタクル ４…アノード ５…真空チャンバ ６…パイプ ７…レンズホルダ ８…収束コイル ９…ポールピース １０…ポールピー
ス １１…ターゲットホルダ １１Ｋ…ターゲ
ット基台 １２…ターゲット １３…ターゲッ
ト押え具 １４…固定リング １４ａ…横長穴 １５…ネジ １６…Ｏリング １７…押え具開口部 １８…本体部 １９…ネジ嵌合部 ２０…リング状
板バネ ２０ａ…板バネ ３４…高圧ケー
ブル挿込み口 ５０…カソード部 ５１…アノード
部 ５２…ターゲット部 Ｘ…Ｘ線ビー
ム中心軸 Ｅ…電子ビーム Ｔ…ターゲット
基台中心

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陰極フィラメントから放出された電子を加
   速収束させて陽極ターゲットに衝突させ、透過方向にＸ
   線を発生させる開放構造型の透過Ｘ線管において、電子
   ビームの中心軸に対して偏心してターゲットを装着でき
   るターゲット押え具と、外周にネジ部を有し前記ターゲ
   ット押え金具を固定する固定リングと、Ｘ線管本体部に
   前記固定リングのネジ部と嵌合するネジを備えることを
   特徴とするＸ線管。