JP2001256909A - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のＸ線発生装置に比してフォーカススポ
ット径を大幅に小さくすることができ、しかも管電流を
増大させてもそのフォーカススポット径が変化すること
がなく、また、長寿命化が容易なＸ線発生装置を提供す
る。 【解決手段】 フィルム状基材１１にターゲット材料か
らなる微粒子１２の複数個を所定の間隔で１個ずつ固定
したターゲット１を用い、そのターゲット１に照射され
る電子ビームＢのフォーカススポット内に順次ターゲッ
ト材料からなる微粒子１２が１個ずつ位置するようにフ
ィルム状基材１１を巻き取る。ターゲット材料からなる
微粒子１２の粒径を電子ビームＢのフォーカススポット
径よりも小さくすることで、電子ビームＢのフォーカス
スポット径よりも小さい領域からＸ線を発生させること
を可能とし、また、微粒子１２の数に比例してＸ線発生
装置としての寿命を伸ばすことが可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば産業用Ｘ線
透視装置や産業用Ｘ線ＣＴ装置等のＸ線源として用いら
れるＸ線発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線透視装置等に用いられるＸ線源とし
てのＸ線発生装置は、一般に、タングステン等からなる
棒状あるいは板状に形成されたターゲット材料に対し、
フィラメントに通電することにより発生させた熱電子か
らなる電子ビームを照射することによってＸ線を発生さ
せる、Ｘ線管が用いられている。

【０００３】電子ビームは、Ｘ線の発生効率を上げ、か
つ、点光源として鮮明なＸ線透過像を得るために、ター
ゲット材料の表面にフォーカススポットが照射されるよ
うに絞られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な従来のＸ線発生装置においては、ターゲット材料の表
面に照射される電子ビームのフォーカススポット径が小
さければ小さいほど、点光源としての性能は向上するの
であるが、そのフォーカススポット径はせいぜい１μｍ
程度が限度であり、高倍率のＸ線透過像の鮮明度を向上
させるには限度がある。

【０００５】また、従来のＸ線発生装置においては、Ｘ
線強度を増大させるべく管電流を増大させると、電子ビ
ームのフォーカススポット径が大きくなり、Ｘ線透過像
の鮮明度が低下するという問題もある。

【０００６】更に、従来の棒状あるいは板状のターゲッ
ト材料を用いたＸ線発生装置においては、電子ビームの
照射位置における材料の窒化、炭化あるいは蒸発に起因
する劣化により、その寿命は密閉管で１０００〜２００
０時間程度であり、開放管では２００時間程度である。

【０００７】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、従来のＸ線発生装置に比してフォーカススポッ
ト径を大幅に小さくすることができ、しかも管電流を増
大させてもそのフォーカススポット径が変化することが
なく、また、長寿命化が簡単で、長期にわたって鮮明な
Ｘ線透視像を得ることのできるＸ線発生装置の提供を目
的としている。

【０００８】

【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線発生装置は、ターゲットに電子ビーム
を照射することによってＸ線を発生するＸ線発生装置に
おいて、上記ターゲットは、当該ターゲット表面に照射
される電子ビームのスポット径よりも小径の微粒子状の
ターゲット材料と、そのターゲット材料の複数個を所定
の間隔で１個ずつ固定するフィルム状基材とを含むとと
もに、そのフィルム状基材を、上記微粒子状のターゲッ
ト材料が１個ずつ電子ビームの照射スポット内に位置す
るように順次巻き取る巻き取り機構を備えていることに
よって特徴づけられる（請求項１）。

【０００９】ここで、本発明においては、微粒子状のタ
ーゲット材料の粒径を３〜５００ｎｍの範囲とし、か
つ、個々のターゲット材料の粒径が互いに概略揃ってい
ること（請求項２）が望ましい。

【００１０】本発明は、ターゲット材料を微粒子状とし
て、その微粒子状のターゲット材料に対して任意のフォ
ーカススポット径の電子ビームを照射してＸ線を発生さ
せることで、電子ビームのフォーカススポット径に大き
さに係わらず、実質的なフォーカススポット径をターゲ
ット材料の粒径とするとともに、その微粒子状のターゲ
ット材料の複数個をフィルム状の基材に固定し、その基
材を巻き取って電子ビームのフォーカススポット内に微
粒子状のターゲット材料を１個ずつ供給することで、実
質的な寿命を長くするものである。

【００１１】すなわち、電子ビームのスポット径よりも
小径の微粒子状のターゲット材料に電子ビームを照射す
ると、Ｘ線は微粒子状のターゲット材料から発生するが
故に、その実質的なフォーカススポット径はターゲット
材料の粒径と等価となる。従って、電子ビームのフォー
カススポット径の限度よりも小径の超微細フォーカスス
ポット径を簡単に実現できると同時に、管電流を変更し
てもそのフォーカススポット径が変化することがない。

【００１２】ここで、個々の微粒子状のターゲット材料
の寿命は、小径であるが故に短いが、その複数個をフィ
ルム状の基材に固定し、その基材を巻き取ることによっ
て微粒子状のターゲット材料を１個ずつ電子ビームの照
射位置に供給すれば、Ｘ線発生装置としての実質的な寿
命はターゲット材料の個数に比例して長くなり、容易に
長寿命化を達成することができる。

【００１３】そして、請求項２に係る発明のように、微
粒子状のターゲット材料の粒径を３〜５００ｎｍの範囲
とすることで、実質的なフォーカススポット径をナノメ
ートルオーダーとすることが可能となり、基材にこのよ
うな粒径範囲で、かつ、相互の粒径が互いに概略揃った
ものとすることで、ナノメートルオーダーの微細なフォ
ーカススポット径によるＸ線を継続的に出力することが
可能となり、高倍率で鮮明なＸ線透過像が得られる。な
お、タングステンのような高融点材料をレーザを用いて
上記の粒径範囲の極微粒子化する技術は既に開発されて
いる（例えば平成１１年１１月２２日付け日経産業新
聞；真空冶金社）。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
好適な実施の形態について説明する。図１は本発明の実
施の形態の要部構造を示す模式的斜視図で、Ｘ線管内の
ターゲット１への電子ビームＢの照射位置近傍を示して
いる。

【００１５】ターゲット１は、フィルム状基材１１の片
面に、長手方向に一定の間隔を開けてターゲット材料で
あるタングステン微粒子１２を１個ずつ固定したもので
あり、フィルム状基材１１は、例えばケブラー（商品
名）等の芳香族ポリアミドをカーボン繊維で強化した材
料であって、このフィルム状基材１１の両縁部には、一
定の間隔で孔１１ａが連続的に形成されている。フィル
ム状基材１１としてはタングステン等のターゲット材料
に比して相対的にＸ線の発生が少なく、更に、発生する
熱を逃がすために熱伝導のよい材料が望ましい。タング
ステン微粒子１２は、例えば１００ｎｍ程度で、各微粒
子の粒径は互いに略揃っている。

【００１６】そして、以上のターゲット１は、その両端
が巻き取り機構２の駆動ドラム２１と従動ドラム２２に
巻き付けられた状態で、ケーシング（Ｘ線管）内に収容
される。駆動ドラム２１および従動ドラム２２には、そ
れぞれの両端部外周にフィルム基材１１の両縁部に形成
されている孔１１ａに対応する突起２１ａ，２２ａが形
成されており、フィルム状基材１１はその各孔１１ａが
突起２１ａ，２２ａに嵌まり込んだ状態で各ドラム２
１，２２に巻き付けられている。巻き取り機構２は、写
真機のこま送り機構（巻き上げ機構）と同等の機構であ
り、制御部３の制御下にあるモータ２３の駆動によって
駆動ドラム２１を一定の回転角度ずつ回転させ、フィル
ム状基材１１をタングステン微粒子１２の配設ピッチと
等しい寸法ずつ巻き取るように構成されている。

【００１７】電子ビームＢは、一般的なクーリッジ管と
同様にして生成されるものであり、熱陰極（フィラメン
ト）から出た電子線をウェーネルト電極等によって集束
し、駆動ドラム２１と従動ドラム２２の中間位置におい
てターゲット１の表面に焦点を結ぶように導かれる。そ
して、そのフォーカススポット上にタングステン微粒子
１２が位置するように、巻き取り機構２によりフィルム
基材１１が一定寸法ずつこま送りされる。この実施の形
態における電子ビームＢのフォーカススポット径は、例
えば１０μｍ程度とされる。

【００１８】タングステン微粒子１２に電子ビームＢが
照射されることによって発生するＸ線は、フィルム基材
１１を透過してケーシング（Ｘ線管）に設けられた窓
（図示せず）を介して外部に出力され、例えばＸ線透視
装置にあっては試料に照射された後にＸ線カメラに入射
し、表示器に試料のＸ線透過像を表示する。

【００１９】制御部３は、例えば表示器のＸ線透過像の
明るさをモニタする等の手法により、発生しているＸ線
の強度を刻々と監視し、タングステン微粒子１２の蒸発
やその他の劣化によってＸ線強度があらかじめ設定され
ている強度にまで低下した時点で、巻き取り機構２のモ
ータ３に駆動指令を与え、新たなタングステン微粒子１
２を電子ビームＢのフォーカススポット内に供給する。

【００２０】以上の本発明の実施の形態によれば、電子
ビームＢの照射により発生するＸ線は、粒径１００ｎｍ
程度のタングステン微粒子１２から出る。従って、電子
ビームＢのフォーカススポット径が１０μｍ程度であっ
ても、Ｘ線は直径１００ｎｍ程度の領域から発生するこ
とになり、実質的に１００ｎｍかそれ以下のフォーカス
スポット径の電子ビームを通常のターゲットに照射した
場合と同等のＸ線が得られる。

【００２１】また、個々のタングステン微粒子１２の寿
命が例え短いものであっても、Ｘ線強度の低下に呼応し
て順次新しいタングステン微粒子１２が電子ビームＢの
フォーカススポット内に供給されるため、１本のフィル
ム基材１１に固定するタングステン微粒子１２の数を多
くすることにより、Ｘ線発生装置としての寿命を容易に
従来に比して長くすることができる。例えばタングステ
ン微粒子１２の１個当たり５０時間耐久できるとする
と、フィルム状基材１１に２００個のタングステン微粒
子１２を固定することで、１０，０００時間の寿命を達
成することができる。

【００２２】なお、フィルム基材１１の材質は上記した
ものに限られることなく、また、ターゲット材料もタン
グステンに限られることなく、発生すべきＸ線の種類等
に応じた材料を用い得ることは勿論である。また、フィ
ルム基材１１をこま送りする機構についても、他の公知
の機構を採用し得ることは言うまでもない。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、フィル
ム状の基材にタングステン等のターゲット材料からなる
微粒子を所定の間隔を開けて１個ずつ固定したターゲッ
トを用いるとともに、そのフィルム状基材を一定寸法ず
つ巻き取って電子ビームの照射スポット内にターゲット
材料からなる微粒子を供給するように構成しているか
ら、ターゲット材料の微粒子の粒径をナノメートルオー
ダーとすることにより、Ｘ線の発生領域を電子ビームの
フォーカススポットよりも大幅に小さいナノメートルオ
ーダーとすることができ、従来のＸ線発生装置よりもは
るかに小さなＸ線スポット径を得ることができる。しか
も、このＸ線スポット径は、管電流を変化させても全く
変化しないという利点がある。

【００２４】また、Ｘ線発生装置としての寿命は、フィ
ルム状の基材に固定するターゲット材料からなる微粒子
の数に比例して長くすることが可能となり、従来の棒状
や板状のターゲットを用いる場合に比してより長寿命の
Ｘ線発生装置を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の要部構造を示す模式的斜
視図である。

【符号の説明】 １ ターゲット １１ フィルム状基材 １１ａ 孔 １２ タングステン微粒子 ２ 巻き取り機構 ２１ 駆動ドラム ２２ 従動ドラム ２１ａ，２２ａ 突起 ２３ モータ ３ 制御部 Ｂ 電子ビーム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターゲットに電子ビームを照射すること
   によってＸ線を発生するＸ線発生装置において、 上記ターゲットは、当該ターゲット表面に照射される電
   子ビームのスポット径よりも小径の微粒子状のターゲッ
   ト材料と、そのターゲット材料の複数個を所定の間隔で
   １個ずつ固定するフィルム状基材とを含むとともに、そ
   のフィルム状基材を、上記微粒子状のターゲット材料が
   １個ずつ電子ビームの照射スポット内に位置するように
   順次巻き取る巻き取り機構を備えていることを特徴とす
   るＸ線発生装置。
2. 【請求項２】 上記微粒子状のターゲット材料の粒径が
   ３〜５００ｎｍの範囲にあり、かつ、個々のターゲット
   材料の粒径が互いに概略揃っていることを特徴とするＸ
   線発生装置。