JP2002313266A

JP2002313266A - Ｘ線管

Info

Publication number: JP2002313266A
Application number: JP2001115691A
Authority: JP
Inventors: Naohisa Osaka; 尚久大坂
Original assignee: Rigaku Denki Co Ltd; Rigaku Corp
Current assignee: Rigaku Denki Co Ltd; Rigaku Corp
Priority date: 2001-04-13
Filing date: 2001-04-13
Publication date: 2002-10-25
Anticipated expiration: 2021-04-13
Also published as: JP4533553B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ターゲットの表面上の電子ビーム照射領域内
に、目的の波長のＸ線を発生するＸ線発生部と、目的の
波長のＸ線をほとんど発生しないベースとを存在させる
ことにより、電子ビーム照射領域よりも小さい焦点サイ
ズを作る。【解決手段】回転ターゲット１０は炭素製の中空円筒
状のベース１２と環状のＸ線発生材料１４とからなる。
環状のＸ線発生材料１４は二つのベース部品の間に挟ま
れていて、その厚さは１〜１０μｍと非常に薄い。電子
ビーム６８が回転ターゲット１０の外周面に照射される
と、電子ビーム照射領域内に存在するＸ線発生材料１４
（例えば、タングステン）のみから目的の波長のＸ線が
発生し、このＸ線ビーム７０がＸ線取り出し窓７２から
取り出される。したがって、ターゲット上の焦点サイズ
の幅は１〜１０μｍとなる。炭素製のベース１２からも
Ｘ線が発生するが、これはベリリウム製のＸ線取り出し
窓７２で吸収されて、Ｘ線管の外部には出て行かない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はターゲットの構造
に特徴のあるＸ線管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線管は、ターゲット（対陰極または陽
極とも呼ばれる）に電子ビームを照射して、ターゲット
の表面上の電子ビーム照射領域からＸ線を発生させるも
のである。ターゲットは目的の波長のＸ線を発生させる
金属材料で構成されており、例えば、銅、モリブデン、
タングステンなどのＸ線発生金属からなる。ターゲット
の表面上の電子ビーム照射領域は焦点と呼ばれていて、
この焦点のサイズにはいろいろなものがある。通常のＸ
線管は１ｍｍ×１０ｍｍ程度の焦点サイズであるが、そ
れよりも小さな焦点サイズが必要になることもある。焦
点サイズを小さくするには、ターゲットに照射する電子
ビームの断面積を小さく絞ることになる。しかしなが
ら、電子ビームの断面積を非常に小さくするには、次の
ような理由により、限界がある。第１に、電子ビームの
断面積を小さく絞っていくと、電子密度が高くなって電
子間の反発が生じるので、断面積を無限に小さくはでき
ない。第２に、電子ビームの最小可能断面積は、電子ビ
ームを絞るレンズ（磁気レンズまたは電界レンズ）の性
能に左右されるが、電子ビームを極めて微小に絞るため
の高性能のレンズを作るのが難しい。第３に電子ビーム
の断面積を小さくしていくと、電子ビームのエネルギー
が微小領域に集中するので、ターゲット材料がそのよう
な高負荷に耐えられなくなる。このような理由により、
現在のところ、電子ビームを絞ることでターゲット上に
作ることのできる実用的な最小の焦点サイズは直径１０
μｍ程度である。このような微小な焦点サイズを有する
Ｘ線管はマイクロフォーカスＸ線管と呼ばれている。

【０００３】ところで、後述するように、この発明はタ
ーゲットのベースにＸ線発生材料を埋め込んで、このＸ
線発生材料が微小サイズだけ露出するようにしている
が、この点について関連の深い公知技術が存在する。特
開平８−１１５７９８号公報は、Ｘ線管のターゲットに
関して、ダイヤモンドのベースに０．２ｍｍの貫通孔を
あけて、これにターゲット材料（銅）を埋め込んでい
る。しかしながら、この公知技術では、直径２ｍｍのＸ
線発生材料（銅）に対して、断面サイズが０．１５ｍｍ
の電子ビームを照射している。したがって、この公知技
術でも、電子ビーム照射領域の全面からＸ線が発生する
ことについては変わりがなく、微小な焦点サイズを得る
ためには電子ビームを絞らなければならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように電子ビ
ームを絞って小さな焦点サイズを作るには限界がある
が、そのような限界よりもさらに小さな焦点サイズが望
まれている。焦点サイズを非常に小さくできれば、例え
ば、次のような利点がある。（１）Ｘ線源を楕円ミラー
の一方の焦点上に配置し、楕円ミラーの他方の焦点上に
試料を配置して、試料の微小領域にＸ線を照射するシス
テムでは、Ｘ線源の焦点サイズが小さければ小さいほど
Ｘ線源を点光源とみなせるので、試料上のＸ線強度が増
加する。（２）微小なＸ線源から放射状に拡散するＸ線
を試料に照射して、試料を透過したＸ線を２次元の位置
敏感型のＸ線検出手段で検出して、試料の画像を求める
システムにおいては、Ｘ線源を試料に近づければ近付け
るほど試料の拡大画像を得ることができ、その場合に、
Ｘ線源の焦点サイズが小さければ小さいほど、ボケのな
い鮮明が画像が得られる。

【０００５】したがって、この発明の目的は、電子ビー
ムを絞るだけでは得られないような非常に小さな焦点サ
イズを得ることのできるＸ線管を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のＸ線管はター
ゲットの構成に特徴がある。このターゲットは、電子ビ
ームが照射されたときに目的の波長のＸ線を発生するＸ
線発生部と、電子ビームが照射されても目的の波長のＸ
線をほとんど発生しないベースとからなる。そして、タ
ーゲットの表面上の電子ビーム照射領域の内部には、前
記Ｘ線発生部と前記ベースの両方が存在していて、電子
ビーム照射領域の内部のＸ線発生部のみから目的の波長
のＸ線が発生する。これにより、電子ビーム照射領域よ
りも小さい焦点サイズを得ることができる。

【０００７】また、次のような理由により、微小な焦点
サイズであるにもかかわらず、Ｘ線強度が安定する。電
子ビーム照射領域を非常に小さく絞ってその照射領域の
全面からＸ線を発生させる場合（従来技術）と、電子ビ
ーム照射領域内の一部に存在する微小なＸ線発生材料か
らＸ線を発生させる場合（本発明）とを比較すると、取
り出すＸ線ビームの見かけの焦点サイズを両者同じにし
た場合には、本発明の方がＸ線強度の安定性が優れてい
る。なぜならば、本発明の方が電子線照射領域が大きく
て管電流が大きくとれるからである。管電流が大きい方
が暗電流の影響が少なくなる。これを以下に説明する。
Ｘ線管の管電流の制御は、暗電流（Ｘ線管内の残留ガス
を伝わったり、絶縁物の表面を伝わったりして流れる微
小電流。外部条件によってたえず変動する）を含めた形
で行なわれることになるが、ターゲットに実際に投入さ
れる電流は、暗電流を除いたものとなる。したがって、
管電流を精密に制御しても、ターゲット投入電流は暗電
流の影響で多少変動する。そして、管電流の値が小さく
なればなるほど、暗電流の影響が大きくなる。本発明で
は、従来技術と比較して、管電流をそれほど小さくしな
くても微小な焦点サイズが得られるので、Ｘ線強度の安
定性に優れている。

【０００８】この発明は、原理的には、回転ターゲット
でも固定ターゲットでも適用可能である。この発明を回
転ターゲットに適用する場合には、回転可能な円筒状の
ターゲットの外周面に１〜１０μｍの幅の環状のＸ線発
生材料を露出させるのが好ましい。Ｘ線発生材料の幅を
１μｍよりも小さくすることも可能ではあるが、幅だけ
を狭くしても、ターゲット上の焦点サイズの最大差し渡
し寸法は、電子ビーム照射領域内のＸ線発生材料の周方
向の長さ（電子ビーム照射領域のサイズで決まる）で決
まってしまうので、あまり意味がない。そこで、実用的
には、Ｘ線発生材料の幅の下限値は１μｍ程度である。
また、Ｘ線焦点サイズを１０μｍ以上にすることは電子
ビームを絞ることですでに実現しているので、この発明
においてＸ線発生材料の幅を１０μｍ以上にすることは
利点が少ない。この発明を固定ターゲットに適用する場
合にも、ターゲットの表面に１〜１０μｍの幅の細長い
Ｘ線材料を露出させるのが好ましい。

【０００９】この発明のターゲットのベースの材質は炭
素とすることが好ましい。電子ビーム照射領域内の炭素
からＸ線が発生しても、その特性Ｘ線は、Ｘ線発生材料
の特性Ｘ線の波長よりも非常に長いので、炭素の特性Ｘ
線を実質的に外部に取り出さない材質（例えば、ベリリ
ウムまたは炭素）でＸ線取出し窓を作れば、炭素の特性
Ｘ線だけがＸ線取出し窓で吸収されて、これがＸ線管の
外部に出て行くことがない。さらに、炭素は、軽量であ
ること、高融点であること、熱伝導性が良好であるこ
と、導電体であること、などの点で、ターゲットのベー
ス材料として優れている。

【００１０】この発明のＸ線管は、例えば、Ｘ線回折装
置、蛍光Ｘ線分析装置、透過Ｘ線を利用した画像システ
ム、などのＸ線源として利用できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１はこの発明のＸ線管の第１の
実施形態（回転ターゲットＸ線管に適用したもの）を示
す斜視図であり、図２はその断面図（中心線を含む平面
で切断した断面図）である。図２において、回転ターゲ
ット１０は炭素製の中空円筒状のベース１２と、これに
埋め込まれた環状のＸ線発生材料１４とからなる。ベー
ス１２は取付金具１６によって回転台１８に固定されて
いる。その構造を説明すると、ベース１２の基端にはフ
ランジ部２０が形成されていて、このフランジ部２０に
取付金具１６のフランジ部２２が接触する。取付金具１
６の内周面には雌ねじ２４が形成されていて、この雌ね
じ２４が回転台１８の外周面の雄ねじ２６と噛み合う。
取付金具１６を回転台１８にねじ込むと、ベース１２の
フランジ部２０が回転台１８に固定される。回転台１８
は回転軸３６と一体に形成されている。回転ターゲット
１０の内部には冷却水２８が流れており、この冷却水２
８は、回転台１８の溝内に配置されたＯリング３０によ
ってシールされている。回転ターゲット１０の内部には
静止ブレード３２が配置されていて、この静止ブレード
３２は静止軸３４に固定されている。冷却水２８は静止
ブレード３２によって流れが導かれて、回転ターゲット
１０の内面を効率良く冷却する。

【００１２】環状のＸ線発生材料１４は二つのベース部
品３８、４０の間に挟まれていて、その厚さは１〜１０
μｍと非常に薄くなっている。以下に説明する実施形態
ではＸ線発生材料１４の幅は３μｍであるが、１〜１０
μｍの範囲内の所望の値にすることができる。

【００１３】次に、回転ターゲット１０の製造方法を説
明する。図５（ａ）は二つのベース部品、すなわち、第
１ベース３８と第２ベース４０の接合付近を拡大して示
した断面図である。第１ベース３８と第２ベース４０
は、外周面の直径が６０ｍｍである。第１ベース３８は
両端が開放した中空円筒状であり、一方の端部にはフラ
ンジ２０（図２を参照）が形成されていて、全体が高密
度の炭素でできている。第２ベース４０はカップ状で一
端だけが開放しており、やはり高密度の炭素でできてい
る。第１ベース３８の端面４２（フランジの形成されて
いない端面）には深さが０．０５ｍｍの環状の段部４３
が形成されており、第２ベース４０の端面４４にも深さ
が０．０５ｍｍの環状の段部４５が形成されている。第
１ベース３８と第２ベース４０の肉厚Ａは３〜５ｍｍで
あり、段部４３、４５の半径方向の長さＢは肉厚Ａの３
分の２程度である。

【００１４】まず、第１ベース３８の端面４２に、段部
４３も含めて、第１の金属ロー材４６を真空蒸着法など
で１０μｍの厚さで被覆する。この第１の金属ロー材４
６の材質はＴｉ−Ａｇ−Ｃｕ系である。同様に、第２ベ
ース４０の端面４４にも、段部４５を含めて、第１の金
属ロー材４６を１０μｍの厚さで被覆する。

【００１５】次に、端面４２、４４のところだけを（す
なわち、段部４３、４５を除いて）ラッピング加工を施
して、端面４２、４４に形成された第１の金属ロー材４
６を除去すると共に、端面４２、４４を高精度の平坦面
にする。具体的には、端面４２、４４を互いに接触させ
て組ラッピングによるラッピング仕上げを行い、０．１
μｍ程度の表面粗さにする。段部４３、４５には第１の
金属ロー材４６がそのまま残ることになる。次に、図５
（ｂ）に示すように、第１ベース３８の端面４２に、段
部４３も含めて、Ｘ線発生材料１４を真空蒸着法などで
蒸着する。Ｘ線発生材料１４の厚さｔは約３μｍであ
る。このＸ線発生材料１４は、第１ベース３８ではなく
て、第２ベース４０の方に被覆してもよい。この実施形
態では、Ｘ線発生材料１４の材質はタングステンであ
る。

【００１６】その後、厚さ０．１ｍｍの環状の第２の金
属ロー材４８を段部４３、４５の間に挟んで、第１ベー
ス３８と第２ベース４０をロー付けをする。ロー付け条
件は、接合部分の荷重が１平方ｃｍ当たり約５００Ｎ
（ニュートン）であり、熱処理温度が約９００℃であ
る。ロー材が溶けたら降温過程に移る。ロー付けが完了
すると、図５（ｃ）の状態になる。接合した第１ベース
３８と第２ベース４０は、その外周面を機械加工して完
全な円筒面になるようにする。最終的には、後述するハ
ウジング５２（図６を参照）に回転ターゲットを組み込
んで実際に回転させた状態で、回転ターゲットの外周面
に面振れが生じないに外周面を仕上げ加工する。

【００１７】回転ターゲット１０のベース１２の材質と
して上述のように炭素を選択したのは次のような理由に
よる。炭素は軽いので高速回転に向いている。この実施
形態の回転ターゲットは８千〜１万ｒｐｍの回転速度で
回転する。また、一般に使われるターゲット材料（Ｘ線
発生材料）と比較して、炭素はその特性Ｘ線の波長が非
常に長いので、電子ビーム照射領域内の炭素からＸ線が
発生しても、これはＸ線取出し窓で吸収されて、外部に
出て行かない。さらに、炭素は高融点でありＸ線発生材
料を接合するときの熱処理に耐える。さらに、炭素は熱
伝導が良好であり回転ターゲットを水冷するときに冷却
効率が良い。さらに、炭素は導電体であり回転ターゲッ
トに流れる電流（管電流）を金属製の回転軸に逃がすこ
とについても特に支障がない。なお、炭素の形態として
は、金属含浸型黒鉛（機械加工ができる）や、内面に金
属膜を被覆した黒鉛などを使うことができる。また、炭
素以外のベースの材質としては、例えばＳｉＣが考えら
れる。

【００１８】カーボンを接合するためのロー材としては
チタンを含むことが好ましいので、上述の金属ロー材４
６、４８としてＴｉ−Ａｇ−Ｃｕ系を用いている。とこ
ろで、Ｘ線発生材料とロー材との相性を考えると、チタ
ンを含むロー材を使う場合は、Ｘ線発生材料としては、
低融点（ロー付け温度）でチタンとの共晶合金を作らな
い金属（例えば、タングステンやモリブデン）を使うの
が好ましい。チタンと合金を作ってしまうような金属
（例えば、銅）をＸ線発生材料として使うと、合金にな
った場合に、Ｘ線発生材料から発生するＸ線にチタンの
特性Ｘ線が混じってしまうことになる。このチタンの特
性Ｘ線はベリリウム窓を透過してしまう。

【００１９】そこで、チタンと合金を作ってしまうよう
な金属（例えば、銅）をＸ線発生材料として使う場合
は、上述の第１の金属ロー材４６としてニッケルやクロ
ムを含む高温ロー材（加熱温度は１０００℃付近）を使
い、一方で、第２の金属ロー材４８としてＡｇ−Ｃｕ−
Ｉｎ系の低温ロー材（約７２０℃で接合可能）を使うの
が好ましい。こうすると、Ｘ線発生材料として銅、銀、
クロムなどを使うことができる。

【００２０】図６は上述のような回転ターゲット１０を
備えるＸ線管における回転ターゲット１０の取付部分の
構造を示す縦断面図（中心線を含む平面で切断した断面
図）である。Ｘ線管のチャンバー５０（真空容器）に
は、回転ターゲット１０を支持するハウジング５２が、
そのフランジ部５４のところでボルトで固定されてい
る。ハウジング５２の内部には回転駆動用のモータを構
成するステータ５６とロータ５８がある。ステータ５６
はハウジング５２に固定されており、ロータ５８は回転
軸３６に固定されている。回転軸３６の先端には回転台
１８が一体に形成されている。この回転台１８には上述
のように回転ターゲット１０が固定されている。回転軸
３６は、その先端側を２個の軸受６０で回転可能に支持
され、基端側を１個の軸受６２で回転可能に支持されて
いる。回転軸３６とハウジング５２の間は磁性流体シー
ル装置６６によって真空シールされている。回転軸３６
の内部には中空の静止軸３４が通っており、静止軸３４
の内部には、冷却水導入口６４から冷却水が導入され
る。静止ブレード３２に導かれて回転ターゲット１０を
冷却した冷却水は、回転軸３６の内周面と静止軸３４の
外周面との間の通路を戻ってきて、通路６６につながる
冷却水排出口から出ていく。

【００２１】ところで、回転ターゲット１０が回転する
間、電子ビームが当たるＸ線発生材料１４の空間的な位
置（焦点位置）は常に一定であることが理想的である。
もし、回転ターゲット１０の外周面の中心線がその回転
中心線から偏心していると、回転中に焦点位置が図６の
Ｙ方向に周期的に変動することになる。また、回転ター
ゲット１０の外周面の中心線がその回転中心線に対して
傾斜していると、回転中に焦点位置が図６のＸ方向に周
期的に変動することになる。したがって、回転軸３４の
外周面の中心線と回転ターゲット１０の外周面の中心線
とが完全に一致するように、回転ターゲット１０の外周
面を精度良く加工する必要がある。さらに、回転軸３４
が回転中に振れを生じないように、軸受６０、６２も高
精度のものを使う必要がある。先端側に２個の軸受６２
を使用している（通常は１個である）のは、回転振れを
できるだけ生じないようにするための対策である。この
実施形態では軸受６０、６２としてボールベアリングを
用いているが、空気静圧軸受を使うこともできる。焦点
位置のＹ方向の変動量は５μｍ以下にするのが好まし
く、Ｘ方向の変動量は１μｍ以下にするのが好ましい。
この実施形態のＸ線管を実測したところ、回転中のＹ方
向における焦点位置の変動量は４μｍ程度であり、Ｘ方
向の変動量は１μｍ以下であった。

【００２２】次に、このＸ線管の動作について説明す
る。図１及び図２において、熱陰極７４（図２を参照）
から電子ビーム６８を放射すると、これは回転ターゲッ
ト１０の外周面に照射される。すると、電子ビーム照射
領域内に存在するＸ線発生材料１４のみから目的の波長
のＸ線が発生し、このＸ線ビーム７０がＸ線取り出し窓
７２（図１を参照）から取り出される。Ｘ線発生材料１
４の材質をタングステンにした場合は、タングステンの
Ｋα１の特性Ｘ線（波長＝０．０２０９ｎｍ）を取り出
すことができる。Ｘ線取出し窓７２はＸ線管のチャンバ
ー５０（図６を参照）に設けられている。Ｘ線取出し窓
７２はベリリウムでできており、上述のタングステンの
特性Ｘ線はベリリウムを透過して外部に出ていく。とこ
ろで、回転ターゲット１０の炭素製のベース１２の一部
も電子ビーム照射領域内に存在しているので、このベー
ス１２からもＸ線が発生する。しかし、炭素の特性Ｘ線
の波長はタングステンの特性Ｘ線の波長と比較して非常
に長いので（数ｎｍ程度）、ベリリウム製のＸ線取出し
窓７２で吸収されて、Ｘ線管の外部には出て行かない。

【００２３】図２において、この実施形態で使用してい
る熱陰極７４は、通常のコイルフィラメントのタイプで
はなくて、炭素製の加熱体に六ホウ化ランタン７６を埋
め込んだものを用いている。

【００２４】図３は回転ターゲット上の電子ビーム照射
領域の付近を拡大して示した斜視図である。この例で
は、電子ビーム照射領域７８の形状は直径Ｄが約３０μ
ｍの円形である。電子ビーム照射領域７８のちょうど中
央をＸ線発生材料１４が横切るように、回転ターゲット
１０上の電子ビーム照射位置が調整されている。したが
って、電子ビーム照射領域７８では、そのほぼ中央に帯
状のＸ線発生材料１４があり、その両側に炭素製のベー
ス１２が存在している。この例では、Ｘ線発生材料１４
の幅ｔは３μｍである。幅が３μｍ（Ｘ線発生材料１４
の幅ｔに等しい）で長さが３０μｍ（電子ビーム照射領
域の直径Ｄに等しい）のＸ線発生領域（ターゲット上の
焦点となる）から発生するＸ線ビーム７０は、取り出し
角θ＝６度（ターゲット表面に対するＸ線ビームの取り
出し角度）で取り出すと、その断面寸法は、幅がｔに等
しくて、高さＨがＤの約１０分の１となる。すなわち、
見かけの焦点サイズはおよそ３μｍ×３μｍとなる。こ
のように極めて微小な焦点サイズが得られたのは、Ｘ線
発生材料１４の幅ｔを３μｍと非常に小さくできたから
である。６度の取り出し角にすれば（通常のＸ線管はこ
のような取り出し角になっている）、高さＨは電子ビー
ム照射領域７８の直径Ｄの１０分の１になるので、Ｘ線
発生材料１４の幅ｔの１０倍程度の直径の電子ビーム照
射領域７８を作れば、Ｘ線ビーム７０の幅と高さが、Ｘ
線発生材料の幅ｔと同程度のサイズとなる。

【００２５】図４は電子ビーム照射領域のサイズを変更
した別の例である。この例では、図３と同じ回転ターゲ
ット１０に対して、電子ビーム照射領域７８のサイズを
次のように変更している。この電子ビーム照射領域７８
は、幅Ｗが３０μｍ、長さＬが１００μｍである。この
場合でも、図３と全く同じ焦点サイズのＸ線ビーム７０
が得られる。なぜならば、Ｘ線発生材料１４に限ってい
えば、これに照射される電子ビームの面積が図３の場合
と同じだからである。すなわち、電子ビーム照射領域７
８の長さＬを長くしても焦点サイズには影響がなく、幅
Ｗだけが焦点サイズに影響している。したがって、Ｘ線
発生材料１４の幅ｔと、電子ビーム照射領域の幅Ｗ（Ｘ
線発生材料１４の長手方向の寸法）だけが、焦点サイズ
に影響している。

【００２６】実際のＸ線管では、図３のような直径３０
μｍの電子ビーム照射領域を作るよりも、図４に示すよ
うに幅Ｗだけが３０μｍとなるような細長い電子ビーム
照射領域を作る方が容易である。

【００２７】次に、この発明のＸ線管の第２の実施形態
（固定ターゲットＸ線管に適用したもの）を説明する。
図７は固定ターゲットの製造工程を示す斜視図である。
図７（ａ）に示すように、細長い直方体の形状をした炭
素製（例えば、金属含浸型黒鉛）の第１ベース８０と、
これと同じ形状及び材質の第２ベース８２とを用意し
て、これらの間にＸ線発生材料１４を挟んで固定ターゲ
ットを作るものである。帯状のＸ線発生材料１４の幅は
約５０μｍ、厚さは約３μｍである。

【００２８】まず、第１ベース８０と第２ベース８２の
互いに対向面にカーボン接着剤（接着剤自体が炭素材料
でできている）を塗布する。それから、帯状のＸ線発生
材料１４を第１ベース８０と第２ベース８２の間の幅方
向の中央位置に挟んでこれらを接合する。具体的には、
最初に、第１ベース８０と第２ベース８２に圧力をかけ
ながら大気中で４００℃まで加熱してカーボン接着剤を
硬化させる。次に、真空炉で１０００℃まで加熱してカ
ーボン接着剤を完全に固化させる。このときは圧力は必
要ない。図７（ｂ）は接合後の状態を示す。

【００２９】次に、この細長い直方体のブロックを、適
当な厚さ（例えば、０．５〜１ｍｍ）になるように、長
手方向に垂直な平面で切断（スライス）して、図７
（ｃ）に示すように、多くのターゲット片８４を作るこ
とができる。各ターゲット片８４は、その中央部にＸ線
発生材料がわずかに露出したものとなる。

【００３０】図８（ａ）はこのようにして作られたター
ゲット片８４の平面図である。全体としてはほぼ正方形
であり、第１ベース８０と第２ベース８２の間に接合面
８６があり、この接合面の中央付近にＸ線発生材料１４
が露出している。その露出サイズはおよそ５０μｍ×３
μｍである。このサイズは、図７（ａ）の帯状のＸ線発
生材料１４の断面寸法に等しい。

【００３１】ところで、実際に製造したものを観察する
と、接合面８６は肉眼では判別できず、第１ベース８０
と第２ベース８２の境界はほとんど認識できない。そし
て、接合面８６の中央付近にあるはずのＸ線発生材料１
４もまた、そのサイズがきわめて小さいがゆえに、肉眼
ではほとんど見ることができない。図８（ａ）では接合
面８６とＸ線発生材料１４を誇張して描いてある。

【００３２】図８（ｂ）は図８（ａ）のターゲット片８
４の外周を円形に加工したものである。中央のＸ線発生
材料１４が円形の中心にくるように加工をしてある。こ
のようにすると、Ｘ線発生材料１４のところに電子ビー
ムの照射位置を位置決めするのに、ターゲット片８４の
外周を基準にしてＸ線発生材料１４の位置を探すことが
できる。最終的には、実際にＸ線を発生させて、電子ビ
ームがＸ線発生材料１４に照射されているかどうかを確
認することになる。

【００３３】図１０は図８（ｂ）のターゲット片８４を
組み込んだ固定ターゲットＸ線管の一部を示した縦断面
図（中心線を含む平面で切断した断面図）である。円筒
状のターゲット基台８８の端面には円形の凹部が形成さ
れていて、この凹部にターゲット片８４がロー材（例え
ば、Ｔｉ−Ａｇ−Ｃｕ系）で接着固定されている。ター
ゲット基台８８の内側は冷却水８９によって冷却され
る。電子銃７４からの電子ビーム６８がターゲット片８
４のＸ線発生材料に当たると、そこからＸ線ビーム７０
が発生して、Ｘ線取出し窓９０から外部に出ていく。

【００３４】図９はターゲット片８４の電子ビーム照射
領域の付近を拡大して示した斜視図である。第１ベース
８０と第２ベース８２の接合部８６のところにＸ線発生
材料１４が露出している。その露出サイズは、長さＣが
約５０μｍ、幅ｔが約３μｍである。電子ビーム照射領
域７８の形状は直径Ｄが約３０μｍの円形である。この
状態で発生するＸ線ビームは図３に示すのとほぼ同じに
なる。すなわち、取り出し角θ＝６度で取り出したとき
のＸ線ビームの断面寸法は、およそ３μｍ×３μｍとな
る。

【００３５】

【発明の効果】この発明のＸ線管は、ターゲットの表面
上の電子ビーム照射領域内に、電子ビームが照射された
ときに目的の波長のＸ線を発生するＸ線発生部と、電子
ビームが照射されても目的の波長のＸ線をほとんど発生
しないベースとが存在するようにしたので、電子ビーム
照射領域よりも小さい焦点サイズを作ることができて、
きわめて微小な焦点サイズのマイクロフォーカスＸ線源
を得ることができる。また、微小な焦点サイズであるに
もかかわらず、管電流があまり小さくならないのでＸ線
強度も安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のＸ線管の一つの実施形態における回
転ターゲットを示す斜視図である。

【図２】図１の回転ターゲットの断面図である。

【図３】図１の回転ターゲット上の電子ビーム照射領域
の付近を拡大して示した斜視図である。

【図４】図３の電子ビーム照射領域のサイズを変更した
別の例の斜視図である。

【図５】回転ターゲットの一部を拡大して示した分解断
面図である。

【図６】図１の回転ターゲットを備えるＸ線管における
回転ターゲットの取付部分の構造を示す縦断面図であ
る。

【図７】固定ターゲットの製造工程を示す斜視図であ
る。

【図８】固定ターゲットのターゲット片の平面図であ
る。

【図９】固定ターゲットのターゲット片の電子ビーム照
射領域の付近を拡大して示した斜視図である。

【図１０】固定ターゲットＸ線管の一部を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

１０回転ターゲット１２ベース１４Ｘ線発生材料１６取付金具１８回転台３６回転軸３８第１ベース４０第２ベース４６第１の金属ロー材４８第２の金属ロー材６８電子ビーム７０Ｘ線ビーム７２Ｘ線取り出し窓７４熱陰極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｇ 1/52 Ｈ０５Ｇ 1/52 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ターゲットに電子ビームを照射して、タ
ーゲットの表面上の電子ビーム照射領域からＸ線を発生
させるＸ線管において、次の特徴を備えるＸ線管。（ａ）前記ターゲットは、前記電子ビームが照射された
ときに目的の波長のＸ線を発生するＸ線発生部と、前記
電子ビームが照射されても目的の波長のＸ線をほとんど
発生しないベースとからなる。（ｂ）前記電子ビーム照射領域の内部には前記Ｘ線発生
部と前記ベースの両方が存在していて、前記電子ビーム
照射領域の内部の前記Ｘ線発生部のみから目的の波長の
Ｘ線が発生する。
【請求項２】請求項１に記載のＸ線管において、前記
Ｘ線発生部は回転可能な円筒状のターゲットの外周面に
露出した１〜１０μｍの幅の環状のＸ線発生材料である
ことを特徴とするＸ線管。
【請求項３】請求項１に記載のＸ線管において、前記
Ｘ線発生部は固定ターゲットの表面に露出した１〜１０
μｍの幅の細長いＸ線材料であることを特徴とするＸ線
管。
【請求項４】請求項１から３までのいずれか１項に記
載のＸ線管において、前記ベースは炭素でできており、
Ｘ線取出し窓は炭素の特性Ｘ線を実質的に外部に取り出
さない材質で作られていることを特徴とするＸ線管。