JP2003163098A

JP2003163098A - Ｘ線発生装置

Info

Publication number: JP2003163098A
Application number: JP2002250536A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shimono; 隆下野
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Development and Engineering Corp
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2003-06-06
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: JP4316211B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電子ビームの焦点形成に対する電圧変動の影
響を抑制することができるＸ線発生装置を提供するこ
と。【解決手段】Ｘ線発生装置は、カソード電極１５と、
このカソード電極１５が発生した電子ビームｅを制御す
るグリッド電極１７と、電子ビームｅを集束するフォー
カス電極１８と、電子ビームｅの衝突によりＸ線を放出
する陽極ターゲット１４とを具備する。カソード電極１
５およびグリッド電極１７間にはバイアス電圧発生部２
０からバイアス電圧Ｖbが印加される。陽極ターゲット
１３には管電圧発生部１９から管電圧Ｖtが印加され
る。分圧部３１は管電圧Ｖtを分圧してフォーカス電圧
Ｖfを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線管などを備えた
Ｘ線発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線発生装置は、Ｘ線を放出するＸ線管
を組み込んだ装置であり、医療用あるいは工業用の診断
装置などに数多く利用されている。Ｘ線管についても、
Ｘ線発生装置の用途に応じて種々のものが実用化されて
いる。例えば、Ｘ線で検査対象物の微細構造などを検査
する際には、Ｘ線の発生領域である陽極ターゲット上の
電子ビームの焦点寸法を数μmから数10μm程度としたＸ
線管、いわゆるマイクロフォーカスＸ線管が用いられて
いる（例えば特開2001-273860号公報参照）。

【０００３】上述したマイクロフォーカスＸ線管は、例
えばＸ線を放出する陽極ターゲットと陰極をそれぞれ真
空容器内に配置した構造を有している。陰極はヒータに
よる加熱で電子ビームを発生するカソード電極、管電流
を制御するグリッド電極、陽極ターゲット上における電
子ビームの焦点寸法を制御するフォーカス電極などから
構成されている。

【０００４】このような構成を有するＸ線管では、例え
ばカソード電極、陽極ターゲット、あるいはグリッド電
極を接地電位に設定し、陽極ターゲットに所定の管電圧
を印加することが一般的である。Ｘ線管の動作状態は、
例えばフォーカス電極やグリッド電極に印加する電圧を
制御することにより調整される。フォーカス電極に印加
する電圧を制御する場合、管電圧を生成する陽極ターゲ
ット用電源とは別に、フォーカス電極に印加するフォー
カス電圧を生成するためのフォーカス電極用電源が用い
られる。

【０００５】しかし、フォーカス電圧を制御する方式で
は、陽極ターゲットに印加する管電圧やフォーカス電極
に印加するフォーカス電圧に脈動などの変動があると、
電子ビームの焦点形状に影響を与え、微小焦点の形成が
困難になる。すなわち、電子ビームの焦点形状を最小に
する場合、例えば図７の符号Ｐで示すような管電圧とフ
ォーカス電圧との間の比例関係を維持することが重要で
ある。管電圧やフォーカス電圧が変動すると、図７のよ
うな比例関係が保たれず、微小焦点の形成が困難にな
る。本発明者の実験によれば、管電圧とフォーカス電圧
との比が0.15％変動すると、焦点径に大きく影響するこ
とが確認されている。

【０００６】上述したような点に対して、例えば特開平
7-29532号公報には、フォーカス電極を接地電位に設定
すると共に、陽極ターゲットに印加する電圧の変化に連
動させて、一定の比率でカソード電極に印加する電圧を
変化させるＸ線発生装置が記載されている。このような
従来のＸ線発生装置によれば、フォーカス電極は接地電
位を保持して変動することがないため、陽極ターゲット
に印加する電圧に脈動などが生じても、微小焦点を安定
に保つことができる。

【０００７】しかしながら、上記公報に記載されたＸ線
発生装置はフォーカス電極を接地電位に設定する必要が
あることから、装置構成上の制約が大きい。例えば、従
来のＸ線発生装置では陽極ターゲットやグリッド電極を
接地電位に設定することが一般的であるが、このような
Ｘ線発生装置には上記公報に記載された微小焦点の形成
方法を適用することはできない。このようなことから、
陽極ターゲットやグリッド電極を接地電位に設定する場
合においても、電子ビームの微小焦点の形成に対して電
圧変動が影響することを抑制し得る技術が求められてい
る。

【０００８】また、マイクロフォーカスＸ線管において
は、カソード電極とグリッド電極との間にバイアス電圧
を印加し、このバイアス電圧でＸ線を発生させる電子ビ
ームの電流（管電流）を制御している。このような管電
流の制御方式を適用する場合には、バイアス電圧を生成
するための電源を独立して設けることが一般的である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た管電流の制御方式ではバイアス電圧用の電源が故障し
た場合などにおいて、Ｘ線管内に過大な管電流が流れて
しまう。このような過大な管電流は陽極ターゲットの溶
融などの原因となることから、Ｘ線管の特性劣化、さら
には破壊などを招いてしまう。そこで、管電流をカソー
ド電極に印加するバイアス電圧で制御する場合におい
て、その信頼性や安全性を高めることが望まれている。

【００１０】本発明の目的は、陽極ターゲットやグリッ
ド電極を接地電位に設定する場合においても、電子ビー
ムの焦点形成に対して電圧変動の影響を抑制することを
可能にしたＸ線発生装置を提供することにある。本発明
の他の目的は、管電流をカソード電極に印加するバイア
ス電圧で制御する場合において、過大な管電流が流れる
ことを防ぐことによって、信頼性や安全性を高めたＸ線
発生装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明における第１のＸ
線発生装置は、電子ビームを発生するカソード電極と、
前記カソード電極が発生した前記電子ビームの流れを制
御するグリッド電極と、前記電子ビームを集束するフォ
ーカス電極と、前記フォーカス電極で集束された前記電
子ビームの衝突によりＸ線を放出する陽極ターゲット
と、前記カソード電極および前記グリッド電極間に印加
するバイアス電圧を生成するバイアス電圧発生部と、前
記陽極ターゲットに印加する管電圧を生成する管電圧発
生部と、前記管電圧を分圧してフォーカス電圧を生成
し、このフォーカス電圧を前記フォーカス電極に印加す
る分圧部とを具備することを特徴としている。

【００１２】本発明のＸ線発生装置においては、管電圧
を分圧してフォーカス電圧を生成しているため、管電圧
に脈動などの変動があっても管電圧とフォーカス電圧の
比例関係を維持することができる。従って、管電圧の変
動が電子ビームの焦点寸法に与える影響が抑制され、そ
の結果として電子ビームの微小焦点を再現性よく形成す
ることが可能となる。

【００１３】第１のＸ線発生装置は、さらに分圧部でフ
ォーカス電圧を分圧してカソード電圧を生成し、このカ
ソード電圧とバイアス電圧発生部が生成するバイアス電
圧とを合成することを特徴としている。このような場合
において、分圧部で生成するカソード電圧は、これと同
じ大きさの電圧がカソード電極およびグリッド電極間に
印加された場合に管電流が流れない大きさに設定され
る。これによって、Ｘ線発生装置の安全性を高めること
が可能となる。

【００１４】本発明における第２のＸ線発生装置は、電
子ビームを発生するカソード電極と、前記カソード電極
が発生した前記電子ビームの流れを制御するグリッド電
極と、前記電子ビームを集束するフォーカス電極と、前
記フォーカス電極で集束された前記電子ビームの衝突に
よりＸ線を放出する陽極ターゲットと、前記陽極ターゲ
ットに印加する管電圧を生成する管電圧発生部と、前記
フォーカス電極に印加するフォーカス電圧を生成するフ
ォーカス電圧発生部と、前記カソード電極および前記グ
リッド電極間に印加するバイアス電圧を生成するバイア
ス電圧発生部と、前記フォーカス電圧を分圧してカソー
ド電圧を生成し、このカソード電圧を前記バイアス電圧
と合成して前記カソード電極に印加する分圧部とを具備
することを特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。

【００１６】図１は本発明の第１の実施形態によるＸ線
発生装置の構成を示す図である。同図に示すＸ線発生装
置は、マイクロフォーカスＸ線管１０を有している。マ
イクロフォーカスＸ線管１０は全体が真空容器１１で構
成されており、真空容器１１内の一方の側には陰極１２
が配置され、また他方の側には陽極１３が配置されてい
る。陽極１３は陽極ターゲット１４を有している。

【００１７】陰極１２は、例えば電子ビームｅを発生す
るカソード電極１５と、カソード電極１５を加熱するヒ
ータ１６と、電子ビームｅの流れ（例えば管電流）を制
御するグリッド電極１７と、電子ビームｅを集束して陽
極ターゲット１４上に形成される電子ビームの焦点形状
を制御するフォーカス電極１８とから構成されている。

【００１８】この実施形態のＸ線発生装置では、グリッ
ド電極１７が接地電位Ｇとされている。陽極ターゲット
１４と接地電位Ｇとの間には出力可変の管電圧発生部１
９が接続されており、陽極ターゲット１４にはグリッド
電極１７に対して正の管電圧Ｖtが印加される。管電圧
Ｖtは所定の値に制御されている。

【００１９】また、カソード電極１５と接地電位Ｇとの
間には出力可変のバイアス電圧発生部２０が接続されて
おり、カソード電極１５にはグリッド電極１７に対して
正のバイアス電圧Ｖbが印加される。このカソード電極
１５とグリッド電極１７との間のバイアス電圧Ｖbによ
って、Ｘ線管１０の管電流が制御される。ヒータ１６に
はヒータ電圧発生部２１からＤＣあるいはＡＣの所定電
力が供給される。

【００２０】管電圧発生部１９の両端には、分圧部３１
が並列に接続されている。分圧部３１は2個の抵抗Ｒ₁、
Ｒ₂により構成されている。これら2個の抵抗Ｒ₁、Ｒ₂は
直列に接続されており、例えば管電圧発生部１９の電位
の高い側から順に、第１の抵抗Ｒ₁および第２の抵抗Ｒ₂
とされている。第１の抵抗Ｒ₁と第２の抵抗Ｒ₂との接続
点ａはフォーカス電極１８に接続されており、第２の抵
抗Ｒ₂の両端の電圧がフォーカス電圧Ｖfを形成してい
る。

【００２１】すなわち、分圧部３１は管電圧Ｖtを第１
の抵抗Ｒ₁および第２の抵抗Ｒ₂に基づいて分圧し、第２
の抵抗Ｒ₂の両端にフォーカス電圧Ｖfを生成するもので
ある。そして、フォーカス電極１８と接地電位Ｇとの間
には、分圧部３１で管電圧Ｖtを分圧することにより生
成したフォーカス電圧Ｖfが印加される。フォーカス電
極１８にはグリッド電極１７に対して正のフォーカス電
圧Ｖfが印加されている。

【００２２】上記構成を有するＸ線発生装置において、
カソード電極１５で発生した電子ビームｅはグリッド電
極１７で管電流が制御され、さらにフォーカス電極１８
で集束されて陽極ターゲット１４上に衝突する。陽極タ
ーゲット１４への電子ビームｅの衝突によって、陽極タ
ーゲット１４から例えば矢印Ｙ方向にＸ線が放出され
る。この際、フォーカス電極１８に印加されるフォーカ
ス電圧Ｖfは、管電圧Ｖtとの関係において、Ｖf＝Ｖt×Ｒ₂／（Ｒ₁＋Ｒ₂） ……(1) となる。

【００２３】(1)式から分かるように、フォーカス電圧
Ｖfと管電圧Ｖtは図７に示したような比例関係を有して
いる。このフォーカス電圧Ｖfと管電圧Ｖtの比例関係
は、基本的に管電圧Ｖｔに脈動などの変動があっても維
持されるため、管電圧Ｖｔの変動が電子ビームの焦点径
に与える影響を小さくすることができる。その結果とし
て、陽極ターゲット１４上に電子ビームの微小焦点を再
現性よく形成することが可能となる。

【００２４】このように、第１の実施形態のＸ線発生装
置によれば、電子ビームの焦点形成に対して電圧変動の
影響を少なくすることができ、それによって陽極ターゲ
ット１４上に電子ビームの微小焦点を再現性よく形成す
ることが可能となる。さらに、分圧部３１で管電圧Ｖt
を分圧してフォーカス電圧Ｖfを生成しているため、従
来のＸ線発生装置のようにフォーカス電圧発生部を管電
圧発生部１９とは別途に設ける必要がなく、Ｘ線発生装
置の装置構成を簡易化することが可能となる。なお、こ
の実施形態ではグリッド電極１７を接地電位Ｇに設定し
たが、例えば陽極ターゲット１４を接地電位に設定した
場合も同様の動作となる。

【００２５】次に、本発明の第２の実施形態によるＸ線
発生装置について、図２を参照して説明する。図２は本
発明の第２の実施形態によるＸ線発生装置の構成を示す
図である。なお、図２において、図１と対応する部分に
は同一符号を付し、重複する説明を一部省略する。

【００２６】図２に示すＸ線発生装置においては、上述
した第１の実施形態と同様に、管電圧発生部１９の両端
に分圧部３１が並列に接続されている。ただし、この分
圧部３１は3個の抵抗Ｒ₁、Ｒ₂₁、Ｒ₂₂により構成されて
いる。これら3個の抵抗Ｒ₁、Ｒ₂₁、Ｒ₂₂は直列に接続さ
れており、例えば管電圧発生部１９の電位の高い側から
順に、第１の抵抗Ｒ₁、第２の抵抗Ｒ₂₁および第３の抵
抗Ｒ₂₂とされている。

【００２７】そして、第１の抵抗Ｒ₁と第２の抵抗Ｒ₂₁
との接続点ａは、第１の実施形態と同様にフォーカス電
極１８に接続されており、2つの抵抗Ｒ₂₁、Ｒ₂₂の両端
の電圧がフォーカス電圧Ｖfとして、フォーカス電極１
８と接地電位Ｇとの間に印加されている。フォーカス電
圧Ｖfはグリッド電極１７に対して正の電圧である。

【００２８】第２の実施形態のＸ線発生装置において、
フォーカス電圧Ｖfの生成に関する分圧部３１の働きは
第１の実施形態と同様であり、フォーカス電圧Ｖfは管
電圧Ｖtに対して比例関係を有している。すなわち、フ
ォーカス電圧Ｖfは管電圧Ｖtとの関係において、Ｖf＝Ｖt×（Ｒ₂₁＋Ｒ_22）／（Ｒ₁＋Ｒ₂₁＋Ｒ₂₂） ……(2) となる。このように、フォーカス電圧Ｖfと管電圧Ｖtは
図７に示したような比例関係を有しており、管電圧Ｖt
の変動が電子ビームの焦点径に与える影響を小さくする
ことができる。

【００２９】この第２の実施形態のＸ線発生装置では、
さらに分圧部３１における第２の抵抗Ｒ₂₁と第３の抵抗
Ｒ₂₂の接続点ｂが、バイアス電圧発生部２０を介してカ
ソード電極１５に接続されている。すなわち、分圧部３
１はフォーカス電圧Ｖfを第２の抵抗Ｒ₂₁と第３の抵抗
Ｒ₂₂に基づいて分圧し、第３の抵抗Ｒ₂₂の両端にグリッ
ド電極１７に対してカソード電極１５が正電圧となるカ
ソード電圧Ｖc（図示せず）を生成している。この第３
の抵抗Ｒ₂₂の両端に生成されるカソード電圧Ｖcは、バ
イアス電圧発生部２０の出力電圧と合成される。

【００３０】ここで、図２におけるバイアス電圧発生部
２０は、グリッド電極１７に対してカソード電極１５が
負電圧となるように接続されており、カソード電極１５
に負の出力電圧Ｖb′（図示せず）を印加している。そ
して、第２の抵抗Ｒ₂₁と第３の抵抗Ｒ₂₂の接続点ｂはバ
イアス電圧発生部２０の正の端子に接続されているた
め、カソード電極１５には第３の抵抗Ｒ₂₂の両端の電圧
（カソード電圧）Ｖcとバイアス電圧発生部２０の出力
電圧Ｖb′の差が供給される。

【００３１】ところで、マイクロフォーカスＸ線管にお
いては、前述したようにカソード電極１５とグリッド電
極１７との間のバイアス電圧Ｖbによって管電流が制御
される。さらに、バイアス電圧Ｖbとフォーカス電圧Ｖf
との間には図３の符号Ｑで示したような関係がある。図
３の横軸はフォーカス電圧[V]、縦軸はバイアス電圧
[V]、直線Ｑは管電流遮断バイアス電圧を示している。

【００３２】図３に示すように、管電流遮断バイアス電
圧Ｑを境にして、その上方は管電流が流れない領域、下
方は管電流が流れる領域となる。言い換えると、あるフ
ォーカス電圧Ｖfに対して管電流遮断バイアス電圧Ｑよ
り小さいバイアス電圧Ｖbでなければ、管電流は流れな
い。なお、符号Ｑ1は管電流が40μAの場合を示してい
る。

【００３３】また、図７の関係から分かるように、管電
圧Ｖtの動作範囲が例えば0〜80kVの場合、フォーカス電
圧Ｖfの調整範囲は0〜2000Vとなる。この場合、図３の
関係から、管電流が流れるバイアス電圧Ｖbの調整範囲
は例えば0〜150Vとなる。図１に示した第１の実施形態
においては、このような範囲（例えば0〜150V）のバイ
アス電圧Ｖbを、グリッド電極１７に対してカソード電
極１５が正の電圧となるように接続したバイアス電圧発
生部２０の出力電圧で直接的に調整している。

【００３４】一方、図２に示した第２の実施形態の分圧
部３１において、第３の抵抗Ｒ₂₂の両端に生成される電
圧（カソード電圧）Ｖcは、フォーカス電圧Ｖfに比例す
る。すなわち、第２の抵抗Ｒ₂₁と第３の抵抗Ｒ₂₂の接続
点ｂにおける電圧（第３の抵抗Ｒ₂₂の両端の電圧Ｖc）
は、Ｖc＝Ｖf×Ｒ₂₁／（Ｒ₂₁＋Ｒ₂₂） ……(3) となり、フォーカス電圧Ｖfに比例していることが分か
る。また、フォーカス電圧Ｖfは管電圧Ｖtに比例してい
るため、カソード電圧Ｖcと管電圧Ｖtは比例関係にあ
る。

【００３５】そこで、第２の実施形態のＸ線発生装置に
おいては、第３の抵抗Ｒ₂₂の両端に生成されるカソード
電圧Ｖcを、これと同じ大きさの電圧がカソード電極１
５およびグリッド電極１７間に印加された場合に管電流
が流れない大きさ、すなわち図３に示した管電流遮断バ
イアス電圧Ｑに設定し、この管電流遮断カソード電圧Ｖ
cとバイアス電圧発生部２０の発生電圧Ｖｂ′とを合成
してカソード電極１５に印加している。この場合、管電
流遮断カソード電圧Ｖcは、例えば管電流遮断バイアス
電圧Ｑ（図３）の直線に沿って変化する。

【００３６】さらに、図３に示した関係から分かるよう
に、管電流を流す場合にはバイアス電圧発生部２０の発
生電圧Ｖｂ′は管電流遮断カソード電圧Ｖcを下げる方
向のみに制御すればよい。すなわち、正の電圧である管
電流遮断カソード電圧Ｖcと負の電圧であるバイアス電
圧発生部２０の発生電圧Ｖｂ′とを合成し、これらの差
をカソード電極１５にバイアス電圧Ｖb（＝Ｖc−Ｖ
ｂ′）として印加して管電流を制御している。

【００３７】このため、管電流の制御に必要なバイアス
電圧発生部２０の発生電圧Ｖｂ′を、例えば0〜30Vとい
うような範囲とすることができる。このような狭い範囲
の発生電圧Ｖｂ′で、管電流を十分に制御することがで
きる。よって、バイアス電圧発生部２０の構成や制御を
簡素化することが可能となる。さらに、バイアス電圧発
生部２０が故障した場合においても、カソード電極１５
には管電流遮断カソード電圧Ｖcが分圧部３１から印加
されるため、過大な管電流が流れて陽極ターゲット１４
が溶融するような事故の発生を防ぐことができる。

【００３８】ここで、フォーカス電圧Ｖfを変えた場合
の管電流とバイアス電圧発生部２０の発生電圧Ｖｂ′と
の関係について、図４を参照して説明する。図４の縦軸
は管電流[μA]、横軸はバイアス電圧発生部２０の発生
電圧Ｖｂ′[V]であり、符号Ｖ1はフォーカス電圧Ｖfが4
00Vの場合、符号Ｖ2はフォーカス電圧が1000Vの場合で
ある。このように、バイアス電圧発生部２０の発生電圧
Ｖｂ′の範囲が例えば0〜30Vの狭い範囲であっても、管
電流を必要な範囲に制御することできる。

【００３９】上述した第２の実施形態のＸ線発生装置に
よれば、分圧部３１で管電圧Ｖtを分圧してフォーカス
電圧Ｖfを生成しているため、電子ビームの焦点形成に
対して電圧変動の影響を少なくすることができる。ま
た、分圧部３１で生成した管電流遮断カソード電圧Ｖc
とバイアス電圧発生部２０の発生電圧Ｖｂ′との差を、
バイアス電圧Ｖｂとしてカソード電極１５に印加してい
るため、バイアス電圧発生部２０の構成や制御を簡素化
することができる。

【００４０】加えて、バイアス電圧発生部２０が故障し
た場合においても、カソード電極１５には管電流遮断カ
ソード電圧Ｖcが分圧部３１から印加されるため、過大
な管電流によるＸ線管１０の特性劣化や破壊を防ぐこと
が可能となる。すなわち、Ｘ線発生装置の信頼性や安全
性を大幅に高めることができる。なお、この実施形態で
はグリッド電極１７を接地電位Ｇに設定した場合につい
て説明したが、例えば陽極ターゲット１４を接地電位に
設定した場合も同様の動作となる。

【００４１】次に、本発明の第３の実施形態によるＸ線
発生装置について、図５を参照して説明する。図５は本
発明の第３の実施形態によるＸ線発生装置の構成を示す
図である。なお、図５において、図１および図２と対応
する部分には同一符号を付し、重複する説明を一部省略
する。

【００４２】第３の実施形態のＸ線発生装置は、陽極タ
ーゲット１４すなわちアノード１２が接地Ｇされてい
る。また、マイクロフォーカスＸ線管１０に供給する電
源電圧を発生する高電圧発生部２２、およびこの高電圧
発生部２２を制御する制御部３０などが設けられ、高電
圧発生部２２は例えば絶縁物に収納されている。分圧部
３１の働きは前述した第２の実施形態と同様である。

【００４３】この第３の実施形態においては、管電圧発
生部１９で発生した負電圧がグリッド電極１７に印加さ
れている。また、管電圧発生部１９の出力電圧が管電圧
検出部３２で検出される。管電圧検出部３２で検出され
た管電圧値Ｖ1と設定された管電圧設定値Ｖ0とが、管電
圧比較部３３で比較される。この比較データが管電圧制
御部３４に送られ、管電圧制御部３４によって管電圧値
Ｖ1と管電圧設定値Ｖ0が等しくなるように管電圧発生部
１９が制御される。

【００４４】また、カソード電極１５および陽極ターゲ
ット１４間を流れる管電流Ｉ1は管電流検出部３５で検
出される。管電流検出部３５で検出された管電流値Ｉ1
と設定された管電流設定値Ｉ0とが、管電流比較部３６
で比較される。この比較データがバイアス電圧制御部３
７に送られ、バイアス電圧制御部３７によって管電流値
Ｉ1と管電流設定値Ｉ0が等しくなるようにバイアス電圧
発生部２０が制御される。ヒータ電圧発生部２１はヒー
タ電圧制御部３８によって制御される。

【００４５】上記した構成を有するＸ線発生装置におい
て、ヒータ１６による加熱でカソード電極１５から電子
ｅが放出して管電流が流れる。カソード電極１５から放
出された電子ビームｅは、グリッド電極１７で管電流が
制御され、さらにフォーカス電極１８で集束されて陽極
ターゲット１４上に衝突し、陽極ターゲット１４から矢
印Ｙ方向にＸ線が放出される。

【００４６】上述した第３の実施形態のＸ線発生装置に
よれば、陽極ターゲット１４の電圧が脈動などによって
変化しても、フォーカス電極１８に最適なフォーカス電
圧を印加することができる。これによって、陽極ターゲ
ット１４上に電子ビームの微小焦点を再現性よく形成す
ることが可能となる。また、前述した第２の実施形態と
同様に、バイアス電圧の制御範囲を小さくすることがで
き、簡単な制御回路で高分解能の管電流を安定に制御す
ることが可能となる。

【００４７】次に、本発明の第４の実施形態によるＸ線
発生装置について、図６を参照して説明する。図６は本
発明の第４の実施形態によるＸ線発生装置の構成を示す
図である。なお、図６において、図１および図２と対応
する部分には同一符号を付し、重複する説明を一部省略
する。

【００４８】この第４の実施形態のＸ線発生装置は、グ
リッド電極１７が接地電位Ｇとされている。陽極ターゲ
ット１４と接地電位Ｇとの間には出力可変の管電圧発生
部１９が接続されており、陽極ターゲット１４にはグリ
ッド電極１７に対して正の管電圧Ｖtが印加される。フ
ォーカス電極１８と接地電位Ｇとの間には出力可変のフ
ォーカス電圧発生部２３が接続されており、フォーカス
電極１８にはグリッド電極１７に対して正のフォーカス
電圧Ｖfが印加される。バイアス電圧発生部２０はカソ
ード電極１５に負の電圧（出力電圧Ｖb′（図示せ
ず））を印加するように、カソード電極１５と接地電位
Ｇとの間に接続されている。

【００４９】フォーカス電圧発生部２３の両端には、分
圧部４１が並列に接続されている。この分圧部４１は2
個の抵抗Ｒ₂₁、Ｒ₂₂により構成されている。これら2個
の抵抗Ｒ₂₁、Ｒ₂₂は直列に接続されており、例えばフォ
ーカス電圧Ｖf２３の電位の高い側から順に、第１の抵
抗Ｒ₂₁および第２の抵抗Ｒ₂₂とされている。そして、分
圧部４１における第１の抵抗Ｒ₂₁と第２の抵抗Ｒ₂₂の接
続点ｂが、バイアス電圧発生部２０を介してカソード電
極１５に接続されている。

【００５０】すなわち、分圧部４１はフォーカス電圧Ｖ
fを第１の抵抗Ｒ₂₁と第２の抵抗Ｒ₂ ₂に基づいて分圧
し、第２の抵抗Ｒ₂₂の両端にグリッド電極１７に対して
カソード電極１５が正の電圧となるカソード電圧Ｖc
（図示せず）を生成している。この第２の抵抗Ｒ₂₂の両
端に生成されるカソード電圧Ｖcは、バイアス電圧発生
部２０の出力電圧Ｖb′と合成される。第１の抵抗Ｒ₂₁
と第２の抵抗Ｒ₂₂の接続点ｂはバイアス電圧発生部２０
の正の端子に接続されているため、カソード電極１５に
は第２の抵抗Ｒ₂₂の両端の電圧（カソード電圧）Ｖcと
バイアス電圧発生部２０の出力電圧Ｖb′の差が供給さ
れる。

【００５１】この第４の実施形態のＸ線発生装置におい
ては、前述した第２の実施形態と同様に、第２の抵抗Ｒ
₂₂の両端に生成されるカソード電圧Ｖcを、これと同じ
大きさの電圧がカソード電極１５およびグリッド電極１
７間に印加された場合に管電流が流れない大きさに設定
している。カソード電極１５には、管電流遮断カソード
電圧（正電圧）Ｖcとバイアス電圧発生部２０の発生電
圧（負電圧）Ｖｂ′との差（Ｖc−Ｖｂ′）がバイアス
電圧Ｖbとして印加され、このバイアス電圧Ｖb（＝Ｖc
−Ｖｂ′）によって管電流を制御している。

【００５２】このように、第４の実施形態のＸ線発生装
置によれば、第２の実施形態と同様に、管電流の制御に
必要なバイアス電圧発生部２０の調整範囲を狭くするこ
とができる。これによって、バイアス電圧発生部２０の
構成や制御を簡素化することが可能となる。さらに、バ
イアス電圧発生部２０が故障した場合においても、カソ
ード電極１５には管電流遮断カソード電圧Ｖcが分圧部
３１から印加されるため、過大な管電流によるＸ線管１
０の特性劣化や破壊を防ぐことが可能となる。すなわ
ち、Ｘ線発生装置の信頼性や安全性を大幅に高めること
ができる。

【００５３】なお、この実施形態ではグリッド電極１７
を接地電位Ｇに設定した場合について説明したが、例え
ば陽極ターゲット１４を接地電位に設定した場合も同様
の動作となる。

【００５４】

【発明の効果】本発明のＸ線発生装置によれば、電子ビ
ームの焦点形成に対する電圧変動の影響を抑制すること
ができる。よって、陽極ターゲット上に電子ビームの微
小焦点を再現性よく形成することが可能となる。さら
に、Ｘ線発生装置の信頼性や安全性を高めることができ
る。このような本発明のＸ線発生装置が、医療用や工業
用の診断装置などとして有効に利用されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態によるＸ線発生装置の
概略構成および回路構成を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施形態によるＸ線発生装置の
概略構成および回路構成を示す図である。

【図３】本発明の実施形態におけるＸ線発生装置の管電
圧とフォーカス電圧との関係を示す特性図である。

【図４】本発明の第２の実施形態におけるＸ線発生装置
のバイアス電圧発生部の出力電圧と管電流との関係を示
す特性図である。

【図５】本発明の第３の実施形態によるＸ線発生装置の
概略構成および回路構成を示す図である。

【図６】本発明の第４の実施形態によるＸ線発生装置の
概略構成および回路構成を示す図である。

【図７】Ｘ線発生装置における管電圧とフォーカス電圧
との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１０・・・マイクロフォーカスＸ線管１１・・・真空容器１２・・・陰極１３・・・陽極１４・・・陽極ターゲット１５・・・カソード電極１６・・・ヒータ１７・・・グリッド電極１８・・・フォーカス電極１９・・・管電圧発生部２０・・・バイアス電圧発生部３１、４１・・・分圧部ｅ・・・電子ビームＶt・・・管電圧Ｖf・・・フォーカス電圧Ｖｂ・・・バイアス電圧Ｒ_1、Ｒ_2、Ｒ_21、Ｒ₂₂・・・分圧部の抵抗

───────────────────────────────────────────────────── 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 1/34 Ｈ０５Ｇ 1/34 Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビームを発生するカソード電極と、前記カソード電極が発生した前記電子ビームの流れを制
御するグリッド電極と、前記電子ビームを集束するフォーカス電極と、前記フォーカス電極で集束された前記電子ビームの衝突
によりＸ線を放出する陽極ターゲットと、前記カソード電極および前記グリッド電極間に印加する
バイアス電圧を生成するバイアス電圧発生部と、前記陽極ターゲットに印加する管電圧を生成する管電圧
発生部と、前記管電圧を分圧してフォーカス電圧を生成し、このフ
ォーカス電圧を前記フォーカス電極に印加する分圧部と
を具備することを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】前記分圧部で前記フォーカス電圧を分圧
してカソード電圧を生成し、このカソード電圧と前記バ
イアス電圧発生部が生成する前記バイアス電圧とを合成
することを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項３】前記分圧部で生成する前記カソード電圧
は、これと同じ大きさの電圧が前記カソード電極および
前記グリッド電極間に印加された場合に管電流が流れな
い大きさに設定されている請求項２記載のＸ線発生装
置。
【請求項４】前記分圧部は前記管電圧発生部に対して
並列に接続されている請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項５】前記分圧部は前記管電圧発生部の電位の
高い側から順に第１の抵抗、第２の抵抗および第３の抵
抗が直列に接続されて構成されており、前記第１の抵抗
と前記第２の抵抗との接続点がフォーカス電極に接続さ
れ、前記第２の抵抗と前記第３の抵抗との接続点がバイ
アス電圧発生部に接続されている請求項２記載のＸ線発
生装置。
【請求項６】電子ビームを発生するカソード電極と、
前記カソード電極が発生した電子ビームの流れを制御す
るグリッド電極と、前記電子ビームを集束するフォーカ
ス電極と、前記フォーカス電極で集束された電子ビーム
の衝突によりＸ線を放出する陽極ターゲットとを有する
Ｘ線管と、前記カソード電極および前記グリッド電極間に印加する
バイアス電圧を生成するバイアス電圧発生部と、前記Ｘ線管に流れる管電流を検出し、検出した前記管電
流と基準値を比較して、前記バイアス電圧発生部が生成
する前記バイアス電圧を制御するバイアス電圧制御部
と、前記陽極ターゲットに印加する管電圧を生成する管電圧
発生部と、前記管電圧発生部が生成する前記管電圧を検出し、検出
した前記管電圧と基準値を比較して、前記管電圧を制御
する管電圧制御部と、前記管電圧を分圧してフォーカス電圧を生成し、このフ
ォーカス電圧を前記フォーカス電極に印加する分圧部と
を具備することを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項７】前記分圧部で前記フォーカス電圧を分圧
してカソード電圧を生成し、このカソード電圧と前記バ
イアス電圧発生部が生成する前記バイアス電圧とを合成
することを特徴とする請求項６記載のＸ線発生装置。
【請求項８】前記分圧部で生成する前記カソード電圧
は、これと同じ大きさの電圧が前記カソード電極および
前記グリッド電極間に印加された場合に管電流が流れな
い大きさに設定されている請求項７記載のＸ線発生装
置。
【請求項９】電子ビームを発生するカソード電極と、前記カソード電極が発生した前記電子ビームの流れを制
御するグリッド電極と、前記電子ビームを集束するフォーカス電極と、前記フォーカス電極で集束された前記電子ビームの衝突
によりＸ線を放出する陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットに印加する管電圧を生成する管電圧
発生部と、前記フォーカス電極に印加するフォーカス電圧を生成す
るフォーカス電圧発生部と、前記カソード電極および前記グリッド電極間に印加する
バイアス電圧を生成するバイアス電圧発生部と、前記フォーカス電圧を分圧してカソード電圧を生成し、
このカソード電圧を前記バイアス電圧発生部が生成する
前記バイアス電圧と合成して前記カソード電極に印加す
る分圧部とを具備することを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項１０】前記分圧部で生成する前記カソード電
圧は、これと同じ大きさの電圧が前記カソード電極およ
び前記グリッド電極間に印加された場合に管電流が流れ
ない大きさに設定されている請求項９記載のＸ線発生装
置。