JP2004207053A

JP2004207053A - Ｘ線管

Info

Publication number: JP2004207053A
Application number: JP2002375146A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Yoshiyama; 貴俊吉山; Tsutomu Inazuru; 務稲鶴
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】試料または試料を載持する試料台を大きく傾斜させる際に排気管が邪魔とならず、しかも、ターゲットの周囲の電界の乱れを低減することができるＸ線管を提供する。
【解決手段】電子銃部３の第２筒部３Ａの開口部に設けられたステム３Ｃの中心部に排気管５および保護キャップ７が配置されているため、板状の試料である試料板をＸ線出射窓２Ｃに近づけた状態でＸ線の照射方向と直交する軸廻りに傾斜させる際、試料板は排気管５および保護キャップ７に接触することなく大きな角度まで傾斜可能となる。また、排気管５の内端部はターゲット２Ｄを収容した第１筒部２Ｂ内には臨んでいないため、ターゲット２Ｄの周囲の電界の乱れが低減される。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料の非破壊検査などに使用されるＸ線発生装置に組み込まれるＸ線管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
試料を破壊することなくその内部構造を検査するための装置として、試料にＸ線を照射するＸ線管を組み込んだＸ線発生装置が従来一般に知られている（例えば特許文献１参照）。このＸ線発生装置は、試料の透視画像を得る非破壊検査システムの一部として、試料を透過したＸ線を検出するＸ線カメラと組み合わせて使用されるものであり、Ｘ線管のＸ線発生ポイントから試料までの距離が近いほど拡大率の大きな透視画像が得られる。
【０００３】
また、Ｘ線管としては、Ｘ線出射窓を有する筒部内にターゲットを収容した構造のＸ線発生部と、このＸ線発生部の筒部の周面から突出する筒部内に電子銃を収容した構造の電子銃部とを備えたものが従来一般に知られている（例えば特許文献２参照）。このＸ線管は、電子銃がターゲットに向けて電子線を出射すると、ターゲットがＸ線出射窓に向けてＸ線を出射するように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２２４６２４号公報（図１および図５参照）
【特許文献２】
特開平７−２９６７５１号公報（図１参照）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来一般に知られているＸ線管においては、内部を真空化するための排気管（チップ管）がＸ線発生部の筒部の周面に突設されている。このため、前述のように試料をＸ線発生部のＸ線出射窓に近づけた状態でＸ線の照射方向と直交する軸廻りに傾斜させる際、排気管が突設された方向には排気管が邪魔となって試料または試料を載持する試料台を大きく傾斜させることができず、試料の複雑な内部構造を立体的に観察するのに支障があることが判明した。
【０００６】
また、Ｘ線発生部の筒部内に収容されたターゲットの周囲においては、排気管の内端部の近傍で電界の乱れが発生するため、放電の原因となってＸ線管の安定した動作環境を得るのに支障があることも判明した。
【０００７】
そこで、本発明は、試料または試料を載持する試料台を大きく傾斜させる際に排気管が邪魔とならず、しかも、ターゲットの周囲の電界の乱れを低減することができるＸ線管を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＸ線管は、開口部にＸ線出射窓を有する第１筒部と、この第１筒部内に連通して第１筒部の周面から突出する第２筒部とを備えた真空外囲器内に電子銃およびターゲットが収容されており、電子銃がターゲットへ向けて電子線を出射し、ターゲットがＸ線出射窓を通してＸ線を出射するように構成されたＸ線管において、第２筒部には電子銃が収容され、第２筒部の開口部にはステムが設けられており、ステムの中心部に排気管が設置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るＸ線管では、第２筒部の開口部に設けられたステムの中心部に排気管が配置されており、Ｘ線出射窓を有する第１筒部の周面には排気管が突出していないため、試料板をＸ線出射窓に近づけた状態でＸ線の照射方向と直交する軸廻りに傾斜させる際に排気管が邪魔とならず、試料板は排気管に接触することなく大きな角度で傾斜可能となる。
【００１０】
また、排気管の内端部は電子銃を収容した第２筒部内に臨んでおり、Ｘ線出射窓を有する第１筒部内には臨んでいないため、ターゲットの周囲の電界の乱れが低減される。
【００１１】
さらに、排気管の内端部が電子銃を収容した第２筒部内に臨んでいるため、電子銃を構成する複雑な部品間の空間も確実に排気される。
【００１２】
また、第２筒部のステムの中心部に配置された排気管は、チップオフ長を十分に長くすることができ、Ｘ線管内を確実に真空化することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係るＸ線管の実施の形態を説明する。参照する図面において、図１は一実施形態に係るＸ線管の概略構造を示す全体斜視図、図２は図１に示したＸ線管の縦断面図である。
【００１４】
図１および図２に示すように、一実施形態に係るＸ線管１は、Ｘ線発生部２、電子銃部３、バルブ部４などを備えており、後述するＸ線発生部２の第１筒部２Ｂ、電子銃部３の第２筒部３Ａおよびバルブ部４のバルブ４Ａによって真空外囲器が構成されている。
【００１５】
Ｘ線発生部２は、取付フランジ２Ａが基端部に形成された第１筒部２Ｂを有し、その先端側の開口部にはＸ線出射窓２Ｃが装着されている。この第１筒部２Ｂの内部には、電子線（ｅ）の入射を受けてＸ線（ｘ）を発生する反射型のターゲット２Ｄが収容されている（図２参照）。このターゲット２Ｄは、バルブ部４の本体であるバルブ４Ａの中心部に保持具４Ｂを介して絶縁状態で保持された棒状の高圧陽極４Ｃの内端部に構成されており、Ｘ線出射窓２Ｃに向けてＸ線（ｘ）を出射する反射面２Ｄ１が高圧陽極４Ｃの軸線に斜交して形成されている。
【００１６】
電子銃部３は、Ｘ線発生部２の第１筒部２Ｂの内部に連通して第１筒部２Ｂの周面から突出する第２筒部３Ａを有し、その先端側の開口部には給電用のステムピン３Ｂを有するステム３Ｃが装着されている。そして、第２筒部３Ａの内部には、第１筒部２Ｂ内に収容されたターゲット２Ｄの反射面２Ｄ１に向けて電子線（ｅ）を出射するための電子銃３Ｄが収容されている。
【００１７】
電子銃３Ｄは、ステムピン３Ｂから供給される電力によって発熱するヒータ３Ｅと、ヒータ３Ｅにより加熱されて熱電子を放出する陰極３Ｆ、陰極３Ｆから放出される熱電子を収束して加速することにより、ターゲット２Ｄの反射面２Ｄ１へ向けて電子線（ｅ）を出射するフォーカスグリッド電極３Ｇなどを備えて構成されている。
【００１８】
ここで、電子銃部３の第２筒部３Ａの開口部に装着されたステム３Ｃの中心部には、Ｘ線管１の内部を真空化するための排気管（チップ管）５が配置されている。この排気管５は、内端部がステム３Ｃを貫通して第２筒部３Ａの内部に連通しており、その外端部は、Ｘ線管１内の真空状態を保持するようにチップオフ加工されている。この排気管５の外端部の扁平に潰されて切断されたチップオフ端には、合成樹脂の接着剤６により保護キャップ７が固定されている。
【００１９】
以上のように構成された一実施形態のＸ線管１は、例えば非破壊検査システムを構成する図示しないＸ線発生装置の筐体に取付フランジ２Ａが固定されることにより、筐体の外部にＸ線発生部２および電子銃部３が露出する状態でＸ線発生装置に組み込まれる。
【００２０】
このようにＸ線発生装置に組み込まれたＸ線管１は、図３および図４に示すように、Ｘ線カメラＸＣとの間に配置された板状の試料である試料板ＳＰの内部構造をＸ線カメラＸＣにより透視画像として観察するため、Ｘ線発生部２のＸ線出射窓２ＣからＸ線カメラＸＣに向けてＸ線（ｘ）を照射する（図２参照）。
【００２１】
ここで、Ｘ線管１のＸ線発生ポイントＸＰから試料板ＳＰまでの距離が近い程、Ｘ線カメラＸＣによる試料板ＳＰの透視画像の拡大率が大きくなるため、試料板ＳＰは、通常、Ｘ線発生ポイントＸＰに近接して配置される。また、試料板ＳＰの内部構造を立体的に観察する場合には、試料板ＳＰをＸ線の照射方向と直交する軸廻りに傾斜させる。
【００２２】
図３に示すように、試料板ＳＰをＸ線の照射方向と直交する軸廻りに傾斜させた状態で試料板ＳＰの観察ポイントＰをＸ線発生ポイントＸＰに接近させて立体的に観察する際、２点鎖線で示すように排気管５がＸ線発生部２の第１筒部２Ｂの周面から長く突出している従来例においては、試料板ＳＰが保護キャップ７に接触する距離まで、すなわち、Ｘ線発生ポイントＸＰから観察ポイントＰまでの距離がＤ１となる距離までしか試料板ＳＰの観察ポイントＰをＸ線発生ポイントＸＰに接近させることができない。
【００２３】
これに対し、図１および図２に示すように、排気管５および保護キャップ７が電子銃部３の第２筒部３Ａの開口部を塞ぐステム３Ｃの中心部に配置されている一実施形態のＸ線管１においては、図３に実線で示すように、試料板ＳＰが第１筒部２Ｂの先端部周縁に接触する距離まで、すなわち、Ｘ線発生ポイントＸＰから観察ポイントＰまでの距離がＤ２となる距離まで試料板ＳＰの観察ポイントＰをＸ線発生ポイントＸＰに接近させることができる。その結果、試料板ＳＰの観察ポイントＰの透視画像を一層大きく拡大して観察ポイントＰの非破壊検査を一層精密に行うことが可能となる。
【００２４】
一方、図４に示すように、試料板ＳＰをＸ線の照射方向と直交する軸廻りに傾斜させてＸ線発生ポイントＸＰから距離Ｄ３にある試料板ＳＰの観察ポイントＰを立体的に観察する際、２点鎖線で示すように排気管５がＸ線発生部２の第１筒部２Ｂの周面から長く突出している従来例においては、試料板ＳＰを保護キャップ８に接触するまでの角度θ１までしか傾斜させることができない。
【００２５】
これに対し、図１および図２に示すように、排気管５および保護キャップ７が電子銃部３のステム３Ｃの中心部に配置されている一実施形態のＸ線管１においては、図４に実線で示すように試料板ＳＰを取付フランジ２Ａの周縁に接触する角度θ２まで大きく傾斜させることができる。その結果、試料板ＳＰの観察ポイントＰの非破壊検査を立体的に一層精密に行うことが可能となる。
【００２６】
ここで、図５および図６に示すＸ線管１においては、Ｘ線発生部２の第１筒部２ＢがＧＮＤ電位（接地電位）であるのに対し、その中心部に収容された高圧陽極４Ｃおよびターゲット２Ｄには１００ｋＶ前後の高電圧が印加される。このため、高圧陽極４Ｃおよびターゲット２Ｄの周囲には、破線で示す等電位線で表示されるような電界が発生する。
【００２７】
この場合、図５に示すように排気管５の内端部が第１筒部２Ｂを貫通してその内周面に臨んでいるＸ線管１では、ターゲット２Ｄの周囲の等電位線が排気管５の内端部に向かって膨らむこととなり、ターゲット２Ｄの周囲の電界に乱れが発生する。この電界の乱れは放電の原因となり易いため、図５に示すＸ線管１では、動作環境が不安定となる恐れがある。
【００２８】
これに対し、図６に示す一実施形態のＸ線管１では、排気管５が電子銃部３のステム３Ｃの中心部に配置されており、その内端部はステム３Ｃ付近に臨んでいて第１筒部２Ｂの内部には臨んでいないため、ターゲット２Ｄの周囲の電界に乱れが発生しない。その結果、一実施形態のＸ線管１では、放電の原因の１つが除去され、安定した動作環境が得られる。
【００２９】
また、一実施形態のＸ線管１では、電子銃３Ｄを収容した第２筒部３Ａの内部に排気管５の内端部が臨んでいるため、ガス発生源となるヒータ３Ｅや、陰極３Ｆ、フォーカスグリッド電極３Ｇなどの複雑な構造の部品間の空間も効率よく確実に排気することができる。その結果、一実施形態のＸ線管１では、耐圧安定性が向上し、高寿命化が達成可能となる。そして、このような排気管５は、チップオフ長を十分に長くすることができ、Ｘ線管１内をより一層確実に真空化することが可能となる。
【００３０】
本発明に係るＸ線管は、一実施形態に限定されるものではない。例えば、取付フランジ２Ａは、図示のような円形に限らず、四角形や六角形などの任意の形状とすることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るＸ線管によれば、第２筒部の開口部に設けられたステムの中心部に排気管が配置されているため、試料を第１筒部の開口部に設けられたＸ線出射窓に近づけた状態でＸ線の照射方向と直交する軸廻りに傾斜させる際に排気管が邪魔とならない。従って、試料または試料を載持する試料台を排気管に接触することなく大きな角度で傾斜させることができ、試料の複雑な内部構造も立体的に観察することが可能となる。
【００３２】
また、排気管の内端部は電子銃を収容した第２筒部内に臨んでおり、Ｘ線出射窓を有する第１筒部内には臨んでいないため、ターゲットの周囲の電界の乱れを低減することができ、Ｘ線管の安定した動作環境を得ることができる。
【００３３】
さらに、排気管の内端部が電子銃を収容した第２筒部内に臨んでいるため、電子銃を構成する複雑な部品間の空間も効率よく確実に排気することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線管の概略構造を示す全体斜視図である。
【図２】図１に示したＸ線管の縦断面図である。
【図３】一実施形態に係るＸ線管の第１の作用を説明する正面図である。
【図４】一実施形態に係るＸ線管の第２の作用を説明する正面図である。
【図５】排気管の内端部が第１筒部の内周面に臨んでいるＸ線管のターゲットの周囲に発生する電界の等電位線を示すＸ線管の縦断面図である。
【図６】一実施形態に係るＸ線管のターゲットの周囲に発生する電界の等電位線を示すＸ線管の縦断面図である。
【符号の説明】
１…Ｘ線管、２…Ｘ線発生部、２Ａ…取付フランジ、２Ｂ…第１筒部、２Ｃ…Ｘ線出射窓、２Ｄ…ターゲット、２Ｄ１…反射面、３…電子銃部、３Ａ…第２筒部、３Ｂ…ステムピン、３Ｃ…ステム、３Ｄ…電子銃、３Ｅ…ヒータ、３Ｆ…陰極、３Ｇ…フォーカスグリッド電極、４…バルブ部、４Ａ…バルブ、４Ｂ…保持具、４Ｃ…高圧陽極、５…排気管、６…接着剤、７…保護キャップ、ＸＣ…Ｘ線カメラ、ＳＰ…試料板、Ｐ…観察ポイント、ＸＰ…Ｘ線発生ポイント。

Claims

開口部にＸ線出射窓を有する第１筒部と、この第１筒部内に連通して第１筒部の周面から突出する第２筒部とを備えた真空外囲器内に電子銃およびターゲットが収容されており、前記電子銃が前記ターゲットへ向けて電子線を出射し、前記ターゲットが前記Ｘ線出射窓を通してＸ線を出射するように構成されたＸ線管において、
前記第２筒部には前記電子銃が収容され、前記第２筒部の開口部にはステムが設けられており、
前記ステムの中心部に排気管が設置されていることを特徴とするＸ線管。