JP2007048583A - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転対陰極を備えたＸ線発生装置において、高輝度のポイントフォーカス用Ｘ線を得る。
【解決手段】 回転対陰極１は、回転軸２を対称軸とする裁頭円錐状となっている。電子線照射手段５は、回転対陰極１の外周面側の所定の２箇所に配置された２つのフィラメント６を備えている。そして、２つのフィラメント６から放出された電子線を回転対陰極１の外周面の２箇所に照射すると、この２箇所の照射部で発生した２本のポイントフォーカス用Ｘ線７が回転対陰極１の裁頭円錐の仮想頂点４よりも外側の交差点８で交差する。したがって、交差点８でのＸ線強度は２倍となり、高輝度のポイントフォーカス用Ｘ線を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、回転対陰極を備えたＸ線発生装置に関する。

従来の回転対陰極を備えたＸ線発生装置には、円筒状の回転対陰極を回転させ、回転対陰極の外周面側に配置されたフィラメントから放出された電子線を回転対陰極の外周面に照射させ、この照射部からＸ線を発生させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。この場合、Ｘ線の取り出し方向により、点状のポイントフォーカス用Ｘ線および線状のラインフォーカス用Ｘ線が取り出される。このうち、ポイントフォーカス用Ｘ線は、試料の微小部を分析するためのＸ線源等として利用される。

特開平７−１２２２１１号公報

しかしながら、上記従来のＸ線発生装置では、フィラメントから放出された電子線の円筒形状の回転対陰極の外周面に対する照射部が１箇所であるので、特に、この照射部から取り出されたポイントフォーカス用Ｘ線のＸ線強度が十分に大きいとはいえず、高輝度のポイントフォーカス用Ｘ線が得られないという問題があった。

このため、試料の微小部を分析するためのポイントフォーカス用Ｘ線として高輝度のものが要求される場合には、上記特許文献１には記載がないが、全反射コリメータあるいはフレネルゾーンプレートを用いてポイントフォーカス用Ｘ線を集光する方法を採用することがあるが、全反射コリメータの全反射効率、フレネルゾーンプレートの透過率が５０％程度と低いこともあって、依然として、高輝度のポイントフォーカス用Ｘ線が得られないという問題があった。

そこで、この発明は、高輝度のポイントフォーカス用Ｘ線を得ることができるＸ線発生装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するため、回転軸を中心に回転可能に設けられた回転対陰極の外周面に電子線照射手段から電子線を照射し、この電子線の照射された前記回転対陰極の外周面からＸ線を発生させるようにしたＸ線発生装置において、前記回転対陰極は前記回転軸を対称軸とする裁頭円錐状であり、前記電子線照射手段は前記回転対陰極の外周面側の複数箇所に配置された複数のフィラメントを備えていて且つ電子線を前記回転対陰極の外周面上の複数箇所に照射するようになっており、ポイントフォーカス用Ｘ線の取り出し方向は前記回転対陰極の裁頭円錐の仮想頂点側であることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、上記目的を達成するため、回転軸を中心に回転可能に設けられた回転対陰極の外周面に電子線照射手段から電子線を照射し、この電子線の照射された前記回転対陰極の外周面からＸ線を発生させるようにしたＸ線発生装置において、前記回転対陰極は前記回転軸を対称軸とする裁頭円錐状であり、前記電子線照射手段は前記回転対陰極の外周面側に１つ以上のフィラメントを備え、前記フィラメントは該フィラメントが配設される１つ以上の配設線に沿って連続して配設されていて且つ電子線を前記回転対陰極の外周面上の１箇所以上の領域に照射するようになっており、ポイントフォーカス用Ｘ線の取り出し方向は前記回転対陰極の裁頭円錐の仮想頂点側であることを特徴とするものである。

これらの発明によれば、回転対陰極は回転軸を対称軸とする裁頭円錐状であり、電子線照射手段が備える複数箇所に配置された複数のフィラメントからの電子線を回転対陰極の外周面上の複数箇所に照射させて、または、電子線照射手段が１つ以上の配設線に沿って連続して配設された１つ以上のフィラメントを備えていて該フィラメントからの電子線を外周面上の１箇所以上の領域に照射させて、この複数箇所の照射部または１箇所以上の領域で発生したＸ線のうちのポイントフォーカス用Ｘ線の取り出し方向を回転対陰極の裁頭円錐の仮想頂点側としているので、複数箇所の照射部または１箇所以上の領域で発生したポイントフォーカス用Ｘ線が回転対陰極の裁頭円錐の仮想頂点側で交差し、この交差部におけるＸ線強度が数倍となり、したがって高輝度のポイントフォーカス用Ｘ線を得ることができる。

（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としてのＸ線発生装置の要部の斜視図を示す。このＸ線発生装置は真空用筐体（図示せず）を備え、この真空用筐体内には回転対陰極１が回転軸２を中心に回転可能に設けられている。回転対陰極１は、回転軸２を対称軸とする裁頭円錐状となっている。

回転対陰極１の裁頭円錐の仮想頂点側における真空用筐体のＸ線透過窓には、ベリリウム（Ｂｅ）箔等のＸ線透過率の高い材料からなるＸ線透過膜３が設けられている。ここで、回転対陰極１の裁頭円錐の外周面（母線）の仮想頂点側への延長は、図１において点線で示すようになり、その交点が仮想頂点４となる。この場合、仮想頂点４は、Ｘ線透過膜３の外側に位置するが、Ｘ線透過膜３の内側に位置するようにしてもよい。

回転対陰極１の外周面側には、回転対陰極１の外周面の複数箇所例えば２箇所に電子線を照射するための電子線照射手段５が設けられている。電子線照射手段５は、回転対陰極１の外周面側の所定の２箇所に配置された２つのフィラメント６を備えている。この場合、フィラメント６は、タングステン線をコイル状に巻いたものからなっている。また、フィラメント６は、回転対陰極１の外周面側において回転軸２を中心とする同一円周上において２回対称となる位置に配置され、且つ、回転対陰極１の裁頭円錐の外周面の母線に平行するように配置されている。

そして、このＸ線発生装置では、真空用筐体内を真空状態とし、且つ、回転対陰極１が回転軸２と共に回転している状態において、２つのフィラメント６から放出された電子線が回転対陰極１の外周面の所定の２回対称となる箇所に照射されると、この２箇所の電子線が照射される部分（照射部）からＸ線が発生する。この２箇所の照射部で発生したＸ線のうちのポイントフォーカス用Ｘ線７は、回転対陰極１の裁頭円錐の仮想頂点４側に取り出し角θで取り出される。

この取り出された２つのポイントフォーカス用Ｘ線７は、Ｘ線透過膜３を透過し、Ｘ線透過膜３の外側の図１において符号８で示す交差点において交差する。この交差点８は、取り出し角θの関係で、仮想頂点４よりも外側に位置する。そして、交差点８では、２つのポイントフォーカス用Ｘ線７が交差しているので、Ｘ線強度が２倍となり、したがって高輝度のポイントフォーカス用Ｘ線を得ることができる。ここで、交差点８は、試料の分析すべき微小部へのポイントフォーカス用Ｘ線の照射部となる。

ところで、回転対陰極１の外周面に照射されたＸ線のエネルギーは回転対陰極１内でほとんど熱として消費され、回転対陰極１が高温となるため、回転対陰極１を強制冷却する必要がある。このため、図１では詳細に図示していないが、回転対陰極１および回転軸２は共に内部を空洞とされた構造となっている。

そして、回転軸２内に回転不能に挿通された冷却水用配管と回転軸２との間の空間と冷却水用配管内の空間とのうちのいずれか一方の空間を介して供給された冷却水が回転対陰極１の内部に導入され、この導入された冷却水が他方の空間を介して排出され、これにより、回転対陰極１を強制冷却するようになっている。

なお、電子線照射手段５は、回転対陰極１の外周面側の３箇所以上に配置された３つ以上のフィラメント６を備えていてもよい。この場合、３つ以上のフィラメント６は、回転対陰極１の外周面側において回転軸２を中心とする同一円周上に配置するようにしてもよく、また回転対陰極１の外周面側においてｎ（３以上の整数）回対称となる位置に配置するようにしてもよい。

（第２実施形態）
図２はこの発明の第２実施形態としてのＸ線発生装置の要部の斜視図を示す。このＸ線発生装置において、図１に示すＸ線発生装置と異なる点は、電子線照射手段５に、回転対陰極１の外周面側に回転軸２に中心を有する円周をフィラメント６が配設される仮想の配設線とし、この配設線に沿って連続して配設された１つのフィラメント６（リング状のフィラメント）を備えさせた点である。

そして、このＸ線発生装置では、リング状のフィラメント６から放出された電子線が回転対陰極１の外周面の回転軸２を中心とする所定の円周を含む環状または帯状の領域に照射されると、この照射部からＸ線が発生する。この照射部で発生したＸ線のうちのポイントフォーカス用Ｘ線７は、回転対陰極１の裁頭円錐の仮想頂点４側に取り出し角θで取り出され、Ｘ線透過膜３を透過して交差点８において交差する。この場合、交差点８では、多数のポイントフォーカス用Ｘ線７が交差するので、Ｘ線強度がかなり大きくなり、より一層高輝度のポイントフォーカス用Ｘ線を得ることができる。

なお、フィラメント６は、必ずしも回転軸２に中心を有する円周に沿ってのみ配設される必要はなく、回転対陰極１の外周面側において回転軸２に中心を有する円周を中心として蛇行する蛇行曲線を仮想の配設線として、これに沿って配設するようにしてもよい。また、フィラメント６は、回転対陰極１の外周面側において２つ以上の異なる配設線に沿ってそれぞれ１つ以上配設して、電子線が回転対陰極１の外周面上の２箇所以上の領域に照射されるようにしてもよい。

これらの変形例では、上記第２実施形態と比べて回転対陰極１上における電子線が照射される領域がより広くなるので、交差点８におけるＸ線強度がより大きくなり、さらにより一層高輝度のポイントフォーカス用Ｘ線を得ることができる。また上記の何れの実施例や変形例においても、フィラメント６は、円周または蛇行曲線である配設線に沿って１つの配設線につき２つ以上配設するようにしてもよく、また、回転対陰極１の外周面側において回転軸２に重心を有する正多角形を仮想の配設線として、これに沿って配設するようにしてもよい。

この発明の第１実施形態としてのＸ線発生装置の要部の斜視図。 この発明の第２実施形態としてのＸ線発生装置の要部の斜視図。

符号の説明

１ 回転対陰極
２ 回転軸
３ Ｘ線透過膜
４ 仮想頂点
５ 電子線照射手段
６ フィラメント
７ ポイントフォーカス用Ｘ線
８ Ｘ線交差点

Claims (7)

1. 回転軸を中心に回転可能に設けられた回転対陰極の外周面に電子線照射手段から電子線を照射し、この電子線の照射された前記回転対陰極の外周面からＸ線を発生させるようにしたＸ線発生装置において、前記回転対陰極は前記回転軸を対称軸とする裁頭円錐状であり、前記電子線照射手段は前記回転対陰極の外周面側の複数箇所に配置された複数のフィラメントを備えていて且つ電子線を前記回転対陰極の外周面上の複数箇所に照射するようになっており、ポイントフォーカス用Ｘ線の取り出し方向は前記回転対陰極の裁頭円錐の仮想頂点側であることを特徴とするＸ線発生装置。
2. 請求項１に記載の発明において、前記複数のフィラメントは、前記回転対陰極の外周面側において前記回転軸を中心とする同一円周上に配置されていることを特徴とするＸ線発生装置。
3. 請求項２に記載の発明において、前記複数のフィラメントは、前記回転対陰極の外周面側において複数回対称となる位置に配置されていることを特徴とするＸ線発生装置。
4. 回転軸を中心に回転可能に設けられた回転対陰極の外周面に電子線照射手段から電子線を照射し、この電子線の照射された前記回転対陰極の外周面からＸ線を発生させるようにしたＸ線発生装置において、前記回転対陰極は前記回転軸を対称軸とする裁頭円錐状であり、前記電子線照射手段は、前記回転対陰極の外周面側に１つ以上のフィラメントを備え、前記フィラメントは該フィラメントが配設される１つ以上の配設線に沿って連続して配設されていて且つ電子線を前記回転対陰極の外周面上の１箇所以上の領域に照射するようになっており、ポイントフォーカス用Ｘ線の取り出し方向は前記回転対陰極の裁頭円錐の仮想頂点側であることを特徴とするＸ線発生装置。
5. 請求項４に記載の発明において、前記配設線は、前記回転対陰極の外周面側において前記回転軸を中心とする円周、当該円周を中心として蛇行する蛇行曲線または前記回転軸に重心を有する多角形であることを特徴とするＸ線発生装置。
6. 請求項５に記載の発明において、前記フィラメントは、前記回転対陰極の外周面側において２つ以上の異なる前記配設線に沿ってそれぞれ１つ以上配設されていることを特徴とするＸ線発生装置。
7. 請求項４〜６の何れか一項に記載の発明において、前記フィラメントは、１つの前記配設線につき２つ以上配設されていることを特徴とするＸ線発生装置。

Images