JP2008269933A - X線発生装置及びx線分析装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】隣接して並んだ2つのX線発生帯27A,27Bを備えた対陰極17Aと、陰極16及び対陰極17Aを真空状態である内部に収容したケーシング25と、対陰極17A及びそれに一体なフランジ35を軸線X0方向に移動可能に支持するフランジ49及び突出部材50とを有するX線発生装置である。フランジ49は、フランジ35に近い側に在るX線発生帯27Aが電子衝突領域に置かれる位置に対陰極17Aがあるときにフランジ35の右側面に当接する。突出部材50は、フランジ35から遠い側に在るX線発生帯27Bが電子衝突領域に置かれる位置に対陰極17Aがあるときにフランジ35の左側面に当接する。圧力切替装置58はフランジ35に加える空気圧力を大気圧状態と減圧状態とで切り替える。
【選択図】図2
Description
しかも、本発明に係るX線発生装置及びX線分析装置よれば、X線発生帯を移動させるための駆動源が空気圧力であって、モータ等といった電動機器ではないので、複雑な動力伝達系を用いる必要が無くて構成が簡単である。構成が簡単であるが故に、故障の発生を抑制できる。
また、X線発生帯を移動させるための駆動源を空気圧力としたので、陰極及び対陰極を収容したケーシングの内部を真空状態に設定するための減圧装置をX線発生帯を移動させるための駆動源として兼用することができ、構成を簡単にすることができる。
以下、本発明に係るX線分析装置及びX線発生装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、これ以降の説明では図面を参照するが、その図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で構成要素を示す場合がある。
まず、必要に応じて、X線焦点FからX線カウンタ13に至るX線光路上に存在する各種のX線光額要素をX線光軸上に正確に位置合わせする。すなわち、光軸調整を行う。次に、試料Sに対するX線の入射角度θ及びX線カウンタ13の回折角度2θを所望の初期位置(ゼロ位置)にセットする。
図2はX線発生装置2Aを詳細に示している。このX線発生装置2Aは、既述のフィラメント16と、既述のターゲット17Aと、そのターゲット17Aを含んだターゲットユニット24と、ケーシング25とを有する。フィラメント16及びターゲット17Aはケーシング25の内部空間内に収容されている。ケーシング25の内部空間は矢印B方向から見て、概ね、軸線X0を中心とする円柱状空間となっている。ターゲットユニット24は、ターゲット17Aから延在する対陰極延在部としての対陰極ハウジング26を有している。対陰極ハウジング26はターゲット17Aを軸線X0を中心として矢印Aのように回転可能に支持している。ターゲット17Aの回転数は、例えば6,000rpmである。ケーシング25及び対陰極ハウジング26は、例えば銅あるいは銅合金によって形成されている。対陰極ハウジング26は矢印B方向から見て円筒形状に形成されている。ケーシング25は矢印B方向から見て円筒形状又は角筒形状に形成されている。
π(d2/2)2−π(d3/2)2
に比例する。つまり、図5(a)の第2位置を保持するためには、
π(d2/2)2−π(d3/2)2>π(d1/2)2
の関係式を満たす必要がある。
π(d2/2)2−π(d3/2)2>π(d1/2)2
を満足するターゲットフランジ35の直径d2は、128.1mm以上であるが、各Oリング37a,37b,37cの摺動時の摩擦抵抗を考慮すると、ターゲットユニット24の内側摺動部36の外径が100mmで、外側摺動部43の直径を80mmとしたとき、ターゲットフランジ35の外径は140mm以上であることが望ましい。
図6は以上に説明した第1実施形態の変形例を示している。この変形例に係るX線発生装置2Bおいて図2と同じ符号は同じ部材を示しており、それらの部材の説明は省略することにする。本X線発生装置2Bが図2のX線発生装置2Aと異なる点は、図2において圧力切替装置58を構成しているロータリーポンプ61を取り除いて、その代わりにケーシング25の内部を減圧するためのロータリーポンプ56を兼用して圧力切替装置58を構成したことである。制御装置62Cは、3ポート電磁弁60、ターボ分子ポンプ55、及びロータリーポンプ56の各動作を制御する。
図7は、本発明に係るX線発生装置の第2の実施形態を示している。図7において図2と同じ符号は同じ部材を示しており、それらの部材についての説明は省略する。本実施形態に係るX線発生装置2Cにおいて、ケーシングフランジ49の先端内壁部及び突出部材70の軸中心側内壁部が、ターゲットユニット24を軸線X0方向へ平行移動可能に支持する対陰極支持手段として作用する。ケーシングフランジ49の先端段差部が、フランジ35のターゲット17A側の面に当接する第1当接部材として作用する。そして、突出部材70のターゲット側内壁部が、フランジ35のターゲット17Aと反対側の面に当接する第2当接部材として作用する。
図8は、本発明に係るX線発生装置の第3の実施形態を示している。図8において図2と同じ符号は同じ部材を示しており、それらの部材についての説明は省略する。本実施形態に係るX線発生装置2Dが図2に示した実施形態と異なる点は、ターゲット17Bが4個のX線発生帯27A、27B、27C、27Dを有していること、及びリング状の突出部材50の適所(図8では下部に示す位置)に第3当接部材としての止めボルト72を設けたことである。
図10は、本発明に係るX線発生装置の第4の実施形態を示している。図10において図2と同じ符号は同じ部材を示しており、それらの部材についての説明は省略する。本実施形態に係るX線発生装置2Fが図2に示した実施形態と異なる点は次の通りである。
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
以上の実施形態では対陰極として回転型のターゲット17A(図2)、17B(図8)を採用した。本発明では、そのような回転型のターゲットに代えて固定型のターゲットを用いることも可能である。回転型のターゲットを用いた場合には、図3に示したように、ターゲット17Aから延在していてフランジ35が取り付けられる対陰極延在部を、回転駆動装置であるダイレクトドライブ機構40を収容した対陰極ハウジング26によって構成した。固定型のターゲットを用いる場合には、回転駆動装置が不要であるので、対陰極延在部は何等かの形でターゲットから延在する部分によって構成される。
2A,2B,2C,2D,2E,2F.X線発生装置、
3.ゴニオメータ、 4.θ回転台、 5.2θ回転台、 6.検出器アーム、
7.発散スリット、 10.試料ホルダ、 11.散乱スリット、
12.受光スリット、 13.X線カウンタ(X線検出手段)、
16.フィラメント(陰極)、 17A,17B.ターゲット(対陰極)、
20.θ回転駆動装置、 21.2θ回転駆動装置、 24.ターゲットユニット、
25.ケーシング、 26.対陰極ハウジング(対陰極延在部)、
27A,27B,27C,27D.X線発生帯、 28.X線窓、 30.第1内管、
31.第2内管、 32.ターゲット底部、 33.仕切部材、
35.ターゲットフランジ、 36.内側摺動部、 36a.摺動面、
37a,37b,37c.Oリング、 38.磁気シール装置、 39,41.軸受、
40.ダイレクトドライブ機構、 42.シール材、 43.外側摺動部、
44.ロータ、 45.ステータコイル、 46.給水ポート、 47.排水ポート、
49.ケーシングフランジ(第1当接部材、対陰極支持部材)、
50.突出部材(第2当接部材、対陰極支持部材)、 51.Oリング、 54.配管、
55.ターボ分子ポンプ、 56.ロータリーポンプ、 57.通気穴、
58.圧力切替装置、 59.配管、 60.3ポート電磁弁、
61.ロータリーポンプ、 62A,62B,62C.制御装置、
65.圧力切替装置、 66.加圧ポンプ、 70.突出部材、
72.止めボルト(第3当接部材)、 73.Oリング、 Cg.ゴニオメータ円、
Cf.集中円、 F.X線焦点、 R1,R2.X線、 S.試料、
θ.X線入射角度、 2θ.X線回折角度、 α.X線取出し角、 ω.中心軸線
Claims (12)
- 電子を発生する陰極と、
該陰極に対向して設けられ互いに隣接して並んだ2つのX線発生帯を備えた対陰極と、
前記陰極及び前記対陰極を内部に収容したケーシングと、
該ケーシングの内部を減圧する減圧手段と、
前記対陰極を前記X線発生帯が並んだ方向で移動可能に支持する対陰極支持手段と、
前記対陰極と一体に移動するフランジと、
前記2つのX線発生帯のうち前記フランジに近い側に在るX線発生帯が前記電子と衝突する領域に置かれる第1位置に前記対陰極があるときに前記フランジの前記対陰極側の面に当接する第1当接部材と、
前記2つのX線発生帯のうち前記フランジから遠い側に在るX線発生帯が前記電子と衝突する領域に置かれる第2位置に前記対陰極があるときに前記フランジの前記対陰極と反対側の面に当接する第2当接部材と、
前記フランジに加える空気圧力を第1圧力状態と第2圧力状態とで切り替えるフランジ圧力調整手段とを有し、
前記第1圧力状態は、前記フランジを前記対陰極と反対側へ移動させる力であって、前記ケーシングの内部の減圧状態に基づいて前記フランジが前記対陰極側へ引かれる力よりも小さい力を、前記フランジに加える圧力状態であり、
前記第2圧力状態は、前記フランジを前記対陰極と反対側へ移動させる力であって、前記ケーシングの内部の減圧状態に基づいて前記フランジが前記対陰極側へ引かれる力よりも大きい力を、前記フランジに加える圧力状態である
ことを特徴とするX線発生装置。 - 請求項1記載のX線発生装置において、
前記対陰極から延在し前記フランジが取り付けられた対陰極延在部をさらに有し、
前記対陰極支持手段は前記ケーシングの一部分によって構成され、該ケーシングの一部分は前記対陰極延在部と摺接して該対陰極延在部を支持することにより前記対陰極を支持する
ことを特徴とするX線発生装置。 - 請求項2記載のX線発生装置において、
前記第1当接部材は前記ケーシングの他の一部分によって構成される
ことを特徴とするX線発生装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1つに記載のX線発生装置において、
前記ケーシングは前記対陰極を挿入するための開口部を有しており、該開口部には当該開口部の中心方向へ向けて突出する突出部材が設けられ、前記第2当接部材は前記突出部材によって構成されることを特徴とするX線発生装置。 - 請求項4記載のX線発生装置において、前記突出部材の内周面は前記対陰極支持手段を構成することを特徴とするX線発生装置。
- 請求項1から請求項5のいずれか1つに記載のX線発生装置において、前記対陰極が前記第2位置に在るときの前記フランジを移動不能に固定する固定手段を有することを特徴とするX線発生装置。
- 請求項1から請求項6のいずれか1つに記載のX線発生装置において、
前記フランジ圧力調整手段は、
前記フランジの前記対陰極側の面に大気圧を付与する手段と、
前記フランジの前記対陰極と反対側の面に隣接した領域を減圧状態と大気圧状態とで切り替える第1圧力切替手段と
を有することを特徴とするX線発生装置。 - 請求項7記載のX線発生装置において、
前記第1圧力切替手段は前記ケーシングの内部を減圧する前記減圧手段を兼用して前記領域を減圧状態にすることを特徴とするX線発生装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか1つに記載のX線発生装置において、
前記フランジ圧力調整手段は、
前記フランジの前記対陰極と反対側の面に大気圧を付与する手段と、
前記フランジの前記対陰極側の面に付与する圧力を大気圧状態と大気圧以上の状態とで切り替える第2圧力切替手段とを有する
ことを特徴とするX線発生装置。 - 電子を発生する陰極と、
該陰極に対向して設けられ互いに隣接して並んだ複数のX線発生帯を備えた対陰極と、
前記陰極及び前記対陰極を内部に収容したケーシングと、
該ケーシングの内部を減圧する減圧手段と、
前記対陰極を前記X線発生帯が並んだ方向で移動可能に支持する対陰極支持手段と、
前記対陰極と一体に移動するフランジと、
前記複数のX線発生帯のうち前記フランジに最も近い側に在るX線発生帯が前記電子と衝突する領域に置かれる位置に前記対陰極があるときに前記フランジの前記対陰極側の面に当接する第1当接部材と、
前記フランジの前記対陰極と反対側の面に当接可能な第3当接部材と、
前記フランジに加える空気圧力を第1圧力状態と第2圧力状態とで切り替えるフランジ圧力調整手段とを有し、
前記第1圧力状態は、前記フランジを前記対陰極と反対側へ移動させる力であって、前記ケーシングの内部の減圧状態に基づいて前記フランジが前記対陰極側へ引かれる力よりも小さい力を、前記フランジに加える圧力状態であり、
前記第2圧力状態は、前記フランジを前記対陰極と反対側へ移動させる力であって、前記ケーシングの内部の減圧状態に基づいて前記フランジが前記対陰極側へ引かれる力よりも大きい力を、前記フランジに加える圧力状態であり、
前記第3当接部材が前記フランジに当接する位置は、前記複数のX線発生帯のうち前記フランジに最も近い側に在るX線発生帯以外のX線発生帯のそれぞれが前記電子と衝突する領域に置かれるときの前記フランジの各位置に対応して変更可能である
ことを特徴とするX線発生装置。 - 電子を発生する陰極と、
該陰極に対向して設けられ互いに隣接して並んだ2つのX線発生帯を備えた対陰極と、
前記陰極及び前記対陰極を内部に収容したケーシングと、
該ケーシングの内部を減圧する減圧手段と、
該対陰極を当該対陰極を通る軸線を中心として回転させる対陰極回転駆動手段と、
該対陰極回転駆動手段を内部に収容すると共に前記対陰極から延在する対陰極ハウジングと、
該対陰極ハウジングの外周面に設けられており当該対陰極ハウジングの半径方向に突出するフランジと、
前記対陰極ハウジングを該対陰極ハウジングの軸線方向に移動可能に支持する対陰極支持手段と、
前記フランジの前記対陰極側への移動を止める第1当接部材と、
前記フランジの前記対陰極と反対側への移動を止める第2当接部材と、
前記フランジに加える空気圧力を第1圧力状態と第2圧力状態とで切り替えるフランジ圧力調整手段とを有し、
前記第1圧力状態は、前記フランジを前記対陰極と反対側へ移動させる力であって、前記ケーシングの内部の減圧状態に基づいて前記フランジが前記対陰極側へ引かれる力よりも小さい力を、前記フランジに加える圧力状態であり、
前記第2圧力状態は、前記フランジを前記対陰極と反対側へ移動させる力であって、前記ケーシングの内部の減圧状態に基づいて前記フランジが前記対陰極の在る方向へ引かれる力よりも大きい力を、前記フランジに加える圧力状態であり、
前記第1当接部材は、前記2つのX線発生帯のうち前記フランジに近い側に在るX線発生帯が前記電子と衝突する領域に置かれる第1位置に前記対陰極があるときに前記フランジの前記対陰極側の面に当接し、
前記第2当接部材は、前記2つのX線発生帯のうち前記フランジから遠い側に在るX線発生帯が前記電子と衝突する領域に置かれる第2位置に前記対陰極があるときに前記フランジの前記対陰極と反対側の面に当接する
ことを特徴とするX線発生装置。 - 請求項1から請求項11のいずれか1つに記載のX線発生装置と、該X線発生装置から発生したX線を用いるX線光学系と有することを特徴とするX線分析装置。
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