JP2009048805A - Rotary anticathode x-ray generator and x-ray generating method - Google Patents
Rotary anticathode x-ray generator and x-ray generating method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009048805A JP2009048805A JP2007211885A JP2007211885A JP2009048805A JP 2009048805 A JP2009048805 A JP 2009048805A JP 2007211885 A JP2007211885 A JP 2007211885A JP 2007211885 A JP2007211885 A JP 2007211885A JP 2009048805 A JP2009048805 A JP 2009048805A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- electron beam
- rotating
- film
- forming gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
本発明は、超高輝度を実現できる回転対陰極X線発生装置及びX線発生方法に関する。 The present invention relates to a rotating anti-cathode X-ray generator and an X-ray generation method capable of realizing ultra-high luminance.
X線回折測定等においては、可能なかぎり強い強度のX線を試料に照射して測定を行う必要のある場合がある。この様な場合に用いられるX線発生装置として従来から回転対陰極X線発生装置が知られている。 In X-ray diffraction measurement or the like, it may be necessary to perform measurement by irradiating a sample with as strong X-rays as possible. A rotary anti-cathode X-ray generator is conventionally known as an X-ray generator used in such a case.
この回転対陰極X線発生装置は、内部に冷却媒体を流通させた円柱状の対陰極(ターゲット)を高速で回転させながら、その外周表面に電子線を照射してX線を発生させるものである。この回転対陰極X発生装置は、ターゲットを固定した固定ターゲットのタイプに比較してターゲット上の電子線の照射位置が時々刻々と変化するので冷却効率が極めて高く、したがって、対陰極に大電流の電子線を照射することができ、強力な(高輝度の)X線を発生させることができる。 This rotating counter-cathode X-ray generator generates X-rays by irradiating an outer peripheral surface with an electron beam while rotating a cylindrical counter-cathode (target) in which a cooling medium is circulated at high speed. is there. This rotating anti-cathode X generator has an extremely high cooling efficiency because the irradiation position of the electron beam on the target changes from moment to moment as compared with a fixed target type in which the target is fixed. Electron beams can be irradiated, and powerful (high brightness) X-rays can be generated.
ところで、一般的にX線の出力は陰極と対陰極との間に印加する電力(電流×電圧)に対応する。一方、X線の輝度は(上記電力)/(ターゲット上の電子ビームの面積)であるので、上記電力の最大値はターゲット上の電子ビームの面積に大きく依存する。例えば銅をターゲットとした理化学用X線発生装置の出力強度をこの電力で表示すると、上記従来の回転対陰極X線発生装置では、ターゲット上に0.1×1mmの電子ビームを照射する汎用の理化学用X線発生装置の場合は、最大1.2kW程度、超高輝度といわれるものでも最大3.5kW程度の出力を得るのが限界であった。 Incidentally, the output of X-rays generally corresponds to the power (current × voltage) applied between the cathode and the counter cathode. On the other hand, since the brightness of the X-ray is (the power) / (the area of the electron beam on the target), the maximum value of the power greatly depends on the area of the electron beam on the target. For example, when the output intensity of an X-ray generator for physics and chemistry using copper as a target is displayed with this power, the conventional rotating anti-cathode X-ray generator described above is a general-purpose device that irradiates a target with an electron beam of 0.1 × 1 mm. In the case of an X-ray generator for physics and chemistry, it was the limit to obtain an output of about 1.2 kW at the maximum, and an output of about 3.5 kW at the maximum even though it was said to be super bright.
このような問題に鑑みて、特開2004−172135号公報には、回転対陰極X線発生装置の、回転中心を中心軸とする筒状部分の内側に対して電子線を照射し、かかる部分をその融点以上にまで加熱して、高輝度のX線を発生することが試みられている。この場合、前記電子線の照射部は前記回転対陰極の融点以上にまで加熱されるので、前記照射部は少なくとも部分的に溶解するようになる。しかしながら、前記照射部は前記回転対陰極の回転に伴って発生する遠心力によって前記筒状部分に保持されるようになるので、前記照射部の、溶解部分の外方への飛散を抑制することができる。 In view of such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-172135 discloses a portion of a rotating anti-cathode X-ray generator that irradiates an electron beam to the inside of a cylindrical portion with the center of rotation as the central axis. Attempts have been made to generate high-intensity X-rays by heating to a temperature higher than its melting point. In this case, the irradiation part of the electron beam is heated to the melting point of the rotating counter cathode or higher, so that the irradiation part is at least partially dissolved. However, since the irradiation part is held by the cylindrical part due to the centrifugal force generated with the rotation of the rotating anti-cathode, it suppresses the scattering of the irradiation part to the outside of the melting part. Can do.
しかしながら、上記技術においては、回転対陰極を電子線照射によってその融点以上にまで加熱し、電子線照射部を部分的に溶解させてしまうので、前記電子線照射部を含む近傍の領域は、比較的高温の状態となり、高い蒸気圧を有するようになる。したがって、前記回転対陰極の電子線照射に伴う消耗が顕著となり、前記回転対陰極の利用効率が極めて悪くなってしまうという問題が生じる。
本発明は、回転対陰極を用いたX線発生装置及びX線発生方法において、前記回転対陰極の電子線照射による消耗を抑制することを目的とする。 An object of the present invention is to suppress wear of the rotating counter cathode due to electron beam irradiation in an X-ray generator and X-ray generating method using the rotating counter cathode.
上記目的を達成すべく、本発明は、
回転対陰極と、
前記回転対陰極に対して、前記回転対陰極の回転に起因した遠心力と同方向に電子線を照射してX線を発生させるための電子線源と、
少なくとも前記回転対陰極の前記電子線の照射部を覆うようにして設けられ、前記電子線の前記照射部からの前記回転対陰極の構成部材の蒸発を抑制する被膜を形成させるための被膜形成用気体を供給すべく被膜形成用気体供給機構と、
を具えることを特徴とする、回転対陰極X線発生装置に関する。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A rotating anti-cathode;
An electron beam source for generating an X-ray by irradiating the rotating counter cathode with an electron beam in the same direction as the centrifugal force caused by the rotation of the rotating counter cathode;
For forming a film for forming a film that is provided so as to cover at least the electron beam irradiation part of the rotating counter cathode and suppresses evaporation of components of the rotating counter cathode from the electron beam irradiation part. A film forming gas supply mechanism for supplying gas;
The present invention relates to a rotating anti-cathode X-ray generator.
また、本発明は、
回転対陰極に対して、前記回転対陰極の回転に起因した遠心力と同方向に電子線を照射し、X線を発生させるステップと、
前記回転対陰極に対して被膜形成用気体を供給し、少なくとも前記電子線の照射部を覆い、前記電子線の前記照射部からの前記回転対陰極の構成部材の蒸発を抑制する被膜を形成するステップと、
を具えることを特徴とする、X線発生方法に関する。
The present invention also provides:
Irradiating the rotating anti-cathode with an electron beam in the same direction as the centrifugal force caused by the rotation of the rotating anti-cathode to generate X-rays;
A film forming gas is supplied to the rotating counter cathode, covering at least the electron beam irradiation section, and forming a film that suppresses evaporation of the rotating counter cathode constituent member from the irradiation section of the electron beam. Steps,
The present invention relates to a method for generating X-rays.
上記回転対陰極X線発生装置及びX線発生方法によれば、X線を発生させるべく、電子線を回転対陰極に照射してX線を発生させる際に、前記装置内に被膜形成用気体を供給し、この被膜形成用気体を所定の被膜物質に変換させて、前記回転対陰極の表面上に形成される被膜により電子線照射部を覆うようにしている。したがって、前記電子線照射部が例えば前記回転対陰極を構成する部材の融点以上にまで加熱されて、その蒸気圧が増大したとしても、前記被膜によって前記回転対陰極の蒸発が抑制されるようになる。結果として、前記回転対陰極の電子線照射による消耗を抑制することができるようになる。 According to the above-mentioned rotating anti-cathode X-ray generator and X-ray generating method, when generating X-rays by irradiating the rotating counter-cathode with an electron beam to generate X-rays, a film forming gas is generated in the apparatus. The film-forming gas is converted into a predetermined film substance, and the electron beam irradiation part is covered with a film formed on the surface of the rotating counter cathode. Therefore, even if the electron beam irradiation part is heated to, for example, a melting point of a member constituting the rotating counter cathode or higher and the vapor pressure thereof is increased, the coating prevents the rotation of the rotating counter cathode from being evaporated. Become. As a result, consumption due to electron beam irradiation of the rotating counter cathode can be suppressed.
また、上記回転対陰極X線発生装置及びX線発生方法によれば、電子線照射によるX線の発生と並行して被膜形成を行うことができる。すなわち、回転対陰極の電子線照射部に対して予め被膜を形成することなく、X線生成の工程と同時に前記被膜の形成を行うことができる。したがって、前記回転対陰極X線発生装置及び前記X線発生方法の運転効率を向上させることができる。 Moreover, according to the said rotation anti-cathode X-ray generator and X-ray generation method, film formation can be performed in parallel with the generation | occurrence | production of the X-ray by electron beam irradiation. That is, the film can be formed simultaneously with the X-ray generation step without previously forming a film on the electron beam irradiation portion of the rotating counter cathode. Accordingly, it is possible to improve the operation efficiency of the rotating anti-cathode X-ray generation apparatus and the X-ray generation method.
さらに、前記被膜形成は、前記回転対陰極X線発生装置の運転開始初期におけるなまし運転中において実施することもできる。これによって、実際のX線発生工程中には既に回転対陰極の電子線照射部が前記被膜で覆われることになるので、X線発生工程初期におけるターゲットの蒸発を抑制することができる。 Further, the film formation can be performed during the annealing operation at the initial stage of the operation of the rotating anti-cathode X-ray generator. As a result, during the actual X-ray generation process, the electron beam irradiation portion of the rotating counter-cathode is already covered with the film, so that evaporation of the target in the initial stage of the X-ray generation process can be suppressed.
また、本発明の一態様において、前記被膜形成用気体導入機構を、前記回転対陰極の前記電子線の前記照射部近傍に前記被膜形成用気体を供給し、前記回転対陰極の、前記電子線照射による熱によって前記被膜形成用気体が前記被膜に変換するように構成することができる。この場合は、前記被膜形成用気体が熱によって分解及び/又は合成がなされ、目的とする被膜を前記回転対陰極の電子線照射部において形成することができる。 In one embodiment of the present invention, the film forming gas introduction mechanism may supply the film forming gas to the vicinity of the irradiation portion of the electron beam of the rotating counter cathode, and the electron beam of the rotating counter cathode. The film forming gas can be converted into the film by heat generated by irradiation. In this case, the film-forming gas is decomposed and / or synthesized by heat, and the target film can be formed in the electron beam irradiation section of the rotating counter-cathode.
また、本発明の一態様においては、前記被膜形成用気体導入機構を、前記電子線の経路中に前記被膜形成用気体を供給し、前記電子線の照射によって前記被膜形成用気体が前記被膜に変換するようにして構成することができる。この場合は、前記被膜形成用気体が前記電子線照射によって励起され、その結果、分解及び/又は合成がなされて、目的とする被膜を前記回転対陰極の電子線照射部において形成することができる。 In one embodiment of the present invention, the film forming gas introduction mechanism supplies the film forming gas into the electron beam path, and the film forming gas is applied to the film by irradiation of the electron beam. It can be configured to convert. In this case, the film-forming gas is excited by the electron beam irradiation, and as a result, is decomposed and / or synthesized so that the target film can be formed in the electron beam irradiation section of the rotating counter cathode. .
なお、前記電子線源は、前記電子線のビーム径を制御し、前記被膜形成用気体に対して前記電子線を照射する際のビーム径を、前記回転対陰極に対して前記電子線を照射する際のビーム径よりも大きくするように構成できる。これは、上述したように、電子線を利用して被膜形成用気体を分解及び/又は合成する際に要求される電子線の強度と、X線を発生させる際に要求される電子線の強度とが異なることに起因する。すなわち、高輝度のX線を発生させる際には、電子線のビーム径を絞って高強度の電子線を照射することが要求されるが、前記被膜形成用気体を分解及び/又は合成する際には、さほど強度の強い電子線は要求されず、前記電子線のビーム径を増大させて前記被膜形成用気体に対する照射面積を増大させた方が、前記被膜の形成効率が増大するためである。 The electron beam source controls the beam diameter of the electron beam, irradiates the electron beam to the film forming gas, and irradiates the rotating counter cathode with the electron beam. It can be configured to be larger than the beam diameter at the time. As described above, this is because the electron beam intensity required for decomposing and / or synthesizing the film-forming gas using an electron beam and the electron beam intensity required for generating X-rays. This is due to the difference. That is, when generating high-intensity X-rays, it is required to irradiate a high-intensity electron beam by reducing the beam diameter of the electron beam, but when decomposing and / or synthesizing the film-forming gas. This is because an electron beam with a very high intensity is not required, and the film formation efficiency increases when the beam diameter of the electron beam is increased to increase the irradiation area for the film forming gas. .
また、前記被膜形成用気体導入機構は、前記回転対陰極X線発生装置内の圧力が10−5Torrオーダ以下の圧力に保持されるようにして、前記被膜形成用気体を供給するように構成することが好ましい。前記圧力が10−5Torrオーダを超えて高くなると、陰極を痛めたり、放電を生じる恐れがある。 The film forming gas introduction mechanism is configured to supply the film forming gas so that the pressure in the rotating cathode X-ray generator is maintained at a pressure of 10 −5 Torr or less. It is preferable to do. If the pressure is higher than 10 −5 Torr, the cathode may be damaged or a discharge may occur.
また、上記のように、回転対陰極X線発生装置内の圧力が10−5Torrオーダ以下の圧力に保持されるようにして、前記被膜形成用気体を供給する際には、前記被膜形成用気体導入機構を、被膜形成用気体源及び減圧タンクを含むように構成することが好ましい。この場合、前記減圧タンクによって、前記装置内に供給する前記被膜形成用気体の圧力を所定の圧力にまで減圧しておくことができるので、上述したような10−5Torrオーダ以下の圧力を簡易に設定することができるようになる。 Further, as described above, when supplying the film-forming gas so that the pressure in the rotating anti-cathode X-ray generator is maintained at a pressure of 10 −5 Torr or less, The gas introduction mechanism is preferably configured to include a film forming gas source and a decompression tank. In this case, since the pressure of the film forming gas supplied into the apparatus can be reduced to a predetermined pressure by the decompression tank, the pressure of the order of 10 −5 Torr or less can be simplified. Will be able to be set.
なお、前記被膜は、前記回転対陰極に対して固溶しない材料から構成することが好ましい。もし、前記被膜が前記回転対陰極に対して固溶してしまうと被膜として存在しなくなり、ターゲット金属の蒸発を抑える効果が激減する場合がある。 In addition, it is preferable to comprise the said film | membrane from the material which does not form a solid solution with respect to the said rotation counter-cathode. If the film dissolves in the rotating counter cathode, it does not exist as a film, and the effect of suppressing the evaporation of the target metal may be drastically reduced.
また、前記被膜は、黒鉛、ダイヤモンド、アルミナ、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、炭化チタン、ホウ素及び窒化ホウ素からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、特には黒鉛を含むことが好ましい。これらの材料は、比重が比較的小さく、高温でも蒸気圧が低いため、上述したように、回転対陰極を構成する構成材料、例えばCuやCoなどの材料に対して固溶しにくい物質を選ぶ事により、前記電子線照射による蒸発の度合いを小さくすることができる。さらに、ある程度の導電性を有する場合には、前記電子線を照射した際にチャージアップを抑制することができ、前記被膜の破壊などを効果的に抑制することができる。 Further, the coating preferably contains at least one selected from the group consisting of graphite, diamond, alumina, calcium oxide, magnesium oxide, titanium oxide, titanium carbide, boron and boron nitride, and particularly preferably contains graphite. . Since these materials have a relatively small specific gravity and a low vapor pressure even at high temperatures, as described above, a material that does not easily dissolve in a constituent material constituting the rotating counter cathode, such as a material such as Cu or Co, is selected. As a result, the degree of evaporation due to the electron beam irradiation can be reduced. Furthermore, when having a certain degree of conductivity, charge-up can be suppressed when the electron beam is irradiated, and destruction of the coating can be effectively suppressed.
以上説明したように、本発明によれば、回転対陰極を用いたX線発生装置及びX線発生方法において、前記回転対陰極の電子線照射による消耗を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, in the X-ray generation apparatus and the X-ray generation method using a rotating counter cathode, it is possible to suppress the consumption of the rotating counter cathode due to electron beam irradiation.
図1は、本発明の回転対陰極X線発生装置の一例における要部を示す概略構成図であり、図2は、図1に示す回転対陰極発生装置の、電子線照射部近傍を拡大して示す図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the main part of an example of the rotating anti-cathode X-ray generator of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the electron beam irradiation unit of the rotating anti-cathode generator shown in FIG. FIG.
図1に示すように、本実施形態における回転対陰極X線発生装置10は、回転対陰極11と電子線源としての電子銃15とを具えている。回転対陰極11は、回転軸12に機械的に接続された本体部分111と、この本体部分111の側端部において、本体部分111に対して略垂直に立設した側壁部としての筒状部分112とを有している。回転対陰極11は略円形状を呈し、筒状部分112は本体部分の側端部の全周に亘って設けられている。また、回転対陰極11は、その下部(本体部分111)に取り付けられた回転軸12の回りに、例えば矢印で示すような方向に回転するように構成されている。
As shown in FIG. 1, the rotating anti-cathode X-ray generator 10 in this embodiment includes a rotating anti-cathode 11 and an
なお、回転対陰極11及び電子銃15は所定の真空容器20内に配設されている。
The rotating counter cathode 11 and the
また、電子銃15からは電子線40が水平方向に出射され、偏向電子レンズ16によって約180度の方向転換を受け、回転対陰極11の筒状部分112の内壁に照射されることにより、電子線照射部11Aを形成する。電子線照射部11Aは電子線照射によって励起され、所定のX線60を生成するようになる。
Further, an
また、真空容器20の外側には被膜形成用気体供給機構30が設けられている。この被膜形成用気体供給装置30は被膜形成用気体源31、弁32、減圧タンク33、流量調整バルブ34及びノズル35を含んでいる。被膜形成用気体源31内には、回転対陰極11の電子線照射部11Aを覆う被膜の原料となる単一あるいは複数の気体が充填されている。被膜形成用気体源31中には、前記原料気体が圧縮された状態で充填されているので、被膜形成用気体源31から直接に真空容器20内に前記気体を導入すると、多量の前記原料気体が真空容器20内に一度に導入されてしまう恐れがある。
A film forming
かかる観点より、被膜形成用気体供給機構30は、被膜形成用気体源31と真空容器20との間に減圧タンク33を含んでおり、被膜形成用気体源31からの原料気体は弁32を通過した後、一旦減圧タンク33内に保持されるようになる。なお、前記原料気体は減圧タンク33内で約1〜2×10−5Torrの圧力に保持される。その後、前記原料気体は、流量調整バルブ34で所定の流量に調整された後、ノズル35を介して真空容器20内に供給されるようになっている。
From this point of view, the film forming
なお、上述した被膜形成用気体供給機構30の構成はあくまでも本実施形態における一例であって、本発明の作用効果を奏する限りにおいて、任意の構成とすることができる。
The above-described configuration of the film forming
本実施形態において、前記原料気体は、参照数字50で示すように、ノズル35から回転対陰極11の電子線照射部11Aの近傍に向けて供給されている。従って、原料気体50は、電子線照射部11Aからの輻射熱分解及び/又は合成がなされ、目的とする被膜を電子線照射部11A及びその周りに形成することができるようになる。
In the present embodiment, the source gas is supplied from the
また、本実施形態では、原料気体50は電子線照射部11Aを構成する電子線40の照射の影響をも受ける。すなわち、被膜形成用気体供給機構30のノズル35から真空容器20内に供給された原料気体50は電子線40の経路を通過することになり、これによって電子線40が照射されるようになる。したがって、原料気体50は電子線40の照射によって励起され、その結果、分解及び/又は合成がなされて、目的とする被膜を回転対陰極11の電子線照射部11A及びその周りにおいて形成することになる。
In the present embodiment, the
このように本実施形態では、電子線照射部11Aからの輻射熱及び電子線40の照射による励起によって、原料気体50が目的とする被膜に変換されるように構成しているが、前記輻射熱及び電子線40のいずれか一方のみを用いても前記被膜への変換を十分に行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、原料ガス50からの被膜形成をX線60の生成工程中で実施しているが、別途励起手段などを設け、この励起手段による励起によって原料ガス50を被膜に変換することもできる。但し、本実施形態で示すように、X線60の生成過程における電子線のエネルギーや輻射熱などを利用することにより、前記被膜を効率的に形成することができ、装置全体の構成を簡略化することができる。
In the present embodiment, the film formation from the
なお、被膜形成用気体導入機構30は、真空容器20内の圧力が10−5Torrオーダ以下の圧力に保持されるようにして、原料気体50を供給するように構成することが好ましい。前記圧力が10−5Torrオーダを超えて高くなると、電子銃15の陰極と陽極間で放電を起こしやすくなる。また、前記陰極からの電子放出能が低下する。更に電子銃15の壁に被膜物質の一部が蒸着し陰極と陽極間の絶縁破壊の要因になり、陰極の消耗の原因にもなる。
The film forming
本実施形態では、被膜形成用気体導入機構30に減圧タンク33を設け、被膜形成用気体源31からの原料気体50を減圧タンク33内で約1〜2×10−5Torrにまで減圧している。したがって、このような圧力下にある原料気体50を、流量調整バルブ34及びノズル35を介して真空容器20内に供給することにより、上述した10−5Torrオーダ以下の圧力を簡易に実現することができる。
In the present embodiment, the film forming
次に、電子線照射部11Aの構成について、図2を参照して詳細に説明する。上述したように、電子線照射部11Aは筒状部分112の内壁部に形成されるが、本実施形態では、図2に示すように、筒状部分112の内壁部分に逆台形状の溝部11Bを形成し、この溝部11B内に電子線照射部11Aが位置するようにする。また、電子線照射部11Aは、上述した被膜形成用気体導入機構30を用いるとともに、上述した条件で原料ガス50を供給することによって形成された被膜17で覆われている。なお、被膜17は、電子線照射部11Aを覆うようにして、溝部11B内に形成されている。また、筒状部分112の裏面側は適当な方法によって適宜冷却することもできる。
Next, the configuration of the electron
被膜17の具体的な構成材料に関しては、以下のX線発生方法に関連させて説明する。
The specific constituent material of the
なお、溝部11Bの端部の立上がり角度αは、生成したX線60が前記端部に入射して吸収されないような角度、例えば数度以下とする。但し、上述のような溝部11Bを形成することは必須の構成要件ではなく、溝部11Bを形成しなくても良い。
The rising angle α at the end of the groove 11B is set to an angle at which the generated
次に、図1及び2に示す回転対陰極X線発生装置を用いたX線の発生過程について説明する。図1及び2に示すように、回転対陰極11は、図示しないモータなどの駆動系によって回転軸12の回りに所定の角速度で回転する。すると、回転対陰極11には、回転軸12を中心としてその外方に遠心力Gが生成されるようになる。次いで、電子銃15から電子線40が出射され、偏向電子レンズ16によって180度の方向転換を受けた後、回転対陰極11の筒状部分112の内壁に照射されて電子線照射部11Aを形成するようになる。
Next, an X-ray generation process using the rotating anti-cathode X-ray generator shown in FIGS. 1 and 2 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the rotating anti-cathode 11 is rotated at a predetermined angular velocity around the rotating
なお、本実施形態では、電子線照射部11Aは筒状部分112の内壁表面に形成しているので、回転対陰極11の遠心力Gの方向と電子線40の照射方向とを同方向となるような要件を満足するような電子線照射部11Aを、回転対陰極11において簡易に形成することができる。
In the present embodiment, since the electron
このとき、電子線照射部11Aは、電子線40の照射によって励起され所定のX線60を生成するようになる。また、図1及び2から明らかなように、回転対陰極11の回転による遠心力Gの方向と、電子線40の照射方向とが一致している。したがって、電子線40の強度を増大させて、回転対陰極11、すなわち電子線照射部11Aが部分的に或いは数百ミクロンの深さまで溶解するようにした場合においても、その溶解部分は遠心力Gによって筒状部分112に固定されることになる。一方、電子線照射部11Aは強度の増大した電子線40が照射されるようになるため、かかる部分から生成されるX線の輝度が増大するようになる。
At this time, the electron beam irradiation unit 11 </ b> A is excited by the irradiation of the
また、このような場合において、電子線照射部11A及び/又はその近傍の領域は、上述した溶解に伴って、回転対陰極11の融点以上の温度にまで加熱される。したがって、上述したX線60の発生と相伴って、被膜がない場合には回転対陰極11の構成部材の蒸発が顕著となる。
In such a case, the electron beam irradiation unit 11 </ b> A and / or a region in the vicinity thereof is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the rotating counter cathode 11 with the above-described dissolution. Therefore, in association with the generation of the
しかしながら、本実施形態では、上述したX線60の生成と同時に、被膜形成用気体供給機構30から原料気体50を好ましくは真空容器20内の圧力が10−5Torrオーダ以下の圧力となり、電子線照射部11Aの近傍に向けて照射するようにしている。したがって、原料ガス50は電子線照射部11Aからの輻射熱と、電子線40が直接照射されることによる励起との相互作用によって分解及び/又は合成し、電子線照射部11Aを覆うようにして被膜17が形成されるので、上述した回転対陰極11の構成部材の蒸発を抑制することができる。
However, in the present embodiment, simultaneously with the generation of the
また、本実施形態では、電子線照射部11Aは、回転対陰極11の筒状部分112における逆台形状の溝部11B内に位置するように構成し、被膜17は、溝部11B内に形成するようにしている。被膜物質の比重はターゲット物質の比重より小さな物質を用いるので、被膜17は溝部11Bにおいて遠心力により固定されるようになり、X線発生過程における電子線照射などによって、被膜17が回転対陰極11から離脱或いは融解したターゲット物質とまざるようなことがなくなる。
In the present embodiment, the electron
なお、被膜17は、回転対陰極11、すなわち電子線照射部11Aに対して固溶しない材料から構成することが好ましい。もし、被膜17が回転対陰極11、すなわち電子線照射部11Aに対して固溶してしまうと、被膜として存在しなくなるため被膜としての効果は期待できなくなってしまう場合がある。
In addition, it is preferable to comprise the
具体的に、被膜17は、黒鉛、ダイヤモンド、アルミナ、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、炭化チタン、シリコン、ホウ素及び窒化ホウ素からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、特には黒鉛を含むことが好ましい。これらの材料は、比重が比較的小さく、高温でも蒸気圧が低いため、上述したように、回転対陰極を構成する構成材料、例えばCuやCoなどの材料に対して固溶しにくい物質を選ぶ事により、前記電子線照射による蒸発の度合いを小さくすることができる。さらに、ある程度の導電性を有する場合には、前記電子線を照射した際にチャージアップを抑制することができ、前記被膜の破壊などを効果的に抑制することができる。
Specifically, the
なお、原料気体50は、被膜17の構成材料に応じて適宜に選択する必要がある。例えば、被膜17を黒鉛から構成する場合、原料気体50は、ハイドロカーボンガスを用いることができる。このハイドロカーボンガスは、メタン、エタン、プロパン及びアセチレンなどのガスの他、ベンゼンやナフタレンなどの蒸気を用いることができる。
The
また、上述したその他の材料から被膜17を構成する場合においては、被膜17を例えば汎用のCVD法を用いて形成する場合に使用する原料気体を用いることができる。例えば、炭化チタンなどは、四塩化チタン及びメタンなどを用いて形成することができる。さらに、シリコンについてはシランガスを用いて形成することができる。
In the case where the
以上、本発明を上記実施形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail based on the said embodiment, this invention is not limited to the said embodiment, All the deformation | transformation and changes are possible unless it deviates from the category of this invention.
例えば、上記実施形態では、X線60の生成と被膜17の形成とを同時に実施しているが、被膜17の形成を、回転対陰極X線発生装置10の運転開始初期におけるなまし運転中において実施することもできる。これによって、実際のX線60の発生工程中には既に回転対陰極11の電子線照射部11Aが被膜17で覆われることになるので、X線発生工程初期におけるターゲットの蒸発を抑制することができる。
For example, in the above-described embodiment, the generation of the
また、電子銃15は、電子線40のビーム径を制御し、原料気体50に対して電子線40を照射する際のビーム径を、高輝度X線発生を目的として回転対陰極11に対して電子線40を照射する際のビーム径よりも大きくするように構成できる。これは、電子線40を利用して原料気体50を分解及び/又は合成する際に要求される電子線40の強度と、X線を発生させる際に要求される電子線40の強度とが異なることに起因する。すなわち、高輝度のX線60を発生させる際には、電子線40のビーム径を絞って高強度の電子線40を照射することが要求されるが、原料気体50を分解及び/又は合成する際には、さほど強度の強い電子線40は要求されず、電子線40のビーム径を増大させて原料気体50に対する照射面積を増大させた方が、被膜17の形成効率が増大するためである。
Further, the
この場合、X線60の生成過程において、被膜17が減少し、消失してきたような場合には、一時的に電子線40のビーム径を拡大して被膜17の減少あるいは消失部分を補うようにすることができる。
In this case, when the
なお、上述した電子銃15の特性は、特に被膜17の形成をなまし運転中に行う際に有効である。すなわち、なまし運転中に、被膜形成用気体供給機構30から原料気体50を供給した状態で、電子銃15よりビーム径の大きな電子線40を回転対陰極11に向けて照射するようにしておけば、回転対陰極X線発生装置10の立ち上げ時間を利用して、被膜17の形成を行うことができる。したがって、回転対陰極X線発生装置10の所定の駆動時間内において、被膜17を電子線照射部11Aを覆うようにして当初より形成しておくことができる。
The characteristics of the
また、被膜形成用気体供給機構30は、生成したX線を使用する場合などにおいて操作の邪魔となるような場合、取り外し自在に構成することができる。
Further, the film forming
また、上記実施形態では、筒状部分112を本体部分111の側端部において略垂直に立設させているが、回転軸12に向けて数度の角度で傾斜するようにすることができる。この場合、電子線照射部11Aが溶解してもそれが回転対陰極11の外部に飛散するのをより効果的に抑制することができる。また、筒状部分112を回転軸12から外方へ向けて傾斜するようにすることができる。この場合には、X線60の取り出しが容易になる。
Further, in the above-described embodiment, the
さらに、上記実施形態では、電子銃15及び回転対陰極11を同一の真空容器20内に入れているが、真空容器20の略中央に隔壁を設け、電子銃15及び回転対陰極11を事実上独立した真空容器中に配置するような構成とすることもできる。この場合、差動排気によって、電子銃15が配置された部屋と回転対陰極11が配置された部屋とを別々に排気するようにすることができる(一般には、電子銃15が配置された部屋の真空度を約2〜3桁程度高くする)。また、電子線40は、上記隔壁に設けたスリットを介して回転対陰極11に照射する。
Furthermore, in the above embodiment, the
10 回転対陰極X線発生装置
11 回転対陰極
111 回転対陰極の本体部分
112 回転対陰極の筒状部分
11A 電子線照射部
11B 溝部
12 回転軸
15 電子銃
16 偏向電子レンズ
17 被膜
20 真空容器
30 被膜形成用気体供給装置
31 被膜形成用気体源
32 弁
33 減圧タンク
34 流量調整バルブ
35 ノズル
40 電子線
50 原料気体
60 X線
G 遠心力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating anti-cathode X-ray generator 11
Claims (22)
前記回転対陰極に対して、前記回転対陰極の回転に起因した遠心力と同方向に電子線を照射してX線を発生させるための電子線源と、
少なくとも前記回転対陰極の前記電子線の照射部を覆うようにして設けられ、前記電子線の前記照射部からの前記回転対陰極の構成部材の蒸発を抑制する被膜を形成させるための被膜形成用気体を供給すべく被膜形成用気体供給機構と、
を具えることを特徴とする、回転対陰極X線発生装置。 A rotating anti-cathode;
An electron beam source for generating an X-ray by irradiating the rotating counter cathode with an electron beam in the same direction as the centrifugal force caused by the rotation of the rotating counter cathode;
For forming a film for forming a film that is provided so as to cover at least the electron beam irradiation part of the rotating counter cathode and suppresses evaporation of components of the rotating counter cathode from the electron beam irradiation part. A film forming gas supply mechanism for supplying gas;
A rotating anti-cathode X-ray generator.
前記回転対陰極に対して被膜形成用気体を供給し、少なくとも前記電子線の照射部を覆い、前記電子線の前記照射部からの前記回転対陰極の構成部材の蒸発を抑制する被膜を形成するステップと、
を具えることを特徴とする、X線発生方法。 Irradiating the rotating anti-cathode with an electron beam in the same direction as the centrifugal force caused by the rotation of the rotating anti-cathode to generate X-rays;
A film forming gas is supplied to the rotating counter cathode, covering at least the electron beam irradiation section, and forming a film that suppresses evaporation of the rotating counter cathode constituent member from the irradiation section of the electron beam. Steps,
An X-ray generation method comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007211885A JP2009048805A (en) | 2007-08-15 | 2007-08-15 | Rotary anticathode x-ray generator and x-ray generating method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007211885A JP2009048805A (en) | 2007-08-15 | 2007-08-15 | Rotary anticathode x-ray generator and x-ray generating method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009048805A true JP2009048805A (en) | 2009-03-05 |
Family
ID=40500853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007211885A Withdrawn JP2009048805A (en) | 2007-08-15 | 2007-08-15 | Rotary anticathode x-ray generator and x-ray generating method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009048805A (en) |
-
2007
- 2007-08-15 JP JP2007211885A patent/JP2009048805A/en not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2014054497A1 (en) | Method for manufacturing target for x-ray generation and target for x-ray generation | |
CN101444148B (en) | A method of increasing the conversion efficiency of an EUV and/or soft x-ray lamp and a corresponding apparatus | |
WO2010050450A1 (en) | Laser refining apparatus and laser refining method | |
US20070085044A1 (en) | Arrangement and method for the generation of extreme ultraviolet radiation | |
WO2004086439A2 (en) | Method and apparatus for controlling electron beam current | |
JP5248254B2 (en) | X-ray generation method and X-ray generation apparatus | |
CN109804450B (en) | Electron beam apparatus | |
US20120156392A1 (en) | Oriented carbon nanotube manufacturing method | |
JP2006199564A (en) | Method of manufacturing carbon onion | |
JP2007080674A (en) | X ray producing method and x ray producing apparatus | |
Kokai et al. | Laser vaporization synthesis of polyhedral graphite | |
JP2009048805A (en) | Rotary anticathode x-ray generator and x-ray generating method | |
JP2005519197A5 (en) | ||
JP5006737B2 (en) | Rotating anti-cathode X-ray generator and X-ray generation method | |
JP5022124B2 (en) | Rotating anti-cathode X-ray generator and X-ray generation method | |
JP2008050670A (en) | Carbon based film forming device and forming method therefor | |
JP6076473B2 (en) | X-ray source, use thereof and x-ray generation method | |
JP2004172135A (en) | X-ray generating method and rotary anticathode x-ray generator | |
JP2010272228A (en) | Ion source device, ion generation method, ion implantation device, and ion implantation method | |
JP2009123486A (en) | Rotating target x-ray generating device, x ray generation method, and rotating target for x ray generation | |
JP3194810B2 (en) | Method and apparatus for producing diamond | |
JP2006189350A (en) | Soft x-ray generator | |
JP2007169091A (en) | Method for controlling diameter of carbon nanotube and apparatus for controlling diameter | |
KR20100029651A (en) | Radiation pressure vacuum pump or electron beam vacuum pump | |
KR20230097183A (en) | Rotating foil trap and light source unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20101102 |