JP2011077027A - Ｘ線発生用ターゲット、ｘ線発生装置、及びｘ線発生用ターゲットの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ターゲット部における放熱性の向上が図られたＸ線発生用ターゲットを提供すること。
【解決手段】Ｘ線発生用ターゲットＴ１は、ダイヤモンドからなり、互いに対向する第１及び第２主面１ａ，１ｂを有する基板１と、ターゲット部１０と、を備えている。基板１には、第１主面１ａ側から有底状の穴部３が形成されている。ターゲット部１０は、穴部３の底面から第１主面１ａ側に向かって堆積された金属からなる。ターゲット部１０の外側面全体は、穴部３の内側面と密着している。
【選択図】図１
【解決手段】Ｘ線発生用ターゲットＴ１は、ダイヤモンドからなり、互いに対向する第１及び第２主面１ａ，１ｂを有する基板１と、ターゲット部１０と、を備えている。基板１には、第１主面１ａ側から有底状の穴部３が形成されている。ターゲット部１０は、穴部３の底面から第１主面１ａ側に向かって堆積された金属からなる。ターゲット部１０の外側面全体は、穴部３の内側面と密着している。
【選択図】図１
Description
本発明は、Ｘ線発生用ターゲット及びその製造方法、並びに当該Ｘ線発生用ターゲットを備えるＸ線発生装置に関する。
Ｘ線発生用ターゲットとして、基板と、基板に埋設されたターゲット部と、を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたＸ線発生用ターゲットでは、ベリリウム又はカーボン等の軽元素からなる基板に、タングステン又はモリブデンからなる単一の柱状の金属ワイヤが埋設されている。
金属ワイヤが基板に埋設されたＸ線発生用ターゲットを得るために、基板に穴部を形成し、この穴部に金属ワイヤを挿入することが考えられる。しかしながら、この場合、金属ワイヤの外側面と穴部の内側面とが必ずしも密着するとは限らず、金属ワイヤの外側面と穴部の内側面との間に空隙が形成される懼れがある。金属ワイヤの外側面と穴部の内側面との間に空隙が形成されると、金属ワイヤから基板への熱伝導が阻害されることとなる。この結果、金属ワイヤからの放熱が不十分となり、ターゲット部である金属ワイヤが消耗しやすくなる懼れがある。
また、金属ワイヤが基板に埋設される構成では、ナノサイズのターゲット部を基板に簡便に形成することは困難である。
本発明は、ターゲット部の放熱性の向上が図られたＸ線発生用ターゲット、Ｘ線発生装置、及びＸ線発生用ターゲットの製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係るＸ線発生用ターゲットは、ダイヤモンドからなり、互いに対向する第１及び第２主面を有すると共に第１主面側から有底状の穴部が形成されている基板と、穴部の底面から第１主面側に向かって堆積された金属からなり、その外側面全体が穴部の内側面と密着しているターゲット部と、を備えていることを特徴とする。
本発明に係るＸ線発生用ターゲットでは、基板がダイヤモンドからなることから、基板自体が熱伝導性、すなわち放熱性に優れ、高温下での安定性にも優れている。ターゲット部は、基板に形成された有底状の底面から第１主面側に向かって堆積された金属からなり、その一方の端面全体と穴部の底面とが密着するだけでなく、ターゲット部の外側面全体と穴部の内側面とが密着しており、ターゲット部を構成する金属から基板への熱伝導が阻害されることはない。これらの結果、ターゲット部の放熱性の向上が図られる。
好ましくは、ターゲット部は、第１及び第２主面の対向方向に平行な断面において、第１及び第２主面の対向方向での長さが第１及び第２主面の対向方向に垂直な方向での長さ以上に設定されている。この場合、ターゲット部のサイズで決定される焦点サイズ（焦点径）を小さくしつつ、放熱性の向上を図ることができる。
好ましくは、基板の第１主面側には、導電層が形成されている。この場合、基板の第１主面側での放熱性を向上することができると共に、基板の第１主面側に電子が入射した場合に発生し得る帯電（チャージアップ）を防止することができる。
好ましくは、基板の第１主面側には、遷移元素を含む保護層、より好ましくは第一遷移元素を含む保護層が形成されている。この場合、基板を電子ビームから保護することができる。
本発明に係るＸ線発生装置は、上記Ｘ線発生用ターゲットと、Ｘ線発生用ターゲットに電子ビームを照射する電子ビーム照射部と、を備えることを特徴とする。
本発明に係るＸ線発生装置では、上述したように、基板がダイヤモンドからなること、及び、ターゲット部の一方の端面全体と穴部の底面とが密着すると共に外側面全体と穴部の内側面とが密着することにより、ターゲット部の放熱性の向上が図られる。
本発明に係るＸ線発生用ターゲットの製造方法は、ダイヤモンドからなり、互いに対向する第１及び第２主面を有する基板を用意する工程と、基板に、第１主面側から有底状の穴部を形成する工程と、穴部の底面から第１主面側に向かって金属を堆積させて、穴部にターゲット部を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
本発明に係るＸ線発生用ターゲットの製造方法によれば、ターゲット部が、ダイヤモンドからなる基板に形成した穴部の底面と底面全体が密着すると共に穴部の内側面と外側面全体が密着した状態で、基板に形成されることとなる。この結果、ターゲット部の放熱性の向上が図られたＸ線発生用ターゲットを容易に得ることができる。
好ましくは、ターゲット部を形成する工程では、金属蒸気雰囲気中で荷電ビーム、好ましくはイオンビームを穴部に照射することにより、金属を堆積させる。この場合、穴部の底面と内側面とに密着したターゲット部を確実に形成することができる。
好ましくは、穴部を形成する工程では、基板に第１主面側から荷電ビーム、好ましくはイオンビームを照射することにより、穴部を形成する。この場合、ターゲット部を形成する工程にて用いる装置により、基板に穴部を形成することが可能となり、製造設備や工程の簡素化を図ることができる。
本発明によれば、ターゲット部における放熱性の向上が図られたＸ線発生用ターゲット、Ｘ線発生装置、及びＸ線発生用ターゲットの製造方法を提供することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
図１及び図２を参照して、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットＴ１について説明する。図１は、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットの断面構成を説明するための図である。図２は、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットの分解斜視図である。
Ｘ線発生用ターゲットＴ１は、図１及び図２に示されるように、基板１と、ターゲット部１０と、を備えている。
基板１は、ダイヤモンドからなり、円板形状を呈している。基板１は、互いに対向する第１及び第２主面１ａ，１ｂを有している。基板１は、円板形状に限られず、他の形状、例えば角板形状を呈していてもよい。基板１の厚みは、例えば１００μｍ程度に設定されている。基板１の外径は、例えば３ｍｍ程度に設定されている。
基板１には、第１主面１ａ側から有底状の穴部３が形成されている。穴部３は、底面３ａと内側面３ｂとで画成される内側空間を有しており、当該内側空間は円柱体形状を呈している。穴部３の内側空間は、円柱体形状に限られず、他の形状、例えば角柱体形状を呈していてもよい。穴部３の内径は１００ｎｍ程度に設定され、穴部３の深さは１μｍ程度に設定されている。
ターゲット部１０は、基板１に形成されている穴部３内に配置されている。ターゲット部１０は、金属からなり、穴部３の内側空間に対応した円柱体形状を呈している。ターゲット部１０は、互いに対向する第１及び第２端面１０ａ，１０ｂと、外側面１０ｃを有している。ターゲット部１０を構成する金属としては、例えば、タングステン、金、白金等が挙げられる。
ターゲット部１０は、上記金属が穴部３の底面３ａから第１主面１ａ側に向かって堆積されて構成されている。したがって、ターゲット部１０の第１端面１０ａは、その全体が穴部３の底面３ａと密着している。ターゲット部１０の外側面１０ｃは、その全体が穴部３の内側面３ｂと密着している。
ターゲット部１０は、穴部３の内側空間の形状に対応して、第１及び第２主面１ａ，１ｂの対向方向（基板１の厚み方向）に平行な断面において、第１及び第２主面１ａ，１ｂの対向方向での長さが第１及び第２主面１ａ，１ｂの対向方向に垂直な方向での長さ以上となる。本実施形態では、ターゲット部１０の第１及び第２主面１ａ，１ｂの対向方向での長さが１μｍ程度となり、ターゲット部１０の第１及び第２主面１ａ，１ｂの対向方向に垂直な方向での長さ、すなわちターゲット部１０の外径が１００ｎｍ程度となる。ターゲット部１０は、ナノサイズとされている。
Ｘ線発生用ターゲットＴ１は、図３及び図４に示されるように、導電層１２を備えていてもよい。導電層１２は、基板１の第１主面１ａ側に形成されている。導電層１２は、例えば、不純物（例えば、ボロン等）をドープしたダイヤモンドからなる。導電層１２の厚みは、例えば５０ｎｍ程度である。
図３に示された導電層１２は、基板１の第１主面１ａ及びターゲット部１０の第２端面１０ｂを覆うように、第１主面１ａ上に形成されている。図４に示された導電層１２は、ターゲット部１０の第２端面１０ｂが露出するように、第１主面１ａ上に形成されている。
続いて、図５及び図６を参照して、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットＴ１の製造方法について説明する。ここでは、図３に示されたＸ線発生用ターゲットＴ１の製造方法について説明する。図５は、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットの製造方法を説明するためのフロー図である。図６は、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットの製造方法を説明するための模式図である。
まず、基板１を用意し（Ｓ１０１）、図６の（ａ）に示されるように、用意した基板１に有底状の穴部３を形成する（Ｓ１０３）。穴部３の形成には、既知の荷電ビーム加工装置、例えば集束イオンビーム（Focused Ion Beam：FIB）加工装置を用いることができる。ＦＩＢ加工装置は、収束イオンビームを試料上に照射し、試料表面をスパッタ除去することにより試料表面の加工を行う装置である。ここでは、収束イオンビーム（例えば、Ｇａ＋のようなイオンのビーム）を基板１の第１主面１ａの所望の箇所に入射させ、当該箇所をスパッタ除去する。
次に、図６の（ｂ）に示されるように、穴部３にターゲット部１０を形成する（Ｓ１０５）。ここでは、穴部３の底面３ａから第１主面１ａ側に向かって上述した金属を堆積させることにより、ターゲット部１０を形成する。穴部３に直接金属を堆積させることから、形成されたターゲット部１０は、その第１端面１０ａは穴部３の底面３ａに密着し、その外側面１０ｃは穴部３の内側面３ｂに密着することとなる。
金属は、上述したＦＩＢ加工装置を用い、金属蒸気雰囲気中で収束イオンビームを穴部３（底面３ａ）に照射することにより、堆積させる。ＦＩＢ加工装置では、収束イオンビームの照射箇所に材料ガスを吹き付けることで、ＦＩＢ励起化学気相析出により材料を堆積させる。したがって、材料ガスに、タングステンヘキサカルボニル（Tungsten Hexacarbonyl：Ｗ（ＣＯ）６）を用いることにより、上記金属としてタングステンを堆積させることができる。材料ガスとしてトリメチル（メチルシクロペンタジエニル）白金（Trimethyl(Methylcyclopentadienyl)Platinum）を用いることにより、上記金属として白金を堆積させることができる。材料ガスとしてジメチルゴールドヘキサフルオロアセチルアセトネート（DimethylGold Hexafluoroacetylacetonate：Ｃ７Ｈ７Ｆ６Ｏ２Ａｕ）を用いることにより、上記金属として金を堆積させることができる。
次に、図６の（ｃ）に示されるように、導電層１２を形成する（Ｓ１０７）。導電層１２は、基板１の第１主面１ａ及びターゲット部１０の第２端面１０ｂを覆うように、第１主面１ａ上に形成される。導電層１２の形成には、例えば、既知のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いることができる。ここでは、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用い、第１主面１ａ（第２端面１０ｂ）にマイクロ波プラズマＣＶＤ法により、ボロンをドーピングしながらダイヤモンド粒子を生成及び成長させて導電層１２を形成する。
これらの工程により、図３に示されたＸ線発生用ターゲットＴ１が得られる。
次に、図７及び図８を参照して、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットＴ１の別の製造方法について説明する。ここでは、図４に示されたＸ線発生用ターゲットＴ１の製造方法について説明する。図７は、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットの製造方法を説明するためのフロー図である。図８は、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットの製造方法を説明するための模式図である。
まず、基板１を用意し（Ｓ２０１）、図８の（ａ）に示されるように、用意した基板１の第１主面１ａに導電層１２を形成する（Ｓ２０３）。導電層１２は、上述したように、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いることにより形成することができる。
次に、図８の（ｂ）に示されるように、導電層１２が形成された基板１に有底状の穴部３を形成する（Ｓ２０５）。穴部３は、上述したように、ＦＩＢ加工装置を用いることにより形成することができる。
次に、図８の（ｃ）に示されるように、穴部３にターゲット部１０を形成する（Ｓ２０７）。ターゲット部１０は、上述したように、ＦＩＢ加工装置を用いることにより形成することができる。
これらの工程により、図４に示されたＸ線発生用ターゲットＴ１が得られる。
以上のように、本実施形態では、基板１がダイヤモンドからなることから、基板１自体が熱伝導性、すなわち放熱性に優れ、高温下での安定性にも優れている。ダイヤモンドの熱伝導率は２０００Ｗ／ｍＫ（ＲＴ）程度であり、タングステンの熱伝導率（１７０Ｗ／ｍＫ（ＲＴ））の１０倍以上である。ターゲット部１０は、基板１に形成された有底状の穴部３の底面３ａから第１主面１ａ側に向かって堆積された金属からなり、その第１端面１０ａの全体と穴部３の底面３ａとが密着するだけでなく、ターゲット部１０の外側面１０ｃの全体と穴部３の内側面３ｂとが密着している。このため、ターゲット部１０を構成する金属から基板１への熱伝導が阻害されることはない。これらの結果、Ｘ線発生用ターゲットＴ１では、ターゲット部１０の放熱性の向上が図られ、その消耗を防ぐことができる。
本実施形態では、ターゲット部１０は、第１及び第２主面１ａ，１ｂの対向方向に平行な断面において、上記対向方向での長さが当該対向方向に垂直な方向での長さ以上に設定されている。これにより、ターゲット部１０のサイズで決定される焦点径を小さくしつつ、放熱性の向上を図ることができる。
本実施形態では、基板１の第１主面１ａ側には、導電層１２が形成されている。これにより、基板１の第１主面１ａ側での放熱性を向上することができると共に、基板１の第１主面１ａ側に電子が入射した場合に発生し得る帯電（チャージアップ）を防止することができる。
本実施形態の製造方法によれば、ターゲット部１０は、その第１端面１０ａ及び外側面１０ｃの全体が基板１に形成した穴部３と密着した状態で、基板１に形成されることとなる。この結果、ターゲット部１０の放熱性の向上が図られたＸ線発生用ターゲットＴ１を容易に得ることができる。
本実施形態の製造方法では、ターゲット部１０を形成する際に、金属蒸気下でイオンビームを穴部３に照射することにより、金属を堆積させている。これにより、穴部３の底面３ａと内側面３ｂとに密着したターゲット部１０を確実に形成することができる。
本実施形態の製造方法では、基板１に第１主面１ａ側からイオンビームを照射することにより、穴部３を形成している。この場合、ターゲット部１０を形成するのに用いるＦＩＢ加工装置により、基板１に穴部３を形成することが可能となり、製造設備や工程の簡素化を図ることができる。
次に、図９及び図１０を参照して、Ｘ線発生用ターゲットＴ１を用いたＸ線発生装置について説明する。図９は、本実施形態に係るＸ線発生装置の断面構成を示す図である。図１０は、図９に示されたＸ線発生装置のモールド電源部を示す図である。
図９に示されるように、Ｘ線発生装置２１は、開放型であり、使い捨てに供される閉鎖型と異なり、真空状態を任意に作り出すことができ、消耗品であるフィラメント部ＦやＸ線発生用ターゲットＴ１の交換を可能にしている。Ｘ線発生装置２１は、動作時に真空状態になる円筒形状のステンレス製の筒状部２２を有している。筒状部２２は、下側に位置する固定部２３と上側に位置する着脱部２４とで二分割され、着脱部２４はヒンジ部２５を介して固定部２３に取り付けられている。従って、着脱部２４が、ヒンジ部２５を介して横倒しになるように回動することで、固定部２３の上部を開放させることができ、固定部２３内に収容されているフィラメント部（カソード）Ｆへのアクセスを可能にする。
着脱部２４内には、電磁偏向レンズとして機能する上下一対の筒状のコイル部２６，２７が設けられると共に、コイル部２６，２７の中心を通るよう、筒状部２２の長手方向に電子通路２８が延在し、電子通路２８はコイル部２６，２７で包囲される。着脱部２４の下端にはディスク板２９が蓋をするように固定され、ディスク板２９の中心には、電子通路２８の下端側に一致させる電子導入孔２９ａが形成されている。
着脱部２４の上端は円錐台に形成され、頂部には、電子通路２８の上端側に位置して電子透過型のＸ線出射窓を形成するＸ線発生用ターゲットＴ１が装着されている。Ｘ線発生用ターゲットＴ１は、着脱自在な回転式キャップ部３１内にアースさせた状態で収容されている。従って、キャップ部３１の取り外しによって、消耗品であるＸ線発生用ターゲットＴ１の交換も可能になる。
固定部２３には真空ポンプ３２が固定され、真空ポンプ３２は筒状部２２内全体を高真空状態にするためのものである。すなわち、Ｘ線発生装置２１が真空ポンプ３２を装備することによって、消耗品であるフィラメント部ＦやＸ線発生用ターゲットＴ１の交換が可能になっている。
筒状部２２の基端側には、電子銃３６との一体化が図られたモールド電源部３４が固定されている。モールド電源部３４は、電気絶縁性の樹脂（例えば、エポキシ樹脂）でモールド成形させたものであると共に、金属製のケース４０内に収容されている。そして、筒状部２２の固定部２３の下端（基端）は、ケース４０の上板４０ｂに対し、シールさせた状態でネジ止め等によりしっかりと固定されている。
モールド電源部３４内には、図１０に示されるように、高電圧（例えば、Ｘ線発生用ターゲットＴ１をアースさせる場合には最大−１６０ｋＶ）を発生させるようなトランスを構成させた高圧発生部３５が封入されている。具体的に、モールド電源部３４は、下側に位置して直方体形状をなすブロック状の電源本体部３４ａと、電源本体部３４ａから上方に向けて固定部２３内に突出する円柱状のネック部３４ｂとからなる。高圧発生部３５は、重い部品であるから電源本体部３４ａ内に封入され、装置２１全体の重量バランスから、できるだけ下側に配置させることが好ましい。
ネック部３４ｂの先端部には、電子通路２８を挟むように、Ｘ線発生用ターゲットＴ１に対峙させるよう配置させた電子銃３６が装着されている。
図１０に示されるように、モールド電源部３４の電源本体部３４ａ内には、高圧発生部３５に電気的に接続させた電子放出制御部５１が封入され、電子放出制御部５１によって、電子の放出のタイミングや管電流などを制御している。電子放出制御部５１が、グリッド用端子３８及びフィラメント用端子５０に対し、グリッド接続配線５２及びフィラメント接続配線５３を介してそれぞれ接続され、各接続配線５２，５３は、供に高電圧に印加されるゆえにネック部３４ｂ内に封入される。
電源本体部３４ａは、金属製のケース４０内に収容されている。電源本体部３４ａとケース４０との間に、高電圧制御部４１が配置されている。ケース４０には、外部電源に接続させるための電源用端子４３が固定され、高電圧制御部４１は電源用端子４３に接続されると共に、モールド電源部１４内の高圧発生部３５及び電子放出制御部３１に対してそれぞれ配線４４，４５を介して接続されている。外部からの制御信号に基づき、高電圧制御部４１によって、トランスを構成する高圧発生部３５で発生させ得る電圧を、高電圧（例えば１６０ｋＶ）から低電圧（０Ｖ）までコントロールしている。電子放出制御部５１により、電子の放出のタイミングや管電流などをコントロールする。
Ｘ線発生装置２１では、コントローラ（不図示）の制御に基づき、ケース４０内の高電圧制御部４１から、モールド電源部３４の高圧発生部３５及び電子放出制御部５１に電力及び制御信号がそれぞれ供給される。それと同時に、コイル部２６，２７にも給電される。その結果、フィラメント部Ｆから適切な加速度をもって電子が出射され、制御させたコイル部２６，２７で電子を適切に収束させ、Ｘ線発生用ターゲットＴ１に電子が照射される。照射された電子がＸ線発生用ターゲットＴ１に衝突することで、Ｘ線が外部に照射されることになる。
ところで、Ｘ線発生装置において、高い分解能は、電子を高い電圧（例えば、５０〜１５０ｋｅＶ程度）で加速し、ターゲット上で微小な焦点へフォーカスすることにより、得ることができる。電子がターゲット中でエネルギーを失う際に、Ｘ線、いわゆる制動放射Ｘ線が発生する。この際、焦点サイズは、照射される電子の大きさでほぼ決まることとなる。
Ｘ線の微細な焦点サイズを得るためには、電子を小さなスポットに収束させればよい。発生するＸ線の量を増やすためには、電子の量を増やせばよい。しかしながら、空間電荷効果により、電子のスポットサイズと電流量は相反する関係にあり、小さなスポットに大きな電流を流すことはできない。そして、小さなスポットに大きな電流を流すと発熱によりターゲットが消耗しやすくなる懼れが生じてしまう。
本実施形態では、上述したように、Ｘ線発生用ターゲットＴ１は、ダイヤモンドからなる基板と、穴部３の底面３ａと内側面３ｂとに密着したターゲット部１０とを備えていることから、放熱性に極めて優れており、上述した状況下においても、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の消耗を防ぐことができる。
ターゲット部１０がナノサイズとされていることから、上述した高い加速電圧（例えば、５０〜１５０ｋｅＶ程度）で電子を照射して、ターゲット部１０付近で電子が拡がってしまった場合でも、Ｘ線焦点径が拡がるようなことはなく、分解能の劣化が抑制される。すなわち、ターゲット部１０のサイズで決まる分解能が得られることとなる。したがって、Ｘ線発生用ターゲットＴ１を用いたＸ線発生装置２１では、Ｘ線量を増やしつつ、ナノオーダー（数十〜数百ｎｍ）での分解能を得ることができる。
次に、図１２及び図１３を参照して、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットＴ２について説明する。図１２及び図１３は、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットの断面構成を説明するための図である。
Ｘ線発生用ターゲットＴ２は、図１２及び図１３に示されるように、基板１と、ターゲット部１０と、保護層１３と、を備えている。
保護層１３は、基板１の第１主面１ａ側に形成されている。保護層１３は、第一遷移元素（例えば、チタンやクロム等）からなる。保護層１３の厚みは、小さすぎると基板１から剥離しやすく、また隙間無く形成するのが困難となる可能性がある。一方で、保護層１３は基板１と比較して放熱性が低く、ターゲット部１０をも覆う場合には、ターゲット部１０への電子ビームの入射の妨げにもなる可能性がある。よって、保護層１３の厚みは、ターゲット部１０の高さ（穴部３の深さ）よりも小さく、具体的には１０〜１００ｎｍ、好ましくは２０〜６０ｎｍであり、本実施形態においては約５０ｎｍとしている。保護層１３は、物理蒸着（ＰＶＤ）等の蒸着により形成することができる。
保護層１３を構成する材料としては、アルミニウムのようにダイヤモンドからなる基板１から剥離しやすいものは好ましくない。このため、保護層１３を構成する材料として、チタン、クロム、モリブデン、又はタングステンといった遷移元素を採用すること好ましい。しかしながら、遷移元素の中でもターゲット部１０に用いるタングステン（第三遷移元素）やモリブデン（第二遷移元素）のようにＸ線発生効率が高いものは、保護膜１３で発生したＸ線がターゲット部１０で発生したＸ線の焦点径に影響を及ぼす可能性がある。このため、保護層１３の膜厚を出来る限り小さく設定する必要があり、成膜時における膜厚の制御が難しい。そこで、保護層１３は、ターゲット部１０を構成する材料よりもＸ線発生効率の低い、チタンやクロム等の第一遷移元素やその導電性化合物（炭化チタン等）からなるのが、より好ましい。本実施形態においては、保護層１３は、チタンを約５０ｎｍの厚さで蒸着することにより形成している。
図１２に示された保護層１３は、基板１の第１主面１ａ及びターゲット部１０の第２端面１０ｂを覆うように、第１主面１ａ上に形成されている。図１３に示された保護層１３は、ターゲット部１０の第２端面１０ｂが露出するように、第１主面１ａ上に形成されている。すなわち、Ｘ線発生用ターゲットＴ２における電子ビーム入射側では、保護膜１３によって基板１が露出しないようになっている一方で、基板１の側面とＸ線出射側である第２主面１ｂには保護膜１３は形成されていない。
ターゲット部１０の径（穴部３の内径）が上述したように１００ｎｍ程度と、極めて微小であるため、電子ビームがターゲット部１０外の基板１の第１主面１ａに直接照射されることがある。この際、装置内の雰囲気に酸素が残留していた場合、電子ビームが基板１の第１主面１ａに直接照射されると、基板１が損傷し、状況によっては、貫通孔が形成されてしまうという問題点が生じることがある。装置内の残留ガスを低減するには、装置の筐体自体や排気手段等、様々な改善が必要であり、容易ではない。したがって、基板１上に形成可能な構造物によって、電子ビームから保護するのが好ましい。これに対して、遷移元素を含む保護層１３が第１主面１ａを覆うように形成されていると、電子ビームが第１主面１ａに直接照射されることはなく、かつ保護層１３と基板１との接合性が保持されるため、基板１が損傷することを防ぐことができる。さらに、基板１の側面とＸ線出射側である第２主面１ｂには保護膜１３は形成されていないため、基板１による良好な放熱性を利用することができる。
保護層１３の電子ビーム入射側の面は、導電性も有している。このため、保護層１３は、導電層１２と同様の機能を有し、基板１の第１主面１ａ側に電子が入射した場合に発生し得る帯電を防止することもできる。
Ｘ線発生装置２１は、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の代わりに、Ｘ線発生用ターゲットＴ２を用いることができる。Ｘ線発生用ターゲットＴ２が用いられる場合、基板１が電子ビームから保護されていることから、電子ビームのスポットサイズをターゲット部１０の径にあわせて小さくしなくてもよい。すなわち、電子ビームのスポットサイズをターゲット部１０の径よりも大きく設定しても、ターゲット部１０外に照射された電子ビームにより基板１が損傷することはない。
Ｘ線焦点径は、上述したように、ターゲット部１０のサイズ（径）で決まる。したがって、電子ビームのスポットサイズをターゲット部１０の径よりも大きく設定した場合でも、Ｘ線発生用ターゲットＴ２を用いたＸ線発生装置２１では、ナノオーダー（数十〜数百ｎｍ）での分解能を得ることができる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
本実施形態では、導電層１２を、ボロンをドーピングしながらダイヤモンド粒子を生成及び成長させることにより形成しているが、導電層１２の形成手法はこれに限られない。例えば、ダイヤモンドに不純物（例えば、ボロン等）をドーピングすることにより、導電層１２を形成してもよい。例えば、図３に示されたＸ線発生用ターゲットＴ１を製造する際には、穴部３にターゲット部１０を形成した後、第１主面１ａ（第２端面１０ｂ）上にマイクロ波プラズマＣＶＤ法により、ダイヤモンド粒子を生成及び成長させてダイヤモンド層を形成し、形成したダイヤモンド層にボロンをドーピングして導電層１２を形成する。図４に示されたＸ線発生用ターゲットＴ１を製造する際には、第１主面１ａにボロンをドーピングして導電層１２を形成する。また、第１主面１ａ（第２端面１０ｂ）にチタン等の導電性薄膜を蒸着することによって導電層１２を形成してもよい。
穴部３の内側空間は、上述した円柱体形状又は角柱体形状に限られず、図１１（ａ）に示されるように錐台形状（例えば、円錐台形状や角錐台形状等）であってもよく、また、図１１（ｂ）に示されるように複数段（例えば、２段等）の柱体形状（例えば、円柱体形状又は角柱体形状等）であってもよい。図１１（ａ）に示された穴部３では、底面３ａの直径が穴部３の開口端の直径よりも小さく設定されており、内側面３ｂはテーパ状に傾斜している。したがって、ターゲット部１０は、第１端面１０ａの外径が第２端面１０ｂの外径よりも小さくされた円錐台形状を呈することとなる。図１１（ｂ）に示された穴部３では、内側空間が、底面３ａ側の第１内部空間と開口端側の第２内部空間とで構成されており、第１内部空間の内径が第２内部空間の内径よりも小さく設定されている。したがって、ターゲット部１０は、２段の円柱体形状を呈することとなる。図１１（ａ）及び（ｂ）に示された変形例に係るＸ線発生用ターゲットＴ１によれば、穴部３の加工を容易に行うことができると共に、ターゲット部１０の形成（金属の堆積）を容易に行なうことができる。
保護層１３は、基板１の第１主面１ａの全面を覆っている必要はない。電子ビームが入射する可能性の高い領域（たとえば、ターゲット部１０の周辺領域）にのみ形成し、電子ビームが入射する可能性の低い領域（たとえば、基板１の縁部）には形成しなくてもよい。この場合には、基板１による良好な放熱性を利用することができる。
本発明は、Ｘ線非破壊検査装置に利用できる。
１…基板、１ａ…第１主面、１ｂ…第２主面、３…穴部、３ａ…底面、３ｂ…内側面、１０…ターゲット部、１０ａ，１０ｂ…端面、１０ｃ…外側面、１２…導電層、１３…保護層、２１…Ｘ線発生装置、Ｔ１，Ｔ２…Ｘ線発生用ターゲット。
Claims (10)
- ダイヤモンドからなり、互いに対向する第１及び第２主面を有すると共に前記第１主面側から有底状の穴部が形成されている基板と、
前記穴部の底面から前記第１主面側に向かって堆積された金属からなり、その外側面全体が前記穴部の内側面と密着しているターゲット部と、を備えていることを特徴とするＸ線発生用ターゲット。 - 前記ターゲット部は、前記第１及び第２主面の対向方向に平行な断面において、前記第１及び第２主面の対向方向での長さが前記第１及び第２主面の対向方向に垂直な方向での長さ以上に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生用ターゲット。
- 前記基板の前記第１主面側には、導電層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線発生用ターゲット。
- 前記基板の前記第１主面側には、遷移元素を含む保護層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線発生用ターゲット。
- 前記遷移元素が、第一遷移元素であることを特徴とする請求項４に記載のＸ線発生用ターゲット。
- 請求項１〜５のいずれか一項に記載のＸ線発生用ターゲットと、
前記Ｘ線発生用ターゲットに電子ビームを照射する電子ビーム照射部と、を備えることを特徴とするＸ線発生装置。 - ダイヤモンドからなり、互いに対向する第１及び第２主面を有する基板を用意する工程と、
前記基板に、前記第１主面側から有底状の穴部を形成する工程と、
前記穴部の底面から前記第１主面側に向かって金属を堆積させて、前記穴部にターゲット部を形成する工程と、を備えることを特徴とするＸ線発生用ターゲットの製造方法。 - 前記ターゲット部を形成する前記工程では、金属蒸気雰囲気中で荷電ビームを前記穴部に照射することにより、前記金属を堆積させることを特徴とする請求項７に記載のＸ線発生用ターゲットの製造方法。
- 前記穴部を形成する前記工程では、前記基板に前記第１主面側から荷電ビームを照射することにより、前記穴部を形成することを特徴とする請求項７又は８に記載のＸ線発生用ターゲットの製造方法。
- 前記荷電ビームが、イオンビームであることを特徴とする請求項８又は９に記載のＸ線発生用ターゲットの製造方法。
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