JP2012043599A - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光軸合わせ作業を簡単且つ迅速に行うことができるＸ線発生装置を提供する。
【解決手段】 本発明に係るＸ線発生装置は、電子ビームを発生する電子源１、電子源１に対向配置され電子ビームの衝突によりＸ線を発生するターゲット４、前記電子源１と前記ターゲット４との間に配置され電子ビームの通過範囲を制限する絞り孔７ａを有する絞り手段７、前記電子源１と前記絞り手段７との間に配置され電子ビームを偏向する複数の偏向手段２、前記ターゲット４で発生されたＸ線量を検出するＸ線検出手段２０、前記Ｘ線検出手段２０で得られたＸ線検出データに基づいて前記偏向手段２を制御する制御手段２１を備える。制御手段２１は偏向信号にスキャン信号を重畳して各偏向手段２を走査制御し、そのとき表示手段には前記Ｘ線検出手段２０で得られたＸ線検出データに基づいて電子ビームプロファイル、例えばエミッションパターンが表示される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子ビームを走査させることができるＸ線発生装置に関する。

一般的なＸ線発生装置では、陰極（電子銃）から発生した電子ビームが、電子光学系である偏向コイル群および集束レンズを経て、絞り（アパーチャ）を通過した後、ターゲットに衝突することによりＸ線が発生する。通常、Ｘ線発生装置では偏向コイルに一定の電流を流して電子ビームを偏向し、電子光学系の光軸合わせを行う。

Ｘ線発生装置において電子光学系の光軸調整が不完全な場合、集束レンズのレンズパワーを変化させると、集束レンズで縮小結像された焦点（電子ビームスポット）位置が移動してしまい、場合によっては電子ビームがターゲットへ全く到達しなくなるという不具合が生じる。特に、Ｘ線焦点サイズを小さくするために２段又はそれ以上の集束レンズで電子ビームを縮小結像する装置では、集束レンズの個数と同じだけの光軸が存在し、電子ビームがすべての光軸と一致するように調整する必要がある。

通常、Ｘ線発生装置は電子顕微鏡と異なり電子ビームを直接観察するための手段を備えておらず、Ｘ線撮像装置等のＸ線検出器で測定されるＸ線量をもとに電子光学系の光軸合わせが行われる。ところが、このような方法では光軸がずれている方向や光軸のずれの大きさを知ることができない。このため、電子光学系の光軸合わせの感覚をつかみにくく、光軸合わせ作業に手間取ってしまう。

特開2003-344596号公報

本発明が解決しようとする課題は、光軸合わせ作業を簡単且つ迅速に行うことができるＸ線発生装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明は、
a)電子ビームを発生する電子源と、
b)前記電子源に対向配置され、電子ビームの衝突によりＸ線を発生するターゲットと、
c)前記電子源と前記ターゲットとの間に配置され、電子ビームの通過範囲を制限する絞り孔を有する絞り部材と、
d)前記電子源と前記絞り部材との間に配置され、電子ビームを偏向する偏向手段と、
e)前記ターゲットで発生されたＸ線量を検出するＸ線検出手段と、
f)前記Ｘ線検出手段で得られたＸ線検出データに基づき電子ビームの偏向信号を形成して前記偏向手段を制御する制御手段と
を有するＸ線発生装置において、
前記制御手段は、前記絞り部材のうち前記絞り孔を含む領域に前記電子ビームが照射されるように、前記偏向信号に走査信号を重畳して前記偏向手段を走査制御し、
前記偏向手段の走査制御時における前記Ｘ線検出手段で得られたＸ線検出データに基づいて電子ビームプロファイルを表示する表示手段を備えることを特徴とする。

この場合、電子ビームのスキャン信号を発生する、外付けのスキャン信号発生装置を接続可能に備え、前記制御手段は、前記スキャン信号発生装置の発生するスキャン信号を前記偏向信号に重畳し加算するための加算回路を備えると良い。

本発明では、制御手段は、絞り部材のうち絞り孔を含む領域に電子ビームが照射されるように偏向信号に走査信号を重畳して偏向手段を走査制御し、このときＸ線検出手段で得られたＸ線検出データに基づいて電子ビームプロファイルが表示手段に表示される。つまり、絞り部材に照射された電子ビームのうち絞り孔を通過した電子ビームがターゲットに衝突することによって発生したＸ線量がＸ線検出手段で検出され、その電子ビームプロファイルが表示手段に表示される。従って、電子ビームプロファイルを観察しながら電子ビームが絞り孔の中心位置を通るように電子ビームの偏向量を設定することができ、光軸調整を簡単かつ迅速に行うことができる。

また、外付けのスキャン信号発生装置を接続可能に備え、該スキャン信号発生装置からスキャン信号を取得するようにすれば、従来のＸ線発生装置の構成をそのまま利用することができる。

本発明の一実施例に係るＸ線発生装置のマイクロフォーカスＸ線管の光学系概念図。 Ｘ線発生装置の要部構成を示す図。 制御部におけるスキャン信号発生からエミッションパターン取得までの処理の流れを示すブロック図。 パーソナルコンピュータの画面に描画されるエミッションパターンの一例を示す図。 光軸合わせの概念図。

以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、本実施例に係るＸ線発生装置は、Ｘ線を発生させるマイクロフォーカスＸ線管１０と、このＸ線管から出射されたＸ線を検出するためのＸ線検出器（シンチレーション検出器）２０を備えている。図１にマイクロフォーカスＸ線管１０の光学系概念図を、図２にＸ線発生装置の要部構成を示す。
マイクロフォーカスＸ線管１０の陰極（カソード）１は、タングステン、６ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）、６ホウ化セリウム（ＣｅＢ_６）など公知の陰極からなり、この陰極１から発生する電子ビームは、電子光学系たる偏向コイル群２により軌道が偏向される。そして、集束レンズ３により縮小結像されてターゲット４に衝突し、微小焦点からＸ線を発生する。集束レンズ３のギャップ部分には絞り孔７ａを有するアパーチャ７が配置されており、電子ビームの通過範囲を制限している。

偏向コイル群２は、電子ビームを光軸（図２に破線Ｌで示す）に垂直なＹ方向に偏向するコイル（コイル２ａ、コイル２ｂ）及びＸ方向に偏向するコイル（図示せず）から構成されている。各コイルに一定の電流を流すことにより電子ビームが偏向され、光軸の調整が行われる。本実施例に係るＸ線発生装置は、Ｘ線検出器２０からのＸ線検出データに基づき偏向コイル群２を制御する制御部２１を備えている。制御部２１は、電子ビームがＸ方向及びＹ方向に走査（ラスタースキャン）されるように偏向コイル群２を制御し、このときのＸ線検出器２０のＸ線検出データと、偏向コイル群２における電子ビームの光軸偏向量とに基づいて、電子ビームの光軸を調整する。

具体的には、制御部２１は、偏向コイル群２の各コイルに流す電流に、スキャン信号として任意の振幅や周波数の鋸波電流を重畳するようになっている。これによって、電子ビームが光軸に垂直なＸ方向とＹ方向の２方向に走査（ラスタースキャン）され、Ｘ線検出器２０において電子ビームの電流角密度分布であるエミッションパターンが取得される。

次に、エミッションパターン取得の原理を図２及び図３を用いて説明する。陰極１から放出された電子ビームは鋸波電流の流れる偏向コイル群２により光軸に垂直な２方向にラスタースキャンされる。このとき、特定の角度方向の電子ビームのみがアパーチャ７の絞り孔７ａを通過してターゲット４に衝突するため、その方向の電流角密度に比例したＸ線が発生する。発生したＸ線はラスタースキャンに同期して、Ｘ線検出器２０で検出され、各々の角度方向での電流角密度分布、すなわちエミッションパターン（本発明の電子ビームプロファイルに相当）が得られる。

図３は、制御部２１における、スキャン信号発生からエミッションパターン取得までの処理の流れを示す。本実施例では、制御部２１はパーソナルコンピュータ２２、スキャン信号発生回路２３、スキャン信号制御回路２４、光軸合わせ信号発生回路２５、加算回路２６から構成されている。光軸合わせ信号発生回路２５は、本来の電子ビームの光軸合わせに用いる定電位を発生させるものである。
パーソナルコンピュータ２２の操作により、スキャン信号発生回路２３から鋸波状のスキャン電位が発生する。この信号は、パーソナルコンピュータ２２により制御されるスキャン信号制御回路２４やスキャン信号発生回路２３において振幅や周期が変調された上で加算回路２６によって軸合わせ信号発生回路２５からの信号と加算された後、電流に変換される。その結果、鋸波状のスキャン電流が偏向コイル群２の各コイルに流れ、電子ビームが特定の振幅、周期でラスタースキャンされる。尚、図３ではＸ方向に水平走査、Ｙ方向に垂直走査させるようなスキャン電位を示したが、逆にしても良い。

Ｘ線検出器（シンチレーション検出器）２０で発生したＸ線の検出信号は、光電子増倍管（図示せず）で増強された後、スキャン信号発生回路２３に伝達される。このとき、スキャン信号発生回路２３は、ラスタースキャンに同期しながら信号を取得することで信号の可視化を行うことができ、この可視化信号がパーソナルコンピュータ２２に送信される。これにより、パーソナルコンピュータ２２の画面にエミッションパターンが描画される。つまり、本実施例では、スキャン信号発生回路２３及びパーソナルコンピュータ２２が表示手段として機能する。図４は、パーソナルコンピュータ２２の画面に描画されたエミッションパターンの例を示す。図４に示すように、エミッションパターンが画面の中央（図４中、十文字で示す位置）に位置しているときは、電子ビームの光軸が絞り孔の中心に位置している。

従って、例えば図５（ａ）に示すように、エミッションパターンが画面の中央からずれているときは、該エミッションパターンを中央に移動させるように光軸合わせ信号発生回路２５が発生する光軸合わせ信号（図３）を調整すれば、光軸合わせを正確かつ容易に行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のような変形が可能である。
（１）上述した実施例では、偏向コイル群２はいわゆる１段式であったが、２段以上であってもよい。
（２）上述した実施例では、Ｘ線発生装置とＸ線検出器とは別体であったが、Ｘ線発生装置の中にＸ線検出器が組み込まれていてもよい。
（３）上述した実施例では、偏向手段として偏向コイルを用いているが、偏向電極を用いてもよい。
（４）Ｘ線発生装置とは別体で該Ｘ線発生装置に外付けされるスキャン信号発生装置を備えるようにしても良い。この場合、電子ビームの光軸合わせを行うときにのみスキャン信号発生装置をＸ線発生装置に接続し、前記スキャン信号発生装置が発生するスキャン信号が制御回路の加算回路を介して偏向コイルに重畳させるようにすることができる。

１…陰極
２…偏向コイル群
３…集束レンズ
４…ターゲット
７…アパーチャ
７ａ…絞り孔
１０…マイクロフォーカスＸ線管
２０…Ｘ線検出器
２１…制御部
２２…パーソナルコンピュータ
２３…スキャン信号発生回路
２４…スキャン信号制御回路
２５…光軸合わせ信号発生回路
２６…加算回路

Claims (2)

1. a)電子ビームを発生する電子源と、
   b)前記電子源に対向配置され、電子ビームの衝突によりＸ線を発生するターゲットと、
   c)前記電子源と前記ターゲットとの間に配置され、電子ビームの通過範囲を制限する絞り孔を有する絞り部材と、
   d)前記電子源と前記絞り手段との間に配置され、電子ビームを偏向する偏向手段と、
   e)前記ターゲットで発生されたＸ線量を検出するＸ線検出手段と、
   f)前記Ｘ線検出手段で得られたＸ線検出データに基づき電子ビームの偏向信号を形成して前記偏向手段を制御する制御手段と
   を有するＸ線発生装置において、
   前記制御手段は、前記絞り部材のうち前記絞り孔を含む領域に前記電子ビームを照射するように、前記偏向信号に走査信号を重畳して前記偏向手段を走査制御し、
   前記偏向手段の走査制御時における前記Ｘ線検出手段で得られたＸ線検出データに基づいて電子ビームプロファイルを表示する表示手段を備えることを特徴とするＸ線発生装置。
2. 電子ビームのスキャン信号を発生する、外付けのスキャン信号発生装置を接続可能に備え、
   前記制御手段は、前記スキャン信号発生装置の発生するスキャン信号を、前記偏向信号に重畳し加算するための加算回路を備えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。

Images