JP2013051154A - 透過型ｘ線発生装置及びそれを用いたｘ線撮影装置 - Google Patents

透過型ｘ線発生装置及びそれを用いたｘ線撮影装置 Download PDF

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Abstract

【課題】透過型ターゲットで反射した電子を有効利用することでＸ線発生効率を向上させることができる透過型Ｘ線発生装置及びそれを用いたＸ線撮影装置を提供する。
【解決手段】周囲を電子通過路形成部材３で囲むことにより形成された電子通過路４を有し、電子通過路４を介して電子を透過型ターゲット１に照射してＸ線を発生させる透過型Ｘ線発生装置であって、電子通過路４内に電子の照射によりＸ線を生じる副Ｘ線発生面５を有し、副Ｘ線発生面５が、透過型ターゲット１の電子が照射される側の上方を覆うように張り出していることを特徴とする透過型Ｘ線発生装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、医療機器及び産業機器分野における非破壊Ｘ線撮影等に適用できる透過型Ｘ線発生装置及びそれを用いたＸ線撮影装置に関する。
透過型ターゲットに電子を照射してＸ線を発生させる透過型Ｘ線発生装置では、一般にＸ線の発生効率が極めて低い。電子束を高エネルギーに加速し透過型ターゲットに照射してＸ線を発生させる際、衝突する電子のエネルギーの約１％以下がＸ線となり、残りの約９９％以上が熱となる。また、透過型ターゲットに電子が衝突する際には反射電子が発生するが、この反射電子はＸ線の発生に寄与しないことが知られている。このため、Ｘ線発生効率の向上が求められている。
特許文献１には、電子源とターゲットの間に、電子源からターゲットに向かって開口径を絞った円錐型チャンネルを有する陽極部材を配置し、電子をチャンネル表面で弾性散乱させターゲットに入射させることでＸ線発生効率を向上させる技術が提案されている。
特開平９−１７１７８８号公報
特許文献１に記載の技術では、上記構成により電子をチャンネル表面で弾性散乱させターゲットに入射させている。しかしながら、この技術は、適切な濃度の電子ビームを透過型ターゲットに供給すること、及びできるだけ小さな焦点を得ることを目的としており、透過型ターゲットで反射した電子を有効利用するものではない。また、透過型ターゲットで反射した電子の入射により発生するＸ線についての記載もない。
そこで、本発明は、透過型ターゲットで反射した電子を有効利用することによりＸ線発生効率を向上させることができる透過型Ｘ線発生装置及びそれを用いたＸ線撮影装置の提供を目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、周囲を電子通過路形成部材で囲むことにより形成された電子通過路を有し、
前記電子通過路を介して電子を透過型ターゲットに照射してＸ線を発生させる透過型Ｘ線発生装置であって、
前記電子通過路内に電子の照射によりＸ線を生じる副Ｘ線発生面を有し、
前記副Ｘ線発生面が、前記透過型ターゲットの電子が照射される側の上方を覆うように張り出していることを特徴とする透過型Ｘ線発生装置を提供するものである。
また、本発明は、周囲を電子通過路形成部材で囲むことにより形成された電子通過路を有し、
前記電子通過路を介して電子を透過型ターゲットに照射してＸ線を発生させる透過型Ｘ線発生装置であって、
前記透過型ターゲットは、照射された電子の一部を反射し、
前記電子通過路内に電子の照射によりＸ線を生じる副Ｘ線発生面を有し、
前記副Ｘ線発生面と前記透過型ターゲットとは、前記透過型ターゲットに直接電子が照射されることにより発生するＸ線と、前記副Ｘ線発生面に前記透過型ターゲットで反射された電子が照射されることにより発生するＸ線と、が重畳されて外部に取出し可能となるように配置されていることを特徴とする透過型Ｘ線発生装置を提供するものである。
更に、本発明は、周囲を電子通過路形成部材で囲むことにより形成された電子通過路を有し、
前記電子通過路を介して電子を透過型ターゲットに照射してＸ線を発生させる透過型Ｘ線発生装置であって、
前記電子通過路内に電子の照射によりＸ線を生じる副Ｘ線発生面を有し、
前記副Ｘ線発生面と前記透過型ターゲットとのなす角度θが以下の関係を有することを特徴とする透過型Ｘ線発生装置を提供するものである。
１０°＜θ＜８５°
また、本発明は、両端が開口し、周囲を電子通過路形成部材で囲まれた電子通過路を介して電子を透過型ターゲットに照射してＸ線を発生させる透過型Ｘ線発生装置において、前記電子通過路の少なくとも前記透過型ターゲット側の端部における断面積が、前記透過型ターゲットとは反対側に比して前記透過型ターゲット側が拡大しており、該断面積が拡大した領域の内壁面の少なくとも一部が、電子の照射によりＸ線を生じる副Ｘ線発生面となっていることを特徴とする透過型Ｘ線発生装置を提供するものである。
本発明によれば、透過型ターゲットで発生するＸ線に加えて、透過型ターゲットで発生した反射電子により発生するＸ線も、効率良く取り出す構成をとる。これにより、Ｘ線発生効率を向上させることが可能となる。
本発明に用いられる透過型Ｘ線発生管の一例を示す模式図である。 副Ｘ線発生面と透過型ターゲットとのなす角度θとＸ線の放出方向との関係を示す模式図である。 Ｘ線強度の出射角度依存性について説明する図である。 反射電子の衝突密度分布について説明する図である。 本発明に用いられる透過型Ｘ線発生管の別の一例を示す模式図である。 本発明に用いられる透過型Ｘ線発生管の別の一例を示す模式図である。 本発明に用いられる透過型Ｘ線発生管を備えた透過型Ｘ線発生装置及びＸ線撮影装置の構成図である。
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。尚、本明細書で特に図示又は記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。
〔第１の実施形態〕
まず、図１を用いて本発明の第１の実施形態について説明する。図１（ａ）は本実施形態の透過型Ｘ線発生管１０の模式図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）における透過型ターゲット１近傍の拡大図である。
図１において、透過型Ｘ線発生管１０は、電子放出源６、透過型ターゲット１、ターゲット支持基板２、電子通過路形成部材３、電子通過路４、副Ｘ線発生面５及び真空容器９を備えている。
真空容器９は、透過型Ｘ線発生管１０の内部を真空に保つためのもので、ガラスやセラミクス材料等が用いられる。真空容器９内の真空度は１０-4〜１０-8Ｐａ程度であれば良い。真空容器９は開口部を有しており、その開口部には電子通過路４が形成された電子通過路形成部材３が接合されている。この電子通過路４の内壁面にターゲット支持基板２が接合されることにより真空容器９が密閉される。また、真空容器９には不図示の排気管を設けても良い。排気管を設けた場合、例えば排気管を通じて真空容器９内を真空に排気した後、排気管の一部を封止することで真空容器９の内部を真空にすることができる。真空容器９の内部には真空度を保つために、不図示のゲッターを配置しても良い。
電子放出源６は、真空容器９の内部に、透過型ターゲット１に対向して配置されている。電子放出源６にはタングステンフィラメントや、含浸型カソードのような熱陰極、又はカーボンナノチューブ等の冷陰極を用いることができる。電子放出源６より放出された電子１１は、電子通過路形成部材３により形成された電子通過路４の一端から入射して電子通過路４内を通過し、電子通過路４の他端側に設けられた透過型ターゲット１に照射され、Ｘ線１３が発生する。透過型Ｘ線発生管１０には、本実施形態のように引出し電極７とレンズ電極８を設けても良い。これらを設けた場合、引出し電極７によって形成される電界によって電子放出源６から電子が放出され、放出された電子はレンズ電極８で収束され、透過型ターゲット１に入射する。このとき、電子放出源６と透過型ターゲット１との間に印加される電圧Ｖａは、Ｘ線の使用用途によって異なるものの、概ね４０ｋＶ〜１５０ｋＶ程度である。
次に、図１（ｂ）を用いて本実施形態の透過型ターゲット１近傍の構成及び、Ｘ線の発生について詳細に説明する。
透過型ターゲット１は、ターゲット支持基板２の電子放出源側の面に配置されている。透過型ターゲット１と電子放出源６の間には、電子通過路形成部材３が配置され、周囲を電子通過路形成部材３で囲むことにより両端が開口した電子通過路４が形成されている。本実施形態では、電子通過路４の少なくとも透過型ターゲット側の端部における断面積が、透過型ターゲットとは反対側に比して透過型ターゲット側が拡大し、透過型ターゲット側の端部の断面積は連続的に拡大している。また、電子通過路４の断面積が拡大した領域の内壁面は、副Ｘ線発生面５となっている。尚、電子通過路４の断面積が拡大した領域の内壁面の少なくとも一部が副Ｘ線発生面５となっていれば良い。副Ｘ線発生面５は、電子通過路４の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路４内に電子通過路４とは別部材で形成されていても良い。
上記構成において、電子放出源６から放出された電子１１は、電子通過路４を介して透過型ターゲット１に衝突する。数十ｋＶ〜百数十ｋＶに加速された電子１１が透過型ターゲット１に衝突することでＸ線が発生し、この時発生したＸ線１４は、ターゲット支持基板２を透過して透過型Ｘ線発生管１０の外部に放出される。また、透過型ターゲット１に電子１１が衝突した際には、Ｘ線が発生するとともに、反射電子１２も発生する。透過型ターゲット１は後述のように原子番号の大きい金属で構成されるため、電子の反射率は数十％と比較的大きい。透過型ターゲット１で生成された反射電子１２は、副Ｘ線発生面５に衝突しＸ線を発生する。この時発生したＸ線１５（以下、「副Ｘ線」ということもある。）はターゲット支持基板２を透過して透過型Ｘ線発生管１０の外部に放出される。即ち、副Ｘ線発生面５に反射電子が照射されることで生じるＸ線の少なくとも一部が、透過型ターゲット１の電子が照射される領域を透過し、ターゲット支持基板２を透過して透過型Ｘ線発生管１０の外部に放出される。
次に、図２及び図３を用いて、本実施形態における電子通過路４の好ましい形状について説明する。ここでは、図１（ｂ）における、副Ｘ線発生面５と透過型ターゲット１とのなす角度θの好ましい範囲について述べる。図２は、副Ｘ線発生面５に反射電子１２が衝突した後に、副Ｘ線発生面５において発生するＸ線１５を示しており、一例として透過型ターゲット１の垂線に対し任意の角度θ１の拡がりを持って取り出されるＸ線１５と、各部材との位置関係を示したものである。図２（ａ）はθ＞９０°、図２（ｂ）はθ＝９０°、図２（ｃ）はθ＜９０°とした場合である。図２（ａ）のようにθ＞９０°では、発生したＸ線１５の多くが副Ｘ線発生面５内を通過中に吸収され、外部にはわずかしか放出されない。図２（ｂ）のようにθ＝９０°では、発生したＸ線１５の半分程度が副Ｘ線発生面５内で吸収される。図２（ｃ）のようにθ＜９０°では、発生したＸ線１５の多く（少なくとも半分程度以上）が吸収されずに外部に放出される。よって、θ＜９０°、即ち電子通過路４の透過型ターゲット側の端部における断面積が、透過型ターゲットとは反対側に比して拡大した形状とすることで、発生したＸ線１５が副Ｘ線発生面５内で吸収される割合を低減し、Ｘ線１５の取り出し量を増大できる。
また、Ｘ線強度の出射角度依存を考慮して、角度θの好ましい範囲を設定することもできる。図３は、Ｘ線強度の出射角度依存性を説明する図であり、図３（ａ）は副Ｘ線発生面に電子が入射し、発生したＸ線が出射角度φで出射する様子を示しており、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＸ線の出射角度φとＸ線強度の関係を示している。一般に１０ｋＶ〜２００ｋＶに加速された電子は、入射角度に強く依存することなく、副Ｘ線発生面５の数μｍ程度内部に侵入するため、Ｘ線も副Ｘ線発生面５表面から数μｍ程度内側で多く発生する。発生するＸ線は様々な角度に放出されるが、図３（ａ）のＸ線の出射角度φが小さい場合、副Ｘ線発生面５内部を通過する距離が長くなる。そのため、図３（ｂ）のように、例えばφ＜５°では、φが小さくなるに従って、Ｘ線強度が急激に小さくなる。従って、Ｘ線強度の出射角度依存性を考慮して出射角度の下限をφ0とした場合、角度θの好ましい範囲は、前述の好ましい範囲と合わせると、θ＜９０−φ0となる。図３（ｂ）より、φ0を５°とすると、θ＜８５°となる。また、ターゲットで反射された電子を内壁面に効率良く衝突させるための限界値を考慮すると、θの下限は１０°＜θとなる。よって、角度θの好ましい範囲は１０°＜θ＜８５°である。
次に、図４を用いて、副Ｘ線発生面５が形成される領域の好ましい範囲について説明する。ここでは、図１（ｂ）における、透過型ターゲット１と、透過型ターゲット１から遠い側の副Ｘ線発生面５の端部との間の距離（副Ｘ線発生面の形成距離）Ｚの好ましい範囲について述べる。距離Ｚの好ましい範囲は、透過型ターゲット１で発生した反射電子１２の周辺部への到達密度分布を考慮して設定することができる。図４は、反射電子の衝突密度分布について説明する図である。図４（ａ）は計算に用いた模式図、図４（ｂ）は入射した電子１１によって発生した反射電子１２の衝突密度分布を示す図、図４（ｃ）は反射電子１２の衝突密度の積分を示す図である。図４（ａ）においてＺに垂直な方向の開口幅を２Ｒとすると、反射電子１２の到達点は距離Ｚが２Ｒ以下の周辺部表面に多く存在し、全体の８０％程度が存在する。また、４Ｒ以下では全体の９５％程度が存在する。従って、電子通過路４の開口幅を２Ｒとした時に、距離Ｚが少なくとも２Ｒ以下、好ましくは４Ｒ以下の領域には副Ｘ線発生面５が形成されていることが望ましい。さらに、距離Ｚが２０Ｒになると、反射電子の衝突密度は、ほぼゼロに集束する。従って、電子通過路形成部材３の開口の大きさ２Ｒと副Ｘ線発生面の形成距離Ｚは、（２Ｒ≦Ｚ≦２０Ｒ）の関係を満たすことが望ましい。さらに、好ましくは、（４Ｒ≦Ｚ≦２０Ｒ）の関係を満たすことが望ましい。
尚、図１（ｂ）では、副Ｘ線発生面５は電子通過路４の断面積が拡大した領域の内壁全面に形成されているが、副Ｘ線発生面５は必ずしも電子通過路４の断面積が拡大した領域の内壁全面に形成されていなくても良い。少なくとも上記好ましい距離Ｚの範囲を含む領域に形成されていれば良い。
また、本実施形態において、電子通過路内に設けられた副Ｘ線発生面５に、反射電子１２を衝突させて副Ｘ線を発生させ、副Ｘ線を透過型Ｘ線発生管１０の外部に取り出す構成とするためには、副Ｘ線発生面５と透過型ターゲット１を次のように配置すれば良い。例えば、副Ｘ線発生面５を、透過型ターゲット１の電子が照射される側の上方を覆うように張り出して配置すれば良い。他にも、透過型ターゲット１に直接電子が照射されることにより発生するＸ線と副Ｘ線とが重畳されて外部に取出し可能となるように、副Ｘ線発生面５と透過型ターゲット１を配置すれば良い。この配置の場合、透過型ターゲット１としては、照射された電子の２０％〜６０％を反射する材料を用いることができる。これらの配置の場合でも、副Ｘ線発生面５は、電子通過路４の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路４内に電子通過路４とは別部材で形成されていても良い。
副Ｘ線発生面５の形態を、副Ｘ線発生面５に反射電子が照射されることで生じたＸ線であって、透過型ターゲット１の電子が照射される領域を透過するＸ線量を増大させる形態としても良い。
透過型ターゲット１を構成する材料は、融点が高く、Ｘ線発生効率の高いものが好ましい。このような材料としては、原子番号２６以上の金属が適しており、例えばタングステン、タンタル、モリブデン等を用いることができる。透過型ターゲット１の厚みは、発生したＸ線が透過型ターゲット１を透過する際に生じる吸収を軽減するため、数μｍ〜十数μｍ程度が適している。
ターゲット支持基板２を構成する材料は、透過型ターゲット１を支持する強度を有し、透過型ターゲット１及び副Ｘ線発生面５で発生するＸ線の吸収が少ないものが適している。また、透過型ターゲット１で発生した熱をすばやく放熱できるよう熱伝導率の高いものが好ましい。例えばダイヤモンド、窒化シリコン、窒化アルミニウム等を用いることができる。ターゲット支持基板２の厚みは、０．１ｍｍ〜数ｍｍ程度が適当である。
副Ｘ線発生面５を構成する材料は、融点が高く、Ｘ線発生効率の高いものが好ましい。このような材料としては、原子番号２６以上の金属が適しており、例えばタングステン、タンタル、モリブデン等を用いることができる。副Ｘ線発生面５の厚みは、電子の侵入長以上であることが好ましく、数μｍ以上が好ましい。
電子通過路形成部材３を構成する材料は、副Ｘ線発生面５を構成する材料と同じでも良く、その場合は電子通過路形成部材３の表面が副Ｘ線発生面５となる。また、電子通過路形成部材３を構成する材料は、副Ｘ線発生面５を構成する材料と異なっていても良い。また、電子通過路形成部材３を構成する材料は、副Ｘ線発生面５で発生した熱をすばやく放熱できるよう熱伝導率の高いものが望ましい。例えば、タングステン、タンタル、モリブデン、銅、銀、金、ニッケル等を用いることができる。
以上、本実施形態によれば、透過型ターゲット１で発生するＸ線１４に加えて、透過型ターゲット１で発生した反射電子１２により発生するＸ線１５も、効率良く取り出す構成とすることにより、Ｘ線発生効率を向上させることが可能となる。
〔第２の実施形態〕
次に、図５（ａ）を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、電子通過路形成部材３及び電子通過路４の形状が第１の実施形態と異なっており、電子通過路形成部材３及び電子通過路４の形状以外で共通する部分については、第１の実施形態と同様とすることができる。
図５（ａ）は、本実施形態の透過型ターゲット１近傍の拡大図である。周囲を電子通過路形成部材３で囲むことにより両端が開口した電子通過路４が形成されている。本実施形態では、電子通過路４の少なくとも透過型ターゲット側の端部における断面積が、透過型ターゲットとは反対側に比して透過型ターゲット側が拡大し、透過型ターゲット側の端部の断面積は連続的に拡大している。また、図５（ａ）に示すように電子通過路４は、透過型ターゲット１に垂直な方向における断面形状が、透過型ターゲット１側を下側とした時に上凸状の円弧形状を有している。更に、電子通過路４の断面積が拡大した領域の内壁面は、副Ｘ線発生面５となっている。尚、電子通過路４の断面積が拡大した領域の内壁面の少なくとも一部が副Ｘ線発生面５となっていれば良い。副Ｘ線発生面５は、電子通過路４の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路４内に電子通過路４とは別部材で形成されていても良い。
上記構成において、電子放出源６より放出された電子１１は、電子通過路４を通過して、透過型ターゲット１に衝突し、Ｘ線が発生する。この時発生したＸ線１４は、ターゲット支持基板２を透過して透過型Ｘ線発生管１０の外部に放出される。また、透過型ターゲット１に電子１１が衝突した際に生成された反射電子１２は、副Ｘ線発生面５に衝突しＸ線を発生する。この時発生したＸ線１５はターゲット支持基板２を透過して透過型Ｘ線発生管１０の外部に放出される。
本実施形態では、副Ｘ線発生面５の断面形状が、透過型ターゲット１側を下側とした時に上凸状の円弧形状になっているため、副Ｘ線発生面５で発生したＸ線１５が副Ｘ線発生面５内で吸収される割合が低く、Ｘ線１５の取り出し量を増大できる。
本実施形態において、副Ｘ線発生面５が形成される領域の好ましい範囲は、第１の実施形態と同様である。即ち、電子通過路４の開口幅を２Ｒとした時に、距離Ｚが４Ｒ以下、少なくとも２Ｒ以下の領域に副Ｘ線発生面５を形成するのが望ましい。さらに、電子通過路形成部材３の開口の大きさ２Ｒと副Ｘ線発生面の形成距離Ｚは、（２Ｒ≦Ｚ≦２０Ｒ）の関係を満たすことが望ましい。さらに、好ましくは、（４Ｒ≦Ｚ≦２０Ｒ）の関係を満たすことが望ましい。
また、本実施形態における副Ｘ線発生面５と透過型ターゲット１の配置としては、断面形状が上凸状の円弧形状である副Ｘ線発生面５を、透過型ターゲット１の電子が照射される側の上方を覆うように張り出して配置しても良い。他にも、透過型ターゲット１に直接電子が照射されることにより発生するＸ線と副Ｘ線とが重畳されて外部に取出し可能となるように、断面形状が上凸状の円弧形状である副Ｘ線発生面５と透過型ターゲット１を配置しても良い。この配置の場合、透過型ターゲット１としては、照射された電子の２０％〜６０％を反射する材料を用いることができる。これらの配置の場合でも、副Ｘ線発生面５は、電子通過路４の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路４内に電子通過路４とは別部材で形成されていても良い。
副Ｘ線発生面５の形態を、副Ｘ線発生面５に反射電子が照射されることで生じたＸ線であって、透過型ターゲット１の電子が照射される領域を透過するＸ線量を増大させる形態としても良い。
以上、本実施形態によれば、透過型ターゲット１で発生するＸ線１４に加えて、透過型ターゲット１で発生した反射電子１２により発生するＸ線１５も、効率良く取り出す構成とすることにより、Ｘ線発生効率を向上させることが可能となる。
〔第３の実施形態〕
次に、図５（ｂ）を用いて、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、電子通過路形成部材３及び電子通過路４の形状が第１の実施形態と異なっており、電子通過路形成部材３及び電子通過路４の形状以外で共通する部分については、第１の実施形態と同様とすることができる。
図５（ｂ）は、本実施形態の透過型ターゲット１近傍の拡大図である。周囲を電子通過路形成部材３で囲むことにより両端が開口した電子通過路４が形成されている。本実施形態では、電子通過路４の少なくとも透過型ターゲット側の端部における断面積が、透過型ターゲットとは反対側に比して透過型ターゲット側が拡大し、透過型ターゲット側の端部の断面積は連続的に拡大している。また、図５（ｂ）に示すように電子通過路４は、透過型ターゲット１に垂直な方向における断面形状が、透過型ターゲット１側を下側とした時に下凸状の円弧形状を有している。更に、電子通過路４の断面積が拡大した領域の内壁面は、副Ｘ線発生面５となっている。尚、電子通過路４の断面積が拡大した領域の内壁面の少なくとも一部が副Ｘ線発生面５となっていれば良い。副Ｘ線発生面５は、電子通過路４の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路４内に電子通過路４とは別部材で形成されていても良い。
上記構成において、電子放出源６より放出された電子１１は、電子通過路４を通過して、透過型ターゲット１に衝突し、Ｘ線が発生する。この時発生したＸ線１４は、ターゲット支持基板２を透過して透過型Ｘ線発生管１０の外部に放出される。また、透過型ターゲット１に電子１１が衝突した際に生成された反射電子１２は、副Ｘ線発生面５に衝突しＸ線を発生する。この時発生したＸ線１５はターゲット支持基板２を透過して透過型Ｘ線発生管１０の外部に放出される。
本実施形態では、副Ｘ線発生面５の断面形状が、透過型ターゲット１側を下側とした時に下凸状の円弧形状になっているため、副Ｘ線発生面５で発生したＸ線１５が副Ｘ線発生面５内で吸収される割合が低く、Ｘ線１５の取り出し量を増大できる。
本実施形態において、副Ｘ線発生面５が形成される領域の好ましい範囲は、第１の実施形態と同様である。即ち、電子通過路４の開口幅を２Ｒとした時に、距離Ｚが４Ｒ以下、少なくとも２Ｒ以下の領域に副Ｘ線発生面５を形成するのが望ましい。さらに、電子通過路形成部材３の開口の大きさ２Ｒと副Ｘ線発生面の形成距離Ｚは、（２Ｒ≦Ｚ≦２０Ｒ）の関係を満たすことが望ましい。さらに、好ましくは、（４Ｒ≦Ｚ≦２０Ｒ）の関係を満たすことが望ましい。
また、本実施形態における副Ｘ線発生面５と透過型ターゲット１の配置としては、断面形状が下凸状の円弧形状である副Ｘ線発生面５を、透過型ターゲット１の電子が照射される側の上方を覆うように張り出して配置しても良い。他にも、透過型ターゲット１に直接電子が照射されることにより発生するＸ線と副Ｘ線とが重畳されて外部に取出し可能となるように、断面形状が下凸状の円弧形状である副Ｘ線発生面５と透過型ターゲット１を配置としても良い。この配置の場合、透過型ターゲット１としては、照射された電子の２０％〜６０％を反射する材料を用いることができる。これらの配置の場合でも、副Ｘ線発生面５は、電子通過路４の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路４内に電子通過路４とは別部材で形成されていても良い。
副Ｘ線発生面５の形態を、副Ｘ線発生面５に反射電子が照射されることで生じたＸ線であって、透過型ターゲット１の電子が照射される領域を透過するＸ線量を増大させる形態としても良い。
以上、本実施形態によれば、透過型ターゲット１で発生するＸ線１４に加えて、透過型ターゲット１で発生した反射電子１２により発生するＸ線１５も、効率良く取り出す構成とすることにより、Ｘ線発生効率を向上させることが可能となる。
〔第４の実施形態〕
次に、図６（ａ）を用いて、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態では、電子通過路形成部材３及び電子通過路４の形状が第１の実施形態と異なっており、電子通過路形成部材３及び電子通過路４の形状以外で共通する部分については、第１の実施形態と同様とすることができる。
図６（ａ）は、本実施形態の透過型ターゲット１近傍の拡大図である。周囲を電子通過路形成部材３で囲むことにより両端が開口した電子通過路４が形成されている。本実施形態では、電子通過路４の少なくとも透過型ターゲット側の端部における断面積が、透過型ターゲットとは反対側に比して透過型ターゲット側が拡大し、透過型ターゲット側の端部の断面積は段差を伴い拡大している。更に、電子通過路４の断面積が拡大した領域の内壁面は、副Ｘ線発生面５となっている。尚、電子通過路４の断面積が拡大した領域の内壁面の少なくとも一部が副Ｘ線発生面５となっていれば良い。本実施形態においては、副Ｘ線発生面５は、透過型ターゲット１と水平方向の副Ｘ線発生面５１と、垂直方向の副Ｘ線発生面５２から構成される。副Ｘ線発生面５１は透過型ターゲット１と水平に設けられていなくても良いし、副Ｘ線発生面５２は透過型ターゲット１と垂直に設けられていなくても良い。副Ｘ線発生面５１と副Ｘ線発生面５２とのなす角度は９０°でなくても良い。副Ｘ線発生面５は、電子通過路４の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路４内に電子通過路４とは別部材で形成されていても良い。
上記構成において、電子放出源６より放出された電子１１は、電子通過路４を通過して、透過型ターゲット１に衝突し、Ｘ線が発生する。この時発生したＸ線１４は、ターゲット支持基板２を透過して透過型Ｘ線発生管１０の外部に放出される。また、透過型ターゲット１に電子１１が衝突した際に生成された反射電子１２の一部は、副Ｘ線発生面５１に衝突しＸ線を発生し、反射電子１２の別の一部は、副Ｘ線発生面５２に衝突しＸ線を発生する。この時発生したＸ線１５はターゲット支持基板２を透過して透過型Ｘ線発生管１０の外部に放出される。
本実施形態では、副Ｘ線発生面５１が透過型ターゲット１と水平方向に形成されているため、副Ｘ線発生面５１で発生したＸ線１５が副Ｘ線発生面５１内で吸収される割合が低く、Ｘ線１５の取り出し量を増大できる。
本実施形態において、副Ｘ線発生面５が形成される領域の好ましい範囲について説明する。図４より、反射電子の衝突密度は透過型ターゲット１に近い（Ｚ＜１Ｒ）ところで最大となるため、副Ｘ線発生面５１は、透過型ターゲット１に比較的近いところに形成するのが望ましい。但し、副Ｘ線発生面５２もＸ線発生に寄与することから、副Ｘ線発生面５１及び副Ｘ線発生面５２で発生するＸ線の総和量が最も多くなるように、距離Ｚ’を決めるのが望ましい。
また、本実施形態における副Ｘ線発生面５と透過型ターゲット１の配置としては、副Ｘ線発生面５１・副Ｘ線発生面５２を、透過型ターゲット１の電子が照射される側の上方を覆うように張り出して配置しても良い。他にも、透過型ターゲット１に直接電子が照射されることにより発生するＸ線と副Ｘ線とが重畳されて外部に取出し可能となるように、副Ｘ線発生面５１・副Ｘ線発生面５２と透過型ターゲット１を配置しても良い。この配置の場合、透過型ターゲット１としては、照射された電子の２０％〜６０％を反射する材料を用いることができる。これらの配置の場合でも、副Ｘ線発生面５は、電子通過路４の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路４内に電子通過路４とは別部材で形成されていても良い。
副Ｘ線発生面５の形態を、副Ｘ線発生面５に反射電子が照射されることで生じたＸ線であって、透過型ターゲット１の電子が照射される領域を透過するＸ線量を増大させる形態としても良い。
以上、本実施形態によれば、透過型ターゲット１で発生するＸ線１４に加えて、透過型ターゲット１で発生した反射電子１２により発生するＸ線１５も、効率良く取り出す構成とすることにより、Ｘ線発生効率を向上させることが可能となる。
〔第５の実施形態〕
次に、図６（ｂ）を用いて、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態では、電子通過路形成部材３及び電子通過路４の形状の一部が第４の実施形態と異なっており、電子通過路形成部材３及び電子通過路４の形状以外で共通する部分については、第５の実施形態と同様とすることができる。
図６（ｂ）は、本実施形態の透過型ターゲット１近傍の拡大図である。周囲を電子通過路形成部材３で囲むことにより両端が開口した電子通過路４が形成されている。本実施形態では、電子通過路４の途中に、電子通過路４の内壁面から突出した部分（以下、「突出部」という。）を有している。前記突出部は透過型ターゲット１側から見たときに環状の形状になるように設けられるのが好ましい。前記突出部は電子通過路４と同じ部材であっても良いし、電子通過路４とは別部材で形成されていても良い。また、電子通過路４の透過型ターゲット側の端部から前記突出部までが副Ｘ線発生面５２、前記突出部の透過型ターゲット１に対向する領域が副Ｘ線発生面５１となっており、副Ｘ線発生面５は副Ｘ線発生面５１と副Ｘ線発生面５２からなる。副Ｘ線発生面５１は透過型ターゲット１と水平に設けられていなくても良いし、副Ｘ線発生面５２は透過型ターゲット１と垂直に設けられていなくても良い。副Ｘ線発生面５１と副Ｘ線発生面５２とのなす角度は９０°でなくても良い。副Ｘ線発生面５は、電子通過路４の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路４内に電子通過路４とは別部材で形成されていても良い。
本実施形態において、副Ｘ線発生面５が形成される領域の好ましい範囲は、第４の実施形態と同様である。即ち、副Ｘ線発生面５１は、透過型ターゲット１に比較的近いところに形成するのが望ましい。但し、副Ｘ線発生面５２もＸ線発生に寄与することから、副Ｘ線発生面５１及び副Ｘ線発生面５２で発生するＸ線の総和量が最も多くなるように、距離Ｚ’を決めるのが望ましい。
また、本実施形態における副Ｘ線発生面５と透過型ターゲット１の配置としては、副Ｘ線発生面５１・副Ｘ線発生面５２を、透過型ターゲット１の電子が照射される側の上方を覆うように張り出して配置しても良い。他にも、透過型ターゲット１に直接電子が照射されることにより発生するＸ線と副Ｘ線とが重畳されて外部に取出し可能となるように、副Ｘ線発生面５１・副Ｘ線発生面５２と透過型ターゲット１を配置しても良い。この配置の場合、透過型ターゲット１としては、照射された電子の２０％〜６０％を反射する材料を用いることができる。これらの配置の場合でも、副Ｘ線発生面５は、電子通過路４の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路４内に電子通過路４とは別部材で形成されていても良い。
以上、本実施形態でも、第４の実施形態と同様に、透過型ターゲット１で発生するＸ線１４に加えて、透過型ターゲット１で発生した反射電子１２により発生するＸ線１５も、効率良く取り出す構成とすることにより、Ｘ線発生効率を向上させることが可能となる。
上記では、第１〜第５の実施形態を挙げて本発明について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、例えば第１〜第５の実施形態のいずれかを組み合わせた形状も本発明に含まれる。
〔第６の実施形態〕
次に、図７を用いて透過型Ｘ線発生管を備えた本発明のＸ線発生装置、及びＸ線撮影装置について説明する。図７は本実施形態のＸ線発生装置及びＸ線撮影装置の構成図である。
まず、本発明に用いられる透過型Ｘ線発生管１０を備えたＸ線発生装置３０について説明する。Ｘ線発生装置３０は、外囲器２１の内部に、透過型Ｘ線発生管１０を収納している。外囲器２１には、Ｘ線取出し窓２２が備えられており、透過型Ｘ線発生管１０より放出されたＸ線は、Ｘ線取出し窓２２を透過して、Ｘ線発生装置３０外部に放出される。
外囲器２１の内部に透過型Ｘ線発生管１０を収納した余空間には絶縁性媒体２４が充填されていても良い。絶縁性媒体２４としては、例えば絶縁媒体及び透過型Ｘ線発生管１０の冷却媒体としての役割を有する電気絶縁油を用いるのが好ましい。電気絶縁油としては、鉱油、シリコーン油等が好適に用いられる。その他に使用可能な絶縁性媒体２４としては、フッ素系電気絶縁液体等が挙げられる。
また、外囲器２１の内部には、本実施形態のように不図示の回路基板及び絶縁トランス等から構成される電圧制御部２３を設けても良い。電圧制御部２３を設けた場合、例えば透過型Ｘ線発生管１０に、電圧制御部２３から電圧信号が印加されＸ線の発生を制御することができる。
次に、本実施形態のＸ線発生装置３０を用いたＸ線撮影装置について説明する。Ｘ線撮影装置は、Ｘ線発生装置３０、Ｘ線検出器３１、信号処理部３２、装置制御部３３及び表示部３４を備えている。Ｘ線検出器３１は信号処理部３２を介して装置制御部３３に接続され、装置制御部３３は表示部３４及び電圧制御部２３に接続されている。
Ｘ線発生装置３０における処理は装置制御部３３によって統括制御される。例えば、装置制御部３３はＸ線発生装置３０とＸ線検出器３１によるＸ線撮影を制御する。Ｘ線発生装置３０から放出されたＸ線は、被検体３５を介してＸ線検出器３１で検出され、被検体３５のＸ線透過画像が撮影される。撮影されたＸ線透過画像は表示部３４に表示される。また例えば、装置制御部３３はＸ線発生装置３０の駆動を制御し、電圧制御部２３を介して透過型Ｘ線発生管１０に印加される電圧信号を制御する。
以上、本実施形態によれば、透過型ターゲット１で発生するＸ線１４に加えて、透過型ターゲット１で発生した反射電子１２により発生するＸ線１５も取り出せるため、Ｘ線発生効率を向上させた透過型Ｘ線発生装置及びＸ線撮影装置を実現できる。
１：透過型ターゲット、２：ターゲット支持基板、３：電子通過路形成部材、４：電子通過路、５、５１、５２：副Ｘ線発生面、６：電子放出源、７：引出し電極、８：レンズ電極、９：真空容器、１０：透過型Ｘ線発生管、１１：電子、１２：反射電子、１３〜１５：Ｘ線、２１：外囲器、２２：Ｘ線取出し窓、２３：電圧制御部、２４：絶縁性媒体、３０：Ｘ線発生装置、３１：Ｘ線検出器、３２：信号処理部、３３：装置制御部、３４：表示部、３５：被検体

Claims (10)

  1. 周囲を電子通過路形成部材で囲むことにより形成された電子通過路を有し、
    前記電子通過路を介して電子を透過型ターゲットに照射してＸ線を発生させる透過型Ｘ線発生装置であって、
    前記電子通過路内に電子の照射によりＸ線を生じる副Ｘ線発生面を有し、
    前記副Ｘ線発生面が、前記透過型ターゲットの電子が照射される側の上方を覆うように張り出していることを特徴とする透過型Ｘ線発生装置。
  2. 周囲を電子通過路形成部材で囲むことにより形成された電子通過路を有し、
    前記電子通過路を介して電子を透過型ターゲットに照射してＸ線を発生させる透過型Ｘ線発生装置であって、
    前記透過型ターゲットは、照射された電子の一部を反射し、
    前記電子通過路内に電子の照射によりＸ線を生じる副Ｘ線発生面を有し、
    前記副Ｘ線発生面と前記透過型ターゲットとは、前記透過型ターゲットに直接電子が照射されることにより発生するＸ線と、前記副Ｘ線発生面に前記透過型ターゲットで反射された電子が照射されることにより発生するＸ線と、が重畳されて外部に取出し可能となるように配置されていることを特徴とする透過型Ｘ線発生装置。
  3. 前記透過型ターゲットは、照射された電子の２０％〜６０％を反射することを特徴とする請求項２に記載の透過型Ｘ線発生装置。
  4. 周囲を電子通過路形成部材で囲むことにより形成された電子通過路を有し、
    前記電子通過路を介して電子を透過型ターゲットに照射してＸ線を発生させる透過型Ｘ線発生装置であって、
    前記電子通過路内に電子の照射によりＸ線を生じる副Ｘ線発生面を有し、
    前記副Ｘ線発生面と前記透過型ターゲットとのなす角度θが以下の関係を有することを特徴とする透過型Ｘ線発生装置。
    １０°＜θ＜８５°
  5. 両端が開口し、周囲を電子通過路形成部材で囲まれた電子通過路を介して電子を透過型ターゲットに照射してＸ線を発生させる透過型Ｘ線発生装置において、前記電子通過路の少なくとも前記透過型ターゲット側の端部における断面積が、前記透過型ターゲットとは反対側に比して前記透過型ターゲット側が拡大しており、該断面積が拡大した領域の内壁面の少なくとも一部が、電子の照射によりＸ線を生じる副Ｘ線発生面となっていることを特徴とする透過型Ｘ線発生装置。
  6. 前記電子通過路の少なくとも前記透過型ターゲット側の端部における断面積の拡大が、段差を伴う拡大であることを特徴とする請求項５に記載の透過型Ｘ線発生装置。
  7. 前記電子通過路の少なくとも前記透過型ターゲット側の端部の断面積の拡大が、連続的な拡大であることを特徴とする請求項５に記載の透過型Ｘ線発生装置。
  8. 前記副Ｘ線発生面に反射電子が照射されることで生じるＸ線の少なくとも一部が、前記透過型ターゲットの前記電子が照射される領域を透過することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の透過型Ｘ線発生装置。
  9. 前記副Ｘ線発生面の形態が、前記副Ｘ線発生面に反射電子が照射されることで生じたＸ線であって、前記透過型ターゲットの前記電子が照射される領域を透過するＸ線量を増大させる形態であることを特徴とする請求項５に記載の透過型Ｘ線発生装置。
  10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の透過型Ｘ線発生装置と、前記透過型Ｘ線発生装置から放出され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
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