JP2013127849A - Ｘ線管 - Google Patents

Abstract

【課題】透過型ターゲットの外表面の酸化や付着物の焼き付きを防止したＸ線管を提供する。
【解決手段】Ｘ線管10は、電子銃11および真空容器12を有する。真空容器12は、電子銃11を収容する容器本体15、この容器本体15に設けられたＸ線窓を兼ねる透過型ターゲット16、およびこの透過型ターゲット16の周囲において容器本体15の外面から突出されるフランジ17を有する。フランジ17は、製造工程におけるベーキング処理時に透過型ターゲット16の外表面を真空雰囲気および希ガス雰囲気のいずれか一方に維持するキャップ28を取付可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線を放出するＸ線管に関する。

一般的な微小焦点を有するＸ線管は、マイクロフォーカスＸ線源として既に製品化がなされており、対象物の微小領域を高分解能で検査する非破壊検査装置などに広く利用されている。このＸ線管は、真空容器内に配置された電子源から放出される電子ビームを電磁レンズにより収束させ、真空容器に設けられたＸ線窓を兼ねるターゲットの表面のμｍオーダ、またはそれ以下の狭い領域に集束、入射して、そこで放出されるＸ線を、ターゲットを透過させて外部に放出させる構成が採られている。現在では、様々な工夫を凝らすことによって、０．１μｍに迫る微小焦点のＸ線管が達成されている。

このような微小焦点のＸ線管で、とりわけ低い駆動電圧（３０ｋＶ以下）で放出される低エネルギーＸ線の透過性を維持するために厚さが薄いBe（ベリリウム）基板上にタングステンなどをコーティングしてターゲットとするいわゆる透過型ターゲットを有するものでは、製造や調整の過程で、Be基板の表面あるいは真空容器との接合部の健全性を維持することが重要となっている。

透過型ターゲットの基板材料となるBeは酸化しやすく、また大気中の水分、塩分などによって腐食が起こり、真空容器の真空維持に支障（リーク）をもたらすことがある。また、Be基板の外表面の荒れは、低エネルギーＸ線の透過性の局所的変化を発生し、それによって透過画像の画質に微妙な影響を与えるものとなる。

以上の観点から真空容器の真空隔壁およびＸ線窓の重要機能を有するBe基板を健全に維持することが、Ｘ線管を製造するために重要な技術となっている。

上述したように、透過型ターゲットに用いられるタングステンをコーティングしたBe基板は電子ビームによってタングステン表面からＸ線を発生する。この発生したＸ線を減衰させること無く、放射させるためには、基板の厚さを薄くする必要がある。特に低エネルギーＸ線の発生を目的とする場合は、０．０５ｍｍ程度の極薄基板を適用する必要がある。

また、電子源から電子ビームを発生させるためには真空容器内を超高真空に排気して維持しなければならない。この超高真空に排気して維持するためには、製造工程において、真空容器を超高真空排気装置によって排気し、真空容器および内部構造物を４００℃以上の高温に加熱して長時間維持するベーキング処理（加熱真空排気処理）をする必要がある。

しかし、ベーキング処理の過程では、大気中にさらされている透過型ターゲット（Be基板）を含めた真空容器の外表面は、酸化や付着物の焼き付き等が生じるという問題がある。

これらの酸化等は透過型ターゲットを減肉させて破損させるため、真空容器内に空気がリークインする真空リークが発生して動作不能となる虞がある。

特開２００９−２６６００号公報

上述したように、真空容器をベーキング処理しても、透過型ターゲットの健全性を維持できるようにする対策が必要となっている。

本発明が解決しようとする課題は、透過型ターゲットの外表面の酸化や付着物の焼き付きを防止したＸ線管を提供することである。

本実施形態のＸ線管は、電子銃および真空容器を有する。真空容器は、電子銃を収容する容器本体、この容器本体に設けられたＸ線窓を兼ねる透過型ターゲット、およびこの透過型ターゲットの周囲において容器本体の外面から突出されるフランジを有する。フランジは、製造工程におけるベーキング処理時に透過型ターゲットの外表面を真空雰囲気および希ガス雰囲気のいずれか一方に維持するキャップを取付可能とする。

第１の実施形態を示すＸ線管および製造装置の構成図である。 同上Ｘ線管と製造装置のキャップとの分解状態の断面図である。 第２の実施形態を示すＸ線管および製造装置の構成図である。 第３の実施形態を示すＸ線管および製造装置の構成図である。

以下、第１の実施形態を、図１および図２を参照して説明する。

図１および図２において、Ｘ線管10は、電子銃11、およびこの電子銃11を収容するとともに超高真空が維持される真空容器12を備えている。

電子銃11は、電子ビームを発生する電子源、および電子ビームを加速、収束する電子レンズなどを有する。この電子銃11は、電子ビームの軸が真空容器12の管軸と同一になるように真空容器12内に収容されている。

真空容器12は、電子銃11を収容状態に支持する筒状で金属製の容器本体15を有している。この容器本体15の管軸の一端側の端面にＸ線窓を兼ねた透過型ターゲット16が接合され、この透過型ターゲット16の周囲において容器本体15の一端側の外周面から環状のフランジ17が突出されている。そして、Ｘ線管10は、製品として真空容器12の外面にフランジ17を備えている。また、容器本体15の管軸の他端側には電子銃11に接続された絶縁端子18が取り付けられている。

透過型ターゲット16は、例えばBe（ベリリウム）などのＸ線透過率の高い基板上にタングステンなどの重金属をコーティングしたものなどが用いられている。

そして、高電圧電源21に接続されているコネクタ22を絶縁端子18に接続し、高電圧電源21からコネクタ22および絶縁端子18を通して電子銃11に高電圧を給電する。これにより、電子銃11から放出される電子ビームが透過型ターゲット16に集束、入射され、透過型ターゲット16の微小部位から発生したＸ線が透過型ターゲット16を透過して真空容器12の外部に放出される。

また、電子源から電子ビームを発生させるためには真空容器12内を超高真空に排気して維持しなければならない。この超高真空に排気して維持するためには、Ｘ線管10の製造工程において、真空容器12内を排気し、真空容器12および内部構造物を４００℃以上の高温に加熱して長時間維持するベーキング処理（加熱真空排気処理）をしている。

ベーキング処理では、真空容器12に排気管24を介して超高真空排気装置25を接続し、真空容器12内を超高真空に排気する。さらに、ヒータおよび断熱構造材を有する加熱装置26を真空容器12の外側に設置し、この加熱装置26で真空外囲器12を高温に加熱して長時間維持することにより、真空容器12や電子銃11等の構造物内に含まれるガスを放出させ、ガスを真空排気する。

このベーキング処理において、透過型ターゲット16の外表面を真空雰囲気に保つために、キャップ28、およびこのキャップ28に排気管29を介して接続された排気装置30が用いられる。

キャップ28は、金属製で、透過型ターゲット16が配置されている真空容器12の一端側を覆うことが可能なキャップ状に形成されている。キャップ28の一面は真空容器12に向かって開口され、その開口の周縁部に真空容器12のフランジ17に固定される環状の固定部31が設けられている。

真空容器12のフランジ17とキャップ28の固定部31とは溶接によって固定され、密閉性が保持されている。なお、ベーキング処理後には、溶接部分や固定部31の近傍部分を溶融させてフランジ17からキャップ28を取り外す。

そして、ベーキング処理において、まず、排気装置30によってキャップ28内を排気し、透過型ターゲット16の外表面を真空雰囲気に保持する。この状態で、加熱装置26により真空容器12を高温に加熱して長時間維持し、真空容器12や電子銃11等の構造物内に含まれるガスを放出させ、ガスを真空排気するベーキング処理を施す。

したがって、ベーキング処理時に、真空容器12内の超高真空を作るために必要な加熱真空排気を長時間実施しても、透過型ターゲット16の外表面は大気に触れることが無い。そのため、透過型ターゲット16の外表面の酸化や付着物の焼き付きを防止し、透過型ターゲット16の健全性を維持できる。

また、透過型ターゲット16が配置されている真空容器12の一端側をキャップ28で覆い、真空容器12の他端側は開放されているため、ベーキング処理時に、高電圧電源21からコネクタ22および絶縁端子18を通して電子銃11に電気を流しながらベーキング処理を実施でき、電子銃11に含まれるガスを確実に放出させることができる。これにより、Ｘ線管10の真空容器12内を超高真空状態に維持できる。

次に、図３に、第２の実施形態を示す。なお、前記実施形態と同じ構成については、同じ符号を用いてその説明を省略する。

真空容器12のフランジ17とキャップ28の固定部31とは、金属製のパッキング33を介在し、ボルトおよびナット等の締付手段によって締め付け固定され、密閉性が保持されている。ベーキング処理後は、締付手段による締め付けを解除することにより、真空容器12とキャップ28とを容易に分離できる。

このように、ボルトおよびナット等の締付手段を用いることで、真空容器12に対するキャップ28の着脱性がよく、しかも、キャップ28を繰り返し利用できる。さらに、金属製のパッキング33を用いることにより、真空容器12のフランジ17とキャップ28の固定部31との間の密閉性を保持しながら、ベーキング処理時の熱にも耐えうる構造にできる。

次に、図４に、第３の実施形態を示す。なお、前記実施形態と同じ構成については、同じ符号を用いてその説明を省略する。

真空容器12とキャップ28との間を真空排気可能な密閉性を必要としない固定構造とする場合の例を示す。

酸素等の含まれていない例えば窒素、ネオン、アルゴンガス等の希ガスをガスボンベ35からキャップ28内に供給し、パージ配管36から微少量排出する。これにより、透過型ターゲット16の外表面の酸化や付着物の焼き付きを防止できる。

このように、真空容器12とキャップ28との間を真空排気可能な密閉性を必要としない固定構造にできるため、真空容器12に対するキャップ28の着脱性がよく、しかも、キャップ28を繰り返し利用できる。

また、以上のように構成されたＸ線管10は製品としてフランジ17を備えているため、使用されていたＸ線管10を回収し、ベーキング処理等を施して調整したり再利用する場合に、フランジ17を利用してキャップ28を固定し、ベーキング処理を行うことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

10 Ｘ線管
11 電子銃
12 真空容器
15 容器本体
16 透過型ターゲット
17 フランジ
28 キャップ
33 パッキング

Claims (3)

1. 電子銃と、
   前記電子銃を収容する容器本体、この容器本体に設けられたＸ線窓を兼ねる透過型ターゲット、および前記容器本体から突出されているとともに製造工程におけるベーキング処理時に前記透過型ターゲットの外表面を真空雰囲気および希ガス雰囲気のいずれか一方に維持するキャップを取付可能とするフランジを有する真空容器と
   を具備していることを特徴とするＸ線管。
2. 前記フランジは、溶接によって前記キャップを取付可能とする
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線管。
3. 前記フランジは、金属製のパッキングを介して前記キャップを取付可能とする
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線管。

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