JP2019075325A - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ターゲットの交換に伴う特性のばらつきを抑制し得るＸ線発生装置を提供する。【解決手段】Ｘ線発生装置２０は、電子を放出する電子銃４２と、電子を受けてＸ線を発生させるターゲット４３と、Ｘ線を出射する第２出射開口３３ａが設けられると共に電子銃４２及びターゲット４３を収容する本体管４１と、を有するＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃと、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを収容する収容空間Ｒを形成し、第２出射開口３３ａから出射されたＸ線を通過させる第１出射開口４５ａと、を有する真空容器３０と、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃが取り付けられて、Ｘ線管４０Ａから出射されるＸ線を第１出射開口４５ａへ導く第１状態と、Ｘ線管４０Ｂから出射されるＸ線を第１出射開口４５ａへ導く第２状態と、を相互に切り替える切替機構６０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線発生装置に関する。

当該分野の技術として特許文献１に開示された単色Ｘ線源が知られている。単色Ｘ線源は、電子銃から出射された電子がターゲットに衝突することにより、Ｘ線を発生させる。

特表２００８−５３６２５５号公報

電子が照射されるターゲットは、使用の程度に応じて交換することがある。また、Ｘ線のエネルギは、ターゲットを構成する元素に基づく。そこで、所望のエネルギを有するＸ線を得るために、互いに異なる元素を含む複数のターゲットを切り替えることもある。このターゲットの交換にあっては、電子銃とターゲットとの相対的な移動を伴う場合がある。ターゲットから出射されるＸ線の特性は、ターゲットに対する電子の照射態様の影響を受ける。例えば、電子の照射態様が変わると、Ｘ線の出射方向やＸ線の強さにばらつきが生じる。このため、ターゲットの交換により、電子銃とターゲットとの相対的な移動が生じると、Ｘ線の特性にばらつきが生じる虞があった。

そこで、本発明は、ターゲットの交換に伴う特性のばらつきを抑制し得るＸ線発生装置を提供する。

本発明の一形態は、電子を放出する電子銃と、電子を受けてＸ線を発生させるターゲットと、Ｘ線を出射する第１出射部が設けられると共に電子銃及びターゲットを収容する筐体と、を有するＸ線発生部と、Ｘ線発生部を収容する収容空間を形成し、収容空間を減圧する減圧部と、収容空間を気密状態と大気開放状態とを相互に切り替える機構と、第１出射部から出射されたＸ線を通過させる第２出射部と、を有する容器と、複数のＸ線発生部が取り付けられて、一のＸ線発生部から出射されるＸ線を第２出射部へ導く第１状態と、別のＸ線発生部から出射されるＸ線を第２出射部へ導く第２状態と、を相互に切り替える切替機構と、を備える。

Ｘ線発生装置は、複数のＸ線発生部を備える。それぞれのＸ線発生部は、電子銃とターゲットとが筐体に収納される。つまり、電子銃に対するターゲットの相対的な位置は、Ｘ線発生部ごとに固定である。そして、複数のＸ線発生部は、切替機構に取り付けられる。切替機構は、一のＸ線発生部から出射されるＸ線を第２出射部へ導く第１状態と、別のＸ線発生部から出射されるＸ線を第２出射部へ導く第２状態と、を相互に切り替える。従って、切替機構は、Ｘ線発生部の切り替えにおいて、真空容器における収容空間の真空状態を維持した状態で、Ｘ線発生部を切り替えることができる。そして、この切り替えは、第２出射部に対する第１出射部の位置を変更するだけである。つまり、Ｘ線発生装置は、それぞれのＸ線発生部において電子銃に対するターゲットの相対的な位置を変更しない。そうすると、それぞれのＸ線発生部における電子銃に対するターゲットの相対的な位置は保持される。従って、Ｘ線発生部から出力されるＸ線の特性も保持される。この構成により、Ｘ線発生装置は、ターゲットの交換に伴う特性のばらつきを抑制することができる。

一形態において、切替機構は、複数のＸ線発生部が取り付けられる保持部と、保持部に対して電気的に接続され、Ｘ線発生部に供給される電圧を受け入れる電極部と、保持部を駆動することにより、複数のＸ線発生部のうちのいずれか一つを選択的に第２出射部へ対面させる駆動部と、を有し、ターゲットは、保持部に対して電気的に接続されてもよい。この構成によれば、切替機構は、電極部から受け入れた電圧を当該電極部に対して電気的に接続されたディスクを介して、Ｘ線発生部のターゲットに提供する。そうすると、Ｘ線発生部を切り替える構成とＸ線発生部に電圧を提供する構成とが互いに共通化される。従って、Ｘ線発生装置の構成を簡易にすることができる。

一形態において、切替機構は、保持部に熱的に接続され、収容空間の外側に配置された放熱部をさらに有してもよい。電子が照射されたターゲットは、発熱する。電子を照射しているとき、ターゲットが配置された収容空間は真空状態である。そうすると、ターゲットに生じた熱は、互いに物理的に接触する部品を介して外部に排出する。この切替機構の保持部には、Ｘ線発生部のターゲットが固定されているので、ターゲットから熱を受けることができる。さらに、保持部には、収容空間の外側に配置された放熱部が熱的に接続される。そうすると、保持部が受けた熱は、放熱部に伝達されて、放熱部から外部に排出される。この構成により、Ｘ線発生部を切り替える構成とＸ線発生部の熱を排出する構成とが互いに共通化される。従って、Ｘ線発生装置の構成を簡易にすることができる。

一形態において、駆動部は、所定の回転軸線のまわりに保持部を回転させ、保持部は、回転軸線を中心とする円周上に設けられて、Ｘ線発生部を固定する第１固定部を含んでもよい。この構成によれば、駆動部の回転駆動によって、Ｘ線発生部を切り替えることができる。

一形態において、保持部に対して電極部を電気的及び熱的に接続すると共に、回転軸線と中心軸線が重複する軸体を有してもよい。この構成によれば、保持部に対して電極部を離間して配置することができる。

一形態において、駆動部は、直線状の駆動軸線に沿って保持部を移動させ、保持部は、駆動軸線に対して平行な直線上に設けられて、Ｘ線発生部を固定する第２固定部を含んでもよい。この構成によれば、駆動部の直線駆動によって、Ｘ線発生部を切り替えることができる。

本発明によれば、ターゲットの交換に伴う特性のばらつきを抑制し得るＸ線発生装置が提供される。

図１は、Ｘ線顕微鏡の構成を示す断面斜視図である。 図２は、真空容器の内部構造を示す断面斜視図である。 図３は、Ｘ線管の内部構造を示す断面斜視図である。 図４は、切替機構の構成を示す断面斜視図である。 図５は、変形例に係る切替機構の構成を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、Ｘ線顕微鏡１の構成を示す断面斜視図である。Ｘ線顕微鏡１は、顕微鏡装置１０と、撮像装置１５と、本実施形態に係るＸ線発生装置２０と、を有する。Ｘ線顕微鏡１は、Ｘ線発生装置２０から提供されたＸ線を、顕微鏡装置１０に配置された試料１００に照射する。Ｘ線は、試料１００を透過し、撮像装置１５に結像する。撮像装置１５は、検出面に結像した試料１００の拡大像を得る。拡大像のコントラストは、Ｘ線のエネルギと、試料１００の構成物質とにより様々な態様を取り得る。従って、Ｘ線のエネルギを変更しながら撮像することにより、コントラスト像が異なる複数の拡大像を得る。そして、当該コントラストに基づいて、試料１００の構成物質を同定する。

顕微鏡装置１０は、筐体１１と、集光ミラー１２と、結像ミラー１３と、真空ポンプ１４と、を有する。筐体１１は、中空の容器である。筐体１１は、例えば、円筒状を呈する。筐体１１の一端面は、Ｘ線発生装置２０に接続される。筐体１１は、一端面に設けられたＸ線を受け入れる開口を有する。筐体１１の他端面は、撮像装置１５に接続される。筐体１１は、他端面に設けられたＸ線を出力する開口を有する。一端面の開口の中心軸線及び他端面の中心軸線は、筐体１１の中心軸線と一致する。筐体１１の中心軸線上には、試料１００が配置される。さらに、筐体１１の中心軸線上には、集光ミラー１２と、結像ミラー１３とが配置される。集光ミラー１２は、一端面と試料１００との間に配置されて、開口から受け入れたＸ線を試料１００に対して集光する。結像ミラー１３は、試料１００と他端面との間に配置されて、試料１００を透過したＸ線を撮像装置１５に対して結像する。筐体１１の内部は、真空状態とされる。従って、筐体１１には、真空ポンプ１４が接続される。

撮像装置１５は、Ｘ線を受け入れて、当該Ｘ線の強度に応じた二次元画像を出力する。撮像装置１５の構成は、特に限定されない。例えば、撮像装置１５は、シンチレータパネルと、光電変換素子と、を有する。シンチレータパネルは、Ｘ線の強度に応じた光を出力する。ＣＣＤといった光電変換素子は、当該光に応じた電気信号を出力する。

Ｘ線発生装置２０は、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ（Ｘ線発生部）を有し、顕微鏡装置１０に提供するＸ線を発生させる。Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃが提供するＸ線のエネルギ領域は、１ｋｅＶ以下である。従って、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを含む測定系は、真空環境下に配置される。さらに、Ｘ線発生装置２０は、互いに異なるエネルギを有するＸ線を発生する。具体的には、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、出射するＸ線のエネルギが互いに異なる。そして、Ｘ線発生装置２０は、要求されるエネルギごとにＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを切り替える。例えば、第１のエネルギを有するＸ線を出力するとき、Ｘ線発生装置２０は、第１の態様としてＸ線管４０Ａを選択する。また、第２のエネルギを有するＸ線を出力するとき、Ｘ線発生装置２０は、第２の態様としてＸ線管４０Ｂを選択する。さらに、第３のエネルギを有するＸ線を出力するとき、Ｘ線発生装置２０は、第３の態様としてＸ線管４０Ｃを選択する。ここでいう「Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを切り替える」とは、顕微鏡装置１０に対するＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの位置を変更することをいう。

つまり、Ｘ線発生装置２０は、真空中にＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを格納し、絶縁体を介した外部操作によりＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの切り替えを可能とする機構（後述する切替機構６０）を備える。そして、この機構は、放熱機能と電圧供給機能とをさらに有する。

Ｘ線発生装置２０は、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃに加えて、さらに、真空容器３０と、真空ポンプ３６（減圧部）と、取り出し管５０と、切替機構６０と、を有する。真空容器３０は、収容空間Ｒを形成する。収容空間Ｒは、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを収容する。収容空間Ｒは、真空ポンプ３６によって真空状態とされる。真空容器３０は、取り出し管５０を介してＸ線を顕微鏡装置１０に提供する。

図２に示されるように、真空容器３０は、円筒状の容器であり、上端面３１と、下端面３２と、円周面３３と、を有する。上端面３１には、開口３１ａが設けられ、管構造６１（後述）が接続される。下端面３２には、複数の電極３４を有する絶縁部材３５がはめ込まれる。この電極３４は、電源１０１から電圧を受けて、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの電子銃４２（後述）に電圧を提供する。円周面３３は、第２出射開口３３ａ（第２出射部）を有する。そして、円周面３３には、当該第２出射開口３３ａと連通するように取り出し管５０が接続される。また、円周面３３は、別の開口３３ｂを有する。そして、円周面３３には、当該開口３３ｂと連通するように真空ポンプ３６が接続される。

真空ポンプ３６は、真空容器３０が形成する収容空間Ｒを減圧することにより、収容空間Ｒを真空状態とする。真空ポンプ３６の構成は特に限定はなく、例えば、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ等を利用できる。

取り出し管５０は、Ｘ線発生装置２０とＸ線が提供される別の装置（例：顕微鏡装置１０）との接続を確保する。また、取り出し管５０は、収容空間Ｒを気密状態と大気開放状態とを切り替える機構を有する。円筒状を呈する取り出し管５０は、一端が真空容器３０に接続され、他端が顕微鏡装置１０に接続される。従って、取り出し管５０は、顕微鏡装置１０の筐体１１の内部と連通する。また、取り出し管５０は、第１ゲートバルブ５１と、第２ゲートバルブ５２と、を有する。

第１ゲートバルブ５１は、真空容器３０側に配置される。第２ゲートバルブ５２は、第１ゲートバルブ５１と顕微鏡装置１０側の他端との間に配置される。つまり、Ｘ線の進行方向に沿って、第１ゲートバルブ５１、第２ゲートバルブ５２の順に配置される。第１ゲートバルブ５１は、真空容器３０内の真空度と、筐体１１内の真空度との差を維持する。つまり、真空容器３０内の真空度は、筐体１１内の真空度と異なっていてもよい。第１ゲートバルブ５１は、中央部にフィルタ５１ａが設けられた構造を有する。このフィルタ５１ａは、Ｘ線を透過する一方で、真空容器３０から顕微鏡装置１０への可視光の侵入を抑制する。例えば、フィルタ５１ａは、金属薄膜である。フィルタ５１ａの膜厚は、例えば、１００ナノメートルである。

第２ゲートバルブ５２は、顕微鏡装置１０とＸ線発生装置２０との間を光学的及び圧力的に遮断する。また、Ｘ線発生装置２０に別の装置（例：顕微鏡装置１０）が接続されていないとき、第２ゲートバルブ５２は、収容空間Ｒの真空を維持する状態と、収容空間Ｒを大気圧に開放する状態と、を切り替える。つまり、第２ゲートバルブ５２は、収容空間Ｒを気密状態と大気開放状態とを切り替える機構である。従って、真空容器３０は、第２ゲートバルブ５２を操作することにより、気密状態である真空状態と、大気開放状態と、を相互に切替可能である。

図３に示されるように、Ｘ線管４０Ａは、電子衝撃型Ｘ線管であり、低エネルギ領域（２００ｅＶ以上１ｋｅＶ以下）のＸ線を発生させる。このようなＸ線管４０Ａは、生体細胞の観察及び軽元素を対象とする分析などに利用される。Ｘ線管４０Ａは、本体管４１と、電子を放出する電子銃４２と、ターゲット４３と、金属電極４４と、を有する。

本体管４１は、円筒状を呈し、電子銃４２を収容する。本体管４１は、下端が閉鎖され、上端には本体管４１の中心軸線とほぼ一致するように金属電極４４が接続される。下端には、一対の電極４６が設けられる。電極４６は、フィラメント４２ａに電圧を提供する。電極４６は、本体管４１の外部に配置される外端部と、本体管４１の内部に配置される内端部とを有する。電極４６の外端部は、電極３４（図２参照）に対して電気的に接続される。電極４６の内端部は、フィラメント４２ａに対して電気的に接続される。本体管４１の上端は、開口４４ａを有する。当該開口４４ａを介して本体管４１と金属電極４４とが連通する。

金属電極４４は、円筒状を呈し、ターゲット４３を収容する。金属電極４４は、ターゲット４３と同電位である。金属電極４４は、本体管４１よりも小さい外径及び内径を有する。金属電極４４は、下端が本体管４１に接続され、上端側にはターゲット４３が配置される。ターゲット４３は、金属電極４４の上端を閉鎖する。

金属電極４４は、さらに、第１出射開口４５ａ（第１出射部）を有する。第１出射開口４５ａは、金属電極４４の円周面に設けられる。第１出射開口４５ａの中心軸線は、後述する電子照射面４３ａと交差する。具体的には、第１出射開口４５ａの中心軸線は、電子銃４２の電子出射軸線に対して、電子照射面４３ａ上において交差する。

ターゲット４３は、Ｘ線のエネルギに応じた材料により構成される。例えば、酸素を主成分として含む酸化物ターゲット及び窒素を主成分として含む窒化物ターゲットを採用し得る。ターゲット４３は、電子照射面４３ａと、連結面４３ｂと、ねじ穴４３ｃと、を有する。電子照射面４３ａは、電子銃４２と対面する。つまり、電子照射面４３ａには、電子銃４２から出射された電子が照射される。そして、電子照射面４３ａは、受け入れた電子に応じて、Ｘ線を出力する。電子照射面４３ａは、電子の照射方向（本体管４１の中心軸線方向）に対して傾いている。連結面４３ｂは、電子照射面４３ａに対して逆側の端面である。連結面４３ｂには、ねじ穴４３ｃが設けられており、ねじ穴４３ｃを介して後述するディスク７１（保持部）に対して接続される。この接続は、機械的な接続と、電気的な接続と、熱的な接続と、を含む。

このようなＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、まず電極４６から提供された電圧に応じて、電子銃４２が電子出射方向に電子を出力する。ターゲット４３には、電圧が提供されており、電子はターゲット４３の電圧に起因する電位差によってターゲット４３に向けて加速される。電子は、ターゲット４３の電子照射面４３ａに衝突する。その衝突によって、Ｘ線が発生する。当該Ｘ線は、第１出射開口４５ａの中心軸線に沿って出力される。

以下、切替機構６０について詳細に説明する。切替機構６０は、真空容器３０の第２出射開口３３ａに対面するＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを切り替える。また、切替機構６０は、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃのターゲット４３に対して電圧を提供する。さらに、切替機構６０は、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃが発生する熱を外部に排出する。つまり、切替機構６０は、切り替え、電圧供給、及び放熱の３個の機能を奏する。

図１に示されるように、切替機構６０は、主要な構成要素として管構造６１と、回転機構６２と、給電機構６３と、放熱機構６４と、を有する。

図４に示されるように、管構造６１は、真空容器３０の上端面３１に対して固定される。具体的には、管構造６１の中心軸線は真空容器３０の中心軸線と重複する。管構造６１は、複数の管部材によって構成される。管構造６１は、下管部材６５と、位置調整機６６と、じゃばら部材６７と、上管部材６８と、絶縁管部材６９と、を有する。これらの部材は、それぞれ円筒状を呈し、それぞれの中心軸線は、共通の軸線上に重複する。つまり、これらの部材は、共通の軸線上に配置される。これらの部材は、真空容器３０側から、下管部材６５、位置調整機６６、じゃばら部材６７、上管部材６８及び絶縁管部材６９の順に配置される。

下管部材６５は、円筒状の部品であり、その両端部にはフランジが設けられる。下側のフランジは、真空容器３０の上端面３１に取り付けられる。上側のフランジには、位置調整機６６の下端が取り付けられる。位置調整機６６は、下管部材６５とじゃばら部材６７との間に設けられる。位置調整機６６は、真空容器３０に対するロッド７２（後述）の位置を微調整する。具体的には、位置調整機６６は、ロッド７２の延在方向（上下方向：Ｚ軸方向）と、Ｘ線の出射方向（Ｘ軸方向）と、Ｘ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれに交差するＹ軸方向と、にロッド７２を移動させる。また、位置調整機６６は、貫通孔を有する。この貫通孔の内径は、ロッド７２の外径よりも充分に大きい。従って、位置調整機６６とロッド７２との間には、充分に広い空間が形成されるので、電気的な絶縁が確保される。じゃばら部材６７は、円筒状の部品である。じゃばら部材６７は、気密状態を維持したまま、Ｚ軸方向に伸縮自在である。上管部材６８は、円筒状の部品であり、その両端部にはフランジが設けられる。下側のフランジには、じゃばら部材６７の上端が取り付けられる。上側のフランジには、回転導入機７７の下面が取り付けられる。

上管部材６８の下側のフランジには、ボルト穴６８ａが設けられ、当該ボルト穴６８ａにボルトＢが差し込まれる。ボルトＢの先端は、位置調整機６６に突き当てられる。この構成によれば、上管部材６８のフランジの下面から突出するボルトＢの長さを調整することにより、上管部材６８と位置調整機６６との間隔が変更される。従って、位置調整機６６に対する上管部材６８の高さを変更することにより、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの高さを調整することができる。

絶縁管部材６９は、円筒状の部品である。絶縁管部材６９の下端は、回転導入機７７の上面に取り付けられる。絶縁管部材６９の上端は、後述する電極板７８（電極部）に取り付けられる。絶縁管部材６９は、電極板７８と、回転導入機７７との間において、電気的な絶縁を確保する。

切替機構６０は、さらにディスク７１と、ロッド７２（軸体）と、駆動機構７３（駆動部）と、を有する。ディスク７１と、ロッド７２と、駆動機構７３と、は、回転機構６２を構成する。ディスク７１には、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃが取り付けられる。ディスク７１は、ロッド７２を介して駆動機構７３により回転させられる。この回転により、真空容器３０の開口に対面するＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを切り替えることができる。

ディスク７１は、円盤状の導電性を有する板部品である。ディスク７１の中央には、ロッド７２の下端が固定される。ディスク７１は、銅により構成してよい。ディスク７１は、中心軸線を中心とする仮想円上に等間隔に設けられた３個の通し穴７１ａ（第１固定部、図３参照）を有する。例えば、通し穴７１ａ同士の間隔は、１２０度である。通し穴７１ａには、小ねじ７４が配置される。通し穴７１ａは、小ねじ７４の頭部を収容する座繰りと、小ねじ７４のねじ部を挿通する穴と、を有する。小ねじ７４の先端は、ターゲット４３の連結面４３ｂに設けられたねじ穴４３ｃにねじ込まれる。この構成により、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃがディスク７１に対して連結される。

Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、第１出射開口４５ａの軸線方向がディスク７１の直径方向とほぼ一致するようにディスク７１に取り付けられる。この構成によれば、ディスク７１を１２０度回転させるごとに、真空容器３０の第１出射開口４５ａと対面する開口が切り替わる。つまり、Ｘ線を出力すべきＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃが切り替えられる。

ロッド７２は、上下方向に延びる導電性を有する棒部品である。ロッド７２は、管構造６１の中央に配置される。具体的には、ロッド７２の中心軸線は、管構造６１の中心軸線と重複する。ロッド７２は、下端がディスク７１に連結され、上端が電極板７８（後述）に連結される。

駆動機構７３は、ロッド７２を回転駆動するものであり、回転導入機７７を有する。回転導入機７７は、ロッド７２に対して回転トルクを付与する。回転導入機７７は、モータ７７ａと、ウオーム７７ｂと、駆動枠７７ｃと、ベース７７ｄと、を有する。モータ７７ａは、回転トルクを生じさせる。モータ７７ａは、出力軸の回転角度をパルス信号によって制御可能なパルスモータを採用できる。モータ７７ａの出力軸には、ウオーム７７ｂが取り付けられる。ウオーム７７ｂは、駆動枠７７ｃの外周面に形成されたギヤにかみ合わされる。駆動枠７７ｃは、貫通孔を有する環状の部品であり、絶縁管部材６９に対して固定される。ベース７７ｄは、上管部材６８に取り付けられて、その位置は固定である。駆動枠７７ｃは、固定されたベース７７ｄに対して軸線まわりに回転する。また、駆動枠７７ｃ及びベース７７ｄは、貫通孔を有する。この貫通孔の内径は、ロッド７２の外径よりも充分に大きい。従って、駆動機構７３とロッド７２との間には、充分に広い空間が形成されるので、電気的な絶縁が確保される。

この構成によれば、モータ７７ａの出力軸が回転すると、ウオーム７７ｂが回転する。ウオーム７７ｂの回転は、かみ合わされたギヤに伝達される。ギヤの回転は、駆動枠７７ｃ、絶縁管部材６９、電極板７８を介してロッド７２に伝達される。従って、回転導入機７７は、ロッド７２を回転させることができる。つまり、回転導入機７７は、ロッド７２及びディスク７１を介して、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの位置を変更することができる。

切替機構６０は、さらに電極板７８を有する。電極板７８と、ディスク７１と、ロッド７２と、は、給電機構６３を構成する。電極板７８は、円盤状の部品であり、ロッド７２の上端に取り付けられる。電極板７８は、良好な導電性と熱伝導性とを有する材料（例えば銅）により形成される。電極板７８には、高電圧源１０２が電気的に接続される。

切替機構６０は、さらに放熱フィン７９（放熱部）を有する。放熱フィン７９と、ディスク７１と、ロッド７２と、は、放熱機構６４を構成する。放熱フィン７９は、複数のフィンを有し、電極板７８の上面に対して固定される。例えば、放熱フィン７９は、電極板７８との間における良好な熱伝導性を得るために、熱伝導グリス（不図示）などの部材を介して電極板７８と熱的に接続される。また、当該部材は、電極板７８と放熱フィン７９との電気的な絶縁を確保することとしてもよい。この構成によれば、ターゲット４３において生じた熱は、小ねじ７４、ディスク７１、ロッド７２、電極板７８を介して放熱フィン７９に伝達される。そして、放熱フィン７９は、熱を空気中に放熱する。

要するに、Ｘ線顕微鏡１では、複数のＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃが真空容器３０内のディスク７１にターゲット４３を密着させるようにディスク７１に固定される。そして、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、ロッド７２により真空容器３０の外側に配置された放熱フィン７９に直結される。さらに、これらの構成部品は、絶縁管部材６９を介して切替機構６０に接続される。そして、これらの構成部品は、切替機構６０を介して真空容器３０に接続される。

この構成により、切替機構６０は、ディスク７１を回転させることにより、真空容器３０の第２出射開口３３ａに対面するＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの第１出射開口４５ａを切り替える。また、切替機構６０は、真空容器３０の第２出射開口３３ａの軸線に対するＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃから出射されるＸ線の角度を調整する。さらに、切替機構６０の位置調整機６６は、ディスク７１の位置をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させる。この移動により、切替機構６０は、真空容器３０の第２出射開口３３ａの軸線を法線とする仮想平面上におけるＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの第１出射開口４５ａの位置を調整する。

また、切替機構６０により、ターゲット４３への高電圧の供給と、ターゲット４３に発生した熱を真空外部へ排出することができる。同時に、切替機構６０により、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの切り替えと位置調整とを容易に行う。従って、Ｘ線発生装置２０に、複数のＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを配置し、それぞれのＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃが有するターゲット４３の材料を異ならせることにより、真空中における照射エネルギの選択を容易に行う。

さらに、Ｘ線発生装置２０から照射されたＸ線は、第１ゲートバルブ５１のフィルタ５１ａを透過して、顕微鏡装置１０に導かれる。そして、Ｘ線は、集光ミラー１２により集光され、試料１００に照射される。そして、この試料１００を透過したＸ線は、結像ミラー１３により撮像装置１５の検出面に結像するので、試料１００の拡大像を得られる。このとき、Ｘ線の照射エネルギを変更しつつ測定することで、試料１００を構成する物質に応じてコントラストの異なった画像が得られる。

Ｘ線発生装置２０は、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを有する。Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、本体管４１内に電子銃４２とターゲット４３とが収納された構成を有する。つまり、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃにおいて、電子銃４２とターゲット４３との相対的な位置関係は固定である。そして、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、切替機構６０に取り付けられる。切替機構６０は、Ｘ線管４０Ａから出射されるＸ線を第２出射開口３３ａへ導く第１状態と、Ｘ線管４０Ｂから出射されるＸ線を第２出射開口３３ａへ導く第２状態と、を相互に切り替える。従って、切替機構６０は、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの切り替えにおいて、真空容器３０における収容空間Ｒの真空状態を維持した状態で、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを相互に切り替えることができる。この態様によれば、真空容器３０の真空状態を破ってＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを切り替える態様と比較すると、切り替えに要する時間が大幅に短縮される。従って、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを切り替える作業効率を高めることができる。

そして、この切り替えは、第２出射開口３３ａに対する第１出射開口４５ａの位置を変更するだけである。つまり、Ｘ線発生装置２０は、電子銃４２とターゲット４３との相対的な位置を変更することなく、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを相互に切り替える。そうすると、それぞれのＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃにおける電子銃４２とターゲット４３との相対的な位置は維持されるので、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃから出力されるＸ線の特性も保持される。従って、Ｘ線発生装置２０は、ターゲット４３の交換に伴うＸ線の特性のばらつきを抑制し得る。

つまり、Ｘ線発生装置２０は、電子銃４２とターゲット４３との位置関係を維持したままで、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの切り替えを行うことが可能である。従って、ターゲット４３から放射されるＸ線の形状の変化を抑制できる。また、ターゲット４３に生じる熱を排出する放熱路と、ターゲット４３に電圧を供給する電圧供給路が同一の構成部品により形成される。従って、Ｘ線発生装置２０は、その構造を簡易にすることができる。

切替機構６０は、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃが固定されるディスク７１と、ディスク７１に対して電気的に接続され、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃに供給される電圧を受ける電極板７８と、ディスク７１を駆動することにより、第２出射開口３３ａに対する第１出射開口４５ａの位置を切り替える駆動機構７３と、を有する。この構成によれば、切替機構６０は、電極板７８から受け入れた電圧を当該電極板７８に対して電気的に接続されたディスク７１を介して、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの各ターゲット４３に提供する。そうすると、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを切り替える構成と、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃに電圧を提供する構成とが互いに共通化される。従って、Ｘ線発生装置２０の構成を簡易にすることができる。

切替機構６０は、ディスク７１に熱的に接続され、収容空間Ｒの外側に配置された放熱フィン７９をさらに有する。電子が照射されたターゲット４３は、発熱する。電子を照射しているとき、ターゲット４３が配置された収容空間Ｒは真空状態である。この場合には、ターゲット４３に生じた熱は、互いに物理的に接触する部品を介して外部に排出する。この切替機構６０のディスク７１には、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃのターゲット４３が固定されているので、ターゲット４３から熱を受けることができる。さらに、ディスク７１には、収容空間Ｒの外側に配置された放熱フィン７９がロッド７２を介して熱的に接続される。そうすると、ディスク７１が受けた熱は、放熱フィン７９に伝達されて、放熱フィン７９から外部に排出される。そうすると、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを切り替える構成と、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの熱を排出する構成とが互いに共通化される。従って、Ｘ線発生装置２０の構成を簡易にすることができる。

駆動機構７３は、所定の回転軸線のまわりにディスク７１を回転させ、ディスク７１は、回転軸線を中心とする円周上に設けられて、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを固定するねじ穴４３ｃを含む。この構成によれば、駆動機構７３の回転によって、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを切り替えることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

例えば、Ｘ線発生装置２０は、顕微鏡装置１０とは異なる装置と組み合わせて用いてもよい。つまり、Ｘ線発生装置２０は、Ｘ線を利用する各種の装置と組み合わせることが可能である。例えば、Ｘ線発生装置２０は、Ｘ線分析装置と組み合わせてもよい。

例えば、Ｘ線発生装置２０が有するＸ線管の数は、３個に限定されない。Ｘ線管の数は、２個であってもよい。また、Ｘ線管の数は、３個以上であってもよい。例えば、Ｘ線発生装置２０が有するＸ線管の数は、６個としてもよい。

上記の態様では、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを取り付けたディスク７１を回転させることにより、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを切り替えた。切替機構によってＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを切り替える構造は、上記の態様に限定されない。例えば、図５に示されるように、Ｘ線発生装置は、回転ではなく、直線状の往復移動によって、Ｘ線管を切り替える態様としてもよい。Ｘ線発生装置は、ディスク７１に代えて、ホルダ９１を有する。このホルダ９１は、ロッド７２の下端に連結される。ホルダ９１は、Ｚ軸方向に沿って３個のＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを保持する。具体的には、Ｘ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、Ｚ軸方向に対して平行に並置された保持孔９２（第２固定部）によって保持される。また、それぞれのＸ線管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの第１出射開口４５ａは、各軸線がＸ軸方向を向くように配置される。この構成によれば、ロッド７２をＺ軸方向（駆動軸線）に沿って往復移動させることにより、ホルダ９１がＺ軸方向に沿って移動する。従って、真空容器３０の第２出射開口３３ａに対面する第１出射開口４５ａを変更することが可能である。

なお、直線状の往復移動を用いる構成は、上下方向（Ｚ軸方向）に沿う直線移動に限定されない。例えば、Ｙ軸方向に沿って直線状に往復移動させる構成であってもよい。
さらに、これらの移動構成を組み合わせたものであってもよい。

１…Ｘ線顕微鏡、１０…顕微鏡装置、１１…筐体、１２…集光ミラー、１３…結像ミラー、１４…真空ポンプ、１５…撮像装置、２０…Ｘ線発生装置、３０…真空容器、３１…上端面、３２…下端面、３３…円周面、３３ａ…第２出射開口（第２出射部）、３３ｂ…開口、３４…電極、３５…絶縁部材、３６…真空ポンプ、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ…Ｘ線管、４１…本体管、４２…電子銃、４３…ターゲット、４３ａ…電子照射面、４３ｂ…連結面、４３ｃ…ねじ穴、４４…金属電極、４５ａ…第１出射開口、４６…電極、５０…取り出し管、５１…第１ゲートバルブ、５１ａ…フィルタ、５２…第２ゲートバルブ、６０…切替機構、６１…管構造、６２…回転機構、６３…給電機構、６４…放熱機構、６５…下管部材、６６…位置調整機、６７…部材、６８…上管部材、６８ａ…ボルト穴、６９…絶縁管部材、７１…ディスク、７１ａ…通し穴、７２…ロッド（軸体）、７３…駆動機構、７４…小ねじ、７７…回転導入機、７７ａ…モータ、７７ｂ…ウオーム、７７ｃ…駆動枠、７７ｄ…ベース、７８…電極板（電極部）、７９…放熱フィン（放熱部）、９１…ホルダ、９２…保持孔（第２固定部）、Ｒ…収容空間、Ｂ…ボルト、１００…試料、１０２…高電圧源。

Claims (6)

1. 電子を放出する電子銃と、前記電子を受けてＸ線を発生させるターゲットと、前記Ｘ線を出射する第１出射部が設けられると共に前記電子銃及び前記ターゲットを収容する筐体と、を有するＸ線発生部と、
   前記Ｘ線発生部を収容する収容空間を形成し、前記収容空間を減圧する減圧部と、前記収容空間を気密状態と大気開放状態とを相互に切り替える機構と、前記第１出射部から出射された前記Ｘ線を通過させる第２出射部と、を有する容器と、
   複数の前記Ｘ線発生部が取り付けられて、一の前記Ｘ線発生部から出射される前記Ｘ線を前記第２出射部へ導く第１状態と、別の前記Ｘ線発生部から出射されるＸ線を前記第２出射部へ導く第２状態と、を相互に切り替える切替機構と、を備える、Ｘ線発生装置。
2. 前記切替機構は、
   複数の前記Ｘ線発生部が取り付けられる保持部と、
   前記保持部に対して電気的に接続され、前記Ｘ線発生部に供給される電圧を受け入れる電極部と、
   前記保持部を駆動することにより、複数の前記Ｘ線発生部のうちのいずれか一つを選択的に前記第２出射部へ対面させる駆動部と、を有し、
   前記ターゲットは、前記保持部に対して電気的に接続される、請求項１に記載のＸ線発生装置。
3. 前記切替機構は、前記保持部に熱的に接続され、前記収容空間の外側に配置された放熱部をさらに有する、請求項２に記載のＸ線発生装置。
4. 前記駆動部は、所定の回転軸線のまわりに前記保持部を回転させ、
   前記保持部は、前記回転軸線を中心とする円周上に設けられて、前記Ｘ線発生部を固定する第１固定部を含む、請求項２又は３に記載のＸ線発生装置。
5. 前記保持部に対して前記電極部を電気的及び熱的に接続すると共に、前記回転軸線と中心軸線が重複する軸体を有する、請求項４に記載のＸ線発生装置。
6. 前記駆動部は、直線状の駆動軸線に沿って前記保持部を移動させ、
   前記保持部は、前記駆動軸線に対して平行な直線上に設けられて、前記Ｘ線発生部を固定する第２固定部を含む、請求項２又は３に記載のＸ線発生装置。

Images