JP2021026882A

JP2021026882A - 分析用ｘ線管

Info

Publication number: JP2021026882A
Application number: JP2019143781A
Authority: JP
Inventors: 辰光小澤; Tatsumitsu Ozawa; 下野　隆; Takashi Shimono; 隆下野
Original assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2019-08-05
Filing date: 2019-08-05
Publication date: 2021-02-22
Also published as: WO2021024510A1; US20220157552A1; CN114175205A; EP4012742A1; EP4012742A4

Abstract

【課題】分析精度を高めることができる分析用Ｘ線管を提供する。【解決手段】分析用Ｘ線管は、Ｘ線を透過する出力窓が形成された真空外囲器と、真空外囲器内で出力窓に対向して設けられた円板状の陽極ターゲットと、陽極ターゲットを先端に接合して支持する陽極支持体と、陽極ターゲットの外周に設けた収束電極と、収束電極の外周側に設けて、陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極フィラメントと、を具備し、陽極支持体は、その先端部分の外径が陽極ターゲットの外径よりも小さく且つ先端部分よりも後側の後側部分の外径が陽極ターゲットの外径以上であり、後側部分の外面には陽極ターゲットと同じ材質でコーティングされたコーティング層が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、分析用Ｘ線管に関する。

一般に、分析用Ｘ線管では、陰極フィラメントで放出する電子を収束電極によって収束して陽極ターゲットに衝突させて、Ｘ線を発生させている。
発生したＸ線は、真空外囲器の出力窓から出力して分析用Ｘ線として用いている。

特許第４６３４５５０号公報

陽極ターゲットでは、電子が衝突すると、Ｘ線を発生すると同時に２次電子が発生し、この２次電子が陽極ターゲットを支持する陽極支持体に衝突して不純線を励起する場合がある。
この不純線は分析制度を低下させる不都合がある。

本発明の実施形態は、分析精度を高めることができる分析用Ｘ線管を提供する。

一実施形態は、Ｘ線を透過する出力窓が形成された真空外囲器と、前記真空外囲器内で前記出力窓に対向して設けられた円板状の陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットを先端に接合して支持する陽極支持体と、前記陽極ターゲットの外周に設けた収束電極と、前記収束電極の外周側に設けて、前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極フィラメントと、を具備し、前記陽極支持体は、その先端部分の外径が前記陽極ターゲットの外径よりも小さく且つ前記先端部分よりも後側の後側部分の外径が陽極ターゲットの外径以上であり、前記後側部分の外面には前記陽極ターゲットと同じ材質でコーティングされたコーティング層が形成されている分析用Ｘ線管である。

図１は、一実施形態に係る分析用Ｘ線管の概略構成を示す断面図である。図２は、図１に示す陽極ターゲット及び陽極支持体を拡大して示す断面図である。

以下に、図面を参照しながら、一実施形態に係る分析用Ｘ線管について詳細に説明する。なお、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

図１に示すように、分析用Ｘ線管１は、Ｘ線を透過する出力窓３が形成された真空外囲器５が設けられており、真空外囲器５の内部には、陽極ターゲット７と、陽極支持体９と、収束電極１１と、陰極フィラメント１３が設けられている。
真空外囲器５は、先端部分の外径が徐々に細くなっており、先端は平坦面になっている。この平坦面の部分に、上述の出力窓３が設けてある。
出力窓３は、Ｘ線の減衰が少ない材料、例えばＢｅ（ベリリウム）で形成されており、厚さは数１０〜数１００μｍと薄く形成されている。出力窓３の口径はＬ１である。

陽極ターゲット７は、出力窓３に対向して且つ陽極支持体９の先端に設けて、陽極支持体９に支持されている。
陽極ターゲット７は、外径Ｌ２の円板状に形成されており、Ｒｈ（ロジウム）、Ｗ（タングステン）等の材質でできている。

図２に示すよう、陽極支持体９は、全体的に先端ほど細くなるように形成してあり、Ｃｕ（銅）製である。
陽極支持体９は、先端９ａの外径Ｌａと同じ外径で形成された先端部分９ｂと、先端部分９ｂの後側（出力窓３から離れる側）で径Ｌａよりも大きな外径Ｌｃを有する段部９ｃと、段部９ｃから次第に外径を大きく変化させた外径Ｌｄの肩部９ｄと、肩部９ｄよりも後ろ側で外径を最も大きくした外径Ｌｆの基部９ｆとで構成されている。
この実施の形態では、段部９ｃの外径Ｌｃは、陽極ターゲットの外径Ｌ２と同じ寸法である。
陽極支持体９の肩部９ｄには、陽極ターゲット７と同じ材質の金属がコーティングされたコーティング層１４が形成されている。コーティング層１４は、例えば、陽極ターゲット７がＲｈ（ロジウム）の場合には、同じＲｈがコーティングされており、陽極ターゲット７がＷ（タングステン）の場合には、同じＷがコーティングされている。

図１に示すように、収束電極１１は、陽極ターゲット７の外周に配置されており、収束電極１１の外周側に陰極フィラメント１３が配置されている。陰極フィラメント１３は、収束電極１１の外周部に固定された陰極支持体１５に支持されている。

尚、真空外囲器５において、出力窓３の外側に配置されているのは、測定資料１７及び検出器１９であり、出力窓３から出射したＸ線２２が測定資料１７に照射されることで、測定資料１７は蛍光Ｘ線２１を励起して、励起された蛍光Ｘ線２１はスリットや分光結晶等の機構を通して検出器１９で測定資料を構成する物質の分析がされる。

次に、本実施の形態にかかる分析用Ｘ線管１の作用・効果について説明する。
図１に示すように、陰極フィラメント１３で発生した電子ｅは、陰極フィラメント１３と陽極ターゲット７との間の電位差の電圧で加速されると共に、収束電極１１で収束されて、陽極ターゲット７に衝突して、Ｘ線２２を発生する。陽極ターゲット７で発生したＸ線２２は、ほとんどが出力窓３の方向に照射される。
発生したＸ線は、出力窓３を通して、測定資料１７に照射される。

一方、図２に示すように、陽極ターゲット７では、電子ｅが衝突したときに、Ｘ線２２と同時に２次電子２ｅを発生する。
２次電子２ｅは、陽極ターゲット７の全周方向へ散乱し、陽極支持体９の先端部分９ｂの側面に衝突して不純線３３を励起する。
しかし、陽極支持体９の先端部分９ｂの外径Ｌａは、陽極ターゲット７の外径Ｌ２よりも小さいから、出力窓３に向かう不純線３３は、陽極ターゲット７に遮蔽される。したがって、不純線３３が出力窓３から出力されるのを防止できる。

更に、陽極支持体９において、二次電子２ｅが段部９ｃを越えて、肩部９ｄに衝突すると、肩部９ｄには陽極ターゲット７と同種の金属のコーティング層１４が形成されているから、ここに衝突して発生するＸ線は、真正なＸ線２４を励起する。この真正なＸ線２４は陽極ターゲット７と同種の金属で励起されているから、分析の妨げにならない。
尚、２次電子が衝突して発生した３次電子についても、同様に肩部９ｄのコーティング層１４に衝突して励起したＸ線は真正なＸ線２４となる。

本実施の形態によれば、陽極支持体９は、先端部分９ｂの外径Ｌａが陽極ターゲット７の外径Ｌ２よりも小さく且つ先端部分９ｂよりも後側の肩部（後側部分）９ｄの外径は陽極ターゲット７の外径Ｌ２以上であり、肩部（後側部分）９ｄには陽極ターゲット７と同じ材質で外面をコーティングしたコーティング層１４が形成されているから、陽極ターゲット７に電子が衝突して発生した２次電子が陽極支持体９の先端部分９ｂに発生した不純線３３は陽極ターゲット７により出力窓３に向かうのを阻止し、２次電子が肩部（後側部分）９ｄに衝突して発生したＸ線はコーティング層１４により真正なＸ線２４となるので、不純線を低減できる。

コーティング層１４は、陽極支持体９において、出力窓３の口径Ｌ１（図１参照）よりも小さい外径Ｌｄの肩部９ｄに形成されているので、２次電子が衝突して出力窓３に向かう可能性の高いＸ線は、コーティング層１４で励起された真正なＸ線となるから、更に不純線を低減できる。

上述した一実施形態は、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。これらの新規な実施形態は、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。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。
例えば、陽極支持体９において、基部９ｆの外径Ｌｆは、出力窓３の口径Ｌ１よりも小さい場合には、基部９ｆにもコーティング層１４を形成してもよい。

１…分析用Ｘ線管、３…出力窓、５…真空外囲器、７…陽極ターゲット、９…陽極支持体、９ｂ…先端部分、９ｄ…肩部、１１…収束電極、１３…陰極フィラメント、１４…コーティング層、ｅ…１次電子、２ｅ…１次電子、Ｌ１…出力窓の口径、Ｌ２…陽極ターゲットの外径、９ｄ…肩部（後側部分）。

Claims

Ｘ線を透過する出力窓が形成された真空外囲器と、
前記真空外囲器内で前記出力窓に対向して設けられた円板状の陽極ターゲットと、
前記陽極ターゲットを先端に接合して支持する陽極支持体と、
前記陽極ターゲットの外周に設けた収束電極と、
前記収束電極の外周側に設けて、前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極フィラメントと、を具備し、
前記陽極支持体は、その先端部分の外径が前記陽極ターゲットの外径よりも小さく且つ前記先端部分よりも後側の後側部分の外径が陽極ターゲットの外径以上であり、前記後側部分の外面には前記陽極ターゲットと同じ材質でコーティングされたコーティング層が形成されている分析用Ｘ線管。
前記コーティング層は、前記陽極支持体において、前記出力窓の外径よりも小さい外径の部分に形成されている請求項１に記載の分析用Ｘ線管。