JP2022171067A - Charged particle beam generation device - Google Patents

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Ginji Sugiura
成基 小塩
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Abstract

To irradiate a desired position with a charged particle beam.SOLUTION: An X-ray module 100 comprises an electron gun 4 which emits an electron beam EB along an emission axis AE, and solenoids 50A, 50B which generate magnetic fields. The solenoids 50A, 50B are apart from each other along an arrangement direction D crossing the emission axis AE. The electron gun 4 is so arranged that the emission axis AE is located between the solenoids 50A, 50B. A magnetic pole direction SA extending from the N pole to the S pole of the one solenoid 50A is parallel with the other magnetic pole direction extending from the N pole to the S pole of the other solenoid 50B. The magnetic pole directions SA, SB extend in a direction crossing the emission axis AE when viewed from the arrangement direction D. The magnetic pole direction SA is opposite to the magnetic pole direction SB.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、荷電粒子線発生装置に関する。 The present invention relates to a charged particle beam generator.

荷電粒子は、電荷を帯びた粒子である。荷電粒子線発生装置は、例えば、荷電粒子線である電子線を発生させる。荷電粒子線発生装置は、電子線の発生源として用いられることもある。また、荷電粒子線発生装置は、タングステンなどの金属からなるターゲットと共にX線源を構成することもある。 A charged particle is a particle that carries an electrical charge. A charged particle beam generator generates, for example, an electron beam that is a charged particle beam. A charged particle beam generator may be used as an electron beam source. Also, the charged particle beam generator may constitute an X-ray source together with a target made of metal such as tungsten.

特許文献1は、放射線ビームを遮断する放射線シャッタを開示する。放射線シャッタは、放射線の遮断と照射とを相互に切り替える。放射線シャッタは、放射線ビームを遮断するための遮蔽板と、放射線ビームの光路に対して遮蔽板を進退させるソレノイド機構と、を有する。ソレノイド機構によって、放射線の遮断と照射とを相互に切り替えることができる。ソレノイド機構は、コイルの磁場に起因して鉄心に発生する磁力によって駆動力を発生させる。 US Pat. No. 5,300,009 discloses a radiation shutter that blocks a radiation beam. The radiation shutter alternately switches between blocking and emitting radiation. The radiation shutter has a shielding plate for blocking a radiation beam and a solenoid mechanism for advancing and retracting the shielding plate with respect to the optical path of the radiation beam. A solenoid mechanism can switch back and forth between blocking and emitting radiation. A solenoid mechanism generates a driving force by a magnetic force generated in an iron core due to a magnetic field of a coil.

特開平5-264795号公報JP-A-5-264795

荷電粒子線発生装置は、特許文献1のようにコイルの磁場を利用した駆動機構を有することがある。荷電粒子線は、電荷を帯びているから磁場の影響を受ける。荷電粒子線は、出射軸線に沿って出射させる。しかし、出射軸線を含む領域に磁場が存在すると、荷電粒子線は磁場の影響を受ける。その結果、荷電粒子線は出射軸線からそれてしまう。 A charged particle beam generator may have a driving mechanism using a magnetic field of a coil as in Patent Document 1. A charged particle beam is affected by a magnetic field because it is charged. The charged particle beam is emitted along the emission axis. However, if a magnetic field exists in the region containing the emission axis, the charged particle beam is affected by the magnetic field. As a result, the charged particle beam deviates from the emission axis.

そこで、本発明は、所望の位置に荷電粒子線を照射可能な荷電粒子線発生装置を提供する。 Accordingly, the present invention provides a charged particle beam generator capable of irradiating a desired position with a charged particle beam.

本発明の一形態である荷電粒子線発生装置は、出射軸線に沿って荷電粒子線を出射する荷電粒子線源と、第1磁場を発生させる第1磁場発生部と、第2磁場を発生させる第2磁場発生部と、を備える。第1磁場発生部及び第2磁場発生部は、出射軸線と交差する方向に沿って互いに離間する。出射軸線は、第1磁場発生部と第2磁場発生部との間に配置される。第1磁場発生部のN極からS極へ向かう第1磁極方向は、第2磁場発生部のN極からS極へ向かう第2磁極方向に対して逆である。 A charged particle beam generator according to one aspect of the present invention includes a charged particle beam source that emits a charged particle beam along an emission axis, a first magnetic field generator that generates a first magnetic field, and a second magnetic field. and a second magnetic field generator. The first magnetic field generator and the second magnetic field generator are separated from each other along a direction intersecting the emission axis. The emission axis is arranged between the first magnetic field generator and the second magnetic field generator. The first magnetic pole direction from the N pole to the S pole of the first magnetic field generator is opposite to the second magnetic pole direction from the N pole to the S pole of the second magnetic field generator.

荷電粒子線発生装置では、第1磁場発生部の第1磁極方向が第2磁場発生部の第2磁極方向に対して逆である。この構成によれば、第1磁場発生部と第2磁場発生部との間に合成磁場が発生する。このような合成磁場が生じると、磁束密度が相対的に低い領域が形成される。その結果、磁束密度が相対的に低い領域に出射軸線を重複させると、荷電粒子線源から出射される荷電粒子線が第1磁場発生部の磁場及び第2磁場発生部の磁場から受ける影響が抑制される。従って、所望の位置に荷電粒子線を照射することができる。 In the charged particle beam generator, the first magnetic pole direction of the first magnetic field generator is opposite to the second magnetic pole direction of the second magnetic field generator. According to this configuration, a synthetic magnetic field is generated between the first magnetic field generator and the second magnetic field generator. When such a composite magnetic field occurs, regions of relatively low magnetic flux density are formed. As a result, when the emission axis is overlapped in a region where the magnetic flux density is relatively low, the charged particle beam emitted from the charged particle beam source is affected by the magnetic field of the first magnetic field generator and the magnetic field of the second magnetic field generator. Suppressed. Therefore, a desired position can be irradiated with the charged particle beam.

一形態の荷電粒子線発生装置において、第1磁極方向は、第2磁極方向に対して平行であってもよい。出射軸線と交差する方向から見て、第1磁極方向及び第2磁極方向は、出射軸線の方向と交わる方向に延びてもよい。この構成によれば、磁束密度が相対的に低い領域を第1磁場発生部と第2磁場発生部との間に好適に形成することができる。 In one form of the charged particle beam generator, the first magnetic pole direction may be parallel to the second magnetic pole direction. When viewed from a direction intersecting the emission axis, the first magnetic pole direction and the second magnetic pole direction may extend in a direction intersecting the direction of the emission axis. According to this configuration, a region having a relatively low magnetic flux density can be preferably formed between the first magnetic field generating section and the second magnetic field generating section.

一形態の荷電粒子線発生装置の第1磁場発生部と第2磁場発生部との間には、第1磁場発生部と第2磁場発生部との両方を通る磁力線によって示される磁場が形成され、その磁力線の分布を、第1磁極方向に偏らせる磁場偏向部をさらに備えてもよい。磁場偏向部によれば、第1磁場発生部と第2磁場発生部との両方を通る磁力線によって示される合成磁場が形成される。そして、磁場偏向部は、磁力線を偏らせる。磁束密度が相対的に低い領域は、磁力線の分布によって示される合成磁場に応じる。その結果、磁束密度が相対的に低い領域が形成される位置は、磁力線の偏りに応じて変化する。従って、磁束密度が相対的に低い領域を所望の位置に形成することが可能になる。 Between the first magnetic field generator and the second magnetic field generator of one form of charged particle beam generator, a magnetic field indicated by magnetic lines of force passing through both the first magnetic field generator and the second magnetic field generator is formed. , and a magnetic field deflection unit that biases the distribution of the magnetic lines of force in the direction of the first magnetic pole. According to the magnetic deflection section, a synthetic magnetic field is formed indicated by magnetic lines of force passing through both the first magnetic field generating section and the second magnetic field generating section. The magnetic field deflector deflects the lines of magnetic force. Regions of relatively low magnetic flux density respond to a resultant magnetic field as indicated by the distribution of magnetic field lines. As a result, the position where the region with relatively low magnetic flux density is formed changes according to the bias of the magnetic lines of force. Therefore, it becomes possible to form a region with a relatively low magnetic flux density at a desired position.

一形態の荷電粒子線発生装置の磁場偏向部は、第1磁場発生部から第2磁場発生部まで延びる磁性材料により形成された磁性部材であってもよい。この構成によれば、磁性部材が空気よりも透磁率の高い領域を形成する。その結果、第1磁場発生部及び第2磁場発生部の間に存在する磁力線の分布は、積極的に磁性部材を通るようになるので、偏る。従って、磁束密度が相対的に低い領域を所望の位置に形成することが可能になる。 The magnetic field deflection section of the charged particle beam generator of one form may be a magnetic member formed of a magnetic material and extending from the first magnetic field generation section to the second magnetic field generation section. According to this configuration, the magnetic member forms a region with a higher magnetic permeability than air. As a result, the distribution of the lines of magnetic force existing between the first magnetic field generating section and the second magnetic field generating section positively passes through the magnetic member, and thus is biased. Therefore, it becomes possible to form a region with a relatively low magnetic flux density at a desired position.

一形態の荷電粒子線発生装置の磁場偏向部は、第1磁場発生部及び第2磁場発生部から第1磁極方向または第2磁極方向に離間すると共に、第1磁場発生部及び第2磁場発生部の間に配置された第3磁場発生部であってもよい。この構成によれば、第3磁場発生部の作用に応じて、第1磁場発生部及び第2磁場発生部の間に存在する磁力線のうち、第3磁場発生部を通る磁力線の数が変化する。その結果、磁力線の偏りが生じるので、磁束密度が相対的に低い領域を所望の位置に形成することが可能になる。 The magnetic field deflection unit of the charged particle beam generator of one form is spaced apart from the first magnetic field generation unit and the second magnetic field generation unit in the first magnetic pole direction or the second magnetic pole direction, and the first magnetic field generation unit and the second magnetic field generation unit It may be a third magnetic field generating section arranged between the sections. According to this configuration, the number of magnetic lines of force passing through the third magnetic field generator among the magnetic lines of force existing between the first magnetic field generator and the second magnetic field generator changes according to the action of the third magnetic field generator. . As a result, the lines of magnetic force are biased, making it possible to form a region with a relatively low magnetic flux density at a desired position.

一形態の荷電粒子線発生装置の第1磁場発生部は、第1磁場を発生させる第1コイルと、第1磁場に起因する力に応じて移動する第1駆動部材と、を有してもよい。第2磁場発生部は、第2磁場を発生させる第2コイルと、第2磁場に起因する力に応じて移動する第2駆動部材と、を有してもよい。この構成によれば、第1磁場発生部及び第2磁場発生部は、第1磁場発生部と第2磁場発生部との間に合成磁場を発生させるとともに、対象物を駆動するための力を発生させるアクチュエータとして機能する。 A first magnetic field generation unit of a charged particle beam generator of one form may have a first coil that generates a first magnetic field and a first driving member that moves according to a force caused by the first magnetic field. good. The second magnetic field generator may have a second coil that generates the second magnetic field, and a second drive member that moves according to force caused by the second magnetic field. According to this configuration, the first magnetic field generation section and the second magnetic field generation section generate a synthetic magnetic field between the first magnetic field generation section and the second magnetic field generation section, and apply a force for driving the object. Acts as an actuator to generate

一形態の荷電粒子線発生装置の第1磁場発生部は、第1磁場を発生させる第1コイルと、第1磁場に起因する力に応じて移動する第1駆動部材と、を有してもよい。第2磁場発生部は、第2磁場を発生させる第2コイルを有してもよい。この構成によれば、第1磁場発生部及び第2磁場発生部は、第1磁場発生部と第2磁場発生部との間に合成磁場を発生させるとともに、第1磁場発生部は、対象物を駆動するための力を発生させるアクチュエータとして機能する。 A first magnetic field generation unit of a charged particle beam generator of one form may have a first coil that generates a first magnetic field and a first driving member that moves according to a force caused by the first magnetic field. good. The second magnetic field generator may have a second coil that generates the second magnetic field. According to this configuration, the first magnetic field generation section and the second magnetic field generation section generate a composite magnetic field between the first magnetic field generation section and the second magnetic field generation section, and the first magnetic field generation section It functions as an actuator that generates a force to drive the

一形態の荷電粒子線発生装置の第1駆動部材には、出射軸線と重複可能な遮蔽部材が取り付けられてもよい。第1磁場発生部は、遮蔽部材が出射軸線と重複する遮蔽態様と、遮蔽部材が出射軸線と重複しない出射態様と、を第1駆動部材の動作によって相互に切り替えてもよい。この構成によれば、荷電粒子線源からの荷電粒子を出射させた状態で、荷電粒子線又は荷電粒子線に起因する別の放射線の出射と遮蔽とを相互に切り替えることができる。 A shielding member that can overlap with the emission axis may be attached to the first driving member of the charged particle beam generator of one form. The first magnetic field generating section may switch between a shielding mode in which the shielding member overlaps the emission axis and an emission mode in which the shielding member does not overlap the emission axis by the operation of the first driving member. According to this configuration, while the charged particle beam is emitted from the charged particle beam source, the charged particle beam or another radiation caused by the charged particle beam can be switched between emission and shielding.

本発明によれば、所望の位置に荷電粒子線を照射可能な荷電粒子線発生装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the charged particle beam generator which can irradiate a charged particle beam to a desired position is provided.

図1は、X線管を備えたX線モジュールの外観を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of an X-ray module provided with an X-ray tube. 図2は、X線管の内部を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the inside of the X-ray tube. 図3は、第1実施形態のX線シャッタを示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing the X-ray shutter of the first embodiment; FIG. 図4(a)は、肉厚が薄い磁気シールドの効果を説明するための図である。図4(b)は、肉厚が厚い磁気シールドの効果を説明するための図である。FIG. 4A is a diagram for explaining the effect of a thin magnetic shield. FIG. 4B is a diagram for explaining the effect of a thick magnetic shield. 図5は、第1実施形態のX線シャッタが備えるソレノイドの構造を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing the structure of a solenoid included in the X-ray shutter of the first embodiment. 図6(a)は、一対のソレノイドが形成する磁場を磁力線によって示す図である。図6(b)は、一対のソレノイドが形成する別の磁場を磁力線によって示す図である。FIG. 6A is a diagram showing magnetic lines of force that form a magnetic field formed by a pair of solenoids. FIG. 6(b) is a diagram showing another magnetic field formed by a pair of solenoids by magnetic lines of force. 図7(a)は、図6(a)の磁力線によって示された磁場における磁束密度の分布を示すコンター図である。図7(b)は、図6(b)の磁力線によって示された磁場における磁束密度の分布を示すコンター図である。FIG. 7(a) is a contour diagram showing the distribution of the magnetic flux density in the magnetic field indicated by the magnetic lines of force in FIG. 6(a). FIG. 7(b) is a contour diagram showing the distribution of the magnetic flux density in the magnetic field indicated by the magnetic lines of force in FIG. 6(b). 図8は、図6(a)に示す磁力線と電子線の経路を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing paths of magnetic lines of force and electron beams shown in FIG. 6(a). 図9は、図6(b)に示す別の磁力線と電子線の経路を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing another path of magnetic lines of force and electron beams shown in FIG. 6(b). 図10は、第1実施形態のX線シャッタの周囲に形成される磁力線を可視化した図である。FIG. 10 is a diagram visualizing magnetic lines of force formed around the X-ray shutter of the first embodiment. 図11は、図10の磁力線によって示された磁場における磁束密度の分布を示すコンター図である。FIG. 11 is a contour diagram showing the distribution of magnetic flux density in the magnetic field indicated by the magnetic field lines of FIG. 図12は、図10に示す磁力線と電子線の経路を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing paths of magnetic lines of force and electron beams shown in FIG. 図13は、第2実施形態のX線シャッタと当該X線シャッタの周囲に形成される磁場を磁力線によって示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the X-ray shutter of the second embodiment and the magnetic field formed around the X-ray shutter by magnetic lines of force. 図14は、第3実施形態のX線シャッタと当該X線シャッタの周囲に形成される磁場を磁力線によって示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the X-ray shutter of the third embodiment and the magnetic field formed around the X-ray shutter by magnetic lines of force. 図15(a)は、第1変形例のX線シャッタを示す図である。図15(b)及び図15(c)は、第2変形例のX線シャッタを示す図である。FIG. 15(a) is a diagram showing the X-ray shutter of the first modified example. FIGS. 15(b) and 15(c) are diagrams showing the X-ray shutter of the second modified example. 図16は、第3変形例のX線シャッタを示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an X-ray shutter of a third modified example.

<第1実施形態>
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。
<First embodiment>
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.

図1に示すX線モジュール100(荷電粒子線発生装置)は、いわゆる微小焦点X線源である。X線モジュール100は、例えば被写体の内部構造を観察するX線非破壊検査に用いられる。X線モジュール100は、X線管110と、ハウジング120と、電源(図示せず)と、を有する。X線管110は、ハウジング120の内部に収容されている。ハウジング120の内部は、絶縁油によって満たされている。電源は、ハウジング120の下方に配置されている。電源は、給電部141(図2参照)を介して、X線管110に電力を供給する。X線管110は、出射窓112からX線を出射する。 The X-ray module 100 (charged particle beam generator) shown in FIG. 1 is a so-called microfocus X-ray source. The X-ray module 100 is used, for example, for X-ray nondestructive inspection for observing the internal structure of a subject. The X-ray module 100 has an X-ray tube 110, a housing 120, and a power supply (not shown). X-ray tube 110 is housed inside housing 120 . The inside of housing 120 is filled with insulating oil. A power supply is located below the housing 120 . The power supply supplies power to the X-ray tube 110 via the power supply section 141 (see FIG. 2). X-ray tube 110 emits X-rays from exit window 112 .

X線モジュール100は、X線の出射と停止との切り替えを、物理的な遮蔽物によって実現する。X線モジュール100は、後述するX線シャッタ10によって、出射窓112を覆ってX線の出射を妨げる態様と、出射窓112を開放してX線を出射する態様と、を相互に切り替える。その結果、X線モジュール100は、いわゆるパルス動作が可能になる。例えば、X線モジュール100は、X線画像を撮像するときだけX線を出射させる動作と、被写体を搬送するときなどのX線画像を撮像しないときにX線を出射させない動作と、を短時間で切り替えることができる。このような構成によると、X線管110からのX線の出射と停止とを、電源からの電流供給の制御によらずに実現することができる。その結果、電流制御のための高度な電気回路設計も不要である。 The X-ray module 100 realizes switching between X-ray emission and stop by a physical shield. The X-ray module 100 switches between a mode in which the exit window 112 is covered to block the emission of X-rays and a mode in which the exit window 112 is opened to emit the X-rays by means of the X-ray shutter 10, which will be described later. As a result, the X-ray module 100 becomes capable of so-called pulse operation. For example, the X-ray module 100 performs an operation of emitting X-rays only when capturing an X-ray image and an operation of not emitting X-rays when not capturing an X-ray image, such as when an object is being transported, for a short period of time. can be switched with With such a configuration, X-ray emission and stoppage from the X-ray tube 110 can be realized without controlling the current supply from the power supply. As a result, sophisticated electrical circuit design for current control is not required.

図2に示すX線管110は、絶縁バルブ2および金属筐体3を備えた真空筐体1の内部空間(真空空間SV)に収容された、ターゲット111と、電子銃4(荷電粒子線源)と、を備える。電子銃4は、荷電粒子線である電子線EBをターゲット111に照射する。電子線EBを受けたターゲット111は、X線を発生する。発生したX線は、電子線EBの入射方向に沿った方向に、出射窓112を透過してX線管110の外部に取り出される。つまり、X線管110は、透過型である。 The X-ray tube 110 shown in FIG. 2 includes a target 111 and an electron gun 4 (charged particle beam source) housed in an internal space (vacuum space SV) of a vacuum housing 1 having an insulating valve 2 and a metal housing 3. ) and The electron gun 4 irradiates the target 111 with an electron beam EB, which is a charged particle beam. The target 111 receiving the electron beam EB generates X-rays. The generated X-rays pass through the exit window 112 and are taken out of the X-ray tube 110 in the direction along the incident direction of the electron beam EB. That is, the X-ray tube 110 is of a transmissive type.

出射窓112は、金属筐体3の開口部を封止するように取り付けられている。出射窓112は、X線の透過性の良い材料、例えばベリリウムやダイアモンド等からなる基板である。ターゲット111は、出射窓112の真空空間SV側の面上に配置されており、電子線EBの出射軸線AEと交差する。ターゲット111は、例えば、出射窓112の真空側面上に形成されたタングステン製の薄膜である。 The exit window 112 is attached so as to seal the opening of the metal housing 3 . The exit window 112 is a substrate made of a material having good X-ray transparency, such as beryllium or diamond. The target 111 is arranged on the surface of the emission window 112 on the vacuum space SV side, and intersects the emission axis AE of the electron beam EB. The target 111 is, for example, a tungsten thin film formed on the vacuum side surface of the exit window 112 .

電子銃4は、電源から電力の供給を受けて電子線EBを発生させる。電子銃4は、ヒータ4aと、カソード4bと、グリッド電極4c、4dと、を有する。ヒータ4aは、電力の供給を受けて発熱する。カソード4bは、ヒータ4aによって加熱される。加熱されたカソード4bは、電子を放出する。グリッド電極4c、4dは、放出された電子の量や軌道を調整する。ターゲット111の電位は、接地電位(GND)である。 The electron gun 4 receives power from a power source and generates an electron beam EB. The electron gun 4 has a heater 4a, a cathode 4b, and grid electrodes 4c and 4d. The heater 4a generates heat by being supplied with electric power. Cathode 4b is heated by heater 4a. The heated cathode 4b emits electrons. Grid electrodes 4c and 4d adjust the amount and trajectory of emitted electrons. The potential of the target 111 is the ground potential (GND).

X線モジュール100はさらに、図3に示すX線シャッタ10を有する。X線シャッタ10は、X線管110が発したX線を遮蔽することができる。また、X線シャッタ10は、X線管110が発したX線を遮蔽しないこともできる。X線の出射と遮蔽とを相互に切り替える動作を、パルス動作と称する。X線シャッタ10によって、X線モジュール100のパルス動作が可能になる。X線シャッタ10は、シャッタフレーム20と、アクチュエータ30A、30Bと、磁気バイパス40と、を有する。 The X-ray module 100 further has an X-ray shutter 10 shown in FIG. The X-ray shutter 10 can shield X-rays emitted from the X-ray tube 110 . Also, the X-ray shutter 10 may not shield the X-rays emitted by the X-ray tube 110 . The operation of switching between X-ray emission and shielding is referred to as pulse operation. The x-ray shutter 10 allows pulsed operation of the x-ray module 100 . The X-ray shutter 10 has a shutter frame 20 , actuators 30A and 30B, and a magnetic bypass 40 .

シャッタフレーム20は、出射窓112を被写体に向けて露出させることにより、被写体にX線を照射させる。また、シャッタフレーム20は、出射窓112と被写体との間に配置されて、被写体へのX線の照射を停止する。このシャッタフレーム20の位置の切り替えは、アクチュエータ30A、30Bによって行われる。シャッタフレーム20は、遮蔽板21(遮蔽部材)と、遮蔽梁22と、を有する。遮蔽板21は、X線を遮蔽する。遮蔽板21は、矩形又は円形の平板である。遮蔽梁22は、遮蔽板21を、アクチュエータ30A、30Bに連結する。遮蔽梁22は、接続部22aと、連結部22bとを含む。接続部22aの一端は、アクチュエータ30A、30Bに固定されている。接続部22aの他端は、連結部22bにつながっている。連結部22bの両端には、それぞれ接続部22aがつながっている。連結部22bは、出射窓112およびハウジング120の上面からわずかに離間する。連結部22bの中央部分には、遮蔽板21が取り付けられている。なお、連結部22bが出射窓112を覆える程度の幅を有する場合には、連結部22bが遮蔽板21の機能を兼ねることができる。従って、この場合には、遮蔽板21を省略してよい。 The shutter frame 20 irradiates the subject with X-rays by exposing the exit window 112 toward the subject. Also, the shutter frame 20 is arranged between the exit window 112 and the object to stop irradiation of the object with X-rays. The switching of the position of the shutter frame 20 is performed by actuators 30A and 30B. The shutter frame 20 has a shielding plate 21 (shielding member) and shielding beams 22 . The shield plate 21 shields X-rays. The shield plate 21 is a rectangular or circular flat plate. The shield beam 22 connects the shield plate 21 to the actuators 30A, 30B. The shield beam 22 includes a connecting portion 22a and a connecting portion 22b. One end of the connecting portion 22a is fixed to the actuators 30A and 30B. The other end of the connecting portion 22a is connected to the connecting portion 22b. The connecting portions 22a are connected to both ends of the connecting portion 22b. The connecting portion 22b is slightly separated from the exit window 112 and the upper surface of the housing 120. As shown in FIG. A shielding plate 21 is attached to the central portion of the connecting portion 22b. In addition, when the connecting portion 22 b has a width sufficient to cover the emission window 112 , the connecting portion 22 b can also function as the shielding plate 21 . Therefore, in this case, the shield plate 21 may be omitted.

アクチュエータ30A、30Bは、シャッタフレーム20の位置を切り替える駆動力を発生させる。X線シャッタ10は、2個のアクチュエータ30A、30Bを有する。アクチュエータ30A、30Bは、ハウジング120の直径方向に沿って、X線管110を挟むように配置されている。アクチュエータ30A、30Bは、磁気シールド31A、31Bと、ソレノイド50A、50Bと、を有する。 Actuators 30A and 30B generate driving force for switching the position of shutter frame 20 . The X-ray shutter 10 has two actuators 30A and 30B. The actuators 30A and 30B are arranged along the diameter direction of the housing 120 so as to sandwich the X-ray tube 110 therebetween. The actuators 30A, 30B have magnetic shields 31A, 31B and solenoids 50A, 50B.

磁気シールド31A、31Bは、ソレノイド50A、50Bを収容する筐体である。図3では、直方体状の磁気シールド31A、31Bを図示しているが、磁気シールド31A、31Bの形状には特に制限はない。例えば、1個の磁気シールド31Aは、1個又は複数のソレノイド50Aを収容する。磁気シールド31A、31Bは、ソレノイド50A、50Bを物理的に保護する。また、磁気シールド31A、31Bは、ソレノイド50A、50Bが発する磁場の漏洩を抑制する。磁場の漏洩を抑制する効果は、磁気シールド31A、31Bの厚みによって決まる。例えば、図4(a)に示すように、磁気シールド31Aの厚みが薄い場合には、磁場の漏洩を抑制する効果は小さい。図4(b)に示すように、磁気シールド31Aの厚みが厚い場合には、磁場の漏洩を抑制する効果は大きい。磁気シールド31A、31Bの厚みが厚いほうが磁場の漏洩の観点からすると望ましい。しかし、その他の要因から磁気シールド31A、31Bの厚みが制限される場合がある。本実施形態のアクチュエータ30A、30Bは、磁場の漏洩の課題を後述する別の手法によって解決する。従って、磁気シールド31A、31Bは、別の手法によって低減された磁場の強度をさらに抑制するものとして扱ってよい。つまり、磁気シールド31A、31Bの厚みは、磁気シールド31A、31Bの磁場の漏洩とは異なる観点から決めてよい。さらに、場合によっては、アクチュエータ30A、30Bは、磁気シールド31A、31Bを省略してもよい。 The magnetic shields 31A, 31B are housings that accommodate the solenoids 50A, 50B. In FIG. 3, rectangular parallelepiped magnetic shields 31A and 31B are illustrated, but the shape of the magnetic shields 31A and 31B is not particularly limited. For example, one magnetic shield 31A accommodates one or more solenoids 50A. Magnetic shields 31A, 31B physically protect solenoids 50A, 50B. Also, the magnetic shields 31A and 31B suppress leakage of magnetic fields generated by the solenoids 50A and 50B. The effect of suppressing magnetic field leakage is determined by the thickness of the magnetic shields 31A and 31B. For example, as shown in FIG. 4A, when the thickness of the magnetic shield 31A is thin, the effect of suppressing magnetic field leakage is small. As shown in FIG. 4B, when the thickness of the magnetic shield 31A is large, the effect of suppressing magnetic field leakage is great. From the viewpoint of magnetic field leakage, it is desirable that the thickness of the magnetic shields 31A and 31B be thicker. However, other factors may limit the thickness of the magnetic shields 31A and 31B. The actuators 30A and 30B of the present embodiment solve the problem of magnetic field leakage by another technique, which will be described later. Therefore, the magnetic shields 31A, 31B may be treated as further suppressing the strength of the magnetic field reduced by another technique. That is, the thickness of the magnetic shields 31A and 31B may be determined from a viewpoint different from the leakage of the magnetic field of the magnetic shields 31A and 31B. Further, in some cases, the actuators 30A, 30B may omit the magnetic shields 31A, 31B.

図5に示すソレノイド50Aは、駆動力を発生させる。駆動力の方向(駆動軸線AD)は、出射軸線AEに対して垂直方向に延びる。この方向によれば、出射軸線AEに遮蔽板21が重複する位置と、出射軸線AEに遮蔽板21が重複しない位置と、を相互に切り替えることができる。ソレノイド50Aは、コイル51と、固定磁極52と、可動磁極53(第1駆動部材)と、バネ54と、ハウジング55と、を有する。 A solenoid 50A shown in FIG. 5 generates a driving force. The direction of the drive force (drive axis AD) extends perpendicular to the exit axis AE. According to this direction, it is possible to switch between a position where the shielding plate 21 overlaps the emission axis AE and a position where the shielding plate 21 does not overlap the emission axis AE. The solenoid 50</b>A has a coil 51 , a fixed magnetic pole 52 , a movable magnetic pole 53 (first drive member), a spring 54 and a housing 55 .

固定磁極52は、円筒状のハウジング55の内部に配置されている。なお、固定磁極52は、磁場を発生させない磁性部材であってもよい。固定磁極52は、ハウジング55の一方の開口端を閉鎖している。固定磁極52は、ハウジング55に対して固定されている。従って、固定磁極52は、ハウジング55に対して相対的に移動しない。 The fixed magnetic pole 52 is arranged inside a cylindrical housing 55 . Note that the fixed magnetic pole 52 may be a magnetic member that does not generate a magnetic field. A fixed magnetic pole 52 closes one open end of a housing 55 . The fixed magnetic pole 52 is fixed with respect to the housing 55 . Therefore, the fixed magnetic pole 52 does not move relative to the housing 55 .

コイル51は、ハウジング55の内部に配置されている。コイル51は、固定磁極52からハウジング55の他方の開口端に亘って設けられている。つまり、コイル51は、狭義の意味のソレノイドである。コイル51は、固定磁極52と同様に、ハウジング55に対して固定されている。従って、コイル51もハウジング55に対して相対的に移動しない。 The coil 51 is arranged inside the housing 55 . The coil 51 is provided from the fixed magnetic pole 52 to the other open end of the housing 55 . That is, the coil 51 is a solenoid in a narrow sense. The coil 51 is fixed with respect to the housing 55 as is the fixed magnetic pole 52 . Therefore, the coil 51 also does not move relative to the housing 55 .

コイル51は、所定の方向に向くコイル軸線ACを有する。コイル軸線ACは、円筒状のコイル51の中心軸線としてもよい。コイル軸線ACを用いることにより、コイル51の配置を規定することができる。コイル軸線ACは、出射軸線AEに対して垂直方向に延びる。一方(ソレノイド50A)のコイル軸線ACは、他方(ソレノイド50B)のコイル軸線ACに対して平行である。さらに、出射軸線AEに対して直交する仮想平面を仮定する。一方のコイル軸線ACと他方のコイル軸線ACとは、当該仮想平面に含まれる。また、コイル軸線ACの方向は、後述する可動磁極53が往復移動する駆動軸線ADとも一致する。従って、上述のいくつかの説明において、コイル軸線ACを可動磁極53の駆動軸線ADと読み変えてもよい。 Coil 51 has a coil axis AC oriented in a predetermined direction. The coil axis AC may be the central axis of the cylindrical coil 51 . The arrangement of the coils 51 can be defined by using the coil axis AC. Coil axis AC extends in a direction perpendicular to output axis AE. The coil axis AC of one (solenoid 50A) is parallel to the coil axis AC of the other (solenoid 50B). Further, assume a virtual plane orthogonal to the exit axis AE. One coil axis AC and the other coil axis AC are included in the imaginary plane. The direction of the coil axis AC also coincides with the drive axis AD along which the movable magnetic pole 53, which will be described later, reciprocates. Therefore, in some of the explanations above, the coil axis AC may be read as the drive axis AD of the movable magnetic pole 53 .

可動磁極53は、コイル51の内部に配置された差し込み部分と、コイル51の外側に配置された露出部分と、を有する。つまり、可動磁極53の一方の端部は、コイル51に差し込まれている。可動磁極53の他方の端部は、コイル51から突出している。可動磁極53には、フランジ56が固定されている。フランジ56とハウジング55との間には、バネ54が配置されている。バネ54は、圧縮バネである。可動磁極53がハウジング55から最も突出した状態において、ハウジング55からフランジ56までの長さは、バネ54の自然長よりも短い。つまり、バネ54は、圧縮されている。可動磁極53の露出部分の端部には、接続部22aが固定されている。 The movable magnetic pole 53 has an insertion portion located inside the coil 51 and an exposed portion located outside the coil 51 . That is, one end of the movable magnetic pole 53 is inserted into the coil 51 . The other end of the movable magnetic pole 53 protrudes from the coil 51 . A flange 56 is fixed to the movable magnetic pole 53 . A spring 54 is arranged between the flange 56 and the housing 55 . Spring 54 is a compression spring. The length from the housing 55 to the flange 56 is shorter than the natural length of the spring 54 when the movable pole 53 protrudes most from the housing 55 . That is, spring 54 is compressed. A connecting portion 22 a is fixed to the end of the exposed portion of the movable magnetic pole 53 .

可動磁極53は、コイル51に対して固定されていない。従って、可動磁極53は、コイル51に対して相対的に移動できる。同様に、可動磁極53は、固定磁極52に対しても相対的に移動できる。コイル51に電流が供給されると、コイル51は磁場を発生させる。可動磁極53は、コイル51に挿入されているので、コイル51が発生させた磁場によって磁化する。その結果、可動磁極53と固定磁極52との間に、互いに引き合う力が発生する。この力によって、可動磁極53は移動する。例えば、可動磁極53は、固定磁極52に近づく方向に移動できる。逆に、コイル51に電流が供給されない場合には、コイル51は磁場を発生することがなく、可動磁極53は、バネ54によって固定磁極52から遠ざかる方向に移動する。つまり、可動磁極53は、駆動軸線ADに沿って直線状に往復移動する。 The movable magnetic pole 53 is not fixed with respect to the coil 51 . Therefore, the movable magnetic pole 53 can move relative to the coil 51 . Similarly, the movable magnetic pole 53 can also move relative to the fixed magnetic pole 52 . When current is supplied to the coil 51, the coil 51 generates a magnetic field. Since the movable magnetic pole 53 is inserted into the coil 51 , it is magnetized by the magnetic field generated by the coil 51 . As a result, a mutually attractive force is generated between the movable magnetic pole 53 and the fixed magnetic pole 52 . This force causes the movable magnetic pole 53 to move. For example, the movable pole 53 can move toward the fixed pole 52 . Conversely, when no current is supplied to the coil 51 , the coil 51 does not generate a magnetic field, and the movable magnetic pole 53 is moved away from the fixed magnetic pole 52 by the spring 54 . That is, the movable magnetic pole 53 linearly reciprocates along the drive axis AD.

ソレノイド50Aは、コイル51に電流が供給されない状態であるとき、可動磁極53の突出長さは最長になる。コイル51に電流が供給されない場合には、可動磁極53にはバネ54から受ける付勢力が作用する。圧縮されているバネ54は、ハウジング55とフランジ56との間隔を広げようとする。従って、可動磁極53は、最も突出した状態となる。一方、コイル51に電流が供給されると、コイル51は磁場を発生させる。この磁場に応じて、可動磁極53が磁化する。その結果、磁化した可動磁極53は固定磁極52に引っ張られる。この引っ張り力は、バネ54の力よりも強いので、バネ54の力に抗して可動磁極53の突出長さは最短になる。 When the solenoid 50A is in a state where the coil 51 is not supplied with current, the movable magnetic pole 53 has the longest protrusion length. When the coil 51 is not supplied with current, the movable magnetic pole 53 is biased by the spring 54 . Compressed spring 54 tends to increase the distance between housing 55 and flange 56 . Therefore, the movable magnetic pole 53 is in the most projected state. On the other hand, when a current is supplied to the coil 51, the coil 51 generates a magnetic field. The movable magnetic pole 53 is magnetized according to this magnetic field. As a result, the magnetized movable magnetic pole 53 is pulled by the fixed magnetic pole 52 . Since this pulling force is stronger than the force of the spring 54 , the projecting length of the movable magnetic pole 53 is minimized against the force of the spring 54 .

ところで、遮蔽板21を動作させる観点からすると、ソレノイド50Aは、遮蔽板21を動作させる力を発生すればよい。つまり、遮蔽板21を動作させる観点からすると、コイル51に電流が供給されたときに発生する磁場の影響を考慮する必要はない。しかし、電子線EBの観点からすれば、電子の進行領域に磁場が存在すると、進行中の電子はローレンツ力を受けてしまう可能性がある。つまり、X線シャッタ10を動作させているときの電子の軌道は、X線シャッタ10を動作させていないときの電子の軌道に対して異なることが生じ得る。 By the way, from the viewpoint of operating the shielding plate 21, the solenoid 50A should just generate the force to operate the shielding plate 21. FIG. In other words, from the viewpoint of operating the shielding plate 21, it is not necessary to consider the influence of the magnetic field generated when the coil 51 is supplied with current. However, from the viewpoint of the electron beam EB, if there is a magnetic field in the traveling region of the electrons, the traveling electrons may receive Lorentz force. In other words, the trajectory of electrons when the X-ray shutter 10 is operating may differ from the trajectory of electrons when the X-ray shutter 10 is not operating.

動作の一例として、X線シャッタ10は、突出長さが最長の場合に遮蔽状態であり、突出長さが最短の場合に照射状態であるとする。この場合には、コイル51に電流を供給しない場合に、遮蔽状態となり、コイル51に電流を供給した場合に照射状態となる。そうすると、遮蔽状態であるときは、コイル51が磁場を発生させないが、照射状態であるときはコイル51が磁場を発生させる。従って、照射状態であるときに電子線EBは磁場の影響を受ける可能性がある。 As an example of the operation, the X-ray shutter 10 is in the shielding state when the projection length is the longest, and is in the irradiation state when the projection length is the shortest. In this case, when no current is supplied to the coil 51, the shielding state occurs, and when the coil 51 is supplied with current, the irradiation state occurs. Then, in the shielding state, the coil 51 does not generate a magnetic field, but in the irradiation state, the coil 51 generates a magnetic field. Therefore, the electron beam EB may be affected by the magnetic field when in an irradiation state.

動作の別の例として、X線シャッタ10は、突出長さが最長の場合に照射状態であり、突出長さが最短の場合に遮蔽状態であるとする。この場合には、コイル51に電流を供給しない場合に、照射状態となり、コイル51に電流を供給した場合に遮蔽状態となる。そうすると、照射状態であるときは、コイル51が磁場を発生させないが、遮蔽状態であるときはコイル51が磁場を発生させる。 As another example of operation, the X-ray shutter 10 is in the irradiation state when the projection length is the longest, and is in the shielding state when the projection length is the shortest. In this case, when no current is supplied to the coil 51, the illumination state is established, and when the coil 51 is supplied with the current, the shield state is established. Then, the coil 51 does not generate a magnetic field in the irradiation state, but the coil 51 generates a magnetic field in the shielding state.

上記の動作の例示は、1個のソレノイド50Aに注目したものである。X線シャッタ10は、2個のソレノイド50A、50Bを有する。つまり、X線シャッタ10が動作するとき、一方のソレノイド50Aのコイル51に起因する磁場と、他方のソレノイド50Bのコイル51に起因する磁場と、が発生する。このときの磁場は、図6(a)に示す磁力線、又は、図6(b)に示す磁力線によって示される。これらの磁場の違いは、一方のソレノイド50Aのコイル51(第1コイル)が発生する磁場の向きと、他方のソレノイド50Bのコイル51(第2コイル)が発生する磁場の向きとの関係に起因する。なお、ソレノイド50A、50Bは、コイル51の他に、固定磁極52も磁場の発生源になり得る。そこで、ソレノイド50A、50Bを構成する部品が発生する磁場を総合して、ソレノイド50A、50Bが発生する磁場と称して説明する。 The above operational illustration focuses on one solenoid 50A. The X-ray shutter 10 has two solenoids 50A and 50B. That is, when the X-ray shutter 10 operates, a magnetic field caused by the coil 51 of one solenoid 50A and a magnetic field caused by the coil 51 of the other solenoid 50B are generated. The magnetic field at this time is indicated by the lines of magnetic force shown in FIG. 6(a) or the lines of magnetic force shown in FIG. 6(b). The difference in these magnetic fields is due to the relationship between the direction of the magnetic field generated by the coil 51 (first coil) of one solenoid 50A and the direction of the magnetic field generated by the coil 51 (second coil) of the other solenoid 50B. do. In addition to the coil 51, the solenoids 50A and 50B can generate magnetic fields from the fixed magnetic poles 52 as well. Therefore, the magnetic fields generated by the parts constituting the solenoids 50A and 50B are collectively referred to as the magnetic fields generated by the solenoids 50A and 50B.

図6(a)の磁力線によって示される磁場は、一方のソレノイド50Aの磁場の向きと他方のソレノイド50Bの磁場の向きとが同じであるときに生じる。例えば、電流が与えられたソレノイド50Aを磁石としてみたとき、一方のソレノイド50Aの端部50A1はN極であり、逆側の端部50A2はS極であるとする。また、電流が与えられた他方のソレノイド50Bを磁石としてみたとき、他方のソレノイド50Bの端部50B1はN極であり、逆側の端部50B2はS極であるとする。ソレノイド50Aにおいて、N極からS極へ向かう磁極方向SAは、他方のソレノイド50BのN極からS極へ向かう磁極方向SBと一致する。この構成によって生じる磁場を磁力線によって示したとき、一方のソレノイド50Aと他方のソレノイド50Bとの両方を通る磁力線は存在しない。 The magnetic field indicated by the magnetic field lines in FIG. 6(a) is generated when the direction of the magnetic field of one solenoid 50A is the same as the direction of the magnetic field of the other solenoid 50B. For example, when the solenoid 50A to which the current is applied is viewed as a magnet, one end 50A1 of the solenoid 50A is N pole and the other end 50A2 is S pole. Also, when the other solenoid 50B to which the current is applied is viewed as a magnet, it is assumed that the end 50B1 of the other solenoid 50B is the N pole and the opposite end 50B2 is the S pole. In the solenoid 50A, the magnetic pole direction SA from the N pole to the S pole matches the magnetic pole direction SB from the N pole to the S pole of the other solenoid 50B. When the magnetic field generated by this configuration is represented by magnetic field lines, there are no magnetic field lines that pass through both the one solenoid 50A and the other solenoid 50B.

図6(b)の磁力線によって示される磁場は、一方のソレノイド50Aの磁場の向きと他方のソレノイド50Bの磁場の向きとが逆であるときに生じる。このような状態は、ソレノイド50Aに供給する電流の向きとソレノイド50Bに供給する電流の向きとを互いに逆にすることにより実現できる。また、電流の方向は互いに同じであって、ソレノイド50Aのコイル51の巻き線方向と、ソレノイド50Bのコイル51の巻き線方向と、を互いに逆にすることによっても実現できる。例えば、電流が与えられたソレノイド50Aを磁石としてみたとき、一方のソレノイド50Aの端部50A1はN極であり、逆側の端部50A2はS極であるとする。逆向きの電流が与えられた他方のソレノイド50Bを磁石としてみたとき、他方のソレノイド50Bの端部50B1はS極であり、逆側の端部50B2はN極であるとする。一方のソレノイド50AにおけるN極からS極へ向かう磁極方向SA(第1磁極方向)は、他方のソレノイド50BにおけるN極からS極へ向かう磁極方向SB(第2磁極方向)と一致しない。換言すると、一方のソレノイド50Aの磁極方向SAは、他方のソレノイド50Bの磁極方向SBに対して逆向きである。この構成によって生じる磁場を磁力線によって示したとき、一方のソレノイド50Aと他方のソレノイド50Bとの両方を通る磁力線が存在する。 The magnetic field indicated by the magnetic field lines in FIG. 6(b) is generated when the direction of the magnetic field of one solenoid 50A is opposite to the direction of the magnetic field of the other solenoid 50B. Such a state can be realized by reversing the direction of the current supplied to the solenoid 50A and the direction of the current supplied to the solenoid 50B. Moreover, the directions of the currents are the same, and this can also be realized by reversing the winding direction of the coil 51 of the solenoid 50A and the winding direction of the coil 51 of the solenoid 50B. For example, when the solenoid 50A to which the current is applied is viewed as a magnet, one end 50A1 of the solenoid 50A is N pole and the other end 50A2 is S pole. When the other solenoid 50B to which the current is applied in the opposite direction is viewed as a magnet, the end 50B1 of the other solenoid 50B is S pole and the opposite end 50B2 is N pole. The magnetic pole direction SA (first magnetic pole direction) from the N pole to the S pole in one solenoid 50A does not match the magnetic pole direction SB (second magnetic pole direction) from the N pole to the S pole in the other solenoid 50B. In other words, the magnetic pole direction SA of one solenoid 50A is opposite to the magnetic pole direction SB of the other solenoid 50B. When the magnetic field produced by this configuration is represented by magnetic field lines, there are magnetic field lines that pass through both solenoid 50A on the one hand and solenoid 50B on the other.

図6(a)及び図6(b)に示す磁場の違いは、磁束密度の分布にも違いをもたらす。図7(a)は、図6(a)の磁力線によって示された磁場における磁束密度の分布を示す。コンター図である図7(a)において、間隔が広いハッチングは、相対的に磁束密度が高いことを示す。間隔が狭いハッチングは、相対的に磁束密度が低いことを示す。例えば、領域S2は磁束密度が最も高い領域である。領域S3は、磁束密度が最も低い領域である。 The difference in the magnetic fields shown in FIGS. 6(a) and 6(b) also causes a difference in the magnetic flux density distribution. FIG. 7(a) shows the distribution of magnetic flux density in the magnetic field indicated by the field lines of FIG. 6(a). In FIG. 7(a), which is a contour diagram, hatching with wide intervals indicates that the magnetic flux density is relatively high. Closely spaced hatching indicates relatively low magnetic flux density. For example, region S2 is the region with the highest magnetic flux density. Region S3 is the region with the lowest magnetic flux density.

図7(b)は、図6(b)の磁力線によって示された磁場における磁束密度の分布を示す。このコンター図からは、ソレノイド50Aとソレノイド50Bとに挟まれた領域S1に、比較的低い磁束密度の領域S3Aが形成されていることがわかる。この比較的低い磁束密度の領域を、「低磁束密度領域SL」と称する。低磁束密度領域SLは、比較的高い磁束密度の領域に囲まれている。また、ソレノイド50A、50Bから離れている領域S3からわかるように、磁束密度は、ソレノイド50A、50Bからの距離が大きくなるほど低くなることもわかる。しかし、ソレノイド50A、50Bから低磁束密度領域SLまでの距離は、ソレノイド50A、50Bから領域S3までの距離よりも短い。つまり、低磁束密度領域SLは、一方のソレノイド50Aの磁場と他方のソレノイド50Bの磁場との干渉によって生じたものであると考えられる。 FIG. 7(b) shows the distribution of magnetic flux density in the magnetic field indicated by the field lines of FIG. 6(b). From this contour diagram, it can be seen that a region S3A with a relatively low magnetic flux density is formed in the region S1 sandwiched between the solenoids 50A and 50B. This relatively low magnetic flux density area is called a "low magnetic flux density area SL". The low magnetic flux density area SL is surrounded by relatively high magnetic flux density areas. Also, as can be seen from the region S3 away from the solenoids 50A and 50B, the magnetic flux density decreases as the distance from the solenoids 50A and 50B increases. However, the distance from the solenoids 50A, 50B to the low magnetic flux density region SL is shorter than the distance from the solenoids 50A, 50B to the region S3. In other words, it is considered that the low magnetic flux density region SL is caused by interference between the magnetic field of one solenoid 50A and the magnetic field of the other solenoid 50B.

そこで、本発明者らは、この低磁束密度領域SLに注目した。つまり、ソレノイド50A、50Bを動作させたときにソレノイド50A、50Bの極性を互いに逆向きにすることによって、低磁束密度領域SLを発生させる。そして、低磁束密度領域SLに出射軸線AEを重複させる。そうすれば、電子線EBが受ける磁場の影響を抑制することができる。 Therefore, the present inventors paid attention to this low magnetic flux density region SL. That is, when the solenoids 50A and 50B are operated, the polarities of the solenoids 50A and 50B are reversed to generate the low magnetic flux density region SL. Then, the emission axis AE is overlapped with the low magnetic flux density region SL. By doing so, the influence of the magnetic field on the electron beam EB can be suppressed.

ソレノイド50A、50Bの極性は、コイル51に与える電流の向きによって決めることができる。ソレノイド50Aのコイル51の巻き線の方向と、ソレノイド50Bのコイル51の巻き線の方向と、が互いに同じであるとすれば、一方のソレノイド50Aに与える電流の向きを他方のソレノイド50Bに与える電流の向きに対して逆にすればよい。この場合、ソレノイド50Aの固定磁極52とソレノイド50Bの固定磁極52も、極性が互いに逆である。例えば、コイル51、可動磁極53及び固定磁極52をひとつの仮想的な磁石としてみなした場合にも、一方のソレノイド50Aにおける極性は、他方のソレノイド50Bの極性と逆であるといえる。 The polarities of the solenoids 50A and 50B can be determined by the direction of current applied to the coil 51. FIG. If the winding direction of the coil 51 of the solenoid 50A and the winding direction of the coil 51 of the solenoid 50B are the same, the direction of the current applied to one solenoid 50A is the same as the current applied to the other solenoid 50B. should be reversed to the direction of In this case, the polarities of the fixed magnetic pole 52 of the solenoid 50A and the fixed magnetic pole 52 of the solenoid 50B are also opposite to each other. For example, even when the coil 51, the movable magnetic pole 53, and the fixed magnetic pole 52 are regarded as one virtual magnet, the polarity of one solenoid 50A can be said to be opposite to the polarity of the other solenoid 50B.

ソレノイド50A、50Bは、互いに同じ構成を有しており、それぞれが発生する磁場も同様であるとすると、低磁束密度領域SLは、ソレノイド50A、50Bを結ぶ軸線の中央に形成される。従って、低磁束密度領域SLに出射軸線AEを重複させるためには、ソレノイド50A、50Bの位置と電子銃4の位置との相対的な関係が決まってしまう。例えば、図8に示すように、一方のソレノイド50Aの磁場の向きと他方のソレノイド50Bの磁場の向きとが同じであるときには、低磁束密度領域SLは生じない。出射軸線AEの周囲には、比較的高い磁束密度領域が形成されるので、電子銃4から出射された電子線EBは、強いローレンツ力を受ける。つまり、電子の進行経路は、偏向する。また、図9に示すように、一方のソレノイド50Aの磁場の向きと他方のソレノイド50Bの磁場の向きとが逆であるとき、ソレノイド50A、50Bの間に、ソレノイド50Aとソレノイド50Bとの両方を通る磁力線によって示される合成磁場FMが形成される。その磁力線によって示される合成磁場FMによれば、低磁束密度領域SLが形成される。しかし、低磁束密度領域SLが形成された場合でも、出射軸線AEが低磁束密度領域SLに重複しない場合には、電子銃4から出射された電子線EBは、強いローレンツ力を受ける。つまり、電子の進行経路は、偏向する。 Assuming that the solenoids 50A and 50B have the same configuration and generate the same magnetic fields, the low magnetic flux density region SL is formed in the center of the axis connecting the solenoids 50A and 50B. Therefore, the relative relationship between the positions of the solenoids 50A and 50B and the position of the electron gun 4 is determined in order to overlap the emission axis AE with the low magnetic flux density region SL. For example, as shown in FIG. 8, when the direction of the magnetic field of one solenoid 50A and the direction of the magnetic field of the other solenoid 50B are the same, the low magnetic flux density region SL does not occur. Since a relatively high magnetic flux density region is formed around the emission axis AE, the electron beam EB emitted from the electron gun 4 receives a strong Lorentz force. That is, the traveling path of electrons is deflected. Also, as shown in FIG. 9, when the direction of the magnetic field of one solenoid 50A and the direction of the magnetic field of the other solenoid 50B are opposite, both the solenoids 50A and 50B are placed between the solenoids 50A and 50B. A resultant magnetic field FM is formed, indicated by the field lines passing through it. A low magnetic flux density region SL is formed by the synthetic magnetic field FM indicated by the magnetic lines of force. However, even if the low magnetic flux density area SL is formed, the electron beam EB emitted from the electron gun 4 receives a strong Lorentz force if the emission axis AE does not overlap the low magnetic flux density area SL. That is, the traveling path of electrons is deflected.

低磁束密度領域SLは、合成磁場FMの態様に応じて決まる。そこで、発明者らは、合成磁場FMを偏らせることによって、低磁束密度領域SLの位置を任意の位置に配置することに想到した。 The low magnetic flux density region SL is determined according to the aspect of the synthetic magnetic field FM. Therefore, the inventors came up with the idea of arranging the position of the low magnetic flux density region SL at an arbitrary position by biasing the synthetic magnetic field FM.

図10に示すように、X線シャッタ10は、磁気バイパス40(磁性部材)を有している。磁気バイパス40は、合成磁場FMを偏らせる。磁気バイパス40は、鉄などの透磁率の高い材料によって形成されている。例えば、磁気バイパス40は、円弧状の板部材である。磁気バイパス40の幅は、アクチュエータ30A、30Bの幅とおおむね同じである。磁気バイパス40の円弧の中心は、出射軸線AEと重複してもよい。磁気バイパス40によれば、一方のソレノイド50Aと他方のソレノイド50Bとの間に、空気よりも透磁率の高い領域を形成することができる。図10では、ソレノイド50Aからソレノイド50Bに向かう磁力線の多くが、透磁率の高い磁気バイパス40を通る様子を示している。磁気バイパス40を配置することによって、合成磁場FMに偏りが生じる。合成磁場FMの偏りに応じて、図11に示すように、低磁束密度領域SLの位置も偏る。磁気バイパス40によれば、低磁束密度領域SLを所望の位置に形成することができるので、ソレノイド50A、50Bの位置及び電子銃4との位置は、互いに独立して決めることが可能になる。その結果、図12に示すように、低磁束密度領域SLに出射軸線AEが重複するので、電子銃4から出射された電子は、磁場の影響を受けにくくなる。つまり、電子の進行経路の偏向が抑制される。 As shown in FIG. 10, the X-ray shutter 10 has a magnetic bypass 40 (magnetic member). A magnetic bypass 40 biases the resultant magnetic field FM. The magnetic bypass 40 is made of a material with high magnetic permeability such as iron. For example, the magnetic bypass 40 is an arcuate plate member. The width of the magnetic bypass 40 is approximately the same as the width of the actuators 30A, 30B. The arc center of the magnetic bypass 40 may overlap the exit axis AE. According to the magnetic bypass 40, it is possible to form a region having a magnetic permeability higher than that of air between one solenoid 50A and the other solenoid 50B. FIG. 10 shows that many of the lines of magnetic force directed from the solenoid 50A to the solenoid 50B pass through the magnetic bypass 40 with high magnetic permeability. Placing the magnetic bypass 40 introduces a bias in the resultant magnetic field FM. As shown in FIG. 11, the position of the low magnetic flux density region SL is also biased according to the bias of the synthetic magnetic field FM. With the magnetic bypass 40, the low magnetic flux density region SL can be formed at a desired position, so the positions of the solenoids 50A and 50B and the position of the electron gun 4 can be determined independently of each other. As a result, as shown in FIG. 12, since the emission axis AE overlaps the low magnetic flux density region SL, the electrons emitted from the electron gun 4 are less susceptible to the magnetic field. In other words, deflection of the traveling path of electrons is suppressed.

要するに、X線モジュール100は、出射軸線AEに沿って電子線EBを出射する電子銃4と、磁場を発生させるソレノイド50A、50Bと、を備える。ソレノイド50A、50Bは、出射軸線AEと交差する配置方向Dに沿って互いに離間するように配置されている。電子銃4は、ソレノイド50A、50Bの間に出射軸線AEが位置するように配置されている。一方のソレノイド50Aの磁極方向SAは、他方のソレノイド50Bの磁極方向SBに対して平行である。配置方向Dから見て、磁極方向SA、SBは、出射軸線AEと交差する。磁極方向SAは、磁極方向SBに対して逆である。 In short, the X-ray module 100 includes an electron gun 4 that emits an electron beam EB along an emission axis AE, and solenoids 50A and 50B that generate magnetic fields. The solenoids 50A and 50B are arranged so as to be spaced apart from each other along an arrangement direction D that intersects with the emission axis AE. The electron gun 4 is arranged such that the emission axis AE is positioned between the solenoids 50A and 50B. The magnetic pole direction SA of one solenoid 50A is parallel to the magnetic pole direction SB of the other solenoid 50B. Viewed from the arrangement direction D, the magnetic pole directions SA, SB intersect the emission axis AE. The magnetic pole direction SA is opposite to the magnetic pole direction SB.

X線モジュール100では、磁極方向SAは、磁極方向SBに対して逆である。この構成によれば、一方のソレノイド50Aと他方のソレノイド50Bとの間に磁束密度が相対的に低い低磁束密度領域SLが形成される。その結果、低磁束密度領域SLに出射軸線AEを重複させると、電子銃4から出射される電子線EBがソレノイド50A、50Bの磁場から受ける影響が抑制される。従って、所望の位置に電子線EBを照射することができる。 In the X-ray module 100, the magnetic pole direction SA is opposite to the magnetic pole direction SB. According to this configuration, a low magnetic flux density region SL having a relatively low magnetic flux density is formed between one solenoid 50A and the other solenoid 50B. As a result, when the emission axis AE overlaps the low magnetic flux density region SL, the influence of the magnetic field of the solenoids 50A and 50B on the electron beam EB emitted from the electron gun 4 is suppressed. Therefore, a desired position can be irradiated with the electron beam EB.

X線モジュール100の一方のソレノイド50A及び他方のソレノイド50Bの間には、合成磁場FMが発生する。X線モジュール100は、合成磁場FMの分布を偏らせる磁気バイパス40をさらに備える。この磁気バイパス40によれば、一方のソレノイド50Aの磁場及び他方のソレノイド50Bの磁場が互いに干渉して形成される合成磁場FMが偏る。低磁束密度領域SLは、合成磁場FMの分布に応じるから、合成磁場FMの偏りに応じて、低磁束密度領域SLが形成される位置が変化する。従って、低磁束密度領域SLを所望の位置に形成することが可能になる。 A synthetic magnetic field FM is generated between one solenoid 50A and the other solenoid 50B of the X-ray module 100 . The X-ray module 100 further comprises a magnetic bypass 40 that biases the distribution of the resultant magnetic field FM. According to this magnetic bypass 40, the synthetic magnetic field FM formed by mutual interference between the magnetic field of one solenoid 50A and the magnetic field of the other solenoid 50B is biased. Since the low magnetic flux density region SL depends on the distribution of the synthetic magnetic field FM, the position where the low magnetic flux density region SL is formed changes according to the bias of the synthetic magnetic field FM. Therefore, it becomes possible to form the low magnetic flux density region SL at a desired position.

X線モジュール100の磁気バイパス40は、一方のソレノイド50Aから他方のソレノイド50Bまで、板状の磁性材料により形成された平板部材である。この構成によれば、磁気バイパス40が透磁率の高い領域を形成するので、一方のソレノイド50A及び他方のソレノイド50Bの間に存在する磁力線の分布が偏る。従って、低磁束密度領域SLを所望の位置に形成することが可能になる。 The magnetic bypass 40 of the X-ray module 100 is a flat plate member formed of a plate-shaped magnetic material from one solenoid 50A to the other solenoid 50B. According to this configuration, since the magnetic bypass 40 forms a region with high magnetic permeability, the distribution of the lines of magnetic force existing between the one solenoid 50A and the other solenoid 50B is biased. Therefore, it becomes possible to form the low magnetic flux density region SL at a desired position.

X線モジュール100のソレノイド50A、50Bは、コイル51と、可動磁極53と、を有する。この構成によれば、ソレノイド50A、50Bは、ソレノイド50Aとソレノイド50Bとの間に合成磁場FMを発生させるとともに、対象物を駆動するための力を発生させるアクチュエータとして機能する。 Solenoids 50A and 50B of X-ray module 100 have coils 51 and movable magnetic poles 53 . According to this configuration, the solenoids 50A and 50B generate a synthetic magnetic field FM between the solenoids 50A and 50B and function as an actuator that generates a force for driving the object.

X線モジュール100の可動磁極53には、出射軸線AEと重複可能な遮蔽板21が取り付けられている。一方のソレノイド50Aは、遮蔽板21が出射軸線AEと重複する遮蔽態様と、遮蔽板21が出射軸線AEと重複しない出射態様と、を可動磁極53の動作によって相互に切り替える。この構成によれば、電子銃4からの電子線EBを出射させた状態で、X線モジュール100からのX線の出射と遮蔽とを相互に切り替えることができる。 The movable magnetic pole 53 of the X-ray module 100 is attached with a shielding plate 21 that can overlap with the emission axis AE. One solenoid 50A switches between a shielding mode in which the shielding plate 21 overlaps the emission axis AE and an emission mode in which the shielding plate 21 does not overlap the emission axis AE by operating the movable magnetic pole 53 . According to this configuration, it is possible to alternately switch between emission and shielding of X-rays from the X-ray module 100 while the electron beam EB is emitted from the electron gun 4 .

<第2実施形態>
第1実施形態では、ソレノイド50A、50Bが発生する合成磁場FMを、磁気バイパス40によって偏向させた。磁場の偏向は、磁気バイパス40とは異なる構成によっても実現できる。図13に示すように第2実施形態のX線モジュール100Aは、X線シャッタ10Aを有する。第2実施形態のX線シャッタ10Aは、シャッタフレーム20と、アクチュエータ30A、30Bと、電磁石60(第3磁場発生部)と、を有する。シャッタフレーム20及びアクチュエータ30A、30Bは、第1実施形態と同様であるから詳細な説明は省略する。
<Second embodiment>
In the first embodiment, the magnetic bypass 40 deflects the synthetic magnetic field FM generated by the solenoids 50A and 50B. Deflection of the magnetic field can also be achieved by different configurations than the magnetic bypass 40 . As shown in FIG. 13, the X-ray module 100A of the second embodiment has an X-ray shutter 10A. The X-ray shutter 10A of the second embodiment has a shutter frame 20, actuators 30A and 30B, and an electromagnet 60 (third magnetic field generator). Since the shutter frame 20 and the actuators 30A and 30B are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.

電磁石60は、ソレノイド50A、50Bの間に配置される。ここでいうソレノイド50A、50Bの間とは、ソレノイド50A、50Bに挟まれた領域S1に加えて、ソレノイド50A、50Bに挟まれない領域S4も含むものとする。さらに、電磁石60は、コイル軸線AC1、AC2に沿ってソレノイド50A、50Bから離間する。コイル軸線AC1、AC2に沿ったソレノイド50A、50Bから電磁石60までの距離は、適宜設定してよい。しかし、少なくとも、電磁石60とソレノイド50A、50Bに囲まれた領域に、出射軸線AEが配置される。電磁石60は、コイルを含む。電磁石60のコイル軸線AC3は、一方のソレノイド50Aのコイル軸線AC1に対して交差する。例えば、電磁石60のコイル軸線AC3は、一方のソレノイド50Aのコイル軸線AC1に対して垂直方向に延びる。一方のソレノイド50Aから他方のソレノイド50Bに向かう磁力線のうち、電磁石60を通る磁力線の数は、電磁石60のコイルに電流を与えたときと与えないときとで相違する。電磁石60のコイルに電流を与えると、電磁石60を通る磁力線の数が増える。磁力線の数は保存されるから、電磁石60を通る磁力線の数が増えることによって、磁場に偏りが生じる。 Electromagnet 60 is arranged between solenoids 50A and 50B. The term "between the solenoids 50A and 50B" as used herein includes not only the region S1 sandwiched between the solenoids 50A and 50B but also the region S4 not sandwiched between the solenoids 50A and 50B. Further, the electromagnet 60 is spaced apart from the solenoids 50A, 50B along the coil axes AC1, AC2. The distance from the solenoids 50A, 50B to the electromagnet 60 along the coil axes AC1, AC2 may be set appropriately. However, the emission axis AE is arranged at least in the area surrounded by the electromagnet 60 and the solenoids 50A and 50B. Electromagnet 60 includes a coil. The coil axis AC3 of the electromagnet 60 intersects the coil axis AC1 of one solenoid 50A. For example, the coil axis AC3 of the electromagnet 60 extends perpendicular to the coil axis AC1 of one solenoid 50A. Of the magnetic lines of force directed from one solenoid 50A to the other solenoid 50B, the number of magnetic lines of force passing through the electromagnet 60 differs depending on whether the coil of the electromagnet 60 is energized or not. Applying current to the coils of electromagnet 60 increases the number of magnetic field lines passing through electromagnet 60 . Since the number of magnetic lines of force is conserved, an increase in the number of magnetic lines of force passing through the electromagnet 60 causes a bias in the magnetic field.

電磁石60のコイルに与える電流が大きい場合、電磁石60を通る磁力線の数は多い。つまり、磁場の偏りは大きい。その結果、低磁束密度領域SLは、電磁石60に近い位置に形成される。電磁石60のコイルに与える電流が小さい場合、電磁石60を通る磁力線の数は少ない。つまり、磁場の偏りは小さい。その結果、低磁束密度領域SLは、電磁石60から遠い位置に形成される。要するに、電磁石60のコイルに与える電流の大きさによって、低磁束密度領域SLの位置を制御することができる。 When the current applied to the coils of electromagnet 60 is large, the number of magnetic lines of force passing through electromagnet 60 is large. That is, the deviation of the magnetic field is large. As a result, low magnetic flux density region SL is formed at a position close to electromagnet 60 . When the current applied to the coils of electromagnet 60 is small, the number of magnetic lines of force passing through electromagnet 60 is small. That is, the deviation of the magnetic field is small. As a result, low magnetic flux density region SL is formed at a position far from electromagnet 60 . In short, the position of the low magnetic flux density region SL can be controlled by the magnitude of the current applied to the coil of the electromagnet 60 .

要するに、X線モジュール100Aの磁場偏向部は、ソレノイド50A、50Bからコイル軸線AC1、AC2の方向に離間すると共に、ソレノイド50A、50Bの間に配置された電磁石60である。この構成によれば、電磁石60の作用に応じて、ソレノイド50A、50Bの間に存在する磁力線のうち、電磁石60を通る磁力線の数を変化させることができる。その結果、合成磁場FMの偏りが生じるので、低磁束密度領域SLを所望の位置に形成することが可能になる。 In short, the magnetic field deflection portion of the X-ray module 100A is the electromagnet 60 spaced from the solenoids 50A, 50B in the direction of the coil axes AC1, AC2 and disposed between the solenoids 50A, 50B. According to this configuration, the number of magnetic force lines passing through the electromagnet 60 among the magnetic force lines existing between the solenoids 50A and 50B can be changed according to the action of the electromagnet 60. FIG. As a result, the synthetic magnetic field FM is biased, making it possible to form the low magnetic flux density region SL at a desired position.

なお、第2実施形態のX線シャッタ10Aにおいて、他方のソレノイド50Bを、単なる電磁石に置き換えてもよい。つまり、この場合には、シャッタフレーム20を駆動する駆動源は、一方のソレノイド50Aだけである。1個のソレノイド50Aの駆動力で、所望のシャッタフレーム20の動作を実現できる場合には、X線シャッタ10Aは、1個のソレノイド50Aと、2個の電磁石によって構成されてもよい。 In addition, in the X-ray shutter 10A of the second embodiment, the other solenoid 50B may be replaced with a mere electromagnet. That is, in this case, the drive source for driving the shutter frame 20 is only one solenoid 50A. The X-ray shutter 10A may be configured with one solenoid 50A and two electromagnets if a desired operation of the shutter frame 20 can be realized with the driving force of one solenoid 50A.

要するにX線モジュール100Aは、第1磁場発生部として、コイル51と、可動磁極53と、を有するソレノイド50Aを有する。さらに、X線モジュール100Aは、第2磁場発生部として、コイルを含む電磁石を有する。この構成によれば、第1磁場発生部は、対象物を駆動するための力を発生させるアクチュエータとして機能する。 In short, the X-ray module 100A has a solenoid 50A having a coil 51 and a movable magnetic pole 53 as a first magnetic field generator. Furthermore, the X-ray module 100A has an electromagnet including a coil as a second magnetic field generator. According to this configuration, the first magnetic field generator functions as an actuator that generates force for driving the object.

<第3実施形態>
第1実施形態及び第2実施形態では、磁場を積極的に偏らせる構成を採用した。図14に示すように、第3実施形態のX線モジュール100Bは、ソレノイド50A、50B及び電子銃4の配置によって、低磁束密度領域SLに出射軸線AEを重複させる構成を採用する。つまり、第3実施形態のX線シャッタ10Bは、磁気バイパス40及び電磁石60を備えない。
<Third Embodiment>
In the first embodiment and the second embodiment, a configuration is adopted in which the magnetic field is positively biased. As shown in FIG. 14, the X-ray module 100B of the third embodiment employs a configuration in which the emission axis AE overlaps the low magnetic flux density region SL by arranging the solenoids 50A and 50B and the electron gun 4 . That is, the X-ray shutter 10B of the third embodiment does not include the magnetic bypass 40 and the electromagnet 60.

第3実施形態のX線シャッタ10Bは、シャッタフレーム20Bと、アクチュエータ30A、30Bと、を有する。アクチュエータ30A、30Bは、第1実施形態と同様であるから詳細な説明は省略する。第3実施形態のシャッタフレーム20Bは、第1実施形態のシャッタフレーム20に対して、連結部22bの形状が異なっている。第3実施形態における低磁束密度領域SLは、ソレノイド50A、50Bに挟まれた領域S1に形成される。そして、電子銃4も出射軸線AEの方向から見て、ソレノイド50A、50Bに挟まれた領域S1に形成される。従って、連結部22bも、ソレノイド50A、50Bに挟まれた領域S1に配置される部分を含む。 The X-ray shutter 10B of the third embodiment has a shutter frame 20B and actuators 30A and 30B. Since the actuators 30A and 30B are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof will be omitted. The shutter frame 20B of the third embodiment differs from the shutter frame 20 of the first embodiment in the shape of the connecting portion 22b. The low magnetic flux density region SL in the third embodiment is formed in the region S1 sandwiched between the solenoids 50A and 50B. The electron gun 4 is also formed in a region S1 sandwiched between the solenoids 50A and 50B when viewed from the direction of the emission axis AE. Accordingly, the connecting portion 22b also includes a portion arranged in the region S1 sandwiched between the solenoids 50A and 50B.

第3実施形態の構成によれば、X線シャッタ10Bは、磁場偏向部としての磁気バイパス40及び電磁石60を備えない。従って、構成を簡易にできる。 According to the configuration of the third embodiment, the X-ray shutter 10B does not include the magnetic bypass 40 and the electromagnet 60 as the magnetic field deflector. Therefore, the configuration can be simplified.

本発明は、上記の第1実施形態、第2実施形態及び第3実施形態に限定されない。 The present invention is not limited to the first, second and third embodiments described above.

<第1変形例>
例えば、図15(a)に示すように、第1変形例のX線モジュール100Cが備えるX線シャッタ10Cは、4個のソレノイド50A、50B、50C、50Dを有してもよい。追加される一方のソレノイド50Cのコイル軸線AC3は、一方のソレノイド50Aのコイル軸線AC1に重複する。この場合には、ソレノイド50A、50Cは、仮想的な1個の磁石としてみなすこともできる。同様に、追加される他方のソレノイド50Dのコイル軸線AC4は、他方のソレノイド50Bのコイル軸線AC2に重複する。この場合には、ソレノイド50B、50Dは、仮想的な1個の磁石としてみなすこともできる。そして、シャッタフレーム20Cは、4個のソレノイド50A、50B、50C、50Dのそれぞれに接続されている。第1変形例のX線シャッタ10Cによれば、4個のソレノイド50A、50B、50C、50Dによって、1個のシャッタフレーム20Cを駆動できる。
<First modification>
For example, as shown in FIG. 15(a), an X-ray shutter 10C included in an X-ray module 100C of the first modified example may have four solenoids 50A, 50B, 50C and 50D. The coil axis AC3 of the added one solenoid 50C overlaps with the coil axis AC1 of the one solenoid 50A. In this case, the solenoids 50A, 50C can also be regarded as one virtual magnet. Similarly, the coil axis AC4 of the other added solenoid 50D overlaps the coil axis AC2 of the other solenoid 50B. In this case, the solenoids 50B and 50D can also be regarded as one virtual magnet. The shutter frame 20C is connected to each of four solenoids 50A, 50B, 50C and 50D. According to the X-ray shutter 10C of the first modified example, one shutter frame 20C can be driven by four solenoids 50A, 50B, 50C, and 50D.

<第2変形例>
例えば、図15(b)及び図15(c)に示すように、第2変形例のX線モジュール100Dが備えるX線シャッタ10Dも、4個のソレノイド50A、50B、50C、50Dを有する。第2変形例では、追加される一方のソレノイド50Cのコイル軸線AC3は、一方のソレノイド50Aのコイル軸線AC1に対して平行である。この場合において、一方のソレノイド50Aの磁場の向きと、追加する一方のソレノイド50Cの磁場の向きとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。追加される他方のソレノイド50Dのコイル軸線AC3は、他方のソレノイド50Bのコイル軸線AC2に対して平行である。この場合においても、他方のソレノイド50Bの磁場の向きと、追加する他方のソレノイド50Dの磁場の向きとは、同じであってよいし、異なっていてもよい。
<Second modification>
For example, as shown in FIGS. 15(b) and 15(c), the X-ray shutter 10D included in the X-ray module 100D of the second modified example also has four solenoids 50A, 50B, 50C and 50D. In the second modification, the coil axis AC3 of the added one solenoid 50C is parallel to the coil axis AC1 of the one solenoid 50A. In this case, the direction of the magnetic field of one solenoid 50A and the direction of the magnetic field of the additional solenoid 50C may be the same or different. The coil axis AC3 of the other added solenoid 50D is parallel to the coil axis AC2 of the other solenoid 50B. Also in this case, the direction of the magnetic field of the other solenoid 50B and the direction of the magnetic field of the other solenoid 50D to be added may be the same or different.

図15(b)は、ソレノイド50Aの磁極方向SAとソレノイド50Cの磁極方向SCとが同じである。同様に、ソレノイド50Bの磁極方向SBとソレノイド50Dの磁極方向SCとも同じである。一方側のソレノイド50A、50Cの磁場の向きが互いに同じであり、他方側のソレノイド50B、50Dの磁場の向きが互いに同じであった場合にも、一方側のソレノイド50A、50Cの磁場の向きと、他方側のソレノイド50B、50Dの磁場の向きとの関係は、逆である。 In FIG. 15B, the magnetic pole direction SA of the solenoid 50A and the magnetic pole direction SC of the solenoid 50C are the same. Similarly, the magnetic pole direction SB of the solenoid 50B and the magnetic pole direction SC of the solenoid 50D are the same. Even if the directions of the magnetic fields of the solenoids 50A and 50C on one side are the same and the directions of the magnetic fields of the solenoids 50B and 50D on the other side are the same, the directions of the magnetic fields of the solenoids 50A and 50C on the one side are the same. , and the directions of the magnetic fields of the solenoids 50B and 50D on the other side are opposite.

また、図15(c)に示すように、ソレノイド50Aの磁極方向SAとソレノイド50Cの磁極方向SCとが互いに逆である。同様に、ソレノイド50Bの磁極方向SBとソレノイド50Dの磁極方向SCとは互いに逆である。一方側のソレノイド50A、50Cの磁場の向きが互いに逆であり、他方側のソレノイド50B、50Dの磁場の向きが互いに逆であった場合には、内側に配置されたソレノイド50A、50Bの磁場の向きは互いに逆である。同様に、外側に配置されたソレノイド50C、50Dの磁場の向きも互いに逆である。 Further, as shown in FIG. 15(c), the magnetic pole direction SA of the solenoid 50A and the magnetic pole direction SC of the solenoid 50C are opposite to each other. Similarly, the magnetic pole direction SB of the solenoid 50B and the magnetic pole direction SC of the solenoid 50D are opposite to each other. When the directions of the magnetic fields of the solenoids 50A and 50C on one side are opposite to each other and the directions of the magnetic fields of the solenoids 50B and 50D on the other side are opposite to each other, the magnetic fields of the solenoids 50A and 50B arranged inside The directions are opposite to each other. Similarly, the directions of the magnetic fields of the solenoids 50C and 50D located outside are opposite to each other.

なお、追加されたソレノイド50C、50Dには、図15(b)に示すようにシャッタフレーム20が接続されていてもよいし、図15(c)に示すように接続されていなくてもよい。 The added solenoids 50C and 50D may be connected to the shutter frame 20 as shown in FIG. 15(b) or may not be connected as shown in FIG. 15(c).

<第3変形例>
第1実施形態のX線シャッタ10は、1個の磁気バイパス40を有していた。X線シャッタ10が有する磁気バイパス40の数は、1個に限定されない。図16に示すように第3変形例のX線モジュール100EのX線シャッタ10Eは、2個の磁気バイパス40A、40Bを有する。追加される磁気バイパス40Bは、一方のソレノイド50Aの固定磁極52を他方のソレノイド50Bの固定磁極52に連結するように配置される。また、追加される磁気バイパス40Bの平面形状は、磁気バイパス40Aの平面形状とは相違する。図16の例示では、追加される磁気バイパス40Bの幅は、磁気バイパス40Aの幅よりも狭い。つまり、追加される磁気バイパス40Bが形成する高透磁率の領域は、磁気バイパス40Aが形成する高透磁率の領域と異なる。追加される磁気バイパス40Bが低磁束密度領域SLを移動させる方向は、磁気バイパス40Aが低磁束密度領域SLを移動させる方向に対して逆向きである。従って、2個の磁気バイパス40A、40Bによって、低磁束密度領域SLの位置をより精密に設定することが可能になる。
<Third modification>
The X-ray shutter 10 of the first embodiment had one magnetic bypass 40 . The number of magnetic bypasses 40 that the X-ray shutter 10 has is not limited to one. As shown in FIG. 16, the X-ray shutter 10E of the X-ray module 100E of the third modified example has two magnetic bypasses 40A and 40B. An additional magnetic bypass 40B is arranged to couple the fixed magnetic pole 52 of one solenoid 50A to the fixed magnetic pole 52 of the other solenoid 50B. Further, the planar shape of the added magnetic bypass 40B is different from the planar shape of the magnetic bypass 40A. In the illustration of FIG. 16, the width of the added magnetic bypass 40B is narrower than the width of the magnetic bypass 40A. That is, the high-permeability region formed by the added magnetic bypass 40B is different from the high-permeability region formed by the magnetic bypass 40A. The direction in which the added magnetic bypass 40B moves the low magnetic flux density region SL is opposite to the direction in which the magnetic bypass 40A moves the low magnetic flux density region SL. Therefore, the two magnetic bypasses 40A and 40B make it possible to set the position of the low magnetic flux density region SL more precisely.

上記の実施形態及び変形例では、駆動の対象としてシャッタフレーム20を例示した。駆動の対象は、シャッタフレーム20に限定されない。磁場発生部によって発生する力は、X線モジュール100の所望の動作に要する様々な部品の物理的な駆動に用いてよい。また、上記の実施形態及び変形例では、X線モジュール100を例示したが、X線管110に変えて電子線EBをそのまま取り出す電子線源を用いた電子線モジュールに用いてよい。 In the above embodiments and modified examples, the shutter frame 20 is exemplified as the object to be driven. An object to be driven is not limited to the shutter frame 20 . The forces generated by the magnetic field generator may be used to physically drive various components required for desired operation of the x-ray module 100 . Further, although the X-ray module 100 is exemplified in the above-described embodiment and modification, the X-ray tube 110 may be replaced with an electron beam module using an electron beam source that extracts the electron beam EB as it is.

1…真空筐体、2…絶縁バルブ、3…金属筐体、4…電子銃(荷電粒子線源)、10…X線シャッタ、20…シャッタフレーム、21…遮蔽板、22…遮蔽梁、30A,30B…アクチュエータ、31A,31B…磁気シールド、40…磁気バイパス(磁性部材)、50A,50B…ソレノイド、51…コイル、52…固定磁極、53…可動磁極、60…電磁石、100…X線モジュール(荷電粒子線発生装置)、AC…コイル軸線、AE…出射軸線、D…配置方向、EB…電子線、FM…合成磁場、SL…低磁束密度領域。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Vacuum housing, 2... Insulation valve, 3... Metal housing, 4... Electron gun (charged particle beam source), 10... X-ray shutter, 20... Shutter frame, 21... Shielding plate, 22... Shielding beam, 30A , 30B... actuator, 31A, 31B... magnetic shield, 40... magnetic bypass (magnetic member), 50A, 50B... solenoid, 51... coil, 52... fixed magnetic pole, 53... movable magnetic pole, 60... electromagnet, 100... X-ray module (Charged particle beam generator), AC... Coil axis line, AE... Emission axis line, D... Arrangement direction, EB... Electron beam, FM... Synthetic magnetic field, SL... Low magnetic flux density region.

Claims (8)

出射軸線に沿って荷電粒子線を出射する荷電粒子線源と、
第1磁場を発生させる第1磁場発生部と、
第2磁場を発生させる第2磁場発生部と、を備え、
前記第1磁場発生部及び前記第2磁場発生部は、前記出射軸線と交差する方向に沿って互いに離間し、
前記出射軸線は、前記第1磁場発生部と前記第2磁場発生部との間に配置され、
前記第1磁場発生部のN極からS極へ向かう第1磁極方向は、前記第2磁場発生部のN極からS極へ向かう第2磁極方向に対して逆である、荷電粒子線発生装置。
a charged particle beam source that emits a charged particle beam along an emission axis;
a first magnetic field generator that generates a first magnetic field;
a second magnetic field generator for generating a second magnetic field,
the first magnetic field generator and the second magnetic field generator are spaced apart from each other along a direction intersecting the emission axis;
the emission axis is arranged between the first magnetic field generator and the second magnetic field generator;
A charged particle beam generator, wherein a first magnetic pole direction from the N pole to the S pole of the first magnetic field generation section is opposite to a second magnetic pole direction from the N pole to the S pole of the second magnetic field generation section. .
前記第1磁極方向は、前記第2磁極方向に対して平行であり、
前記出射軸線と交差する方向から見て、前記第1磁極方向及び前記第2磁極方向は、前記出射軸線の方向と交わる方向に延びる、請求項1に記載の荷電粒子線発生装置。
the first magnetic pole direction is parallel to the second magnetic pole direction;
2. The charged particle beam generator according to claim 1, wherein said first magnetic pole direction and said second magnetic pole direction extend in a direction crossing said emission axis when viewed from a direction intersecting said emission axis.
前記第1磁場発生部と前記第2磁場発生部との間には、前記第1磁場発生部と前記第2磁場発生部との両方を通る磁力線によって示される磁場が形成され、
前記磁力線の分布を、前記第1磁極方向に偏らせる磁場偏向部をさらに備える、請求項1又は2に記載の荷電粒子線発生装置。
between the first magnetic field generating section and the second magnetic field generating section, a magnetic field indicated by magnetic lines of force passing through both the first magnetic field generating section and the second magnetic field generating section is formed;
The charged particle beam generator according to claim 1 or 2, further comprising a magnetic field deflector that deflects the distribution of the magnetic lines of force in the direction of the first magnetic pole.
前記磁場偏向部は、前記第1磁場発生部から前記第2磁場発生部まで延びる磁性材料により形成された磁性部材である、請求項3に記載の荷電粒子線発生装置。 4. The charged particle beam generator according to claim 3, wherein said magnetic field deflection section is a magnetic member formed of a magnetic material and extending from said first magnetic field generation section to said second magnetic field generation section. 前記磁場偏向部は、前記第1磁場発生部及び前記第2磁場発生部から前記第1磁極方向または前記第2磁極方向に離間すると共に、前記第1磁場発生部及び前記第2磁場発生部の間に配置された第3磁場発生部である、請求項3に記載の荷電粒子線発生装置。 The magnetic deflection section is spaced apart from the first magnetic field generation section and the second magnetic field generation section in the first magnetic pole direction or the second magnetic pole direction, and is spaced apart from the first magnetic field generation section and the second magnetic field generation section. The charged particle beam generator according to claim 3, which is a third magnetic field generator disposed therebetween. 前記第1磁場発生部は、前記第1磁場を発生させる第1コイルと、前記第1磁場に起因する力に応じて移動する第1駆動部材と、を有し、
前記第2磁場発生部は、前記第2磁場を発生させる第2コイルと、前記第2磁場に起因する力に応じて移動する第2駆動部材と、を有する、請求項1~5の何れか一項に記載の荷電粒子線発生装置。
The first magnetic field generator has a first coil that generates the first magnetic field, and a first driving member that moves according to a force caused by the first magnetic field,
6. The second magnetic field generator according to claim 1, further comprising: a second coil for generating the second magnetic field; and a second drive member that moves according to a force caused by the second magnetic field. The charged particle beam generator according to item 1.
前記第1磁場発生部は、前記第1磁場を発生させる第1コイルと、前記第1磁場に起因する力に応じて移動する第1駆動部材と、を有し、
前記第2磁場発生部は、前記第2磁場を発生させる第2コイルを有する、請求項1~5の何れか一項に記載の荷電粒子線発生装置。
The first magnetic field generator has a first coil that generates the first magnetic field, and a first driving member that moves according to a force caused by the first magnetic field,
The charged particle beam generator according to any one of claims 1 to 5, wherein said second magnetic field generator has a second coil for generating said second magnetic field.
前記第1駆動部材には、前記出射軸線と重複可能な遮蔽部材が取り付けられ、
前記第1磁場発生部は、前記遮蔽部材が前記出射軸線と重複する遮蔽態様と、前記遮蔽部材が前記出射軸線と重複しない出射態様と、を前記第1駆動部材の動作によって相互に切り替える、請求項6または7に記載の荷電粒子線発生装置。
A shielding member that can overlap with the output axis is attached to the first driving member,
wherein the first magnetic field generating unit switches between a shielding mode in which the shielding member overlaps the emission axis and an emission mode in which the shielding member does not overlap the emission axis by operation of the first driving member. Item 8. The charged particle beam generator according to item 6 or 7.
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