JP2023161504A - Ｘ線管の製造方法およびｘ線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子放出部から出射された電子線によりターゲット上に発生する歪曲収差の影響を抑制することが可能なＸ線管の製造方法を提供する。【解決手段】このＸ線管１の製造方法は、基板３１上の配置領域３６にアレイ状に配置され、電子線９を照射する複数の電子放出部１２と、電子放出部とターゲット１１の間に配置され、ターゲット上に複数の電子放出部全体の外形形状Ｔが結像される結像点Ｉが形成されるように電子線を集束するように構成されたレンズ１４と、を含むＸ線管における、ターゲット上に生じる歪曲収差の形状に基づいて、歪曲収差を補正するように電子放出部が配置された補正配置パターンを取得するステップと、取得した補正配置パターンに基づいて、基板上に電子放出部を形成するステップと、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、Ｘ線管の製造方法およびＸ線撮影装置に関し、特に、電子放出部を含むＸ線管の製造方法およびＸ線撮影装置に関する。

従来、電子放出部を含むＸ線管が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、電子線を放出するカソードを備えるＸ線管が開示されている。カソードから放出された電子線がターゲットに衝突することによって、Ｘ線が発生する。上記特許文献１には、カソードとして、スピント型のコールドカソード（スピント型の電界放出電子源）が開示されている。

特開２０１２－２５６４４１号公報

上記特許文献１には開示されていないが、電界放出電子源は、電子源から発生する電子線の角度広がりが大きい。また、電界放出電子源は、熱電子放出型電子源と比べて非常に高い電流密度の電子線を発生させることができるが、単一の電界放出電子源から得られる電流量は限られる。そのため、電界放出電子源の場合は、ある程度の数の電界放出電子源が並列に配置されることにより、電界放出電子源による電子線の出射面積が大きくなる。ここで、上記特許文献１には開示されていないが、電子線を集束するための後焦点光学系を採用することにより、電子源の出射面積が大きい場合であっても、電子線をターゲット上において一点に集束させることができる。本明細書において、後焦点光学系とは、レンズの後焦点の位置とターゲットの電子線が衝突する面の位置とを一致させるように電子線を集束するように構成された光学系である。しかしながら、後焦点光学系では、電子源の出射面積が大きい場合であっても電子線をターゲット上において一点に集束させることができる一方で、角度広がりが大きい電子線をレンズにより集束させることができない。上述したように、電界放出電子源は、電子線の角度広がりが大きいため、ターゲット上に電子線の角度広がりに応じたぼけが形成される場合がある。

上記特許文献１には、スパッタ成膜法およびリソグラフィ法によってエミッタと絶縁層とを形成することにより作製されるスピント型の電界放出電子源が開示されている。上記特許文献１には開示されていないが、スピント型の電界放出電子源によれば、多数の電界放出電子源を狭い面積内に配置することができる。そのため、大きな出射面積から出射される電子線を集束するための後焦点光学系を採用せずに、角度広がりが大きな電子線を集束するための結像光学系を採用することができる。本明細書において、結像光学系とは、レンズにより、電子源から出射された電子線の角度広がりを集束するとともに、ターゲット上に複数の電界放出電子源全体の外形形状が結像される結像点が形成されるように電子線を集束するように構成された光学系である。これにより、電子源から出射された角度広がりが大きな電子線を集束することができる。また、結像光学系によれば、ターゲット上に複数の電界放出電子源全体の外形形状が略縮小投影された実焦点形状を得ることができる。

しかしながら、電子源から出射された角度広がりが大きな電子線を集束する結像光学系を採用した場合においても、出射された電子線によりターゲット上に形成された実焦点において、歪曲収差が発生する場合がある。これにより、取得されるＸ線画像においても、上記の歪曲収差に起因する歪みが発生するおそれがある。そのため、電子源（電子放出部）から出射された電子線によりターゲット上に発生する歪曲収差の影響を抑制することが望まれている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、電子放出部から出射された電子線によりターゲット上に発生する歪曲収差の影響を抑制することが可能なＸ線管の製造方法およびＸ線撮影装置を提供することである。

この発明の第１の局面におけるＸ線管の製造方法は、基板上の配置領域にアレイ状に配置され、電子線を照射する複数の電子放出部と、電子放出部とターゲットの間に配置され、ターゲット上に複数の電子放出部全体の外形形状が結像される結像点が形成されるように電子線を集束するように構成されたレンズと、を含むＸ線管における、ターゲット上に生じる歪曲収差の形状に基づいて、歪曲収差を補正するように電子放出部が配置された補正配置パターンを取得するステップと、取得した補正配置パターンに基づいて、基板上に電子放出部を形成するステップと、を備える。

この発明の第２の局面におけるＸ線撮影装置は、基板上の配置領域にアレイ状に配置され、電子線を照射する複数の電子放出部と、電子放出部とターゲットの間に配置され、ターゲット上に複数の電子放出部全体の外形形状が結像される結像点が形成されるように電子線を集束するように構成されたレンズと、を含むＸ線管と、Ｘ線管から出射されたＸ線を検出する検出器と、検出部から出力される検出信号に基づいて画像を生成する画像処理部とを備え、Ｘ線管の基板上の配置領域における電子放出部の配置パターンは、ターゲット上に生じる歪曲収差を補正するように電子放出部が配置された補正配置パターンであるように構成されている。

本発明の第１の局面におけるＸ線管の製造方法は、上記のように、ターゲット上に複数の電子放出部全体の外形形状が結像される結像点が形成されるように電子線を集束するように構成されたレンズを含むＸ線管における、ターゲット上に生じる歪曲収差の形状に基づいて、歪曲収差を補正するように電子放出部が配置された補正配置パターンを取得するステップを含む。上記のように構成されたレンズにより、ターゲット上に複数の電子放出部全体の外形形状（平面形状）が略縮小投影された実焦点形状を得ることができる。つまり、電子放出部全体の外形形状を調整することにより、ターゲット上に形成される実焦点形状を調整することができる。そこで、発生する歪曲収差の形状に基づいて基板上の複数の電子放出部の配置パターンを補正することにより、ターゲット上において歪曲収差が抑制された所望の実焦点形状に近づけることができる補正配置パターンを予め取得することができる。これにより、取得した補正配置パターンに基づいて電子放出部を配置することができる。そのため、電子放出部から出射された電子線によりターゲット上に発生する歪曲収差の影響を抑制することができる。

本発明の第２の局面におけるＸ線撮影装置は、上記のように、Ｘ線管は、ターゲット上に複数の電子放出部全体の外形形状が結像される結像点が形成されるように電子線を集束するように構成されたレンズを含み、かつ、Ｘ線管の基板上の配置領域における電子放出部の配置パターンは、ターゲット上に生じる歪曲収差を補正するように電子放出部が配置された補正配置パターンであるように構成されている。上記のように構成されたレンズにより、ターゲット上に複数の電子放出部全体の外形形状（平面形状）が略縮小投影された実焦点形状を得ることができる。つまり、電子放出部全体の外形形状を調整することにより、ターゲット上に形成される実焦点形状を調整することができる。そこで、発生する歪曲収差の形状に基づいて基板上の複数の電子放出部の配置パターンを補正することにより、ターゲット上において歪曲収差が抑制された所望の実焦点形状に近づけることができる補正配置パターンを予め取得することができる。これにより、電子放出部の配置を補正配置パターンとすることができる。そのため、電子放出部から出射された電子線によりターゲット上に発生する歪曲収差の影響を抑制することができる。

一実施形態によるＸ線撮影装置の全体構成を示した模式図である。 一実施形態によるＸ線管の構成を示した模式図である。 糸巻き型の歪曲収差の一例および第１補正配置パターンの一例を示す図である。 樽型の歪曲収差の一例および第２補正配置パターンの一例を示す図である。 電子放出部に含まれる電界放出電子源の構成を説明するための模式図である。 結像光学系を説明するための模式図である。 後焦点光学系を説明するための模式図である。 略長方形状である実焦点形状を示す模式図である。 Ｘ線管の製造方法について説明するフローチャートである。 変形例に係る第１補正配置パターンの一例を示す図である。 変形例に係る第２補正配置パターンの一例を示す図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（Ｘ線撮影装置１００の全体構成）
まず、図１を参照して、一実施形態によるＸ線撮影装置１００の全体構成について説明する。

図１に示すように、Ｘ線撮影装置１００は、被写体９０のＸ線ＣＴ画像を撮影する装置である。本実施形態のＸ線撮影装置１００は、たとえば非破壊検査用途に用いられる。被写体９０は、検査対象となる試料である。

Ｘ線撮影装置１００は、Ｘ線管１と、検出器２と、被写体設置部３と、回転機構４と、画像処理部５と、撮影制御部６と、を備える。

Ｘ線管１は、被写体設置部３に配置された被写体９０にＸ線１０を照射するように構成されている。Ｘ線管１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線１０を発生させるように構成されている。Ｘ線管１は、被写体設置部３を介して、検出器２と対向する。本実施形態では、Ｘ線管１と被写体設置部３と検出器２とが、水平方向に並んで配置されている。なお、Ｘ線管１の詳細は後述する。

検出器２は、Ｘ線管１から出射されたＸ線１０を検出するように構成されている。Ｘ線管１から出射されたＸ線１０は、被写体９０を透過して、検出器２の検出面に入射する。検出器２は、検出されたＸ線１０を電気信号に変換するように構成されている。これにより、被写体９０におけるＸ線１０の透過を反映したＸ線画像が得られる。検出器２は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器２は、複数の変換素子（図示せず）と複数の変換素子上に配置された画素電極（図示せず）とにより構成されている。複数の変換素子および画素電極は、所定の周期（画素ピッチ）で、検出面内で行列状に並んで配置されている。検出器２の検出信号（画像信号）は、画像処理部５に送られる。

被写体設置部３は、Ｘ線管１と検出器２との間に配置され、被写体９０を支持するように構成されている。本実施形態では、被写体設置部３は、被写体９０が設置される被写体ステージにより構成されている。

回転機構４は、Ｘ線管１および検出器２と、被写体設置部３とを相対的に回転させる。これにより、回転機構４は、被写体９０の撮影角度を変化させるように構成されている。

画像処理部５は制御装置２０に設けられている。制御装置２０は、たとえばＰＣ（パーソナルコンピュータ）により構成される。制御装置２０は、主制御部２１、画像処理部５、記憶部２２および入出力部２３を備える。制御装置２０は、表示装置２４および入力装置２５と接続されている。

主制御部２１は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサ、または、回路（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）により構成され、記憶部２２に記憶されたアプリケーションプログラムを実行することにより、Ｘ線撮影装置１００における撮影条件の設定や、撮影開始および撮影停止の制御を行う。

画像処理部５は、たとえば、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）または画像処理用に構成されたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのプロセッサにより構成されている。

画像処理部５は、複数の撮影角度の各々における複数の投影画像データを検出器２から取得する。画像処理部５は、取得した複数の投影画像データに基づいてＣＴ画像を生成するように構成されている。画像処理部５は、３６０度分の撮影角度毎の複数の投影画像データのセットに対して、再構成処理を実行することにより、ＣＴ画像を生成する。ＣＴ画像とは、被写体９０の３次元構造を反映する画像であり、様々な撮影角度で撮影された複数のＸ線画像（投影画像データ）から演算処理によって再構成される。ＣＴ画像は、被写体９０の断層画像、３次元立体画像などの形態でありうる。

記憶部２２は、揮発性記憶装置および不揮発性記憶装置を含んで構成される。記憶部２２は、プログラム、Ｘ線撮影装置１００のＣＴ撮影に関する各種の設定情報などを記憶している。記憶部２２は、取得された複数の投影画像データと、それらの投影画像データに基づいて生成されたＣＴ画像とを記憶する。

入出力部２３は、制御装置２０に対する信号の入出力を行うための各種のインターフェースにより構成されている。入出力部２３は、表示装置２４および入力装置２５と接続されている。表示装置２４は、たとえば液晶表示装置２４などである。入力装置２５は、キーボードおよびマウスなどを含む。画像処理部５は、入出力部２３を介して、検出器２からの検出信号（画像信号）を取得する。主制御部２１は、入出力部２３を介して、撮影制御部６に対して撮影開始または撮影停止の指示などを送信する。

撮影制御部６は、Ｘ線管１の動作制御を行う。また、撮影制御部６は、回転機構４の動作制御を行う。撮影制御部６は、Ｘ線管１の制御機器、回転機構４の制御機器などから構成されている。

（Ｘ線管１の構成）
図２に示すように、本実施形態では、Ｘ線管１は、複数の電子放出部１２と、ターゲット１１と、電磁レンズ１４とを含む。複数の電子放出部１２と、ターゲット１１と、電磁レンズ１４とは、真空容器１３中に収容されている。

Ｘ線管１は、陰極である電子放出部１２と陽極であるターゲット１１との間に電圧を印加することによって電子放出部１２から電子を放出させ、放出した電子をターゲット１１に衝突させることによって、ターゲット１１からＸ線を発生させるように構成されている。

図３および図４に示すように、複数の電子放出部１２は、後述する補正配置パターンにより配置されている。補正配置パターンは、第１補正配置パターン６１（図３参照）または第２補正配置パターン６２（図４参照）のいずれかである。複数の電子放出部１２は、基板３１上の配置領域３６にアレイ状に配置されている。アレイ状とは、決められたパターンに従って複数行複数列に電子放出部１２が配置された状態をいう。複数の電子放出部１２は、それぞれ電子線９（図２参照）を照射するように構成されている。配置領域３６は、少なくとも後述する陰極電極３２（図５参照）が形成された領域を含む領域である。

基板３１上の配置領域３６は、矩形状を有する。本実施形態では、基板３１上の配置領域３６は、長方形状である。配置領域３６に配置される複数の電子放出部１２の数は、特に限定されない。図２～図４においては、説明の便宜上、所定数の電子放出部１２を示しているが、電子放出部１２の数は、たとえば、１０個以上、１００個以上、または１０００個以上でありうる。

電子放出部１２は、電界放出電子源３０（図５参照）を含む。電界放出電子源３０は、半導体製造技術の応用により、基板３１上にアレイ状に形成されたものである。基板３１は、シリコンやガラスなどの平板である。複数の電界放出電子源３０を含む複数の電子放出部１２は、互いに等間隔に配置されている。なお、複数の電子放出部１２は、等間隔に配置されていなくても良い。

１つの電子放出部１２は、１つの電界放出電子源３０（図５参照）を含む。複数の電子放出部１２の各々の電界放出電子源３０から電子線９が照射される。電子線９は、ターゲット１１上の焦点位置に対して照射される。電子線９の衝突によって、ターゲット１１上の焦点からＸ線１０（図２参照）が発生する。

図５に示すように、電界放出電子源３０は、電界が印加されたエミッタ３３からトンネル効果によって電子を放出させる。電界放出電子源３０は、たとえばスピント型電子源である。スピント型電子源は、基板３１上に形成された陰極電極３２と、陰極電極３２上に形成された先細り形状のエミッタ３３と、エミッタ３３の周囲を囲む絶縁層３４を介して絶縁層３４上に形成されたゲート電極３５と、を含む。陰極電極３２とゲート電極３５との間に所定の引き出し電圧が印加されることによって、エミッタ３３の先端に高い電界が発生してエミッタ３３の先端から電子が放出される。

なお、スピント型電子源では、ゲート電極３５および絶縁層３４を貫通する孔をエッチングにより形成し、形成された孔内にエミッタ３３の材料を堆積させる手法でエミッタ３３が作成される。電界放出電子源３０は、スピント型以外の構造を有していてもよい。たとえばエミッタ３３は、カーボンナノチューブなどの針状体により形成されうる。

ターゲット１１の構造は、特に限定されない。本実施形態において、ターゲット１１は、反射型（図２参照）である。図２に示すように、反射型ターゲット１１は、電子ビームに対して斜めに傾斜した表面１１ａを有し、傾斜した表面１１ａにより電子線９の飛来方向とは異なる方向へＸ線１０が反射するように出射するタイプのターゲット１１である。ターゲット１１は、透過型ターゲットであっても良い。また、ターゲット１１は、真空容器１３中に固定状態で設けられていてもよいし、モータなどの駆動源によって回転されてもよい。すなわち、ターゲット１１は、いわゆる回転陽極型の構造を有していてもよい。

１つまたは複数の電界放出電子源３０（図５参照）には、エミッタ３３（図５参照）からの電子を集束させるためのフォーカス制御用の電磁レンズ１４が１つまたは複数設けられている。電磁レンズ１４は、コイルを利用した電磁石であり、コイルの孔の中心に向かって突き出すように形成された図示しない磁極（ポールピース）を有する。電界放出電子源３０から出射された電子線９はポールピースで囲まれた範囲（孔）を通り抜けてターゲット１１に衝突する。なお、フォーカス制御用のレンズは、電磁レンズ１４でなく、静電レンズであっても良いし、他の公知のレンズであっても良い。

（結像光学系）
結像光学系について説明する。Ｘ線管１は、後焦点光学系ではなく、ターゲット１１上に複数の電子放出部１２全体の外形形状Ｔ（図３、図４参照）が結像される結像点Ｉが形成されるように電子線９を集束するように構成された電磁レンズ１４を含む結像光学系が採用されている。図６は、結像光学系を説明するための模式図である。結像光学系により、基板３１上の電子放出部１２から異なる角度で出射された電子線９を、ターゲット１１上に形成された結像点Ｉにおいて一点に集束させる。また、ターゲット１１上に複数の電子放出部１２全体の外形形状Ｔが結像される結像点Ｉが形成されるように電子線９を集束させる。結像光学系によれば、大きな出射面積から出射される電子線９を集束することはできないが、電子放出部１２から出射された電子線９の角度広がりを集束することはできる。

これに対して、図７は、後焦点光学系を説明するための模式図である。後焦点光学系により、基板３１上の異なる位置から出射された電子線９を、ターゲット１１上に形成された焦点Ｆにおいて一点に集束させる。後焦点光学系によれば、電子放出部１２から出射された電子線９の角度広がりを集束することはできないが、大きな出射面積から出射される電子線９を集束することはできる。

図６に示す結像光学系を採用することにより、電子放出部１２から出射された電子線９の角度広がりを抑制することができるとともに、歪曲収差が発生しないと仮定した場合、ターゲット１１上に複数の電子放出部１２全体の外形形状Ｔが略縮小投影された実焦点形状５３を得ることができる。

（歪曲収差）
歪曲収差について説明する。電子放出部１２から出射された電子線９の角度広がりを集束する結像光学系を採用した場合においても、出射された電子線９によりターゲット１１上に形成された実焦点において、いわゆる糸巻き型の形状や樽型の形状の歪曲収差が発生する場合がある。図３は、糸巻き型の歪曲収差５１の一例である。糸巻き型の歪曲収差５１では、ターゲット１１上に形成された実焦点形状５３が長方形の対角方向に延びるように歪曲する。換言すると、糸巻き型の歪曲収差５１では、実焦点形状５３における四辺の各々の中央部５３ａが内側に窪むように歪曲する。

また、図４は、樽型の歪曲収差５２の一例である。樽型の歪曲収差５２では、ターゲット１１上に形成された実焦点形状５３が長方形状の対角方向に縮むように歪曲する。換言すると、樽型の歪曲収差５２では、実焦点形状５３における四辺の各々の中央部５３ａが外側に向かって膨らむように歪曲する。電磁レンズ１４と絞り（不図示）との位置関係により、ターゲット１１上に生じる歪曲収差が、糸巻き型の歪曲収差５１となるか、あるいは、樽型の歪曲収差５２となるかが決定される。

ターゲット１１上に生じる歪曲収差の形状は、配置領域３６にアレイ状に配置された複数の電子放出部１２と、ターゲット１１と、電磁レンズ１４を含む結像光学系と、を含むＸ線管１の設計情報に基づいて取得される。具体的には、Ｘ線管１の設計情報に基づいてシミュレーションや実験が行われ、ターゲット１１上に生じる歪曲収差の形状が取得される。

（補正配置パターン）
補正配置パターンについて説明する。補正配置パターンは、ターゲット１１上に生じた歪曲収差を補正するように電子放出部１２が配置された補正配置パターンである。補正配置パターンは、ターゲット１１上に複数の電子放出部１２全体の外形形状Ｔが略縮小投影された実焦点形状５３を得ることができるという結像光学系（図６参照）の特性を利用するものである。補正配置パターンは、設計情報に基づいて取得した歪曲収差の形状に基づいて取得される。具体的には、取得した歪曲収差の形状に基づいてシミュレーションや実験が行われ、ターゲット１１上に生じた歪曲収差を補正するように電子放出部１２が配置された補正配置パターンが取得される。ここで、複数の電子放出部１２全体の外形形状Ｔとは、最外周に配置された電子放出部１２の外形線をつないだ輪郭であって、囲んだ輪郭における最小の輪郭のことである。

図３は、歪曲収差の形状が糸巻き型の形状である場合における、第１補正配置パターン６１である。第１補正配置パターン６１は、少なくとも長方形状の配置領域３６の四隅６３において電子放出部１２が配置されていない。換言すると、第１補正配置パターン６１は、少なくとも長方形状の配置領域３６の四隅６３において電子放出部１２が欠けたパターンである。また、第１補正配置パターン６１は、電子放出部１２全体の外形形状Ｔの長辺と短辺とがＬ字状に窪んだ窪みを介して接続された輪郭内に複数の電子放出部１２が配置された補正配置パターンである。

なお、図３では、便宜的に、四隅６３の各々において１つ電子放出部１２が欠けたパターンを図示している。しかしながら、四隅６３の各々において配置されない電子放出部１２の数は１つに限定されず、複数でも良い。四隅６３の各々において配置されない電子放出部１２の数を含む、第１補正配置パターン６１における電子放出部１２の具体的な配置は、糸巻き型の歪曲収差５１の影響をより低減するためにより長方形状に近い実焦点形状５３（図８参照）とすることができるように、適宜設定することができる。

図４は、歪曲収差の形状が樽型の形状である場合における、第２補正配置パターン６２である。第２補正配置パターン６２は、少なくとも長方形状の配置領域３６の四辺の各々の中央部６４において電子放出部１２が配置されていない。換言すると、第２補正配置パターン６２は、少なくとも長方形状の配置領域３６の四辺の各々の中央部６４において電子放出部１２が欠けたパターンである。また、第２補正配置パターン６２は、電子放出部１２全体の外形形状Ｔの四辺の中央部において内側に向かって窪んだ窪みを有する輪郭内に複数の電子放出部１２が配置された補正配置パターンである。

なお、図４では、便宜的に、四辺の各々の中央部６４において２つ電子放出部１２が欠けたパターンを図示している。しかしながら、四辺の各々の中央部６４において配置されない電子放出部１２の数は２つに限定されず、１つでも、３つ以上でも良い。四辺の各々の中央部６４において配置されない電子放出部１２の数を含む、第２補正配置パターン６２における電子放出部１２の具体的な配置は、樽型の歪曲収差５２の影響をより低減するためにより長方形状に近い実焦点形状５３（図８参照）とすることができるように、適宜設定することができる。

図８に示すように、基板３１上の長方形の配置領域３６に補正配置パターンに基づいて複数の電子放出部１２を配置することにより、ターゲット１１上に形成される実焦点形状５３を略長方形状とすることができる。このとき、複数の電子放出部１２の配置を補正する前の設計情報の配置パターンにおける複数の電子放出部１２全体の長方形状の外形形状Ｔと、補正配置パターンによりターゲット１１上に形成される実焦点形状５３とは、相似形である。ターゲット１１上に形成される実焦点形状５３を略長方形状とすることにより、略正方形状である場合と比べて、ターゲット１１上の焦点の実質的な面積を増加させることができる。これにより、許容されるＸ線管１のＸ線を発生させる電子線９電流を増加させることができる。

（Ｘ線管１の製造方法）
次に、図９を参照して、本実施形態に係るＸ線管１の製造方法について説明する。

ステップＳ１において、配置領域３６にアレイ状に配置された複数の電子放出部１２と、ターゲット１１と、電磁レンズ１４を含む結像光学系と、を含むＸ線管１の設計情報を取得する。その後、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２において、取得したＸ線管１の設計情報に基づいて、ターゲット１１上に生じる歪曲収差の形状を取得する。より詳細には、Ｘ線管１の設計情報に基づいて、ターゲット１１上に生じる歪曲収差の形状として、糸巻き型の形状および樽型の形状のうちのいずれかを取得する。その後、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、取得した歪曲収差の形状に基づいて、歪曲収差を補正するように電子放出部１２が配置された補正配置パターンを取得する。より詳細には、歪曲収差の形状が糸巻き型の形状である場合に、第１補正配置パターン６１を取得する。また、歪曲収差の形状が樽型の形状である場合に、第２補正配置パターン６２を取得する。その後、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、取得した補正配置パターンに基づいて、基板３１上に電子放出部１２を形成する。

（本実施形態によるＸ線管１の製造方法の効果）
本実施形態のＸ線管１の製造方法では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、Ｘ線管１の製造方法は、基板３１上の配置領域３６にアレイ状に配置され、電子線９を照射する複数の電子放出部１２と、電子放出部１２とターゲット１１の間に配置され、ターゲット１１上に複数の電子放出部１２全体の外形形状Ｔが結像される結像点Ｉが形成されるように電子線９を集束するように構成されたレンズと、を含むＸ線管１における、ターゲット１１上に生じる歪曲収差の形状に基づいて、歪曲収差を補正するように電子放出部１２が配置された補正配置パターンを取得するステップと、取得した補正配置パターンに基づいて、基板３１上に電子放出部１２を形成するステップと、を備える。上記のように構成されたレンズにより、ターゲット１１上に複数の電子放出部１２全体の外形形状Ｔが略縮小投影された実焦点形状５３を得ることができる。つまり、電子放出部１２全体の外形形状Ｔを調整することにより、ターゲット１１上に形成される実焦点形状５３を調整することができる。そこで、発生する歪曲収差の形状に基づいて基板３１上の複数の電子放出部１２の配置パターンを補正することにより、ターゲット１１上において歪曲収差が抑制された所望の実焦点形状５３に近づけることができる補正配置パターンを予め取得することができる。これにより、取得した補正配置パターンに基づいて電子放出部１２を配置することができる。そのため、電子放出部１２から出射された電子線９によりターゲット１１上に発生する歪曲収差の影響を抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、ターゲット１１上に生じる歪曲収差の形状は、糸巻き型の形状および樽型の形状のうちのいずれかである。これにより、歪曲収差の典型的な形状である糸巻き型の形状および樽型の形状のうちのいずれかの歪曲収差の形状に基づいて、歪曲収差を適切に補正した補正配置パターンを取得することができる。

また、本実施形態では、上記のように、補正配置パターンを取得するステップにおいて、歪曲収差の形状が糸巻き型の形状である場合に、補正配置パターンは、少なくとも矩形状の配置領域３６の四隅６３において電子放出部１２が配置されていない第１補正配置パターン６１となるように構成されている。配置領域３６の四隅６３に配置された電子放出部１２は、像が矩形の対角方向に延びるように歪曲する部分における電子線９を照射した電子放出部１２に相当する。配置領域３６の四隅６３において電子放出部１２を配置しないことにより、像の矩形の対角方向に延びるように歪曲する糸巻き型の歪曲収差５１を抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、補正配置パターンを取得するステップにおいて、歪曲収差の形状が樽型の形状である場合に、補正配置パターンは、少なくとも矩形状の配置領域３６の四辺の各々の中央部６４において電子放出部１２が配置されていない第２補正配置パターン６２となるように構成されている。配置領域３６の四辺の各々の中央部６４に配置された電子放出部１２は、像の矩形の四辺の各々の中央部が外側に向かって膨らむように歪曲する部分における電子線９を照射した電子放出部１２に相当する。配置領域３６の四辺の各々の中央部６４において電子放出部１２を配置しないことにより、像の矩形の四辺の各々の中央部が外側に向かって膨らむように歪曲する樽型の歪曲収差５２を抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、複数の電子放出部１２とレンズとを含むＸ線管１の設計情報に基づいて、ターゲット１１上に生じる歪曲収差の形状を取得するステップをさらに備える。これにより、ターゲット１１上に生じる歪曲収差の形状を正確かつ確実に取得することができる。そのため、電子源から出射された電子線９によりターゲット１１上に発生する歪曲収差の影響をより適切に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、複数の電子放出部１２は、複数の電界放出電子源３０により構成され、複数の電界放出電子源３０の各々は、ターゲット１１へ電子線９を照射するように構成されている。これにより、射出面積が大きい熱電子放出型電子源を設ける場合と異なり、結像光学系を採用することにより、電子放出部１２から出射された電子線９の角度広がりを抑制することができる。これにより、ターゲット１１上に複数の電界放出電子源３０全体の外形形状Ｔが略縮小投影された実焦点形状５３を得ることができる。そのため、歪曲収差を適切に補正した補正配置パターンを取得することができる。

（本実施形態によるＸ線撮影装置１００の効果）
本実施形態のＸ線撮影装置１００は、上記の製造方法により製造されたＸ線管１を含むＸ線撮影装置１００であるため、上記と同様の、電子放出部１２から出射された電子線９によりターゲット１１上に発生する歪曲収差の影響を抑制することができるという効果を得ることができる。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、第１補正配置パターン６１として、少なくとも矩形状の配置領域３６の四隅６３において電子放出部１２が配置されていない補正配置パターンの例を示したが、本発明はこれに限られない。

図１０に示すように、歪曲収差の形状が糸巻き型の形状である場合に、変形例に係る第１補正配置パターン６１は、少なくとも矩形状の配置領域３６の四隅６３において最外側の複数の電子放出部１２が配置領域３６の四辺に対して斜めに並ぶように配置されているように構成されていても良い。これにより、像の矩形の対角方向に延びるように歪曲する糸巻き型の歪曲収差５１を抑制することができる。

また、上記実施形態では、第１補正配置パターン６１において、電子放出部１２は正格子状に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。図１０に示すように、第１補正配置パターン６１において、電子放出部１２は斜め格子状に並ぶように配置されていても良い。また、図１０に示すように、糸巻き型の歪曲収差５１（図３参照）を補正するように電子放出部１２が配置された第１補正配置パターン６１は、平面視において上下左右対称でなくても良い。

また、図３に示すように、糸巻き型の歪曲収差５１では、実焦点形状５３における四辺の各々の中央部５３ａが内側に湾曲するように歪曲する。そこで、像の四辺の各々の中央部５３ａおいて内側に湾曲する歪曲収差を補正するように電子放出部１２を配置しても良い。この場合、配置領域３６の四隅６３において電子放出部１２が配置されておらず、かつ、配置領域３６の四辺の各々の中央部６４が外側に湾曲するように電子放出部１２を配置する補正配置パターンとなるように構成することができる。

また、上記実施形態では、第２補正配置パターン６２として、少なくとも矩形状の配置領域３６の四辺の各々の中央部６４において電子放出部１２が配置されていない補正配置パターンの例を示したが、本発明はこれに限られない。

また、図１１に示すように、歪曲収差の形状が樽型の形状である場合に、変形例に係る第２補正配置パターン６２は、少なくとも矩形状の配置領域３６の四辺の各々において最外側の複数の電子放出部１２が配置領域３６の中央に向かって傾斜して窪むように並んで配置されていても良い。これにより、像の矩形の四辺の各々の中央部が外側に向かって膨らむように歪曲する樽型の歪曲収差５２を抑制することができる。

また、上記実施形態では、第２補正配置パターン６２において、電子放出部１２は正格子状に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。図１１に示すように、第２補正配置パターン６２において、電子放出部１２は斜め格子状に並ぶように配置されていても良い。また、図１１に示すように、樽型の歪曲収差５２（図４参照）を補正するように電子放出部１２が配置された第２補正配置パターン６２は、平面視において上下左右対称でなくても良い。

また、図４に示すように、樽型の歪曲収差５２では、実焦点形状５３における四辺の各々の中央部５３ａが外側に向かって膨らむように歪曲する。そこで、像の四辺の各々の中央部５３ａおいて外側に湾曲する歪曲収差を補正するように電子放出部１２を配置しても良い。この場合、配置領域３６の四辺の各々の中央部６４において電子放出部１２が配置されておらず、かつ、配置領域３６の四辺の各々の中央部６４が内側に湾曲するように電子放出部１２を配置する補正配置パターンとなるように構成することができる。

また、上記実施形態では、基板３１上の配置領域３６が長方形状であり、複数の電子放出部１２は、配置領域３６にアレイ状、かつ、等間隔に配置されている例を示したが、本発明はこれに限定されない。配置領域３６は、正方形状でも良いし、多角形状であっても良い。また、複数の電子放出部１２は、配置領域３６に非アレイ状に配置されていても良いし、かつ、異なるピッチにより配置されていても良い。

また、上記実施形態では、ターゲット１１上に生じる歪曲収差の形状はＸ線管１の設計情報に基づいて取得される例を示したが、本発明はこれに限定されない。ターゲット１１上に生じる歪曲収差の形状は、設計情報に基づいて製造されたＸ線管１に基づいて取得されても良い。

また、上記実施形態では、Ｘ線撮影装置１００は非破壊検査用途に用いられる例を示したが、本発明はこれに限定されない。Ｘ線撮影装置１００は医療用途に用いられても良い。この場合の被写体９０は、検査対象となる生体である。

また、上記実施形態では、ターゲット１１上に生じる歪曲収差の形状として、糸巻き型の形状および樽型の形状の例を示したが、本発明はこれに限定されない。ターゲット１１上に生じる歪曲収差の形状は、上記以外の形状であっても良い。

［態様］
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（項目１）
基板上の配置領域にアレイ状に配置され、電子線を照射する複数の電子放出部と、前記電子放出部とターゲットの間に配置され、前記ターゲット上に複数の前記電子放出部全体の外形形状が結像される結像点が形成されるように前記電子線を集束するように構成されたレンズと、を含むＸ線管における、前記ターゲット上に生じる歪曲収差の形状に基づいて、前記歪曲収差を補正するように前記電子放出部が配置された補正配置パターンを取得するステップと、
前記取得した前記補正配置パターンに基づいて、前記基板上に前記電子放出部を形成するステップと、を備える、Ｘ線管の製造方法。

（項目２）
前記ターゲット上に生じる前記歪曲収差の形状は、糸巻き型の形状および樽型の形状のうちのいずれかである、項目１記載のＸ線管の製造方法。

（項目３）
前記補正配置パターンを取得するステップにおいて、前記歪曲収差の形状が前記糸巻き型の形状である場合に、前記補正配置パターンは、少なくとも矩形状の前記配置領域の四隅において前記電子放出部が配置されていない第１補正配置パターンとなるように構成されている、項目２に記載のＸ線管の製造方法。

（項目４）
前記補正配置パターンを取得するステップにおいて、前記歪曲収差の形状が前記糸巻き型の形状である場合に、前記補正配置パターンは、少なくとも矩形状の前記配置領域の四隅において最外側の複数の前記電子放出部が前記配置領域の四辺に対して斜めに並ぶように配置されている第１補正配置パターンとなるように構成されている、項目２に記載のＸ線管の製造方法。

（項目５）
前記補正配置パターンを取得するステップにおいて、前記歪曲収差の形状が前記樽型の形状である場合に、前記補正配置パターンは、少なくとも矩形状の前記配置領域の四辺の各々の中央部において前記電子放出部が配置されていない第２補正配置パターンとなるように構成されている、項目２に記載のＸ線管の製造方法。

（項目６）
前記補正配置パターンを取得するステップにおいて、前記歪曲収差の形状が前記樽型の形状である場合に、前記補正配置パターンは、少なくとも矩形状の前記配置領域の四辺の各々において最外側の複数の前記電子放出部が前記配置領域の中央に向かって傾斜して窪むように並んで配置されている第２補正配置パターンとなるように構成されている、項目２に記載のＸ線管の製造方法。

（項目７）
複数の前記電子放出部と前記レンズとを含む前記Ｘ線管の設計情報に基づいて、前記ターゲット上に生じる歪曲収差の形状を取得するステップをさらに備える、項目１～６のいずれか１項に記載のＸ線管の製造方法。

（項目８）
複数の前記電子放出部は、複数の電界放出電子源により構成され、複数の前記電界放出電子源の各々は、前記ターゲットへ前記電子線を照射するように構成されている、項目１～７のいずれか１項に記載のＸ線管の製造方法。

（項目９）
基板上の配置領域にアレイ状に配置され、電子線を照射する複数の電子放出部と、前記電子放出部とターゲットの間に配置され、前記ターゲット上に複数の前記電子放出部全体の外形形状が結像される結像点が形成されるように前記電子線を集束するように構成されたレンズと、を含むＸ線管と、
前記Ｘ線管から出射されたＸ線を検出する検出器と、
前記検出部から出力される検出信号に基づいて画像を生成する画像処理部とを備え、
前記Ｘ線管の前記基板上の配置領域における前記電子放出部の配置パターンは、前記ターゲット上に生じる歪曲収差を補正するように前記電子放出部が配置された補正配置パターンであるように構成されている、Ｘ線撮影装置。

（項目１０）
前記ターゲット上に生じる前記歪曲収差の形状は、糸巻き型の形状および樽型の形状のうちのいずれかである、項目９に記載のＸ線撮影装置。

（項目１１）
前記歪曲収差の形状が前記糸巻き型の形状である場合に、前記補正配置パターンは、少なくとも矩形状の前記配置領域の四隅において前記電子放出部が配置されていない第１補正配置パターンとなるように構成されている、項目９に記載のＸ線撮影装置。

（項目１２）
前記歪曲収差の形状が前記糸巻き型の形状である場合に、前記補正配置パターンは、少なくとも矩形状の前記配置領域の四隅において最外側の複数の前記電子放出部が前記配置領域の四辺に対して斜めに並ぶように配置されている第１補正配置パターンとなるように構成されている、項目１０に記載のＸ線撮影装置。

（項目１３）
前記歪曲収差の形状が前記樽型の形状である場合に、前記補正配置パターンは、少なくとも矩形状の前記配置領域の四辺の各々の中央部において前記電子放出部が配置されていない第２補正配置パターンとなるように構成されている、項目１０に記載のＸ線撮影装置。

（項目１４）
前記歪曲収差の形状が前記樽型の形状である場合に、前記補正配置パターンは、少なくとも矩形状の前記配置領域の四辺の各々において最外側の複数の前記電子放出部が前記配置領域の中央に向かって傾斜して窪むように並んで配置されている第２補正配置パターンとなるように構成されている、項目１０に記載のＸ線撮影装置。

（項目１５）
複数の前記電子放出部は、複数の電界放出電子源により構成され、複数の前記電界放出電子源の各々は、前記ターゲットへ電子線を照射するように構成されている、項目９～１４のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。

１ Ｘ線管
２ 検出器
９ 電子線
１０ Ｘ線
１１ ターゲット
１２ 電子放出部
１４ 電磁レンズ
３０ 電界放出電子源
３１ 基板
３６ 配置領域
５１ 糸巻き型の歪曲収差
５２ 樽型の歪曲収差
６１ 第１補正配置パターン
６２ 第２補正配置パターン
６３ 四隅
６４ 四辺の中央部
９０ 被写体
１００ Ｘ線撮影装置

Claims (15)

1. 基板上の配置領域にアレイ状に配置され、電子線を照射する複数の電子放出部と、前記電子放出部とターゲットの間に配置され、前記ターゲット上に複数の前記電子放出部全体の外形形状が結像される結像点が形成されるように前記電子線を集束するように構成されたレンズと、を含むＸ線管における、前記ターゲット上に生じる歪曲収差の形状に基づいて、前記歪曲収差を補正するように前記電子放出部が配置された補正配置パターンを取得するステップと、
   前記取得した前記補正配置パターンに基づいて、前記基板上に前記電子放出部を形成するステップと、を備える、Ｘ線管の製造方法。
2. 前記ターゲット上に生じる前記歪曲収差の形状は、糸巻き型の形状および樽型の形状のうちのいずれかである、請求項１に記載のＸ線管の製造方法。
3. 前記補正配置パターンを取得するステップにおいて、前記歪曲収差の形状が前記糸巻き型の形状である場合に、前記補正配置パターンは、少なくとも矩形状の前記配置領域の四隅において前記電子放出部が配置されていない第１補正配置パターンとなるように構成されている、請求項２に記載のＸ線管の製造方法。
4. 前記補正配置パターンを取得するステップにおいて、前記歪曲収差の形状が前記糸巻き型の形状である場合に、前記補正配置パターンは、少なくとも矩形状の前記配置領域の四隅において最外側の複数の前記電子放出部が前記配置領域の四辺に対して斜めに並ぶように配置されている第１補正配置パターンとなるように構成されている、請求項２に記載のＸ線管の製造方法。
5. 前記補正配置パターンを取得するステップにおいて、前記歪曲収差の形状が前記樽型の形状である場合に、前記補正配置パターンは、少なくとも矩形状の前記配置領域の四辺の各々の中央部において前記電子放出部が配置されていない第２補正配置パターンとなるように構成されている、請求項２に記載のＸ線管の製造方法。
6. 前記補正配置パターンを取得するステップにおいて、前記歪曲収差の形状が前記樽型の形状である場合に、前記補正配置パターンは、少なくとも矩形状の前記配置領域の四辺の各々において最外側の複数の前記電子放出部が前記配置領域の中央に向かって傾斜して窪むように並んで配置されている第２補正配置パターンとなるように構成されている、請求項２に記載のＸ線管の製造方法。
7. 複数の前記電子放出部と前記レンズとを含む前記Ｘ線管の設計情報に基づいて、前記ターゲット上に生じる歪曲収差の形状を取得するステップをさらに備える、請求項１に記載のＸ線管の製造方法。
8. 複数の前記電子放出部は、複数の電界放出電子源により構成され、複数の前記電界放出電子源の各々は、前記ターゲットへ前記電子線を照射するように構成されている、請求項１～７のいずれか１項に記載のＸ線管の製造方法。
9. 基板上の配置領域にアレイ状に配置され、電子線を照射する複数の電子放出部と、前記電子放出部とターゲットの間に配置され、前記ターゲット上に複数の前記電子放出部全体の外形形状が結像される結像点が形成されるように前記電子線を集束するように構成されたレンズと、を含むＸ線管と、
   前記Ｘ線管から出射されたＸ線を検出する検出器と、
   前記検出部から出力される検出信号に基づいて画像を生成する画像処理部とを備え、
   前記Ｘ線管の前記基板上の配置領域における前記電子放出部の配置パターンは、前記ターゲット上に生じる歪曲収差を補正するように前記電子放出部が配置された補正配置パターンであるように構成されている、Ｘ線撮影装置。
10. 前記ターゲット上に生じる前記歪曲収差の形状は、糸巻き型の形状および樽型の形状のうちのいずれかである、請求項９に記載のＸ線撮影装置。
11. 前記歪曲収差の形状が前記糸巻き型の形状である場合に、前記補正配置パターンは、少なくとも矩形状の前記配置領域の四隅において前記電子放出部が配置されていない第１補正配置パターンとなるように構成されている、請求項１０に記載のＸ線撮影装置。
12. 前記歪曲収差の形状が前記糸巻き型の形状である場合に、前記補正配置パターンは、少なくとも矩形状の前記配置領域の四隅において最外側の複数の前記電子放出部が前記配置領域の四辺に対して斜めに並ぶように配置されている第１補正配置パターンとなるように構成されている、請求項１０に記載のＸ線撮影装置。
13. 前記歪曲収差の形状が前記樽型の形状である場合に、前記補正配置パターンは、少なくとも矩形状の前記配置領域の四辺の各々の中央部において前記電子放出部が配置されていない第２補正配置パターンとなるように構成されている、請求項１０に記載のＸ線撮影装置。
14. 前記歪曲収差の形状が前記樽型の形状である場合に、前記補正配置パターンは、少なくとも矩形状の前記配置領域の四辺の各々において最外側の複数の前記電子放出部が前記配置領域の中央に向かって傾斜して窪むように並んで配置されている第２補正配置パターンとなるように構成されている、請求項１０に記載のＸ線撮影装置。
15. 複数の前記電子放出部は、複数の電界放出電子源により構成され、複数の前記電界放出電子源の各々は、前記ターゲットへ電子線を照射するように構成されている、請求項９～１４のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。

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