JP3105292B2 - 単色x線放射用放射線源 - Google Patents
単色x線放射用放射線源Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J35/00—X-ray tubes
- H01J35/02—Details
- H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
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Description
ードと、アノードにより囲われX線放射を蛍光放射に変
換するターゲットと、ターゲットとアノードとの間に位
置しターゲットを電子から遮蔽するスクリーンとからな
る単色X線放射を実質的に発生する放射源に係る。
716618号から公知である。金属スクリーンは(散
乱した)電子をターゲットから離間して保つのに役立
ち、実質的に単色蛍光放射以外のターゲットに発生する
多色制御放射に導く。このスクリーンは、アノードによ
り放射されたX線放射により横切られ、ターゲットで蛍
光放射に変換される。スクリーンが過剰量のX線放射を
吸収し、他方でそれ自体散乱した又は2次電子(多色)
X線放射により放射するのを避けるため、スクリーンは
出来るかぎり薄く作られ、低原子材料(例えば(タンタ
ルのターゲットに対し)チタン)からなる。
光放射線又は単色X線放射が発生しうるような方法で前
記の種類の放射源を構成しなければならない。本発明に
よれば、スクリーンが高原子番号を有する素子からなる
ことによって目的は達せられる。
高原子番号(本発明による用語「高」は、ターゲット材
料の原子番号からの差が関連した原子番号と比較して小
さい原子番号を意味すると理解さるべきである)を有す
る素子からなるスクリーンが、低原子素子からなる高強
度のスクリーンよりアノードからのX線放射を多く吸収
するが、制動放射は高原子番号を有する素子からなるス
クリーンにより発生され、その制動放射はターゲットで
主に蛍光放射に変換されるという事実の認識に基づいて
いる。従って、全ての蛍光放射の出力は増加しうる。
ン及びターゲットが夫々高原子番号を有する同じ素子か
らなることを確実にする。本発明の更なる実施例では、
スクリーン及びターゲットがタンタルからなることを確
実にする。別な実施例の利点は、一方で、ターゲット及
びスクリーンの熱膨脹は熱が機械的応力に導かないよう
両方の場合に同じであり、他方で発生したスペクトルの
スペクトル純度は、スクリーンに発生した特性放射がタ
ーゲットに発生した蛍光放射と同じ波長を有するので、
劣化を出来るだけ最小の範囲にすることからなる。ター
ゲット及びスクリーン用材料としてタンタルを使用する
には、この材料の高溶融点は、放射源がチタンのスクリ
ーンからなる公知の放射源で可能であり、相当に高い電
力により作用されうるよう付加的効果である。
作状態で真空化され、アノード、スクリーン及びターゲ
ットが位置する空間を囲む外囲器からなることが確実と
される。公知の放射源において、スクリーンは、ターゲ
ット及びそれに向う面が大気酸素と接触するよう真空密
方法で放射源を密封する一方、ターゲット及びこのスク
リーン面は、夫々この更なる実施例では放射源の真空空
間内に位置する。従って、スクリーン及びターゲットは
更に高温を耐えることが可能である。
ら生じる放射だけがコリメータ装置を通るよう構成され
るコリメータ装置が提供される。その結果、スクリーン
で発生した制動放射は可能な限り大部分が抑圧される。
例を示す。軸1に関して回転放射になされた放射源は外
囲器4を介して真空密方法で互いに接続されたカソード
部分2及びアノード部分3からなる。カソード部分2
は、アイソレータ(図示せず)を介して、金属からな
り、それに関して例えば160KV又はそれ以上の電圧
を有する外囲器4に接続される。それは、リングのよう
な対称の軸1を囲む電熱線21をと、所望の方法で電熱
線21から放出された電子の経路を形成する電子ビーム
整形器22とからなる。
からなる中空本体からなり、その空洞は外部から図示し
ない方法で供給された液体冷却剤により動作状態で横切
られる。分離壁34は冷却剤入口から冷却剤出口へ(双
方図示せず)最も短い経路に沿って冷却剤が流れるのを
防ぐ。アノード本体の部分32及び33は例えば銅から
なる。アノード本体32,33の部分32は、カソード
部2に向いた内面を有し、円錐台の発生面31の形を有
する。この発生面31は高原子番号を有する材料、望ま
しくは金で被覆される、動作状態での電熱線から放出さ
れた電子はこの内面に当たる。従って、この面は以下
「アノード」と呼ぶ。アノード31に当たる電子はアノ
ード部分とカソード部分間の電圧により決定された量子
エネルギーまでの連続スペクトルを有するX線放射を発
生し、このスペクトルに略68.8KeVでK線を有す
る金の線スペクトルが重畳される。
て、円錐の形を有し、その先端点がカソード部2から離
れたタンタルのターゲット36に当たる。ターゲット
は、ターゲット内のターゲットのK吸収端以上のエネル
ギー(タンタルに対して略67.4KeV)を有するX
線量子を、その量子エネルギーがターゲット材料の特性
エネルギー(タンタルに対して57.5KeV)に対応
する単色蛍光放射に変換する。
は窓37により真空密方法で封止されるアノード本体3
2,33の円板形部分33の中央孔に固定される。
一部はアノード31で拡散された後、望ましくはターゲ
ット36の方へ加速されることは必然である。これらの
電子がターゲットに当たる場合、それらはそこに付加的
に望ましくない連続スペクトルを生じる。従って、スク
リーン35はこれらの電子がターゲット36から離れた
ままでなければならない。
ようスクリーン35に当たるという事実を利用する。こ
のため、スクリーンは高原子番号を有する素子からなる
か、かかる素子を充分な程度まで含まねばならない。こ
の素子の原子番号は、いずれにせよターゲットよりわず
かに小さくなければならないが、50を越えるべきであ
る。スクリーンの電子放射窓は、特性放射の他に多色
(制動)放射を発生する。この放射線の実質的に大部分
はスクリーンがターゲットをしっかり囲むのでアノード
の放射線以上にターゲットに当たる。
容量のために適した素子は例えばタングステンである。
しかし、タンタルターゲットの場合に、タンタルのよう
なスクリーンはタングステンのスクリーンより更に好ま
しい。実際、タングステンの特性放射の量子エネルギー
はタンタルより略2KeV高い。たとえスクリーンによ
り出射されたX線放射が外部に直接通るのを防がなけれ
ばならないとしても、この放射はターゲットで弾性を生
じるか、コンプトン散乱を生じ、外部に通り、放射のス
ペクトル純度に悪影響を及ぼすことを妨げない。反対
に、ターゲット及びスクリーンが同じ材料(タンタル)
からなる場合、タンタルのターゲットと共にタンタルの
スクリーンがタングステンのスクリーンよりターゲット
により出射された放射のより高いスペクトル純度を生じ
るので、これらの問題は起こらない。更なる付加的利点
は、この場合に、スクリーン及びターゲットがこれらの
部分が動作中に受ける高温で重要である膨脹の同じ熱係
数を有することである。
ゲット36から離間して保つよう十分に厚くなければな
らないが、他方でアノード31により出射された放射を
過剰に減衰しないよう十分に薄くなければならない。ス
クリーンの壁の厚さに対する適切な値は0.1mmであ
る。このスクリーンは同じ厚さを有するチタンのスクリ
ーンより更にX線放射を吸収するが、付加的に発生した
X線放射のため、ターゲット36による準単色放射のよ
り高い出射が同じ壁厚さを有するチタンのスクリーンよ
り得られる。
ンに当たる散乱した電子の数より略10の係数倍だけ越
え、また平均で最初に述べた電子のエネルギーが散乱し
た電子のそれより大きいが、そのより小さい面領域及び
壁厚さ及び冷却の低下のため動作中アノード本体よりも
相当に熱くなる。従って放射源に供給されうる電力はス
クリーン3の温度抵抗により制限される。この点で、タ
ンタルのスクリーンはその相当に高い融点のためチタン
のスクリーンが望ましい。電力の蛍光放射への実質的に
改善された変換と関連して、準単色放射線の強度はチタ
ンのスクリーンを有する放射源より何倍も大きくなりう
ることになる。
のを可能とするために、タンタルの一部が大気酸素と接
触するのを避けなければならない。従って、スクリーン
は放射源を西独公開特許明細書第3716618号の如
く真空密方法で外部に封止しなければならないが、外囲
器の内部にある真空がスクリーンの内部空間に亘るよう
1つ又はそれ以上の小さい開口(図示せず)が設けられ
なければならない。
発散窓37により外部に対し封止される。放射発散窓は
タンタルからなってもよい小さい板より構成される。タ
ーゲットと放射発散窓との間のこの材料均等性のため、
放射発散窓の吸収係数はターゲット内に発生した蛍光放
射に対して比較的小さい。
イヤフラム5,6からなるダイヤフラム装置に先行さ
れ、図示しない方法で放射源に接続される。このダイヤ
フラム装置の開口は、スクリーン内で発生され、直接に
照射するX線放射がダイヤフラム装置により大部分抑圧
されるような寸法とされる。従って、スクリーンに発生
された放射の連続スペクトルはダイヤフラム装置を横切
る蛍光放射のスペクトル純度に悪影響することが防がれ
る。このダイヤフラム装置は望ましくは例えばタンタル
のターゲット36及び窓37と同じ材料からなる。
Claims (7)
- 【請求項1】 X線放射を発生するアノードと、アノー
ドにより囲まれるX線放射を蛍光放射に変換するターゲ
ットと、ターゲットとアノードとの間に位置しターゲッ
トを電子から遮蔽するスクリーンとからなり、スクリー
ンは50よりも大きい原子番号を有する素子からなるこ
とを特徴とする単色X線放射を実質的に発生する放射
源。 - 【請求項2】 スクリーン及びターゲットは夫々50よ
りも大きい原子番号を有する同じ素子からなることを特
徴とする請求項1記載の放射源。 - 【請求項3】 スクリーン及びターゲットはタンタルか
らなることを特徴とする請求項2記載の放射源。 - 【請求項4】 放射源は、動作状態で真空化され、アノ
ード、スクリーン及びターゲットが位置する空間を囲む
外囲器からなることを特徴とする請求項1乃至3のうち
いずれか一項記載の放射源。 - 【請求項5】 外囲器はターゲットの蛍光放射を通す窓
により密閉されることを特徴とする請求項4記載の放射
源。 - 【請求項6】 窓はターゲットと同じ材料からなること
を特徴とする請求項5記載の放射源。 - 【請求項7】 望ましくはターゲットと同じ材料からな
り、ターゲットから生じた放射だけがコリメータ装置を
通過しうるよう構成されたコリメータ装置を有すること
を特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか一項記載の
放射源。
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