JP3191554B2 - X線撮像装置 - Google Patents
X線撮像装置Info
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- JP3191554B2 JP3191554B2 JP04831694A JP4831694A JP3191554B2 JP 3191554 B2 JP3191554 B2 JP 3191554B2 JP 04831694 A JP04831694 A JP 04831694A JP 4831694 A JP4831694 A JP 4831694A JP 3191554 B2 JP3191554 B2 JP 3191554B2
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- rays
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-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K7/00—Gamma- or X-ray microscopes
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
- H01J35/112—Non-rotating anodes
- H01J35/116—Transmissive anodes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- X-Ray Techniques (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、X線撮像装置に関する
もので、特に、高解像度X線透視試験に好適な、透過型
ターゲットを使用する微小焦点X線撮像装置に関するも
のである。
もので、特に、高解像度X線透視試験に好適な、透過型
ターゲットを使用する微小焦点X線撮像装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】X線透視試験における検出解像度を支配
する一要因として、X線源の焦点寸法が挙げられる。こ
のため、高解像度が要求されるX線透視試験において
は、微小焦点のマイクロフォーカスX線源が使用されて
いる。
する一要因として、X線源の焦点寸法が挙げられる。こ
のため、高解像度が要求されるX線透視試験において
は、微小焦点のマイクロフォーカスX線源が使用されて
いる。
【0003】マイクロフォーカスX線源に使用されるタ
ーゲットは、ターゲットを透過したX線を用いる透過形
と、横方向に出たX線を用いる反射形に大別される。解
像度の点では、ターゲット内での電子線の拡がりを小さ
くできるため、透過形が優れている。透過形ターゲット
を使用したX線源については、例えば、特開平2−13
8856号、特開平3−274500号、特開平4−1
44045号に記載されている。集束電子線を透過形薄
膜のターゲットに照射することで得られた微小焦点サイ
ズのX線を試料に照射し、その透過X線を幾何学的に拡
大投影した画像を撮像し、試料の微小な内部構造を観察
する。
ーゲットは、ターゲットを透過したX線を用いる透過形
と、横方向に出たX線を用いる反射形に大別される。解
像度の点では、ターゲット内での電子線の拡がりを小さ
くできるため、透過形が優れている。透過形ターゲット
を使用したX線源については、例えば、特開平2−13
8856号、特開平3−274500号、特開平4−1
44045号に記載されている。集束電子線を透過形薄
膜のターゲットに照射することで得られた微小焦点サイ
ズのX線を試料に照射し、その透過X線を幾何学的に拡
大投影した画像を撮像し、試料の微小な内部構造を観察
する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】解像度を向上させるた
めには、集束電子線のスポット径を小さくすると共に、
透過形ターゲットの膜厚を薄くする必要がある。しか
し、透過形ターゲットの膜厚を薄くする、あるいは、集
束電子線の加速電圧を上げると、発生するX線の強度に
方向性が生じ、撮像したX線透過画像の中心部に明るい
輝点が生じる。このため、画像の質が著しく低下する。
めには、集束電子線のスポット径を小さくすると共に、
透過形ターゲットの膜厚を薄くする必要がある。しか
し、透過形ターゲットの膜厚を薄くする、あるいは、集
束電子線の加速電圧を上げると、発生するX線の強度に
方向性が生じ、撮像したX線透過画像の中心部に明るい
輝点が生じる。このため、画像の質が著しく低下する。
【0005】また、集束電子線のスポット径を小さくす
ると、ターゲットに照射される集束電子線の電流密度が
増加するため、ターゲットの損傷が増大する。
ると、ターゲットに照射される集束電子線の電流密度が
増加するため、ターゲットの損傷が増大する。
【0006】本発明の第1の目的は、画像に明るい輝点
が発生しない、透過形ターゲットを使用したX線撮像装
置を提供することである。
が発生しない、透過形ターゲットを使用したX線撮像装
置を提供することである。
【0007】第2の目的は、ターゲットの寿命の長い、
透過形ターゲットを使用したX線撮像装置を提供するこ
とである。
透過形ターゲットを使用したX線撮像装置を提供するこ
とである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的は、電子
線を発生させ加速する手段と、電子線を集束する手段
と、X線を発生させる透過形ターゲットと、試料を透過
したX線を検出するX線検出手段を使用し、透過形ター
ゲットに照射する集束電子線の進行方向の延長線上に、
X線検出手段を配置しないことにより達成される。
線を発生させ加速する手段と、電子線を集束する手段
と、X線を発生させる透過形ターゲットと、試料を透過
したX線を検出するX線検出手段を使用し、透過形ター
ゲットに照射する集束電子線の進行方向の延長線上に、
X線検出手段を配置しないことにより達成される。
【0009】上記第2の目的は、電子線を発生させ加速
する手段と、電子線を集束する手段と、X線を発生させ
る透過形ターゲットと、透過形ターゲットを冷却する手
段と、試料を透過したX線を検出するX線検出手段よ
り、達成される。
する手段と、電子線を集束する手段と、X線を発生させ
る透過形ターゲットと、透過形ターゲットを冷却する手
段と、試料を透過したX線を検出するX線検出手段よ
り、達成される。
【0010】
【作用】微小焦点サイズのX線源を実現するためには、
透過形ターゲットに照射する電子線を細く絞るだけでは
不十分である。何故なら、ターゲットに入射した電子
は、散乱し、ターゲットの内部まで侵入するためであ
り、例えば、加速電圧100kVの電子線の散乱領域
は、5μm以上であると言われている。このため、ター
ゲットを薄膜にして電子の散乱領域を制限し、焦点サイ
ズを微小化することが必要である。
透過形ターゲットに照射する電子線を細く絞るだけでは
不十分である。何故なら、ターゲットに入射した電子
は、散乱し、ターゲットの内部まで侵入するためであ
り、例えば、加速電圧100kVの電子線の散乱領域
は、5μm以上であると言われている。このため、ター
ゲットを薄膜にして電子の散乱領域を制限し、焦点サイ
ズを微小化することが必要である。
【0011】透過形ターゲットを薄膜にすると、発生す
るX線の強度に方向性が生じる。図1に示すように、透
過形ターゲットに入射する集束電子線の進行方向に発生
するX線の強度が強い。膜厚1μmのタングステンター
ゲットから発生するX線の強度分布の実測例を図2、図
3に示す。図2は集束電子線の加速電圧が75kVのデ
ータであり、図3は加速電圧200kVのデータであ
る。加速電圧が高くなると、X線の強度ピークが急激に
大きくなっている。また、X線の強い範囲はおよそ0.
7度であり、その部分を外すと一定のX線強度が得られ
る。
るX線の強度に方向性が生じる。図1に示すように、透
過形ターゲットに入射する集束電子線の進行方向に発生
するX線の強度が強い。膜厚1μmのタングステンター
ゲットから発生するX線の強度分布の実測例を図2、図
3に示す。図2は集束電子線の加速電圧が75kVのデ
ータであり、図3は加速電圧200kVのデータであ
る。加速電圧が高くなると、X線の強度ピークが急激に
大きくなっている。また、X線の強い範囲はおよそ0.
7度であり、その部分を外すと一定のX線強度が得られ
る。
【0012】従来の透過形ターゲットを使用したX線撮
像装置では、電子銃、透過形ターゲット、試料、X線検
出器が一直線上に並んでいるため、透過形ターゲットに
入射する集束電子線の進行方向にX線検出器が配置され
ていた。このため、X線検出器の中心にX線強度分布の
ピークがあった。
像装置では、電子銃、透過形ターゲット、試料、X線検
出器が一直線上に並んでいるため、透過形ターゲットに
入射する集束電子線の進行方向にX線検出器が配置され
ていた。このため、X線検出器の中心にX線強度分布の
ピークがあった。
【0013】本発明によれば、電子銃と透過形ターゲッ
トを結ぶ直線と、透過形ターゲット、試料、X線検出器
を結ぶ直線とが一致せず、互いに傾いているため、透過
形ターゲットに入射する集束電子線の進行方向にX線検
出器がなく、斜め方向にX線検出器が配置される。この
ため、X線検出器に入射するX線の強度は一様となる。
トを結ぶ直線と、透過形ターゲット、試料、X線検出器
を結ぶ直線とが一致せず、互いに傾いているため、透過
形ターゲットに入射する集束電子線の進行方向にX線検
出器がなく、斜め方向にX線検出器が配置される。この
ため、X線検出器に入射するX線の強度は一様となる。
【0014】次に、ターゲットに照射される電子のエネ
ルギーのうちX線に変換される割合は1%以下であり、
残りの99%は熱に変換されると言われている。このた
め、ターゲットは非常に高温となり、損傷が激しい。そ
こで、反射形ターゲットでは、ターゲットを回転した
り、あるいは、水冷を行なっている。透過形ターゲット
では、2層膜にして熱を逃がすことが行なわれている
が、冷却は行なわれていない。この理由は、透過形ター
ゲットと試料との距離(ワーキング ディスタング:W
D)を縮めるため、ターゲット冷却する構造を配置する
空間が無いためである。透過形ターゲットでは、その微
小焦点寸法を活かすため、試料を透過したX線像を幾何
学的に拡大投影した後検出し、高倍率を得たいがため
に、WDを小さくする必要がある。
ルギーのうちX線に変換される割合は1%以下であり、
残りの99%は熱に変換されると言われている。このた
め、ターゲットは非常に高温となり、損傷が激しい。そ
こで、反射形ターゲットでは、ターゲットを回転した
り、あるいは、水冷を行なっている。透過形ターゲット
では、2層膜にして熱を逃がすことが行なわれている
が、冷却は行なわれていない。この理由は、透過形ター
ゲットと試料との距離(ワーキング ディスタング:W
D)を縮めるため、ターゲット冷却する構造を配置する
空間が無いためである。透過形ターゲットでは、その微
小焦点寸法を活かすため、試料を透過したX線像を幾何
学的に拡大投影した後検出し、高倍率を得たいがため
に、WDを小さくする必要がある。
【0015】本発明によれば、透過形ターゲットの集束
電子線の照射側に円管状の冷却装置を配置し、透過形タ
ーゲットを冷却する。冷却装置は円管上であるため、中
空の所を集束電子線が通過してターゲットに入射する。
冷却装置は電子線の入射面側にあるため、X線の取り出
し面のすぐそばまで試料を近接することができる。
電子線の照射側に円管状の冷却装置を配置し、透過形タ
ーゲットを冷却する。冷却装置は円管上であるため、中
空の所を集束電子線が通過してターゲットに入射する。
冷却装置は電子線の入射面側にあるため、X線の取り出
し面のすぐそばまで試料を近接することができる。
【0016】以上により高解像度なX線撮像装置が実現
できる。高解像度なX線撮像装置の代表的な構成は、電
子銃、電子レンズ、冷却装置、透過形ターゲット、試料
ステージ、X線TV撮影装置、TVモニター装置などか
らなる。電子銃で発生した電子線を電子レンズにより細
く集束し、透過形ターゲットに照射する。この時、ター
ゲットは冷却装置により冷却されている。電子線のビー
ム径を十分に細くし、X線を発生する薄膜を十分に薄く
すると、微小な焦点サイズが得られるため、半影ぼけの
ない鮮明な試料の透視像が得られる。この試料の透視X
線像を斜めに配置したX線TV撮影装置にて検出し、T
Vモニター装置に表示させる。また、試料は、試料ステ
ージで保持しておき、ステージを移動することで、透視
箇所を変える。
できる。高解像度なX線撮像装置の代表的な構成は、電
子銃、電子レンズ、冷却装置、透過形ターゲット、試料
ステージ、X線TV撮影装置、TVモニター装置などか
らなる。電子銃で発生した電子線を電子レンズにより細
く集束し、透過形ターゲットに照射する。この時、ター
ゲットは冷却装置により冷却されている。電子線のビー
ム径を十分に細くし、X線を発生する薄膜を十分に薄く
すると、微小な焦点サイズが得られるため、半影ぼけの
ない鮮明な試料の透視像が得られる。この試料の透視X
線像を斜めに配置したX線TV撮影装置にて検出し、T
Vモニター装置に表示させる。また、試料は、試料ステ
ージで保持しておき、ステージを移動することで、透視
箇所を変える。
【0017】
【実施例】まず、従来の透過形ターゲットを使用したX
線撮像装置の構成を図4に示す。電子銃5で発生した電
子線1を電子レンズ6で集束し、透過形ターゲット2に
照射すると、X線3が発生する。試料7を透過したX線
は拡大投影され、X線検出器8で検出される。このと
き、電子銃5、透過形ターゲット2、試料7、X線検出
器8は中心軸9上に並んでいる。透過形ターゲット2の
膜厚を薄くすると、中心軸方向に発生するX線の強度が
増加し、X線検出器8では、中心が明るく検出される。
線撮像装置の構成を図4に示す。電子銃5で発生した電
子線1を電子レンズ6で集束し、透過形ターゲット2に
照射すると、X線3が発生する。試料7を透過したX線
は拡大投影され、X線検出器8で検出される。このと
き、電子銃5、透過形ターゲット2、試料7、X線検出
器8は中心軸9上に並んでいる。透過形ターゲット2の
膜厚を薄くすると、中心軸方向に発生するX線の強度が
増加し、X線検出器8では、中心が明るく検出される。
【0018】本発明によるX線撮像装置の第1の実施例
を図5に示す。電子銃5で発生した電子線1は、電子レ
ンズ6で集束され、透過形ターゲットに照射される。透
過形ターゲットは、X線の発生するタングステン膜10
と、タングステン膜を保持するベリリウム膜11の2層
膜であり、さらに、タングステン膜10の上には、メッ
シュ12が密着している。この透過形ターゲットは、押
え13により電子冷却素子14に密着されている。偏向
コイル15により電子線1はタングステン膜10上を走
査され、そこから発生する反射電子、あるいは2次電子
が電子線検出器16で検出される。走査像検出回路17
は、偏向コイル15を駆動し、電子線検出器16からの
信号を受け、生成した走査電子像をディスプレイ18に
表示する。電子線1の通路は、真空容器19で密閉さ
れ、バルブ20を介して、真空ポンプ21で真空に保た
れている。真空容器19の一部は、X線3を取り出すベ
リリウムの窓22になっている。試料7を透過したX線
像はX線イメージインテンシファイア22で光学像に変
換され、検出像がディスプレイ25に表示される。
を図5に示す。電子銃5で発生した電子線1は、電子レ
ンズ6で集束され、透過形ターゲットに照射される。透
過形ターゲットは、X線の発生するタングステン膜10
と、タングステン膜を保持するベリリウム膜11の2層
膜であり、さらに、タングステン膜10の上には、メッ
シュ12が密着している。この透過形ターゲットは、押
え13により電子冷却素子14に密着されている。偏向
コイル15により電子線1はタングステン膜10上を走
査され、そこから発生する反射電子、あるいは2次電子
が電子線検出器16で検出される。走査像検出回路17
は、偏向コイル15を駆動し、電子線検出器16からの
信号を受け、生成した走査電子像をディスプレイ18に
表示する。電子線1の通路は、真空容器19で密閉さ
れ、バルブ20を介して、真空ポンプ21で真空に保た
れている。真空容器19の一部は、X線3を取り出すベ
リリウムの窓22になっている。試料7を透過したX線
像はX線イメージインテンシファイア22で光学像に変
換され、検出像がディスプレイ25に表示される。
【0019】第1の実施例の動作を以下に示す。電子銃
5は、電子を発生し、所定の管電圧まで電子を加速す
る。電子を発生させるフィラメントは、高輝度なランタ
ンヘキサボライト(LaB6)が望ましいが、一般的な
タングステン(W)でも良い。電子レンズ6は、所望の
X線焦点寸法以下に電子線を集束させる働きがある。高
分解能を得るためには、微小な焦点寸法が不可欠であ
り、例えば、1μm程度に電子線を集束する。
5は、電子を発生し、所定の管電圧まで電子を加速す
る。電子を発生させるフィラメントは、高輝度なランタ
ンヘキサボライト(LaB6)が望ましいが、一般的な
タングステン(W)でも良い。電子レンズ6は、所望の
X線焦点寸法以下に電子線を集束させる働きがある。高
分解能を得るためには、微小な焦点寸法が不可欠であ
り、例えば、1μm程度に電子線を集束する。
【0020】図5には1個の電磁レンズを図示している
が、電子線を細く絞るためには、複数個の電磁レンズを
使用するのが望ましく、また、静電レンズを使用するこ
とも考えられる。透過形ターゲットは、ベリリウム膜1
1の上にタングステン膜10をスパッタリングやCVD
により蒸着した2層膜である。ベリリウム膜11の膜厚
は10から数百μmであり、タングステン膜10の膜厚
は、所望のX線焦点寸法以下、例えば、1から4μmと
する。タングステン膜10の表面に集束電子線1が確実
に絞られているかを確認するために、透過形ターゲット
表面の走査電子像を検出する。透過形ターゲットの表面
が最も鮮明に見えるように電子レンズに励磁電流を調整
し、電子線の焦点を合わせる。タングステン膜10の表
面は滑らかであるため、その上にメッシュを密着させ、
メッシュパターンを検出して焦点を合わすと良い。メッ
シュには、銅製の1000メッシュや2000メッシュ
が入手しやすく、便利である。
が、電子線を細く絞るためには、複数個の電磁レンズを
使用するのが望ましく、また、静電レンズを使用するこ
とも考えられる。透過形ターゲットは、ベリリウム膜1
1の上にタングステン膜10をスパッタリングやCVD
により蒸着した2層膜である。ベリリウム膜11の膜厚
は10から数百μmであり、タングステン膜10の膜厚
は、所望のX線焦点寸法以下、例えば、1から4μmと
する。タングステン膜10の表面に集束電子線1が確実
に絞られているかを確認するために、透過形ターゲット
表面の走査電子像を検出する。透過形ターゲットの表面
が最も鮮明に見えるように電子レンズに励磁電流を調整
し、電子線の焦点を合わせる。タングステン膜10の表
面は滑らかであるため、その上にメッシュを密着させ、
メッシュパターンを検出して焦点を合わすと良い。メッ
シュには、銅製の1000メッシュや2000メッシュ
が入手しやすく、便利である。
【0021】電子線の焦点を合わせた後は、走査を止
め、タングステン膜10上の一点に照射して、X線源を
固定する。照射する点を日によって変えることで、タン
グステン膜10のダメージを減らすことができ、長期間
交換の必要が無い。電子線の照射により発生した熱によ
り高温になった透過形ターゲットを冷却するため、透過
形ターゲットは電子冷却素子14に密着されている。電
子冷却素子14は、透過形ターゲットの熱を真空容器1
9に伝えるヒートポンプの働きをする。透過形ターゲッ
トは、真空中にあるため、室温以下に冷却しても露や霜
の心配が無く、ゼロ度以下に冷却することができる。ま
た、真空中であるため、断熱性が良く、冷却効率が良
い。電子冷却素子14を使用せず、環状のパイプで水冷
するだけでも効果はある。
め、タングステン膜10上の一点に照射して、X線源を
固定する。照射する点を日によって変えることで、タン
グステン膜10のダメージを減らすことができ、長期間
交換の必要が無い。電子線の照射により発生した熱によ
り高温になった透過形ターゲットを冷却するため、透過
形ターゲットは電子冷却素子14に密着されている。電
子冷却素子14は、透過形ターゲットの熱を真空容器1
9に伝えるヒートポンプの働きをする。透過形ターゲッ
トは、真空中にあるため、室温以下に冷却しても露や霜
の心配が無く、ゼロ度以下に冷却することができる。ま
た、真空中であるため、断熱性が良く、冷却効率が良
い。電子冷却素子14を使用せず、環状のパイプで水冷
するだけでも効果はある。
【0022】発生したX線は、ベリリウム窓22を介し
て、外部に取り出される。X線は、電子線の進行方向に
強度のピークを持つため、X線検出器を電子線の進行方
向の延長線上に置かずに斜め方向に置く。これにより、
X線検出器には一様な強度のX線が入射する。試料7も
斜めに置く必要があるため、真空容器19のX線取り出
し口周辺は円錐形状であることが望ましい。X線検出器
は、X線イメージインテンシファイアとビデオカメラで
構成されている。試料7の透過X線像は、X線イメージ
インテンシファイア22で可視光像に変換され、ファイ
バープレート23で伝送され、CCDイメージセンサ2
4で検出される。もちろん、ビデオカメラとしてCCD
イメージセンサ以外に撮像管を使用することも可能であ
る。X線透過画像は一般にノイズが多いため、検出画像
の加算がよく行なわれる。長時間露光タイプのCCDイ
メージセンサを使用すると、素子上で画像を加算できる
ため、好都合である。また、X線イメージインテンシフ
ァイア22とCCDイメージセンサ24とのカップリン
グはファイバープレートを用いずにレンズを用いても良
い。
て、外部に取り出される。X線は、電子線の進行方向に
強度のピークを持つため、X線検出器を電子線の進行方
向の延長線上に置かずに斜め方向に置く。これにより、
X線検出器には一様な強度のX線が入射する。試料7も
斜めに置く必要があるため、真空容器19のX線取り出
し口周辺は円錐形状であることが望ましい。X線検出器
は、X線イメージインテンシファイアとビデオカメラで
構成されている。試料7の透過X線像は、X線イメージ
インテンシファイア22で可視光像に変換され、ファイ
バープレート23で伝送され、CCDイメージセンサ2
4で検出される。もちろん、ビデオカメラとしてCCD
イメージセンサ以外に撮像管を使用することも可能であ
る。X線透過画像は一般にノイズが多いため、検出画像
の加算がよく行なわれる。長時間露光タイプのCCDイ
メージセンサを使用すると、素子上で画像を加算できる
ため、好都合である。また、X線イメージインテンシフ
ァイア22とCCDイメージセンサ24とのカップリン
グはファイバープレートを用いずにレンズを用いても良
い。
【0023】本発明によるX線撮像装置の第2の実施例
を図6に示す。電子銃5で発生した電子線1は、電子レ
ンズ6で集束され、透過形ターゲットに照射される。透
過形ターゲットは、X線の発生するタングステン膜10
と、タングステン膜を保持するベリリウム膜11の2層
膜であり、さらに、タングステン膜10の上には、メッ
シュ12が密着している。この透過形ターゲットは、押
え13により電子冷却素子14に密着されている。偏向
コイル15により電子線1はタングステン膜10上を走
査され、そこから発生する反射電子、あるいは2次電子
が電子線検出器16で検出される。
を図6に示す。電子銃5で発生した電子線1は、電子レ
ンズ6で集束され、透過形ターゲットに照射される。透
過形ターゲットは、X線の発生するタングステン膜10
と、タングステン膜を保持するベリリウム膜11の2層
膜であり、さらに、タングステン膜10の上には、メッ
シュ12が密着している。この透過形ターゲットは、押
え13により電子冷却素子14に密着されている。偏向
コイル15により電子線1はタングステン膜10上を走
査され、そこから発生する反射電子、あるいは2次電子
が電子線検出器16で検出される。
【0024】走査像検出回路17は、偏向コイル15を
駆動し、電子線検出器16からの信号を受け、生成した
走査電子像をディスプレイ18に表示する。電子線1の
通路は、真空容器19で密閉され、バルブ20を介し
て、真空ポンプ21で真空に保たれている。真空容器1
9の一部は、X線3を取り出すベリリウムの窓22にな
っている。試料7を透過したX線像はX線イメージイン
テンシファイア22で光学像に変換され、検出像がディ
スプレイ25に表示される。以上、基本的な構成は第1
の実施例と同じである。第1の実施例との違いは、透過
形ターゲットの取付け向きである。第1の実施例では、
電子線照射系の軸と垂直に透過形ターゲットを取り付け
ており、透過形ターゲットに対して垂直に電子線が入射
する。第2の実施例では、斜めに透過形ターゲットが取
り付いており、斜め方向から電子線が入射する。透過形
ターゲットと試料とX線検出器とを平行にすることで、
透過形ターゲットと試料との間隔(WD)を小さくする
ことが容易となり、高倍率を得ることができる。
駆動し、電子線検出器16からの信号を受け、生成した
走査電子像をディスプレイ18に表示する。電子線1の
通路は、真空容器19で密閉され、バルブ20を介し
て、真空ポンプ21で真空に保たれている。真空容器1
9の一部は、X線3を取り出すベリリウムの窓22にな
っている。試料7を透過したX線像はX線イメージイン
テンシファイア22で光学像に変換され、検出像がディ
スプレイ25に表示される。以上、基本的な構成は第1
の実施例と同じである。第1の実施例との違いは、透過
形ターゲットの取付け向きである。第1の実施例では、
電子線照射系の軸と垂直に透過形ターゲットを取り付け
ており、透過形ターゲットに対して垂直に電子線が入射
する。第2の実施例では、斜めに透過形ターゲットが取
り付いており、斜め方向から電子線が入射する。透過形
ターゲットと試料とX線検出器とを平行にすることで、
透過形ターゲットと試料との間隔(WD)を小さくする
ことが容易となり、高倍率を得ることができる。
【0025】X線撮像装置に使用する透過形ターゲット
の第1の実施例を図7に示す。保持層であるベリリウム
膜11の上にX線発生層であるタングステン膜10をス
パッタリングやCVDにより蒸着した2層膜である。X
線は、重金属であるタングステン膜10で発生するが、
軽元素であるベリリウム膜11では殆ど発生しない。ベ
リリウム膜11は、機械的強度を増す働きと、タングス
テン膜10で発生する熱を逃がす働きがある。ベリリウ
ム膜11の膜厚は10から数百μmであり、タングステ
ン膜10の膜厚は、所望のX線焦点寸法以下、例えば、
1から4μmとする。X線発生層としては、タングステ
ン以外の重金属、例えば、モリブデンなどでも構わな
い。保持層としては、ベリリウム以外の軽元素、例え
ば、カーボン等でも良い。タングステン膜10には、走
査像の検出を容易にするため、メッシュを密着する。メ
ッシュには、銅製の1000メッシュや2000メッシ
ュを使用する。
の第1の実施例を図7に示す。保持層であるベリリウム
膜11の上にX線発生層であるタングステン膜10をス
パッタリングやCVDにより蒸着した2層膜である。X
線は、重金属であるタングステン膜10で発生するが、
軽元素であるベリリウム膜11では殆ど発生しない。ベ
リリウム膜11は、機械的強度を増す働きと、タングス
テン膜10で発生する熱を逃がす働きがある。ベリリウ
ム膜11の膜厚は10から数百μmであり、タングステ
ン膜10の膜厚は、所望のX線焦点寸法以下、例えば、
1から4μmとする。X線発生層としては、タングステ
ン以外の重金属、例えば、モリブデンなどでも構わな
い。保持層としては、ベリリウム以外の軽元素、例え
ば、カーボン等でも良い。タングステン膜10には、走
査像の検出を容易にするため、メッシュを密着する。メ
ッシュには、銅製の1000メッシュや2000メッシ
ュを使用する。
【0026】X線撮像装置に使用する透過形ターゲット
の第2の実施例を図8に示す。ベリリウム膜11の上に
タングステン膜10をスパッタリングやCVDにより蒸
着した2層膜である。タングステン膜10には、走査像
の検出を容易にするため、溝を切ってある。溝は、集束
イオンビーム、あるいは、リソグラフィ工程により加工
する。
の第2の実施例を図8に示す。ベリリウム膜11の上に
タングステン膜10をスパッタリングやCVDにより蒸
着した2層膜である。タングステン膜10には、走査像
の検出を容易にするため、溝を切ってある。溝は、集束
イオンビーム、あるいは、リソグラフィ工程により加工
する。
【0027】透過形ターゲットを使用したX線ビーム発
生装置の実施例を図9に示す。電子銃5で発生した電子
線1は、電子レンズ6で集束され、透過形ターゲットに
照射される。透過形ターゲットは、X線の発生するタン
グステン膜10と、タングステン膜を保持するベリリウ
ム膜11の2層膜である。この透過形ターゲットは、押
え13により電子冷却素子14に密着されている。電子
線1の通路は、真空容器19で密閉され、バルブ20を
介して、真空ポンプ21で真空に保たれている。真空容
器19の一部は、X線ビーム3を取り出すベリリウムの
窓22になっている。タングステン膜10を薄くすると
電子線1の進行方向にピークを持つ指向性の高いX線が
発生する。電子線の進行方向の延長線上にX線の取り出
し窓22を設けることで、X線ビームが得られる。
生装置の実施例を図9に示す。電子銃5で発生した電子
線1は、電子レンズ6で集束され、透過形ターゲットに
照射される。透過形ターゲットは、X線の発生するタン
グステン膜10と、タングステン膜を保持するベリリウ
ム膜11の2層膜である。この透過形ターゲットは、押
え13により電子冷却素子14に密着されている。電子
線1の通路は、真空容器19で密閉され、バルブ20を
介して、真空ポンプ21で真空に保たれている。真空容
器19の一部は、X線ビーム3を取り出すベリリウムの
窓22になっている。タングステン膜10を薄くすると
電子線1の進行方向にピークを持つ指向性の高いX線が
発生する。電子線の進行方向の延長線上にX線の取り出
し窓22を設けることで、X線ビームが得られる。
【0028】
【発明の効果】これまでの説明で明らかなように以下の
効果がある。
効果がある。
【0029】X線発生層を薄膜とし、保持層との2層構
造の透過形ターゲットとしたことで、電子の散乱領域が
制限され、微小な焦点サイズのX線源が得られる。
造の透過形ターゲットとしたことで、電子の散乱領域が
制限され、微小な焦点サイズのX線源が得られる。
【0030】薄い透過形ターゲットを使用することで、
電子線の進行方向にX線ビームを発生させることができ
る。
電子線の進行方向にX線ビームを発生させることができ
る。
【0031】電子線の進行方向の延長線上にX線検出手
段を配置しないことにより、一様な強度のX線透過画像
を検出できる。
段を配置しないことにより、一様な強度のX線透過画像
を検出できる。
【0032】環状の冷却機構により透過形ターゲットを
冷却することで、ターゲットの寿命が伸びると共に、大
電流の電子線を照射でき、発生するX線量が増す。さら
に、環状の冷却機構を電子線の照射側に配置すること
で、透過形ターゲットと試料の間隔を短くすることが可
能となり、高倍率が得られる。
冷却することで、ターゲットの寿命が伸びると共に、大
電流の電子線を照射でき、発生するX線量が増す。さら
に、環状の冷却機構を電子線の照射側に配置すること
で、透過形ターゲットと試料の間隔を短くすることが可
能となり、高倍率が得られる。
【0033】電子線を偏向する機能を持たせ、X線発生
層の走査電子像を検出することで、電子線の焦点を確実
にX線発生層に合わすことができる。特に、X線発生層
にメッシュを置くとピントが合わせやすい。
層の走査電子像を検出することで、電子線の焦点を確実
にX線発生層に合わすことができる。特に、X線発生層
にメッシュを置くとピントが合わせやすい。
【0034】電子線を偏向する機能を持たせ、ターゲッ
トが劣化したら、電子線の照射位置をずらすことで、タ
ーゲットの寿命が伸びる。
トが劣化したら、電子線の照射位置をずらすことで、タ
ーゲットの寿命が伸びる。
【0035】薄いX線発生層と支持膜との2層構造とし
た透過形ターゲットに微細な電子線を照射して微小焦点
寸法のX線源を作り、電子光学系の光軸に対して斜め
に、試料とX線検出器(X線イメージインテンシファイ
アと長時間露光タイプのCCDカメラ)を配置すること
で、高解像度のX線撮像装置が得られる。
た透過形ターゲットに微細な電子線を照射して微小焦点
寸法のX線源を作り、電子光学系の光軸に対して斜め
に、試料とX線検出器(X線イメージインテンシファイ
アと長時間露光タイプのCCDカメラ)を配置すること
で、高解像度のX線撮像装置が得られる。
【図1】透過形ターゲットから発生するX線の強度分布
を示す模式図
を示す模式図
【図2】実験で求めた透過形ターゲットから発生するX
線の強度分布を示す図
線の強度分布を示す図
【図3】実験で求めた透過形ターゲットから発生するX
線の強度分布を示す図
線の強度分布を示す図
【図4】従来の透過形ターゲットを使用したX線撮像装
置の構成を示す図
置の構成を示す図
【図5】透過形ターゲットを使用したX線撮像装置の第
1の実施例を示す図
1の実施例を示す図
【図6】透過形ターゲットを使用したX線撮像装置の第
2の実施例を示す図
2の実施例を示す図
【図7】透過形ターゲットの第1の実施例を示す図
【図8】透過形ターゲットの第1の実施例を示す図
【図9】X線ビーム発生装置の実施例を示す図
1 電子線 2 透過形ターゲット
3 X線 5 電子銃 6 電子レンズ
7 試料 8 X線検出器 10 タングステン膜
11 ベリリウム膜 12 メッシュ 14 電子冷却素子
15 偏向コイル 16 電子線検出器 22 X線イメージインテンシ
ファイア 24 CCDカメラ
3 X線 5 電子銃 6 電子レンズ
7 試料 8 X線検出器 10 タングステン膜
11 ベリリウム膜 12 メッシュ 14 電子冷却素子
15 偏向コイル 16 電子線検出器 22 X線イメージインテンシ
ファイア 24 CCDカメラ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−326266(JP,A) 特開 平4−144045(JP,A) 特開 平6−237077(JP,A) 特開 平3−186710(JP,A) 特開 平2−138856(JP,A) 特開 平4−262348(JP,A) 実開 昭54−6881(JP,U) 実公 昭52−56778(JP,Y2) 実公 昭52−56779(JP,Y2) 米国特許5629969(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 23/02 - 23/18 H01J 35/08 G21K 7/00
Claims (6)
- 【請求項1】集束させた電子線を透過型ターゲットに照
射してX線を発生するX線源と、該X線源から発生して
試料を透過したX線を検出するX線検出器とを備えたX
線撮像装置であって、前記透過型ターゲットは、薄いX
線発生層と、該薄いX線発生層の前記電子線を照射する
側と反対側に配置されて該薄いX線発生層を支持する支
持層と、該薄いX線発生層の前記電子線を照射する側に
配置されて該薄いX線発生層を冷却する冷却部とを有
し、前記X線源の光軸に対して前記X線検出器を斜めに
配置したことを特徴とするX線撮像装置。 - 【請求項2】 前記X線源は、前記収束させた電子を走査
するための走査手段と、該走査手段により電子を走査し
て照射された前記透過型ターゲットの走査電子像を検出
する電子像検出手段と、該電子像検出手段で検出した前
記透過型ターゲットの走査電子像を表示する表示手段と
を更に備えたことを特徴とする請求項1記載のX線撮像
装置。 - 【請求項3】 前記透過型ターゲットが、前記薄いX線発
生層の前記収束させた電子を照射する側にメッシュを密
着させていることを特徴とする請求項2記載のX線撮像
装置。 - 【請求項4】 前記薄いX線発生層が、タングステンで形
成されていることを特徴とする請求項2記載のX線撮像
装置。 - 【請求項5】 前記薄いX線発生層の厚さが、1から4μ
mであることを特徴とする請求項2記載のX線撮像装
置。 - 【請求項6】 前記支持層が、ベリリウムで形成されてい
ることを特徴とする請求項2記載のX線撮像装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04831694A JP3191554B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | X線撮像装置 |
US08/404,198 US5629969A (en) | 1994-03-18 | 1995-03-13 | X-ray imaging system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04831694A JP3191554B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | X線撮像装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07260713A JPH07260713A (ja) | 1995-10-13 |
JP3191554B2 true JP3191554B2 (ja) | 2001-07-23 |
Family
ID=12800020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04831694A Expired - Fee Related JP3191554B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | X線撮像装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5629969A (ja) |
JP (1) | JP3191554B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP4608820B2 (ja) * | 2001-06-26 | 2011-01-12 | 株式会社島津製作所 | X線検査装置 |
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