JP4265481B2

JP4265481B2 - Ｘ線発生制御方法およびその装置

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Publication number: JP4265481B2
Application number: JP2004157720A
Authority: JP
Inventors: 真藤田; 知巳田村; 裕樹前田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2024-05-27
Also published as: JP2005340009A

Description

この発明は、工業分野、医療分野などに用いられるＸ線発生制御方法およびその装置に係り、特に、複数の集束手段によって電子ビームを集束させる技術に関する。

Ｘ線発生装置では、電子銃を構成する陰極（電子源）から発生した電子ビームを加速させてターゲットに衝突させることでＸ線を発生させる。Ｘ線を発生させる際には、ターゲットに電子ビームを衝突させるまでに、光学の集束レンズと同様に集束コイル（集束手段）によって電子ビームを集束させる。

従来では陰極としてタングステンで形成されたフィラメントを用いていたが、近年では消耗や切断に強い６ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）や６ホウ化セリウム（ＣｅＢ_６）などで形成された単結晶あるいは焼結体のチップを用いている。これらのチップを用いることでフィラメントを用いたときよりも高輝度で、かつ高分解能化を実現することができる。

なお、上述した高分解能化を実現した場合には、高分解能のモードでは一般にＸ線量が減少してＸ線画像が暗くなる場合がある。そこで、実用上の理由によりＸ線画像が明るい中分解能のモードを兼ね備える必要がある。高分解能・中分解能間での選択を可能とするために、複数の集束コイルを備える。特に、２つの集束コイルを備えた場合、すなわち集束コイルを２段に設けた場合には、電子銃側の集束コイルを『第１集束コイル』とし、ターゲット側の集束コイルを『第２集束コイル』としたときに、第１集束コイルで電子ビームが集束した後に、第２集束コイルでターゲット上に集束し、微小スポットからＸ線が発生する。なお、このとき、第１集束コイルと第２集束コイルとの間に電子ビームが一旦結像する中間クロスオーバが形成される。これらの２段以上の集束コイルにより中間クロスオーバを形成して微小スポットを形成する手法は、高い縮小率が必要な走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などで広く使われている手法である（例えば、非特許文献１参照）。

ところで、Ｘ線量を制御するのは、従来では陰極から発生した電子ビーム量（『エミッション電流』とも呼ばれる）を制御することで行われている。このエミッション電流を制御するには、以下のような手法で行われている。

すなわち、電子銃は、陰極（カソード），ウェネルト電極，陽極（アノード）から構成され、陰極からターゲットに向かう電子ビームの照射方向には、陰極と集束コイルとの間に、上述したウェネルト電極，陽極を順に配設している。陽極は、陰極から発生する電子ビームを引き出し、この陽極による引き出しで電子ビームはターゲットに向かって加速する。そして、ウェネルト電極は、陽極によって引き出される陰極からの電子ビーム量、すなわちエミッション電流を制御するもので、ウェネルト電極の電位によってエミッション電流を変えることができる。なお、集束コイルを２段以上に設けた場合においても、上述したような電子ビーム量の制御によってＸ線量を制御している。
実験物理学講座２３電子顕微鏡，上田良二編共立出版（１９８２），P327-330

しかしながら、ウェネルト電極を操作してエミッション電流を制御することで、Ｘ線量を制御しても、所望の量のＸ線が得られない場合がある。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、電子ビーム量およびＸ線量を正確に制御することができるＸ線発生制御方法およびその装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、発明者らは、以下のような知見を得た。すなわち、制御されるエミッション電流とＸ線量とをそれぞれ測定した場合、図１３に示すような測定結果が得られたが、その結果からもエミッション電流とＸ線量との間には比例関係のような単純な相関関係がないことがわかる。なお、図１３は、陰極として単結晶の６ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）を用いており、縦軸をＸ線量とし、横軸をエミッション電流とし、陰極に印加する管電圧を４０ｋＶから１６０ｋＶまで２０ｋＶずつ変えたときのグラフである。より具体的に説明すると、管電圧を１００ｋＶ以上にするとエミッション電流を多く設定するのにも関わらずＸ線量が低下する領域がみられる。

そこで、ウェネルト電極付近での電子ビーム量（すなわちエミッション電流）以外の要素でＸ線量を制御することに着目してみた。上述した集束コイルを２段に設けた場合には、集束コイルに流す電流、すなわち励起強度を離散的に変えることでレンズ系倍率を変えて電子ビームの縮小率やターゲットに到達する電子ビーム量などを制御する。また、Ｘ線量はエミッション電流よりもターゲットに到達する電子ビーム量（『ターゲット電流』とも呼ばれる）と深い相関関係があり、ターゲット電流に比例することがわかった。そこで、励起強度などに代表される集束コイル（集束手段）の操作量に着目してみて、この集束コイルの操作量に基づいてターゲットに到達する電子ビーム量であるターゲット電流やＸ線量を制御するという知見を得た。なお、これらエミッション電流やターゲット電流を特定しない一般的な電子ビーム量は、『管電流』とも呼ばれている。したがって、管電流は電子ビーム量と同義であって、管電流はエミッション電流やターゲット電流を包含していることに留意されたい。

このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。

（削除）

すなわち、請求項１に記載の発明は、複数の集束手段により電子ビームを集束させて、電子ビームのターゲットへの衝突によりＸ線を発生させることで、Ｘ線の発生を制御するＸ線発生制御方法であって、（Ａ）複数の集束手段のうち２つの集束手段について、所定の条件において一方の集束手段を操作する操作量、またはターゲットに到達する電子ビーム量あるいはＸ線量のいずれか１つを決定すればそれに連動して残りを決定する工程、（Ｂ）前記所定の条件において前記一方の集束手段の操作量を決定すればそれに連動して他方の集束手段の操作量を決定する工程を備え、前記（Ａ）および（Ｂ）の工程により前記電子ビーム量を制御するとともにＸ線量を制御し、前記方法は、（Ｃ）前記ターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量を入力により決定する工程を備え、前記（Ａ）の工程は、（Ａ_１）前記一方の集束手段の操作量、および前記（Ｃ）の工程で入力された電子ビーム量またはＸ線量について互いの関係が前記所定の条件において成立する第１相関関係に基づく演算により、一方の集束手段の操作量を決定する工程からなり、前記（Ｂ）の工程は、（Ｂ_１）前記第１相関関係に基づく演算で求められた一方の集束手段の操作量、および前記他方の集束手段の操作量について互いの関係が前記所定の条件において成立する第２相関関係に基づく演算により、他方の集束手段の操作量を決定する工程からなり、（Ａ）の工程，（Ｂ）の工程の順に行い、前記２つの演算で求められた２つの集束手段の操作量に基づいて各集束手段を操作することで、前記電子ビーム量を制御するとともにＸ線量を制御することを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、（Ａ）複数の集束手段のうち２つの集束手段について、所定の条件において前記一方の集束手段を操作する操作量、またはターゲットに到達する電子ビーム量あるいはＸ線量のいずれか１つを決定すればそれに連動して残りを決定する工程、（Ｂ）上述した所定の条件において一方の集束手段の操作量を決定すればそれに連動して他方の集束手段の操作量を決定する工程を備えている。つまり、ターゲットに到達する制御されるべき電子ビーム量またはＸ線量から先に決定して、一方および他方の集束手段の操作量を決定する場合には、先ず上述した電子ビーム量またはＸ線量を決定すれば、（Ａ）の工程において電子ビーム量またはＸ線量に連動して一方の集束手段の操作量を決定し、その後に、決定された一方の集束手段の操作量に連動して（Ｂ）の工程において他方の集束手段の操作量を決定する。逆に、一方の集束手段の操作量から先に決定して、他方の集束手段およびターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量を決定する場合には、先ず上述した一方の集束手段の操作量を決定すれば、（Ｂ）の工程において一方の集束手段の操作量に連動して他方の集束手段の操作量を決定するとともに、（Ａ）の工程において一方の集束手段の操作量に連動してターゲットに到達する制御されるべき電子ビーム量またはＸ線量を決定する。このように（Ａ）および（Ｂ）の工程によりターゲットに到達する電子ビーム量（ターゲット電流）を制御して、制御されたターゲット電流からＸ線量を制御する。その結果、ウェネルト電極を操作してウェネルト電極付近の電子ビーム量（エミッション電流）を制御するとともにＸ線量を制御する手法と比較すると、電子ビーム量およびＸ線量を正確に制御することができる。
また、請求項１に記載の発明によれば、（Ｃ）の工程においてターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量を入力により決定すれば、（Ａ_１）の工程において上述した一方の集束手段の操作量、および上述した（Ｃ）の工程で入力された電子ビーム量またはＸ線量について互いの関係が上述した所定の条件において成立する第１相関関係に基づく演算により、一方の集束手段の操作量を決定する。その後に、（Ｂ_１）の工程において上述した第１相関関係に基づく演算で求められた一方の集束手段の操作量、および上述した他方の集束手段の操作量について互いの関係が上述した所定の条件において成立する第２相関関係に基づく演算により、他方の集束手段の操作量を決定する。このように、所定の条件の下では、ターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量を入力すれば、一方の集束手段の操作量，他方の集束手段の順に決定される。そして、上述した２つの演算で求められた２つの集束手段の操作量に基づいて各集束手段を操作することで、先に入力されたターゲットに到達する電子ビーム量（ターゲット電流）が制御される。ターゲット電流にＸ線量は比例するので、これらの操作量に基づいて集束手段を操作することで、先に入力されたＸ線量も制御される。

また、請求項２に記載の発明は、複数の集束手段により電子ビームを集束させて、電子ビームのターゲットへの衝突によりＸ線を発生させることで、Ｘ線の発生を制御するＸ線発生制御方法であって、（Ａ）複数の集束手段のうち２つの集束手段について、所定の条件において一方の集束手段を操作する操作量、またはターゲットに到達する電子ビーム量あるいはＸ線量のいずれか１つを決定すればそれに連動して残りを決定する工程、（Ｂ）前記所定の条件において前記一方の集束手段の操作量を決定すればそれに連動して他方の集束手段の操作量を決定する工程を備え、前記（Ａ）および（Ｂ）の工程により前記電子ビーム量を制御するとともにＸ線量を制御し、前記方法は、（Ｄ）前記一方の集束手段の操作量を入力により決定する工程を備え、前記（Ｂ）の工程は、（Ｂ_２）前記（Ｄ）の工程で入力された一方の集束手段の操作量、および前記他方の集束手段の操作量について互いの関係が前記所定の条件において成立する第２相関関係に基づく演算により、他方の集束手段の操作量を決定する工程からなり、前記（Ａ）の工程は、（Ａ_２）前記入力された一方の集束手段の操作量、および前記ターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量について互いの関係が前記所定の条件において成立する第１相関関係に基づく演算により、前記電子ビーム量またはＸ線量を決定する工程からなり、前記入力された一方の集束手段の操作量と前記第２相関関係に基づく演算で求められた他方の集束手段の操作量とに基づいて各集束手段を操作することで、前記電子ビーム量を制御するとともにＸ線量を制御することを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様に、（Ａ）複数の集束手段のうち２つの集束手段について、所定の条件において前記一方の集束手段を操作する操作量、またはターゲットに到達する電子ビーム量あるいはＸ線量のいずれか１つを決定すればそれに連動して残りを決定する工程、（Ｂ）上述した所定の条件において一方の集束手段の操作量を決定すればそれに連動して他方の集束手段の操作量を決定する工程を備えている。つまり、ターゲットに到達する制御されるべき電子ビーム量またはＸ線量から先に決定して、一方および他方の集束手段の操作量を決定する場合には、先ず上述した電子ビーム量またはＸ線量を決定すれば、（Ａ）の工程において電子ビーム量またはＸ線量に連動して一方の集束手段の操作量を決定し、その後に、決定された一方の集束手段の操作量に連動して（Ｂ）の工程において他方の集束手段の操作量を決定する。逆に、一方の集束手段の操作量から先に決定して、他方の集束手段およびターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量を決定する場合には、先ず上述した一方の集束手段の操作量を決定すれば、（Ｂ）の工程において一方の集束手段の操作量に連動して他方の集束手段の操作量を決定するとともに、（Ａ）の工程において一方の集束手段の操作量に連動してターゲットに到達する制御されるべき電子ビーム量またはＸ線量を決定する。このように（Ａ）および（Ｂ）の工程によりターゲットに到達する電子ビーム量（ターゲット電流）を制御して、制御されたターゲット電流からＸ線量を制御する。その結果、ウェネルト電極を操作してウェネルト電極付近の電子ビーム量（エミッション電流）を制御するとともにＸ線量を制御する手法と比較すると、電子ビーム量およびＸ線量を正確に制御することができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、（Ｄ）の工程において一方の集束手段の操作量を入力により決定すれば、（Ｂ_２）の工程において上述した（Ｄ）の工程で入力された一方の集束手段の操作量、および上述した他方の集束手段の操作量について互いの関係が前記所定の条件において成立する第２相関関係に基づく演算により、他方の集束手段の操作量を決定する。また（Ａ_２）の工程において上述した入力された一方の集束手段の操作量、および上述したターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量について互いの関係が上述した所定の条件において成立する第１相関関係に基づく演算により、上述した電子ビーム量またはＸ線量を決定する。このように、所定の条件の下では、一方の集束手段の操作量を入力すれば、他方の集束手段の操作量およびターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量が決定される。そして、上述した入力された一方の集束手段の操作量と、上述した第２相関関係に基づく演算で求められた他方の集束手段の操作量とに基づいて各集束手段を操作することで、ターゲットに到達する電子ビーム量（ターゲット電流）が制御される。ターゲット電流にＸ線量は比例するので、これらの操作量に基づいて集束手段を操作することで、Ｘ線量も制御される。

なお、請求項２に記載の発明の場合には、請求項１に記載の発明のように、（Ａ）および（Ｂ）の工程の順番については特に限定されず、（Ａ）の工程，（Ｂ）の工程の順に行ってもよいし、逆に（Ｂ）の工程，（Ａ）の工程の順に行ってもよいし、（Ａ），（Ｂ）の工程を並行に行ってもよい。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のＸ線発生制御方法において、前記所定の条件は、電子ビームがターゲット上に常に結像される条件であって、前記操作量は、前記集束手段に流す電流に関する励起強度であって、前記第２相関関係は、各集束手段の励起強度について互いの関係が成立する関係であって、前記（Ｂ）の工程では、電子ビームを発生させる電子源側に位置する集束手段である第１集束手段の励起強度から第２相関関係に関する多項式近似を用いて、ターゲット側に位置する集束手段である第２集束手段の励起強度を演算することを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項３に記載の発明によれば、所定の条件が、電子ビームがターゲット上に常に結像される条件であって、操作量が、集束手段に流す電流に関する励起強度であって、第２相関関係が、各集束手段の励起強度について互いの関係が成立する関係である。そして、上述した（Ｂ）の工程において、電子ビームを発生させる電子源側に位置する集束手段である第１集束手段の励起強度から第２相関関係に関する多項式近似を用いて、ターゲット側に位置する集束手段である第２集束手段の励起強度を演算するので、第１集束手段の操作量を先に決定することで、第２集束手段の操作量が第２相関関係に関する多項式近似の演算により決定される。つまり、第１集束手段の操作量を変動させると、第２相関関係を保ったまま他方の第２集束手段の操作量が連動することになる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のＸ線発生制御方法において、前記所定の条件は、電子ビームがターゲット上に常に結像される条件であって、前記操作量は、前記集束手段に流す電流に関する励起強度であって、前記第１相関関係は、一方の集束手段の励起強度およびターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量について互いの関係が成立する関係であって、前記（Ａ）の工程では、電子ビームを発生させる電子源側に位置する集束手段である第１集束手段の励起強度と、前記電子ビーム量またはそれに比例するＸ線量とを第１相関関係に関する多項式近似を用いて関連付けて、第１集束手段の励起強度、または電子ビーム量あるいはＸ線量のいずれか１つから、残りを演算することを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項４に記載の発明によれば、第１集束手段の励起強度が０の場合、すなわち第１集束手段に流す電流が０の場合には、ターゲットに到達する電子ビーム量（ターゲット電流）も最少であるが、第１集束手段の励起強度を強くするとターゲット電流が増大する。より具体的に説明すると、電子ビームがターゲット上に常に結像される条件の下で、図１５（ａ）、図１５（ｂ）、図１５（ｃ）の順に第１集束手段（図１５では第１集束コイル１３_１）の励起強度を０から強くすると、それに連動してターゲット電流は増大する。そこで、上述した（Ａ）の工程において、かかる関係について第１相関関係に関する多項式近似式を用いて関連付けることで、ターゲットに到達する電子ビーム量（ターゲット電流）およびＸ線量を正確に制御することができる。具体的に説明すると、請求項４に記載の発明が請求項１に従属される場合には、（Ｃ）の工程においてターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量を先に入力することで、その入力された電子ビーム量またはＸ線量から第１集束手段の励起強度を（Ａ_１）の工程において演算して、その求められた第１集束手段の励起強度で第１集束手段を操作することで、先に入力されたターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量を制御することになる。また、請求項４に記載の発明が請求項２に従属される場合には、（Ｄ）の工程において第１集束手段の励起強度を先に入力することで、第１集束手段の励起強度から電子ビーム量またはＸ線量を（Ａ_２）の工程において演算して、先に入力された第１集束手段の励起強度で第１集束手段を操作することで、求められたターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量を制御することになる。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のＸ線発生制御方法において、最小励起強度のときの電子ビーム量に対する相対ビーム量をデシベル標示したものをＤＢとし、前記第１および第２集束手段のレンズ系の総合倍率をＭとし、第１集束手段の最小励起強度時に得られるレンズ系の最小倍率をＭ_０とし、第１集束手段の励起強度を規格化した値をｘとし、αおよびβを係数としたときの、４次式の多項式で近似した（１）式は、
ＤＢ＝１０×ｌｏｇ_１０（Ｍ^２／Ｍ_０ ^２）＝α×ｘ^２＋β×ｘ^４ …（１）
で表され、この（１）式を実行することで、前記第１相関関係に関する多項式近似を用いて、第１相関関係に基づく演算を行うことを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項５に記載の発明によれば、第１相関関係を満たすためには、（１）式中の各係数αおよびβを、相関関係をもっとも忠実に近似するように決定する。そして、この（１）式を実行することで、第１相関関係に関する多項式近似を用いて、第１相関関係に基づく演算を行うことができる。

（削除）

また、請求項６に記載の発明は、複数の集束手段により電子ビームを集束させて、電子ビームのターゲットへの衝突によりＸ線を発生させるＸ線発生装置を制御するＸ線発生制御装置であって、演算手段を備え、前記演算手段は、（Ａ）複数の集束手段のうち２つの集束手段について、所定の条件において一方の集束手段を操作する操作量、またはターゲットに到達する電子ビーム量あるいはＸ線量のいずれか１つを決定すればそれに連動して残りを決定する演算、（Ｂ）前記所定の条件において前記一方の集束手段の操作量を決定すればそれに連動して他方の集束手段の操作量を決定する演算を行い、前記（Ａ）および（Ｂ）の演算を行うことにより前記ビーム量を制御するとともにＸ線量を制御し、前記装置は、前記ターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量を少なくとも入力する入力手段と、前記一方の集束手段の操作量および前記ターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量について互いの関係が所定の条件において成立する第１相関関係を記憶した第１記憶手段と、一方および他方の集束手段の操作量について互いの関係が前記所定の条件において成立する第２相関関係を記憶した第２記憶手段と、前記入力手段によって入力された電子ビーム量またはＸ線量を少なくとも表示する表示手段とを備え、前記演算手段は、前記入力手段によって入力された前記電子ビーム量またはＸ線量および前記第１記憶手段によって記憶された操作量・電子ビーム／Ｘ線量の第１相関関係に基づいて、一方の集束手段の操作量を演算する前記（Ａ）の演算を行う（Ａ）の演算手段と、前記（Ａ）の演算手段によって求められた一方の集束手段の操作量および前記第２記憶手段によって記憶された操作量の第２相関関係に基づいて、他方の集束手段の操作量を演算する前記（Ｂ）の演算を行う（Ｂ）の演算手段とからなり、（Ａ）の演算手段によって求められた一方の集束手段の操作量と、前記（Ｂ）の演算手段によって求められた他方の集束手段の操作量とをそれぞれ２つの集束手段に与えて集束手段を操作することで、前記電子ビーム量を制御するとともにＸ線量を制御することを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項６に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明を好適に実施することができる。また、入力された電子ビーム量またはＸ線量を少なくとも表示手段に表示するので、表示手段を見ながら電子ビーム量およびＸ線量を制御することができる。

また、請求項７に記載の発明は、複数の集束手段により電子ビームを集束させて、電子ビームのターゲットへの衝突によりＸ線を発生させるＸ線発生装置を制御するＸ線発生制御装置であって、演算手段を備え、前記演算手段は、（Ａ）複数の集束手段のうち２つの集束手段について、所定の条件において一方の集束手段を操作する操作量、またはターゲットに到達する電子ビーム量あるいはＸ線量のいずれか１つを決定すればそれに連動して残りを決定する演算、（Ｂ）前記所定の条件において前記一方の集束手段の操作量を決定すればそれに連動して他方の集束手段の操作量を決定する演算を行い、前記（Ａ）および（Ｂ）の演算を行うことにより前記ビーム量を制御するとともにＸ線量を制御し、前記装置は、前記一方の集束手段の操作量を少なくとも入力する入力手段と、一方の集束手段の操作量および前記ターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量について互いの関係が所定の条件において成立する第１相関関係を記憶した第１記憶手段と、一方および他方の集束手段の操作量について互いの関係が前記所定の条件において成立する第２相関関係を記憶した第２記憶手段と、前記入力手段によって入力された一方の集束手段の操作量を少なくとも表示する表示手段とを備え、前記演算手段は、前記入力手段によって入力された一方の集束手段の操作量および前記第２記憶手段によって記憶された操作量の第２相関関係に基づいて、他方の集束手段の操作量を演算する前記（Ｂ）の演算を行う（Ｂ）の演算手段と、前記入力された一方の集束手段の操作量および前記第１記憶手段によって記憶された操作量・電子ビーム／Ｘ線量の第１相関関係に基づいて、前記ターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量を演算する前記（Ａ）の演算を行う（Ａ）の演算手段とからなり、入力された一方の集束手段の操作量と、前記（Ｂ）の演算手段によって求められた他方の集束手段の操作量とをそれぞれ２つの集束手段に与えて集束手段を操作することで、前記電子ビーム量を制御するとともにＸ線量を制御することを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項７に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明を好適に実施することができる。また、入力された一方の集束手段の操作量を少なくとも表示手段に表示するので、表示手段を見ながら電子ビーム量およびＸ線量を制御することができる。

なお、本明細書は、次のようなＸ線発生装置およびＸ線撮像装置に係る発明も開示している。

（１）請求項６または請求項７に記載のＸ線発生制御装置に用いられるＸ線発生装置であって、電子ビームを発生させる電子源と、電子源からの電子ビームの衝突によりＸ線を発生させるターゲットと、電子源と前記ターゲットとの間に配置され、電子ビームを集束させる２つの集束手段とを備えることを特徴とするＸ線発生装置。

前記（１）に記載の発明によれば、Ｘ線発生制御装置において電子ビーム量およびＸ線量を正確に制御することができる結果、Ｘ線発生制御装置に用いられるＸ線発生装置においても、電子ビーム量およびＸ線量を正確に制御することができる。

（２）前記（１）に記載のＸ線発生装置を備えたＸ線撮像装置であって、前記Ｘ線発生装置によって発生して照射されたＸ線を検出するＸ線検出手段を備え、検出されたＸ線に基づいてＸ線画像を撮像することを特徴とするＸ線撮像装置。

前記（２）に記載の発明によれば、Ｘ線発生装置から照射されたＸ線をＸ線検出手段が検出することで、検出されたＸ線に基づいてＸ線画像を撮像する。Ｘ線発生制御装置において電子ビーム量およびＸ線量を正確に制御することができる結果、Ｘ線発生制御装置に用いられるＸ線発生装置においても、電子ビーム量およびＸ線量を正確に制御することができ、そのＸ線発生装置を備えたＸ線撮像装置においても、所望の値に制御されたＸ線量に基づくＸ線画像を精度よく撮像することができる。

この発明に係るＸ線発生制御方法およびその装置によれば、（Ａ）複数の集束手段のうち２つの集束手段について、所定の条件において前記一方の集束手段を操作する操作量、またはターゲットに到達する電子ビーム量あるいはＸ線量のいずれか１つを決定すればそれに連動して残りを決定する工程、（Ｂ）上述した所定の条件において一方の集束手段の操作量を決定すればそれに連動して他方の集束手段の操作量を決定する工程を備えている。このように（Ａ）および（Ｂ）の工程によりターゲットに到達する電子ビーム量（ターゲット電流）を制御して、制御されたターゲット電流からＸ線量を制御する。その結果、ウェネルト電極を操作してウェネルト電極付近の電子ビーム量（エミッション電流）を制御するとともにＸ線量を制御する手法と比較すると、電子ビーム量およびＸ線量を正確に制御することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例１を説明する。

図１は、実施例１に係るＸ線管およびそれを制御する制御用のインターフェイスから構築されるシステム全体の概略図であり、図２は、Ｘ線管の構成を示す概略断面図であり、図３は、インターフェイスの構成を示すブロック図である。

図１、図２に示すＸ線管１はＸ線非破壊検査機器など代表されるＸ線撮像装置Ａに用いられ、Ｘ線撮像装置Ａは、Ｘ線管１と、Ｘ線管１から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器２とを備えている。Ｘ線検出器２は、例えばイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ）やフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）などがある。Ｘ線管１から照射されたＸ線をＸ線検出器２が検出することで、検出されたＸ線に基づいてＸ線画像を撮像する。Ｘ線管１は、この発明におけるＸ線発生装置に相当し、Ｘ線検出器２は、この発明におけるＸ線検出手段に相当する。

このＸ線撮像装置Ａとは別に、図１に示すように、本実施例１に係るシステムＳは、Ｘ線管１、およびそれを制御する制御用のインターフェイス３から構築される。Ｘ線管１とインターフェイス３とは電気ケーブルなどに代表される伝送手段によって相互に電気的に接続されている。なお、本実施例１では、インターフェイス３は、Ｘ線管１を制御するために用いられるが、Ｘ線撮像装置Ａを制御するのを兼用してもよい。インターフェイス３は、この発明におけるＸ線発生制御装置に相当する。

Ｘ線管１は、図２に示すように、電子ビームＢを発生させる陰極（カソード）１１と、この陰極１１に対向配置され、陰極１１からの電子ビームＢの衝突によりＸ線を発生させるターゲット１２と、陰極１１とターゲット１２との間に配置され、電子ビームＢを集束させる２つの集束コイル１３を備えている。つまり、集束コイル１３を２段に設けている。本明細書中では、陰極１１側の集束コイル１３を『第１集束コイル１３_１』とし、ターゲット１２側の集束コイル１３を『第２集束コイル１３_２』とする。なお、特に断りがないときには『集束コイル１３』で統一して以下を説明する。

なお、本実施例１では、陰極１１として６ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）や６ホウ化セリウム（ＣｅＢ_６）などで形成された単結晶あるいは焼結体のチップを用いている。このチップは、タングステンで形成されたフィラメントと比較すると消耗や切断に強い。陰極１１は、この発明における電子源に相当し、ターゲット１２は、この発明におけるターゲットに相当し、集束コイル１３は、この発明における集束手段に相当する。また、第１集束コイル１３_１は、第１集束手段に相当し、集束コイル１３_１は、第２集束手段に相当する。

集束コイル１３は円環状に構成されており、その中心には電子ビームＢを絞る絞り孔１４を有したアパーチャ１５を配設している。各集束コイル１３は、Ｘ線管１の外部にあってインターフェイス３にある各レンズ電源３１を介してコントローラ３２に接続されており、レンズ電源１３から集束コイル１３に電流を流すことで磁界を発生させて、光学の集束レンズと同様に集束コイル１３は電子ビームＢを集束させる。なお、集束コイル１３は、それに流す電流、すなわち励起強度を変えることで電子ビームＢの焦点距離を自在に変えることができる。本明細書中では、第１集束コイル１３_１に電流を流すレンズ電源３１を『第１レンズ電源３１_１』とし、第２集束コイル１３_２に電流を流すレンズ電源３１を『第２レンズ電源３１_２』とする。なお、特に断りがないときには『レンズ電源３１』で統一して以下を説明する。レンズ電源３１およびコントローラ３２については、インターフェイス３の説明で後述する。

陰極１１と第１集束コイル１３_１との間には、陰極１１から第１集束コイル１３_１に向かう電子ビームＢの照射方向に、ウェネルト電極１６，陽極（アノード）１７を順に配設している。なお、陽極１７は、通常では接地電位となっている。

ウェネルト電極１６は、陽極１７によって引き出される陰極１１からの電子ビームＢの電子ビーム量（すなわちエミッション電流）を制御するもので、ウェネルト電極１６の電位によって電子ビーム量が変化する。陽極１７は、陰極１１から発生する電子ビームＢを引き出す。この陽極１７による引き出しで電子ビームＢはターゲット１２に向かって加速する。上述したこれらの陰極１１とウェネルト電極１６と陽極１７とで電子銃を構成している。

この他に、陰極１１と第２集束コイル１３_２との間には、図示を省略する偏向コイルを備えており、電子ビームＢの照射を偏向する。そして、この偏向コイルに電流を流すことで磁界を発生させて偏向を行う。偏向コイルの配設箇所や、配設個数については特に限定されず、陰極１１と第２集束コイル１３_２との間であれば、電子ビームＢの照射状況に応じて適宜変更することができる。

次に、インターフェイス３の具体的な構成について、図３を参照して説明する。インターフェイス３は、上述したレンズ電源３１およびコントローラ３２の他に、入力部３３やモニタ３４やメモリ部３５を備えている。

コントローラ３２は、インターフェイス３内に備えられた各構成やＸ線管１を統括制御し、入力部３３から入力された最終的に制御されるべき、ターゲット１２に到達した電子ビーム量（すなわちターゲット電流）を、コントローラ３２を介して、モニタ３４に表示させる。また、本実施例１では、コントローラ３２は、入力部３３によって入力された制御の対象である上述のターゲット電流およびメモリ部３５内に予め記憶された第１近似プログラム３５ａに基づいて、一方の集束コイル１３に相当する第１集束コイル１３_１の励起強度を演算し、さらには、求められた第１集束コイル１３_１の励起強度および第２近似プログラム３５ｂに基づいて、他方の集束コイル１３に相当する第２集束コイル１３_２の励起強度を演算する。コントローラ３２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。コントローラ３２は、演算手段に相当し、本実施例１ではこの発明における（Ａ）の演算手段および（Ｂ）の演算手段に相当する。

入力部３３は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。オペレータは、入力部３３で制御の対象である電子ビーム量を入力し、コントローラ３２を介して、モニタ３４に入力したデータを与える。入力部３３は、この発明における入力手段に相当する。

モニタ３４は、後述する図６に示すような操作画面を表示したり、入力部３３から入力された電子ビーム量を表示する。モニタ３４は、この発明における表示手段に相当する。

メモリ部３５は、コントローラ３２を介して送られてきた各種のデータを書き込んで記憶して、必要に応じて読み出す機能を備えている。メモリ部３５は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。また、メモリ部３５はプログラムを記憶しており、このプログラムを読み出してコントローラ３２が実行することで、プログラムに書かれた内容を実行する。本実施例１では、プログラムとして、第１集束コイル１３_１の励起強度とターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）との相関関係（図５を参照）を関連づけた多項式近似（下記（１）式を参照）をプログラミングする第１近似プログラム３５ａと、第１集束コイル１３_１および第２集束コイル１３_２の各励起強度の相関関係（図５を参照）を関連付けた多項式近似（下記（２）式を参照）をプログラミングする第２近似プログラム３５ｂとを用いている。第１近似プログラム３５ａは、この発明における第１記憶手段に相当し、第２近似プログラム３５ｂは、この発明における第２記憶手段に相当する。また、第１集束コイル１３_１の励起強度とターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）との相関関係は、この発明における第１相関関係に相当し、各集束コイル１３_１，１３_２の励起強度の相関関係は、この発明における第２相関関係に相当する。

続いて、Ｘ線発生制御方法に係る一連の処理について、図４のフローチャートおよび図５のグラフ、並びに図６の操作画面、図７のグラフを参照して説明する。

（ステップＳ１）操作画面を起動
図６に示すような操作画面４０を起動させてモニタ３４に表示する。操作画面４０は、入力部３３によって入力したデータを表示する。例えば、陰極１１に印加する管電圧の値を表示する管電圧値表示欄４１や、ターゲット１２に到達する制御の対象である電子ビーム量（ターゲット電流）を表示する欄を操作画面４０に設けている。本実施例１では、ターゲット電流に比例したＸ線輝度（以下、単に『輝度』と略記する）を表示する輝度表示欄４２を、ターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）を表示する欄の替わりに操作画面４０に設けている。

（ステップＳ２）電子ビーム量（輝度）を入力・表示
まず、ターゲット電流に相当する輝度を入力部３３によって入力して、入力された輝度を操作画面４０の輝度表示欄４２に表示する。具体的には、入力された輝度を、コントローラ３２を介して、モニタ３４に与えて輝度表示欄４２に表示する（図６では『３０』）。輝度を入力するには、入力部３３のキーボードなどで輝度を輝度表示欄４２に直接に入力することで行ってもよいし、画面上において各表示欄４１，４２の直下に設けられたスキップボタン４３（図６では左から『<<』，『<』，『>』，『>>』）を入力部３３のマウスなどでクリックする（１回押す）ことで行ってもよいし、画面上において各スキップボタン４３の直下に設けられたスライドバー４４を入力部３３のマウスなどドラッグする（マウスの左ボタンでクリックした状態で移動させる）ことで行ってもよい。

入力部３３のキーボードなどで輝度を輝度表示欄４２に直接に入力する場合には、入力部３３のマウスなどで輝度表示欄４２をクリックした後にキーボードなどで輝度を入力する。

スキップボタン４３を入力部３３のマウスなどでクリックする場合には、先に輝度表示欄４２に入力された輝度をスキップボタン４３へのクリックに合わせて上下に変える。例えば、入力できる輝度が１００ポイントまで設定できる場合には、『>』のスキップボタン４３で輝度表示欄４２に入力された輝度を１ポイントずつ上げて入力していき、『<』のスキップボタン４３で輝度表示欄４２に入力された輝度を１ポイントずつ下げて入力していき、『>>』のスキップボタン４３で輝度表示欄４２に入力された輝度を１０ポイントずつ上げて入力していき、『<<』のスキップボタン４３で輝度表示欄４２に入力された輝度を１ポイントずつ上げて入力していく。なお、設定するポイント数やスキップするポイント数については上述した値に限定されない。

スライドバー４４を入力部３３のマウスなどドラッグする場合には、左から右へドラッグした場合には輝度を高く設定入力し、右から左へドラッグした場合には輝度を低く設定入力する。そして、右端までドラッグした場合にはもっとも高い輝度を入力し、左端までドラッグした場合にはもっとも低い輝度を入力する。

もちろん、これらの入力方法に限定されず、例えば、モニタ３４の操作画面４０に入力部３３のタッチパネルの機能を備えて、操作画面４０の各種のボタンやバーをオペレータが直接に触れて操作することで入力を行ってもよい。

なお、同様に、管電圧値も入力部３３によって入力し、入力された管電圧値を操作画面４０の管電圧表示欄４１に表示する（図６では『６０』）。管電圧値の入力方法については、輝度の入力方法と同じである。なお、スキップボタン４３やスライドバー４４などを用いて入力することで、輝度や管電圧値などの入力データを連続的に設定変更することが可能である。このステップＳ２は、この発明における（Ｃ）の工程に相当する。

（ステップＳ３）第１集束コイルの励起強度を決定
各値を各々の表示欄４１，４２に入力したら、第１集束コイル１３_１の励起強度を求める。第１集束コイル１３_１の励起強度は、ステップＳ２で入力されたターゲット電流（本実施例１では輝度）および第１近似プログラム３５ａに基づいて求められる。第１近似プログラム３５ａは、第１集束コイル１３_１の励起強度とターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）との相関関係を関連付けた多項式近似をプログラミングしている。この相関関係は、図５に示すとおりである。

図５は、ターゲット１２上に常に結像される条件の下で、第１集束コイル１３_１の励起強度とターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）との相関関係、および第１集束コイル１３_１および第２集束コイル１３_２の各励起強度の相関関係を示すグラフである。図５中の横軸はｘ軸を表すとともに、左側縦軸はｙ軸を表す。ｘは第１集束コイル１３_１の励起強度を規格化した値であるとともに、ｙは第２集束コイル１３_２の励起強度を規格化した値である。したがって、励起強度が最大のときは規格化した値は１となり、励起強度が最小のときは規格化した値は０となる。また、図５中の右側縦軸はＤＢ軸を表す（図５では『相対Ｘ線強度（デシベル標示）』）。ＤＢは、最小励起強度のときの電子ビーム量に対する相対ビーム量をデシベル（ＤＢ）標示したものである。Ｍを第１集束コイル１３_１および第２集束コイル１３_２のレンズ系の総合倍率とし、Ｍ_０を第１集束コイル１３_１の最小励起強度時に得られるレンズ系の最小倍率としたときに、Ｍ_０に対するＭの倍率比（Ｍ／Ｍ_０）の２乗が相対ビーム量に相当するので、１０×ｌｏｇ_１０（Ｍ^２／Ｍ_０ ^２）でＤＢは表される。

なお、電子ビーム量の替わりにＸ線量についてデシベル標示した場合、すなわち最小励起強度のときのＸ線量に対する相対Ｘ線量をデシベル標示した場合においても、比の値をデシベル標示するので、電子ビーム量に対する相対ビーム量でも、Ｘ線量に対する相対Ｘ線量でも同じ値である。したがって、図５の右側縦軸にも示すように、電子ビーム量に対する相対ビーム量は、相対Ｘ線量（相対Ｘ線強度）と同等である。

各相関関係は数値シミュレーションによってそれぞれ求められる。この数値シミュレーションは、ターゲット１２上に常に結像される条件の下で、第１集束コイル１３_１の励起強度とターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）とを関連付けた下記（１）式、および同じくターゲット１２上に常に結像される条件の下で、第１集束コイル１３_１および第２集束コイル１３_２の各励起強度を関連付けた下記（２）式からそれぞれ求められる。

ＤＢ＝１０×ｌｏｇ_１０（Ｍ^２／Ｍ_０ ^２）＝α×ｘ^２＋β×ｘ^４ …（１）
ｙ＝１＋ａ×ｘ^２＋ｂ×ｘ^４＋ｃ×ｘ^６＋ｄ×ｘ^８ …（２）
ここで、各相関関係を満たすためには（１）、（２）式中の各係数α、β、ａ、ｂ、ｃ、ｄを、数値シミュレーションで求めた各相関関係をもっとも忠実に近似するように求める。

上記（１）および（２）式は近似多項式で表されており、（１）式を４次式までの多項式で近似しており、（２）式を８次式までの多項式で近似している。（１）式をプログラミングした内容は第１近似プログラム３５ａであって、（２）式をプログラミングした内容は第２近似プログラム３５ｂである。（１）式は、図５では点線に示す相関関係となり、（２）式は、図５では実線に示す相関関係となる。なお、図５では図示を省略するが、実際に測定された第１集束コイル１３_１および第２集束コイル１３_２の各励起強度の相関関係は上記（２）式で示した実線のグラフと一致し、実際に測定された第１集束コイル１３_１の励起強度とターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）との相関関係も、上記（１）式で示した点線のグラフと一致する。

この図５のグラフからも、レンズ系倍率が最小のとき、すなわち図５では第１集束コイル１３_１の励起強度を規格化した値ｘが０のとき、Ｍ_０に対するＭの倍率比（Ｍ／Ｍ_０）が１であるので、ＤＢ（＝１０×ｌｏｇ_１０（Ｍ^２／Ｍ_０ ^２））が０となるのがわかる。そして、レンズ系倍率が最小（第１集束コイル１３_１に流す電流が０）のとき、ターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）も最少であるが、第１集束コイル１３_１の励起強度を規格化した値ｘを大きく（第１集束コイル１３_１の励起強度を強く）するとターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）が増大するのがわかる。なお、ターゲット電流が増大することでそれに比例するＸ線量も増大する。

このように、図７（ａ）に示すように、ステップＳ２で入力されたターゲット電流（輝度）をデシベル標示して、図５中の点線のグラフに当てはめて、そのグラフ上で交わった値ｘが、第１集束コイル１３_１の励起強度として決定される。図５では正規化されているので、実際には励起強度として求める。このステップＳ３は、この発明における（Ａ）の工程に相当し、この発明における（Ａ_１）の工程にも相当する。また、図７（ａ）のような演算は、この発明における第１相関関係に基づく演算に相当する。

（ステップＳ４）第２集束コイルの励起強度を決定
第１集束コイル１３_１の励起強度を決定したら、第２集束コイル１３_２の励起強度を求める。第２集束コイル１３_２の励起強度は、ステップＳ３の演算で決定された第１集束コイル１３_１の励起強度および第２近似プログラム３５ｂに基づいて求められる。上述したように、第２近似プログラム３５ｂは、第１集束コイル１３_１および第２集束コイル１３_２の各励起強度の相関関係を関連付けた多項式近似をプログラミングしている（図５中の実線および上記（２）式を参照）。

具体的に説明すると、図７（ｂ）に示すように、ステップＳ３で決定された第１集束コイル１３_１の励起強度を、図５中の実線のグラフに当てはめて、そのグラフ上で交わった値ｙが、第２集束コイル１３_２の励起強度として決定される。実際には、正規化されているので正規化する前の励起強度を求める。このステップＳ４は、この発明における（Ｂ）の工程に相当し、この発明における（Ｂ_１）の工程にも相当する。また、図７（ｂ）のような演算は、この発明における第２相関関係に基づく演算に相当する。

（ステップＳ５）両集束コイルの励起強度で操作
ステップＳ３，Ｓ４でそれぞれ求められた第１，第２集束コイル１３_１，１３_２の励起強度を、各第１，第２レンズ電源３１_１，３１_２を介して第１，第２集束コイル１３_１，１３_２に与えて両集束コイル１３_１，１３_２を操作する。

両第１、第２集束コイル１３_１，１３_２を上述した励起強度の条件で操作した状態で、ステップＳ２で入力された管電圧値で陰極１１から電子ビームＢを発生させる。ウェネルト電極１６の電位でその付近の電子ビーム量（エミッション電流）を制御して、陽極１７による引き出しで電子ビームＢはターゲット１２に向かって加速する。途中で、ステップＳ３，Ｓ４でそれぞれ求められた各集束コイル１３_１，１３_２の励起強度の条件で集束コイル１３は磁界を発生させて、電子ビームＢを集束させる。ターゲット１２に到達した電子ビームＢがそのターゲット１２に衝突することでＸ線が発生する。このＸ線量はステップＳ２で入力された制御されるべき電子ビーム量に比例するので、所望のＸ線量を得ることができる。

以上のように構成されたＸ線管１およびそれを制御するインターフェイス３からなる本実施例１のシステムＳによれば、（Ａ）２つの第１、第２集束コイル１３_１，１３_２について、所定の条件（本実施例１ではターゲット１２上に常に結像される条件）において、一方の集束コイル（本実施例１では第１集束コイル１３_１）を操作する操作量（本実施例１では励起強度）、またはターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）のいずれか１つを決定すればそれに連動して残りを決定する工程（ステップＳ３）、（Ｂ）上述した所定の条件において、一方の集束コイルである第１集束コイル１３_１の操作量を決定すればそれに連動して他方の集束コイル（本実施例１では第２集束コイル１３_２）の操作量を決定する工程（ステップＳ４）を備えている。

本実施例１のように、ターゲット１２に到達する制御されるべき電子ビーム量（ターゲット電流）から先に決定して、第１集束コイル１３_１の操作量および第２集束コイル１３_２の操作量を決定する場合には、先ず上述したターゲット電流（本実施例１では輝度）を決定すれば、ステップＳ３においてターゲット電流に連動して第１集束コイル１３_１の操作量を決定し、その後に、決定された第１集束コイル１３_１の操作量に連動して、ステップＳ４において第２集束コイル１３_２の操作量を決定する。このようにステップＳ３，Ｓ４によりターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）を制御して、制御されたターゲット電流からＸ線量を制御する。その結果、ウェネルト電極１６を操作してウェネルト１６電極付近の電子ビーム量（エミッション電流）を制御するとともにＸ線量を制御する手法と比較すると、電子ビーム量およびＸ線量を正確に制御することができる。

また、本実施例１の場合には、（Ｃ）ターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）を入力により決定する工程（ステップＳ２）を備えている。ステップＳ２においてターゲット電流を入力により決定すれば、ステップＳ３において一方の集束コイルである第１集束コイル１３_１の操作量（本実施例１では励起強度）、およびステップＳ２で入力されたターゲット電流について互いの関係が所定の条件（本実施例１ではターゲット１２上に常に結像される条件）において成立する相関関係（図５中の点線および上記（１）式を参照）に基づく演算により、第１集束コイル１３_１の操作量（本実施例１では励起強度）を決定する。その後に、ステップＳ４において、求められた第１集束コイル１３_１の操作量、および他方の集束コイルである第２集束コイル１３_２の操作量について互いの関係が所定の条件において成立する相関関係（図５中の実線および上記（２）式を参照）に基づく演算により、第２集束コイル１３_２の操作量（本実施例１では励起強度）を演算する。

このように、所定の条件の下では、ターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）を入力すれば、第１集束コイル１３_１の操作量，第２集束コイル１３_２の操作量の順に決定される。そして、上述した演算で求められた２つの第１、第２集束コイル１３_１，１３_２の操作量に基づいて各集束コイル１３を操作することで、先に入力されたターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）が制御される。ターゲット電流にＸ線量は比例するので、これらの操作量に基づいて集束コイル１３を操作することで、先に入力されたＸ線量も制御される。

また、本実施例１では、所定の条件が、電子ビームＢがターゲット１２上に常に結像される条件であって、操作量が、第１、第２集束コイル１３_１，１３_２に流す電流に関する励起強度であって、操作量の相関関係が、各集束コイル１３_１，１３_２の励起強度について互いの関係が成立する関係である。そして、ステップＳ４において、電子ビームＢを発生させる陰極１１側に位置する第１集束コイル１３_１の励起強度から励起強度の相関関係に関する多項式近似を用いて、ターゲット１２側に位置する第２集束コイル１３_２の励起強度を演算するので、第１集束コイル１３_１の操作量をステップＳ３で先に決定することで、第２集束コイル１３_２の操作量が励起強度の相関関係に関する多項式近似（上記（２）式を参照）の演算によりステップＳ４で決定される。つまり、第１集束コイル１３_１の操作量を変動させると、励起強度の相関関係を保ったまま他方の第２集束コイル１３_２の操作量が連動することになる。

また、本実施例１では、第１集束コイル１３_１の励起強度が０の場合、すなわち第１集束コイル１３_１に流す電流が０の場合には、ターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）も最少であるが、第１集束コイル１３_１の励起強度を強くするとターゲット電流が増大する。より具体的に、図１５を参照して説明する。図１５は、通常の操作においてＸ線管の各段の集束コイルの励起強度をそれぞれ変えたときの陰極からの電子ビームの照射状態を示す概略図である。

第１集束コイル１３_１に流す電流が０の場合には、図１５（ａ）に示すような状態となる。この場合には、レンズ系の総合倍率Ｍは最小倍率Ｍ_０となり、ターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）も最少である。電子ビームＢがターゲット１２上に常に結像される条件の下で、第１集束コイル１３_１の励起強度を増大させると、それに連動して第２集束コイル１３_２の励起強度は小さくなり、図１５（ｂ）に示すような状態となり、さらに第１集束コイル１３_１の励起強度を増大させて、それに連動して第２集束コイル１３_２の励起強度は小さくなり、図１５（ｃ）に示すような状態となる。そして、図１５（ａ）、図１５（ｂ）、図１５（ｃ）の順に第１集束コイル１３_１の励起強度を強くすると、それに伴ってターゲット電流は増大する。

そこで、ステップＳ３において、かかる関係について上記（１）式の多項式近似式を用いて関連付けることで、ターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）およびＸ線量を正確に制御することができる。具体的に説明すると、本実施例１の場合には、制御されるべきターゲット電流をステップＳ２で先に入力することで、その入力されたターゲット電流から第１集束コイル１３_１の励起強度をステップＳ３で演算して、その求められた第１集束コイル１３_１の励起強度で第１集束コイル１３_１を操作することで、先に入力されたターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）、さらにはＸ線量を制御することになる。

また、入力されたターゲット電流（本実施例１では輝度）をモニタ３４に表示するので、モニタ３４を見ながらターゲット電流およびＸ線量を制御することができる。

また、Ｘ線管１を備えたＸ線撮像装置Ａによれば、インターフェイス３において電子ビーム量およびＸ線量を正確に制御することができる結果、インターフェイス３に用いられるＸ線管１においても、電子ビーム量およびＸ線量を正確に制御することができ、そのＸ線管１を備えたＸ線撮像装置Ａにおいても、所望の値に制御されたＸ線量に基づくＸ線画像を精度よく撮像することができる。

次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。

図８は、実施例２のＸ線発生制御方法に係る一連の処理を示すフローチャートであり、図９、実施例２の一連の処理における操作画面の一態様を示す図であり、図１０は、実施例２のフローを併せたグラフである。

なお、実施例１と共通する箇所については、その説明を省略するとともに図示を省略する。また、本実施例２に係るシステムＳは、インターフェイス内部の動作を除いては、図１〜図３に示す構成と同一である。まず、本実施例２に係るインターフェイスの具体的な構成について、図３を参照して説明する。

本実施例２では、図３に示すように、実施例１と同様にインターフェイス３２は、レンズ電源３１やコントローラ３２や入力部３３やモニタ３４やメモリ部３５を備えている。

本実施例２のコントローラ３２は、入力部３３によって入力された一方の集束コイル１３に相当する第１集束コイル１３_１の励起強度およびメモリ部３５内に予め記憶された第２近似プログラム３５ｂに基づいて、他方の集束コイル１３に相当する第２集束コイル１３_２の励起強度を演算し、さらには、入力された第１集束コイル１３_１の励起強度および第１近似プログラム３５ａに基づいて、制御されるべき電子ビーム量（本実施例２では輝度）を演算する。コントローラ３２は、演算手段に相当し、本実施例２ではこの発明における（Ｂ）の演算手段および（Ａ）の演算手段に相当する。

本実施例２の入力部３３では、オペレータは、入力部３３で第１集束コイル１３_１の励起強度を入力し、コントローラ３２を介して、モニタ３４に入力したデータを与える。

本実施例２のモニタ３４は、後述する図９に示すような操作画面を表示したり、入力部３３から入力された第１集束コイル１３_１の励起強度を表示する。

本実施例２のメモリ部３５は、実施例１と同様に第１近似プログラム３５ａおよび第２近似プログラム３５ｂを記憶している。本実施例２では、第２近似プログラム３５ｂは実施例１と同じであり、第１近似プログラム３５ａは、実施例１では制御されるべき電子ビーム量から第１集束コイル１３_１の励起強度を演算したのに対して、本実施例２では、第１集束コイル１３_１の励起強度から制御されるべき電子ビーム量を演算する以外は実施例１と同じである。

続いて、Ｘ線発生制御方法に係る一連の処理について、図８のフローチャートおよび図９の操作画面、図１０のグラフを参照して説明する。

（ステップＴ１）操作画面を起動
図９に示すような操作画面６０を起動させてモニタ３４に表示する。操作画面６０は、実施例１の操作画面４０と同様に入力部３３によって入力したデータを表示する。実施例１と相違する点は、実施例１ではターゲット１２に到達する制御の対象である電子ビーム量を表示する欄を操作画面４０に設けているのに対して、本実施例２では操作の対象である第１集束コイル１３_１の励起強度を表示する欄を操作画面６０に設けている点である。すなわち、第１集束コイル１３_１の励起強度を表示する第１レンズ励起強度欄６１を操作画面６０に設けている。この他に、後述するステップＴ３の演算で決定される第２集束コイル１３_２の励起強度を表示する第２レンズ励起強度欄６２を設けている。

（ステップＴ２）第１集束コイルの励起強度を入力・表示
まず、第１集束コイル１３_１の励起強度を入力部３３によって入力して、入力された励起強度を操作画面６０の第１レンズ励起強度欄６１に表示する。このとき、第２レンズ励起強度欄６２には第２集束コイル１３_２の励起強度を表示せずに空白の状態で、ステップＴ３で第２集束コイル１３_２の励起強度を決定した後に、その決定後の励起強度を第２レンズ励起強度欄６２に表示する。なお、後述するターゲット電流に比例したＸ線輝度（輝度）を表示する輝度表示欄６６についても輝度を表示せずに空白の状態にする。

第１集束コイル１３_１の励起強度を入力するのは、実施例１のステップＳ２での輝度の入力・表示でも述べたように、入力部３３のキーボードなどで励起強度を第１レンズ励起強度欄６１に直接に入力することで行ってもよいし、画面上において第１レンズ励起強度欄６１の直下に設けられたスキップボタン６３を入力部３３のマウスなどでクリックすることで行ってもよいし、画面上においてスキップボタン６３の直下に設けられたスライドバー６４を入力部３３のマウスなどドラッグすることで行ってもよい。各入力の詳しい説明については実施例１と同じなので、その説明を省略する。このステップＴ２は、この発明における（Ｄ）の工程に相当する。

（ステップＴ３）第２集束コイルの励起強度を決定
第１集束コイル１３_１の励起強度を第１レンズ励起強度欄６１に入力したら、画面上において操作画面６０の右下領域に設けられた更新ボタン６５（図９では『更新』と記載されている）を入力部３３のマウスなどでクリックする。

更新ボタン６５をクリックすると、それまで空白になっていた第２レンズ励起強度欄６２に、決定された第２集束コイル１３_２の励起強度の値が表示される。このとき、輝度表示欄６６は空白の状態である。第２集束コイル１３_２の励起強度は、ステップＴ２で入力された第１集束コイル１３_１の励起強度および第２近似プログラム３５ｂに基づいて求められる。第２近似プログラム３５ｂは、各集束コイル１３_１，１３_２の励起強度の各励起強度の相関関係（図５中の実線および上記（２）式を参照）を関連付けた多項式近似をプログラミングしている。

実施例１のステップＳ４と同様に、図１０（ａ）に示すように、ステップＴ２で入力された第１集束コイル１３_１の励起強度を、図５中の実線のグラフに当てはめて、そのグラフ上で交わった値ｙが、第２集束コイル１３_２の励起強度として決定される。図５では正規化されているので、実際には正規化する前の励起強度を求める。この決定された第２集束コイル１３_２の励起強度を、更新ボタン６５のクリック後に第２レンズ励起強度欄６２に表示する。このステップＴ３は、この発明における（Ｂ）の工程に相当し、この発明における（Ｂ_２）の工程にも相当する。また、図１０（ａ）のような演算は、この発明における第２相関関係に基づく演算に相当する。

（ステップＴ４）電子ビーム量（輝度）を決定
第２集束コイル１３_２の励起強度を決定したら、ターゲット１２に到達する制御されるべき電子ビーム量（ターゲット電流）を求める。具体的には、第２集束コイル１３_２の励起強度を決定して第２レンズ励起強度欄６２に表示したら、更新ボタン６５を入力部３３のマウスなどで再度クリックする。

更新ボタン６５をクリックすると、それまで空白になっていた輝度表示欄６６に、決定されたターゲット電流（本実施例２では輝度）の値が表示される。ターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）は、ステップＴ２で入力された第１集束コイル１３_１の励起強度および第１近似プログラム３５ａに基づいて行われる。第１近似プログラム３５ａは、第１集束コイル１３_１の励起強度とターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）との相関関係（図５中の点線および上記（１）式を参照）を関連付けた多項式近似をプログラミングしている。

ステップＴ２で入力された第１集束コイル１３_１の励起強度を正規化して、図１０（ｂ）に示すように、図５中の点線のグラフに当てはめて、そのグラフ上で交わった値ＤＢが、デシベル標示した電子ビーム量として決定される。この決定された電子ビーム量を輝度に換算して輝度表示欄６６に表示する。このステップＴ４は、この発明における（Ａ）の工程に相当し、この発明における（Ａ_２）の工程にも相当する。また、図１０（ｂ）のような演算は、この発明における第１相関関係に基づく演算に相当する。

（ステップＴ５）両集束コイルの励起強度で操作
ステップＴ２で入力された第１集束コイル１３_１の励起強度を、第１レンズ電源３１_１を介して第１集束コイル１３_１に与えて集束コイル１３_１を操作するとともに、ステップＴ３で求められた第２集束コイル１３_２の励起強度を、第２レンズ電源３１_２を介して第２集束コイル１３_２に与えて集束コイル１３_２を操作する。

両第１、第２集束コイル１３_１，１３_２を上述した励起強度の条件で操作した状態で、陰極１１から電子ビームＢを発生させる。電子ビームＢがターゲット１２に向かって加速する途中で、ステップＴ２で入力された第１集束コイル１３_１の励起強度、およびステップＴ３で求められた第２集束コイル１３_２の励起強度の条件で集束コイル１３は磁界を発生させて、電子ビームＢを集束させる。ターゲット１２に到達した電子ビームＢがそのターゲット１２に衝突することでＸ線が発生する。このＸ線量はステップＴ４で求められた制御されるべき電子ビーム量に比例するので、所望のＸ線量を得ることができる。

以上のように構成されたＸ線管１およびそれを制御するインターフェイス３からなる本実施例２のシステムＳによれば、（Ａ）２つの第１、第２集束コイル１３_１，１３_２について、所定の条件（本実施例２ではターゲット１２上に常に結像される条件）において、一方の集束コイル（本実施例２では第１集束コイル１３_１）を操作する操作量（本実施例２では励起強度）、またはターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）のいずれか１つを決定すればそれに連動して残りを決定する工程（ステップＴ４）、（Ｂ）上述した所定の条件において、一方の集束コイルである第１集束コイル１３_１の操作量を決定すればそれに連動して他方の集束コイル（本実施例２では第２集束コイル１３_２）の操作量を決定する工程（ステップＴ３）を備えている。

本実施例２のように、第１集束コイル１３_１の操作量から先に決定して、第２集束コイル１３_２の操作量およびターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）を決定する場合には、先ず上述した第１集束コイル１３_１の操作量を決定すれば、ステップＴ３において第１集束コイル１３_１の操作量に連動して第２集束コイル１３_２の操作量を決定するとともに、第１集束コイル１３_１の操作量に連動してステップＴ４においてターゲット電流（本実施例２では輝度）を決定する。このようにステップＴ３，Ｔ４によりターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）を制御して、制御されたターゲット電流からＸ線量を制御する。その結果、ウェネルト電極１６を操作してウェネルト１６電極付近の電子ビーム量（エミッション電流）を制御するとともにＸ線量を制御する手法と比較すると、電子ビーム量およびＸ線量を正確に制御することができる。

また、本実施例２の場合には、（Ｄ）一方の集束コイルである第１集束コイル１３_１の操作量（本実施例２では励起強度）を入力により決定する工程（ステップＴ２）を備えている。このステップＴ２において第１集束コイル１３_１の操作量を入力により決定すれば、ステップＴ３において、ステップＴ２で入力された第１集束コイル１３_１の操作量（本実施例２では励起強度）、および他方の集束コイルである第２集束コイル１３_２の操作量について互いの関係が所定の条件（本実施例２ではターゲット１２上に常に結像される条件）において成立する相関関係（図５中の実線および上記（２）式を参照）に基づく演算により、第２集束コイル１３_２の操作量（本実施例２では励起強度）を決定する。また、ステップＴ４において、ステップＴ２で入力された第１集束コイル１３_１の操作量、およびターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）について互いの関係が所定の条件において成立する相関関係（図５中の点線および上記（１）式を参照）に基づく演算により、ターゲット電流を演算する。

このように、所定の条件の下では、一方の集束コイルである第１集束コイル１３_１の操作量を入力すれば、他方の集束コイルである操作量およびターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）が決定される。そして、入力された一方の第１集束コイル１３_１の励起強度と、上述した演算で求められた他方の第２集束コイル１３_２の励起強度の操作量に基づいて各集束コイル１３を操作することで、ターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）が制御される。ターゲット電流にＸ線量は比例するので、これらの操作量に基づいて集束コイル１３を操作することで、Ｘ線量も決定される。

また、本実施例２では、電子ビームＢを発生させる陰極１１側に位置する第１集束コイル１３_１の励起強度から励起強度の相関関係に関する多項式近似を用いて、ターゲット１２側に位置する第２集束コイル１３_２の励起強度を演算するので、第１集束コイル１３_１の励起強度をステップＴ２で先に決定することで、第２集束コイル１３_２の励起強度が励起強度の相関関係に関する多項式近似（上記（２）式を参照）の演算によりステップＴ３で決定される。つまり、実施例１でも述べたように第１集束コイル１３_１の励起強度を変動させると、励起強度の相関関係を保ったまま他方の第２集束コイル１３_２の励起強度が連動することになる。

また、実施例１でも述べたように、第１集束コイル１３_１の励起強度が０の場合には、ターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）も最少であるが、第１集束コイル１３_１の励起強度を強くするとターゲット電流が増大する。そこで、ステップＴ４において、かかる関係について上記（１）式の多項式近似式を用いて関連付けることで、ターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）およびＸ線量を正確に制御することができる。具体的に説明すると、本実施例２の場合には、第１集束コイル１３_１の励起強度をステップＴ２で先に入力することで、第１集束コイル１３_１の励起強度からターゲット電流（本実施例２では輝度）をステップＴ４で演算して、先に入力された第１集束コイル１３_１の励起強度で第１集束コイル１３_１を操作することで、求められたターゲット１２に到達する電子ビーム量（ターゲット電流）、さらにはＸ線量を制御することになる。

また、入力された一方の集束コイルである第１集束コイル１３_１の励起強度をモニタ３４に表示するので、モニタ３４を見ながらターゲット電流およびＸ線量を制御することができる。

なお、実施例２の場合には、ステップＴ３（第２集束コイルの励起強度を決定），Ｔ４（電子ビーム量（輝度）を決定）の順番については特に限定されず、図８のフローチャートのようにステップＴ３，Ｔ４の順に行ってもよいし、逆にステップＴ４，Ｔ３の順に行ってもよいし、ステップＴ３，Ｔ４を並行に行ってもよい。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例では、非破壊検査機器などの工業用装置を例に採ってＸ線撮像装置を説明したが、この発明は、Ｘ線診断装置などの医用装置にも適用することができる。

（２）上述した各実施例では、電子源として、消耗や切断に強い単結晶あるいは焼結体のチップを用いたが、タングステンで形成されたフィラメントを用いてもよい。

（３）上述した実施例では、集束コイル１３はいわゆる２段式であったが、３段以上であってもよい。この場合には、３段以上の集束コイルから２つの集束コイルを選択する。そして、一方を第１集束コイル１３_１とし、他方を第２集束コイル１３_２とする。なお、ターゲット１２にもっとも近い集束コイルを操作した方が電子ビーム量やＸ線量の制御がしやすいので、３段以上の場合には選択される２つの集束コイルについては、ターゲット１２にもっとも近い２つの集束コイルとするのが好ましい。もちろん、ターゲット１２にもっとも近い２つの集束コイルに限定されず、操作状況や励起強度などに応じて、選択される集束コイルを適宜変更すればよい。

（４）上述した各実施例についてそれぞれ説明したが、実施例１と実施例２とを双方に組み合わせてもよい。例えば、実施例１のように制御されるべき電子ビーム量（ターゲット電流）を入力してから各第１、第２集束コイル１３_１，１３_２の励起強度を決定してもよいし、実施例２のように第１集束コイル１３_１の励起強度を入力してから第２集束コイル１３_２の励起強度やターゲット１２電流を決定してもよい。また、ターゲット電流（輝度）または第１集束コイル１３_１の励起強度の入力を選択して、その選択に応じて各値を求め、求められた各値を必要に応じて次回に入力するように構成してもよい。

（５）上述した各実施例では、近似多項式は上記（１）、（２）式に示すものであったが、８次よりも高次の多項式であってもよいし、逆に４次よりも低次の３次や２次の多項式であってもよい。

（６）上述した各実施例では、各相関関係を記憶するのに、近似多項式をプログラミングする第１、第２近似プログラム３５ａ，３５ｂをメモリ部３５に記憶する手法を採ったが、例えば１００ポイント程度で予め測定した各相関関係（図１４に示すテーブル）をメモリ部３５に直接的に記憶して、入力した各値に対応したデータをテーブルから読み出して、そのデータを演算結果として出力してもよい。なお、入力した各値がテーブル中の値に合致しない場合には、入力した各値に近い値を近似して、後者の値に対応したデータを読み出して、そのデータを演算結果として出力すればよい。

（７）上述した各実施例では、集束手段（集束コイル１３）の操作量として励起強度を例に採って説明したが、例えば集束コイル１３の磁束密度などを操作量とするなど、通常において用いられる集束手段の操作量であれば、特に限定されない。

例えば、集束手段が各実施例のような磁界を発生させるタイプでなく静電タイプの場合には、集束手段に電圧を印加して、その印加電圧の値によって集束手段を制御する。この場合には、集束手段の操作量は印加電圧になる。

（８）上述した各実施例では、所定の条件は、電子ビームＢがターゲット１２上に常に結像される条件であったが、２つの集束コイル１３のうち一方を操作する操作量および電子ビーム量またはＸ線量について互いの関係が成立する、あるいは各集束コイル１３の操作量について互いの関係が成立するのであれば、所定の条件については特に限定されない。

また、電子ビームＢがターゲット１２上に常に結像される条件の他に、別の条件を追加してもよい。例えば、実施例１でも述べたようにウェネルト電極１６（図２を参照）の電位によって電子ビーム量（すなわちエミッション電流）が変化するが、このエミッション電流を最適な値に固定した状態で、この最適値の電子ビーム量を別の条件として追加してもよい。

図１１を参照して具体的に説明する。図１１は、ウェネルト電極付近の電子ビームを模式的に表した説明図である。なお、図１１（ａ）は、仮想光源径が小さいときの説明図であり、図１１（ｂ）は、仮想光源径が大きいときの説明図である。上述したように、陽極１７による引き出しで電子ビームＢはターゲット（図１１では図示省略）に向かって加速する。このとき、ウェネルト電極１６の電位が低すぎる（電位の負の値が大きすぎる）と、電荷がウェネルト電極１６付近で蓄積されやすくなって、空間電荷効果により電子ビームＢが陽極１７に引き出されずエミッション電流は低くなる。言い換えれば、エミッション電流を低く設定すれば空間電荷効果により電子ビームＢが陽極１７に引き出されない。ウェネルト電極１６の電位を高く（電位の負の値を小さく）していけば電子ビームＢが陽極１７に引き出されやすくなって、ウェネルト電極１６の電位を高くするのに伴ってエミッション電流も高くなる。電子ビームＢはウェネルト電極１６の電位によって集束して、陽極１７付近で電子ビームＢが一旦結像する。このときの結像の径を、本明細書では『仮想光源径』と呼ぶ。

空間電荷効果が発生しないようにウェネルト電極１６の電位を高くしていけば、図１１（ａ）に示すように仮想光源径φが一旦小さくなる。しかし、電位を高くしすぎると、図１１（ｂ）に示すように仮想光源径φが大きくなってしまう。仮想光源径φが大きくなるとＸ線源径も大きくなって、Ｘ線撮像装置の分解能が低下する。逆に仮想光源径φが小さい場合には分解能も向上する。図１２に、エミッション電流Ｉに対する仮想光源径φの変化を模式的に示す。仮想光源径φが小さくなっているエミッション電流Ｉ（またはそれに対応したウェネルト電極１６の電位）の範囲が、最適値の電子ビーム量の範囲に相当する。

なお、オペレータは上述した範囲で最適と思われる電子ビーム量を設定する。具体的には、例えばエミッション電流を変化させたときの電子ビームの拡がり（エミッションパターン）を予め求めて、パターンが空間電荷効果によってぼけずにかつ仮想光源径φが小さいとオペレータが判断したときの電子ビーム量を最適値としてメモリ部３５（図３を参照）に記憶しておけばよい。そしてそのときのエミッション電流あるいはエミッション電流に対応するウェネルト電極１６の電位を操作することで、電子ビーム量を最適な値に固定した状態で制御することができる。

また、陰極１１を長時間点灯させると、陰極１１の点灯時間や陰極１１の温度（すなわち陰極温度）や真空度に依存して陰極１１のチップが消耗して、チップの形状が変化する。これによって、図１２に示すように、エミッション電流Ｉに対する仮想光源径φの変化も、点線に示すように変化する。そこで、陰極１１の点灯時間や陰極温度や真空度と、最適値の電子ビーム量との相関関係をメモリ部３５（図３を参照）に記憶して、これらの消耗のファクタを考慮して電子ビーム量を設定することで、陰極１１を長時間点灯させた場合でも、電子ビーム量を最適な値に固定した状態で制御することができる。

実施例１，２に係るＸ線管およびそれを制御する制御用のインターフェイスから構築されるシステム全体の概略図である。Ｘ線管の構成を示す概略断面図である。インターフェイスの構成を示すブロック図である。実施例１のＸ線発生制御方法に係る一連の処理を示すフローチャートである。第１集束コイルの励起強度とターゲットに到達する電子ビーム量との相関関係、および第１，第２集束コイルの各励起強度の相関関係を示すグラフである。実施例１の一連の処理における操作画面の一態様を示す図である。（ａ），（ｂ）は、実施例１のフローを併せたグラフである。実施例２のＸ線発生制御方法に係る一連の処理を示すフローチャートである。実施例２の一連の処理における操作画面の一態様を示す図である。（ａ），（ｂ）は、実施例２のフローを併せたグラフである。ウェネルト電極付近の電子ビームを模式的に表した説明図であり、（ａ）は、仮想光源径が小さいときの説明図であり、（ｂ）は、仮想光源径が大きいときの説明図である。エミッション電流に対する仮想光源径の変化を模式的に表したグラフである。エミッション電流に対するＸ線量の変化の測定結果を示したグラフである。変形例に係る各相関関係（テーブル）の概略図である。（ａ）〜（ｃ）は、通常の操作においてＸ線管の各段の集束コイルの励起強度をそれぞれ変えたときの陰極からの電子ビームの照射状態を示す概略図である。

符号の説明

１ … Ｘ線管
２ … Ｘ線検出器
３ … インターフェイス
１１ … 陰極
１２ … ターゲット
１３ … 集束コイル
１３_１ … 第１集束コイル
１３_２ … 第２集束コイル
３２ … コントローラ
３３ … 入力部
３４ … モニタ
３５ａ … 第１近似プログラム
３５ｂ … 第２近似プログラム
４０，６０ … 操作画面
Ｓ … システム
Ａ … Ｘ線撮像装置
Ｂ … 電子ビーム

Claims

複数の集束手段により電子ビームを集束させて、電子ビームのターゲットへの衝突によりＸ線を発生させることで、Ｘ線の発生を制御するＸ線発生制御方法であって、（Ａ）複数の集束手段のうち２つの集束手段について、所定の条件において一方の集束手段を操作する操作量、またはターゲットに到達する電子ビーム量あるいはＸ線量のいずれか１つを決定すればそれに連動して残りを決定する工程、（Ｂ）前記所定の条件において前記一方の集束手段の操作量を決定すればそれに連動して他方の集束手段の操作量を決定する工程を備え、前記（Ａ）および（Ｂ）の工程により前記電子ビーム量を制御するとともにＸ線量を制御し、前記方法は、（Ｃ）前記ターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量を入力により決定する工程を備え、前記（Ａ）の工程は、（Ａ_１）前記一方の集束手段の操作量、および前記（Ｃ）の工程で入力された電子ビーム量またはＸ線量について互いの関係が前記所定の条件において成立する第１相関関係に基づく演算により、一方の集束手段の操作量を決定する工程からなり、前記（Ｂ）の工程は、（Ｂ_１）前記第１相関関係に基づく演算で求められた一方の集束手段の操作量、および前記他方の集束手段の操作量について互いの関係が前記所定の条件において成立する第２相関関係に基づく演算により、他方の集束手段の操作量を決定する工程からなり、（Ａ）の工程，（Ｂ）の工程の順に行い、前記２つの演算で求められた２つの集束手段の操作量に基づいて各集束手段を操作することで、前記電子ビーム量を制御するとともにＸ線量を制御することを特徴とするＸ線発生制御方法。
複数の集束手段により電子ビームを集束させて、電子ビームのターゲットへの衝突によりＸ線を発生させることで、Ｘ線の発生を制御するＸ線発生制御方法であって、（Ａ）複数の集束手段のうち２つの集束手段について、所定の条件において一方の集束手段を操作する操作量、またはターゲットに到達する電子ビーム量あるいはＸ線量のいずれか１つを決定すればそれに連動して残りを決定する工程、（Ｂ）前記所定の条件において前記一方の集束手段の操作量を決定すればそれに連動して他方の集束手段の操作量を決定する工程を備え、前記（Ａ）および（Ｂ）の工程により前記電子ビーム量を制御するとともにＸ線量を制御し、前記方法は、（Ｄ）前記一方の集束手段の操作量を入力により決定する工程を備え、前記（Ｂ）の工程は、（Ｂ_２）前記（Ｄ）の工程で入力された一方の集束手段の操作量、および前記他方の集束手段の操作量について互いの関係が前記所定の条件において成立する第２相関関係に基づく演算により、他方の集束手段の操作量を決定する工程からなり、前記（Ａ）の工程は、（Ａ_２）前記入力された一方の集束手段の操作量、および前記ターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量について互いの関係が前記所定の条件において成立する第１相関関係に基づく演算により、前記電子ビーム量またはＸ線量を決定する工程からなり、前記入力された一方の集束手段の操作量と前記第２相関関係に基づく演算で求められた他方の集束手段の操作量とに基づいて各集束手段を操作することで、前記電子ビーム量を制御するとともにＸ線量を制御することを特徴とするＸ線発生制御方法。
請求項１または請求項２に記載のＸ線発生制御方法において、前記所定の条件は、電子ビームがターゲット上に常に結像される条件であって、前記操作量は、前記集束手段に流す電流に関する励起強度であって、前記第２相関関係は、各集束手段の励起強度について互いの関係が成立する関係であって、前記（Ｂ）の工程では、電子ビームを発生させる電子源側に位置する集束手段である第１集束手段の励起強度から第２相関関係に関する多項式近似を用いて、ターゲット側に位置する集束手段である第２集束手段の励起強度を演算することを特徴とするＸ線発生制御方法。
請求項１から請求項３のいずれかに記載のＸ線発生制御方法において、前記所定の条件は、電子ビームがターゲット上に常に結像される条件であって、前記操作量は、前記集束手段に流す電流に関する励起強度であって、前記第１相関関係は、一方の集束手段の励起強度およびターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量について互いの関係が成立する関係であって、前記（Ａ）の工程では、電子ビームを発生させる電子源側に位置する集束手段である第１集束手段の励起強度と、前記電子ビーム量またはそれに比例するＸ線量とを第１相関関係に関する多項式近似を用いて関連付けて、第１集束手段の励起強度、または電子ビーム量あるいはＸ線量のいずれか１つから、残りを演算することを特徴するＸ線発生制御方法。
請求項４に記載のＸ線発生制御方法において、最小励起強度のときの電子ビーム量に対する相対ビーム量をデシベル標示したものをＤＢとし、前記第１および第２集束手段のレンズ系の総合倍率をＭとし、第１集束手段の最小励起強度時に得られるレンズ系の最小倍率をＭ_０とし、第１集束手段の励起強度を規格化した値をｘとし、αおよびβを係数としたときの、４次式の多項式で近似した（１）式は、
ＤＢ＝１０×ｌｏｇ_１０（Ｍ^２／Ｍ_０ ^２）＝α×ｘ^２＋β×ｘ^４ …（１）
で表され、この（１）式を実行することで、前記第１相関関係に関する多項式近似を用いて、第１相関関係に基づく演算を行うことを特徴とするＸ線発生制御方法。
複数の集束手段により電子ビームを集束させて、電子ビームのターゲットへの衝突によりＸ線を発生させるＸ線発生装置を制御するＸ線発生制御装置であって、演算手段を備え、前記演算手段は、（Ａ）複数の集束手段のうち２つの集束手段について、所定の条件において一方の集束手段を操作する操作量、またはターゲットに到達する電子ビーム量あるいはＸ線量のいずれか１つを決定すればそれに連動して残りを決定する演算、（Ｂ）前記所定の条件において前記一方の集束手段の操作量を決定すればそれに連動して他方の集束手段の操作量を決定する演算を行い、前記（Ａ）および（Ｂ）の演算を行うことにより前記ビーム量を制御するとともにＸ線量を制御し、前記装置は、前記ターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量を少なくとも入力する入力手段と、前記一方の集束手段の操作量および前記ターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量について互いの関係が所定の条件において成立する第１相関関係を記憶した第１記憶手段と、一方および他方の集束手段の操作量について互いの関係が前記所定の条件において成立する第２相関関係を記憶した第２記憶手段と、前記入力手段によって入力された電子ビーム量またはＸ線量を少なくとも表示する表示手段とを備え、前記演算手段は、前記入力手段によって入力された前記電子ビーム量またはＸ線量および前記第１記憶手段によって記憶された操作量・電子ビーム／Ｘ線量の第１相関関係に基づいて、一方の集束手段の操作量を演算する前記（Ａ）の演算を行う（Ａ）の演算手段と、前記（Ａ）の演算手段によって求められた一方の集束手段の操作量および前記第２記憶手段によって記憶された操作量の第２相関関係に基づいて、他方の集束手段の操作量を演算する前記（Ｂ）の演算を行う（Ｂ）の演算手段とからなり、（Ａ）の演算手段によって求められた一方の集束手段の操作量と、前記（Ｂ）の演算手段によって求められた他方の集束手段の操作量とをそれぞれ２つの集束手段に与えて集束手段を操作することで、前記電子ビーム量を制御するとともにＸ線量を制御することを特徴とするＸ線発生制御装置。
複数の集束手段により電子ビームを集束させて、電子ビームのターゲットへの衝突によりＸ線を発生させるＸ線発生装置を制御するＸ線発生制御装置であって、演算手段を備え、前記演算手段は、（Ａ）複数の集束手段のうち２つの集束手段について、所定の条件において一方の集束手段を操作する操作量、またはターゲットに到達する電子ビーム量あるいはＸ線量のいずれか１つを決定すればそれに連動して残りを決定する演算、（Ｂ）前記所定の条件において前記一方の集束手段の操作量を決定すればそれに連動して他方の集束手段の操作量を決定する演算を行い、前記（Ａ）および（Ｂ）の演算を行うことにより前記ビーム量を制御するとともにＸ線量を制御し、前記装置は、前記一方の集束手段の操作量を少なくとも入力する入力手段と、一方の集束手段の操作量および前記ターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量について互いの関係が所定の条件において成立する第１相関関係を記憶した第１記憶手段と、一方および他方の集束手段の操作量について互いの関係が前記所定の条件において成立する第２相関関係を記憶した第２記憶手段と、前記入力手段によって入力された一方の集束手段の操作量を少なくとも表示する表示手段とを備え、前記演算手段は、前記入力手段によって入力された一方の集束手段の操作量および前記第２記憶手段によって記憶された操作量の第２相関関係に基づいて、他方の集束手段の操作量を演算する前記（Ｂ）の演算を行う（Ｂ）の演算手段と、前記入力された一方の集束手段の操作量および前記第１記憶手段によって記憶された操作量・電子ビーム／Ｘ線量の第１相関関係に基づいて、前記ターゲットに到達する電子ビーム量またはＸ線量を演算する前記（Ａ）の演算を行う（Ａ）の演算手段とからなり、入力された一方の集束手段の操作量と、前記（Ｂ）の演算手段によって求められた他方の集束手段の操作量とをそれぞれ２つの集束手段に与えて集束手段を操作することで、前記電子ビーム量を制御するとともにＸ線量を制御することを特徴とするＸ線発生制御装置。