JP4533553B2 - Ｘ線管 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はターゲットの構造に特徴のあるＸ線管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線管は、ターゲット（対陰極または陽極とも呼ばれる）に電子ビームを照射して、ターゲットの表面上の電子ビーム照射領域からＸ線を発生させるものである。ターゲットは目的の波長のＸ線を発生させる金属材料で構成されており、例えば、銅、モリブデン、タングステンなどのＸ線発生金属からなる。ターゲットの表面上の電子ビーム照射領域は焦点と呼ばれていて、この焦点のサイズにはいろいろなものがある。通常のＸ線管は１ｍｍ×１０ｍｍ程度の焦点サイズであるが、それよりも小さな焦点サイズが必要になることもある。焦点サイズを小さくするには、ターゲットに照射する電子ビームの断面積を小さく絞ることになる。しかしながら、電子ビームの断面積を非常に小さくするには、次のような理由により、限界がある。第１に、電子ビームの断面積を小さく絞っていくと、電子密度が高くなって電子間の反発が生じるので、断面積を無限に小さくはできない。第２に、電子ビームの最小可能断面積は、電子ビームを絞るレンズ（磁気レンズまたは電界レンズ）の性能に左右されるが、電子ビームを極めて微小に絞るための高性能のレンズを作るのが難しい。第３に電子ビームの断面積を小さくしていくと、電子ビームのエネルギーが微小領域に集中するので、ターゲット材料がそのような高負荷に耐えられなくなる。このような理由により、現在のところ、電子ビームを絞ることでターゲット上に作ることのできる実用的な最小の焦点サイズは直径１０μｍ程度である。このような微小な焦点サイズを有するＸ線管はマイクロフォーカスＸ線管と呼ばれている。
【０００３】
ところで、後述するように、この発明はターゲットのベースにＸ線発生材料を埋め込んで、このＸ線発生材料が微小サイズだけ露出するようにしているが、この点について関連の深い公知技術が存在する。特開平８−１１５７９８号公報は、Ｘ線管のターゲットに関して、ダイヤモンドのベースに０．２ｍｍの貫通孔をあけて、これにターゲット材料（銅）を埋め込んでいる。しかしながら、この公知技術では、直径０．２ｍｍのＸ線発生材料（銅）に対して、断面サイズが０．１５ｍｍの電子ビームを照射している。したがって、この公知技術でも、電子ビーム照射領域の全面からＸ線が発生することについては変わりがなく、微小な焦点サイズを得るためには電子ビームを絞らなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように電子ビームを絞って小さな焦点サイズを作るには限界があるが、そのような限界よりもさらに小さな焦点サイズが望まれている。焦点サイズを非常に小さくできれば、例えば、次のような利点がある。（１）Ｘ線源を楕円ミラーの一方の焦点上に配置し、楕円ミラーの他方の焦点上に試料を配置して、試料の微小領域にＸ線を照射するシステムでは、Ｘ線源の焦点サイズが小さければ小さいほどＸ線源を点光源とみなせるので、試料上のＸ線強度が増加する。（２）微小なＸ線源から放射状に拡散するＸ線を試料に照射して、試料を透過したＸ線を２次元の位置敏感型のＸ線検出手段で検出して、試料の画像を求めるシステムにおいては、Ｘ線源を試料に近づければ近付けるほど試料の拡大画像を得ることができ、その場合に、Ｘ線源の焦点サイズが小さければ小さいほど、ボケのない鮮明が画像が得られる。
【０００５】
したがって、この発明の目的は、電子ビームを絞るだけでは得られないような非常に小さな焦点サイズを得ることのできるＸ線管を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明のＸ線管はターゲットの構成に特徴がある。このターゲットは、電子ビームが照射されたときに目的の波長のＸ線を発生するＸ線発生部と、電子ビームが照射されても目的の波長のＸ線をほとんど発生しないベースとからなる。そして、ターゲットの表面上の電子ビーム照射領域の内部には、前記Ｘ線発生部と前記ベースの両方が存在していて、電子ビーム照射領域の内部のＸ線発生部のみから目的の波長のＸ線が発生する。これにより、電子ビーム照射領域よりも小さい焦点サイズを得ることができる。そして、ターゲットの内部には冷却水が流れる流路が形成されていて、前記Ｘ線発生部はターゲットの表面に露出しているとともに前記流路にも露出している。
【０００７】
また、次のような理由により、微小な焦点サイズであるにもかかわらず、Ｘ線強度が安定する。電子ビーム照射領域を非常に小さく絞ってその照射領域の全面からＸ線を発生させる場合（従来技術）と、電子ビーム照射領域内の一部に存在する微小なＸ線発生材料からＸ線を発生させる場合（本発明）とを比較すると、取り出すＸ線ビームの見かけの焦点サイズを両者同じにした場合には、本発明の方がＸ線強度の安定性が優れている。なぜならば、本発明の方が電子線照射領域が大きくて管電流が大きくとれるからである。管電流が大きい方が暗電流の影響が少なくなる。これを以下に説明する。Ｘ線管の管電流の制御は、暗電流（Ｘ線管内の残留ガスを伝わったり、絶縁物の表面を伝わったりして流れる微小電流。外部条件によってたえず変動する）を含めた形で行なわれることになるが、ターゲットに実際に投入される電流は、暗電流を除いたものとなる。したがって、管電流を精密に制御しても、ターゲット投入電流は暗電流の影響で多少変動する。そして、管電流の値が小さくなればなるほど、暗電流の影響が大きくなる。本発明では、従来技術と比較して、管電流をそれほど小さくしなくても微小な焦点サイズが得られるので、Ｘ線強度の安定性に優れている。
【０００８】
この発明は、原理的には、回転ターゲットでも固定ターゲットでも適用可能である。この発明を回転ターゲットに適用する場合には、回転可能な円筒状のターゲットの外周面に１〜１０μｍの幅の環状のＸ線発生材料を露出させるのが好ましい。Ｘ線発生材料の幅を１μｍよりも小さくすることも可能ではあるが、幅だけを狭くしても、ターゲット上の焦点サイズの最大差し渡し寸法は、電子ビーム照射領域内のＸ線発生材料の周方向の長さ（電子ビーム照射領域のサイズで決まる）で決まってしまうので、あまり意味がない。そこで、実用的には、Ｘ線発生材料の幅の下限値は１μｍ程度である。また、Ｘ線焦点サイズを１０μｍ以上にすることは電子ビームを絞ることですでに実現しているので、この発明においてＸ線発生材料の幅を１０μｍ以上にすることは利点が少ない。この発明を固定ターゲットに適用する場合にも、ターゲットの表面に１〜１０μｍの幅の細長いＸ線材料を露出させるのが好ましい。
【０００９】
この発明のターゲットのベースの材質は炭素とすることが好ましい。電子ビーム照射領域内の炭素からＸ線が発生しても、その特性Ｘ線は、Ｘ線発生材料の特性Ｘ線の波長よりも非常に長いので、炭素の特性Ｘ線を実質的に外部に取り出さない材質（例えば、ベリリウムまたは炭素）でＸ線取出し窓を作れば、炭素の特性Ｘ線だけがＸ線取出し窓で吸収されて、これがＸ線管の外部に出て行くことがない。さらに、炭素は、軽量であること、高融点であること、熱伝導性が良好であること、導電体であること、などの点で、ターゲットのベース材料として優れている。
【００１０】
この発明のＸ線管は、例えば、Ｘ線回折装置、蛍光Ｘ線分析装置、透過Ｘ線を利用した画像システム、などのＸ線源として利用できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明のＸ線管の第１の実施形態（回転ターゲットＸ線管に適用したもの）を示す斜視図であり、図２はその断面図（中心線を含む平面で切断した断面図）である。図２において、回転ターゲット１０は炭素製の中空円筒状のベース１２と、これに埋め込まれた環状のＸ線発生材料１４とからなる。ベース１２は取付金具１６によって回転台１８に固定されている。その構造を説明すると、ベース１２の基端にはフランジ部２０が形成されていて、このフランジ部２０に取付金具１６のフランジ部２２が接触する。取付金具１６の内周面には雌ねじ２４が形成されていて、この雌ねじ２４が回転台１８の外周面の雄ねじ２６と噛み合う。取付金具１６を回転台１８にねじ込むと、ベース１２のフランジ部２０が回転台１８に固定される。回転台１８は回転軸３６と一体に形成されている。回転ターゲット１０の内部に形成された流路には冷却水２８が流れており、この冷却水２８は、回転台１８の溝内に配置されたＯリング３０によってシールされている。回転ターゲット１０の内部には静止ブレード３２が配置されていて、この静止ブレード３２は静止軸３４に固定されている。冷却水２８は静止ブレード３２によって流れが導かれて、回転ターゲット１０の内面を効率良く冷却する。
【００１２】
環状のＸ線発生材料１４は二つのベース部品３８、４０の間に挟まれていて、その厚さは１〜１０μｍと非常に薄くなっている。以下に説明する実施形態ではＸ線発生材料１４の幅は３μｍであるが、１〜１０μｍの範囲内の所望の値にすることができる。図２に示すように、Ｘ線発生材料１４は、回転ターゲット１０の外周面に露出しているとともに、回転ターゲット１０の内部の冷却水２８の流路にも露出している。
【００１３】
次に、回転ターゲット１０の製造方法を説明する。図５（ａ）は二つのベース部品、すなわち、第１ベース３８と第２ベース４０の接合付近を拡大して示した断面図である。第１ベース３８と第２ベース４０は、外周面の直径が６０ｍｍである。第１ベース３８は両端が開放した中空円筒状であり、一方の端部にはフランジ２０（図２を参照）が形成されていて、全体が高密度の炭素でできている。第２ベース４０はカップ状で一端だけが開放しており、やはり高密度の炭素でできている。第１ベース３８の端面４２（フランジの形成されていない端面）には深さが０．０５ｍｍの環状の段部４３が形成されており、第２ベース４０の端面４４にも深さが０．０５ｍｍの環状の段部４５が形成されている。第１ベース３８と第２ベース４０の肉厚Ａは３〜５ｍｍであり、段部４３、４５の半径方向の長さＢは肉厚Ａの３分の２程度である。
【００１４】
まず、第１ベース３８の端面４２に、段部４３も含めて、第１の金属ロー材４６を真空蒸着法などで１０μｍの厚さで被覆する。この第１の金属ロー材４６の材質はＴｉ−Ａｇ−Ｃｕ系である。同様に、第２ベース４０の端面４４にも、段部４５を含めて、第１の金属ロー材４６を１０μｍの厚さで被覆する。
【００１５】
次に、端面４２、４４のところだけを（すなわち、段部４３、４５を除いて）ラッピング加工を施して、端面４２、４４に形成された第１の金属ロー材４６を除去すると共に、端面４２、４４を高精度の平坦面にする。具体的には、端面４２、４４を互いに接触させて組ラッピングによるラッピング仕上げを行い、０．１μｍ程度の表面粗さにする。段部４３、４５には第１の金属ロー材４６がそのまま残ることになる。
次に、図５（ｂ）に示すように、第１ベース３８の端面４２に、段部４３も含めて、Ｘ線発生材料１４を真空蒸着法などで蒸着する。Ｘ線発生材料１４の厚さｔは約３μｍである。このＸ線発生材料１４は、第１ベース３８ではなくて、第２ベース４０の方に被覆してもよい。この実施形態では、Ｘ線発生材料１４の材質はタングステンである。
【００１６】
その後、厚さ０．１ｍｍの環状の第２の金属ロー材４８を段部４３、４５の間に挟んで、第１ベース３８と第２ベース４０をロー付けをする。ロー付け条件は、接合部分の荷重が１平方ｃｍ当たり約５００Ｎ（ニュートン）であり、熱処理温度が約９００℃である。ロー材が溶けたら降温過程に移る。ロー付けが完了すると、図５（ｃ）の状態になる。接合した第１ベース３８と第２ベース４０は、その外周面を機械加工して完全な円筒面になるようにする。最終的には、後述するハウジング５２（図６を参照）に回転ターゲットを組み込んで実際に回転させた状態で、回転ターゲットの外周面に面振れが生じないように外周面を仕上げ加工する。
【００１７】
回転ターゲット１０のベース１２の材質として上述のように炭素を選択したのは次のような理由による。炭素は軽いので高速回転に向いている。この実施形態の回転ターゲットは８千〜１万ｒｐｍの回転速度で回転する。また、一般に使われるターゲット材料（Ｘ線発生材料）と比較して、炭素はその特性Ｘ線の波長が非常に長いので、電子ビーム照射領域内の炭素からＸ線が発生しても、これはＸ線取出し窓で吸収されて、外部に出て行かない。さらに、炭素は高融点でありＸ線発生材料を接合するときの熱処理に耐える。さらに、炭素は熱伝導が良好であり回転ターゲットを水冷するときに冷却効率が良い。さらに、炭素は導電体であり回転ターゲットに流れる電流（管電流）を金属製の回転軸に逃がすことについても特に支障がない。なお、炭素の形態としては、金属含浸型黒鉛（機械加工ができる）や、内面に金属膜を被覆した黒鉛などを使うことができる。また、炭素以外のベースの材質としては、例えばＳｉＣが考えられる。
【００１８】
カーボンを接合するためのロー材としてはチタンを含むことが好ましいので、上述の金属ロー材４６、４８としてＴｉ−Ａｇ−Ｃｕ系を用いている。ところで、Ｘ線発生材料とロー材との相性を考えると、チタンを含むロー材を使う場合は、Ｘ線発生材料としては、低融点（ロー付け温度）でチタンとの共晶合金を作らない金属（例えば、タングステンやモリブデン）を使うのが好ましい。チタンと合金を作ってしまうような金属（例えば、銅）をＸ線発生材料として使うと、合金になった場合に、Ｘ線発生材料から発生するＸ線にチタンの特性Ｘ線が混じってしまうことになる。このチタンの特性Ｘ線はベリリウム窓を透過してしまう。
【００１９】
そこで、チタンと合金を作ってしまうような金属（例えば、銅）をＸ線発生材料として使う場合は、上述の第１の金属ロー材４６としてニッケルやクロムを含む高温ロー材（加熱温度は１０００℃付近）を使い、一方で、第２の金属ロー材４８としてＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系の低温ロー材（約７２０℃で接合可能）を使うのが好ましい。こうすると、Ｘ線発生材料として銅、銀、クロムなどを使うことができる。
【００２０】
図６は上述のような回転ターゲット１０を備えるＸ線管における回転ターゲット１０の取付部分の構造を示す縦断面図（中心線を含む平面で切断した断面図）である。Ｘ線管のチャンバー５０（真空容器）には、回転ターゲット１０を支持するハウジング５２が、そのフランジ部５４のところでボルトで固定されている。ハウジング５２の内部には回転駆動用のモータを構成するステータ５６とロータ５８がある。ステータ５６はハウジング５２に固定されており、ロータ５８は回転軸３６に固定されている。回転軸３６の先端には回転台１８が一体に形成されている。この回転台１８には上述のように回転ターゲット１０が固定されている。回転軸３６は、その先端側を２個の軸受６０で回転可能に支持され、基端側を１個の軸受６２で回転可能に支持されている。回転軸３６とハウジング５２の間は磁性流体シール装置６６によって真空シールされている。回転軸３６の内部には中空の静止軸３４が通っており、静止軸３４の内部には、冷却水導入口６４から冷却水が導入される。静止ブレード３２に導かれて回転ターゲット１０を冷却した冷却水は、回転軸３６の内周面と静止軸３４の外周面との間の通路を戻ってきて、通路６６につながる冷却水排出口から出ていく。
【００２１】
ところで、回転ターゲット１０が回転する間、電子ビームが当たるＸ線発生材料１４の空間的な位置（焦点位置）は常に一定であることが理想的である。もし、回転ターゲット１０の外周面の中心線がその回転中心線から偏心していると、回転中に焦点位置が図６のＹ方向に周期的に変動することになる。また、回転ターゲット１０の外周面の中心線がその回転中心線に対して傾斜していると、回転中に焦点位置が図６のＸ方向に周期的に変動することになる。したがって、回転軸３４の外周面の中心線と回転ターゲット１０の外周面の中心線とが完全に一致するように、回転ターゲット１０の外周面を精度良く加工する必要がある。さらに、回転軸３４が回転中に振れを生じないように、軸受６０、６２も高精度のものを使う必要がある。先端側に２個の軸受６０を使用している（通常は１個である）のは、回転振れをできるだけ生じないようにするための対策である。この実施形態では軸受６０、６２としてボールベアリングを用いているが、空気静圧軸受を使うこともできる。焦点位置のＹ方向の変動量は５μｍ以下にするのが好ましく、Ｘ方向の変動量は１μｍ以下にするのが好ましい。この実施形態のＸ線管を実測したところ、回転中のＹ方向における焦点位置の変動量は４μｍ程度であり、Ｘ方向の変動量は１μｍ以下であった。
【００２２】
次に、このＸ線管の動作について説明する。図１及び図２において、熱陰極７４（図２を参照）から電子ビーム６８を放射すると、これは回転ターゲット１０の外周面に照射される。すると、電子ビーム照射領域内に存在するＸ線発生材料１４のみから目的の波長のＸ線が発生し、このＸ線ビーム７０がＸ線取り出し窓７２（図１を参照）から取り出される。Ｘ線発生材料１４の材質をタングステンにした場合は、タングステンのＫα１の特性Ｘ線（波長＝０．０２０９ｎｍ）を取り出すことができる。Ｘ線取出し窓７２はＸ線管のチャンバー５０（図６を参照）に設けられている。Ｘ線取出し窓７２はベリリウムでできており、上述のタングステンの特性Ｘ線はベリリウムを透過して外部に出ていく。ところで、回転ターゲット１０の炭素製のベース１２の一部も電子ビーム照射領域内に存在しているので、このベース１２からもＸ線が発生する。しかし、炭素の特性Ｘ線の波長はタングステンの特性Ｘ線の波長と比較して非常に長いので（数ｎｍ程度）、ベリリウム製のＸ線取出し窓７２で吸収されて、Ｘ線管の外部には出て行かない。
【００２３】
図２において、この実施形態で使用している熱陰極７４は、通常のコイルフィラメントのタイプではなくて、炭素製の加熱体に六ホウ化ランタン７６を埋め込んだものを用いている。
【００２４】
図３は回転ターゲット上の電子ビーム照射領域の付近を拡大して示した斜視図である。この例では、電子ビーム照射領域７８の形状は直径Ｄが約３０μｍの円形である。電子ビーム照射領域７８のちょうど中央をＸ線発生材料１４が横切るように、回転ターゲット１０上の電子ビーム照射位置が調整されている。したがって、電子ビーム照射領域７８では、そのほぼ中央に帯状のＸ線発生材料１４があり、その両側に炭素製のベース１２が存在している。この例では、Ｘ線発生材料１４の幅ｔは３μｍである。幅が３μｍ（Ｘ線発生材料１４の幅ｔに等しい）で長さが３０μｍ（電子ビーム照射領域の直径Ｄに等しい）のＸ線発生領域（ターゲット上の焦点となる）から発生するＸ線ビーム７０は、取り出し角θ＝６度（ターゲット表面に対するＸ線ビームの取り出し角度）で取り出すと、その断面寸法は、幅がｔに等しくて、高さＨがＤの約１０分の１となる。すなわち、見かけの焦点サイズはおよそ３μｍ×３μｍとなる。このように極めて微小な焦点サイズが得られたのは、Ｘ線発生材料１４の幅ｔを３μｍと非常に小さくできたからである。６度の取り出し角にすれば（通常のＸ線管はこのような取り出し角になっている）、高さＨは電子ビーム照射領域７８の直径Ｄの１０分の１になるので、Ｘ線発生材料１４の幅ｔの１０倍程度の直径の電子ビーム照射領域７８を作れば、Ｘ線ビーム７０の幅と高さが、Ｘ線発生材料の幅ｔと同程度のサイズとなる。
【００２５】
図４は電子ビーム照射領域のサイズを変更した別の例である。この例では、図３と同じ回転ターゲット１０に対して、電子ビーム照射領域７８のサイズを次のように変更している。この電子ビーム照射領域７８は、幅Ｗが３０μｍ、長さＬが１００μｍである。この場合でも、図３と全く同じ焦点サイズのＸ線ビーム７０が得られる。なぜならば、Ｘ線発生材料１４に限っていえば、これに照射される電子ビームの面積が図３の場合と同じだからである。すなわち、電子ビーム照射領域７８の長さＬを長くしても焦点サイズには影響がなく、幅Ｗだけが焦点サイズに影響している。したがって、Ｘ線発生材料１４の幅ｔと、電子ビーム照射領域の幅Ｗ（Ｘ線発生材料１４の長手方向の寸法）だけが、焦点サイズに影響している。
【００２６】
実際のＸ線管では、図３のような直径３０μｍの電子ビーム照射領域を作るよりも、図４に示すように幅Ｗだけが３０μｍとなるような細長い電子ビーム照射領域を作る方が容易である。
【００２７】
次に、この発明のＸ線管の第２の実施形態（固定ターゲットＸ線管に適用したもの）を説明する。図７は固定ターゲットの製造工程を示す斜視図である。図７（ａ）に示すように、細長い直方体の形状をした炭素製（例えば、金属含浸型黒鉛）の第１ベース８０と、これと同じ形状及び材質の第２ベース８２とを用意して、これらの間にＸ線発生材料１４を挟んで固定ターゲットを作るものである。帯状のＸ線発生材料１４の幅は約５０μｍ、厚さは約３μｍである。
【００２８】
まず、第１ベース８０と第２ベース８２の互いに対向する面にカーボン接着剤（接着剤自体が炭素材料でできている）を塗布する。それから、帯状のＸ線発生材料１４を第１ベース８０と第２ベース８２の間の幅方向の中央位置に挟んでこれらを接合する。具体的には、最初に、第１ベース８０と第２ベース８２に圧力をかけながら大気中で４００℃まで加熱してカーボン接着剤を硬化させる。次に、真空炉で１０００℃まで加熱してカーボン接着剤を完全に固化させる。このときは圧力は必要ない。図７（ｂ）は接合後の状態を示す。
【００２９】
次に、この細長い直方体のブロックを、適当な厚さ（例えば、０．５〜１ｍｍ）になるように、長手方向に垂直な平面で切断（スライス）して、図７（ｃ）に示すように、多くのターゲット片８４を作ることができる。各ターゲット片８４は、その中央部にＸ線発生材料がわずかに露出したものとなる。
【００３０】
図８（ａ）はこのようにして作られたターゲット片８４の平面図である。全体としてはほぼ正方形であり、第１ベース８０と第２ベース８２の間に接合面８６があり、この接合面の中央付近にＸ線発生材料１４が露出している。その露出サイズはおよそ５０μｍ×３μｍである。このサイズは、図７（ａ）の帯状のＸ線発生材料１４の断面寸法に等しい。
【００３１】
ところで、実際に製造したものを観察すると、接合面８６は肉眼では判別できず、第１ベース８０と第２ベース８２の境界はほとんど認識できない。そして、接合面８６の中央付近にあるはずのＸ線発生材料１４もまた、そのサイズがきわめて小さいがゆえに、肉眼ではほとんど見ることができない。図８（ａ）では接合面８６とＸ線発生材料１４を誇張して描いてある。
【００３２】
図８（ｂ）は図８（ａ）のターゲット片８４の外周を円形に加工したものである。中央のＸ線発生材料１４が円形の中心にくるように加工をしてある。このようにすると、Ｘ線発生材料１４のところに電子ビームの照射位置を位置決めするのに、ターゲット片８４の外周を基準にしてＸ線発生材料１４の位置を探すことができる。最終的には、実際にＸ線を発生させて、電子ビームがＸ線発生材料１４に照射されているかどうかを確認することになる。
【００３３】
図１０は図８（ｂ）のターゲット片８４を組み込んだ固定ターゲットＸ線管の一部を示した縦断面図（中心線を含む平面で切断した断面図）である。円筒状のターゲット基台８８の端面には円形の凹部が形成されていて、この凹部にターゲット片８４がロー材（例えば、Ｔｉ−Ａｇ−Ｃｕ系）で接着固定されている。ターゲット基台８８の内側は冷却水８９によって冷却される。電子銃７４からの電子ビーム６８がターゲット片８４のＸ線発生材料に当たると、そこからＸ線ビーム７０が発生して、Ｘ線取出し窓９０から外部に出ていく。
【００３４】
図９はターゲット片８４の電子ビーム照射領域の付近を拡大して示した斜視図である。第１ベース８０と第２ベース８２の接合部８６のところにＸ線発生材料１４が露出している。その露出サイズは、長さＣが約５０μｍ、幅ｔが約３μｍである。電子ビーム照射領域７８の形状は直径Ｄが約３０μｍの円形である。この状態で発生するＸ線ビームは図３に示すのとほぼ同じになる。すなわち、取り出し角θ＝６度で取り出したときのＸ線ビームの断面寸法は、およそ３μｍ×３μｍとなる。
【００３５】
【発明の効果】
この発明のＸ線管は、ターゲットの表面上の電子ビーム照射領域内に、電子ビームが照射されたときに目的の波長のＸ線を発生するＸ線発生部と、電子ビームが照射されても目的の波長のＸ線をほとんど発生しないベースとが存在するようにしたので、電子ビーム照射領域よりも小さい焦点サイズを作ることができて、きわめて微小な焦点サイズのマイクロフォーカスＸ線源を得ることができる。また、微小な焦点サイズであるにもかかわらず、管電流があまり小さくならないのでＸ線強度も安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のＸ線管の一つの実施形態における回転ターゲットを示す斜視図である。
【図２】図１の回転ターゲットの断面図である。
【図３】図１の回転ターゲット上の電子ビーム照射領域の付近を拡大して示した斜視図である。
【図４】図３の電子ビーム照射領域のサイズを変更した別の例の斜視図である。
【図５】回転ターゲットの一部を拡大して示した分解断面図である。
【図６】図１の回転ターゲットを備えるＸ線管における回転ターゲットの取付部分の構造を示す縦断面図である。
【図７】固定ターゲットの製造工程を示す斜視図である。
【図８】固定ターゲットのターゲット片の平面図である。
【図９】固定ターゲットのターゲット片の電子ビーム照射領域の付近を拡大して示した斜視図である。
【図１０】固定ターゲットＸ線管の一部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０ 回転ターゲット
１２ ベース
１４ Ｘ線発生材料
１６ 取付金具
１８ 回転台
３６ 回転軸
３８ 第１ベース
４０ 第２ベース
４６ 第１の金属ロー材
４８ 第２の金属ロー材
６８ 電子ビーム
７０ Ｘ線ビーム
７２ Ｘ線取り出し窓
７４ 熱陰極

Claims (3)

1. ターゲットに電子ビームを照射して、ターゲットの表面上の電子ビーム照射領域からＸ線を発生させるＸ線管において、次の特徴を備えるＸ線管。
   （ａ）前記ターゲットは、前記電子ビームが照射されたときに目的の波長のＸ線を発生するＸ線発生部と、前記電子ビームが照射されても目的の波長のＸ線をほとんど発生しないベースとからなる。
   （ｂ）前記電子ビーム照射領域の内部には前記Ｘ線発生部と前記ベースの両方が存在していて、前記電子ビーム照射領域の内部の前記Ｘ線発生部のみから目的の波長のＸ線が発生する。
   （ｃ）前記ターゲットの内部には冷却水が流れる流路が形成されていて、前記Ｘ線発生部は前記ターゲットの表面に露出しているとともに前記流路にも露出している。
2. 請求項１に記載のＸ線管において、前記Ｘ線発生部は回転可能な円筒状のターゲットの外周面に露出した１〜１０μｍの幅の環状のＸ線発生材料であることを特徴とするＸ線管。
3. 請求項１または２に記載のＸ線管において、前記ベースは炭素でできており、Ｘ線取出し窓は炭素の特性Ｘ線を実質的に外部に取り出さない材質で作られていることを特徴とするＸ線管。

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