JP4634550B2

JP4634550B2 - 分析用ｘ線管

Info

Publication number: JP4634550B2
Application number: JP07960199A
Authority: JP
Inventors: 克則清水; 隆下野; 宏樹沓澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2019-03-24
Also published as: JP2000277041A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、分析の高精度化を実現する分析用Ｘ線管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の分析用Ｘ線管について、蛍光Ｘ線分析に使用される分析用Ｘ線管を例にとり図７を参照して説明する。図７は、分析用Ｘ線管の先端部分を横方向から見た断面図である。なお符号ｍは管軸を示している。
【０００３】
分析用Ｘ線管を構成する真空外囲器７１は、先端部分の外径が徐々に細くなり、前面は平坦になっている。そして、その平坦な部分にＸ線を透過する出力窓７２が設けられている。出力窓７２は、Ｘ線の減衰が少ない材料、たとえばＢｅで形成され、また、厚さは数１０〜数１００μｍと薄く形成されている。
【０００４】
真空外囲器７１の内部には、出力窓７２に対向して陽極ターゲット７３が配置されている。なお、陽極ターゲット７３は支持体７４で支持されている。陽極ターゲット７３の外側には収束電極７５が配置され、収束電極７５の外側には陰極フィラメント７６が配置されている。陰極フィラメント７６は、収束電極７５の外周部に固定された環状の支持部材７７によって支持されている。陽極ターゲット７３を支える支持体７４の内部空間７８は、陽極部分を冷却するための冷却水路となっている。また、真空外囲器７１の一部には、真空外囲器７１部分を冷却するための冷却水路７９が設けられている。
【０００５】
分析用Ｘ線管が動作状態に入ると、陰極フィラメント７６から電子Ｅが発生する。電子Ｅは陰極と陽極間の電圧で加速され、また、真空外囲器７１と収束電極７５によって収束され、陽極ターゲット７３に衝突しＸ線８０を発生する。発生したＸ線８０は出力窓７２を通して測定試料８１に照射される。Ｘ線８０が照射されると測定試料８１は蛍光Ｘ線８２を励起し、励起された蛍光Ｘ線８２は、スリットや分光結晶などの機構（図示せず）を通して検出器８３に入力する。そして、検出器８３では、励起された蛍光Ｘ線８２を検出し、測定試料８１を構成する物質が分析される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
蛍光分析用Ｘ線管は分析精度の向上が求められている。分析精度の向上には高強度のＸ線出力が必要とされ、また、分析用Ｘ線管内から発生する不純線（たとえば蛍光Ｘ線）の低減が要求されている。
【０００７】
ところで、従来の分析用Ｘ線管の場合、陽極ターゲットから発生したＸ線はほとんどが出力窓の方向に照射される。このとき、図７に示すように電子の衝突によって、陽極ターゲット７３からＸ線８０と同時に２次電子８４も発生する。２次電子８４は、陽極ターゲット７３の全周方向へ散乱し、真空外囲器７１の内面や管内部品に衝突し不純線８５を励起する。励起した不純線はスリットや分光結晶などの機構を通して検出器８３に入力する。このため、測定試料８１が構成する物質以外の蛍光Ｘ線が検出され、分析精度を悪化させる。
【０００８】
本発明は、上記の不都合を解決するもので、２次電子の衝突などで発生する不純線を低減し、分析の高精度化を実現した分析用Ｘ線管を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｘ線を透過する出力窓が一部に形成された真空外囲器と、この真空外囲器内で前記出力窓に対向して設けられ、陰極フィラメントが発生する電子の衝突でＸ線を発生する円板状陽極ターゲットと、この円板状陽極ターゲットを接合して支持する支持体と、前記円板状陽極ターゲットの外側に位置する収束電極と、この収束電極の外側に位置し、前記円板状陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極フィラメントとを具備した分析用Ｘ線管において、前記円板状陽極ターゲットと接合する端面部分の前記支持体の外径が前記陽極ターゲットの外径よりも小さいことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、分析用Ｘ線管の先端部分を横方向から見た断面図である図１を参照して説明する。なお符号ｍは管軸を示している。
【００１１】
分析用Ｘ線管を構成する真空外囲器１１は、先端外径が徐々に細くなり、前面は平坦になっている。そして、その平坦な部分にＸ線を透過する出力窓１２が設けられている。真空外囲器１１の内部には、出力窓１２に対向して円板状の陽極ターゲット１３が配置されている。陽極ターゲット１３は、陽極ターゲット１３と軸を共通にする、たとえば円柱状の支持体１４で支持されている。
【００１２】
支持体１４は、陽極ターゲット１３と同じ直径をもつフランジ状の第１支持部分１４ａ、および、第１支持部分１４ａよりも直径が小さく、第１支持部分１４ａと一体の第２支持部分１４ｂなどから構成されている。そして、第１支持部分１４ａの端面が陽極ターゲット１３と接合されている。
【００１３】
また、陽極ターゲット１３の外側に収束電極１５が配置され、収束電極１５の外側に陰極フィラメント１６が配置されている。陰極フィラメント１６は、収束電極１５の外周部に固定された環状の支持部材１７によって支持されている。また、陽極ターゲット１３を支持する支持体１４の内部空間、たとえば第２支持部分１４ｂの内側に位置する内部空間１８は、陽極部分を冷却するための冷却水路になっている。また、真空外囲器１１の一部に、真空外囲器１１を冷却するための冷却水路１９が設けられている。
【００１４】
上記した構成において、分析用Ｘ線管が動作状態に入ると、陰極フィラメント１６から電子Ｅが発生する。電子Ｅは陰極と陽極間の電圧で加速され、また、真空外囲器１１と収束電極１５で収束され、陽極ターゲット１３の表面に衝突し、Ｘ線２０を発生する。発生したＸ線２０は、図６の従来技術で説明したように、出力窓１２を通して測定試料に照射され、測定試料を構成する物質の分析などに利用される。
【００１５】
ところで、電子Ｅが陽極ターゲット１３の表面に衝突してＸ線２０を発生する際、符号２１で示すように２次電子も同時に発生し散乱する。２次電子２１は、たとえば支持体１４に衝突し、符号２２で示すように不純線（たとえば蛍光Ｘ線）を励起する。
【００１６】
しかし、上記した構成の場合、支持体１４のほとんどの部分を占める第２支持部分１４ｂの直径が陽極ターゲット１３よりも小さくなっている。したがって、陽極ターゲット１３よりも直径が小さい領域では、支持体１４の外表面が陽極ターゲット１３の外周部よりも管軸ｍよりの内側に位置している。そのため、支持体１４から発生した不純線２２は、第１支持部分１４ａや陽極ターゲット１３によって遮蔽される。この場合、出力窓１２の部分と陽極ターゲット１３の外周部分との隙間が実質的に狭くなり、出力窓１２を透過する不純線２２が減少する。その結果、測定試料の物質を分析する際に、スリットや分光結晶などの機構を通して検出器に入力する不純線が減少し、分析精度が向上する。
【００１７】
なお、この場合、不純線２２の遮蔽効果を大きくするために、支持体１４は、陽極ターゲット１３よりも外径が小さい第２支持部分１４ｂの方を、陽極ターゲット１３と外径が同じ第１支持部分１４ａよりも、管軸方向の長さが長くなるようにしている
次に、本発明の他の実施形態について、分析用Ｘ線管の先端部分を横方向から断面にした図２の断面図を参照して説明する。図２では、図１に対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
この実施形態では、陽極ターゲット１３の出力窓１２側表面の環状の縁３１がある狭い幅で高く構成されている。そして、縁３１の部分を除いた表面３２は、たとえばその中央３２ａが底になるような凹面に構成されている。
【００１９】
上記した構成において、分析用Ｘ線管が動作状態に入ると、陰極フィラメント１６から電子Ｅが発生する。電子Ｅは陰極と陽極間の電圧で加速され、また、真空外囲器１１と収束電極１５で収束され、陽極ターゲット表面３２の凹面に衝突しＸ線２０を発生する。また、２次電子２１も同時に発生する。
【００２０】
このとき、横方向に進むＸ線や２次電子２１は、凹面周辺の浅い部分や縁３１の部分で遮蔽され、側面方向への照射や散乱が抑えられる。そのため、真空外囲器１１内面や管内部品へのＸ線や２次電子２１の衝突が少なくなり、不純線の励起が減少する。
【００２１】
また、Ｘ線や２次電子２１が陽極ターゲット１３の縁３１を越えて、支持体１４などに衝突し、不純線２２を励起しても、これらの不純線２２は、第１支持部分１４ａや陽極ターゲット１３によって遮蔽される。
【００２２】
したがって、測定試料の物質を分析する際に、スリットや分光結晶などの機構を通して検出器に入力する不純線が減少し、分析精度が向上する。
【００２３】
なお、図２の場合、陽極ターゲット１３の出力窓１２側表面の環状の縁３１がある幅で高く構成されている。しかし、陽極ターゲット１３の出力窓１２側の表面全体を凹面に構成することもできる。
【００２４】
次に本発明のもう１つの他の実施形態について、分析用Ｘ線管の先端部分を横方向から断面にした図３の断面図を参照して説明する。図３では、図１に対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２５】
この実施形態では、陽極ターゲット１３の環状の縁にある高さの壁４１が構成されている。そして、壁４１の部分を除いた表面は、ほぼ平坦な面に構成されている。
【００２６】
この構成の場合、陽極ターゲット１３から発生して横方向に向うＸ線や２次電子２１は環状の壁４１で遮蔽され、側面方向への照射や散乱が抑えられる。そのため、真空外囲器１１内面や管内部品へのＸ線や２次電子２１の衝突が少なくなり、不純線の励起が減少する。また、Ｘ線や２次電子２１が陽極ターゲット１３の壁４１を越えて、支持体１４などに衝突し、不純線２２を励起しても、これらの不純線２２は、第１支持部分１４ａや陽極ターゲット１３によって遮蔽される。
【００２７】
したがって、測定試料の物質を分析する際に、スリットや分光結晶などの機構を通して検出器に入力する不純線が減少し、分析精度が向上する。
【００２８】
次に、陽極ターゲット１３を支持する支持体１４の他の構造例について図４〜図６を参照して説明する。図４の例では、陽極ターゲット１３と接合される第１支持部分１４ａの陽極ターゲット１３側の面が陽極ターゲット１３と同じ面積に形成されている。そして、径の小さい第２支持部分１４ｂ方向に向って徐々に直径が小さくなるテーパ状に形成されている。
【００２９】
図５の例は、支持体１４全体が、陽極ターゲット１３の直径よりも小さい一様な直径で構成されている。そして、支持体１４の端面が陽極ターゲット１３と接合されている。図６の例は、陽極ターゲット１３の裏側に凹部１３ａが形成されている。そして、陽極ターゲット１３よりも小さな直径の支持体１４が、陽極ターゲット１３の凹部１３ａに嵌め込まれ、陽極ターゲット１３と支持体１４が接合されている。
【００３０】
なお、図４〜図６で示された陽極ターゲットと支持体との支持構造の例は、陽極ターゲットの表面が凹面に形成されている場合で説明している。しかし、これらの支持構造は、図１のように陽極ターゲットが平坦の場合、あるいは、図３の実施形態のように陽極ターゲットの縁に壁が設けられた場合に対しても適用できる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明によれば、分析の高精度化が図れる分析用Ｘ線管を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態を説明するための断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を説明するための断面図である。
【図４】陽極ターゲットを支持体で支持する構造の例を説明するための断面図である。
【図５】陽極ターゲットを支持体で支持する構造の他の例を説明するための断面図である。
【図６】陽極ターゲットを支持体で支持する構造の他の例を説明するための断面図である。
【図７】従来例を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１１…真空外囲器
１２…出力窓
１３…陽極ターゲット
１４…支持体
１４ａ…第１支持部分
１４ｂ…第２支持部分
１５…収束電極
１６…陰極フィラメント
１７…支持部材
１８…支持体の内部空間
１９…冷却水路
２０…Ｘ線
２１…２次電子
２２…不純線
Ｅ…電子
ｍ…管軸

Claims

Ｘ線を透過する出力窓が一部に形成された真空外囲器と、この真空外囲器内で前記出力窓に対向して設けられ、陰極フィラメントが発生する電子の衝突でＸ線を発生する円板状陽極ターゲットと、この円板状陽極ターゲットを接合して支持する支持体と、前記円板状陽極ターゲットの外側に位置する収束電極と、この収束電極の外側に位置し、前記円板状陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極フィラメントとを具備した分析用Ｘ線管において、前記円板状陽極ターゲットと接合する端面部分の前記支持体の外径が前記陽極ターゲットの外径よりも小さいことを特徴とする分析用Ｘ線管。
出力窓側の陽極ターゲットの表面が凹面に形成されている請求項１記載の分析用Ｘ線管。
出力窓側の陽極ターゲットの縁に所定高さの壁が形成されている請求項１記載の分析用Ｘ線管。
Ｘ線を透過する出力窓が一部に形成された真空外囲器と、この真空外囲器内で前記出力窓に対向して設けられ、陰極フィラメントが発生する電子の衝突でＸ線を発生する陽極ターゲットと、この陽極ターゲットを接合して支持する支持体と、前記陽極ターゲットの外側に位置する収束電極と、この収束電極の外側に位置し、前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極フィラメントとを具備した分析用Ｘ線管において、前記陽極ターゲットと接合する端面部分の前記支持体の外径が前記陽極ターゲットの外径よりも小さく、かつ、前記出力窓と反対側の前記陽極ターゲットの裏面に凹部が形成され、前記陽極ターゲットの凹部に支持体が嵌め込まれている分析用Ｘ線管。