JP4850542B2 - 電子銃、エネルギー線発生装置、電子線発生装置、及びｘ線発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子銃、エネルギー線発生装置、電子線発生装置、及びＸ線発生装置に関するものである。

電子を放出する電子銃は、例えばＸ線発生装置や電子線発生装置に用いられる。電子銃には、電子を放出するために例えば数十ｋＶ以上といった高電圧を印加する必要があるが、内部配線などの高圧部と筐体等との電気的絶縁を確保しつつ、内部配線の取り回し等の自由度を確保するため、高圧部を樹脂などの絶縁ブロックで覆う構成が知られている。

例えば、特許文献１には、高圧トランス等の高圧部がエポキシ樹脂でモールドされた構成の電子銃を有するＸ線発生装置が開示されている。

特開昭５８−１４４９９号公報

特許文献１に開示されたＸ線発生装置においては、高圧部をモールドするエポキシ樹脂が高電圧発生筐体の内部に収容されている。このように高圧部が絶縁ブロックで覆われた構成を有する電子銃においては、高電圧の印加に伴い多量の熱が発生し、絶縁ブロックが膨張する傾向がある。従って、絶縁ブロックが容器に覆われるように収容されたり（特許文献１の第３図，第７図参照）、或いは容器内で挟まれるように固定されている（特許文献１の第５図参照）場合には、絶縁ブロックと容器との間に、絶縁ブロックの膨張に起因する応力が発生する。その結果、相対的に強度が低い絶縁ブロック側にその応力の影響が及んでしまい、絶縁ブロックが変形等を生じるおそれがある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、絶縁ブロックの膨張による影響を抑制することができる電子銃、エネルギー線発生装置、電子線発生装置、及びＸ線発生装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る電子銃は、第１の方向に互いに対向する第１及び第２の内面、及び第１の方向と交差する第２の方向に互いに対向する第３及び第４の内面を有し、第１の内面から外面へ貫通する開口を有する容器と、容器の第１及び第３の内面に接するとともに、第２及び第４の内面との間に隙間をあけて配置された絶縁ブロックと、容器の開口から露出した絶縁ブロックの部分上に設けられた電子放出部材と、容器の外側から第３の内面へ貫通配置されたコネクタと、絶縁ブロック内に埋め込まれ、コネクタから電子放出部材へ延びる内部配線と、を備え、コネクタの一部が絶縁ブロック内に埋め込まれており、コネクタが容器に固定されていることを特徴とする。

上記した電子銃においては、電子放出部材を配置するための開口が設けられた第１の内面に絶縁ブロックが接している。電子放出部材は、電子線発生装置やＸ線発生装置などにおいて真空容器内に収容される。従って、第１の内面に接するように絶縁ブロックを配置すれば、絶縁ブロックによって容器の開口を気密に封止できるので好ましい。他方、第２の内面にも絶縁ブロックを密着させてしまうと、絶縁ブロックの膨張によって第１の方向に応力が発生してしまう。上記した電子銃においては、第２の内面との間に隙間をあけて絶縁ブロックが配置されることによって、第１の方向における絶縁ブロックの膨張を十分に逃がすことができる。

また、上記した電子銃においては、絶縁ブロックを第３の内面と接するように配置するとともに、第４の内面との間に隙間をあけて配置することにより、第２の方向における絶縁ブロックの膨張を十分に逃がすことができる。しかも、第１及び第３の内面といった複数の面に絶縁ブロックを密着させることにより、容器内における絶縁ブロックの位置を確実に固定できる。

すなわち、本発明に係る電子銃によれば、絶縁ブロックの膨張による影響を好適に抑制することができる。

また、電子銃は、容器が導電性を有し、絶縁ブロックの表面のうち、容器との間に隙間が設けられた表面を覆う導電性部材を更に備えることを特徴としてもよい。これにより、容器との間に隙間が設けられた絶縁ブロックの表面の電位を容器と同じ電位（例えば接地電位）にできるので、内部配線等に対するシールド効果を好適に発揮できる。

また、電子銃は、容器が、第３の内面に凹凸形状を有することを特徴としてもよい。これにより、例えば樹脂等からなる絶縁ブロックを成型する際に第３の内面の凹凸形状に絶縁ブロックが食い込んで固まるので、絶縁ブロックを容器へ強固に固定できる。

また、上記した電子銃は、容器の外側から第３の内面へ貫通配置されたコネクタと、絶縁ブロック内に埋め込まれ、コネクタから電子放出部材へ延びる内部配線とを備える。

上記した電子銃においては、第１の内面に絶縁ブロックが接している。この場合、一般的には、電子放出方向とコネクタの中心軸方向とが互いに一致するようにコネクタを配置する（すなわち、第２の内面にコネクタを配置する）。しかし、仮にコネクタを第２の内面に配置すると、耐圧能力の低下を回避するために第２の内面と絶縁ブロックとを密着させることが望ましい。しかし、上記した電子銃においては、第１の方向における絶縁ブロックの膨張を逃がすために第２の内面と絶縁ブロックとの間に隙間をあけており、コネクタを第２の内面に配置することは難しい。

そこで、本発明者らは、第１の方向と交差する第２の方向に互いに対向する第３及び第４の内面のうち、第３の内面にコネクタを配置するとともに、絶縁ブロックを第３の内面と接するように配置した。これにより、容器内におけるコネクタの露出を抑え、耐圧能力の低下を好適に防止できる構成が得られた。

また、上記した電子銃では、コネクタの一部が絶縁ブロック内に埋め込まれており、コネクタが容器に固定されている。これにより、コネクタを介して絶縁ブロックと容器とを強固に固定できる。

また、電子銃は、絶縁ブロックが、第１及び第３の内面を除く全ての内面との間に隙間をあけて配置されていることを特徴としてもよい。これにより、絶縁ブロックの膨張による影響をより効果的に抑制することができる。

また、本発明に係るエネルギー線発生装置は、上記したいずれかの電子銃を備え、電子銃から放出された電子、または該電子によって発生した放射線を出射することを特徴とする。これにより、絶縁ブロックの膨張による影響を抑制することが可能なエネルギー線発生装置を提供できる。

また、本発明に係る電子線発生装置は、上記したいずれかの電子銃と、電子銃の電子放出部材を収容する真空容器と、真空容器に設けられ、電子銃から放出された電子を透過して真空容器の外部へ出射するための窓材とを備えることを特徴とする。これにより、絶縁ブロックの膨張による影響を抑制することが可能な電子線発生装置を提供できる。

また、本発明に係るＸ線発生装置は、上記したいずれかの電子銃と、電子銃の電子放出部材を収容する真空容器と、電子銃から放出された電子を受けてＸ線を放出するターゲットと、真空容器に設けられ、ターゲットから放出されたＸ線を透過して真空容器の外部へ出射するための窓材とを備えることを特徴とする。これにより、絶縁ブロックの膨張による影響を抑制することが可能なＸ線発生装置を提供できる。

本発明によれば、絶縁ブロックの膨張による影響を抑制することができる電子銃、エネルギー線発生装置、電子線発生装置、及びＸ線発生装置を提供できる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る電子銃、エネルギー線発生装置、電子線発生装置、及びＸ線発生装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明による電子銃を備え、電子線やＸ線を発生するためのエネルギー線発生装置の第１実施形態の構成を示す側面断面図である。また、図２は、図１に示すＩ−Ｉ線に沿った断面を示す側面断面図である。また、図３は、図１に示すII−II線に沿った断面を示す平面断面図である。また、図１〜図３には説明の便宜のためにＸＹＺ直交座標系が示されている。

本実施形態のエネルギー線発生装置１ａは、電子線ＥＢを出射する電子銃２と、電子銃２の電子放出部材を収容して気密に封止するための真空容器３と、出射窓構成部１０ａ（または１０ｂ）と、真空ポンプ２０とを備える。また、電子銃２は、高電圧部を絶縁するための絶縁ブロックである樹脂部材４と、樹脂部材４を収容するケース５と、ケース５の側面に取り付けられた高耐圧型のコネクタ６と、電子を放出するための電子放出部材であるフィラメント７と、高電圧部である内部配線９ａ及び９ｂと、樹脂部材４の一部を覆う導電性部材１９とを備える。

ケース５は、電子銃２が備える容器である。ケース５は、金属などの導電性材料によって構成されており、後述する樹脂部材４を収容する。本実施形態のケース５は直方体状の外観を有するが、ケース５の外観はこれに限られるものではない。ケース５は、その内部が中空となっており、内面５ａ〜５ｆを有する。このうち、内面５ａ（第１の内面）及び５ｂ（第２の内面）は、所定の第１の方向（本実施形態ではＺ軸方向）に互いに対向している。また、内面５ｃ（第３の内面）及び５ｄ（第４の内面）は、第１の方向と交差する第２の方向（本実施形態ではＸ軸方向）に互いに対向している。また、内面５ｅ（第５の内面、図２及び図３参照）及び５ｆ（第６の内面、図２及び図３参照）は、第１及び第２の方向と交差する第３の方向（本実施形態ではＹ軸方向）に互いに対向している。なお、本実施形態では第１〜第３の方向はそれぞれ直交しているが、これらの方向は直交以外の角度でもって交差していてもよい。

また、ケース５は、開口５ｇ及び５ｈを有する。開口５ｇは、内部配線９ａ及び９ｂを通すための円形の開口であり、内面５ａとその裏側の外面（上面）とを貫通するように形成されている。また、開口５ｈは、コネクタ６が取り付けられるための円形の開口であり、内面５ｃとその裏側の外面（側面）とを貫通するように形成されている。

樹脂部材４は、例えばエポキシ樹脂といった絶縁性樹脂によって構成されており、電子銃２の高電圧部（内部配線９ａ及び９ｂ）と他の部分（例えばケース５など）とを絶縁するための絶縁ブロックとして設けられている。具体的には、樹脂部材４は、基部４ａと、該基部４ａから第１の方向（Ｚ軸方向）へ突出した凸部４ｂとを有する。基部４ａは、ケース５内部の殆どを占めるようにケース５内に収容されている。また、凸部４ｂは、基部４ａから開口５ｇを通って突き出ることによりケース５から露出している。そして、凸部４ｂ上（本実施形態では凸部４ｂの先端付近）には、フィラメント７が配置されている。

また、樹脂部材４の基部４ａとケース５との間には、隙間Ａが設けられている。具体的には、基部４ａは、ケース５の内面５ａ及び５ｃに接する（好ましくは、密着する）とともに、内面５ａ及び５ｃを除く他の全ての内面５ｂ、５ｄ〜５ｆとの間に隙間Ａをあけて配置されている。この隙間Ａにより、熱による樹脂部材４の膨張を逃がすことができる。また、内面５ｃには凹凸形状が形成されている。これにより、樹脂部材４を成型する際にこの凹凸形状に樹脂部材４が食い込んで固まるので、樹脂部材４と内面５ｃとが強固に固定される。なお、ここでいう凹凸形状の一例としては、図１に示すように溝状のものや、或いは、内面５ｃの表面を荒らすことにより生じる微細な凹凸などが挙げられる。

高耐圧型のコネクタ６は、エネルギー線発生装置１ａの外部から電源電圧の供給を受けるためのコネクタ（レセプタクル）であり、ケース５の外側（側面）から内面５ｃへ貫通して配置されている。ケース５の内部に位置するコネクタ６の部分６ａは、樹脂部材４の基部４ａに埋め込まれて固定されている。また、この部分６ａの表面には凹凸形状が形成されている。これにより、樹脂部材４を成型する際にこの凹凸形状に樹脂部材４が食い込んで固まるので、樹脂部材４とコネクタ６とが強固に固定される。なお、ここでいう凹凸形状の一例としては、図２及び図３に示すようにコネクタ６の中心軸方向に沿って凹凸を周期的に繰り返すような形状や、或いは、コネクタ６の表面を荒らすことにより生じる微細な凹凸などが挙げられる。

また、コネクタ６は、ケース５の側壁（内面５ｃを構成する側壁）に固定されており、コネクタ６を介して樹脂部材４とケース５とが強固に固定されている。このコネクタ６には、図示しない電源装置から延びる外部配線の先端を保持した電源用プラグが挿入される。

フィラメント７は、電子を放出するための本実施形態における電子放出部材である。フィラメント７の両端は、コネクタ６からフィラメント７へ延びる内部配線９ａ及び９ｂにそれぞれ接続されている。従って、コネクタ６に電源用プラグが挿入されると、フィラメント７の両端は、外部配線を介して電源装置と電気的に接続される。フィラメント７は、数アンペアの電流を流されることにより、２５００℃程度に加熱され、さらに別の電源装置から数十ｋＶ〜数百ｋＶといった高い電圧を印加されることにより、電子を放出する。また、フィラメント７は、電子を引き出すための電界を形成するグリッド部８に覆われている。グリッド部８には、図示しない配線を介して所定の電圧が印加される。従って、フィラメント７から放出された電子は、グリッド部８の一部に形成された孔から電子線ＥＢとして出射される。また、内部配線９ａ及び９ｂは、上記のような高電圧を電源装置から印加されるので、絶縁材料からなる樹脂部材４の内部に埋め込まれることにより、ケース５との絶縁が確保されている。

導電性部材１９は、樹脂部材４の表面のうち、ケース５との間に隙間Ａが設けられた表面を覆うための導電性の部材である。具体的には、導電性部材１９は、導電性のフィルム、或いは導電性のテープといった薄い部材が好ましく、樹脂材料４のうちケース５に密着していない部分を完全に覆うように樹脂材料４に貼付されている。また、導電性部材１９は、導電性塗料や導電性膜等でも良い。

真空容器３は、電子銃２のフィラメント７を収容して気密に封止するための部材である。真空容器３は、第１の方向（Ｚ軸方向）に延びる円筒状に形成されており、電子銃２のフィラメント７、グリッド部８、及び凸部４ｂを収容するための収容室３ａと、電子銃２から出射される電子線ＥＢの出射方向（Ｚ軸方向）に延在する電子通路３ｂとを有する。電子通路３ｂは収容室３ａと連通しており、電子銃２から出射された電子線ＥＢは、電子通路３ｂを通過して真空容器３の先端に到達する。電子通路３ｂの周囲には、電子通路３ｂを挟んで対となった、電磁偏向レンズとして機能する電磁コイル３１及び３２が設けられている。

なお、真空容器３は、Ｚ軸方向に分割可能に構成され、その分割部に図示しないヒンジを備えることにより、収容室３ａを開閉可能に構成されていることが好ましい。真空容器３がこのような開放型の構成を備えることにより、消耗材であるフィラメント７を容易に交換できる。

エネルギー線発生装置１ａは、出射窓構成部１０ａ及び１０ｂのうち一方を真空容器３に備える。出射窓構成部１０ａは、電子銃２から出射された電子線ＥＢを受けてＸ線ＸＲを発生させ、このＸ線ＸＲを真空容器３の外部へ出射するための構造部分である。エネルギー線発生装置１ａは、この出射窓構成部１０ａを備える場合、Ｘ線発生装置として機能する。また、出射窓構成部１０ｂは、電子銃２から出射された電子線ＥＢを真空容器３の外部へ出射するための構造部分である。エネルギー線発生装置１ａは、この出射窓構成部１０ｂを備える場合、電子線発生装置として機能する。

真空ポンプ２０（図２参照）は、真空容器３の内部を排気するための部品である。真空容器３が、上述したような開放型である場合、エネルギー線発生装置１ａは、真空ポンプ２０を備えることが好ましい。本実施形態の真空ポンプ２０は、ケース５の側面のうち、コネクタ６が設けられた側面（すなわち、内面５ｃの裏側の側面）以外の側面（例えば、内面５ｅの裏側の側面）に沿って配置されている。真空ポンプ２０をこのように配置することにより、コネクタ６に挿入される電源用プラグ及び外部配線と真空ポンプ２０との干渉を避けつつ、エネルギー線発生装置１ａを小型化できる。真空ポンプ２０は、排気通路３３を介して真空容器３の収容室３ａに接続されている。

ここで、図４（ａ）は、出射窓構成部１０ａの構成例を具体的に示す側面断面図である。また、図４（ｂ）は、出射窓構成部１０ｂの構成例を具体的に示す側面断面図である。

まず、図４（ａ）を参照すると、出射窓構成部１０ａは、台座１１、窓基板１２、ターゲット１３、窓材１４、及び押さえリング１５を有する。台座１１は、略円筒状の部材であり、真空容器３（図１〜３参照）の先端に固定される。台座１１は、真空容器３の電子通路３ｂと連通する貫通孔１１ａ、及び貫通孔１１ａを中心とする円形の窪み１１ｂを有する。窓基板１２は、窓材１４を支持固定するための部材である。窓基板１２は、略円板状を呈しており、その中心部に貫通孔１１ａと連通する貫通孔１２ａを有する。窓基板１２の直径は台座１１の窪み１１ｂの内径とほぼ同じ寸法となっており、窓基板１２は窪み１１ｂに嵌め込まれる。

ターゲット１３は、電子銃２から出射された電子線ＥＢを受けてＸ線ＸＲを放出するための膜状の部材である。また、窓材１４は、ターゲット１３から放出されたＸ線ＸＲを透過して真空容器３の外部へ出射するための板状の部材である。窓材１４は、窓基板１２の貫通孔１２ａの一端を閉じるように窓基板１２に固定されている。窓材１４の一方の面１４ａは真空容器３の外側に位置しており、大気に触れる。また、窓材１４の他方の面１４ｂは真空容器３の内側に位置している。ターゲット１３は、窓材１４の面１４ｂ上に形成される。ターゲット１３は、電子線ＥＢを受けてＸ線ＸＲを発生する材料（例えばタングステン）からなり、窓材１４は、Ｘ線ＸＲを効率よく透過できる材料（例えばベリリウム）からなる。押さえリング１５は、窓基板１２の外周部分を台座１１に押さえ付けて固定するための部材である。押さえリング１５は、窓材１４を露出させるための開口１５ａを有しており、また、台座１１と螺合することによって着脱可能に構成されている。

また、図４（ｂ）を参照すると、出射窓構成部１０ｂは、台座１１、窓基板１２、押さえリング１５、窓材１６、ロウ材１７、及び固定板１８を有する。これらのうち、台座１１、窓基板１２、及び押さえリング１５の構成については、図４（ａ）に示した出射窓構成部１０ａと同様である。また、図４（ｂ）のロウ材１７は、製造過程において溶融する前の状態を示している。

窓材１６は、電子銃２から出射された電子線ＥＢを透過して真空容器３の外部へ出射するための板状の部材である。窓材１６は、窓基板１２の貫通孔１２ａの一端を閉じるように窓基板１２に固定されている。窓材１６の一方の面１６ａは真空容器３の外側に位置しており、大気に触れる。また、窓材１６の他方の面１６ｂは真空容器３の内側に位置している。窓材１６は、電子線ＥＢを効率よく透過できる材料（例えばベリリウム）からなる。

ロウ材１７及び固定板１８は、窓材１６を窓基板１２に固定するための部材である。ロウ材１７及び固定板１８は、略円板状に形成されており、電子線ＥＢを通過させるための開口をそれぞれ有する。ロウ材１７及び固定板１８は、窓基板１２上にこの順で重ねられる。そして、ロウ材１７は、出射窓構成部１０ｂの製造時に高温によって溶融されることにより、固定板１８、窓材１６、及び窓基板１２を互いに固着させる。

出射窓構成部１０ａ及び１０ｂにおいては、台座１１が着脱可能に構成されることにより、窓基板１２（並びに、これに付属する窓材１４，１６やターゲット１３など）が交換可能となっている。そして、このように窓基板１２が交換可能である場合においても、エネルギー線発生装置１ａは、真空ポンプ２０を備えることが好ましい。

以上の構成を備える本実施形態のエネルギー線発生装置１ａの動作について説明する。まず、真空ポンプ２０によって真空容器３の内部が排気され、真空状態となる。また、エネルギー線発生装置１ａの外部に用意された電源装置の電源用プラグがコネクタ６に挿入される。これにより、電源装置と内部配線９ａ及び９ｂとが互いに電気的に接続される。続いて、電源装置から数アンペアの電流、及び別の電源装置から数十ｋＶ〜数百ｋＶの電源電圧が印加される。この電源電圧は、内部配線９ａ及び９ｂを介してフィラメント７に供給され、フィラメント７から電子が放出される。

フィラメント７から放出された電子は、グリッド部８によってＺ軸正方向に加速され、電子線ＥＢとなる。電子線ＥＢは、電子通路３ｂを通過して出射窓構成部１０ａ（または１０ｂ）に達する。このとき、電子線ＥＢは、電磁コイル３１によって集束される。また、電子線ＥＢは、電磁コイル３２によって軸補正を行う場合もある。エネルギー線発生装置１ａが出射窓構成部１０ａ（図４（ａ））を備える場合には、電子線ＥＢがターゲット１３に入射することにより、ターゲット１３からＸ線ＸＲが放出される。Ｘ線ＸＲは、窓材１４を透過して、エネルギー線発生装置１ａの外部へ出射される。また、エネルギー線発生装置１ａが出射窓構成部１０ｂ（図４（ｂ））を備える場合には、電子線ＥＢは窓材１６を透過して、エネルギー線発生装置１ａの外部へ出射される。

本実施形態の電子銃２及びエネルギー線発生装置１ａが有する効果について、発明の経緯とともに説明する。本実施形態のエネルギー線発生装置１ａにおいては、フィラメント７は真空容器３の内部（収容室３ａ）に収容されるが、このフィラメント７の電気的接続を確保するためのケース５の開口５ｇを樹脂部材４の基部４ａにより気密に封止する目的で、ケース５の各内面５ａ〜５ｆのうち、開口５ｇが設けられた内面５ａ（第１の内面）に樹脂部材４（基部４ａ）を密着させている。また、一般的には、高圧部及び絶縁用部材の寸法を小さくするために、フィラメントからの電子線の中心軸線とコネクタの中心軸線とが互いに一致するようにコネクタが配置される場合が多い。しかし、本実施形態において、仮にコネクタ６を内面５ｂ（第２の内面）に配置すると、コネクタ６がケース５の内部空間に露出することによる耐圧能力の低下を回避するために内面５ｂと樹脂部材４とを密着させることが望ましく、また、内面５ａにも接するように基部４ａを配置しているので、互いに対向する内面５ａ及び５ｂの双方に樹脂部材４が接することとなり、Ｚ軸方向における樹脂部材４の膨張を十分に逃がすことが難しくなる。

つまり、内面５ｂにも樹脂部材４を密着させてしまうと、樹脂部材４の膨張によってＺ軸方向に応力が発生してしまう。これに対し、本実施形態の電子銃２においては、内面５ｂとの間に隙間Ａをあけて樹脂部材４が配置されているので、Ｚ軸方向における樹脂部材４の膨張を十分に逃がすことができる。

また、樹脂部材４の膨張による影響についてはＺ軸方向と交差するＸ軸方向に関しても同様のことが言える。本実施形態においては、互いに対向する内面５ｃ及び５ｄ（第３及び第４の内面）のうち、内面５ｃに樹脂部材４が接するように配置されている。そして、内面５ｃに対向する内面５ｄと樹脂部材４との間に隙間Ａを設けることにより、Ｘ軸方向における樹脂部材４の膨張を十分に逃がすことができる。更に、樹脂部材４が接する内面５ｃにコネクタ６を配置することにより、ケース５の内部におけるコネクタ６の露出を抑え、耐圧能力の低下を好適に防止できる。

なお、本実施形態とは逆に、内面５ｂ（第２の内面）に樹脂部材４を密着させ、内面５ａ（第１の内面）と樹脂部材４とを隔離した場合、樹脂部材４の膨張による応力は抑制できるが、樹脂部材４の膨張による電子放出部材（フィラメント７）の位置の変化がより顕著となる。具体的には、容器５の各内面５ａ〜５ｆのうちフィラメント７から最も離れた内面５ｂにて樹脂部材４を固定することとなる。従って、この場合には、凸部４ｂの膨張による影響に止まらず、基部４ａを加えた樹脂部材４全体の膨張がフィラメント７の位置に影響を及ぼす。これに対し、本実施形態においては、フィラメント７に最も近い内面５ａにて樹脂部材４を固定しているので、フィラメント７の位置変化は凸部４ｂの膨張による変化分のみとなり、フィラメント７の位置への影響を最小限に抑制することができる。

また、内面５ａと樹脂部材４とを隔離した場合、ケース５の開口５ｇが樹脂部材４で封止されない。従って、電子出射経路を真空にするためには、ケース５内も真空にする必要がある。この場合、ケース５の隙間Ａの領域を完全に排気することの困難性に加え、ケース５自体も高い気密性が求められることになってしまう。これに対し、本実施形態においては、内面５ａに樹脂部材４を密着させているので、開口５ｇを好適に封止でき、ケース５を簡素に構成できる。

このように、本実施形態の電子銃２によれば、樹脂部材４の形状を工夫することによって、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に隙間Ａを設けることができるので、これらの方向における樹脂部材４の膨張を十分に逃がすことができる。すなわち、本実施形態の電子銃２及びエネルギー線発生装置１ａによれば、樹脂部材４の膨張による様々な影響を効果的に抑制できる。また、コネクタ６の配置を工夫することによって、コネクタ６の耐圧能力の低下を招くこともない。

また、本実施形態の電子銃２によれば、フィラメント７からの電子放出方向（Ｚ軸正方向）とコネクタ６の中心軸方向とが互いに交差するようにコネクタ６が配置されるので、エネルギー線発生装置１ａの全長を短くできる。更に、電子線ＥＢやＸ線ＸＲを鉛直上方へ出射するようにエネルギー線発生装置１ａが設置されるような場合においても、コネクタ６がエネルギー線発生装置１ａの側面に配置されているので下面を平らにでき、設置に際しての保守が容易になる。

なお、ケース５の内面５ａ及び５ｃと樹脂部材４とを密着させ、他の内面５ｂ及び５ｄ〜５ｆと樹脂部材４との間に隙間Ａを設ける製造方法としては、例えば次の製造方法がある。まず、樹脂部材４となる樹脂を、ケース５の内面５ｃを構成する部材と一体で硬化させる。その際、内面５ｃには凹凸形状が形成されているために、樹脂と内面５ｃとの固定を強固にすることができる。その後、ケース５の内面５ａを構成する部材を、真空気密保持が可能な接着剤を用いて樹脂部材４に貼り付ける。そして、ケース５の他の内面５ｂ、５ｄ〜５ｆを構成する各部材を組み立てる。このとき、ケース５の内面５ａ〜５ｆを構成する各部材の寸法を、所望の間隔の隙間Ａが設けられるように設計しておくとよい。これにより、ケース５及び樹脂部材４における上記構成を好適に製造できる。

また、本実施形態のように、電子銃２は、樹脂部材４の表面のうち、ケース５との間に隙間Ａが設けられた表面を覆う導電性部材１９を備えることが好ましい。これにより、ケース５との間に隙間Ａが設けられた樹脂部材４の表面の電位をケース５と同じ電位（例えば接地電位）にできるので、樹脂部材４とケース５との間に隙間Ａを設けた構成であっても、内部配線９ａ及び９ｂ等に対するシールド効果を好適に発揮できる。

また、本実施形態のように、ケース５の内面５ｃの表面に凹凸形状を有することが好ましい。これにより、樹脂部材４を成型する際に内面５ｃの凹凸形状に樹脂部材４が食い込んで固まるので、樹脂部材４と内面５ｃとを強固に固定できる。

また、本実施形態のように、コネクタ６の一部分６ａが樹脂部材４内に埋め込まれており、コネクタ６がケース５に固定されていることが好ましい。これにより、コネクタ６を介して樹脂部材４とケース５とを強固に固定できる。

また、本実施形態のように、樹脂部材４は、内面５ｂ及び５ｄに限らず、内面５ｅ及び５ｆ（すなわち、内面５ａ及び５ｃを除く全ての内面）との間にも隙間Ａをあけて配置されることが好ましい。これにより、樹脂部材４の膨張による影響をより効果的に抑制できる。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明による電子銃を備え、電子線やＸ線を発生するためのエネルギー線発生装置の第２実施形態の構成を示す側面断面図である。なお、図５には説明の便宜のためにＸＹＺ直交座標系が示されている。

本実施形態のエネルギー線発生装置１ｂと上記第１実施形態のエネルギー線発生装置１ａとの相違点は、真空ポンプ２１の配置である。真空ポンプ２１の配置を除く他の構成、及びエネルギー線発生装置１ｂの動作については、第１実施形態のエネルギー線発生装置１ａと同様なので詳細な説明を省略する。

本実施形態のエネルギー線発生装置１ｂは、第１実施形態の真空ポンプ２０に代えて真空ポンプ２１を備える。真空ポンプ２１は、真空容器３の内部を排気するための部品である。真空ポンプ２１は、コネクタ６が設けられたケース５の側面と同じ側の真空容器３の側面（すなわち、Ｘ軸方向と交差する側面）に配置されている。そして、真空ポンプ２１は、コネクタ６に挿入される電源用プラグ及び外部配線との干渉を避けるため、真空容器３の側面からＸ軸方向に突出して配置されている。真空ポンプ２１は、排気通路３４を介して真空容器３の収容室３ａに接続されている。

エネルギー線発生装置の真空ポンプは、本実施形態の真空ポンプ２１のように配置されてもよい。これにより、コネクタ６及び真空ポンプ２１がエネルギー線発生装置１ｂの中心軸線に対して同じ方向に配置されるので、コネクタ６に対する電源用プラグの挿抜、及び真空ポンプのメンテナンスが容易になる。

本発明による電子銃、エネルギー線発生装置、電子線発生装置、及びＸ線発生装置は、上記した各実施形態に限られるものではなく、他にも様々な変形が可能である。例えば、上記各実施形態においては一方向（Ｚ軸方向）へ電子線ＥＢまたはＸ線ＸＲを出射する構成を示したが、本発明に係るエネルギー線発生装置、電子線発生装置、またはＸ線発生装置は、例えばＸ軸方向やＹ軸方向を長手方向とするライン状の窓材を備え、電子線ＥＢやＸ線ＸＲをこれらの方向にスキャンできるような構成であってもよい。また、上記各実施形態においては所謂開放型のエネルギー線発生装置について説明したが、本発明は、電子放出部材を交換できないタイプのエネルギー線発生装置にも適用可能である。

また、上記各実施形態では、絶縁ブロックの一例としてエポキシ樹脂からなる樹脂部材を説明した。本発明における絶縁ブロックは、エポキシ樹脂に限らず、例えばセラミックやシリコーン樹脂といった他の絶縁性材料によって構成されてもよい。また、上記各実施形態においてはコネクタから高電圧を供給する構成について説明したが、絶縁ブロック内部に昇圧回路を備えていても良い。

本発明による電子銃を備え、電子線やＸ線を発生するためのエネルギー線発生装置の第１実施形態の構成を示す側面断面図である。 図１に示すＩ−Ｉ線に沿った断面を示す側面断面図である。 図１に示すII−II線に沿った断面を示す平面断面図である。 （ａ）（ｂ）出射窓構成部の構成例を具体的に示す側面断面図である。 本発明による電子銃を備え、電子線やＸ線を発生するためのエネルギー線発生装置の第２実施形態の構成を示す側面断面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ…エネルギー線発生装置、２…電子銃、３…真空容器、４…樹脂部材、４ａ…基部、４ｂ…凸部、５…ケース、５ａ〜５ｆ…内面、５ｇ，５ｈ…開口、６…コネクタ、７…フィラメント、８…グリッド部、９ａ，９ｂ…内部配線、１０ａ，１０ｂ…出射窓構成部、１１…台座、１２…窓基板、１３…ターゲット、１４，１６…窓材、１５…押さえリング、１７…ロウ材、１８…固定板、１９…導電性部材、２０，２１…真空ポンプ、３１，３２…電磁コイル、Ａ…隙間、ＸＲ…Ｘ線、ＥＢ…電子線。

Claims (7)

1. 第１の方向に互いに対向する第１及び第２の内面、及び前記第１の方向と交差する第２の方向に互いに対向する第３及び第４の内面を有し、前記第１の内面から外面へ貫通する開口を有する容器と、
   前記容器の前記第１及び第３の内面に密着するとともに、前記第２及び第４の内面との間に隙間をあけて配置された絶縁ブロックと、
   前記容器の前記開口から露出した前記絶縁ブロックの部分上に設けられた電子放出部材と、
   前記容器の外側から前記第３の内面へ貫通配置されたコネクタと、
   前記絶縁ブロック内に埋め込まれ、前記コネクタから前記電子放出部材へ延びる内部配線と、
   を備え、
   前記コネクタの一部が前記絶縁ブロック内に埋め込まれており、
   前記コネクタが前記容器に固定されていることを特徴とする、電子銃。
2. 前記容器が導電性を有し、
   前記絶縁ブロックの表面のうち、前記容器との間に隙間が設けられた前記表面を覆う導電性部材を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の電子銃。
3. 前記容器が、前記第３の内面に凹凸形状を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の電子銃。
4. 前記絶縁ブロックが、前記第１及び第３の内面を除く全ての内面との間に隙間をあけて配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子銃。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子銃を備え、
   前記電子銃から放出された電子、または該電子によって発生した放射線を出射することを特徴とする、エネルギー線発生装置。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子銃と、
   前記電子銃の前記電子放出部材を収容する真空容器と、
   前記真空容器に設けられ、前記電子銃から放出された電子を透過して前記真空容器の外部へ出射するための窓材と
   を備えることを特徴とする、電子線発生装置。
7. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子銃と、
   前記電子銃の前記電子放出部材を収容する真空容器と、
   前記電子銃から放出された電子を受けてＸ線を放出するターゲットと、
   前記真空容器に設けられ、前記ターゲットから放出された前記Ｘ線を透過して前記真空容器の外部へ出射するための窓材と
   を備えることを特徴とする、Ｘ線発生装置。
   

Images