JP5006737B2

JP5006737B2 - 回転対陰極ｘ線発生装置及びｘ線発生方法

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Publication number: JP5006737B2
Application number: JP2007220835A
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Inventors: 知平坂部
Original assignee: 知平坂部; 坂部貴和子
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Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2012-08-22
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Description

本発明は、超高輝度を実現できる回転対陰極Ｘ線発生装置及びＸ線発生方法に関する。

Ｘ線回折測定等においては、可能なかぎり強い強度のＸ線を試料に照射して測定を行う必要のある場合がある。この様な場合に用いられるＸ線発生装置として従来から回転対陰極Ｘ線発生装置が知られている。

この回転対陰極Ｘ線発生装置は、内部に冷却媒体を流通させた円柱状の対陰極（ターゲット）を高速で回転させながら、その外周表面に電子線を照射してＸ線を発生させるものである。この回転対陰極Ｘ発生装置は、ターゲットを固定した固定ターゲットのタイプに比較してターゲット上の電子線の照射位置が時々刻々と変化するので冷却効率が極めて高く、したがって、対陰極に大電流の電子線を照射することができ、強力な（高輝度の）Ｘ線を発生させることができる。

ところで、一般的にＸ線の出力は陰極と対陰極との間に印加する電力（電流×電圧）に対応する。一方、Ｘ線の輝度は（上記電力）／（ターゲット上の電子ビームの面積）であるので、上記電力の最大値はターゲット上の電子ビームの面積に大きく依存する。例えば銅をターゲットとした理化学用Ｘ線発生装置の出力強度をこの電力で表示すると、上記従来の回転対陰極Ｘ線発生装置では、ターゲット上に０．１×１ｍｍの電子ビームを照射する汎用の理化学用Ｘ線発生装置の場合は、最大１．２ｋＷ程度、超高輝度といわれるものでも最大３．５ｋＷ程度の出力を得るのが限界であった。

このような問題に鑑みて、特開２００４−１７２１３５号公報には、回転対陰極Ｘ線発生装置の、回転中心を中心軸とする筒状部分の内側に対して電子線を照射し、かかる部分をその融点以上にまで加熱して、高輝度のＸ線を発生することが試みられている。この場合、前記電子線の照射部は前記回転対陰極の融点以上にまで加熱されるので、前記照射部は少なくとも部分的に溶解するようになる。しかしながら、前記照射部は前記回転対陰極の回転に伴って発生する遠心力によって前記筒状部分に保持されるようになるので、前記照射部の、溶解部分の外方への飛散を抑制することができる。

しかしながら、上記技術においては、回転対陰極を電子線照射によってその融点以上にまで加熱し、電子線照射部を部分的に溶解させてしまうので、前記電子線照射部を含む近傍の領域は、比較的高温の状態となり、高い蒸気圧を有するようになる。したがって、前記回転対陰極の電子線照射に伴う消耗が顕著となり、前記回転対陰極の利用効率が極めて悪くなってしまうという問題が生じる。
特開２００４−１７２１３５号公報

本発明は、回転対陰極を用いたＸ線発生装置及びＸ線発生方法において、前記回転対陰極の電子線照射による消耗を抑制することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、
回転対陰極と、
前記回転対陰極に対して、前記回転対陰極の回転に起因した遠心力と同方向に電子線を照射してＸ線を発生させるための電子線源と、
少なくとも前記回転対陰極の前記電子線の照射部を覆うようにして設けられ、前記電子線の前記照射部からの前記回転対陰極の構成部材の蒸発を抑制する被膜を形成させるための被膜形成用物質と、
を具えることを特徴とする、回転対陰極Ｘ線発生装置に関する。

また、本発明は、
回転対陰極に対して、前記回転対陰極の回転に起因した遠心力と同方向に電子線を照射し、Ｘ線を発生させるステップと、
被膜形成用物質を配置し、少なくとも前記電子線の照射部を覆い、前記電子線の前記照射部からの前記回転対陰極の構成部材の蒸発を抑制する被膜を形成するステップと、
を具えることを特徴とする、Ｘ線発生方法に関する。

上記回転対陰極Ｘ線発生装置及びＸ線発生方法によれば、Ｘ線を発生させるべく、電子線を回転対陰極に照射してＸ線を発生させる際に、前記装置内に予め被膜形成用物質を配置し、この被膜形成用物質を所定の被膜物質に変換させて、前記回転対陰極の表面上に形成される被膜により電子線照射部を覆うようにしている。したがって、前記電子線照射部が例えば前記回転対陰極を構成する部材の融点以上にまで加熱されて、その蒸気圧が増大したとしても、前記被膜によって前記回転対陰極の蒸発が抑制されるようになる。結果として、前記回転対陰極の電子線照射による消耗を抑制することができるようになる。

また、上記回転対陰極Ｘ線発生装置及びＸ線発生方法によれば、電子線照射によるＸ線の発生と並行して被膜形成を行うことができる。すなわち、回転対陰極の電子線照射部に対して予め被膜を形成することなく、Ｘ線生成の工程と同時に前記被膜の形成を行うことができる。したがって、前記回転対陰極Ｘ線発生装置及び前記Ｘ線発生方法の運転効率を向上させることができる。

なお、本方法において、電子線は蒸着面の方向に向いているので、目的とする部分を或る程度選択的に蒸着出来るという追加の利点をも有する。

さらに、前記被膜形成は、前記回転対陰極Ｘ線発生装置の運転開始初期におけるなまし運転中において実施することもできる。これによって、実際のＸ線発生工程中には既に回転対陰極の電子線照射部が前記被膜で覆われることになるので、Ｘ線発生工程初期におけるターゲットの蒸発を抑制することができる。また、なまし運転を利用しているので、回転対陰極Ｘ線発生装置及びＸ線発生方法の運転効率を損なうことがない。

また、本発明の一態様において、前記被膜形成用物質は、前記電子線による熱によって前記被膜形成用物質が前記被膜に変換されるようにして構成することができる。この場合は、前記被膜形成用物質が熱によって分解及び／又は合成がなされ、目的とする被膜を前記回転対陰極の電子線照射部において形成するようになる。この場合は、例えば前記被膜形成用物質を、回転対陰極の電子線照射部の近傍に配置することによって実現することができる。

また、本発明の一態様においては、前記被膜形成用物質は、前記電子線の経路中に前記被膜形成用物質を配置し、前記電子線の照射によって前記被膜形成用物質が前記被膜に変換されるようにして構成することができる。この場合は、前記被膜形成用物質が前記電子線照射によって加熱されるとともに励起され、その結果、分解及び／又は合成がなされて、目的とする被膜を前記回転対陰極の電子線照射部において形成することができる。

なお、前記電子線源は、前記電子線のビーム径を制御し、前記被膜形成用物質に対して前記電子線を照射する際のビーム径を、前記回転対陰極に対して前記電子線を照射する際のビーム径よりも大きくするように構成できる。これは、上述したように、電子線を利用して被膜形成用物質を分解及び／又は合成する際に要求される電子線の強度と、Ｘ線を発生させる際に要求される電子線の強度とが異なることに起因する。すなわち、高輝度のＸ線を発生させる際には、電子線のビーム径を絞って高強度の電子線を照射することが要求されるが、前記被膜形成用物質を分解及び／又は合成する際には、さほど強度の強い電子線は要求されず、前記電子線のビーム径を増大させて前記被膜形成用物質に対する照射面積を増大させた方が、前記被膜の形成効率が増大するためである。

なお、上述したような被膜形成用物質から被膜への変換は、前記回転対陰極Ｘ線発生装置内の圧力が１０^−６Ｔｏｒｒオーダ以下の圧力に保持されるように行うことが好ましい。前記圧力が１０^−６Ｔｏｒｒオーダを超えて高くなると、陰極を痛めたり、放電を生じる恐れがある。

また、前記被膜は、前記回転対陰極に対して固溶しない材料から構成することが好ましい。もし、前記被膜が前記回転対陰極に対して固溶してしまうと被膜として存在しなくなり、ターゲット金属の蒸発を抑える効果が激減する場合がある。

このような観点より、前記被膜形成用物質は被膜になったとき回転対陰極部材より蒸気圧が低く且つ比重も小さい事が肝要である。例えば、炭素を含み、その結果、前記被膜も炭素膜のように炭素を含むことが好ましい。炭素膜などの炭素を含む材料は、比重が比較的小さく、高温でも蒸気圧が低いため、上述したように、回転対陰極を構成する構成材料、例えばＣｕなどの材料に対して固溶しにくいという傾向があり、前記電子線照射による蒸発の度合いを小さくすることができる。さらに、ある程度の導電性を有するので、前記電子線を照射した際にチャージアップを抑制することができ、前記被膜の破壊などを効果的に抑制することができる。

また、被膜形成用物質が炭素を含むことにより、この物質は固体（ゲル状なども含む）としての入手が容易になる。したがって、本発明の装置及び方法を低コストで実現することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、回転対陰極を用いたＸ線発生装置及びＸ線発生方法において、前記回転対陰極の電子線照射による消耗を抑制することができる。

図１は、本発明の回転対陰極Ｘ線発生装置の一例における要部を示す概略構成図であり、図２及び図３は、それぞれ図１に示す回転対陰極Ｘ線発生装置の偏向電子レンズ近傍の構成を拡大して示す平面図及び側面図である。

図１に示すように、本例における回転対陰極Ｘ線発生装置１０は、回転対陰極１１と電子線源としての電子銃１５とを具えている。回転対陰極１１は、回転軸１２に機械的に接続された本体部分１１１と、この本体部分１１１の側端部において、本体部分１１１に対して略垂直に立設した側壁部としての筒状部分１１２とを有している。図２に示すように回転対陰極１１は略円形状を呈し、筒状部分１１２は本体部分の側端部の全周に亘って設けられている。また、図１に示すように、回転対陰極１１は、その下部（本体部分１１１）に取り付けられた回転軸１２の回りに、例えば矢印で示すような方向に回転するように構成されている。

なお、回転対陰極１１及び電子銃１５は所定の真空容器２０内に配設されている。

また、電子銃１５からは電子線３０が水平方向に出射され、偏向電子レンズ１６によって約１８０度の方向転換を受け、回転対陰極１１の筒状部分１１２の内壁に照射されることにより、電子線照射部１１Ａを形成する。電子線照射部１１Ａは電子線照射によって励起され、所定のＸ線４０を生成するようになる。

また、偏向電子レンズ１６の電子線３０の出射側には、被膜形成用物質１８が回転対陰極１１の筒状部分１１２と対向するようにして設けられている。この被膜形成用物質１８は、以下に示すように回転対陰極１１の電子線照射部１１Ａに対して被膜１９を形成するための原材料として機能するものであり、被膜１９の構成材料に応じて適宜選択する。

被膜１９は、上述したように、電子線照射部１１Ａ及びその周辺において形成されることにより、電子線３０によって電子線照射部１１Ａが例えば回転対陰極１１を構成する部材の融点以上にまで加熱されて、その蒸気圧が増大した場合においても、その蒸発を抑制するものである。したがって、回転対陰極１１を構成する構成材料、例えばＣｕやＣｏなどの材料に対して固溶して消失しないような材料からなることが好ましく、また、高強度の電子線３０を照射した場合においても、消耗しないような高温でも蒸気圧の低い材料からなることが好ましい。

一方、被膜１９の原材料である被膜形成用物質１８は、予め偏向電子レンズ１６に対して取り付けておくものであるため、一般的には固体である。したがって、被膜１９の上述した作用効果と、その原材料である被膜形成用物質１８の入手のし易さなどの観点から、被膜生成用物質１８は炭素を含み、被膜１９も炭素膜のような炭素を含むようなものであることが好ましい。

具体的に、被膜形成用物質１８を黒鉛から構成すれば、以下に示すＸ線発生操作の過程において、電子線３０が前記黒鉛に照射されることになり、前記黒鉛が徐々に破壊されるとともに飛散し、飛散した一部の黒鉛が回転対陰極１１の電子線照射部１１Ａにおいて堆積し、被膜１９としての炭素膜を構成するようになる。

一方、被膜形成用物質１８は、黒鉛を母材とし、その表面に炭化水素系の高分子材料を膜状に形成しておく、あるいは前記高分子材料のペレットを埋設しておくなどの方法、または、シリコンを含まない真空グリースなどを塗布しておき、前記高分子材料又は前記真空グリースなどを上述のような電子線３０の照射によって加熱するとともに励起させ、分解生成された炭素を電子線照射部１１Ａに対して膜状に堆積させて被膜１９とすることもできる。この場合は、高分子材料や真空グリースなどを加熱励起して被膜１９を形成するので、上記のように黒鉛を加熱励起する場合に比較して、より低い強度の電子線３０を用いるのみで被膜１９を形成することができる。

次に、図１〜３に示す回転対陰極Ｘ線発生装置を用いたＸ線の発生過程について説明する。図１及び３に示すように、回転対陰極１１は、図示しないモータなどの駆動系によって回転軸１２の回りに所定の角速度で回転する。すると、回転対陰極１１には、回転軸１２を中心としてその外方に遠心力Ｇが生成されるようになる。次いで、電子銃１５から電子線３０が出射され、偏向電子レンズ１６によって１８０度の方向転換を受けた後、回転対陰極１１の筒状部分１１２の内壁に照射されて電子線照射部１１Ａを形成するようになる。

なお、本例では、電子線照射部１１Ａは筒状部分１１２の内壁表面に形成しているので、回転対陰極１１の遠心力Ｇの方向と電子線３０の照射方向とを同方向となるような要件を満足するような電子線照射部１１Ａを、回転対陰極１１において簡易に形成することができる。

このとき、電子線照射部１１Ａは、電子線３０の照射によって励起され所定のＸ線４０を生成するようになる。また、図１から明らかなように、回転対陰極１１の回転による遠心力Ｇの方向と、電子線３０の照射方向とが一致している。したがって、電子線３０の強度を増大させて、回転対陰極１１、すなわち電子線照射部１１Ａが部分的に溶解する或いは数百ミクロン溶解するようにした場合においても、その溶解部分は遠心力Ｇによって筒状部分１１２に固定されることになる。一方、電子線照射部１１Ａは強度の増大した電子線３０が照射されるようになるため、かかる部分から生成されるＸ線の輝度が増大するようになる。

また、このような場合において、電子線照射部１１Ａ及び／又はその近傍の領域は、上述した溶解に伴って、回転対陰極１１の融点以上の温度にまで加熱される。したがって、上述したＸ線４０の発生と相伴って、被膜がない場合には回転対陰極１１の構成部材の蒸発が顕著となる。

しかしながら、本例では、上述したＸ線４０の生成と同時に、被膜形成用物質１８は、電子線３０が偏向電子レンズ１６による偏向を受けて回転対陰極１１の筒状部分１１２に入射する際に、その照射を受け、電子線３０の加熱の効果と励起の効果とによって、電子線照射部１１Ａを覆うようにして被膜１９が形成されるようになる。したがって、上述した回転対陰極１１の構成部材の蒸発を抑制することができる。結果として、高輝度のＸ線をターゲット材料（回転対陰極）の消耗を防いだ状態で、生成することができるようになる。

なお、真空容器２０の内部、すなわち回転対陰極Ｘ線発生装置１０の内部は、被膜形成用物質１８から被膜１９を作製する間において、１０^−６Ｔｏｒｒオーダ以下の圧力に保持することが好ましい。前記圧力が１０^−６Ｔｏｒｒオーダを超えて高くなると、電子銃１５の陰極と陽極間で放電を起こしやすくなる。また、前記陰極からの電子放出能が低下する。更に電子銃１５の壁に被膜物質の一部が蒸着し陰極と陽極間の絶縁破壊の要因になり、陰極の消耗の原因にもなる。

また、本例では、Ｘ線４０の生成と被膜１９の形成とを同時に実施しているが、被膜１９の形成を、回転対陰極Ｘ線発生装置１０の運転開始初期におけるなまし運転中において実施することもできる。これによって、実際のＸ線４０の発生工程中には既に回転対陰極１１の電子線照射部１１Ａが被膜１９で覆われることになるので、Ｘ線発生工程初期におけるターゲットの蒸発を抑制することができる。

なお、電子銃１５は、電子線３０のビーム径を制御し、被膜形成用物質１８に対して電子線３０を照射する際のビーム径を、回転対陰極１１に対して電子線３０を照射する際のビーム径よりも大きくするように構成できる。これは、電子線３０を利用して被膜形成用物質を分解及び／又は合成する際に要求される電子線３０の強度と、Ｘ線４０を発生させる際に要求される電子線３０の強度とが異なることに起因する。すなわち、高輝度のＸ線４０を発生させる際には、電子線３０のビーム径を絞って高強度の電子線３０を照射することが要求されるが、被膜形成用物質１８を分解及び／又は合成する際には、さほど強度の強い電子線３０は要求されず、電子線３０のビーム径を増大させて被膜形成用物質１８に対する照射面積を増大させた方が、被膜１９の形成効率が増大するためである。

また、電子銃１５を上述したようにして構成することにより、単一の電子銃を用いるのみで、なまし運転中での被膜１９の形成と、その後のＸ線発生工程でのＸ線生成とをより簡易な構成で簡易に実施することができるようになる。さらには、Ｘ線発生工程において被膜１９が減少し、回転対陰極１１からの部材の蒸発抑制効果が不十分となった場合は、適宜電子線３０のビーム径を増大させることによって、被膜１９の消失部分を適宜補うことができる。

図４は、本発明の回転対陰極Ｘ線発生装置の他の例における偏向電子レンズ近傍の構成を拡大して示す側面図である。なお、本例における回転対陰極Ｘ線発生装置は、基本的には上述した図１〜３に関連した回転対陰極Ｘ線発生装置と同様の構成を採るが、被膜形成用物質の形成箇所が異なる点で相違する。したがって、本例においては、上述した例と異なる点についてのみ詳述し、その他の類似あるいは同様の構成要素に関しては説明を省略する。

図１〜３に関連した例では、被膜形成用物質１８は、偏向電子レンズ１６の回転対陰極１１の筒状部分１１２と対向する位置に設けられたが、本例では、筒状部分１１２の電子線照射部１１Ａを除く領域に形成されている。本例でも、Ｘ線４０の生成と同時に、被膜形成用物質１８は、電子線３０が偏向電子レンズ１６による偏向を受けて回転対陰極１１の筒状部分１１２に入射する際に、その照射を受け、主として電子線３０の輻射による加熱の効果によって、被膜形成用物質１８が破壊するとともに飛散する。

この場合、飛散した被膜物質は、偏向電子レンズ１６の磁極間の空間を通り抜け、相対する回転対陰極の筒状部分１１２の内側の面に蒸着し、被膜１９を形成する。すなわち、このため、本例では、図１〜３に関連した例に比較し、被膜の生成速度は遅く、被膜生成用物質１８の量に対する被膜１９の生成量は少なくなるが、被膜１９は被膜形成物質１８の着いていないクリーンな面に蒸着するため、強固な蒸着を達成することができる。

なお、被膜形成用物質１８は、筒状部分１１２に対して強固に固定しなくても、実際の操作においては、上述したＸ線生成工程で述べた、回転対陰極１１の回転によって生じる遠心力Ｇによって筒状部分１１２に安定的に固定されるようになる。

したがって、Ｘ線４０の生成時における回転対陰極１１の構成部材の蒸発を抑制することができ、高輝度のＸ線をターゲット材料（回転対陰極）の消耗を防いだ状態で、生成することができるようになる。

また、本例でも、Ｘ線４０の生成と被膜１９の形成とを同時に実施しているが、被膜１９の形成を、回転対陰極Ｘ線発生装置１０の運転開始初期におけるなまし運転中において実施することもできる。これによって、実際のＸ線４０の発生工程中には既に回転対陰極１１の電子線照射部１１Ａが被膜１９で覆われることになるので、Ｘ線発生工程初期におけるターゲットの蒸発を抑制することができる。

被膜形成用物質１８は被膜１９を形成するための原材料として機能するものであり、被膜１９の構成材料に応じて適宜選択する。但し、回転対陰極１１の筒状部分１１２において予め形成しておくものであるので、一般的には固体状であることが好ましい。一方、上述したように、被膜１９は、電子線照射部１１Ａを含む円周上において形成されることにより、電子線３０によって形成された電子線照射部１１Ａが例えば回転対陰極１１を構成する部材の融点以上にまで加熱されて、その蒸気圧が増大した場合において、その蒸発を抑制するために設けられているものである。

したがって、被膜形成用物質１８は、得られた被膜１９が回転対陰極１１を構成する材料、例えばＣｕやＣｏなどの材料に対して固溶して消失しないような材料からなるとともに、高強度の電子線３０を照射した場合においても、消耗しないような材料からなるように適宜に選択する必要がある。したがって、回転対陰極１１を構成する材料が鉄のように炭素と固溶体を作る物を除外し、入手のし易さなどの観点をも考慮すると、被膜生成用物質１８は炭素を含み、被膜１９も炭素膜のような炭素を含むようなものであることが好ましい。

被膜形成用物質１８が炭素を含む場合、炭化水素系の高分子材料を膜状に形成しておく、あるいは前記高分子材料のペレットを埋設しておくなどの方法、または、シリコンを含まない真空グリースなどを塗布しておき、前記高分子材料又は前記真空グリースなどを上述のような電子線３０の照射によって加熱するとともに励起させ、分解生成された炭素を電子線照射部１１Ａを含む円周上に対して膜状に堆積させて被膜１９とすることができる。

図５は、本発明の回転対陰極Ｘ線発生装置のその他の例における偏向電子レンズ近傍の構成を拡大して示す側面図である。なお、本例における回転対陰極Ｘ線発生装置は、基本的には上述した図１〜３に関連した回転対陰極Ｘ線発生装置と同様の構成を採るが、被膜形成用物質の形成箇所が異なる点で相違する。したがって、本例においては、上述した例と異なる点についてのみ詳述し、その他の類似あるいは同様の構成要素に関しては説明を省略する。

図１〜３に関連した例では、被膜形成用物質１８は、偏向電子レンズ１６の回転対陰極１１の筒状部分１１２と対向する位置に設けられたが、本例では、筒状部分１１２において、電子線照射部１１Ａを含むようにして形成されている。本例でも、Ｘ線４０の生成と同時に、被膜形成用物質１８は、電子線３０が偏向電子レンズ１６による偏向を受けて回転対陰極１１の筒状部分１１２に入射して電子線照射部１１Ａを形成する際に、電子線３０の照射の影響を受けて、電子線照射部１１Ａを覆うようにして被膜１９が形成されるようになる。

本例では、Ｘ線４０の生成と同時に、被膜形成用物質１８は、電子線３０が偏向電子レンズ１６による偏向を受けて回転対陰極１１の筒状部分１１２に入射する際に、その照射を受け、電子線３０の加熱の効果と励起の効果とによって、被膜形成用物質１８が破壊するとともに飛散する。但し、図４に示す例と異なり、飛散した物質の大部分は元の被膜形成用物質１８近傍に留まるようになるので、目的とする被膜１９は、被膜形成用物質１８の近傍に直接的に形成されるものである。

なお、本例でも、被膜形成用物質１８は、筒状部分１１２に対して強固に固定しなくても、実際の操作においては、上述したＸ線生成工程で述べた、回転対陰極１１の回転によって生じる遠心力Ｇによって筒状部分１１２に安定的に固定されるようになる。

なお、本例において、被膜形成用物質１８は以下のようにして予め形成することができる。

第１の方法として、硅素を含まない真空グリース（以後、単に「真空グリース」と言う）などの被膜形成用物質１８を回転対陰極１１の筒状部分１１２の全体に塗る。第２の方法として、微細結晶の黒鉛などをグリースと混合したものを被膜形成用物質１８として、同じく筒状部分１１２の全体に塗る。第３の方法として、筒状部分１１２の全体に予め真空グリースなどを塗布しておき、その後、被膜形成用物質１８としての炭素薄膜などを貼る。

第２の方法では、予め黒鉛微粉末などが存在するため、生成した炭素原子は既存の黒鉛に蒸着し、黒鉛微粉末間を繋ぐ役割をする。したがって、被膜１９の形成速度が加速される。また、第３の方法は、最も理想的な方法で、グリースは被膜形成用物質１８としての炭素薄膜などを筒状部分１１２に固定する役目を担っており、炭素薄膜は既に部分的被膜を形成している。また、電子線照射によりグリースが炭化し、少なくとも電子線照射部１１Ａにおいては生成した炭素がターゲット金属と被膜形成用物質１８との結合を強化し、また、被膜形成用物質１８の隙間も埋める。したがって、この場合も被膜１９の形成速度が加速される。

以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。

例えば、被膜形成用物質１８が比較的低い温度で高い蒸気圧を有するような場合は、偏向電子レンズ１６の、電子線３０が直接照射されないような側壁部に形成することもできるし、回転対陰極１１の本体部分１１１に直接形成（塗布）しておくこともできる。

また、上記具体例では、筒状部分１１２を本体部分１１１の側端部において略垂直に立設させているが、回転軸１２に向けて数度の角度で傾斜するようにすることができる。この場合、電子線照射部１１Ａが溶解してもそれが回転対陰極１１の外部に飛散するのをより効果的に抑制することができる。また、筒状部分１１２を回転軸１２から外方へ向けて傾斜するようにすることができる。この場合には、Ｘ線４０の取り出しが容易になる。

本発明の回転対陰極Ｘ線発生装置の一例における要部を示す概略構成図である。図１に示す回転対陰極発生装置の、偏向電子レンズ近傍の構成を拡大して示す平面図である。図１に示す回転対陰極発生装置の、偏向電子レンズ近傍の構成を拡大して示す側面図である。本発明の回転対陰極Ｘ線発生装置の他の例における偏向電子レンズ近傍の構成を拡大して示す側面図である。本発明の回転対陰極Ｘ線発生装置のその他の例における偏向電子レンズ近傍の構成を拡大して示す側面図である。

符号の説明

１０回転対陰極Ｘ線発生装置
１１回転対陰極
１１１回転対陰極の本体部分
１１２回転対陰極の筒状部分
１１Ａ電子線照射部
１２回転軸
１５電子銃
１６偏向電子レンズ
１８被膜形成用物質
１９被膜
３０電子線
４０Ｘ線
Ｇ遠心力

Claims

回転対陰極と、
前記回転対陰極に対して、前記回転対陰極の回転に起因した遠心力と同方向に電子線を照射してＸ線を発生させるための電子線源と、
少なくとも前記回転対陰極の前記電子線の照射部を覆うようにして設けられ、前記電子線の前記照射部からの前記回転対陰極の構成部材の蒸発を抑制する被膜を形成させるための被膜形成用物質とを具え、
前記被膜形成用物質は、前記電子線による熱によって前記被膜形成用物質が前記被膜に変換されるようにして構成したことを特徴とする、回転対陰極Ｘ線発生装置。
前記被膜形成用物質は、前記電子線の経路中に前記被膜形成用物質を配置し、前記電子線の照射によって前記被膜形成用物質が前記被膜に変換されるようにして構成したことを特徴とする、請求項１に記載の回転対陰極Ｘ線発生装置。
前記被膜形成用物質が前記被膜に変換される際において、前記回転対陰極Ｘ線発生装置内の圧力が１０^−６Ｔｏｒｒオーダ以下の圧力に保持されるように構成したことを特徴とする、請求項１又は２に記載の回転対陰極Ｘ線発生装置。
前記被膜は、前記回転対陰極に対して固溶せず、前記回転対陰極部材より比重の小さな材料からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の回転対陰極Ｘ線発生装置。
前記被膜形成用物質は炭素を含み、前記被膜は炭素を含むことを特徴とする、請求項４に記載の回転対陰極Ｘ線発生装置。
前記回転対陰極は、その少なくとも一部を前記電子線によって溶解するように構成したことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の回転対陰極Ｘ線発生装置。
前記電子線源は、前記電子線のビーム径を制御し、前記被膜形成用物質に対して前記電子線を照射する際のビーム径を、前記回転対陰極に対して前記電子線を照射する際のビーム径よりも大きくしたことを特徴とする、請求項２〜６のいずれか一に記載の回転対陰極Ｘ線発生装置。
回転対陰極に対して、前記回転対陰極の回転に起因した遠心力と同方向に電子線を照射し、Ｘ線を発生させるステップと、
被膜形成用物質を配置し、少なくとも前記電子線の照射部を覆い、前記電子線の前記照射部からの前記回転対陰極の構成部材の蒸発を抑制する被膜を形成するステップとを具え、
前記被膜形成用物質は、前記電子線による熱によって前記被膜に変換することを特徴とする、Ｘ線発生方法。
前記被膜形成用物質は、前記電子線の経路中に前記被膜形成用物質を配置し、前記電子線の照射によって前記被膜に変換することを特徴とする、請求項８に記載のＸ線発生方法。
前記被膜形成用物質を前記被膜に変換する際において、雰囲気圧力を１０^−６Ｔｏｒｒオーダ以下の圧力に保持することを特徴とする、請求項８又は９に記載のＸ線発生方法。
前記被膜は、前記回転対陰極に対して固溶せず、前記回転対陰極部材より比重の小さな材料からなることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一に記載のＸ線発生方法。
前記被膜形成用物質は炭素を含み、前記被膜は炭素を含むことを特徴とする、請求項１１に記載のＸ線発生方法。
前記回転対陰極は、その少なくとも一部を前記電子線によって溶解することを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか一に記載のＸ線発生方法。
前記電子線のビーム径を制御し、前記被膜形成用物質に対して前記電子線を照射する際のビーム径を、前記回転対陰極に対して前記電子線を照射する際のビーム径よりも大きくすることを特徴とする、請求項９〜１３のいずれか一に記載のＸ線発生方法。