JP5636242B2 - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線の照射によってターゲットから放出された蛍光Ｘ線を出射するＸ線発生装置に関する。

従来のＸ線発生装置として、特許文献１には、Ｘ線を出射するＸ線源と、Ｘ線の照射によって蛍光Ｘ線を放出するターゲットと、蛍光Ｘ線を伝播するキャピラリー管集合体と、を備えるものが記載されている。

特開２００８−０３９７７２号公報

しかしながら、特許文献１記載のＸ線発生装置にあっては、ターゲットとキャピラリー管集合体とが空間的に離れているため、蛍光Ｘ線の発生効率が低下するおそれがある。

そこで、本発明は、蛍光Ｘ線の発生効率を向上させることができるＸ線発生装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のＸ線発生装置は、Ｘ線を出射するＸ線源と、Ｘ線の照射によって蛍光Ｘ線を放出するターゲットと、蛍光Ｘ線を一端から他端に伝播するキャピラリー管を複数含むキャピラリー管集合体と、を備え、キャピラリー管集合体は、キャピラリー管の一端の集合によって形成された一端面を有し、ターゲットは、キャピラリー管集合体の一端面に膜状に配置されていることを特徴とする。

このＸ線発生装置では、キャピラリー管集合体の一端面にターゲットが膜状に配置されている。これにより、Ｘ線の照射によってターゲットから放出された蛍光Ｘ線が効率良くキャピラリー管集合体に入射することになる。よって、このＸ線発生装置によれば、蛍光Ｘ線の発生効率を向上させることができる。

ここで、複数のキャピラリー管は、キャピラリー管のそれぞれの中心線がキャピラリー管の他端よりも下流側の所定の点において交わるように配置されていることが好ましい。この構成によれば、所定の点に収束する蛍光Ｘ線を得ることができる。

或いは、複数のキャピラリー管は、キャピラリー管のそれぞれの中心線が互いに平行となるように配置されていることが好ましい。この構成によれば、コリメートされた蛍光Ｘ線を得ることができる。

また、キャピラリー管集合体の一端面には有機膜が配置されており、ターゲットは有機膜の一端面及び他端面の少なくとも一方に形成されていることが好ましい。この構成によれば、キャピラリー管集合体の一端面に膜状のターゲットを確実に形成することができる。

本発明によれば、蛍光Ｘ線の発生効率を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態のＸ線発生装置の構成図である。 図１のＸ線発生装置のキャピラリー管集合体の構成図である。 図１のＸ線発生装置のキャピラリー管の構成図である。 本発明の他の実施形態のＸ線発生装置の構成図である。 本発明の第２の実施形態のＸ線発生装置の構成図である。 本発明の他の実施形態のキャピラリー管集合体の一端面の拡大図である。 本発明の他の実施形態のキャピラリー管集合体の斜視大図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１の実施形態］

図１に示されるように、第１の実施形態のＸ線発生装置１は、ターゲットＴを収容するチャンバ２を備えている。チャンバ２には、出射部３ａがチャンバ２内に位置するようにＸ線管（Ｘ線源）３が固定されている。Ｘ線管３は、ターゲットＴに照射するためのＸ線を出射部３ａからターゲットＴに向けて出射する。ターゲットＴは、このＸ線の照射によって励起され、蛍光Ｘ線を放出する。なお、チャンバ２内は、所定の真空度に真空引きされたり、ヘリウムや窒素等によってガス置換されたりする。

さらに、チャンバ２には、一端面４ａがチャンバ２内に位置しかつ他端面４ｂがチャンバ２外に臨むようにキャピラリー管集合体４が固定されている。キャピラリー管集合体４は、複数本のキャピラリー管５が束ねられて一体化されたものであり、円柱状を成している（直径１０ｍｍ程度、長さ２０ｍｍ程度）。キャピラリー管集合体４の一端面４ａは、キャピラリー管５の一端５ａの集合（二次元配列）によって形成されており、キャピラリー管集合体４の他端面４ｂは、キャピラリー管５の他端５ｂの集合（二次元配列）によって形成されている。キャピラリー管５は、ガラスからなる中空細管（内径５μｍ〜２０μｍ程度）であり、Ｘ線の照射によってターゲットＴから放出された蛍光Ｘ線を一端５ａから他端５ｂに伝播する。

図２に示されるように、各キャピラリー管５は、他端５ｂに近付くに従って徐々に径が小さくなるように形成されている。束ねられた複数本のキャピラリー管５は、各キャピラリー管５の中心線がキャピラリー管５の他端５ｂよりも下流側（蛍光Ｘ線の進行方向における下流側）の所定の点Ｐにおいて交わるように配置されている。これらにより、キャピラリー管集合体４は、所定の点Ｐ側に先細りとなる円錐台状を成している。なお、キャピラリー管集合体４の一端面４ａは、Ｘ線管３の出射部３ａに対向するように傾斜している。

ターゲットＴは、例えばチタンやタングステン等によって膜状（厚さ数μｍ程度）に形成されている。膜状に形成されたターゲットＴは、キャピラリー管集合体４の一端面４ａに直接配置されている。なお、ターゲットＴの材料としては、Ｘ線発生装置１に出射させるべき所定の波長範囲の蛍光Ｘ線を放出する材料が選ばれる。

以上のように構成されたＸ線発生装置１では、図１に示されるように、Ｘ線管３からＸ線が出射されて当該Ｘ線がターゲットＴに照射されると、ターゲットＴが励起されて、ターゲットＴから所定の波長範囲の蛍光Ｘ線が放出される。この所定の波長範囲の蛍光Ｘ線は、キャピラリー管集合体４の一端面４ａからキャピラリー管集合体４に入射した後、キャピラリー管集合体４の他端面４ｂから出射される。

このとき、図３に示されるように、キャピラリー管５の一端５ａからキャピラリー管５内に入射した蛍光Ｘ線のうち、キャピラリー管５の内面に当たらない角度で入射したものは、直接、キャピラリー管５の他端５ｂから外部に出射する。キャピラリー管５の内面に当たる角度で入射した蛍光Ｘ線のうち、キャピラリー管５の内面に対して臨界角以内の角度で入射したものは、キャピラリー管５の内面で全反射されつつ、キャピラリー管５の他端５ｂから外部に出射する。従って、図２に示されるように、キャピラリー管集合体４の他端面４ｂから出射された蛍光Ｘ線は、所定の点Ｐに所定のスポット径で収束することになる。

以上説明したように、第１の実施形態のＸ線発生装置１においては、キャピラリー管集合体４の一端面４ａにターゲットＴが膜状に配置されている。これにより、Ｘ線の照射によってターゲットＴから放出された蛍光Ｘ線が効率良くキャピラリー管集合体４に入射することになる。よって、第１の実施形態のＸ線発生装置１によれば、蛍光Ｘ線の発生効率を向上させることができる。

また、束ねられた複数本のキャピラリー管５は、各キャピラリー管５の中心線がキャピラリー管５の他端５ｂよりも下流側の所定の点Ｐにおいて交わるように配置されている。これにより、所定の点Ｐに収束する蛍光Ｘ線を得ることができる。

なお、キャピラリー管集合体４の一端面４ａに対する励起用Ｘ線（Ｘ線管３から出射されたＸ線）の入射角は、励起用Ｘ線の少なくとも一部がターゲットＴを透過して外部に出射しない角度であれば、励起用Ｘ線の利用効率を高める観点から、できる限り小さいことが好ましい。Ｘ線発生装置１では、各キャピラリー管５の中心線方向がキャピラリー管集合体４の長手方向となるようにキャピラリー管集合体４が形成されていることで、キャピラリー管集合体４の一端面４ａに対する励起用Ｘ線の入射角をより小さくすることが可能となっている。

また、上述したＸ線発生装置１では、Ｘ線管３の光軸とキャピラリー管集合体４の光軸とが垂直となるようにＸ線管３及びキャピラリー管集合体４が配置されていたが、これに限定されない。例えば、図４に示されるように、キャピラリー管集合体４の一端面４ａと他端面４ｂとが平行な場合等には、Ｘ線管３の出射部３ａがキャピラリー管集合体４の一端面４ａに対向するように、Ｘ線管３が傾斜していてもよい。この場合にも、キャピラリー管集合体４の一端面４ａに対する励起用Ｘ線の入射角は、励起用Ｘ線の少なくとも一部がターゲットＴを透過して外部に出射しない角度であれば、できる限り小さいことが好ましい。
［第２の実施形態］

第２の実施形態のＸ線発生装置１は、キャピラリー管集合体４の形状及び機能において、第１の実施形態のＸ線発生装置１と主に相違している。以下、第１の実施形態のＸ線発生装置１との相違点を中心に、第２の実施形態のＸ線発生装置１について説明する。

図５に示されるように、各キャピラリー管５は、全長に渡って径が一定となるように形成されている。束ねられた複数本のキャピラリー管５は、各キャピラリー管５の中心線が互いに平行となるように配置されている。これらにより、キャピラリー管集合体４は、円柱状を成している。なお、キャピラリー管集合体４の一端面４ａは、Ｘ線管３の出射部３ａに対向するように傾斜している。

第２の実施形態のＸ線発生装置１においても、第１の実施形態のＸ線発生装置１と同様に、キャピラリー管集合体４の一端面４ａにターゲットＴが膜状に配置されている。これにより、Ｘ線の照射によってターゲットＴから放出された蛍光Ｘ線が効率良くキャピラリー管集合体４に入射することになる。従って、第２の実施形態のＸ線発生装置１よっても、蛍光Ｘ線の発生効率を向上させることができる。

また、束ねられた複数本のキャピラリー管５は、各キャピラリー管５の中心線が互いに平行となるように配置されている。これにより、コリメートされた蛍光Ｘ線を得ることができる。

以上、本発明の第１及び第２の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、図６に示されるように、キャピラリー管集合体４の一端面４ａに有機膜Ｆを配置し、有機膜Ｆの一端面及び他端面の少なくとも一方にターゲットＴを形成してもよい。より具体的には、図６（ａ）に示されるように、有機膜Ｆの一端面にターゲットＴを形成したり、図６（ｂ）に示されるように、有機膜Ｆの一端面及び他端面にターゲットＴを形成したりしてもよい。これにより、キャピラリー管集合体４の一端面４ａに膜状のターゲットＴを確実に形成することが可能となる。そして、この場合にも、上記実施形態と同様に、キャピラリー管集合体４の一端面４ａにターゲットＴが膜状に配置されることになるので、Ｘ線の照射によってターゲットＴから放出された蛍光Ｘ線を効率良くキャピラリー管集合体４に入射させることができる。なお、この場合、有機膜Ｆの一端面及び他端面の少なくとも一方にターゲットＴを蒸着によって形成し、その後に、キャピラリー管集合体４の一端面４ａに、ターゲットＴが形成された有機膜Ｆを配置すればよい。

また、キャピラリー管集合体４に形状は、円錐台状や円柱状に限定されない。一例として、図７に示されるように、蛍光Ｘ線を所定の線Ｌ上に収束させる場合には、キャピラリー管集合体４の光軸に垂直かつ所定の線Ｌに垂直な方向においてのみ所定の線Ｌ側に先細りとなるようにキャピラリー管集合体４を形成すればよい。

１…Ｘ線発生装置、３…Ｘ線管（Ｘ線源）、４…キャピラリー管集合体、４ａ…一端面、４ｂ…他端面、５…キャピラリー管、５ａ…一端、５ｂ…他端、Ｔ…ターゲット、Ｆ…有機膜。

Claims (3)

1. Ｘ線を出射するＸ線源と、
   前記Ｘ線の照射によって蛍光Ｘ線を放出するターゲットと、
   前記蛍光Ｘ線を一端から他端に伝播するキャピラリー管を複数含むキャピラリー管集合体と、を備え、
   前記キャピラリー管集合体は、前記キャピラリー管の前記一端の集合によって形成された一端面を有し、前記ターゲットは、前記キャピラリー管集合体の前記一端面に膜状に配置され、
   前記キャピラリー管集合体の前記一端面には有機膜が配置されており、前記ターゲットは前記有機膜の一端面及び他端面の少なくとも一方に形成されていることを特徴とするＸ線発生装置。
2. 複数の前記キャピラリー管は、前記キャピラリー管のそれぞれの中心線が前記キャピラリー管の前記他端よりも下流側の所定の点において交わるように配置されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
3. 複数の前記キャピラリー管は、前記キャピラリー管のそれぞれの中心線が互いに平行となるように配置されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。

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