JP6193616B2 - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線発生装置に関する。

Ｘ線発生装置として、電子ビームを出射する電子銃部と、電子銃部を収容し且つ電子銃部から出射された電子ビームが通過する電子通路を含むと共に真空状態が保持される本体部と、を有する電子出射部と、基板と該基板に埋設されており電子ビームの入射によりＸ線を発生する材料からなるターゲット部とを含むターゲットと、を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

Ｘ線発生装置では、ターゲット上における電子ビームの入射位置を変更するために、電子ビームをターゲットに対して相対的に移動させる場合がある。例えば、特許文献２に記載のＸ線発生装置は、電子ビームの偏向コイルやターゲットを移動させるモータ（移動機構）を備えている。このＸ線発生装置では、偏向コイルによる電子ビームの偏向やターゲットをモータで移動させることで、ターゲット上における電子ビームの入射位置を変更している。

特開２００４−２８８４５号公報 特表平１０−５０３６１８号公報

ターゲットの移動機構を備えたＸ線発生装置において、効率よくＸ線を利用するためには、移動機構によるターゲットの移動を装置内部の気密状態を保持したままで行うことが好ましい。しかしながら、装置内部の負圧に引っ張られた状態のターゲットを装置内部の気密状態を保持したまま安定して移動させることは容易ではなく、Ｘ線発生装置の本体部に対してターゲットが傾くなどしてターゲットの姿勢が崩れるおそれがある。その結果、気密状態が保持できなくなるおそれがある。また、移動機構がターゲットに対して電気的な影響を与えるおそれがあり、ターゲットに入射した電子ビームに関する情報を正確に把握するのが困難となる。そのため、安定した動作制御が困難になるおそれがある。

本発明は、気密状態を保持したままでのターゲットユニットの位置調整を確実に行うことができると共に、安定した動作制御を行うことができるＸ線発生装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＸ線発生装置は、絶縁材料からなる基板と、当該基板に埋設されたターゲット部と、を有するターゲットユニットと、ターゲット部に入射する電子ビームを発生する電子銃部と、当該電子銃部を収容し且つ電子銃部から出射された電子ビームが通過する電子通路を含む本体部と、を有する電子出射部と、ターゲットユニットを移動させる移動機構と、を備えるＸ線発生装置であって、本体部の電子通路の出射端部において電子通路を包囲するように、ターゲットユニットと出射端部との間に配置された気密封止部材と、気密封止部材の外側に配置され、出射端部に対するターゲットユニットの姿勢を保持する姿勢保持部材と、を備え、ターゲットユニットと移動機構とが電気的に絶縁されていることを特徴とする。

このＸ線発生装置では、ターゲットユニットと出射端部との間に気密封止部材が配置され、この気密封止部材の外側に、出射端部に対するターゲットユニットの姿勢を保持する姿勢保持部材が配置されている。これにより、Ｘ線発生装置では、ターゲットと出射端部との気密状態が気密封止部材により確保され、更に、姿勢保持部材によりターゲットユニットの姿勢が保持されているため、ターゲットユニットが移動機構に移動されるときに傾いたりすることが抑制され、気密封止部材による装置内部の気密状態が保持される。したがって、気密状態を保持したままでの移動機構によるターゲットの位置調整を確実に行うことができる。また、ターゲットユニットと移動機構とが電気的に絶縁されている。これにより、ターゲットユニットに入射した電子ビームに関する情報、例えばターゲットの吸収電子量を検出する際に、移動機構からの電気的な影響がターゲットユニットに与えられることを抑制できる。したがって、ターゲットユニットに入射した電子ビームに関する情報を正確に把握することができるため、安定した動作制御を行うことができる。

一実施形態においては、ターゲットユニットと移動機構との間に第１の絶縁部材が配置されていてもよい。この構成により、Ｘ線発生装置では、ターゲットユニットと移動機構との電気的な絶縁をより確実に行うことができる。

一実施形態においては、姿勢保持部材は、本体部に固定される固定部と、固定部と一体に設けられ、ターゲットユニットを出射端部側に押圧する押圧部と、固定部と押圧部とを連結する連結部と、を備え、連結部がターゲットユニットと離間して配置されていてもよい。このような構成により、Ｘ線発生装置では、ターゲットユニット（ターゲット部）が姿勢を保持した状態で移動可能とされている。

一実施形態においては、ターゲットユニットは、連結部が挿通される挿通孔を有し、連結部と挿通孔とが所定の間隔を有して離間していてもよい。この構成により、Ｘ線発生装置では、ターゲットユニット（ターゲット部）が姿勢を保持した状態で移動可能とされている。

一実施形態においては、ターゲットユニットは、姿勢保持部材の押圧部を収容する収容部を有していてもよい。この構成により、Ｘ線発生装置では、ターゲットユニットから押圧部が突出しないため、ターゲットユニット（ターゲット部）を被照射物に近接させることができる。

一実施形態においては、気密封止部材は、絶縁性樹脂からなり、姿勢保持部材とターゲットユニット及び本体部との間の少なくとも一方に第２の絶縁部材が設けられていてもよい。その際、第２の絶縁部材は、姿勢保持部材とターゲットユニットとの間に配置されていてもよいし、姿勢保持部材と本体部との間に配置されていてもよいし、固定部、押圧部及び連結部の少なくとも一つが第２の絶縁部材からなっていてもよい。この構成により、Ｘ線発生装置では、ターゲットユニットと本体部とを電気的に絶縁できるため、ターゲットユニットに対して本体部が電気的な影響を与えることを抑制できる。

本発明によれば、気密状態を保持したままでのターゲットユニットの位置調整を確実に行うことができると共に、安定した動作制御を行うことができる。

第１実施形態に係るＸ線発生装置を示す概略構成図である。 ターゲットユニットを示す図である。 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩでの断面構成を示す図である。 第２実施形態に係るＸ線発生装置のターゲットユニットを示す図である。 図４におけるＶ−Ｖ線での断面構成を示す図である。 第３実施形態に係るＸ線発生装置の断面構成を示す図である。 第４実施形態に係るＸ線発生装置のターゲットユニットを示す図である。 図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線での断面構成を示す図である。 他の形態に係るＸ線発生装置の断面構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明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要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

［第１実施形態］
図１を参照して、本実施形態に係るＸ線発生装置の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係るＸ線発生装置を示す概略構成図である。

Ｘ線発生装置１は、開放型であり、使い捨てに供される密封型と異なり、真空状態を任意に作り出すことができ、ターゲットＴや電子銃部３のカソード等の交換を可能にしている。Ｘ線発生装置１は、動作時に真空状態になり、導電性材料、例えばステンレスからなる円筒形状の筒状部（本体部）５を有している。Ｘ線発生装置１では、電子銃部３及び電子銃部３を内部に収容する筒状部５等が電子出射部２を構成している。

筒状部５は、下側に位置する電子銃収容部５ａと上側に位置するターゲット保持部５ｂとからなり、ターゲット保持部５ｂはヒンジ（不図示）を介して電子銃収容部５ａに取り付けられている。従って、ターゲット保持部５ｂが、ヒンジを介して横倒しになるように回動することで、電子銃収容部５ａの上部を開放させることができ、電子銃収容部５ａ内に収容されている電子銃部３（カソード）へのアクセスを可能にする。

ターゲット保持部５ｂ内には、集束レンズとして機能する筒状のコイル部７と、偏向コイルとして機能する筒状のコイル部９が設けられると共に、コイル部７，９の中心を通るよう、筒状部５の長手方向に電子通路１１が延在している。電子通路１１は、コイル部７，９で包囲される。ターゲット保持部５ｂの下端には、ディスク板１３が蓋をするように固定され、ディスク板１３の中心には、電子通路１１の下端側に一致させる電子導入孔１３ａが形成されている。

ターゲット保持部５ｂの上端部は、円錐台に形成されており、出射端部６となっている。出射端部６の上端面６ａは、平坦面とされている。出射端部６と対向し且つ電子通路１１の上端側には、Ｘ線出射窓を形成する透過型のターゲットＴを含むターゲットユニットＴＵが配置されている。

電子銃収容部５ａには真空ポンプ１７が固定されている。真空ポンプ１７は、筒状部５内を高真空状態にするためのものである。

筒状部５の基端側には、電子銃部３との一体化が図られたモールド電源部１９が固定されている。モールド電源部１９は、電気絶縁性の樹脂（例えば、エポキシ樹脂）でモールド成形させたものであると共に、金属製のケース内に収容されている。

モールド電源部１９内には、高電圧（例えば、−数十ｋＶ以下）を発生させるようなトランスを構成させた高圧発生部（不図示）が封入されている。モールド電源部１９は、下側に位置して直方体形状をなすブロック状の電源本体部１９ａと、電源本体部１９ａから上方に向けて電子銃収容部５ａ内に突出する円柱状のネック部１９ｂとからなる。高圧発生部は、電源本体部１９ａ内に電気絶縁性の樹脂によって封入されている。ネック部１９ｂの先端部には、電子通路１１を挟むように、ターゲットＴに対峙させるよう配置させた電子銃部３が装着されている。モールド電源部１９の電源本体部１９ａ内には、高圧発生部に電気的に接続させた電子放出制御部（不図示）が封入されている。電子放出制御部は、電子銃部３に接続されており、電子の放出のタイミングや管電流などを制御している。

図２は、ターゲットユニットを示す図である。図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面構成を示す図である。なお、以降の説明においては、上方をＸ線出射側とし、下方を電子入射側とする。

図２及び図３に示すように、ターゲットユニットＴＵは、ターゲットＴと、支持部２５と、を備え、ターゲット駆動部３７に保持されている。ターゲットＴは、図３に示すように、基板２１と、基板２１に埋設されているターゲット部２３と、を有しており、Ｘ線出射窓を兼ねた透過型ターゲットとなっている。ターゲット部２３は、電子の入射によりＸ線を発生する材料からなる。基板２１は、電子入射によるＸ線の発生が少なく、Ｘ線透過性及び放熱性に優れた電気的な絶縁材料、例えばダイヤモンドからなる平板状部材である。基板２１は、互いに対向する第１及び第２主面２１ａ，２１ｂを有しており、第１主面２１ａが電子入射側（下側）の面、第２主面２１ｂがＸ線出射側（上側）の面となるよう配置されている。基板２１の直径は、例えば３ｍｍ程度に設定されている。基板２１の厚みは、例えば３００μｍ程度に設定されている。

ターゲット部２３は、基板２１の第１主面２１ａ側に位置している。ターゲット部２３は、基板２１の第１主面２１ａの略中央部に形成され、第１及び第２主面２１ａ，２１ｂの対向方向に延びる孔部、より具体的には有底状の孔部に埋設されている。ターゲット部２３は、基板２１とは異なる材料からなる金属（例えば、タングステン、金、白金等）によって円柱状に形成されており、ナノメートルサイズ（例えば、外径が５００ｎｍ程度）とされている。本実施形態では、ターゲット部２３の金属として、タングステンを採用している。ターゲット部２３の長さ（厚さ）は、例えば１μｍ程度に設定されている。ターゲット部２３は、第１主面２１ａ側の端面である電子入射面が電子銃部３と対向するように配置されている。つまり、ターゲットＴにおいては、第１主面２１ａ側に電子ビームＥＢが入射し、第２主面２１ｂ側から発生したＸ線が取り出されるため、第１主面２１ａが電子入射側面であり、第２主面２１ｂがＸ線出射側面となる。また、図面ではターゲット部２３は１つのみであるが、同様の構造のターゲット部２３を複数備えていてもよい。

ターゲットＴは、支持部２５に支持されている。支持部２５は、基板２１とは異なる導電性の材料からなり、例えば、オーステナイト系ステンレス、銅合金、Ｔｉ、Ｍｏ等の金属材料によって円盤状に形成されている。本実施形態では、支持部２５にオーステナイト系ステンレスを採用している。支持部２５は、基板２１を保持する保持部２６と、ねじ（姿勢保持部材）２７が配置される固定孔２８と、を有している。支持部２５は、ねじ２７により、筒状部５の出射端部６に固定される。なお、ターゲットＴは、支持部２５に対して気密かつ着脱不可に固定されているので、ターゲットＴの交換の際は支持部２５ごと交換される。

保持部２６は、支持部２５の略中央部に配置されている。保持部２６は、配置部２９と、入射孔３０と、を有している。配置部２９は、支持部２５の上面２５ａ側から見て略円形形状を呈している。配置部２９は、断面が凹形状の段差部を呈しており、側部２９ａと、側部２９ａの下部から内側に張り出す張出部２９ｂとにより、基板２１の収容空間を画成している。側部２９ａの内径は、基板２１の外径と略同等とされている。

張出部２９ｂは、基板２１の外縁部が配置される。張出部２９ｂは、基板２１が配置されたときに、支持部２５の上面２５ａと基板２１の第１主面２１ａとが略面一となるように、支持部２５の上面２５ａから基板２１の厚み分（例えば３００μｍ）だけ下った位置に配置されている。

入射孔３０は、保持部２６（配置部２９）の略中央部に配置されており、配置部２９の張出部２９ｂにより画成される貫通孔である。入射孔３０は、略円形形状を呈しており、電子ビームＥＢが入射する。入射孔３０の内径は、基板２１の外径よりも小さい。

図２に示すように、固定孔２８は、保持部２６の外側に複数（ここでは４つ）配置されている。固定孔２８は、保持部２６を挟んだ位置に対向して配置されており、一対の固定孔２８の対向方向は、互いに略直交している。固定孔２８は、ねじ２７の頭部２７ａが収容される収容部３１と、ねじ２７の軸部２７ｂが挿通される挿通孔３２と、を有している。ねじ２７の一端側（上側）に設けられた頭部２７ａは、支持部２５を出射端部６側に押圧する押圧部を構成し、ねじ２７の軸部２７ｂは、ねじ２７の他端側（下側）であって出射端部６に固定される固定部、及び、押圧部と固定部とを連結する中間領域である連結部を構成している。なお、押圧部を構成する頭部２７ａの外径は、固定部と連結部を構成する軸部２７ｂの外径よりも大きい。

収容部３１は、支持部２５の上面２５ａ側から見て略円形形状を呈している。収容部３１は、断面が凹形状の段差部を呈しており、側部３１ａと、側部３１ａの下部から内側に張り出す張出部３１ｂとにより、ねじ２７の頭部２７ａを収容する空間を画成している。側部３１ａの内径は、ねじ２７の頭部２７ａの外形よりも大きい。すなわち、側部３１ａの内径は、収容部３１にねじ２７の頭部２７ａが収容されたときに、側部３１ａと頭部２７ａとが離間して隙間（空隙）が形成されるように、頭部２７ａの外形よりも大きくされている。

張出部３１ｂは、ワッシャー（第２の絶縁部材）３３を介してねじ２７の頭部２７ａが配置される。ワッシャー３３は、絶縁材料（例えば、有機樹脂素材、セラミックス等）によって円環状に形成されている。本実施形態では、ワッシャー３３に有機樹脂素材を採用している。ワッシャー３３の外径は、側部３１ａの内径と略等しい。ワッシャー３３の略中央に配置された貫通孔である挿通孔３３ａの内径Ｄ１は、ねじ２７の頭部２７ａの外径よりも小さく、挿通孔３３ａに挿通されるねじ２７の軸部２７ｂの外径Ｄ２よりも大きい（Ｄ１＞Ｄ２）。すなわち、ワッシャー３３の挿通孔３３ａとねじ２７の軸部２７ｂとは、所定の間隔を有して離間して配置され、軸部２７ｂは、挿通孔３３ａ内で移動可能とされている。

張出部３１ｂは、ワッシャー３３を介してねじ２７が固定されたときに、支持部２５の上面２５ａよりも頭部２７ａが突出しないように、支持部２５の上面２５ａから頭部２７ａ及びワッシャー３３の厚み分以上下った位置に配置されている。

挿通孔３２は、収容部３１の略中央部に配置されており、収容部３１の張出部３１ｂにより画成される貫通孔である。挿通孔３２は、略円形形状を呈しており、収容部３１の張出部３１ｂ上にワッシャー３３が載置されることでワッシャー３３の挿通孔３３ａと連通する。そして、挿通孔３２及び挿通孔３３ａにねじ２７の軸部２７ｂが挿通される。挿通孔３２の内径Ｄ３は、軸部２７ｂの外径Ｄ２よりも大きい（Ｄ３＞Ｄ２）。すなわち、挿通孔３２とねじ２７の軸部２７ｂとは、所定の間隔を有して離間して配置され、軸部２７ｂは、挿通孔３２内で移動可能とされている。

支持部２５は、Ｏリング（気密封止部材）３５を介して、ねじ２７により筒状部５の出射端部６に押圧されて保持されている。ねじ２７の軸部２７ｂは、出射端部６のねじ孔６ｂに螺合される。出射端部６に保持される支持部２５では、ねじ２７の軸部２７ｂが挿通される挿通孔３２の内径Ｄ３及びワッシャー３３の挿通孔３３ａの内径Ｄ１は、軸部２７ｂの外径Ｄ２よりも大きい。つまり、軸部２７ｂと挿通孔３２及び挿通孔３３ａとの間には、それぞれ径方向に最大で（Ｄ３−Ｄ２），（Ｄ１−Ｄ２）に相当する所定の離間空間を有する。一方で、挿通孔３２の内径Ｄ３は、挿通孔３３ａの内径Ｄ１よりも大きい（Ｄ１＜Ｄ３）。これにより、軸部２７ｂが挿通孔３３ａ内を移動した際にも、軸部２７ｂが挿通孔３２と接触することを抑制している。つまり、本実施形態においては、Ｄ２＜Ｄ１＜Ｄ３という関係を満たしている。これにより、支持部２５は、出射端部６に保持された状態で、（Ｄ１−Ｄ２）を最大値として、径方向に、より詳細には電子銃部３の電子の出射方向と直交するＸ軸方向、並びに電子の出射方向及びＸ軸方向と直交するＹ軸方向に移動可能に設けられている。なお、ねじ２７の頭部２７ａは、支持部２５が移動した際であっても、収容部３１の側部３１ａと接触しないように、離間関係を保つことができるような大きさ及び配置とされている。

Ｏリング３５は、支持部２５と出射端部６との間で、且つ、ねじ２７が配置される位置の内側（電子通路１１側）に配置されている。なお、Ｏリング３５は、支持部２５もしくは出射端部６に設けられた溝部に、少なくともその一部が収容されていてもよい。Ｏリング３５は、柔軟性（変形性）を有する絶縁性樹脂（例えばゴム）からなり、円環状をなしている。Ｏリング３５は、支持部２５の下面２５ｂと出射端部６の上端面６ａとの間に位置し、電子通路１１の出射孔１１ａを包囲している。Ｏリング３５は、ねじ２７による押圧、及び真空ポンプ１７により筒状部５内が高真空状態とされたときの負圧による作用により、支持部２５と出射端部６との間で挟持され、支持部２５（ターゲットユニットＴＵ）と出射端部６との気密を保持する。さらに、Ｏリング３５は、柔軟性（変形性）を有する樹脂からなるため、支持部２５を出射端部６に対して移動させる際にも、両者の間の気密を保持しながら、その移動に追従することができる。換言すれば、支持部２５の移動可能な範囲は、ねじ２７の軸部２７ｂと挿通孔３２及び挿通孔３３ａとの間の離間空間の大きさと、Ｏリング３５の追従性によって決定される。

支持部２５は、ターゲット駆動部３７に保持されている。ターゲット駆動部３７は、例えばオーステナイト系ステンレス、銅合金、Ｔｉ等によって略矩形形状に形成された金属材料からなる板状部材であり、強度や精度といった構造的安定性に優れている。本実施形態では、ターゲット駆動部３７にオーステナイト系ステンレスを採用している。ターゲット駆動部３７は、貫通孔３７ａを有している。貫通孔３７ａは、略円形形状を呈しており、ターゲット駆動部３７の一端側（図２では左側）寄りに配置されている。貫通孔３７ａの内径は、支持部２５の外径と略同等とされている。ターゲット駆動部３７は、貫通孔３７ａに支持部２５を嵌め込むことで、支持部２５を保持している。なお、別途の固定構造を用いてターゲット駆動部３７に支持部２５を保持してもよい。

Ｘ線発生装置１は、移動機構としてのＸＹステージ３８を備えている。ＸＹステージ３８は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に、ターゲット駆動部３７ごとターゲットユニットＴＵ（ターゲットＴ）を移動させる。つまり、ターゲットＴ（ターゲット部２３）の位置は、ＸＹステージ３８により調整することが可能となる。図１に示すように、ＸＹステージ３８は、固定部Ｆにより筒状部５に固定されている。

ターゲットユニットＴＵを保持するターゲット駆動部３７は、ＸＹステージ３８に対して、間に絶縁スペーサ３９（第１の絶縁部材）を介して固定されている。絶縁スペーサ３９は、ターゲット駆動部３７の下面３７ＳとＸＹステージ３８の上面との間に挟まれている。絶縁スペーサ３９により、ＸＹステージ３８と、ターゲット駆動部３７及びターゲットユニットＴＵ（ターゲットＴ）とが電気的に絶縁されている。絶縁スペーサ３９は、例えば有機樹脂素材、セラミックス等である。本実施形態では、絶縁スペーサ３９に有機樹脂素材を採用している。絶縁スペーサ３９により、支持部２５とＸＹステージ３８とは、互いに独立して接地されている。

このように、ねじ２７は、その一端側が支持部２５（ターゲットユニットＴＵ）を出射端部６（筒状部５）に押圧し、他端側が出射端部６（筒状部５）に固定される。さらに、軸部２７ｂは、支持部２５に設けられた挿通孔３２及びワッシャー３３に設けられた挿通孔３３ａを挿通すると共に、軸部２７ｂと挿通孔３２及び挿通孔３３ａとの間に、その径の違いに応じた所定の離間空間を有する。そのため、支持部２５（ターゲットユニットＴＵ）を出射端部６（筒状部５）に固定しつつ、当該離間空間の分、支持部２５（ターゲットユニットＴＵ）を出射端部６（筒状部５）に対して移動することができる。

さらに、移動に際しては、ねじ２７によって支持部２５（ターゲットユニットＴＵ）の移動姿勢を安定に保持すると共に、Ｏリング３５が備える柔軟性（変形性）によって、支持部２５（ターゲットユニットＴＵ）の移動に対して追従することが出来るので、支持部２５（ターゲットユニットＴＵ）と出射端部６（筒状部５）の間の気密を安定に保持することができる。よって、装置内部の気密状態を保持したままでＸＹステージ３８によるターゲットＴ（ターゲット部２３）の位置調整を確実に行うことができる。

一方、ねじ２７は、その頭部２７ａがワッシャー３３を介して支持部２５の収容部３１に収容されると共に、その軸部２７ｂが挿通孔３２とは所定の離間空間を有するため接触しない。このように、ねじ２７は、支持部２５とは非接触状態に保たれることで、ねじ２７と支持部２５とは電気的に切断されている。つまり、支持部２５（ターゲットユニットＴＵ）と出射端部６（筒状部５）とが、ねじ２７を介して電気的に接続されることが抑制されている。さらに、支持部２５（ターゲットユニットＴＵ）と出射端部６（筒状部５）との間は絶縁性樹脂からなるＯリング３５を介しているため、同じく電気的に切断されている。そして、支持部２５（ターゲットユニットＴＵ）は、ＸＹステージ３８に対して、絶縁スペーサ３９を間に介して固定されているために、ＸＹステージ３８とも電気的に切断されている。

このように、支持部２５（ターゲットユニットＴＵ）は出射端部６（筒状部５）及びＸＹステージ３８と電気的に切断されているので、ターゲットＴに入射した電子ビームに関する情報、例えば吸収電流を検出する際に、出射端部６（筒状部５）やＸＹステージ３８からの電気的な影響がターゲットＴ（ターゲットユニットＴＵ）に与えられることを抑制できる。したがって、ターゲットＴ（ターゲットユニットＴＵ）に入射した電子ビームに関する情報を正確に把握することができるため、安定した動作制御を行うことができる。

図１に戻って、Ｘ線発生装置１は、反射電子検出器としての反射電子検出器４０と、吸収電子検出部としての吸収電流検出器４１と、制御部としてのコントローラ４２と、を備えている。反射電子検出器４０は、図示しない経路を介して、又は電子通路１１中における、ターゲットＴに向かう電子ビームＥＢに対して互いに影響を受けないような位置に、ターゲット部２３を臨むようにターゲット保持部５ｂの上端側に配置されており、ターゲットＴ（ターゲット部２３）で反射された電子（反射電子）を検出する。

吸収電流検出器４１は、支持部２５に接続されており、ターゲットＴで吸収された電子（吸収電子）の電子量を検出する。なお、反射電子検出器としての反射電子検出器４０と、吸収電子検出部としての吸収電流検出器４１とは必ずしも両方を備える必要は無く、いずれか一方のみを備えていてもよい。また、制御部としては、単一のコントローラ４２でＸ線発生装置１に関する制御を行ってもよいし、複数のコントローラ４２を備え、それらの協働によってＸ線発生装置１に関する制御を行ってもよい。

コントローラ４２は、Ｘ線発生装置１に関する各種の制御を行い、例えばモールド電源部１９の高圧発生部及び電子放出制御部を制御する。これにより、電子銃部３とターゲットＴ（ターゲット部２３）との間に所定の電流・電圧が印加され、電子銃部３から電子ビームＥＢが出射する。電子銃部３から出射された電子ビームＥＢは、コントローラ４２により制御されたコイル部７にて適切に集束されて、ターゲットＴ（ターゲット部２３）に入射する。このとき、ターゲットＴに垂直な方向（電子入射方向）から見て、電子ビームＥＢのターゲットＴ上での照射野内にターゲット部２３が含まれるように、例えば電子ビームＥＢのターゲットＴ上での照射野の径は、ターゲット部２３の径よりも大きくされる。ターゲット部２３に電子ビームＥＢが入射すると、ターゲット部２３からＸ線ＸＲが放射され、このＸ線ＸＲは、基板２１を透過して外部に出射される。

また、コントローラ４２は、反射電子検出器４０が検出する反射電子の強度、及び、吸収電流検出器４１が検出する吸収電子量をリアルタイムに監視し、ターゲットＴからの反射電子の強度、及び、ターゲットＴにおける吸収電子量と、ターゲットＴにおいて設定された位置情報に基づいて、コイル部９を制御する。このとき、コイル部９は、電子銃部３からの電子ビームＥＢを、電子ビームＥＢの照射野がターゲットＴ上で二次元的に走査するように偏向する。

電子ビームＥＢを物質に照射した時、物質の原子番号に依存する量の反射電子が放出される（原子番号が大きいほど、多くの反射電子を放出する）。本実施形態では、ダイヤモンドからなる基板２１中にタングステンからなるターゲット部２３を埋設しているので、より多くの反射電子を検出した場所をターゲット部２３と判定することができる。そこで、コントローラ４２は、例えば、より多くの反射電子を得られるように電子ビームＥＢの偏向を制御する。

一方で、電子ビームＥＢを物質に照射した時には、物質の原子番号に依存する量の電子の吸収も生じる。すなわち、原子番号が大きいほどターゲット電流値は小さく、原子番号が小さいほどターゲット電流値は大きい。本実施形態では、ダイヤモンドからなる基板２１に、タングステンからなるターゲット部２３を埋設しているので、ターゲット電流値が小さい場所をターゲット部２３と判定することができる。そこで、コントローラ４２は、ターゲット電流値がより小さくなるように電子ビームＥＢの偏向を制御する。このように、反射電子検出器４０や吸収電流検出器４１を用いて、ターゲットＴ（基板２１）上において配置された微小なターゲット部２３の位置を特定することができる。

コントローラ４２は、ＸＹステージ３８を制御する。コントローラ４２は、電子ビームＥＢの走査範囲内でターゲット部２３を検出できない場合には、ＸＹステージ３８を駆動させ、ターゲットＴを移動させる。つまり、電子ビームＥＢのターゲット上への入射領域をさらに大きく移動させたい場合には、コントローラ４２の制御に基づき、ＸＹステージ３８によってターゲット部２３自体をターゲット保持部５ｂに対して移動させる。このように、コイル部９による電子ビームＥＢの偏向と、ＸＹステージ３８によるターゲット部２３自体の移動とを組み合わせることで、よりターゲット部２３をより広範囲に活用することができる。

続いて、Ｘ線発生装置１の動作について説明する。まず、Ｘ線発生装置１は、電子銃部３、コイル部７及びコイル部９を制御し、電子ビームＥＢをターゲットＴに入射させる。Ｘ線発生装置１は、電子ビームＥＢをターゲットＴに入射させると、例えば反射電子検出器４０により検出される反射電子の強度、及び、吸収電流検出器４１により検出される吸収電子量に基づいて、ターゲット部２３を検索する。Ｘ線発生装置１は、電子ビームＥＢの走査範囲内にターゲット部２３が存在していない場合には、ＸＹステージ３８を制御し、ターゲットＴを移動させる。Ｘ線発生装置１は、ターゲットＴを移動させた後、上記の方法で再度ターゲット部２３を検索する。そして、ターゲット部２３の位置を特定できるまで当該動作を繰り返した後、特定したターゲット部２３に電子ビームＥＢを入射させる。

なお、Ｘ線発生装置１は、ターゲットＴにおいて複数のターゲット部２３が配置されている場合、一のターゲット部２３が劣化した場合には、ＸＹステージ３８を制御し、上記の方法により他のターゲット部２３を検出して、このターゲット部２３に電子ビームＥＢを入射させる。また、Ｘ線発生装置１は、電子ビームＥＢ形状の悪い周辺部にターゲット部２３がある場合には、ＸＹステージ３８を制御し、電子ビームＥＢの中心付近にターゲット部２３が位置するように、ターゲットＴを移動させる。

以上説明したように、本実施形態のＸ線発生装置１では、支持部２５がねじ２７により筒状部５の出射端部６にＯリング３５を介して保持されている。これにより、Ｘ線発生装置１では、ＸＹステージ３８によりターゲットＴを移動させたときにも、ターゲットＴの姿勢を保持できる。したがって、Ｘ線発生装置１では、ターゲットＴをＸＹステージ３８により移動させときに、ターゲットＴが傾いたりすることを抑制でき、出射端部６に対するターゲットＴの姿勢を維持できる。これにより、Ｘ線発生装置１では、ターゲットＴと筒状部５との気密状態（真空状態）を保持できる。その結果、Ｘ線発生装置１では、気密状態を保持したままでのＸＹステージ３８によるターゲットＴの位置調整を確実に行う。

また、本実施形態では、ＸＹステージ３８とターゲット駆動部３７とが絶縁スペーサ３９により電気的に絶縁されている。これにより、Ｘ線発生装置１では、ＸＹステージ３８の電気的な影響をターゲットＴが受けないので、ターゲットＴに入射した電子ビームＥＢに関する情報、例えばターゲットＴにおける反射電子量や吸収電子量を正確に検出することができる。これにより、Ｘ線発生装置１では、ターゲットＴに入射した電子ビームＥＢに関する情報を正確に把握することができるため、安定した動作制御を行うことができると共に、ターゲット部２３の位置の特定を精度良く行うことができる。

本実施形態では、支持部２５と出射端部６との間に絶縁性樹脂からなるＯリング３５が配置されていると共に、ねじ２７が絶縁材料からなるワッシャー３３を介して収容部３１に配置されている。これにより、Ｘ線発生装置１では、筒状部５の電気的な影響がターゲットユニットＴＵ（ターゲットＴ）に及ぶことを抑制できる。

本実施形態では、ねじ２７の頭部２７ａは、支持部２５の固定孔２８の収容部３１内に収容されている。これにより、Ｘ線発生装置１では、ねじ２７の頭部２７ａが支持部２５の上面２５ａから突出しない。そのため、Ｘ線発生装置１では、ターゲットＴを被照射物に近接して配置できる。

［第２実施形態］
続いて、第２実施形態について説明する。図４は、第２実施形態に係るＸ線発生装置のターゲットユニットを示す図である。図５は、図４におけるＶ−Ｖ線での断面構成を示す図である。

図４及び図５に示すように、ターゲットユニットＴＵ１は、ターゲットＴと、支持部２５と、照射窓部４８と、を備えている。

支持部２５は、基板２１及び照射窓部４８を保持する保持部２６と、ねじ２７が配置される固定孔２８と、有している。ねじ２７の軸部２７ｂは、支持部２５の収容部３１の略中央部に配置された挿通孔３２及びワッシャー３３の略中央に配置された挿通孔３３ａに挿通されている。軸部２７ｂの外径Ｄ２は、挿通孔３２の内径Ｄ３よりも小さく、ワッシャー３３の挿通孔３３ａの内径Ｄ１と略等しい。一方、ワッシャー３３の外径Ｄ４は、挿通孔３２の内径Ｄ３よりも大きく、ねじ２７の頭部２７ａが収容される収容部３１の内径Ｄ５よりも小さい（Ｄ３＜Ｄ４＜Ｄ５）。これにより、ワッシャー３３の外縁部と収容部３１の側部３１ａとが、所定の間隔を有して離間して配置され、ねじ２７がワッシャー３３と一体になって、収容部３１内で移動可能とされる。

ねじ２７の頭部２７ａは、ワッシャー３３の外径Ｄ４よりもよりも小さく、支持部２５が移動した際であっても、収容部３１の側部３１ａと接触しないように、離間関係を保つことができるような大きさ及び配置とされている。さらに、収容部３１とワッシャー３３Ａとの間、及び軸部２７ｂと挿通孔３２との間には、それぞれ径方向に最大で（Ｄ５−Ｄ４），（Ｄ３−Ｄ２）に相当する所定の離間空間を有し、軸部２７ｂと挿通孔３２との間の離間空間は、収容部３１とワッシャー３３との間の離間空間よりも大きい。これにより、ねじ２７が収容部３１内で移動した際にも、絶縁部材であるワッシャー３３が先に収容部３１の側部３１ａに当たるために、軸部２７ｂが挿通孔３２と接触することがない。よって、支持部２５は、出射端部６に保持された状態で、ねじ２７と支持部２５との電気的絶縁を保ちつつ、（Ｄ５−Ｄ４）を最大値として、径方向に、より詳細には電子銃部３の電子の出射方向と直交するＸ軸方向、並びに電子の出射方向及びＸ軸方向と直交するＹ軸方向に移動可能に設けられている。

保持部２６は、配置部２９と、保持孔３０ａと、を有している。配置部２９には、照射窓部４８が配置されている。照射窓部４８は、例えばダイヤモンド、Ｂｅ、Ａｌ等により円盤状に形成されている。

保持孔３０ａには、基板２１が保持されている。保持孔３０ａの内径は、基板２１の外径と略同等されている。基板２１は、保持孔３０ａに嵌め込まれて保持孔３０ａに保持されている。

本実施形態では、支持部２５に照射窓部４８が配置されており、Ｘ線出射窓がターゲットＴと照射窓部４８の２つの部材によって構成されている。そのため、ターゲットユニットＴＵ１では、照射窓部４８とターゲットＴとでＸ線出射窓としての役割を分担させることができる。例えば照射窓部４８においては確実な真空封止能を、ターゲットＴにおいてはより高い放熱性を持たせることで、真空封止能と放熱性に優れたＸ線出射窓を実現することができる。

［第３実施形態］
続いて、第３実施形態について説明する。図６は、第３実施形態に係るＸ線発生装置の断面構成を示す図である。

図６に示すように、ターゲットユニットＴＵ２は、基板２１と、支持部２５と、ターゲット駆動部３７と、を備えている。支持部２５における固定孔２８の挿通孔３２の内径は、ねじ２７の軸部２７ｂの外径Ｄ２と略同等とされている。

ねじ２７は、ワッシャー（第２の絶縁部材）３３Ａを介してナットＮにより出射端部６Ａに固定されている。出射端部６Ａには、貫通孔である端部孔６ｃが設けられている。端部孔６ｃの内径Ｄ６は、ねじ２７の軸部２７ｂの外径Ｄ２よりも大きい（Ｄ６＞Ｄ２）。すなわち、ねじ２７の軸部２７ｂと端部孔６ｃとは、所定の間隔を有して離間している。これにより、ねじ２７の軸部２７ｂは、端部孔６ｃ内で移動可能とされている。

ワッシャー３３Ａの外径は、端部孔６ｃの内径Ｄ６よりも大きく、ねじ２７の軸部２７ｂが挿通するワッシャー３３Ａの挿通孔の内径は、ねじ２７の軸部２７ｂの外径Ｄ２と略等しい。そして、筒状部５内の高真空を保持するために、ワッシャー３３Ａの外径は、ねじ２７の移動を考慮して端部孔６ｃの内径Ｄ６よりも十分に大きく、かつ、ワッシャー３３Ａの挿通孔はねじ２７の軸部２７ｂと気密に結合しているのが好ましい。ワッシャー３３Ａは、絶縁材料（例えば、有機樹脂素材、セラミックス等）によって円環状に形成されている。ワッシャー３３Ａにより、ねじ２７（支持部２５）と出射端部６Ａとが絶縁されている。ねじ２７の軸部２７ｂは、端部孔６ｃに挿通され、出射端部６Ａの内側（真空側）に突出している。ねじ２７は、出射端部６Ａの内側に突出した部分にワッシャー３３Ａが挿通されて、ナットＮが螺合されている。これにより、支持部２５が出射端部６Ａに保持されると共に、ねじ２７が支持部２５を出射端部６Ａ側に押圧する。

［第４実施形態］
続いて、第４実施形態について説明する。図７は、第４実施形態に係るＸ線発生装置のターゲットユニットを示す図である。図８は、図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線での断面構成を示す図である。

図７及び図８に示すように、ターゲットユニットＴＵ３は、ターゲットＴと、ターゲットＴを支持するとともに、ＸＹステージ３８に固定されたターゲット駆動部（支持部）３７Ａと、を備えている。

ターゲット駆動部３７Ａは、基板２１を保持する保持部５０と、ねじ２７が配置される固定孔５４と、を有している。

保持部５０は、配置部５１と、入射孔５２と、を有している。配置部５１は、ターゲット駆動部３７Ａの上面３７Ａａ側から見て略円形形状を呈している。配置部５１は、断面が凹形状の段差部を呈しており、側部５１ａと、側部５１ａの下部から内側に張り出す張出部５１ｂとにより、基板２１の収容空間を画成している。側部５１ａの内径は、基板２１の外径と略同等とされている。

張出部５１ｂは、基板２１の外縁部が配置される。張出部５１ｂは、基板２１が配置されたときに、ターゲット駆動部３７Ａの上面３７Ａａと基板２１の第１主面２１ａとが略面一となるように、ターゲット駆動部３７Ａの上面３７Ａａから基板２１の厚み分だけ下った位置に配置されている。

入射孔５２は、保持部５０（配置部５１）の略中央部に配置されており、配置部５１の張出部５１ｂにより画成される貫通孔である。入射孔５２は、略円形形状を呈しており、電子ビームＥＢが入射する。入射孔５２の内径は、基板２１の外径よりも小さい。

固定孔５４は、保持部５０の外側に複数（ここでは４つ）配置されている。固定孔５４は、保持部５０を挟んだ位置に対向して配置されており、一対の固定孔５４の対向方向は、互いに略直交している。固定孔５４は、ねじ２７の頭部２７ａが収容される収容部５５と、ねじ２７の軸部２７ｂが挿通される挿通孔５６と、を有している。

収容部５５は、ターゲット駆動部３７Ａの上面３７Ａａ側から見て略円形形状を呈している。収容部５５は、断面が凹形状の段差部を呈しており、側部５５ａと、側部５５ａの下部から内側に張り出す張出部５５ｂとにより、ねじ２７の頭部２７ａを収容する空間を画成している。側部５５ａの内径は、ねじ２７の頭部２７ａの外形よりも大きい。すなわち、側部５５ａの内径は、収容部５５にねじ２７の頭部２７ａが収容されたときに、側部５５ａと頭部２７ａとが離間して隙間（空隙）が形成されるように、頭部２７ａの外形よりも大きくされている。

張出部５５ｂは、突状部材５７（第２の絶縁部材）を介してねじ２７の頭部２７ａが配置される。張出部５５ｂは、突状部材５７を介してねじ２７が固定されたときに、ターゲット駆動部３７Ａの上面３７Ａａよりも頭部２７ａが突出しないように、ターゲット駆動部３７Ａの上面３７Ａａから頭部２７ａ及び突状部材５７の厚み分以上下った位置に配置されている。

挿通孔５６は、収容部５５の略中央部に配置されており、収容部５５の張出部５５ｂより画成される貫通孔である。挿通孔５６は、略円形形状を呈しており、ねじ２７の軸部２７ｂが挿通される。

突状部材５７は絶縁材料（例えば、有機樹脂素材、セラミックス等）によって形成されており、張出部５５ｂ上に配置され、頭部２７ａと張出部５５ｂに挟まれて配置される環状部５８ａと、挿通孔５６内に突出する突出部５８ｂとを有する。突出部５８ｂ（突状部材５７の挿通孔５７ａ）の内径Ｄ７は、軸部２７ｂの外径Ｄ２よりも大きい（Ｄ７＞Ｄ２）。すなわち、突出部５８ｂ（突状部材５７）とねじ２７の軸部２７ｂとは、所定の間隔を有して離間して配置され、軸部２７ｂは、突出部５８ｂ（挿通孔５７ａ）内で移動可能とされている。

また、ねじ２７の頭部２７ａは、ターゲット駆動部３７Ａ（ターゲットユニットＴＵ３）が移動した際であっても、収容部５５の側部５５ａと接触しないように、離間関係を保つことができるような大きさとされている。そして、ねじ２７は突状部材５７によって、頭部２７ａにおいても軸部２７ｂにおいてもターゲット駆動部３７Ａ（ターゲットユニットＴＵ３）と接触することが抑制された状態で、軸部２７ｂと突出部５８ｂ（挿通孔５７ａ）との間に、径方向に最大で（Ｄ７−Ｄ２）に相当する所定の離間空間を有している。よって、ターゲット駆動部３７Ａ（ターゲットユニットＴＵ３）は、出射端部６に保持された状態で、ねじ２７とターゲット駆動部３７Ａ（ターゲットユニットＴＵ３）との電気的絶縁を保ちつつ、（Ｄ７−Ｄ２）を最大値として、径方向に、より詳細には電子銃部３の電子の出射方向と直交するＸ軸方向、並びに電子の出射方向及びＸ軸方向と直交するＹ軸方向に移動可能に設けられている。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。図９は、他の形態に係るＸ線発生装置の断面構成を示す図である。図９に示すように、ＸＹステージ３８と固定部Ｆとの間に絶縁スペーサ３９が配置されてもよいし、絶縁材料からなるワッシャー３３に代わって、収容部３１及び挿通孔３２の壁面上に絶縁材料からなる絶縁膜６１（第２の絶縁部材）を形成したり、絶縁膜６１に代わって、ねじ２７と対向する側の表面が絶縁材料からなるシール材を貼り付けたりしてもよい。

また、上記実施形態では、絶縁部材からなるワッシャー３３により、ターゲットユニットＴＵと筒状部５とを電気的に絶縁しているが、頭部２７ａ（押圧部）及び軸部２７ｂ（連結部、固定部）の少なくとも一つが絶縁部材からなるねじ（第２の絶縁部材）を用いて、ターゲットユニットＴＵと筒状部５とを電気的に絶縁してもよく、各実施例構造を組み合わせた複合構造でもよい。また、ターゲット駆動部３７を絶縁材料により形成（第１の絶縁部材）することで、ターゲットユニットＴＵとＸＹステージ３８とを絶縁してもよい。

１…Ｘ線発生装置、２…電子出射部、３…電子銃部、５…筒状部（本体部）、６…出射端部、１１…電子通路、２１…基板、２３…ターゲット部、２５…支持部、２７…ねじ（姿勢保持部材）、２７ａ…頭部（押圧部）、２７ｂ…軸部（連結部、固定部）、３１，５５…収容部、３３，３３Ａ…ワッシャー（第２の絶縁部材）、３５…Ｏリング（気密封止部材）、３７，３７Ａ…ターゲット駆動部（支持部）、３８…ＸＹステージ（移動機構）、３９…絶縁スペーサ、５７…突状部材（第２の絶縁部材）、６１…絶縁膜（第２の絶縁部材）、ＥＢ…電子ビーム、ＴＵ，ＴＵ１，ＴＵ２，ＴＵ３…ターゲットユニット。

Claims (9)

1. 絶縁材料からなる基板と、当該基板に埋設されたターゲット部と、を有するターゲットユニットと、
   前記ターゲット部に入射する電子ビームを発生する電子銃部と、当該電子銃部を収容し且つ前記電子銃部から出射された電子ビームが通過する電子通路を含む本体部と、を有する電子出射部と、
   前記ターゲットユニットを移動させる移動機構と、を備えるＸ線発生装置であって、
   前記本体部の前記電子通路の出射端部において前記電子通路を包囲するように、前記ターゲットユニットと前記出射端部との間に配置された気密封止部材と、
   前記気密封止部材の外側に配置され、前記出射端部に対する前記ターゲットユニットの姿勢を保持する姿勢保持部材と、を備え、
   前記ターゲットユニットと前記移動機構とが電気的に絶縁されていることを特徴とするＸ線発生装置。
2. 前記ターゲットユニットと前記移動機構との間に第１の絶縁部材が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. 前記姿勢保持部材は、
   前記本体部に固定される固定部と、
   前記ターゲットユニットを前記出射端部側に押圧する押圧部と、
   前記固定部と前記押圧部とを連結する連結部と、を備え、
   前記連結部が前記ターゲットユニットと離間して配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線発生装置。
4. 前記ターゲットユニットは、前記連結部が挿通される挿通孔を有し、
   前記連結部と前記挿通孔とが所定の間隔を有して離間していることを特徴とする請求項３記載のＸ線発生装置。
5. 前記ターゲットユニットは、前記姿勢保持部材の前記押圧部を収容する収容部を有していることを特徴とする請求項３又は４記載のＸ線発生装置。
6. 前記気密封止部材は、絶縁性樹脂からなり、
   前記姿勢保持部材と前記ターゲットユニット及び前記本体部の少なくとも一方との間に第２の絶縁部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のＸ線発生装置。
7. 前記第２の絶縁部材は、前記姿勢保持部材と前記ターゲットユニットとの間に配置されていることを特徴とする請求項６記載のＸ線発生装置。
8. 前記第２の絶縁部材は、前記姿勢保持部材と前記本体部との間に配置されていることを特徴とする請求項６又は７記載のＸ線発生装置。
9. 前記気密封止部材は、絶縁性樹脂からなり、
   前記姿勢保持部材と前記ターゲットユニット及び前記本体部の少なくとも一方との間に第２の絶縁部材が設けられており、
   前記固定部、前記押圧部及び前記連結部の少なくとも一つが前記第２の絶縁部材からなることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項記載のＸ線発生装置。

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