JP6206541B1 - 電界放射装置および改質処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エミッタの電界放射を抑制しながらガード電極等の改質処理を行うことができ、電界放射装置の特性の向上に貢献する。【解決手段】真空室１においてエミッタ３およびターゲット７を互いに対向して配置し、エミッタ３の電子発生部３１の外周側には、ガード電極５を備える。ガード電極５は、ガード電極支持部６により、真空室１の両端方向に対し移動自在に支持する。ガード電極５の改質処理は、ガード電極支持部６を操作し、ガード電極５を開口２２側に移動（離反位置に移動）して、電子発生部３１の電界放射を抑制した状態にし、ガード電極５に電圧を印加し放電を繰り返して行う。改質処理の後は、再びガード電極支持部６を操作し、ガード電極５を開口２１側に移動（エミッタ位置に移動）し、電子発生部３１の電界放射が可能な状態にする。【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線装置，電子管，照明装置等の種々の機器に適用される電界放射装置および改質処理方法に関するものである。

Ｘ線装置，電子管，照明装置等の種々の機器に適用される電界放射装置の一例としては、真空容器の真空室において互いに対向した方向に位置（所定距離隔てて位置）するエミッタ（炭素等を用いてなる電子源）とターゲットとの間に電圧印加し、エミッタの電界放射（電子を発生させて放出）によって電子線を放出し、その放出した電子線をターゲットに衝突させて所望の機能（例えばＸ線装置の場合はＸ線の外部放出による透視分解能）を発揮する構成が知られている。

また、例えば、エミッタとターゲットとの間にグリッド電極等を介在させて３極管構造としたり、エミッタの電子発生部（ターゲットに対向する側に位置し電子を発生する部位）の表面を曲面状にしたり、エミッタと同電位のガード電極を当該エミッタの周縁側に設ける等により、エミッタから放出される電子線の分散を抑制することが検討されている（例えば特許文献１，２）。

前述のような電圧印加により、エミッタの電子発生部のみから電子を発生させて電子線を放出することが望ましいが、真空室内に不要な微小突起や汚れ等が存在していると、意図しない閃絡現象を起こし易くなり、耐電圧性等が得られず、所望の機能を発揮できなくなる虞がある。

例えば真空室内のガード電極等（ターゲット，グリッド電極，ガード電極等；以下、単にガード電極等と適宜称する）において、局部的な電界集中を起こし易い部位が形成（例えば加工において形成された微小突起等）されている場合、ガス成分（例えば真空容器内に残存するガス成分）を吸着している場合、電子を発生させ易い元素が含まれている場合（適用する材料中に含まれている場合）等が挙げられる。このような場合、例えばガード電極にも電子発生部が形成され、電子の発生量が不安定になり、電子線が分散し易くなり、例えばＸ線装置の場合にはＸ線等の焦点はずれ等を起こす虞もある。

そこで、閃絡現象の抑制を図る手法（電子の発生量を安定化させる手法）として、例えばガード電極等に電圧（高電圧等）を印加（例えばガード電極とグリッド電極に印加）し放電を繰り返す電圧放電コンディショニング処理（改質（再生）；以下、単に改質処理と適宜称する）を施す手法が検討されている。

特開２００８−１５０２５３公報 特開２０１１−８９９８公報

しかしながら、前述のような改質処理の電圧を単にガード電極等に印加すると、エミッタの電界放射（例えば改質処理が行われる前に電界放射）も起こり易く、当該ガード電極等が十分に改質処理されない虞がある。

本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなされたものであって、エミッタの電界放射を抑制しながらガード電極等の改質処理を行うことができ、電界放射装置の特性の向上に貢献可能な技術を提供することにある。

この発明に係る電界放射装置，改質処理方法は、前記の課題を解決できるものである。電界放射装置の一態様は、筒状の絶縁体の両端側が封止されて当該絶縁体の内壁側に真空室が形成された真空容器と、真空室の一端側に位置し、当該真空室の他端側に対向する電子発生部を有したエミッタと、エミッタの電子発生部の外周側に設けられたガード電極と、真空室の他端側に位置し、エミッタの電子発生部に対向しているターゲットと、ガード電極を真空室の両端方向に対し移動自在に支持する可動自在なガード電極支持部と、を備え、ガード電極支持部の可動により、エミッタの電子発生部とガード電極との間の距離が変化することを特徴とする。

ガード電極支持部は、真空室の両端方向に伸縮自在なガード電極側ベローズを有し、ガード電極側ベローズは、当該ガード電極側ベローズの一端側および他端側のうち何れか一方がガード電極支持部を支持し、他方が真空容器に支持されて、当該真空容器の一部を形成しているものであっても良い。

また、ガード電極支持部は、ガード電極から真空室の一端側に延出した形状のシャフト部を有しており、シャフト部は、一端側が真空容器を貫通して当該真空容器外側に延出し、他端側がガード電極を支持しており、ガード電極側ベローズの一端側がシャフト部の一端側を支持し、当該ガード電極側ベローズの他端側が真空容器に支持されているものであっても良い。

また、ガード電極支持部は、ガード電極から真空室の一端側に延出した形状のシャフト部を有しており、ガード電極側ベローズは、それぞれガード電極と真空容器との間で両端方向に延在した形状で同心状に配置された外側ベローズ部材および内側ベローズ部材から成り、シャフト部は、外側ベローズ部材と内側ベローズ部材との間で両端方向に延在し、シャフト部の一端側が真空容器を貫通して当該真空容器外側に延出し、シャフト部の他端側がガード電極を支持しており、外側ベローズ部材および内側ベローズ部材は、それぞれの一端側が真空容器に支持され、それぞれの他端側がシャフト部の他端側を支持しているものであっても良い。

ガード電極は、エミッタの外周側で真空室の両端方向に延在した筒状であり、ガード電極のターゲット側が、ガード電極支持部の可動により移動してエミッタの電子発生部に接離するものであっても良い。また、ガード電極のターゲット側に、小径部が形成されているものであっても良い。また、ガード電極のターゲット側に、真空室の横断方向に延出して当該真空室の両端方向においてエミッタの電子発生部の周縁部と交叉する縁部が形成されたものであっても良い。

また、真空室のエミッタとターゲットとの間に、グリッド電極が設けられているものであっても良い。

また、ターゲットを真空室の両端方向に対し移動自在に支持する可動自在なターゲット支持部を備え、ターゲット支持部の可動により、エミッタの電子発生部とターゲットとの間の距離が変化するものであっても良い。ターゲット支持部は、真空室の両端方向に伸縮自在なターゲット側ベローズを有し、ターゲット側ベローズは、当該ターゲット側ベローズの一端側および他端側のうち何れか一方がターゲット支持部を支持し、他方が真空容器に支持されて、当該真空容器の一部を形成しているものであっても良い。

前述の電界放射装置の改質処理方法の一態様としては、ガード電極支持部の操作によりエミッタの電子発生部とガード電極との両者を互いに離反した状態で、ガード電極に電圧を印加して、真空室内の少なくともガード電極を改質処理することを特徴とする。

また、ターゲット支持部を備えている電界放射装置の改質処理方法の場合には、ターゲット支持部の操作によりエミッタの電子発生部とターゲットとの両者間を、電界放射時よりも狭めた状態にしても良い。

以上示したように本発明によれば、エミッタの電界放射を抑制しながらガード電極等の改質処理を行うことができ、電界放射装置の特性の向上に貢献可能となる。

本実施形態の電界放射装置の実施例１を示す概略説明図（真空室１両端方向に縦断した断面図（エミッタ３とガード電極５が接触した状態））。 本実施形態の電界放射装置の実施例１を示す概略説明図（真空室１両端方向に縦断した断面図（エミッタ３とガード電極５が離反した状態））。 実施例１のガード電極５の一例を示す概略説明図（図１の一部の拡大図で縁部５２の替わりに小径部５１ａを有した図）。 本実施形態の電界放射装置の実施例２を示す概略説明図（真空室１両端方向に縦断した断面図（エミッタ３とガード電極５が接触した状態））。 本実施形態の電界放射装置の実施例２を示す概略説明図（真空室１両端方向に縦断した断面図（エミッタ３とガード電極５が離反した状態））。 本実施形態のベローズの変形例の一つを示す概略説明図（図１，図２の部分断面図に相当）。

本発明の実施形態における電界放射装置は、絶縁体の両端側が封止されて形成された真空室において、単に、互いに対向して位置するエミッタおよびターゲットを備えたり、エミッタの電子発生部の外周側にガード電極を備えた構成とするのではなく、ガード電極を真空室の両端方向（以下、単に両端方向と適宜称する）に対し移動自在に支持する可動自在なガード電極支持部を備え、そのガード電極支持部の可動によりエミッタの電子発生部とガード電極との間の距離を変化できるように構成したものである。

従来、ガード電極等を改質処理する手法としては、前述のようにガード電極等に対し単に高電圧を印加する手法の他に、ガード電極等を真空雰囲気下で放置し吸着ガスを取り除く手法が知られている。この手法は、例えば、真空容器に大口径排気管を設けて電界放射装置（以下、従来装置と称する）を構成し、その大口径排気管を介して当該真空室を高温真空状態にすることにより、当該真空室のガード電極等の吸着ガスを放出し、その後、当該真空室を大気雰囲気下に戻し大口径排気管を介して当該真空室内にエミッタ等を配置し、当該真空室を封止し再度真空状態にする手法である。

しかしながら、前述のような大口径排気管を設けた真空容器において、真空室の高温真空状態を長時間保つことは困難であり、再度真空状態にするまでの間にガスがガード電極等に再吸着する虞もあり、ガード電極等に形成された粗い表面については改質（滑らかに）することができない。また、大口径排気管により、真空容器が大型化し、製造工数の増加や製品コストの上昇を招くことも考えられる。

一方、本実施形態のような構成においては、ガード電極支持部を操作して電子発生部とガード電極との間の距離を変化させることができる構成であり、前述の従来手法を適用しなくてもガード電極等の改質処理を行うことが可能なものである。当該改質処理を行うには、例えば後述の図１に示すように、ガード電極がエミッタの電子発生部に接触（もしくは近接）しエミッタからの所望の電界放射を可能にする位置（電界放射時において、エミッタから放出される電子線の分散を抑制する位置；以下、単にエミッタ位置と適宜称する）にある場合、ガード電極支持部を操作してガード電極をターゲット側に移動（ガード電極とターゲットとの間の距離を短くする方向に移動）し、例えば後述の図２に示すように、当該ガード電極をエミッタ（電子発生部）から離反した位置（以下、単に離反位置と適宜称する）に留めた状態にする。

そして、離反位置のガード電極等に電圧を印加することにより、当該ガード電極等が改質処理、例えばガード電極等の表面が溶解平滑化されることになる。これにより、所望の耐電圧性を得ることが可能となる。また、前述のようにガード電極が離反位置にある状態であれば、改質処理の際にエミッタの電界放射は抑制された状態となり、エミッタに対して負荷が掛からないようにすることができる。

したがって、本実施形態の改質処理によれば、例えばガード電極等の表面に微小突起等が存在していても、その表面を滑らかにすることが可能となる。また、ガス成分（例えば真空容器内に残存するガス成分）を吸着している場合には、当該吸着ガスが放出されることになる。さらに、電子を発生させ易い元素が含まれている場合には、前記の溶解平滑化により、当該元素をガード電極等の内部に留めることができ、当該元素に起因する電子発生を抑制することが可能となる。そして、電界放射装置においては、電子の発生量が安定し易くなる。

前述のようにガード電極等を改質処理した後は、再びガード電極支持部を操作し、ガード電極を離反位置からエミッタ位置に移動（エミッタの電子発生部とガード電極との間の距離を短くする方向に移動）させることにより、エミッタの電界放射が可能な状態（例えば後述の図１に示すように、エミッタの電子発生部とガード電極との両者を互いに接触もしくは近接した状態）となり、電界放射装置の所望の機能を発揮（Ｘ線装置の場合はＸ線照射等）できることになる。

ここで、エミッタ位置のガード電極等を改質処理しようとする場合、当該ガード電極等に印加する電圧（以下、単に改質時電圧と適宜称する）を、例えば電界放射時（すなわちガード電極がエミッタ位置にあり電界放射可能な状態）の定格電圧と同程度の大きに設定したり、裕度を考慮すると、当該定格電圧の１．２倍以上の大きさに設定することも考えられる。また、電界放射装置の真空容器の外周側は、当該真空容器の内部（真空室）と比較すると絶縁性が低いため、当該真空容器の外周側において十分な絶縁加工、例えばモールド，絶縁油，絶縁ガス等の絶縁物による加工を施して、所望の耐電圧性を付与（改質処理時の閃絡現象の抑制）し安全性を確保することが考えられる。しかしながら、前述のような絶縁加工は、煩雑な作業や大掛かりな設備を要したり、また、改質処理後に当該絶縁物の除去や回収をすることは困難であり、電界放射装置の生産性や品質等に影響を及ぼすことにもなり得る。

一方、本実施形態のようにガード電極をターゲット側に移動して離反位置に留めた場合、改質時電圧の印加対象である電極のギャップ（例えばガード電極とターゲットとの間や、当該ガード電極とグリッド電極との間など；以下、単にギャップと適宜称する）を、電界放射時よりも狭めることができるため、改質時電圧を定格電圧よりも低く設定することができ、絶縁加工を施さずに所望の耐電圧を得ることも可能となる。

したがって、本実施形態によれば、前述のような改質処理により、電界放射装置の特性の向上に貢献可能であり、また、電界放射装置の製造に係る作業や設備を縮小したり、改質処理時等の閃絡現象を抑制できることから、電界放射装置の生産性，安全性等の向上にも貢献可能となる。

本実施形態の電界放射装置は、前述のようにガード電極を両端方向に対して移動自在に支持するガード電極支持部を備え、エミッタの電子発生部とガード電極との間の距離を変化できる構成であれば、例えば各種分野の技術常識を適宜適用する等により、多彩な変更が可能なものであって、その一例として以下に示すものが挙げられる。

≪電界放射装置の実施例１≫
図１，図２の符号１０は、本実施形態の電界放射装置を適用したＸ線装置の一例を示すものである。このＸ線装置１０においては、筒状の絶縁体２の一端側の開口２１と他端側の開口２２とが、それぞれエミッタユニット３０とターゲットユニット７０とにより封止（例えば蝋付けして封止）されて、絶縁体２の内壁側に真空室１を有した真空容器１１が構成されている。エミッタユニット３０（後述のエミッタ３）とターゲットユニット７０（後述のターゲット７）との間には、当該真空室１の横断方向に延在するグリッド電極８が設けられている。

絶縁体２は、例えばセラミック等の絶縁材料を用いて成り、エミッタユニット３０（後述のエミッタ３）とターゲットユニット７０（後述のターゲット７）とを互いに絶縁し、内部に真空室１を形成できるものであれば、種々の形態を適用することができる。例えば、図示するように同心状に配置された２つの円筒状の絶縁部材２ａ，２ｂの両者間にグリッド電極８（例えば後述の引出端子８２）を介在させた状態で、当該両者を蝋付け等により互いに組み付けて構成されたものが挙げられる。

エミッタユニット３０は、ターゲットユニット７０（後述するターゲット７）に対向する部位に電子発生部３１を有したエミッタ３と、そのエミッタ３の電子発生部３１の外周側に設けられたガード電極５と、そのガード電極５を両端方向に対して移動自在に支持する可動自在なガード電極支持部６と、を備えている。

エミッタ３においては、前述のように電子発生部３１を有し、電圧印加により電子発生部３１から電子を発生し、図示するように電子線Ｌ１を放出できるもの（放射体）であれば、種々の形態を適用することが可能である。具体例としては、例えば炭素等（カーボンナノチューブ等）の材料を用いてなるものであって、図示するように塊状に成形された、または薄膜状に蒸着させたエミッタ３を適用することが挙げられる。電子発生部３１においては、ターゲットユニット７０（後述するターゲット７）に対向する側の表面を凹状（曲面状）にして、電子線Ｌ１を集束し易くすることが好ましい。

また、エミッタ３を真空容器１１に支持する構成としては、種々の形態を適用することが可能であるが、例えば後述のガード電極支持部６の可動やガード電極５の移動を妨げないように、エミッタ支持部４を介して支持する構成が挙げられる。エミッタ支持部４の具体例としては、ガード電極５の内側において両端方向に延在した柱状のリード部４０と、そのリード部４０の一端側（開口２１側）に形成され真空室１の横断方向に延在したフランジ部４１と、そのフランジ部４１におけるリード部４０の外周側に穿設された１以上の案内孔（後述のシャフト部６１に対応して両端方向に貫通した案内孔）４１ａと、を備えた構成が挙げられる。このような構成のエミッタ支持部４によれば、当該エミッタ支持部４がフランジ部４１を介して絶縁体２の開口２１の端面２１ａに支持され、リード部４０の他端側（開口２２側）においてエミッタ３が支持（例えば、エミッタ３における電子発生部３１の反対側を、かしめや溶着等により固着して支持）されることとなる。

ガード電極５においては、前述のようにエミッタ３の電子発生部３１の外周側に設けられたものであって、ガード電極支持部６の可動によって移動してエミッタ３の電子発生部３１に接離し、当該ガード電極５がエミッタ３に接触した状態の場合（例えば図１に示す状態の場合）に、当該エミッタ３から放出される電子線Ｌ１の分散を抑制できるものであれば、種々の形態を適用することが可能である。

ガード電極５の具体例としては、例えばステンレス等（ＳＵＳ材等）の材料を用いてなり、エミッタ３の外周側で真空室１の両端方向に延在した筒状で、両端方向の一端側の開口５０ａ側の縁面５０ｂがガード電極支持部６に支持され、当該両端方向の他端側（すなわち後述のターゲット７側）である開口５１側（例えば後述の縁部５２）がエミッタ３と接離する構成が挙げられる。

このガード電極５のエミッタ３と接離する構成は、特に限定されるものではない。例えば図３に示すようにガード電極５における両端方向の他端側に小径部５１ａを形成した構成であっても良いが、図１，図２に示したように、真空室１の横断方向に延出（エミッタ３よりもターゲット７側から延出）し当該真空室１の両端方向においてエミッタ３の電子発生部３１の周縁部３１ａと交叉する縁部５２が形成された構成も挙げられる。また、小径部５１ａおよび縁部５２の両方を形成した構成も挙げられる。

なお、図中のガード電極５の場合、外周側にゲッター５４が溶接等により取り付けられているが、そのゲッター５４の取付位置や材質等は特に限定されるものではない。また、エミッタ３の電子発生部３１の周縁部３１ａの見かけ上の曲率半径を大きくなるようにし、電子発生部３１（特に周縁部３１ａ）で起こり得る局部的な電界集中を抑制したり、その電子発生部３１から他の部位に対する閃絡を抑制できる形状とすることが挙げられる。例えば、図示するガード電極５のように、両端方向の他端側に凸の曲面部５１ｂを有した形状が挙げられる。

ガード電極支持部６においては、前述のようにガード電極５を両端方向に対して移動自在に支持できるものであれば、種々の形態を適用することが可能である。具体例としては、図示するように、両端方向に延在した柱状（ガード電極５から一端側に延出した形状）でガード電極５を支持している複数本のシャフト部６１と、真空室１の横断方向に延在し各シャフト部６１を支持している動作用のプレート６２と、両端方向に伸縮自在であって真空室１を気密に保持しながらフランジ部４１に支持（すなわち真空容器１１に支持）されると共にプレート６２を支持（すなわちガード電極支持部６を支持）しているガード電極側ベローズ６３（以下、単にベローズ６３と適宜称する）と、を備えた構成が挙げられる。

図中の各シャフト部６１は、それぞれリード部４０の外周側で周方向に所定間隔を隔てて位置（案内孔４１ａに対応して位置）するようにフランジ部４１の案内孔４１ａに対して遊動自在に貫通し、当該貫通している各シャフト部６１の一端側がプレート６２によって支持され、当該各シャフト部６１の他端側がガード電極５の縁面５０ｂを支持（例えば、ガード電極５の縁面５０ｂを、かしめや溶着等により固着して支持）する構成となっているが、これに限定されるものではない。

また、図中のベローズ６３は、フランジ部４１の案内孔４１ａを貫通している各シャフト部６１の柱状一端側の外周側を包囲するように、両端方向に延在した蛇腹状筒壁６４を有している構成となっている。また、ベローズ６３は、その一端側がプレート６２に蝋付け等により取り付けられ、他端側がフランジ部４１における各シャフト部６１の外周側（案内孔４１ａ郡の外周側）に蝋付け等により取り付けられて、真空室１と大気側（真空容器１１外周側）とを区分した構成となっているが、これに限定されるものではない。

以上のようなガード電極支持部６の場合、ベローズ６３の伸縮により、各シャフト部６１が案内孔４１ａにより両端方向に案内されながら移動し、その結果、ガード電極５も両端方向に移動することになる。ガード電極５が小径部５１ａあるいは縁部５２を備えている場合には、ガード電極支持部６の可動により、ガード電極５がエミッタ３の外周側において両端方向に移動し、エミッタ３の電子発生部３１に小径部５１ａあるいは縁部５２が接離することになる。

また、縁部５２を備えた構成においては、当該ガード電極５がエミッタ３に接触する場合に、電子発生部３１の周縁部３１ａが、縁部５２よって覆われて保護されることになる。さらに、縁部５２により、ガード電極５の両端方向の移動のうち、一端側への移動が規制される。すなわち、エミッタ位置（またはエミッタ３）に対するガード電極５の位置決めが容易となる。

また、ガード電極支持部６は、種々の材料を適用して構成することができ、特に限定されるものではないが、例えばステンレス（ＳＵＳ材等）や銅等のように導電性の金属材料を用いてなるものが挙げられる。ベローズ６３の場合は、例えば薄板状金属材料等を適宜加工して成形されたものが挙げられる。

次に、ターゲットユニット７０は、エミッタ３の電子発生部３１に対向するターゲット７と、絶縁体２の開口２２の端面２２ａに支持されるフランジ部７０ａと、を備えている。

ターゲット７においては、エミッタ３の電子発生部３１から放出された電子線Ｌ１が衝突し、図示するようにＸ線Ｌ２等を放出できるものであれば、種々の形態を適用することが可能である。図中のターゲット７においては、エミッタの電子発生部３１に対向する部位に、電子線Ｌ１に対して所定角度で傾斜する交差方向に延在した傾斜面７１が形成されている。この傾斜面７１に電子線Ｌ１が衝突することにより、Ｘ線Ｌ２は、電子線Ｌ１の照射方向から折曲した方向（例えば図示するように真空室１の横断面方向）に、照射されることになる。

グリッド電極８においては、前述のようにエミッタ３とターゲット７との間に介在し、当該グリッド電極８を通過する電子線Ｌ１を適宜制御できるものであれば、種々の形態のものを適用することが可能である。例えば図示するように、真空室１の横断方向に延在し電子線Ｌ１が通過する通過孔８１ａを有した電極部（例えばメッシュ状の電極部）８１と、絶縁体２を貫通（真空室１横断方向に貫通）する引出端子８２と、を備えた構成が挙げられる。

以上示したように構成されたＸ線装置１０によれば、ガード電極支持部６を適宜操作（例えばプレート６２を介して操作）することにより、エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５との間の距離を変化させることができる。例えば図２に示したように当該ガード電極５がエミッタ位置から離反位置に移動し、エミッタ３の電界放射が抑制された状態で、ガード電極５，ターゲット７，グリッド電極８等において所望の改質処理が可能となる。また、例えば前述の大口径排気管を設けた従来装置と比較すると、小型化することが容易であり、製造工数の低減や製品コストの低減を図ることも可能となる。

≪Ｘ線装置１０のガード電極等の改質処理の一例≫
前述のＸ線装置１０のガード電極５等を改質処理する場合、まず、ガード電極支持部６を操作して、図２に示すようにガード電極５を開口２２側に移動（離反位置に移動）し、電子発生部３１の電界放射を抑制した状態にする。この場合、エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５の縁部５２（なお、図３の場合は小径部５１ａ）との両者は、互いに離反（エミッタ３が放電電界以下となるように移動）した状態となる。この図２に示すような状態で、例えばガード電極５とグリッド電極８（引出端子８２等）との間や、ターゲット７とグリッド電極８との間などに所望の改質時電圧を適宜印加することにより、ガード電極５等において放電が繰り返され、当該ガード電極５等が改質処理（例えばガード電極５の表面が溶解平滑化）されることになる。また、ガード電極５とグリッド電極８との間のギャップが、電界放射時よりも狭められた状態であるため、当該ガード電極５とグリッド電極８との間の改質時電圧は、定格電圧よりも低く設定することが可能となる。

前述の改質処理の後は、再びガード電極支持部６を操作し、図１に示すようにガード電極５を開口２１側に移動（エミッタ位置に移動）し、電子発生部３１の電界放射が可能な状態にする。エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５の縁部５２との両者は、図１に示すように互いに接触（例えば真空室１の真空圧力で接触）した状態となる。この図１に示すような状態で、エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５とが互いに同電位で、例えばエミッタ３とターゲット７との間に所望の電圧を印加することにより、エミッタ３の電子発生部３１から電子が発生して電子線Ｌ１が放出され、その電子線Ｌ１がターゲット７に衝突することにより、そのターゲット７からＸ線Ｌ２が放出される。

以上示したような改質処理により、Ｘ線装置１０においてガード電極５等からの閃絡現象（電子の発生）を抑制することができ、当該Ｘ線装置１０の電子発生量を安定させることができる。また、電子線Ｌ１を集束形電子束とすることができ、Ｘ線Ｌ２の焦点も収束し易くなり、高い透視分解能を得ること可能となる。

≪電界放射装置の実施例２≫
図１，図２に示したＸ線装置１０においては、ガード電極支持部６を備えた構成となっているが、例えば図４，図５に示すＸ線装置１０Ａのように、ガード電極支持部６と、ターゲット７を両端方向に対して移動自在に支持できるターゲット支持部９と、を備えた構成であっても、Ｘ線装置１０と同様の作用効果を奏することが可能である。なお、図４，図５において、図１〜図３と同様のものには同一符号を付する等により、その詳細な説明を適宜省略する。

図４，図５に示すＸ線装置１０Ａのターゲットユニット７Ａは、ターゲット７と、フランジ部７０ａと、ターゲット７を両端方向に対して移動自在に支持する可動自在なターゲット支持部９と、を備えた構成となっている。ターゲット支持部９は、前述のようにターゲット７を両端方向に対して移動自在に支持できるものであれば、種々の形態を適用することが可能である。具体例としては、図示するように、ターゲット７の傾斜面７１の反対側から延出した形状であってフランジ部７０ａに穿設された案内孔（両端方向に貫通した案内孔）７０ｂに対し遊動自在に貫通しているシャフト部９１と、両端方向に伸縮自在であって真空室１を気密に保持しながらフランジ部７０ａに支持（すなわち真空容器１１に支持）されると共にターゲット７（図中ではターゲット７の傾斜面７１の反対側の周縁部７２）を支持（すなわちターゲット支持部９を支持）しているターゲット側ベローズ９２（以下、単にベローズ９２と適宜称する）と、を備えた構成が挙げられる。

シャフト部９１は、当該シャフト部９１の一端側に、ターゲット７よりも小径であって案内孔７０ｂよりも大径の拡径部９１ａが形成され、当該シャフト部９１の他端側に、案内孔７０ｂよりも小径であって当該案内孔７０ｂに対して遊動自在に貫通する縮径部９１ｂが形成されている。これにより、シャフト部９１は、縮径部９１ｂのみが案内孔７０ｂに対して遊動自在に貫通できる構成となっている。

また、拡径部９１ａにより、シャフト部９１の両端方向の移動のうち他端側への移動が規制される。例えば、当該拡径部９１ａによって規制される位置（拡径部９１ａがフランジ部７０ａの開口縁面に当接する位置）を、電界放射時に適したターゲット７の位置と一致させておくことにより、たとえターゲット支持部９によりターゲット７を移動させた後であっても、当該電界放射時のターゲット７の位置決めが容易となる。更に、シャフト部９１においては、シャフト部９１の両端方向の移動のうち一端側への移動を規制できる構成としても良く、例えば当該シャフト部９１の他端側の先端を拡径形状にしたり、図外のストッパーを適宜設けること等が挙げられる。

ベローズ９２は、シャフト部９１の外周側を包囲するように、両端方向に延在した蛇腹状筒壁９２ａを有している構成となっている。また、ベローズ９２は、その一端側が、ターゲット７の傾斜面７１の反対側の周縁部７２に対し蝋付け等により取り付けられ、他端側がフランジ部７０ａにおけるシャフト部９１の外周側（案内孔７０ｂの外周側）に蝋付け等により取り付けられて、真空室１と大気側（真空容器１１外周側）とを区分した構成となっているが、これに限定されるものではない。

以上のようなターゲット支持部９の場合、ベローズ９２の伸縮により、シャフト部９１が案内孔７０ｂにより両端方向に案内されながら移動し、その結果、ターゲット７も両端方向に移動することになる。

以上示したように構成されたＸ線装置１０Ａによれば、Ｘ線装置１０と同様にエミッタ３の電子発生部３１とガード電極５との間の距離を変化させることができるだけでなく、ターゲット支持部９を適宜操作（例えばシャフト部９１の他端側を介して操作）することにより、エミッタ３の電子発生部３１とターゲット７との間の距離も変化させることができる。すなわち、Ｘ線装置１０と同様に、エミッタ３の電界放射が抑制された状態で、ガード電極５，ターゲット７，グリッド電極８等において所望の改質処理が可能であり、例えば前述の大口径排気管を設けた従来装置と比較すると、小型化することが容易であり、製造工数の低減や製品コストの低減を図ることも可能となる。

≪Ｘ線装置１０Ａのガード電極等の改質処理の一例≫
前述のＸ線装置１０Ａのガード電極５を改質処理する場合、まず、ガード電極支持部６を操作して、図５に示すようにガード電極５を開口２２側に移動（離反位置に移動）し、電子発生部３１の電界放射を抑制した状態にする。また、ターゲット支持部９を操作して、図５に示すようにターゲット７を開口２１側に移動（フランジ部７０ａから離反した位置に移動）した状態にする。この場合、図２に示したＸ線装置１０と同様に、エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５の縁部５２（なお、図３の場合は小径部５１ａ）との両者は、互いに離反（エミッタ３が放電電界以下となるように移動）した状態となる。

この図５に示すような状態であれば、例えばガード電極５とグリッド電極８との間や、ターゲット７とグリッド電極８との間などに所望の電圧を適宜印加することにより、ガード電極５等において放電が繰り返され、当該ガード電極５等が改質処理されることになる。また、ターゲット７とグリッド電極８との間のギャップが、電界放射時よりも狭められた状態であるため、当該ターゲット７とグリッド電極８との間の改質時電圧は、定格電圧よりも低く設定（例えば図２に示す場合よりも低く設定）することが可能となる。

前述の改質処理の後は、再びガード電極支持部６を操作し、図４に示すようにガード電極５を開口２１側に移動（エミッタ位置に移動）し、電子発生部３１の電界放射が可能な状態にする。エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５の縁部５２との両者は、図４に示すように互いに接触（例えば真空室１の真空圧力で接触）した状態となる。また、ターゲット支持部９を操作し、ターゲット７を電界放射時に適した位置に移動させる。

この図４に示すような状態で、エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５とが互いに同電位で、例えばエミッタ３とターゲット７との間に所望の電圧を印加することにより、エミッタ３の電子発生部３１から電子が発生して電子線Ｌ１が放出され、その電子線Ｌ１がターゲット７に衝突することにより、そのターゲット７からＸ線Ｌ２が放出される。

したがって、Ｘ線装置１０Ａにおいても、以上示したような改質処理により、ガード電極５等からの閃絡現象（電子の発生）を抑制することができ、当該Ｘ線装置１０の電子発生量を安定させることができる。また、電子線Ｌ１を集束形電子束とすることができ、Ｘ線Ｌ２の焦点も収束し易くなり、高い透視分解能を得ること可能となる。

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が特許請求の範囲に属することは当然のことである。

例えば、本発明の電界放射装置は、電子線のターゲットへの衝突等により熱を発生する場合には、冷却機能を用いて当該電界放射装置を冷却できる構成としても良い。冷却機能は、空冷，水冷，油冷等の種々の方式のものを適用することが挙げられる。当該油冷方式の冷却機能の場合には、例えば所定容器内の冷却用油中に電界放射装置を浸漬させた構成が挙げられ、また、当該浸漬状態において冷却用油の脱泡処理（真空ポンプ等を用いた処理）等を適宜行うことも挙げられる。

真空容器の真空室を気密（高真空等）に保持するには、当該真空容器を構成する各要素（絶縁体，エミッタユニット，ターゲットユニット等）は一体蝋付けする手法が挙げられるが、当該真空室を気密（高真空等）に保持できるものであれば、種々の手法を適用することが可能である。

ガード電極支持部やターゲット支持部においては、例えば真空室の真空圧力が作用することになるが、当該各支持部に係る操作を適宜実施することによりエミッタを真空室の両端方向に対し移動自在に支持できるものであれば、種々の態様を適用することが可能である。

例えば、ガード電極支持部やターゲット支持部を操作して、ガード電極やターゲットがそれぞれ所望位置（ガード電極の場合はエミッタ位置や離反位置、ターゲットの場合は電界放射時に適した位置等）に移動した場合に節度感（クリック感）が得られる構成であれば、当該各支持部それぞれの操作時に所望位置を把握することが容易になったり、当該各支持部の操作性が向上する等、種々貢献することが可能となる。

また、ガード電極側ベローズは、図１，図２に示したような構成に限定されるものではなく、ガード電極支持部の可動を妨げないように真空室を気密に保持できる構成（真空容器の一部を形成する構成）であれば良い。すなわち、真空室の両端方向に伸縮自在なガード電極側ベローズであって、その一端側および他端側のうち何れか一方がガード電極支持部を支持し、他方が真空容器に支持されて、当該真空容器の一部を形成している構成であれば良く、種々の形態のものを適用することが可能である。

例えば、図１，図２に示す構成では真空容器１１の外側に位置するベローズ６３が適用されているが、図６に示すように真空容器１１の内側に位置するガード電極側ベローズ（後述の外側ベローズ部材６５ａ，内側ベローズ部材６５ｂを備えたベローズ）６５を適用した構成であっても、当該図１，図２に示した構成と同様の作用効果を奏することが可能となる。

図６のガード電極側ベローズ６５は、それぞれガード電極５と真空容器１１との間で両端方向に延在した形状で同心状に配置された外側ベローズ部材６５ａおよび内側ベローズ部材６５ｂを備えた構成となっている。図６において、シャフト部６１は、外側ベローズ部材６５ａと内側ベローズ部材６５ｂとの間で両端方向に延在し、当該シャフト部６１の一端側がフランジ部４１の案内孔４１ａに対して遊動自在に貫通（真空容器１１外側に延出）していた構成となっている。また、外側ベローズ部材６５ａと内側ベローズ部材６５ｂは、それぞれの一端側が、フランジ部４１を介して真空容器１１に支持され、それぞれの他端側が、ガード電極５の縁面５０ｂを介してシャフト部の他端側を支持（ガード電極支持部６を支持）した構成となっている。

ターゲット側ベローズにおいても、前述のガード電極側ベローズと同様に、図１，図２に示したような構成に限定されるものではなく、ターゲット支持部の可動を妨げないように真空室を気密に保持できる構成（真空容器の一部を形成する構成）であれば良い。すなわち、真空室の両端方向に伸縮自在なターゲット側ベローズであって、その一端側および他端側のうち何れか一方がターゲット支持部を支持し、他方が真空容器に支持されて、当該真空容器の一部を形成している構成であれば良く、種々の形態のものを適用することが可能であり、当該図１，図２に示した構成と同様の作用効果を奏することが可能となる（図示省略）。

また、本発明のようなガード電極支持部やターゲット支持部を備えた構成であれば、ベローズを介さずに、エミッタとターゲットとの間に電圧印加して当該エミッタからの電界放射することにより、当該電圧印加に係る損失の抑制に貢献可能となる。

また、前述のように所望位置に位置した状態のガード電極やターゲットを適宜固定できる固定手段を備えた構成であれば、例えば意に反する外部からの力（前述の油冷方式の冷却機能を備えた構成の場合には、冷却用油の脱泡処理時に支持部に対して作用し得る真空ポンプの吸引力等）が作用したとしても、当該ガード電極やターゲットが所望位置から移動することを抑制でき、電界放射装置による電界放射やガード電極等の改質処理をそれぞれ適確に実現できるように貢献可能となる。この固定手段は、特に限定されるものではなく、種々の態様のものを適用することが可能であるが、前述のＸ線装置１０，１０Ａを例にして説明すると、ガード電極支持部６やターゲット支持部９の両端方向の移動を螺子止め等により固定することが可能なストッパーが挙げられる。

１…真空室
１０，１０Ａ…Ｘ線装置
１１…真空容器
２…絶縁体
３…エミッタ
３１…電子発生部
３１ａ…周縁部
４…エミッタ支持部
５…ガード電極
５１ａ…小径部
５２…縁部
６…ガード電極支持部
６３，６５，９２…ベローズ
６５ａ…外側ベローズ部材
６５ｂ…内側ベローズ部材
７…ターゲット
８…グリッド電極
９…ターゲット支持部

Claims (12)

1. 筒状の絶縁体の両端側が封止されて当該絶縁体の内壁側に真空室が形成された真空容器と、
   真空室の一端側に位置し、当該真空室の他端側に対向する電子発生部を有したエミッタと、
   エミッタの電子発生部の外周側に設けられたガード電極と、
   真空室の他端側に位置し、エミッタの電子発生部に対向しているターゲットと、
   ガード電極を真空室の両端方向に対し移動自在に支持する可動自在なガード電極支持部と、を備え、
   ガード電極支持部の可動により、エミッタの電子発生部とガード電極との間の距離が変化し、
   ガード電極は、エミッタの外周側で真空室の両端方向に延在した筒状であり、
   ガード電極のターゲット側が、ガード電極支持部の可動により移動してエミッタの電子発生部に接離することを特徴とする電界放射装置。
2. 筒状の絶縁体の両端側が封止されて当該絶縁体の内壁側に真空室が形成された真空容器と、
   真空室の一端側に位置し、当該真空室の他端側に対向する電子発生部を有したエミッタと、
   エミッタの電子発生部の外周側に設けられたガード電極と、
   真空室の他端側に位置し、エミッタの電子発生部に対向しているターゲットと、
   ガード電極を真空室の両端方向に対し移動自在に支持する可動自在なガード電極支持部と、を備え、
   ガード電極支持部は、真空室の両端方向に伸縮自在なガード電極側ベローズを有し、
   ガード電極側ベローズは、当該ガード電極側ベローズの一端側および他端側のうち何れか一方がガード電極支持部を支持し、他方が真空容器に支持されて、当該真空容器の一部を形成しており、
   ガード電極支持部の可動により、エミッタの電子発生部とガード電極との間の距離が変化することを特徴とする電界放射装置。
3. ガード電極支持部は、ガード電極から真空室の一端側に延出した形状のシャフト部を有しており、
   シャフト部は、一端側が真空容器を貫通して当該真空容器外側に延出し、他端側がガード電極を支持しており、
   ガード電極側ベローズの一端側がシャフト部の一端側を支持し、当該ガード電極側ベローズの他端側が真空容器に支持されていることを特徴とする請求項２記載の電界放射装置。
4. ガード電極支持部は、ガード電極から真空室の一端側に延出した形状のシャフト部を有しており、
   ガード電極側ベローズは、それぞれガード電極と真空容器との間で両端方向に延在した形状で同心状に配置された外側ベローズ部材および内側ベローズ部材から成り、
   シャフト部は、外側ベローズ部材と内側ベローズ部材との間で両端方向に延在し、シャフト部の一端側が真空容器を貫通して当該真空容器外側に延出し、シャフト部の他端側がガード電極を支持しており、
   外側ベローズ部材および内側ベローズ部材は、それぞれの一端側が真空容器に支持され、それぞれの他端側がシャフト部の他端側を支持していることを特徴とする請求項２記載の電界放射装置。
5. ガード電極は、エミッタの外周側で真空室の両端方向に延在した筒状であり、
   ガード電極のターゲット側が、ガード電極支持部の可動により移動してエミッタの電子発生部に接離することを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の電界放射装置。
6. ガード電極のターゲット側に、小径部が形成されていることを特徴とする請求項１または５記載の電界放射装置。
7. ガード電極のターゲット側に、真空室の横断方向に延出して当該真空室の両端方向においてエミッタの電子発生部の周縁部と交叉する縁部が形成されたことを特徴とする請求項５または６記載の電界放射装置。
8. 真空室のエミッタとターゲットとの間に、グリッド電極が設けられていることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の電界放射装置。
9. ターゲットを真空室の両端方向に対し移動自在に支持する可動自在なターゲット支持部を備え、
   ターゲット支持部の可動により、エミッタの電子発生部とターゲットとの間の距離が変化することを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の電界放射装置。
10. ターゲット支持部は、真空室の両端方向に伸縮自在なターゲット側ベローズを有し、
    ターゲット側ベローズは、当該ターゲット側ベローズの一端側および他端側のうち何れか一方がターゲット支持部を支持し、他方が真空容器に支持されて、当該真空容器の一部を形成していることを特徴とする請求項９記載の電界放射装置。
11. 請求項１〜８の何れかに記載の電界放射装置の改質処理方法であって、
    ガード電極支持部の操作によりエミッタの電子発生部とガード電極との両者を互いに離反した状態で、ガード電極に電圧を印加して、真空室内の少なくともガード電極を改質処理する電界放射装置の改質処理方法。
12. 請求項９または１０記載の電界放射装置の改質処理方法であって、
    ガード電極支持部の操作によりエミッタの電子発生部とガード電極との両者を互いに離反した状態であって、ターゲット支持部の操作によりエミッタの電子発生部とターゲットとの両者間を、電界放射時よりも狭めた状態で、ガード電極に電圧を印加して、真空室内の少なくともガード電極を改質処理することを特徴とする電界放射装置の改質処理方法。

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