JP6226033B1 - 電界放射装置および電界放射方法 - 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、また、電界放射電流を容易に調製して設定し、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。エミッタ３は、真空室１の両端方向に移動自在な移動体４０を有したエミッタ支持部４により、当該両端方向に対し移動自在に支持する。エミッタ支持部４においては、そのエミッタ支持部４に接続され操作部６により操作する。この操作部６によって、エミッタ支持部４が操作されて、エミッタ３の電子発生部３１とターゲット７との両者間の距離が変化し、任意の距離でエミッタ３が位置決め固定され、当該位置決め固定の状態で電界放射する。【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電界放射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外周側に配置する等により、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、また、電界放射電流の出力を容易に設定でき、電界放射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，電界放射方法は、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位置しているガード電極と、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設けられたターゲットと、エミッタ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エミッタ支持部と、エミッタ支持部に接続され当該エミッタ支持部を操作する操作部と、を備え、操作部によってエミッタ支持部が操作されて、エミッタの電子発生部とターゲットとの両者間の距離が変化し、任意の距離でエミッタが位置決め固定され、当該位置決め固定の状態で、エミッタの電子発生部が電界放射することを特徴とする。

エミッタ支持部は、操作部によって両端方向に移動自在な移動体を介して、エミッタを支持し、操作部は、螺合軸が移動体の軸心と同一方向に延在するように当該移動体の一端側に螺合接続し回動自在に支持されている調整螺子部を備え、操作部により調整螺子部が回動して移動体が両端方向に移動し、エミッタの電子発生部とターゲットとの両者間の距離が変化し、任意の距離でエミッタが位置決め固定されるものであっても良い。また、調整螺子部には、当該調整螺子部を回動させるモータが、絶縁体を介して接続されているものであっても良い。

また、エミッタ支持部は、操作部によって両端方向に移動自在な移動体を介して、エミッタを支持し、操作部は、移動体の軸心に沿って往復動自在で当該移動体の一端側に接続されたピストンを備え、操作部によりピストンが往復動して移動体が両端方向に移動し、エミッタの電子発生部とターゲットとの両者間の距離が変化し、任意の距離でエミッタが位置決め固定されるものであっても良い。また、ピストンは、絶縁体を介して移動体に接続されているものでも良い。

また、移動体は、エミッタの電子発生部の反対側において両端方向に延在した形状であっても良い。

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ているものであっても良い。

また、真空室の両端方向に伸縮自在なベローズを有し、そのベローズの一端側がエミッタ支持部に支持され、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、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。

前述の電界放射装置を用いた電界放射方法の一態様としては、電界放射電流の出力は、操作部を操作することにより、エミッタの電子発生部とターゲットとの両者間の距離を変更し任意の距離でエミッタを位置決め固定して設定し、当該位置決め固定の状態でエミッタの電子発生部から電界放射することを特徴とする。また、電界放射電流の出力は、管電圧を変更せずに設定するものであっても良い。

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、また、電界放射電流の出力を容易に設定でき、電界放射装置の特性の向上に貢献可能となる。

本実施形態によるＸ線装置１０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が放電可能領域ｍに位置している場合））。 本実施形態によるＸ線装置１０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が無放電領域ｎに位置している場合））。 本実施形態によるガード電極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５１を有した図）。 本実施形態においてエミッタ３が放電可能領域ｍに位置する場合の放電時距離ｄを説明するための概略説明図（（Ａ）は放電時距離が０、（Ｂ）は放電時距離ｄが所定の大きさの場合）。 本実施形態によるＸ線装置１０Ａ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が放電可能領域ｍに位置している場合））。 本実施形態によるＸ線装置１０Ｂ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が放電可能領域ｍに位置している場合））。

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、エミッタ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エミッタ支持部を備え、その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を変化できるように構成したものである。

また、エミッタ支持部（例えば後述の移動体の一端側）に接続され当該エミッタ支持部を操作する操作部を備え、その操作部の操作により、エミッタの電子発生部とターゲットとの両者間の距離を変化でき、任意の距離でエミッタを位置決め固定した状態で、当該エミッタの電子発生部から電界放射できるように構成したものである。

従来手法によりガード電極等を改質処理する場合、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電界放射装置の構成によれば、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となる。当該改質処理を行う場合、操作部によりエミッタ支持部を操作し、エミッタを放電可能領域（電界放射する領域；後述の図１等では放電可能領域ｍ）から無放電領域（放電電界以下；後述の図１等では無放電領域ｎ）に移動（電子発生部とターゲットとの間の距離を長くする方向に移動）させることにより、エミッタの電界放射を抑制した状態（例えば後述の図２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離反した状態（両者間に隙間を形成））にし、その状態でガード電極等に電圧を印加して改質処理を行うことができ、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、所望の耐電圧を得ることが可能となる。また、前述のように電界放射を抑制した状態であれば、改質処理の際にエミッタに対しては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、再び操作部によりエミッタ支持部を操作し、エミッタを無放電領域から放電可能領域に移動（電子発生部とターゲットとの間の距離を短くする方向に移動）させることにより、エミッタの電子発生部とガード電極との両者間を狭めた状態（例えば、エミッタの電子発生部とガード電極とが近接または接触した状態）にすることができる。そして、エミッタ（電子発生部）の電界放射が可能な状態となり、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、電界放射電流（エミッタからターゲットに放出される電子線の流れ）の出力（Ｘ線強度等；以下、単に電流出力と適宜称する）は、製品歩留まり等の機差を無視できるものと仮定すると、電流電圧特性により、電界放射に係る電圧値によって定められることになる。

この電流出力を所望の大きさに調整して設定する手法としては、例えばエミッタとグリッド電極との間の電圧（以下、単にＥＧ電圧と適宜称する）を変更して行う従来手法があるが、当該調製前後において管電圧（例えばＥＧ電圧と後述のＴＧ電圧の総和）も変更されてしまうため、管電圧の変更を望まない用途の場合には、適当ではない手法である。この従来手法において、ＥＧ電圧と、ターゲットとグリッドとの間の電圧（以下、単にＴＧ電圧と適宜称する）と、の両者を制御（フィードバック制御等）しながら徐々に変更することにより、管電圧の変更を抑制できる可能性はあるが、電流出力の調整を複雑化してしまう虞がある。また、グリッド電極を持たない構成の電界放射装置の場合、電界放射電流が管電圧に大きく依存している構成となるため、従来手法では、管電圧の変更を抑制しながら電流出力を調整することは困難となる虞がある。

一方、本実施形態においては、操作部によりエミッタ支持部を操作して、エミッタを放電可能領域に移動させる場合、当該放電可能領域の両端方向の幅（後述の図１等では放電可能領域ｍの幅）に応じて、エミッタの電子発生部とガード電極との両者間の距離（以下、単に放電時距離と適宜称する；後述の図４ではｄ）を変更することが可能である。この放電時距離の大きさによってエミッタに係る電界も異なり、例えば放電時距離が大きくなるに連れて（エミッタが放電可能領域のうち一端側に近づくに連れて）電界は小さくなり、当該放電時距離が小さくなるに連れて（エミッタが放電可能領域のうち他端側に近づくに連れて）電界は大きくなる。そして、前述のような電界に応じた大きさの電流出力が発生することとなる。

すなわち、本実施形態によれば、操作部を介して放電時距離を適宜変更することにより、たとえグリッド電極を持たない構成であっても、管電圧が変更しないように抑制（例えば管電圧を一定に）しながら、電流出力を所望の大きさに容易に調整（例えば従来手法と比較して容易に調整）して設定することが可能である。また、管電圧の変更の可否等の用途に限定されることが無いため、電界放射装置の汎用性の向上に貢献可能となる。

管電圧の変更が可能な用途の場合、本実施形態においては、前述のように単に放電時距離を変更するだけでなく、従来手法を併用し、ＥＧ電圧や管電圧を変更したり、管電圧制御を適宜実施しても良い。これにより、電流出力の調整幅が従来手法よりも広くなり、電界放射装置の汎用性の向上により貢献可能となる。例えば、製品歩留まり等の機差によって電界放射特性が製品仕様と異なっている場合であっても、本実施形態のような電流出力の調整を実施する等により、製品仕様と同等の電界放射特性を発揮することが可能となる。

本実施形態の電界放射装置は、前述のようにエミッタを両端方向に対して移動自在に支持するエミッタ支持部や、エミッタ支持部に接続され当該エミッタ支持部を操作する操作部等を備え、エミッタの電子発生部とターゲットとの間の距離を変化させることができ、また、放電時距離を変更し電流出力を所望の大きさに調整して設定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。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（両端方向に対して交差する方向；以下、単に横断方向と適宜称する）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、エミッタ３を両端方向に対し移動自在に支持する可動自在なエミッタ支持部４と、エミッタ３の電子発生部３１の外周側に位置しているガード電極５と、を備えている。エミッタ支持部４には、当該エミッタ支持部４を操作するための操作部６が接続されている。

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。

エミッタ支持部４においては、前述のようにエミッタ３を両端方向に対して移動自在に支持できるものであって、後述の操作部６によって操作されて可動するものであれば、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、ガード電極５の内側において両端方向に延在した柱状で当該柱状一端側（開口２１側）にフランジ部４１が形成され他端側（開口２２側）にてエミッタ３を支持（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）する移動体４０と、両端方向に伸縮自在で真空容器１１に支持（例えば図示するようにガード電極５を介して絶縁体２に支持）されたベローズ４２と、を備えた構成が挙げられる。

このように移動体４０，ベローズ４２を備えたエミッタ支持部４の場合、そのエミッタ支持部４を後述の操作部６によって操作することにより、ベローズ４２が伸縮しながら移動体４０が両端方向に移動し、その結果、エミッタ３も両端方向に移動することになる。また、エミッタ支持部４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４２は、前述のように両端方向に伸縮自在なものであれば、種々の形態を適用することが可能であり、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。具体例としては、図示するように、移動体４０の外周側を包囲するように両端方向に延在する蛇腹状筒壁４３を有した構成が挙げられる。

また、図中のベローズ４２の支持構成の場合、一端側が移動体４０のフランジ部４１に蝋付け等により取り付けられ、他端側がガード電極５の内側（図中では後述の段差部５３）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）とを区分し当該真空室１を気密に保持できる構成となっているが、これに限定されるものではない。すなわち、ベローズ４２の一端側がエミッタ支持部４に支持（例えば移動体４０やフランジ部４１に支持）され、他端側が真空容器１１に支持（例えばガード電極５の内側や後述のフランジ部５０に支持）され、前述のように両端方向に伸縮自在であって、真空室１と大気側（真空容器１１外周側）とを区分し当該真空室１を気密に保持できる構成（真空容器１１の一部を形成する構成）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の外周側に位置するように設けられたものであって、エミッタ支持部４の可動によって移動するエミッタ３の電子発生部３１が接離し、当該ガード電極５とエミッタ３とが近接または接触した状態（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、両端方向の一端側に形成されたフランジ部５０を介して絶縁体２の開口２１の端面２１ａ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）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に示すように両端方向の他端側に小径部５１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の横断方向内側に延出し当該真空室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５１および縁部５２の両方を形成した構成（図示省略）も挙げられる。

このような接離構成のガード電極５を備えた場合、エミッタ支持部４の可動により、エミッタ３が当該ガード電極５の内側（筒状内壁側）において両端方向に移動し、エミッタ３の電子発生部３１が小径部５１あるいは縁部５２に接離することになる。また、縁部５２を備えた構成の場合には、当該ガード電極５にエミッタ３が近接または接触する場合に、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。

図中のガード電極５の場合、一端側から他端側に近づくに連れて階段状に縮径された形状により、当該ガード電極５の内側に段差部５３が形成されている。このような段差部５３に前記ベローズ４２の他端側を取り付けることにより、当該取付作業が容易となり、その取付構造も安定したものとなる。

また、図中のガード電極５のように一端側から他端側に近づくに連れて縮径された形状によれば、エミッタ３の電子発生部３１が、小径部５１あるいは縁部５２に向かって案内されながら、ガード電極５の内側を移動することにもなる。また、図中のガード電極５のように、当該ガード電極５の内側にベローズ４２を収容できる構成であれば、そのベローズ４２に対する真空容器１１の外周側からの衝撃等を抑制（ベローズ４２を保護し損傷等を抑制）することが可能となる。さらに、Ｘ線装置１０の小型化にも貢献できる。

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５１ａを有した形状が挙げられる。

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。

操作部６においては、前述のようにエミッタ支持部４に接続され当該エミッタ支持部４を操作できるものであって、当該操作により、エミッタ３の電子発生部３１とターゲット７との両者間の距離を変化させることができ、エミッタ３の電子発生部３１が放電可能領域ｍまたは無放電領域ｎに位置するように移動させて位置決め固定したり、図４に示すように放電可能領域ｍ内において電子発生部３１とガード電極５との両者間の放電時距離ｄが任意の距離となるように設定できる構成であれば、種々の形態を適用することが可能である。

例えば図１，図２の操作部６の場合、移動体４０の一端側に回動自在に支持されているボルト等の調整螺子部６１と、その調整螺子部６１を回動自在に支持する有底筒状の軸受部６２と、を備えたものであって、調整螺子部６１の先端側（ターゲット７側）の柱状の雄螺子部６１ａが、移動体４０の一端側に形成され螺合軸（雄螺子部６１ａと螺合する軸）が当該移動体４０の軸心と同一方向に延在している雌螺子穴４０ａに、螺合して接続された螺子機構による構成となっている。

軸受部６２においては、移動体４０の両端方向の移動を妨げないように当該移動体４０の一端側を包覆し、有底筒状開口側の端面６２ａがフランジ部５０に対し蝋付け等によって取り付けられて支持されている。また、軸受部６２の底部６２ｂを前述の螺合軸に沿って貫通するように穿設されている軸受孔６２ｃにより、雄螺子部６１ａの根元側と螺子頭部６１ｂとの間を回動自在に支持する構成となっている。また、軸受孔６２ｃの一端側からは、調整螺子部６１の螺子頭部６１ｂが突出（一端側に突出）しており、例えば作業者等が把持して操作することにより、調整螺子部６１を緩締方向に回動できる構成となっている。

図１のような操作部６の場合、調整螺子部６１を締める方向に回動させると、移動体４０は両端方向のうち一端側に移動し、当該調整螺子部６１を緩める方向に回動させると、当該移動体４０は他端側（ターゲット側）に移動することになる。また、調整螺子部６１の回動を固定した状態にすることにより、移動体４０は位置決め固定、すなわちエミッタ３が位置決め固定された状態となる。

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、操作部６の調整螺子部６１を緩締方向に回動してエミッタ支持部４を適宜操作（移動体４０を両端方向に移動できるように操作）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との間の距離を変化させることができる。例えば図２に示したように、電子発生部３１が放電可能領域ｍから無放電領域ｎに移動し電界放射を抑制された状態であれば、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および電界放射方法の一例≫
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、操作部６において調整螺子部６１を締める方向に回動してエミッタ支持部４を操作し、移動体４０を一端側に移動させることにより、図２に示すようにエミッタ３を無放電領域ｎに移動させ、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５１）との両者は、互いに離反（エミッタ３を無放電領域（放電電界以下）に移動）した状態となる。この図２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（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。

前述の改質処理の後の電界放射方法としては、操作部６において調整螺子部６１を緩める方向に回動してエミッタ支持部４を操作し、移動体４０を他端側に移動させることにより、図１に示すようにエミッタ３を無放電領域ｎから放電可能領域ｍに移動させ、電子発生部３１の電界放射が可能な状態にする。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との両者が近接または接触することにより、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。

また、電界放射方法においては、前述のように放電可能領域ｍにエミッタ３を移動させる場合に、操作部６を介して、エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５の縁部５２との両者間の放電時距離ｄを適宜調整することにより、電流出力を所望の大きさに調整して設定することが可能となる。

≪電界放射装置の実施例２≫
図５の符号１０Ａは、本実施形態の電界放射装置を適用したＸ線装置の他例を示すものである。なお、図１〜図４に示したものと同様のものには同一符号を用いる等により、その詳細な説明を適宜省略する。

Ｘ線装置１０Ａは、Ｘ線装置１０と同様の構成であって、操作部６において、調整螺子部６１を回動させるモータ６３を備えた構成となっている。モータ６３は、調整螺子部６１の一端側から所定距離を隔て、駆動軸６３ａが調整螺子部６１の螺合軸と同心状に位置するように、絶縁性の筒状支柱６３ｂを介して軸受部６２の底部６２ｂの周縁側に蝋付け等により取り付けられて支持されている。また、モータ６３の駆動軸６３ａと調整螺子部６１の螺子頭部６１ｂとは、絶縁体（絶縁カップリング等）６３ｃを介して接続されている。

以上示したように構成されたＸ線装置１０Ａによれば、モータ６３の駆動力によって、操作部６の調整螺子部６１を緩締方向に回動してエミッタ支持部４を適宜操作（移動体４０を両端方向に移動できるように操作）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との間の距離を変化させることができる。そして、Ｘ線装置１０と同様に（例えば図２に示したように）、電子発生部３１が放電可能領域ｍから無放電領域ｎに移動し電界放射を抑制された状態であれば、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１０Ａのガード電極等の改質処理および電界放射方法の一例≫
前述のＸ線装置１０Ａのガード電極５等を改質処理する場合、モータ６３の駆動力により、操作部６の調整螺子部６１を締める方向に回動してエミッタ支持部４を操作し、移動体４０を一端側に移動させることにより、Ｘ線装置１０と同様に（図２に示すように）、エミッタ３を無放電領域ｎに移動させ、電子発生部３１の電界放射を抑制した状態にすることができる。そして、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、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、前述の改質処理の後の電界放射方法としては、モータ６３の駆動力により、操作部６の調整螺子部６１を緩める方向に回動してエミッタ支持部４を操作し、移動体４０を他端側に移動させることにより、Ｘ線装置１０と同様に（図１に示すように）、エミッタ３を無放電領域ｎから放電可能領域ｍに移動させ、電子発生部３１の電界放射が可能な状態にすることができる。

以上示したような改質処理されたＸ線装置１０Ａは、Ｘ線装置１０と同様に、ガード電極５からの閃絡現象（電子の発生）を抑制したり電子発生量を安定させることができ、電子線Ｌ１を集束形電子束としＸ線Ｌ２の焦点も収束し易くなることから、高い透視分解能を得ること可能となる。

また、電界放射方法においても、前述のように放電可能領域ｍにエミッタ３を移動させる場合に、操作部６を介して、エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５の縁部５２との両者間の放電時距離ｄを適宜調整することにより、電流出力を所望の大きさに調整して設定することが可能となる。

≪電界放射装置の実施例３≫
図６の符号１０Ｂは、本実施形態の電界放射装置を適用したＸ線装置の他例を示すものである。なお、図１〜図４に示したものと同様のものには同一符号を用いる等により、その詳細な説明を適宜省略する。

Ｘ線装置１０Ｂは、Ｘ線装置１０，１０Ａのように螺子機構による操作部６を適用したものとは異なるものであって、例えば図６に示すエアシリンダ６４のような往復動機構による操作部６Ｂを適用した構成である。

この操作部６Ｂは、エミッタ支持部４の移動体４０を両端方向に往復動させるエアシリンダ６４を備えた構成となっている。エアシリンダ６４は、移動体４０の一端側（図中ではフランジ部４１の内周側に位置する突出部４１ａ）から所定距離を隔て、ピストン６４ａの軸が移動体４０の軸心に沿って延在して位置（図６では移動体４０の軸心と同心状に位置）するように、絶縁性の筒状支柱６４ｂを介してフランジ部５０に蝋付け等により取り付けられて支持されている。また、ピストン６４ａと移動体４０（図中では突出部４１ａ）とは、絶縁体６４ｃを介して接続されている。

以上示したように構成されたＸ線装置１０Ｂによれば、エアシリンダ６４の往復動力によって、操作部６Ｂのピストン６４ａを両端方向に往復動してエミッタ支持部４を適宜操作（移動体４０を両端方向に移動できるように操作）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との間の距離を変化させることができる。そして、Ｘ線装置１０と同様に（例えば図２に示したように）、電子発生部３１が放電可能領域ｍから無放電領域ｎに移動し電界放射を抑制された状態であれば、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１０Ｂのガード電極等の改質処理および電界放射方法の一例≫
前述のＸ線装置１０Ｂのガード電極５等を改質処理する場合、エアシリンダ６４の往復動力によって、操作部６Ｂのピストン６４ａを当該エアシリンダ６４内に後退し、移動体４０を一端側に移動させることにより、Ｘ線装置１０と同様に（図２に示すように）、エミッタ３を無放電領域ｎに移動させ、電子発生部３１の電界放射を抑制した状態にすることができる。そして、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、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、前述の改質処理の後の電界放射方法としては、エアシリンダ６４の往復動力によって、操作部６Ｂのピストン６４ａを当該エアシリンダ６４内から伸長し、移動体４０を他端側に移動させることにより、Ｘ線装置１０と同様に（図１に示すように）、エミッタ３を無放電領域ｎから放電可能領域ｍに移動させ、電子発生部３１の電界放射が可能な状態にすることができる。

以上示したような改質処理されたＸ線装置１０Ｂは、Ｘ線装置１０と同様に、ガード電極５からの閃絡現象（電子の発生）を抑制したり電子発生量を安定させることができ、電子線Ｌ１を集束形電子束としＸ線Ｌ２の焦点も収束し易くなることから、高い透視分解能を得ること可能となる。

また、電界放射方法においても、前述のように放電可能領域ｍにエミッタ３を移動させる場合に、操作部６Ｂを介して、エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５の縁部５２との両者間の放電時距離ｄを適宜調整することにより、電流出力を所望の大きさに調整して設定することが可能となる。

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。

エミッタ支持部や操作部においては、例えば真空室の真空圧力が作用することになるが、操作部を介した操作によって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、当該エミッタを所望位置（放電可能領域や無放電領域等）に移動させて位置決め固定できる構成であれば、種々の態様を適用することが可能である。

例えば、操作部が往復動機構による構成の場合、移動体の軸心に沿って往復動自在で当該移動体の一端側に接続されたピストンを備え、当該操作部によりピストンが往復動して移動体が両端方向に移動し、エミッタの電子発生部とターゲットとの両者間の距離が変化し、任意の距離でエミッタを位置決め固定できるものであれば、種々の態様の往復動機構を適用することが可能である。前述のＸ線装置１０Ｂを例にして説明すると、エアシリンダ６４のピストン６４ａの往復動を利用した機構を適用する替わりに、ボイスコイルモータのピストン（可動子等）の往復動を利用した機構（図示省略）を適用することが挙げられ、実施例３と同様の作用効果を奏することが可能である。

また、エミッタが放電可能領域を越えてターゲット側に移動しないように、当該移動を規制する規制手段を備えた構成であっても良い。この規制手段によれば、たとえ放電可能領域に位置するエミッタがガード電極と接触する構成であっても、当該接触圧力を低く抑えることができ、当該エミッタやガード電極の形状等の変形を防止し、電界放射装置の所望の特性を保持することに貢献可能となる。

また、操作部によりエミッタ支持部を操作して、エミッタが所望位置（放電可能領域や無放電領域等）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、当該操作部によるエミッタ支持部の操作時に当該エミッタの所望位置を把握することが容易になったり、当該操作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、前述のように所望位置に位置した状態のエミッタを適宜固定できる固定手段、すなわち操作部の操作を固定する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、当該エミッタ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を例にして説明すると、操作部６の調整螺子部６１の緩締方向の回動を固定することが可能なストッパーが挙げられる。

また、エミッタ支持部の可動を平滑にするため、当該可動を案内するガイド等を設けても良い。例えば、前述のＸ線装置１０を例にして説明すると、移動体４０において軸心の周方向の回動を抑制（操作部６の操作時に連動して回動しないように抑制）して当該移動体４０を両端方向に案内するガイドを備えることが挙げられる。

１…真空室
１０，１０Ａ，１０Ｂ…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
４０…移動体
４２…ベローズ
５…ガード電極
５１…小径部
５２…縁部
６，６Ｂ…操作部
６１…調整螺子部
６３…モータ
６４…エアシリンダ
６４ａ…ピストン
７…ターゲット
８…グリッド電極
９…ターゲット支持部

Claims (11)

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位置しているガード電極と、
   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設けられたターゲットと、
   エミッタ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エミッタ支持部と、
   エミッタ支持部に接続され当該エミッタ支持部を操作する操作部と、を備え、
   操作部によってエミッタ支持部が操作されて、エミッタの電子発生部とターゲットとの両者間の距離が変化し、任意の距離でエミッタが位置決め固定され、
   ガード電極のターゲット側には、エミッタの電子発生部が接離する小径部が形成され、
   当該位置決め固定の状態で、エミッタの電子発生部が電界放射することを特徴とする電界放射装置。
2. エミッタ支持部は、操作部によって両端方向に移動自在な移動体を介して、エミッタを支持し、
   操作部は、螺合軸が移動体の軸心と同一方向に延在するように当該移動体の一端側に螺合接続し回動自在に支持されている調整螺子部を備え、
   操作部により調整螺子部が回動して移動体が両端方向に移動し、エミッタの電子発生部とターゲットとの両者間の距離が変化し、任意の距離でエミッタが位置決め固定されることを特徴とする請求項１記載の電界放射装置。
3. 調整螺子部には、当該調整螺子部を回動させるモータが、絶縁体を介して接続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. エミッタ支持部は、操作部によって両端方向に移動自在な移動体を介して、エミッタを支持し、
   操作部は、移動体の軸心に沿って往復動自在で当該移動体の一端側に接続されたピストンを備え、
   操作部によりピストンが往復動して移動体が両端方向に移動し、エミッタの電子発生部とターゲットとの両者間の距離が変化し、任意の距離でエミッタが位置決め固定されることを特徴とする請求項１記載の電界放射装置。
5. ピストンは、絶縁体を介して移動体に接続されていることを特徴とする請求項４記載の電界放射装置。
6. 移動体は、エミッタの電子発生部の反対側において両端方向に延在した形状であることを特徴とする請求項２〜５の何れかに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ていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の電界放射装置。
8. 真空室の両端方向に伸縮自在なベローズを有し、そのベローズの一端側がエミッタ支持部に支持され、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１〜７の何れかに記載の電界放射装置。
9. 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１〜８の何れかに記載の電界放射装置。
10. 請求項１〜９の何れかに記載の電界放射装置の電界放射方法であって、
    電界放射電流の出力は、操作部を操作することにより、エミッタの電子発生部とターゲットとの両者間の距離を変更し任意の距離でエミッタを位置決め固定して設定し、
    当該位置決め固定の状態でエミッタの電子発生部から電界放射することを特徴とする電界放射方法。
11. 電界放射電流の出力は、管電圧を変更せずに設定することを特徴とする請求項１０記載の電界放射方法。

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