JPH04101339A - X-ray tube - Google Patents

X-ray tube

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JPH04101339A
JPH04101339A JP21946990A JP21946990A JPH04101339A JP H04101339 A JPH04101339 A JP H04101339A JP 21946990 A JP21946990 A JP 21946990A JP 21946990 A JP21946990 A JP 21946990A JP H04101339 A JPH04101339 A JP H04101339A
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JP
Japan
Prior art keywords
electron
target
filament
emission rate
electron beam
Prior art date
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Pending
Application number
JP21946990A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoya Arai
智也 新井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rigaku Corp
Original Assignee
Rigaku Industrial Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Rigaku Industrial Corp filed Critical Rigaku Industrial Corp
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Publication of JPH04101339A publication Critical patent/JPH04101339A/en
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Abstract

PURPOSE:To realize X-ray with brighter luminance by setting an emission rate of electron from the portion facing to a target of filament, larger than an emission rate from the other part. CONSTITUTION:An emission rate of electron from the portion facing to a target 30 of a filament 10 in coil shape is set larger than an emission rate from the other part. As the emission rate of electron from the portion other than that facing to the target 30 is smaller, an electron beam emitted from the other part is drawn to the target 30, being curved by bias voltage. As a result, electron density do not increase much even if the beam diameter gets smaller. Controlling of image formation portion of the electron beam can be thus simplified and the electron density of the electron beam increases.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、X線管の特にコイル状のフィラメントに関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to an X-ray tube, particularly a coiled filament.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より、X線管はXPS (X線光電子分光)、EX
AFS(X線吸収広域微細構造)や全反射蛍光などの理
学上の現象を利用した基本製品として用いられている。
Traditionally, X-ray tubes are XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), EX
It is used as a basic product that utilizes physical phenomena such as AFS (X-ray absorption wide area fine structure) and total internal reflection fluorescence.

このX線管の模式図の一例を第6図に示す。An example of a schematic diagram of this X-ray tube is shown in FIG.

第6図において、コイル状のフィラメント10には負の
高圧が印加され、一方、ウェーネルト電極(制御電極)
20にはバイアス電圧か印加されており、ターゲット3
0は接地されている。上記フィラメントIOから放出さ
れた電子Cは、フィラメントlOとターゲット30間の
電位差により加速されるとともに、ウェーネルト電極2
0のバイアス電圧によってターゲット30の中心部32
に向い、ターゲット30に衝突する。この衝突のエネル
ギによって、X線Bが発生する。
In FIG. 6, a negative high voltage is applied to the coiled filament 10, while a Wehnelt electrode (control electrode)
A bias voltage is applied to 20, and target 3
0 is grounded. The electrons C emitted from the filament IO are accelerated by the potential difference between the filament IO and the target 30, and the Wehnelt electrode 2
With a bias voltage of 0, the center 32 of the target 30
and collides with target 30. The energy of this collision generates X-rays B.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところで、輝度の高いX線Bを得るには、第7図の破線
で示すように、ターゲット30に衝突する電子eの分布
を、ガウス分布(より望ましくは矩形分布)とするのが
理想的であるのに対し、このようなガウス分布を実現す
るのは、以下の理由から困難であった。
By the way, in order to obtain high-luminance X-rays B, it is ideal that the distribution of the electrons e colliding with the target 30 be a Gaussian distribution (more preferably a rectangular distribution), as shown by the broken line in FIG. However, it has been difficult to realize such a Gaussian distribution for the following reasons.

第6図において、フィラメントIOにおける夕一ゲット
30に対向する部分(以下、「対向部分」という。)1
1から出射された電子ビームEaは、−点鎖線で示すよ
うに、直線的にターゲット30の中心部32に向うので
、ビーム径φが変化しない。これに対し、フィラメント
10におけるその他の部分12、たとえば側方の部分1
3から出射された電子ビームEbは、二点鎖線で示すよ
うに、ウェーネルト電極20のバイアス電圧によって曲
げられながら、ターゲット30に引張られるので、ビー
ム径φが小さく、つまり、単位立体角に対する電子密度
が高くなる。
In FIG. 6, a portion of the filament IO facing the Yuichi get 30 (hereinafter referred to as “opposing portion”) 1
Since the electron beam Ea emitted from the target 1 heads straight toward the center 32 of the target 30, as shown by the - dotted chain line, the beam diameter φ does not change. In contrast, other parts 12 of the filament 10, such as the lateral parts 1
As shown by the two-dot chain line, the electron beam Eb emitted from the electron beam Eb is pulled toward the target 30 while being bent by the bias voltage of the Wehnelt electrode 20, so the beam diameter φ is small, that is, the electron density per unit solid angle is small. becomes higher.

そのため、電子ビームEbの結像位置をコントロールす
るのが難しく、しかも、この電子ビームEbの電子密度
が高いことから、対向部分11からの電子ビームEaと
合わせると、破線で示すように角部Hを存するような電
子密度の分布となり、したがって、輝度の高いX線を得
るのが困難である。
Therefore, it is difficult to control the imaging position of the electron beam Eb, and since the electron density of this electron beam Eb is high, when combined with the electron beam Ea from the opposing portion 11, the corner H Therefore, it is difficult to obtain X-rays with high brightness.

方、焦点を集中させるために、バイアス電圧を大きくす
ることも考えられるか、こうすると、フィラメント10
からの電子eの放出が抑えられるので、衝突する電子e
の密度が低下する。したがって、やはり輝度の高いX線
を得られない。
On the other hand, in order to concentrate the focus, it may be possible to increase the bias voltage.If you do this, the filament 10
Since the emission of electron e from is suppressed, the colliding electron e
density decreases. Therefore, it is still not possible to obtain X-rays with high brightness.

この発明は上記従来の課題に鑑みてなされたもので、タ
ーゲットに照射される電子密度の分布を矩形またはガウ
ス分布に近づけて、輝度の高いX線を得ることを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to make the distribution of electron density irradiated onto a target close to a rectangular or Gaussian distribution to obtain high-luminance X-rays.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、この発明は、コイル状のフ
ィラメントにおけるターゲットに対向する部分からの電
子の放出率が、他の部分からの電子の放出率よりも大き
く設定されている。
In order to achieve the above object, in the present invention, the electron emission rate from the portion of the coiled filament facing the target is set higher than the electron emission rate from other portions.

〔作用〕[Effect]

この発明によれば、ターゲットに対向する部分以外の他
の部分からの電子の放出率が小さいので、他の部分から
出射された電子ビームがバイアス電圧によって曲げられ
ながら、ターゲットに引張られることにより、ビーム径
が小さくなっても、電子密度が差程大きくならず、その
ため、電子ビムの結像位置のコントロールが容易になる
とともに、元々、コントロールの容易なターゲットに対
向する部分から出射される電子ヒームの電子密度が高く
なる。
According to this invention, since the emission rate of electrons from other parts than the part facing the target is small, the electron beam emitted from the other parts is bent by the bias voltage and pulled toward the target. Even if the beam diameter becomes smaller, the electron density does not increase significantly, making it easier to control the imaging position of the electron beam. electron density increases.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の実施例を図面にしたかって説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図ないし第2図はこの発明の第1実施例を示す。1 and 2 show a first embodiment of the invention.

第1図において、X線管は圧力容器40を備えており、
内部が真空状態に保持されている。圧力容器40にはベ
リリウム窓41が設けられており、ターゲット30で発
生したX線Bがベリリウム窓41を透過して、外部に出
射される。
In FIG. 1, the X-ray tube is equipped with a pressure vessel 40,
The interior is kept in a vacuum state. The pressure vessel 40 is provided with a beryllium window 41, and the X-rays B generated by the target 30 are transmitted through the beryllium window 41 and emitted to the outside.

第2図は第1図の■−■線断面図であり、フィラメント
10およびターゲット30が拡大されて図示されている
FIG. 2 is a sectional view taken along the line ■--■ in FIG. 1, and shows the filament 10 and target 30 in an enlarged manner.

この図において、タングステンからなるコイル状のフィ
ラメント10は、この実施例の場合、卵型に巻かれてお
り、卵型のやや尖った部分がターゲット30に対向して
配置されている。つまり、フィラメント10におけるタ
ーゲット30に対向する部分(対向部分)11の曲率が
、他の部分(非対向部分)12の曲率よりも太き(設定
されている。
In this figure, a coiled filament 10 made of tungsten is wound in an oval shape in this embodiment, and a slightly pointed part of the oval shape is placed facing a target 30. That is, the curvature of the portion (opposed portion) 11 of the filament 10 that faces the target 30 is thicker (set) than the curvature of the other portion (non-opposed portion) 12.

ここで、フィラメント10は通電により発熱するのであ
るが、対向部分11は曲率か大きいから、冷えに(く高
温になるのに対し、非対向部分12は曲率か比較的小さ
いから、冷え易く比較的低温になる。したがって、フィ
ラメント10における対向部分11の電子eの放出率(
単位表面積当りの電子eの放出量)は、非対向部分12
からの電子の放出率よりも大きく設定されていることに
なる。
Here, the filament 10 generates heat when energized, but the facing part 11 has a large curvature, so it does not cool easily (and reaches a high temperature), whereas the non-facing part 12 has a relatively small curvature, so it gets cold easily and becomes relatively hot. The temperature becomes low. Therefore, the emission rate of electrons e (
The amount of electron e emitted per unit surface area) is
This means that the rate is set higher than the electron emission rate from .

なお、ターゲット30におけるフィラメント10の反対
側には、冷却水Wの通路31か設けられている。
Note that on the opposite side of the target 30 from the filament 10, a passage 31 for cooling water W is provided.

その他の構成は上記従来例と同様であり、同一部分また
は相当部分に同一符号を付して、その詳しい説明を省略
する。
The rest of the configuration is the same as that of the conventional example described above, and the same or corresponding parts are given the same reference numerals and detailed explanation thereof will be omitted.

つぎに、上記構成の動作を説明する。Next, the operation of the above configuration will be explained.

フィラメントlOにおける非対向部分12、たとえば側
方の部分13から出射された電子ビームEbは、前述の
ように、ビーム径φが小さくなるが、非対向部分12か
らの電子eの放出率が小さいので、電子密度が差程大き
くならない。そのため、電子ビムEbの結像位置をコン
トロールするのが比較的容易になるとともに、多少コン
トロールに誤差が生じても、電子密度が差程大きくない
ので、破線で示すように、電子密度の分布が矩形または
ガウス分布に近くなる。
As described above, the electron beam Eb emitted from the non-opposing portion 12 of the filament IO, for example, the side portion 13, has a small beam diameter φ, but since the emission rate of electrons e from the non-opposing portion 12 is small, , the electron density does not increase significantly. Therefore, it is relatively easy to control the imaging position of the electron beam Eb, and even if some error occurs in the control, the electron density is not that large, so the distribution of the electron density is changed as shown by the broken line. Close to rectangular or Gaussian distribution.

しかも、非対向部分Ebから出射された電子ビームEb
の電子密度が比較的小さいので、ウェーネルト電極(制
御電極)20のバイアス電圧を高くしなくても、結像位
置のコントロールができる。そのため、フィラメント1
0の対向部分11およびその近傍からの電子eの放出が
抑えられることもないので、ターゲット30にコントロ
ール良く衝突する電子eの密度が大きくなる。したがっ
て、輝度の高いX線が得られる。
Moreover, the electron beam Eb emitted from the non-opposed portion Eb
Since the electron density is relatively low, the imaging position can be controlled without increasing the bias voltage of the Wehnelt electrode (control electrode) 20. Therefore, filament 1
Since the emission of electrons e from the opposing portion 11 of 0 and its vicinity is not suppressed, the density of electrons e that collide with the target 30 in a well-controlled manner increases. Therefore, X-rays with high brightness can be obtained.

上記第1実施例では、コイル状のフィラメント10を卵
型に成形して、フィラメント1oにおける対向部分11
の電子eの放出率を、非対向部分12がらの電子の放出
率よりも大きく設定したが、以下において他の実施例を
説明する。なお、以下の実施例において、第1実施例と
同一部分または相当部分には同一符号を付して、その詳
しい説明を省略する。
In the first embodiment, the coiled filament 10 is formed into an egg shape, and the facing portion 11 of the filament 1o is
Although the emission rate of electrons e from the non-opposing portion 12 was set to be higher than the emission rate of electrons from the non-opposing portion 12, other embodiments will be described below. In the following embodiments, the same or equivalent parts as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.

第3図は第2の実施例を示す。FIG. 3 shows a second embodiment.

この図において、フィラメント10における対向部分1
1およびその近傍は、電解研摩または研摩ト石で研摩さ
れており、コイルの断面積が他の部分12よりも小さく
設定されている。そのため、対向部分11は、その電気
抵抗値が他の部分12よりも大きくなるので、昇温し易
くなって、電子eの放出率が他の部分よりも大きくなる
In this figure, the opposing portion 1 of the filament 10
1 and its vicinity are electrolytically polished or polished with a polishing stone, and the cross-sectional area of the coil is set smaller than that of the other portions 12. Therefore, the opposing portion 11 has a larger electrical resistance value than the other portions 12, so that the temperature increases easily and the emission rate of electrons e becomes higher than the other portions.

第4図は第3の実施例を示す。FIG. 4 shows a third embodiment.

第4図において、コイル状のフィラメント100対向部
分11およびその近傍は、その反対側の部分14よりも
、電気抵抗値が大きな金属により構成されている。した
がって、対向部分11は、その温度が高くなるので、電
子の放出率が大きくなる。
In FIG. 4, the opposing portion 11 of the coiled filament 100 and its vicinity are made of metal having a higher electrical resistance value than the portion 14 on the opposite side. Therefore, since the temperature of the facing portion 11 becomes high, the electron emission rate becomes high.

このようなフィラメント10を製造する方法としては、
ます、タングステンからなるフィラメント10における
対向部分11の反対側の部分14に、たとえばモリブデ
ンのような金属を蒸着する。ついで、上記反対側の部分
14を部分的に加熱して、モリブデンを拡散させる。こ
の処理によって、反対側の部分14は、モリブデンとタ
ングステンとの合金となるので、電気抵抗値が低くなる
As a method for manufacturing such filament 10,
First, a metal such as molybdenum is vapor-deposited onto a portion 14 of the filament 10 made of tungsten on the opposite side of the opposing portion 11 . The opposite portion 14 is then partially heated to diffuse the molybdenum. As a result of this treatment, the opposite portion 14 becomes an alloy of molybdenum and tungsten, and therefore has a low electrical resistance value.

第5図は第4の実施例を示す。FIG. 5 shows a fourth embodiment.

第5図において、タングステンからなるコイル状のフィ
ラメント】0の対向部分11の表面には、ワークファン
クション(仕事関数)の小さいたとえばトリウムのよう
な物質が被膜状に設けられている。ここで、ワークファ
ンクションとは、金属の結晶表面から1個の電子eを表
面のすぐ外側に取り出すのに必要な最小のエネルギをい
う。したがって、この実施例によっても、フィラメント
1oの対向部分11は、他の部分12よりも電子の放出
率が大きいので、第1の実施例と同様な効果が得られる
In FIG. 5, a material having a small work function, such as thorium, is provided in the form of a film on the surface of a facing portion 11 of a coiled filament made of tungsten. Here, the work function refers to the minimum energy required to extract one electron e from the metal crystal surface to just outside the surface. Therefore, in this embodiment as well, since the facing portion 11 of the filament 1o has a higher electron emission rate than the other portions 12, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

なお、トリウムは機械的強度が小さいので、タングステ
ンからなるフィラメントをコイル状に成形した後に、ト
リウムを被膜状に設ける。
Note that since thorium has low mechanical strength, thorium is provided in the form of a film after forming a filament made of tungsten into a coil shape.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、この発明によれば、フィラメント
におけるターゲットに対向する部分からの電子の放出率
か、他の部分からの放出率よりも大きく設定されている
ので、他の部分からの出射された電子ヒームの電子密度
か差程大きくならず、そのため、電子ヒームの結像位置
のコントロールが容易になるとともに、元々、コントロ
ールの容易な対向部分からの電子ヒームの電子密度か高
くなる。したがって、ターゲットに衝突する電子密度の
分布か矩形またはガウス分布に近くなるから、輝度の高
いX線が得られる。
As explained above, according to the present invention, the emission rate of electrons from the part of the filament facing the target is set higher than the emission rate from other parts, so that the electron emission rate from other parts is The electron density of the electron beam does not become significantly larger than that of the other electron beams, which makes it easier to control the imaging position of the electron beam, and increases the electron density of the electron beam from the opposing portion, which is originally easy to control. Therefore, since the distribution of the electron density colliding with the target becomes close to a rectangular or Gaussian distribution, X-rays with high brightness can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の第1実施例を示すX線管の断面図、
第2図は第1図の■−■線断面図、第3図は第2実施例
を示すX線管の要部の断面図、第4図は第3実施例を示
すX線管の要部の断面図、第5図は第4実施例を示すX
線管の要部の断面図、第6図は従来のX線管を示す断面
図、第7図は電子密度の分布を示す特性図である。 10・・・フィラメント、11・・・対向する部分、1
2・・・他の部分、20・・・制御電極(ウェーネルト
電極)、30・−・ターゲット、 ・・電子。 特 許 出 願 人 理学電機工業株式会社
FIG. 1 is a sectional view of an X-ray tube showing a first embodiment of the present invention;
2 is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. FIG. 5 is a sectional view of the section X showing the fourth embodiment.
FIG. 6 is a sectional view of the main part of the ray tube, FIG. 6 is a sectional view showing a conventional X-ray tube, and FIG. 7 is a characteristic diagram showing the distribution of electron density. 10... Filament, 11... Opposing part, 1
2...Other parts, 20...Control electrode (Wehnelt electrode), 30...Target,...Electron. Patent application: Human Science Denki Kogyo Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)コイル状のフィラメントと、このフィラメントか
ら放出された電子が衝突してX線を発生させるターゲッ
トと、上記フィラメントから放出された電子を上記ター
ゲットに向かわせる制御電極とを備えたX線管において
、上記フィラメントは、上記ターゲットに対向する部分
からの電子の放出率が、他の部分からの電子の放出率よ
りも大きく設定されていることを特徴とするX線管。
(1) An X-ray tube comprising a coiled filament, a target that generates X-rays when electrons emitted from the filament collide with each other, and a control electrode that directs the electrons emitted from the filament toward the target. An X-ray tube, wherein the filament is set so that the electron emission rate from a portion facing the target is higher than the electron emission rate from other portions.
JP21946990A 1990-08-20 1990-08-20 X-ray tube Pending JPH04101339A (en)

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JP21946990A JPH04101339A (en) 1990-08-20 1990-08-20 X-ray tube

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Cited By (1)

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JP2009526366A (en) * 2006-02-08 2009-07-16 ヴァリアン メディカル システムズ インコーポレイテッド Improved cathode structure for X-ray tubes

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