JPH04229539A - 単色ｘ線放射用放射線源 - Google Patents
単色ｘ線放射用放射線源Info
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- JPH04229539A JPH04229539A JP3118628A JP11862891A JPH04229539A JP H04229539 A JPH04229539 A JP H04229539A JP 3118628 A JP3118628 A JP 3118628A JP 11862891 A JP11862891 A JP 11862891A JP H04229539 A JPH04229539 A JP H04229539A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J35/00—X-ray tubes
- H01J35/02—Details
- H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
-
- H—ELECTRICITY
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- H01J35/00—X-ray tubes
- H01J35/02—Details
Landscapes
- X-Ray Techniques (AREA)
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＸ線放射を発生するアノ
ードと、アノードにより囲われＸ線放射を蛍光放射に変
換するターゲットと、ターゲットとアノードとの間に位
置しターゲットを電子から遮蔽するスクリーンとからな
る単色Ｘ線放射を実質的に発生する放射源に係る。
ードと、アノードにより囲われＸ線放射を蛍光放射に変
換するターゲットと、ターゲットとアノードとの間に位
置しターゲットを電子から遮蔽するスクリーンとからな
る単色Ｘ線放射を実質的に発生する放射源に係る。
【０００２】
【従来の技術】かかる放射源は西独公開特許明細書第３
７１６６１８号から公知である。金属スクリーンは（散
乱した）電子をターゲットから離間して保つのに役立ち
、実質的に単色蛍光放射以外のターゲットに発生する多
色制御放射に導く。このスクリーンは、アノードにより
放射されたＸ線放射により横切られ、ターゲットで蛍光
放射に変換される。スクリーンが過剰量のＸ線放射を吸
収し、他方でそれ自体散乱した又は２次電子（多色）Ｘ
線放射により放射するのを避けるため、スクリーンは出
来るかぎり薄く作られ、低原子材料（例えば（タンタル
のターゲットに対し）チタン）からなる。
７１６６１８号から公知である。金属スクリーンは（散
乱した）電子をターゲットから離間して保つのに役立ち
、実質的に単色蛍光放射以外のターゲットに発生する多
色制御放射に導く。このスクリーンは、アノードにより
放射されたＸ線放射により横切られ、ターゲットで蛍光
放射に変換される。スクリーンが過剰量のＸ線放射を吸
収し、他方でそれ自体散乱した又は２次電子（多色）Ｘ
線放射により放射するのを避けるため、スクリーンは出
来るかぎり薄く作られ、低原子材料（例えば（タンタル
のターゲットに対し）チタン）からなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は更に多くの蛍
光放射線又は単色Ｘ線放射が発生しうるような方法で前
記の種類の放射源を構成しなければならない。本発明に
よれば、スクリーンが高原子番号を有する素子からなる
ことによって目的は達せられる。
光放射線又は単色Ｘ線放射が発生しうるような方法で前
記の種類の放射源を構成しなければならない。本発明に
よれば、スクリーンが高原子番号を有する素子からなる
ことによって目的は達せられる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は素子の周期的系
で高原子番号（本発明による用語「高」は、ターゲット
材料の原子番号からその差が関連した原子番号と比較し
て小さい原子番号を意味すると理解さるべきである）を
有する素子からなるスクリーンが、低原子素子からなる
高強度のスクリーンよりアノードからのＸ線放射を多く
吸収するが、制動放射は高原子番号を有する素子からな
るスクリーンにより発生され、その制動放射はターゲッ
トで主に蛍光放射に変換されるという事実の認識に基い
ている。従って、全ての蛍光放射の出力は増加しうる。
で高原子番号（本発明による用語「高」は、ターゲット
材料の原子番号からその差が関連した原子番号と比較し
て小さい原子番号を意味すると理解さるべきである）を
有する素子からなるスクリーンが、低原子素子からなる
高強度のスクリーンよりアノードからのＸ線放射を多く
吸収するが、制動放射は高原子番号を有する素子からな
るスクリーンにより発生され、その制動放射はターゲッ
トで主に蛍光放射に変換されるという事実の認識に基い
ている。従って、全ての蛍光放射の出力は増加しうる。
【０００５】本発明の更に望ましい実施例は、スクリー
ン及びターゲットが夫々高原子番号を有する同じ素子か
らなることを確実にする。本発明の更なる実施例では、
スクリーン及びターゲットがタンタルからなることを確
実にする。別な実施例の利点は、一方で、ターゲット及
びスクリーンの熱膨脹は熱が機械的応力に導かないよう
両方の場合に同じであり、他方で発生したスペクトルの
スペクトル純度は、スクリーンに発生した特性放射がタ
ーゲットに発生した蛍光放射と同じ波長を有するので、
劣化を出来るだけ最小の範囲にすることからなる。ター
ゲット及びスクリーン用材料としてタンタルを使用する
には、この材料の高溶融点は、放射源がチタンのスクリ
ーンからなる公知の放射源で可能であり、相当に高い電
力により作用されうるよう付加的効果である。
ン及びターゲットが夫々高原子番号を有する同じ素子か
らなることを確実にする。本発明の更なる実施例では、
スクリーン及びターゲットがタンタルからなることを確
実にする。別な実施例の利点は、一方で、ターゲット及
びスクリーンの熱膨脹は熱が機械的応力に導かないよう
両方の場合に同じであり、他方で発生したスペクトルの
スペクトル純度は、スクリーンに発生した特性放射がタ
ーゲットに発生した蛍光放射と同じ波長を有するので、
劣化を出来るだけ最小の範囲にすることからなる。ター
ゲット及びスクリーン用材料としてタンタルを使用する
には、この材料の高溶融点は、放射源がチタンのスクリ
ーンからなる公知の放射源で可能であり、相当に高い電
力により作用されうるよう付加的効果である。
【０００６】本発明の更なる実施例では、放射源は、動
作状態で真空化され、アノード、スクリーン及びターゲ
ットが位置する空間を囲む外囲器からなることが確実と
される。公知の放射源において、スクリーンは、ターゲ
ット及びそれに向う面が大気酸素と接触するよう真空密
方法で放射源を密封する一方、ターゲット及びこのスク
リーン面は、夫々この更なる実施例では放射源の真空空
間内に位置する。従って、スクリーン及びターゲットは
更に高温を耐えることが可能である。
作状態で真空化され、アノード、スクリーン及びターゲ
ットが位置する空間を囲む外囲器からなることが確実と
される。公知の放射源において、スクリーンは、ターゲ
ット及びそれに向う面が大気酸素と接触するよう真空密
方法で放射源を密封する一方、ターゲット及びこのスク
リーン面は、夫々この更なる実施例では放射源の真空空
間内に位置する。従って、スクリーン及びターゲットは
更に高温を耐えることが可能である。
【０００７】本発明の更なる実施例では、ターゲットか
ら生じる放射だけがコリメータ装置を通るよう構成され
るコリメータ装置が提供される。その結果、スクリーン
で発生した制動放射は可能な限り大部分が抑圧される。
ら生じる放射だけがコリメータ装置を通るよう構成され
るコリメータ装置が提供される。その結果、スクリーン
で発生した制動放射は可能な限り大部分が抑圧される。
【０００８】
【実施例】図は下記に更に十分に記載する本発明の実施
例を示す。軸１に関して回転放射になされた放射源は外
囲器４を介して真空密方法で互いに接続されたカソード
部分２及びアノード部分３からなる。カソード部分２は
、アイソレータ（図示せず）を介して、金属からなり、
それに関して例えば１６０ＫＶ又はそれ以上の電圧を有
する外囲器４に接続される。それは、リングのような対
称の軸１を囲む電熱線２１をと、所望の方法で電熱線２
１から放出された電子の経路を形成する電子ビーム整形
器２２とからなる。
例を示す。軸１に関して回転放射になされた放射源は外
囲器４を介して真空密方法で互いに接続されたカソード
部分２及びアノード部分３からなる。カソード部分２は
、アイソレータ（図示せず）を介して、金属からなり、
それに関して例えば１６０ＫＶ又はそれ以上の電圧を有
する外囲器４に接続される。それは、リングのような対
称の軸１を囲む電熱線２１をと、所望の方法で電熱線２
１から放出された電子の経路を形成する電子ビーム整形
器２２とからなる。
【０００９】アノード部分３は２つの部分３２及び３３
からなる中空本体からなり、その空洞は外部から図示し
ない方法で供給された液体冷却剤により動作状態で横切
られる。分離壁３４は冷却剤入口から冷却剤出口へ（双
方図示せず）最も短い経路に沿って冷却剤が流れるのを
防ぐ。アノード本体の部分３２及び３３は例えば銅から
なる。アノード本体３２，３３の部分３２は、カソード
部２に向いた内面を有し、円錐台の発生面３１の形を有
する。この発生面３１は高原子番号を有する材料、望ま
しくは金で被覆される、動作状態での電熱線から放出さ
れた電子はこの内面に当たる。従って、この面は以下「
アノード」と呼ぶ。アノード３１に当たる電子はアノー
ド部分とカソード部分間の電圧により決定された量子エ
ネルギーまでの連続スペクトルを有するＸ線放射を発生
し、このスペクトルに略６８．８ＫｅＶでＫ線を有する
金の線スペクトルが重畳される。
からなる中空本体からなり、その空洞は外部から図示し
ない方法で供給された液体冷却剤により動作状態で横切
られる。分離壁３４は冷却剤入口から冷却剤出口へ（双
方図示せず）最も短い経路に沿って冷却剤が流れるのを
防ぐ。アノード本体の部分３２及び３３は例えば銅から
なる。アノード本体３２，３３の部分３２は、カソード
部２に向いた内面を有し、円錐台の発生面３１の形を有
する。この発生面３１は高原子番号を有する材料、望ま
しくは金で被覆される、動作状態での電熱線から放出さ
れた電子はこの内面に当たる。従って、この面は以下「
アノード」と呼ぶ。アノード３１に当たる電子はアノー
ド部分とカソード部分間の電圧により決定された量子エ
ネルギーまでの連続スペクトルを有するＸ線放射を発生
し、このスペクトルに略６８．８ＫｅＶでＫ線を有する
金の線スペクトルが重畳される。
【００１０】Ｘ線放射は薄い円筒スクリーン３５を介し
て、円錐の形を有し、その先端点がカソード部２から離
れたタンタルのターゲット３６に当たる。ターゲットは
、ターゲット内のターゲットのＫ吸収端以上のエネルギ
ー（タンタルに対して略６７．４ＫｅＶ）を有するＸ線
量子を、その量子エネルギーがターゲット材料の特性エ
ネルギー（タンタルに対して５７．５ＫｅＶ）に対応す
る単色蛍光放射に変換する。
て、円錐の形を有し、その先端点がカソード部２から離
れたタンタルのターゲット３６に当たる。ターゲットは
、ターゲット内のターゲットのＫ吸収端以上のエネルギ
ー（タンタルに対して略６７．４ＫｅＶ）を有するＸ線
量子を、その量子エネルギーがターゲット材料の特性エ
ネルギー（タンタルに対して５７．５ＫｅＶ）に対応す
る単色蛍光放射に変換する。
【００１１】ターゲット３６を担持するスクリーン３５
は窓３７により真空密方法で封止されるアノード本体３
２，３３の円板形部分３３の中央孔に固定される。
は窓３７により真空密方法で封止されるアノード本体３
２，３３の円板形部分３３の中央孔に固定される。
【００１２】実際、カソード２１から放射された電子の
一部はアノード３１で拡散された後、望ましくはターゲ
ット３６の方へ加速されることは必然である。これらの
電子がターゲットに当たる場合、それらはそこに付加的
に望ましくない連続スペクトルを生じる。従って、スク
リーン３５はこれらの電子がターゲット３６から離れた
ままでなければならない。
一部はアノード３１で拡散された後、望ましくはターゲ
ット３６の方へ加速されることは必然である。これらの
電子がターゲットに当たる場合、それらはそこに付加的
に望ましくない連続スペクトルを生じる。従って、スク
リーン３５はこれらの電子がターゲット３６から離れた
ままでなければならない。
【００１３】本発明は、電子が付加的Ｘ線放射を発生す
るようスクリーン３５に当たるという事実を利用する。 このため、スクリーンは高原子番号を有する素子からな
るか、十分な程度までかかる素子からならなければなら
ない。この素子の原子番号は、いずれにせよターゲット
よりわずかに小さくなければならないが、できる限り５
０を越えるべきである。スクリーンの電子放射窓はその
他、特性放射多色（制動）放射を発生する。この放射線
の実質的に大部分はスクリーンがターゲットをしっかり
囲むのでアノードの放射線以上にターゲットに当たる。
るようスクリーン３５に当たるという事実を利用する。 このため、スクリーンは高原子番号を有する素子からな
るか、十分な程度までかかる素子からならなければなら
ない。この素子の原子番号は、いずれにせよターゲット
よりわずかに小さくなければならないが、できる限り５
０を越えるべきである。スクリーンの電子放射窓はその
他、特性放射多色（制動）放射を発生する。この放射線
の実質的に大部分はスクリーンがターゲットをしっかり
囲むのでアノードの放射線以上にターゲットに当たる。
【００１４】その高原子番号（７４）及びその高熱負荷
容量のために適した素子は例えばタングステンである。 しかし、タンタルターゲットの場合に、タンタルのよう
なスクリーンはタングステンのスクリーンより更に好ま
しい。実際、タングステンの特性放射の量子エネルギー
はタンタルより略２ＫｅＶ高い。たとえスクリーンによ
り出射されたＸ線放射が外部に直接通るのを防がなけれ
ばならないとしても、この放射はターゲットで弾性を生
じるか、コンプトン散乱を生じ、外部に通り、放射のス
ペクトル純度に悪影響を及ぼすことを妨げない。反対に
、ターゲット及びスクリーンが同じ材料（タンタル）か
らなる場合、タンタルのターゲットと共にタンタルのス
クリーンがタングステンのスクリーンよりターゲットに
より出射された放射のより高いスペクトル純度を生じる
ので、これらの問題は起こらない。更なる付加的利点は
、この場合に、スクリーン及びターゲットがこれらの部
分が動作中に受ける高温で重要である膨脹の同じ熱係数
を有することである。
容量のために適した素子は例えばタングステンである。 しかし、タンタルターゲットの場合に、タンタルのよう
なスクリーンはタングステンのスクリーンより更に好ま
しい。実際、タングステンの特性放射の量子エネルギー
はタンタルより略２ＫｅＶ高い。たとえスクリーンによ
り出射されたＸ線放射が外部に直接通るのを防がなけれ
ばならないとしても、この放射はターゲットで弾性を生
じるか、コンプトン散乱を生じ、外部に通り、放射のス
ペクトル純度に悪影響を及ぼすことを妨げない。反対に
、ターゲット及びスクリーンが同じ材料（タンタル）か
らなる場合、タンタルのターゲットと共にタンタルのス
クリーンがタングステンのスクリーンよりターゲットに
より出射された放射のより高いスペクトル純度を生じる
ので、これらの問題は起こらない。更なる付加的利点は
、この場合に、スクリーン及びターゲットがこれらの部
分が動作中に受ける高温で重要である膨脹の同じ熱係数
を有することである。
【００１５】スクリーンは、一方で散乱した電子をター
ゲット３６から離間して保つよう十分に厚くなければな
らないが、他方でアノード３１により出射された放射を
過剰に減衰しないよう十分に薄くなければならない。ス
クリーンの壁の厚さに対する適切な値は０．１ｍｍであ
る。このスクリーンは同じ厚さを有するチタンのスクリ
ーンより更にＸ線放射を吸収するが、付加的に発生した
Ｘ線放射のため、ターゲット３６による準単色放射のよ
り高い出射が同じ壁厚さを有するチタンのスクリーンよ
り得られる。
ゲット３６から離間して保つよう十分に厚くなければな
らないが、他方でアノード３１により出射された放射を
過剰に減衰しないよう十分に薄くなければならない。ス
クリーンの壁の厚さに対する適切な値は０．１ｍｍであ
る。このスクリーンは同じ厚さを有するチタンのスクリ
ーンより更にＸ線放射を吸収するが、付加的に発生した
Ｘ線放射のため、ターゲット３６による準単色放射のよ
り高い出射が同じ壁厚さを有するチタンのスクリーンよ
り得られる。
【００１６】アノード３１に当たる電子の数がスクリー
ンに当たる散乱した電子の数より略１０の係数倍だけ越
え、また平均で最初に述べた電子のエネルギーが散乱し
た電子のそれより大きいが、そのより小さい面領域及び
壁厚さ及び冷却の低下のため動作中アノード本体よりも
相当に熱くなる。従って放射源に供給されうる電力はス
クリーン３の温度抵抗により制限される。この点で、タ
ンタルのスクリーンはその相当に高い融点のためチタン
のスクリーンが望ましい。電力の蛍光放射への実質的に
改善された変換と関連して、準単色放射線の強度はチタ
ンのスクリーンを有する放射源より何倍も大きくなりう
ることになる。
ンに当たる散乱した電子の数より略１０の係数倍だけ越
え、また平均で最初に述べた電子のエネルギーが散乱し
た電子のそれより大きいが、そのより小さい面領域及び
壁厚さ及び冷却の低下のため動作中アノード本体よりも
相当に熱くなる。従って放射源に供給されうる電力はス
クリーン３の温度抵抗により制限される。この点で、タ
ンタルのスクリーンはその相当に高い融点のためチタン
のスクリーンが望ましい。電力の蛍光放射への実質的に
改善された変換と関連して、準単色放射線の強度はチタ
ンのスクリーンを有する放射源より何倍も大きくなりう
ることになる。
【００１７】タンタルの一部の高い熱負荷容量を用いる
のを可能とするために、タンタルの一部が大気酸素と接
触するのを避けなければならない。従って、スクリーン
は放射源を西独公開特許明細書第３７１６６１８号の如
く真空密方法で外部に封止しなければならないが、外囲
器の内部にある真空がスクリーンの内部空間に亘るよう
１つ又はそれ以上の小さい開口（図示せず）が設けられ
なければならない。
のを可能とするために、タンタルの一部が大気酸素と接
触するのを避けなければならない。従って、スクリーン
は放射源を西独公開特許明細書第３７１６６１８号の如
く真空密方法で外部に封止しなければならないが、外囲
器の内部にある真空がスクリーンの内部空間に亘るよう
１つ又はそれ以上の小さい開口（図示せず）が設けられ
なければならない。
【００１８】スクリーン３５が挿入される中央孔は放射
発散窓３７により外部に対し封止される。放射発散窓は
タンタルからなってもよい小さい板より構成される。タ
ーゲットと放射発散窓との間のこの材料均等性のため、
放射発散窓の吸収係数はターゲット内に発生した蛍光放
射に対して比較的小さい。
発散窓３７により外部に対し封止される。放射発散窓は
タンタルからなってもよい小さい板より構成される。タ
ーゲットと放射発散窓との間のこの材料均等性のため、
放射発散窓の吸収係数はターゲット内に発生した蛍光放
射に対して比較的小さい。
【００１９】放射発散窓は、例えば２つのピンホールダ
イヤフラム５，６からなるダイヤフラム装置に先行され
、図示しない方法で放射源に接続される。このダイヤフ
ラム装置の開口は、スクリーン内で発生され、直接に照
射するＸ線放射がダイヤフラム装置により大部分抑圧さ
れるような寸法とされる。従って、スクリーンに発生さ
れた放射の連続スペクトルはダイヤフラム装置を横切る
蛍光放射のスペクトル純度に悪影響することが防がれる
。このダイヤフラム装置は望ましくは例えばタンタルの
ターゲット３６及び窓３７と同じ材料からなる。
イヤフラム５，６からなるダイヤフラム装置に先行され
、図示しない方法で放射源に接続される。このダイヤフ
ラム装置の開口は、スクリーン内で発生され、直接に照
射するＸ線放射がダイヤフラム装置により大部分抑圧さ
れるような寸法とされる。従って、スクリーンに発生さ
れた放射の連続スペクトルはダイヤフラム装置を横切る
蛍光放射のスペクトル純度に悪影響することが防がれる
。このダイヤフラム装置は望ましくは例えばタンタルの
ターゲット３６及び窓３７と同じ材料からなる。
【図１】本発明の１実施例を示す図である。
１ 軸
２ カソード部
３ アノード部
４ 外囲器
５，６ ピンホールダイヤフラム
２１ 電熱線
２２ 電子ビーム整形器
３１ アノード
３２，３３ 部分
３４ 分離壁
３５ 円筒スクリーン
３６ ターゲット
Claims (7)
- 【請求項１】 Ｘ線放射を発生するアノードと、アノ
ードにより囲まれるＸ線放射を蛍光放射に変換するター
ゲットと、ターゲットとアノードとの間に位置しターゲ
ットを電子から遮蔽するスクリーンとからなり、スクリ
ーン（３５）は高原子番号を有する素子からなることを
特徴とする単色Ｘ線放射を実質的に発生する放射源。 - 【請求項２】 スクリーン（３５）及びターゲット（
３６）は夫々高原子番号を有する同じ素子からなること
を特徴とする請求項１記載の放射源。 - 【請求項３】 スクリーン（３５）及びターゲット（
３６）はタンタルからなることを特徴とする請求項２記
載の放射源。 - 【請求項４】 放射源は、動作状態で真空化され、ア
ノード（３１）、スクリーン（３５）及びターゲット（
３６）が位置する空間を囲む外囲器（４）からなること
を特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の
放射源。 - 【請求項５】 外囲器はターゲット（３６）の蛍光放
射を通す窓（３７）により密閉されることを特徴とする
請求項４記載の放射源。 - 【請求項６】 窓（３７）はターゲット（３６）と同
じ材料からなることを特徴とする請求項５記載の放射源
。 - 【請求項７】 望ましくはターゲット（３６）と同じ
材料からなり、ターゲットから生じた放射だけがコリメ
ータ装置を通過しうるよう構成されたコリメータ装置（
５，６）を有することを特徴とする請求項１乃至６のす
ちいずれか一項記載の放射源。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE40170020 | 1990-05-26 | ||
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