JPH09129165A - Ｘ線管及びこれを適用したレーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、矩形状の等強度面を有するＸ線強度
分布に形成できるとともに放射するＸ線量を大きくして
レーザ発振の主放電部を予備電離するときのＸ線の利用
比率を高める。 【解決手段】包囲体２０内にコイル状のカソード２３を
配置するとともに包囲体２０の内壁にカソード２３側に
対して扇形状の各ターゲット２６、２７を突出して設け
ることにより、カソード２３から電子が放出されると、
これら電子は包囲体２０の内壁に対して突出した各ター
ゲット２６、２７に向かって加速して衝突し、この衝突
によりＸ線を放射する。これにより、Ｘ線は、各ターゲ
ット２６、２７の扇形状（或いは矩形状）を保って発散
し、扇形状（或いは矩形状）の等強度面を有する均一な
Ｘ線強度分布に形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ放電のＸ線
予備電離用に用いられるＸ線管、及びこのＸ線管から放
射されるＸ線により予備電離されてレーザ光を出力する
レーザ発振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用に多く用いられるレーザ発振装置
としては、高封入ガス圧下で放電励起されるエキシマレ
ーザ、ＴＥＡ−ＣＯ₂ レーザ等がある。このような高封
入ガス圧下で動作させる放電励起型のレーザ発振装置
は、放電電流が一様に拡散しにくく、雷放電の如くアー
ク状に集中してレーザ励起できないことから、予め主放
電部に電子やイオンをできるだけ一様な分布となるよう
に発生させる予備電離が行われている。

【０００３】この予備電離は、一般に紫外線（ＵＶ）予
備電離、コロナ予備電離、Ｘ線予備電離に３種類に分類
されている。これら予備電離は、それぞれ一長一短はあ
るが、現在のところ比較的強い予備電離ができて簡便で
あるＵＶ予備電離が最も広く用いられている。

【０００４】コロナ予備電離は、種々の工夫が試みられ
ているが、現象的には作用が弱く、今後ＵＶ電離に優る
特徴を持たせるような改善が必要とされている。これに
対してＸ線予備電離は、最近研究用を中心に使われる例
が多くなっており、実用化への期待が大きいものであ
る。

【０００５】すなわち、ＵＶ予備電離と比較してみる
と、このＵＶ予備電離は、主放電の発生に先行し、別に
主放電部の近傍に複数配置された各ピン電極間で高密度
の放電を点弧してＵＶ光を発生させている。

【０００６】このように複数のピン電極間で予備電離用
の放電を点弧しているので、これらピン電極の消耗、こ
の放電によるスパッタリングによりレーザチャンバ内部
の汚染が生じる。

【０００７】又、高繰り返しレーザ発振装置では、ガス
レーザ媒質を放電部に流す必要があるが、これらピン電
極がそのガス流通路に配置されていることから、ガス流
を乱したり、妨げたりして問題となる。

【０００８】一方、Ｘ線予備電離は、主放電電極の背面
にＸ線管を配置し、Ｘ線を主放電電極の金属面を透過さ
せて主放電部に照射するものなので、ＵＶ予備電離のよ
うな問題が生じないことが利点となっている。

【０００９】ところで、このＸ線管は、通常、電子発生
源（カソード）、このカソードから放射された電子を加
速してＸ線を放射するターゲット（アノード）、及びカ
ソードとアノードとに電力を供給する電源から構成され
ている。

【００１０】一般に研究用のＸ線管では、カソードとし
て取扱いの簡単な電界放出型のコールドカソードが用い
られている。ところが、このコールドカソードは、スパ
ッタリングが顕著であり、電極が消耗して長時間の動作
が困難となっている。

【００１１】これに対してカソード表面にコロナ放電を
発生させ、そこから電子を引き出すプラズマカソードを
用いる試みも行われている。ところが、このプラズマカ
ソードでは、コロナ放電を安定に維持させる必要がある
ことから、Ｘ線管内のガス圧を一定して制御することが
困難である。

【００１２】このような事からＸ線管としては、電子放
出量が多く、スパッリングの無いホットカソードを用
い、真空管と同様に真空封じした簡単な独自構成のもの
を既に提案している。

【００１３】図１０はかかるＸ線管の構成図であり、図
１１は上方から見た構成図である。包囲体１は、円筒状
に形成されている。この包囲体１の頭部にはウインドウ
２が設けられ、底部には封じ体３が設けられ、その内部
は真空封じされている。

【００１４】この包囲体１の内部には、コイル状のバリ
ウム（Ｂａ）含浸型直熱カソード４（以下、カソードと
省略する）が配置されている。このカソード４は、その
コイル軸方向を包囲体１の軸方向と同軸に配置してい
る。なお、このカソード４には、カソードリード線５が
接続されている。

【００１５】又、包囲体１の内壁には、カソード４の中
心軸に対して同軸状にアノード６が組み込まれている。
このような構成であれば、カソードリード線５を通して
カソード４に加熱電力が供給されると、このカソード４
からは電子が放出される。これら電子は、アノードに高
電圧を印加すると、加速されてアノード６に衝突し、こ
のときにアノード６からＸ線が放射される。そして、こ
のＸ線は、ウインドウ２から円錐状に放射される。

【００１６】このようなＸ線管をレーザ発振装置の予備
電離に適用する場合の構成を図１２に示す。すなわち、
互いに対向配置された２つの放電電極７、８のうち一方
の放電電極７の背面には、適当な間隔で複数のＸ線管９
がレーザ光軸方向に配置されている。なお、これらＸ線
管９は、図１０に示すＸ線管と同一構成である。

【００１７】又、レーザ光軸方向には、高反射ミラー１
０及び出力ミラー１１が配置されている。このようなレ
ーザ発振装置であれば、各放電電極７、８間の主放電に
先立って各Ｘ線管９からＸ線が放射される。このＸ線
は、放電電極７を透過して主放電部１２に照射され、こ
れにより主放電部１２は予備電離される。これに続いて
各放電電極７、８間に主放電が点弧し、高反射ミラー１
０と出力ミラー１１との間でレーザ共振が発生し、出力
ミラー１１からレーザ光が出力される。

【００１８】ところで、このようなレーザ発振装置で
は、主放電部１２は図１２に示すように直方体状を形成
するのがレーザ発振に適している。ここで、予備電離電
子量は、Ｘ線強度が低いと、これに比例して少なくなる
ことが分かり、又、放電電流密度は、予備電離電子密度
に比例するので、Ｘ線強度分布をできるだけ一様にし
て、主放電全体を一様な電流密度にすることが最も重要
な課題となっている。

【００１９】一方、Ｘ線管９では、電子がアノード６の
広い範囲に亘って衝突してＸ線を放射するが、このＸ線
はあまり方向性がない。このため、予備電離に使われる
Ｘ線の有効分が少なくなり、この予備電離に使われるＸ
線の有効分を増大させることも課題となっている。

【００２０】すなわち、上記Ｘ線管９のＸ線強度分布
は、図１３に示すように中心部で最も強い円錐形状とな
っている。従って、このＸ線管９をレーザ光軸上に複数
配列したときのＸ線の合成強度分布は、各Ｘ線管９の間
隔を適当に選ぶことにより、図１４に示すようにレーザ
光軸方向の中心線上１３で一様にできる。

【００２１】しかしながら、このＸ線の合成強度分布
は、レーザ光軸方向の中心線上から離れるに従って強度
が低下し、かつその強度分布の一様性も低下することは
避けられない。

【００２２】このような事から、各Ｘ線管９の前面に各
Ｘ線吸収板（フィルタ）を配置してＸ線の強度を減衰さ
せ、Ｘ線管９のＸ線強度分布を図１５に示すように円錐
台形状に形成し、円形の等強度面を形成している。

【００２３】しかしながら、このようなＸ線強度分布を
円錐台形状に形成する場合、Ｘ線吸収板において吸収さ
れる分があり、その吸収分が損失となる。又、円錐台形
状に形成したときのＸ線強度分布において、Ｘ線予備電
離に使用されるのはその一部の斜線部分１４であり、こ
のＸ線の利用比率を高めようとすれば、Ｘ線の合成強度
分布は、中心線上１３から離れるに従って低下する。一
方、Ｘ線の有効分を増やす方法として、Ｘ線を集光する
ことが考えられるが、今のところ性能のよいＸ線用光学
素子は存在しないのが現状である。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにＸ線管９
のＸ線強度分布は、中心部で最も強い円錐形状となって
いるため、このＸ線管９をレーザ発振装置のＸ線予備電
離に適用した場合、主放電部１２におけるＸ線の合成強
度分布は、レーザ光軸方向の中心線上１２から離れるに
従って強度が低下し、かつその強度分布の一様性も低下
してしまう。

【００２５】そこで本発明は、所望形状の等強度面を有
するＸ線強度分布のＸ線を放射できるＸ線管を提供する
ことを目的とする。又、本発明は、所望形状の等強度面
を有するＸ線強度分布でかつ放射するＸ線量を大きくで
きるＸ線管を提供することを目的とする。

【００２６】又、本発明は、矩形状の等強度面を有する
Ｘ線強度分布に形成できるとともに放射するＸ線量を大
きくでき、レーザ発振の主放電部を予備電離するときの
Ｘ線の利用比率を高めることができるレーザ発振の予備
電離に最適なＸ線管を提供することを目的とする。

【００２７】又、本発明は、主放電部に照射する予備電
離のＸ線の強度分布を一様にしてレーザ発振ができるレ
ーザ発振装置を提供することを目的とする。又、本発明
は、主放電部に照射する予備電離のＸ線の強度分布を一
様にできるとともに放射するＸ線量を大きくでき、かつ
主放電部を予備電離するときのＸ線の利用比率を高めて
レーザ発振ができるレーザ発振装置を提供することを目
的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、真空
に封止された筐体と、この筐体内の略中央部位に配置さ
れたカソードと、筐体内壁に対してカソード側に突出し
てカソードに対して対称な位置にそれぞれ配置されたア
ノードと、を備えたＸ線管である。

【００２９】このようなＸ線管であれば、筐体内に配置
されたカソードに電力が供給されて電子が放出される
と、これら電子は筐体内壁に対してカソード側に突出さ
れたアノードに衝突し、Ｘ線を放射する。このとき、ア
ノードは突出されているので、カソードとアノードとの
間の電位傾度が最も高くなり、全ての電子はカソードか
らアノードに向かって加速して衝突する。これにより、
放射するＸ線量を大きくでき、かつアノードの形状に応
じて所望形状の等強度面を有するＸ線強度分布に形成で
きる。

【００３０】請求項２によれば、真空に封止された円筒
状の筐体と、コイル状に形成され、かつ筐体内の略軸上
にこの円筒状の筐体の軸方向に対して略直交方向に配置
されたカソードと、筐体内壁に対してカソード側に突出
してカソードに対して対称な位置にそれぞれ配置され、
かつ少なくともターゲット部分が電子に対するＸ線変換
効率の高い材料により形成された複数のアノードと、を
備えたＸ線管である。

【００３１】このようなＸ線管であれば、コイル形状の
カソードに電力が供給されて電子が放出されると、これ
ら電子は筐体内壁に対してカソード側に突出されたアノ
ードに衝突し、Ｘ線が放射される。このとき、アノード
は突出しかつ少なくとも電子に対してのＸ線変換効率の
高い材料により形成されているので、放射するＸ線量を
大きくできる。

【００３２】請求項３によれば、請求項２記載のＸ線管
において、コイル状のカソードと複数のアノードとの位
置関係は、各アノードの底部間を結ぶアノード基準面に
前記カソードの下部を一致させる。

【００３３】このようなＸ線管であれば、アノードの底
部間を結ぶアノード基準面にカソードの下部を一致させ
て配置するので、カソードから放出された電子をアノー
ド面にできるだけ多く集めてＸ線を発生させ、かつレー
ザ発振装置の主放電部に照射するＸ線が最も多くしかも
Ｘ線強度分布を一様にできる。

【００３４】請求項４によれば、請求項１又は２記載の
Ｘ線管において、カソードは、Ｂａを含浸する材料によ
りコイル状に形成される。このようなＸ線管であれば、
Ｂｅを含浸する材料によりコイル状のカソードを用いる
ことにより、効率よく長時間にわたり安定した電子放出
ができ、安定してＸ線を放射できる。

【００３５】請求項５によれば、請求項１又は２記載の
Ｘ線管において、アノードは、扇型もしくは矩形の板で
かつターゲット部分がカソードに対して所定のターゲッ
ト傾斜角に形成される。

【００３６】このようなＸ線管であれば、アノードを扇
型板に形成することでアノードのターゲット部分から発
生する熱を十分に放熱することができ、又アノードのタ
ーゲット部分をカソードに対して所定の傾斜角をもって
配置することにより、ターゲット部分から放射されるＸ
線は、アノードの扇形状を保って発散する。

【００３７】請求項６によれば、請求項１、２又は４記
載のＸ線管において、アノードは、少なくともターゲッ
ト部分がＴａ又はＷの材料により形成される。このよう
なＸ線管であれば、アノードの少なくともターゲット部
分をＴａ、Ｗの材料により形成することにより、電子衝
突に対してスパッタリングが少ない。

【００３８】請求項７によれば、対向配置した２つの放
電電極間を予備電離し、続いてこれら放電電極間に主放
電を発生させてレーザ光を発振するレーザ発振装置にお
いて、各放電電極のうち少なくと一方の放電電極の背面
側に、真空に封止された筐体内の略中央部位にカソード
を配置し、かつ筐体内壁に対してカソード側に突出して
複数のアノードをカソードに対して対称な位置にそれぞ
れ配置したＸ線管を複数配列したレーザ発振装置であ
る。

【００３９】このようなレーザ発振装置であれば、放電
電極間に主放電を発生させるに先立って、少なくと一方
の放電電極の背面側に配置したＸ線管、すなわち筐体内
にカソードを配置し、かつ筐体内壁に対してカソード側
に突出してアノードを配置したＸ線管からＸ線を照射し
て主放電部を予備電離する。このときのＸ線は、アノー
ドの形状を保って発散し、かつそのＸ線量の大きなもの
となっている。これに続いて放電電極間に主放電を発生
させてレーザ光を発振する。

【００４０】請求項８によれば、請求項７記載のレーザ
発振装置において、Ｘ線管は、放電電極間の主放電部に
おけるＸ線強度分布が均一になるように所定の間隔をお
いて放電電極の軸方向に複数配列した。

【００４１】このようなレーザ発振装置であれば、レー
ザ発振装置の放電電極の軸方向にＸ線管を複数配列する
ことにより、各Ｘ線管からのＸ線は、例えばターゲット
の扇形状もしくは矩形状を保って発散し、これらが放電
電極の軸方向に沿って配列されるので、主放電部におけ
るＸ線強度分布は均一となる。

【００４２】請求項９によれば、請求項７記載のレーザ
発振装置において、Ｘ線管は、カソードの軸方向をレー
ザ光軸に対して直交する方向、又は平行に配置した。こ
のようなレーザ発振装置であれば、レーザ発振装置のレ
ーザ光軸に対してＸ線管をそのカソードの軸方向を直交
する方向、又は平行に配置することにより、Ｘ線管から
放射されるＸ線をアノードのターゲット部分の形状を保
って発散して主放電部に照射する。これにより、主放電
部におけるＸ線強度分布は均一となる。

【００４３】請求項１０によれば、請求項７記載のレー
ザ発振装置において、カソードは、コイル状に形成さ
れ、かつ真空に封止された円筒状の筐体内の略軸上にこ
の円筒状の筐体の軸方向に対して略直交方向に配置され
た。

【００４４】このようなレーザ発振装置であれば、コイ
ル状のカソードを筐体の軸方向に対して略直交方向に配
置したＸ線管を複数レーザ発振装置の放電電極の背面に
配列することにより、大きなＸ線量でＸ線強度分布の均
一なＸ線を主放電部に照射して予備電離し、レーザ発振
を行う。

【００４５】請求項１１によれば、請求項７記載のレー
ザ発振装置において、アノードは、少なくともターゲッ
ト部分が電子に対するＸ線変換効率の高い材料により形
成された。

【００４６】このようなレーザ発振装置であれば、電子
からＸ線への変換効率の高い材料により形成したアノー
ドをカソード側に突出して配置したＸ線管をレーザ発振
装置の放電電極の背面側に配列することにより、放射す
るＸ線量を大きくしたＸ線を主放電部に照射して予備電
離し、レーザ発振を行う。

【００４７】請求項１２によれば、請求項７記載のレー
ザ発振装置において、アノードは、扇型もしくは矩形の
板でかつターゲット部分がカソードに対して所定のター
ゲット傾斜角をもって形成された。

【００４８】このようなレーザ発振装置であれば、アノ
ードのターゲット部分を所定の傾斜角をもって配置した
Ｘ線管をレーザ発振装置の放電電極の背面側に配列する
ことにより、Ｘ線管から放射されるＸ線は、このターゲ
ット部分の形状を保った広がり角度で発散し、放電部を
一様に予備電離し、レーザ発振を行う。

【００４９】

【発明の実施の形態】

(1) 以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参
照して説明する。図１は本発明の請求項１〜６を適用し
たＸ線管の構成図であり、図２は同Ｘ線管を上方側から
見た構成図である。

【００５０】筐体を構成する包囲体２０は、少ない印加
電圧による放電が可能なように、円筒状に形成されてい
る。この包囲体２０の頭部にはＸ線取り出し窓（以下、
ウインドウと称する）２１が設けられ、底部には封じ体
２２が設けられ、その内部は真空封じされている。

【００５１】なお、Ｘ線管の寸法、すなわちの包囲体２
０の寸法は、外径４０ｍｍ、全長６０ｍｍ程度に形成さ
れている。この包囲体２０は、例えばセラミック又はガ
ラス材料により形成され、かつ包囲体２０における金属
部はこれらセラミック又はガラスと接合できる例えばコ
バール（ＫＯＶ）により形成されている。

【００５２】ウインドウ２１は、Ｘ線吸収の少ないベリ
リウム又はガラス材料により形成されている。包囲体２
０の内部には、コイル状のバリウム（Ｂａ）含浸型直熱
カソード２３（以下、カソードと省略する）が包囲体２
０の略軸上に配置されている。このカソード２３は、そ
のコイル軸方向を包囲体１の軸方向に対して直交する方
向に配置している。

【００５３】なお、このカソード２３は、カソード支持
アーム２４によって封じ体２２に固定配置されている。
そして、このカソード支持アーム２４の内部を通してカ
ソード２３にカソードリード線２５が接続されている。

【００５４】又、包囲体１の内壁には、２つのアノード
が設けられている。以下、これらのアノードの電子放出
部分であるターゲット２６、２７に着目して説明する。
これらターゲット２６、２７は、カソード２３の軸方向
に対して直交方向上の包囲体内壁にそれぞれ設けられて
いる。

【００５５】すなわち、これらターゲット２６、２７
は、図３に示すようにカソード２３を介して対向配置さ
れ、かつその高さ位置は各ターゲット２６、２７の底部
間を結ぶアノード基準位置面とカソード２３の下部位置
とが一致するように配置されている。

【００５６】又、これらターゲット２６、２７は、包囲
体２０の内壁からそれぞれ突起し、かつターゲット面が
カソードに対して所定の傾斜角（以下、ターゲット傾斜
角と称する）θをもって形成されている。

【００５７】このターゲット傾斜角θは、電子が各ター
ゲット２６、２７に衝突してそれぞれ放射されるＸ線が
重ね合さって均一なＸ線強度分布となるように調整され
る。これらターゲット２６、２７のターゲット面は、図
４に示すように扇形状に形成されており、この扇形状の
要側の一辺がアノード基準位置面上に配置され、かつカ
ソード２３の軸方向に対して平行に配置されている。な
お、ここで、上記ターゲット面は、矩形状でもその効果
には違いはない。

【００５８】これらターゲット２６、２７は、タンタ
ル、タングステン等の電子衝突に対してスパッタリング
が少なく電子からＸ線への変換効率の高い金属により形
成され、かつ包囲体２０に対して溶接、ロー付け等によ
って接合されている。

【００５９】なお、上記カソード２３の軸方向の長さ
は、これらターゲット２６、２７の同方向の長さと同程
度又はそれ以上に形成されている。このような構成のＸ
線管であれば、カソードリード線２５を通して直流、交
流といった連続状のカソード加熱電流がカソード２３に
供給されると、このカソード２３は加熱し、電子を放出
する。

【００６０】このカソード２３から放出された電子は、
各ターゲットにパルス状高電圧が印加されると、各ター
ゲット２６、２７に向かって加速されて衝突する。この
ように電子が各ターゲット２６、２７にそれぞれ衝突す
ると、これらターゲット２６、２７においてパルス状の
Ｘ線に変換され、これらＸ線がウインドウ２１を通して
外部に放射される。 (a) ここで、Ｘ線管における電子の利用効率の向上、及
びＸ線強度分布の均一化について具体的に説明する。

【００６１】先ず、Ｘ線管における電子の利用効率の向
上について説明する。各ターゲット２６、２７が構成さ
れているアノードは、扇形の板状で、これにより放熱を
しやすくしている。そして、これらのアノードは、カソ
ード２３側に突出してカソード２３との距離をカソード
２３と包囲体内壁との間の距離よりも短くしている。こ
れらのターゲット２６、２７は、図５に示すように円形
の板（円板母材）を傾斜をつけてくり抜き、それを分割
することにより簡単に形成することができる。

【００６２】これにより、各ターゲット２６、２７とカ
ソード２３との間の電位傾度が、カソード２３と包囲体
内壁との間の電位傾度に比較して高くなり、カソード２
３から放出される全ての電子はカソード２３から各ター
ゲット２６、２７に向かって加速される。そうして、こ
れら全ての電子が各ターゲット２６、２７に衝突し、Ｘ
線に変換される。

【００６３】従って、カソード２３から放出された全て
の電子をＸ線に変換することができ、大きなＸ線量のＸ
線を放射できる。又、このＸ線管をレーザ発振装置のＸ
線予備電離に適用すれば、Ｘ線予備電離に寄与する電子
が多くなり、この電子の利用効率を大幅に向上できる。

【００６４】このように電子の利用効率を大幅に向上で
きることから、その分だけ各ターゲット２６、２７に対
しての印加電圧及びカソード３に対してのカソード加熱
電流を供給する電源を小形化できることは言うまでもな
く、Ｘ線管にパルス電流を流すためのコンデンサ容量を
小さくでき、電源を含むＸ線管回路の特性周波数を高く
してピーク値が高く、パルス幅の短いＸ線を発生でき
る。

【００６５】しかるに、電子の利用効率が高く、かつピ
ーク値が高く、パルス幅の短いＸ線を発生することか
ら、かかるＸ線管は、レーザ発振に必要な一様な主放電
を点弧させるのに最適であり、レーザ発振装置のＸ線予
備電離に適用するのに最も有効である。 (b) 次にＸ線強度分布の均一化について説明する。

【００６６】２つのターゲット２６、２７は、扇形の形
状或いは矩形状で、Ｘ線発生の方向依存性は少ないの
で、Ｘ線は図６に示すように各ターゲット２６、２７か
ら扇形状或いは矩形状を保ち、所定の広がり角で発散す
る。

【００６７】従って、これらターゲット２６、２７から
発散されるＸ線は、ウインドウ２１を透過して外部に放
射されることから、Ｘ線管から放射されるＸ線強度分布
は、図７に示すように角錐台状となり、かつその一断面
Ａでの強度は均一となる。

【００６８】従って、このようなＸ線管を適当な間隔で
直線上に配列すれば、これらＸ線管から放射されたＸ線
を重畳することにより、帯状の領域で均一なＸ線強度分
布を得ることができる。

【００６９】しかるに、レーザ発振装置の放電電極の背
面に沿って複数のＸ線管を配列すれば、主放電部に照射
する予備電離用のＸ線照射の強度分布を一様にできる。
なお、Ｘ線は、ウインドウ２１において遮断されて使わ
れないＸ線成分もあるが、これは従来のＸ線管と比較し
ても格段に少ない。すなわち、発生したＸ線の利用効率
を高くできる。

【００７０】又、カソード２３の軸方向の長さを各ター
ゲット２６、２７の同方向の長さと同程度又はそれ以上
に形成されているので、各ターゲット２６、２７の両端
に衝突する電子数はその中央部よりも多くなる。

【００７１】従って、各ターゲット２６、２７において
両端部のＸ線発生量が多くなるので、カソード２３及び
各ターゲット２６、２７の長さを適当に選べば、主放電
幅方向のＸ線強度分布をより均一化できる。

【００７２】又、各ターゲット２６、２７のターゲット
面をターゲット傾斜角θに形成しているので、放射され
るＸ線量を最も大きくかつそのＸ線強度分布を均一化す
るように調整できる。

【００７３】このように上記第１の実施の形態において
は、包囲体２０内に配置されたコイル状のカソード２３
から電子が放出されると、これら電子は包囲体２０の内
壁に対してカソード２３側に突出された各ターゲット２
６、２７に衝突してＸ線を放射するようにしたので、カ
ソード２３と突出する各ターゲット２６、２７との間の
電位傾度を最も高くして全ての電子をカソード２３から
各ターゲット２６、２７に向かって加速して衝突でき、
これによって放射するＸ線量を大きくできるとともに電
子の利用効率を向上でき、かつ各ターゲット２６、２７
の扇形状（或いは矩形状）を保って発散し、扇形状（或
いは矩形状）の等強度面を有する均一なＸ線強度分布に
形成できる。

【００７４】又、このＸ線管をレーザ発振装置のＸ線予
備電離に適用すれば、レーザ発振の主放電部を予備電離
するときのＸ線の利用比率を高めることができる。な
お、上記第１の実施の形態は次のように変形してもよ
い。

【００７５】カソード２３は、コイル状直熱型が表面積
が大きく放出電子量が多く、かつ加熱も簡単であるが、
これに限らず各ターゲット２６、２７に集束される電子
束がコイル状直熱型カソード２３を用いた場合と同一に
できれば、必ずしも形状には拘らず、又傍熱型でも差支
えない。

【００７６】ターゲットについては、ターゲットの形状
や大きさがＸ線量及びＸ線強度分布に大きく関係する。
これにはカソード２３との位置関係も含まれるが、でき
るだけ多くＸ線成分がレーザ発振装置の放電電極の窓に
入射するように、冷却を含めてターゲット面の向きや大
きさを決定すればよい。言うまでもなくターゲット２
６、２７の材質は問わない。

【００７７】又、カソード２３と各ターゲット２６、２
７との位置関係は、図３に示すようにアノード基準面に
対してカソード２３の下部が一致するように配置してい
るが、必ずしもこれに限ることはなく、ターゲット傾斜
角θにも関係するが、要するに電子をターゲット面にで
きるだけ多く集めてＸ線を発生させ、かつレーザ発振装
置の主放電部に照射するＸ線が最も多くしかもＸ線強度
分布が一様になるように調整し最適化したものであれば
よい。 (2) 次にＸ線管をレーザ発振装置に適用した本発明の第
２の実施の形態について説明する。

【００７８】図８は本発明の請求項７〜１２を適用した
レーザ発振装置の構成図である。２つの放電電極３０、
３１は、互いに対向配置されている。これら放電電極３
０、３１は、それぞれその断面がかまぼこ形状に形成さ
れている。

【００７９】これら放電電極３０、３１間には、これら
放電電極３０、３１間に所定繰り返し数のパルス電圧を
印加する充放電回路３４が接続されている。又、これら
放電電極３０、３１の長手方向側つまりレーザ光軸上に
は、レーザ共振器を形成する高反射ミラー３２、出力ミ
ラー３３が配置されている。

【００８０】一方、２つの放電電極３０、３１のうち一
方の放電電極３０の背面側には、Ｘ線予備電離用のＸ線
管４０が所定の間隔ごとに複数配列されている。これら
Ｘ線管４０は、上記第１の実施の形態で説明したＸ線管
と同一構成となっている。すなわち、図１に示すように
円筒状の包囲体２０の頭部にはウインドウ２１が設けら
れ、底部には封じ体２２が設け、かつその内部は真空封
じされている。

【００８１】この包囲体２０の内部には、コイル状のＢ
ａ含浸型直熱カソード２３が、そのコイル軸方向を包囲
体１の軸方向に対して直交する方向に配置されている。
又、包囲体１の内壁には、２つのターゲット２６、２７
が設けられている。これらターゲット２６、２７は、図
３に示すようにカソード２３を介して対向配置され、か
つその位置関係は各ターゲット２６、２７の底部間を結
ぶアノード基準位置面とカソード２３の下部位置とが一
致するように配置されている。

【００８２】又、これらターゲット２６、２７は、包囲
体２０の内壁からそれぞれ突起し、かつターゲット面が
カソード２３に対してターゲット傾斜角θをもって形成
されている。

【００８３】このターゲット傾斜角θは、電子が各ター
ゲット２６、２７に衝突してそれぞれ放射されるＸ線が
重ね合さって均一なＸ線強度分布となるように調整され
る。これらターゲット２６、２７のターゲット面は、図
４に示すように扇形状に形成されており、この扇形状の
要側の一辺がアノード基準位置面上に配置され、かつカ
ソード２３の軸方向に対して平行に配置されている。

【００８４】これらターゲット２６、２７は、Ｔａ、Ｗ
等の、電子衝突に対してスパッタリングが少なくＸ線変
換効率の高い金属により形成され、かつ包囲体２０に対
して溶接、ロー付け等によって接合されている。なお、
ＴａやＷについては、ターゲット面に対して、イオン注
入や蒸着によって被着されている。

【００８５】又、カソード２３の軸方向の長さは、これ
らターゲット２６、２７の同方向の長さと同程度又はそ
れ以上に形成されている。これらＸ線管４０は、図９に
示すようにカソード２３の軸方向をレーザ光軸に対して
直交する方向に配置されている。

【００８６】一方、これらＸ線管４０は、Ｘ線管回路４
１から供給されるパルス状の各ターゲット２６、２７へ
の印加電圧によりＸ線を放射制御されている。主制御回
路４２は、充放電回路３４及びＸ線管回路４１をの各動
作タイミングを制御する機能を有するもので、充放電回
路３４から各放電電極３０、３１に高電圧を印加するに
先立ってＸ線管回路４１から各Ｘ線管４０に対してパル
ス電流状のカソード加熱電流を流す機能を有している。

【００８７】このような構成であれば、主制御回路４２
は、充放電回路３４から各放電電極３０、３１に高電圧
を印加するに先立ち、Ｘ線管回路４１から各Ｘ線管４０
に対してパルス電流を供給することができる。

【００８８】そして、このような構成のＸ線管４０であ
れば、カソードリード線２５を通して連続状のカソード
加熱電流がカソード２３に供給されると、このカソード
２３は加熱し、電子を放出する。

【００８９】このカソード２３から放出された電子は、
各ターゲット２６、２７に向かって加速されて衝突し、
これにより各ターゲット２６、２７からはＸ線が放射さ
れる。

【００９０】このようなＸ線管４０であれば、カソード
２３から放出された全ての電子をＸ線に変換して大きな
Ｘ線量のＸ線を放射できることから、レーザ発振装置の
Ｘ線予備電離に適用すれば、予備電離に寄与する電子が
多くなり、この電子の利用効率を大幅に向上できる。

【００９１】このように電子の利用効率を大幅に向上で
きることから、上記の如くその分だけカソード３にカソ
ード加熱電流を供給する電源を小形化できことは言うま
でもなく、Ｘ線管にパルス電流を流すためのコンデンサ
容量を小さくでき、電源を含むＸ線管回路４１の特性周
波数を高くしてピーク値が高く、パルス幅の短いＸ線を
発生できる。

【００９２】しかるに、電子の利用効率が高く、かつピ
ーク値が高く、パルス幅の短いＸ線を発生することか
ら、かかるＸ線管４０は、レーザ発振に必要な一様な主
放電を点弧させるのに最適であり、レーザ発振装置のＸ
線予備電離に適用するのに最も有効である。

【００９３】一方、各ターゲット２６、２７は、扇状の
矩形形状で、Ｘ線発生の方向依存性は少ないので、Ｘ線
は図９に示すように各ターゲット２６、２７から扇形状
（もしくは矩形状）を保ち、発散する。

【００９４】従って、これらＸ線管４０を適当な間隔で
放電電極３０の背面側に配列すれば、これらＸ線管４０
から放射されたＸ線を重畳することにより、主放電部４
３において均一なＸ線強度分布を得ることができる。

【００９５】又、各ターゲット２６、２７において両端
部のＸ線発生量が多くなるので、カソード２３及び各タ
ーゲット２６、２７の長さを適当に選べば、主放電部４
３の幅方向のＸ線強度分布をより均一化できる。

【００９６】さらに、各ターゲット２６、２７のターゲ
ット面をターゲット傾斜角θに形成しているので、放射
されるＸ線量を最も大きくかつそのＸ線強度分布を均一
化するように調整できる。

【００９７】このように上記第２の実施の形態において
は、レーザ発振装置の放電電極３０の背面側に複数のＸ
線管４０、すなわち包囲体２０内にコイル状のカソード
２３を配置し、かつ包囲体２０内壁に対して突出して各
ターゲット２６、２７を配置したＸ線管４０を複数配列
したので、各Ｘ線管４０からのＸ線はターゲット２６、
２７の扇形状もしくは矩形状を保って発散し、主放電部
４３に照射されることになり、この主放電部４３におい
てＸ線強度分布を均一化できるとともに放射するＸ線量
を大きくでき、かつ主放電部４３を予備電離するときの
Ｘ線の利用比率を高めてレーザ発振ができる。

【００９８】なお、本発明は、上記第１及び第２の実施
の形態に限定されるものでなく次の通り変形してもよ
い。例えば、Ｘ線管におけるターゲット２６、２７の形
状は扇形状（もしくは矩形状）に限るものでなく、Ｘ線
を照射する対象に応じて長方形等に形状を変えてもよ
い。又、ターゲット面は、曲面でも平面でも差支えな
い。これもＸ線の照射対象により替わるものだからであ
る。

【００９９】又、Ｘ線管４０をレーザ発振装置のＸ線予
備電離に適用する場合、Ｘ線管４０のカソード２３の軸
方向をレーザ光軸に対して直交する方向に配置するので
なく、カソード２３の軸方向をレーザ光軸に対して平行
に配置してもよい。

【０１００】又、複数のＸ線管４０は、レーザ発振装置
のＸ線予備電離に適用する場合、一方の放電電極３０の
背面側だけに限らず、両放電電極３０、３１の背面側に
配列してもよいし、他方の放電電極３１の背面側だけに
配列してもよい。

【０１０１】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１〜
６によれば、所望形状の等強度面を有するＸ線強度分布
のＸ線を放射できるＸ線管を提供できる。又、本発明の
請求項２、３及び５によれば、所望形状の等強度面を有
するＸ線強度分布でかつ放射するＸ線量を大きくできる
Ｘ線管を提供できる。

【０１０２】又、本発明の請求項２及び５によれば、矩
形状の等強度面を有するＸ線強度分布に形成できるとと
もに放射するＸ線量を大きくでき、かつレーザ発振の主
放電部を予備電離するときのＸ線の利用比率を高めるこ
とができるレーザ発振の予備電離に最適なＸ線管を提供
できる。

【０１０３】又、本発明の請求項７〜１２によれば、主
放電部に照射する予備電離のＸ線の強度分布を一様にし
てレーザ発振ができるレーザ発振装置を提供できる。
又、本発明の請求項７、８、１１、１２によれば、主放
電部に照射する予備電離のＸ線の強度分布を一様にでき
るとともに放射するＸ線量を大きくでき、かつ主放電部
を予備電離するときのＸ線の利用比率を高めてレーザ発
振ができるレーザ発振装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるＸ線管の第１の実施の形態を示
す断面構成図。

【図２】Ｘ線管を上方から見た構成図。

【図３】カソードとターゲットとの位置関係を示す図。

【図４】ターゲットの扇形状を示す図。

【図５】アノード母材を示す概略図。

【図６】ターゲットからのＸ線の放射広がりを示す図。

【図７】Ｘ線強度分布を示す図。

【図８】本発明に係わるＸ線管を適用したレーザ発振装
置の第２の実施の形態を示す構成図。

【図９】Ｘ線予備電離のときのＸ線放射状態を示す図。

【図１０】従来のＸ線管の構成図。

【図１１】同Ｘ線管を上方から見た構成図。

【図１２】同Ｘ線管を適用したレーザ発振装置の構成
図。

【図１３】同Ｘ線管のＸ線強度分布図。

【図１４】同Ｘ線管によるＸ線照射領域を示す図。

【図１５】同Ｘ線管にＸ線吸収板を配置したときのＸ線
強度分布図。

【符号の説明】

２０…包囲体、２１…ウインドウ、２２…封じ体、２３
…カソード、２５…カソードリード線、２６，２７…タ
ーゲット、３０，３１…放電電極、３２…高反射ミラ
ー、３３…出力ミラー、３４…充放電回路、４０…Ｘ線
管、４１…Ｘ線管回路。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空に封止された筐体と、 この筐体内の略中央部位に配置されたカソードと、 前記筐体内壁に対して前記カソード側に突出して前記カ
   ソードに対して対称な位置にそれぞれ配置されたアノー
   ドと、を具備したことを特徴とするＸ線管。
2. 【請求項２】 真空に封止された円筒状の筐体と、 コイル状に形成され、かつ前記筐体内の略軸上にこの円
   筒状の筐体の軸方向に対して略直交方向に配置されたカ
   ソードと、 前記筐体内壁に対して前記カソード側に突出して前記カ
   ソードに対して対称な位置にそれぞれ配置され、かつ少
   なくともターゲット部分が電子に対するＸ線変換効率の
   高い材料により形成された複数のアノードと、を具備し
   たことを特徴とするＸ線管。
3. 【請求項３】 コイル状のカソードと複数のアノードと
   の位置関係は、前記各アノードの底部間を結ぶアノード
   基準面に前記カソードの下部を一致させることを特徴と
   する請求項２記載のＸ線管。
4. 【請求項４】 カソードは、Ｂａを含浸する材料により
   コイル状に形成されたことを特徴とする請求項１又は２
   記載のＸ線管。
5. 【請求項５】 アノードは、扇型もしくは矩形の板でか
   つターゲット部分がカソードに対して所定のターゲット
   傾斜角に形成されたことを特徴とする請求項１又は２記
   載のＸ線管。
6. 【請求項６】 アノードは、少なくともターゲット部分
   がＴａ又はＷの材料により形成されたことを特徴とする
   請求項１、２又は４記載のＸ線管。
7. 【請求項７】 対向配置した２つの放電電極間を予備電
   離し、続いてこれら放電電極間に主放電を発生させてレ
   ーザ光を発振するレーザ発振装置において、 前記各放電電極のうち少なくと一方の放電電極の背面側
   に、真空に封止された筐体内の略中央部位にカソードを
   配置し、かつ前記筐体内壁に対して前記カソード側に突
   出して複数のアノードを前記カソードに対して対称な位
   置にそれぞれ配置したＸ線管を複数配列したことを特徴
   とするレーザ発振装置。
8. 【請求項８】 Ｘ線管は、放電電極間の主放電部におけ
   るＸ線強度分布が均一になるように所定の間隔をおいて
   前記放電電極の軸方向に複数配列したことを特徴とする
   請求項７記載のレーザ発振装置。
9. 【請求項９】 Ｘ線管は、カソードの軸方向をレーザ光
   軸に対して直交する方向、又は平行に配置したことを特
   徴とする請求項７記載のレーザ発振装置。
10. 【請求項１０】 カソードは、コイル状に形成され、か
    つ真空に封止された円筒状の筐体内の略軸上にこの円筒
    状の筐体の軸方向に対して略直交方向に配置されたこと
    を特徴とする請求項７記載のレーザ発振装置。
11. 【請求項１１】 アノードは、少なくともターゲット部
    分が電子に対するＸ線変換効率の高い材料により形成さ
    れたことを特徴とする請求項７記載のレーザ発振装置。
12. 【請求項１２】 アノードは、扇型もしくは矩形の板で
    かつターゲット部分がカソードに対して所定のターゲッ
    ト傾斜角をもって形成されたことを特徴とする請求項７
    記載のレーザ発振装置。