JPH11339705A - X線発生装置 - Google Patents

X線発生装置

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JPH11339705A
JPH11339705A JP14480098A JP14480098A JPH11339705A JP H11339705 A JPH11339705 A JP H11339705A JP 14480098 A JP14480098 A JP 14480098A JP 14480098 A JP14480098 A JP 14480098A JP H11339705 A JPH11339705 A JP H11339705A
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JP
Japan
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ray
capillary
target
rays
filament
Prior art date
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Pending
Application number
JP14480098A
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English (en)
Inventor
Sadayuki Takahashi
貞幸 高橋
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RIGAKU DENKI KK
Rigaku Denki Co Ltd
Original Assignee
RIGAKU DENKI KK
Rigaku Denki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ターゲットで発生したX線の利用効率を向上
させる。 【解決手段】 内部に気密空間を形成するX線発生装置
本体1内に熱電子放出用のフィラメント2を設けるとと
もに、該フィラメント2に対向してターゲット3を配設
する。そして、X線発生装置本体1を貫通してX線集光
用キャピラリ10を配設するとともに、該X線集光用キ
ャピラリ10の一端部10aをターゲット3のX線発生
部3aに近接して配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、フィラメントか
ら放出された熱電子の衝突によりターゲット表面から発
生するX線を、X線集光用キャピラリを介して試料に照
射する構成のX線発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】フィラメントから放出した熱電子を銅
(Cu),モリブデン(Mo),タングステン(W)等
の材料からなるターゲットに衝突させると、ターゲット
の表面からX線が発生する。この原理を利用して所望の
X線を取り出すようにしたのがX線発生装置である。
【0003】図3は従来のX線発生装置を示す構成図で
ある。
【0004】同図に示すように、フィラメント2の対向
位置にターゲット3が配設してあり、またフィラメント
2の周囲にはウェネルト4が配置してある。フィラメン
ト2は負の高電圧の印加により加熱され、熱電子aを放
出する。また、ウェネルト4にも負の高電圧が印加され
ており、フィラメント2から放出された熱電子aを負の
電位をもって収束させる。収束された熱電子aは、フィ
ラメント2と対向するターゲット3の表面に照射され、
その照射部分からは、ターゲット3の材料に応じた所定
波長のX線bが発生する。
【0005】従来のX線発生装置は、ターゲット3の表
面(熱電子aの照射部分)で発生したX線bのうち、X
線発生装置本体1に形成したX線透過窓5へ入射したX
線bのみを取り出し、同装置本体1の外部に配設したコ
リメータ6を通して試料Sへと照射する構造となってい
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、X線
透過窓5に入射したX線bのみを取り出す従来の構造で
は、ターゲット3の表面から発生したX線bのごく一部
だけが利用されるに過ぎず効率が悪い。
【0007】また、コリメータ6は、X線透過窓5から
取り出されたX線bのうち、所定の方向に向かうX線b
のみを試料に照射させる構造のため、試料Sに照射され
るX線bの強度は一層弱いものとなる。
【0008】そこで、コリメータ6に代えて、X線透過
窓5から取り出されたX線bをX線集光用キャピラリに
入射させて試料Sに導く構造が実用化されている。周知
のとおり、X線集光用キャピラリは、一端部からX線を
取り込み、内面でX線を全反射することにより他端部か
らX線を集光して導き出す構造の管状部材であり、一端
部から取り込んだX線を、内部で減衰させることなく試
料に導くことができる。
【0009】さて、一般にターゲット3の表面で発生し
たX線の総量に対し、X線集光用キャピラリに入射する
X線の量は、X線集光用キャピラリの一端部(X線の入
射側)とターゲット3のX線発生部分との距離の二乗に
比例して減少する。
【0010】しかしながら、上述したように従来のX線
発生装置は、X線透過窓5から取り出されたX線bを、
X線発生装置本体1の外部に配設したX線集光用キャピ
ラリに入射させる構造となっていたので、少なくともタ
ーゲット3とX線透過窓5と間に存在する距離分は、X
線集光用キャピラリの一端部をX線発生部から離間させ
なければならず、その距離に伴うX線強度の減少は避け
られなかった。
【0011】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたもので、ターゲットで発生したX線の利用効率を一
層向上させることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、内部に気密空間を形成するX線発生装
置本体と、該X線発生装置本体内に設けられた熱電子放
出用のフィラメントと、該フィラメントに対向してX線
発生装置本体内に設けられ熱電子の衝突によりX線を発
生するターゲットと、一端部からX線を取り込み内面で
X線を全反射することにより他端部からX線を集光して
導き出すX線集光用キャピラリとを備え、X線発生装置
本体を貫通してX線集光用キャピラリを配設するととも
に、該X線集光用キャピラリの一端部をターゲットのX
線発生部に近接して配置したことを特徴としている。
【0013】X線集光用キャピラリの一端部をターゲッ
トのX線発生部に近接して配置することにより、ターゲ
ットから発生したX線の多くをキャピラリの内部に取り
込むことができるため、X線の利用効率を向上させるこ
とができる。
【0014】ここで、X線集光用キャピラリの内部でX
線を全反射させるためには、一端部から取り込むX線
が、キャピラリの内面に対して臨界角より小さな角度で
入射する必要がある。したがって、少なくとも、X線集
光用キャピラリの一端部から取り込んだX線が同キャピ
ラリの内面で全反射するように、すなわち一端部から取
り込んだX線が同キャピラリの内面に対して臨界角より
小さい角度で入射するように、ターゲットのX線発生部
とX線集光用キャピラリの一端部との間隔を設定するこ
とが好ましい。
【0015】なお、X線発生装置本体内部の気密状態を
保持するために、同装置本体とX線集光用キャピラリの
周面との間は、気密シールすることが好ましい。
【0016】さて、ターゲットに衝突した熱電子は、タ
ーゲットから様々な方向に反射して、X線発生装置本体
内部の電位差を有する部位へ衝突する。したがって、X
線発生装置本体内に挿入したX線集光用キャピラリが、
ターゲットから反射してきた反跳電子に対し電位差を有
していた場合、該反跳電子の多くがX線集光用キャピラ
リに衝突し、同キャピラリの耐久性能が低下する。
【0017】そこで、X線集光用キャピラリをフィラメ
ントと同じ電位とすることにより、反跳電子(フィラメ
ントと同じ電位)のX線集光用キャピラリへの衝突を回
避することが可能となる。
【0018】例えば、従来のX線発生装置と同じく、フ
ィラメントを負の電位とし、ターゲットをアース電位と
して両者間に電位差を形成するとともに、X線発生装置
本体をアース電位とする場合は、X線集光用キャピラリ
をフィラメントと同じく負の電位に設定する。この場
合、X線発生装置本体(アース電位)とX線集光用キャ
ピラリ(負の電位)との間を絶縁する必要がある。
【0019】また、フィラメントをアース電位に設定
し、ターゲットを正の電位に設定すれば、X線集光用キ
ャピラリをX線発生装置本体と同じアース電位にするこ
とができ、この場合はX線集光用キャピラリとX線発生
装置本体との間の絶縁は必要なくなる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。図1はこの発明の
第1実施形態に係るX線発生装置を示す構成図である。
【0021】同図に示すように、X線発生装置本体1内
には、熱電子aを放出するフィラメント2に対向してタ
ーゲット3が配設してある。また、フィラメント2の周
囲にはウェネルト4が配置してある。フィラメント2は
負の高電圧の印加により加熱され、熱電子aを放出す
る。一方、ターゲット3はアース電位に設定してあり、
フィラメント2との間に電位差を有している。
【0022】また、ウェネルト4にも負の高電圧が印加
され、フィラメント2から放出された熱電子aを負の電
位をもって収束させる。収束された熱電子aは、フィラ
メント2と対向するターゲット3の表面に照射され、そ
の照射部分からターゲット3の材料に応じた所定波長の
X線bが発生する。ターゲット3の表面材料としては、
銅(Cu),モリブデン(Mo),タングステン(W)
等が用いられる。
【0023】X線発生装置本体1の内部は気密状態を保
持しており、図示しない真空ポンプにより真空吸引され
て真空雰囲気を形成する。
【0024】X線発生装置本体1には、X線集光用キャ
ピラリ10が貫通して設けてある。ここで、X線集光用
キャピラリ10とX線発生装置本体1との間には絶縁層
11が形成してあり、両者間の絶縁状態を保持する構造
としてある。さらに、X線発生装置本体1の内部の気密
性を保つために、X線集光用キャピラリ10の貫通部は
気密シール12が施してある。
【0025】X線集光用キャピラリ10は、フィラメン
ト2と同じ負の高電圧を印加することにより、フィラメ
ント2と同じ電位に調整する。これにより、X線集光用
キャピラリ10はX線発生装置本体1内で飛散する反跳
電子と同じ電位となり、それら反跳電子の衝突を回避す
ることが可能となる。
【0026】X線集光用キャピラリとしては、一端部か
らX線を取り込み内面でX線を全反射することにより他
端部からX線を集光して導き出す各種構成のものを利用
することができる。なお、X線集光用キャピラリに関す
る従来技術には、例えば、特開平9−5496号公報や
特開平9−26500号公報に開示されたものがある。
【0027】X線集光用キャピラリ10の一端部10a
は、ターゲット3のX線発生部3a(すなわち、熱電子
の照射部分)に近接して配置してある。ここで、X線集
光用キャピラリ10の一端部10aとターゲット3のX
線発生部3aとの間隔は、一端部10aから取り込むX
線が、X線集光用キャピラリ10の内面に対して臨界角
より小さな角度で入射することを条件に、なるべく近接
させることが好ましい。また、X線集光用キャピラリ1
0の他端部10bは、試料Sに対向して配置する。
【0028】上述した構造のX線発生装置は、フィラメ
ント2から放出された熱電子aの衝突により、ターゲッ
ト3の表面から発生したX線bを、そのX線発生部3a
に近接して配置したX線集光用キャピラリ10の一端部
に取り込み、減衰させることなく試料Sに照射すること
ができるため、少ない消費電力で大きな強度のX線bを
取り出すことができる。
【0029】図2はこの発明の第2実施形態に係るX線
発生装置を示す構成図である。
【0030】この実施形態では、フィラメント2をアー
ス電位とするとともに、ターゲット3に正の高電圧を印
可することによりそれらの部材間2,3に電位差を設け
ている。この電位差により、既述した第1実施形態と同
様に、フィラメント2からターゲット3に向かい熱電子
aが放出される。
【0031】X線集光用キャピラリ10は、X線発生装
置本体1を貫通して配設するとともに、X線発生装置本
体1との間に気密シール12が施してある。この実施形
態では、X線集光用キャピラリ10をフィラメント2と
同じくアース電位に設定する。したがって、X線発生装
置本体1(アース電位)との間に絶縁層を設ける必要が
なく、構造が簡単になる。X線集光用キャピラリ10の
一端部10aは、ターゲット3のX線発生部3aに近接
して配置することは、既述した第1実施形態と同様であ
る。
【0032】この実施形態では、ターゲット3に正の高
電圧を印可することから、ターゲット3の冷却には、絶
縁性の冷却オイルを用いることが好ましい。
【0033】なお、この発明は上述した実施形態に限定
されるものではない。例えば、試料へのX線照射面積に
応じて、複数本のX線集光用キャピラリを束ね、X線発
生装置本体に貫通して配設することもできる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、X線集光用キャピラリの一端部をターゲットのX線
発生部に近接して配置したので、ターゲットから発生し
たX線の多くをキャピラリの内部に取り込むことがで
き、X線の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施形態に係るX線発生装置を
示す構成図である。
【図2】この発明の第2実施形態に係るX線発生装置を
示す構成図である。
【図3】従来のX線発生装置を示す構成図である。
【符号の説明】
1:X線発生装置本体 2:フィラメント 3:ターゲット 4:ウェネルト 5:X線透過窓 6:コリメータ 10:X線集光用キャピラリ 11:絶縁層 12:気密シール S:試料

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に気密空間を形成するX線発生装置
    本体と、該X線発生装置本体内に設けられた熱電子放出
    用のフィラメントと、該フィラメントに対向して前記X
    線発生装置本体内に設けられ熱電子の衝突によりX線を
    発生するターゲットと、一端部からX線を取り込み内面
    で前記X線を全反射することにより他端部からX線を集
    光して導き出すX線集光用キャピラリとを備え、 前記X線発生装置本体を貫通して前記X線集光用キャピ
    ラリを配設するとともに、該X線集光用キャピラリの一
    端部を前記ターゲットのX線発生部に近接して配置した
    ことを特徴とするX線発生装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のX線発生装置において、 少なくとも、前記X線集光用キャピラリの一端部から取
    り込んだX線が同キャピラリの内面で全反射するよう
    に、前記ターゲットのX線発生部と前記X線集光用キャ
    ピラリの一端部との間隔を設定することを特徴とするX
    線発生装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載のX線発生装置に
    おいて、 前記X線集光用キャピラリを、前記フィラメントと同じ
    電位とすることを特徴とするX線発生装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のX線発生装置において、 前記フィラメントおよび前記X線集光用キャピラリをア
    ース電位とするとするとともに、前記ターゲットに正の
    電圧を印加することを特徴とするX線発生装置。
JP14480098A 1998-05-26 1998-05-26 X線発生装置 Pending JPH11339705A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006125881A (ja) * 2004-10-26 2006-05-18 Kyoto Univ X線発生器
JP2008022991A (ja) * 2006-07-19 2008-02-07 Institute Of Physical & Chemical Research エネルギー付与用キャピラリー、エネルギー付与装置、およびエネルギー付与用キャピラリーの製造方法
JP2008078132A (ja) * 2006-09-21 2008-04-03 Bruker Axs Inc 回転アノードx線源のx線束と輝度を増加させるための方法及び装置

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