JPS6298541A - 細管型対陰極を用いたｘ線発生方法及び装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、指向性をもった強力Ｘ線を発生させる細管型
対陰極を用いたＸ線発生方法及び装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

Ｘ線は、物質のミクロ構造を研究する自然科学の分野や
人体、被破壊物の透視による研究など現代文明のあらゆ
る分野に関連して広く利用されている。これらの利用分
野では、特に指向性をもった強力Ｘ線の発生源を得るこ
とが極めて重要な要素となっている。

ところで、従来よりＸ線を発生させる装置としては、■
真空中で金属表面に電子線を照射して発生させる方法（
Ｘ線管法）や、■真空中で高エネルギーに加速した電子
線を曲がった軌道に沿って走らせて発生させる方法（シ
ンクロトン放射光）などがある。前者のＸｖＡ管法は、
簡単であるため最も多く用いられており、後者のシンク
ロトン放射光は、強力で指向性のあるＸ線を発生させる
のには最も有力な方法として知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の各Ｘ線発生装置には、種々の欠点
を有している。例えばＸ線管法は、（＆）強い電子線で
対陰極を照射するとその金属表面が溶けてしまい、強力
なＸ線を発生させることができないこと、及び（ｂｌ　
Ｘ線が放射状に発生するので指向性をもった強力なＸ線
とはならない、などの欠点がある。これらの各欠点に対
して、上記（ａｌの対策としては回転対陰極を用いる方
法があるが、装置が大掛かりになる割合には充分な強度
のＸ線が得られず、上記（ｂｌの点に到っては全く改善
されていないのが現状である。また、シンクロトン放射
光は、先に述べたように強力で指向性のあるＸ線を発生
させるのには最も有力な方法ではあるが、シンクロトン
の建設及びその運転に莫大な費用が掛かり一般的でない
。

上述のように、指向性をもった強力Ｘ線の発生装置とし
ては、これまでのところシンクロトン放射光のように莫
大な費用のかかるものしか実現していない。また、上記
以外には回転対陰極型Ｘ線発生装置もあるが、これも装
置が大型である割には強いＸ線とはならないし１、指向
性の点では全く改善されていない。

本発明は、上記の問題点を解決するものであって、扱い
易く小型且つ構造が簡単で、しかも指向性をもった強力
Ｘ線を発生できる細管型対陰極を用いたＸ線発生方法を
提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明の細管型対陰極を用いたＸ線発生方法
は、細いパイプの一方の開口より該パイプの内部へ細く
絞った電子線を導入し、該パイプ内壁への電子線の衝突
及び該衝突により生じる反射電子や二次電子の衝突を利
用してＸ　’ｆｒ％を発生させてパイプの他方の開口よ
り導出することを特徴とするものであり、また、Ｘ線発
生装置は、細い電子線を発生する電子線発生手段、細い
パイプよりなり一方の開口から電子線を導入し内壁での
電子の衝突によりＸ線を発生させて他方の開口からＸ線
を導出する細管型対陰極を備えたことを特徴とするもの
である。

Ｃ作用］ 本発明の細管型対陰極を用いたＸ線発生方法及び装置で
は、細いパイプの内部へ導入された電子線がパイプ内壁
へ衝突してＸ線を発生する。また、このとき二次電子も
発生するので、この二次電子や反射電子が繰り返しパイ
プ内壁へ衝突することによってさらにＸ線を発生するた
め、強力で指向性のあるＸ線をパイプの他方の開口より
導出することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明に係るＸ線発生方法の１実施例を説明す
るための図、第２図は本発明に係るＸＬ％発生装置の１
実施例を説明するための図であり、１は入射電子線、２
はＸ線発生パイプ、３は放射Ｘ線、４は電子線発生部、
５はＸ線発生部、６と７は駆動部、８は制ｉ’Ｉｔ１部
を示す。

第１図において、Ｘ線発生パイプ２は、その内側に二次
電子倍増率（δ）の大きい物質を塗ったものであり、こ
のＸ線発生パイプ２の長さは、内径をｄ、その内側より
発生したＸ＆’７の全反射角をθ。とすると、Ａ０＝ｄ
／ｌａｎ　　θ。の値より長くすることが望ましい。−
例を挙げれば、Ｘ′！ｒｉＡ発生パイプ２の内径ｄが１
．０ｍｓφ、Ｘｆａの全反射角θ０が１″の場合には、
１０が５７ｍとなるので、Ｘ線発生パイプ２の長さｌは
、これ以上の長さにすることが望ましい。なお、Ｘ線発
生パイプ２の内側を電子線で照射すると熱が発生するの
で、Ｘ線発生パイプ２の外側には適当な冷却装置を付け
ておくとよい。

次に、Ｘ線発生パイプ２によるＸ線の発生作用を説明す
る。第１図において、Ｘ線発生パイプ２の左側より入射
電子線１が導入されると、この入射電子線１がＸ線発生
パイプ２の内側、例えば０点に衝突することによってＸ
線が発生する。０点に衝突した電子線は、視射角αが小
さいので多くの反射電子や二次電子をつくることになる
。そして、これらがＸ線発生パイプ２の次の内壁例えば
Ｄ点に衝突することによってここでもＸ線を発生させる
と共にさらに反射電子や二次電子を発生する。このよう
にして最初に入射した入射電子線がＸ線発生パイプ２の
内壁に衝突しここでＸ線を発生させると、同時に反射電
子や二次電子をつくるが、このような現象が第１図に示
すように細いＸ線発生パイプ２の中で起こることによっ
て、この現象がくり返されることになり、Ｘ線発生パイ
プ２の長手方向（ＡＢ力方向に指向性をもった強力Ｘｖ
Ａが発生する。また、発生したＸ）５のうちＸ線の全反
射角θ。より小さな角度θ′で発生したＸ線は、パイプ
の内壁で全反射を起こし、これを次々に繰り返して起こ
しながら進行するので、ＡＢ力方向強いＸ線を作る要因
ともなっている。

上記のＸ線発生方法によりＸＶＡを発生する装置の構成
例を示したのが第２図である。第２図において、電子線
発生部４は、電子線を発生する電子銃やこの電子銃によ
り発生した電子線を細く収束させる電子レンズなどを有
するものであり、Ｘ線発生部５は、先に第１図により説
明したＸ線発生パイプを有するものである。駆動部６と
７は、それぞれ電子線発生部４の発生する電子線の角度
や加速エネルギーを制御したり、Ｘ線発生部５の配設位
置や角度を制御したりするものである。制御部８は、こ
れらの駆動部６．７を制御するものであり、例えば駆動
部６を制御して第１図に示す入射電子線の照射角度、す
なわち視射角αや衝突ポイントＣを変えたり、また、駆
動部７を制御して第１図に示すＸ線発生パイプ２を回転
成いは電子線進行方向へ微小移動させ、視射角αや衝突
ポイン）Ｃを変えたりする。このようにして、真空中で
細く絞った入射電子線を細いＸ線発生パイプの内側に容
易に打込みができるように入射電子線及びＸ線発生パイ
プの位置決めをすると共に、入射電子線が衝突するＸ線
発生パイプの内壁の位置Ｃを集中させず、平均的に分散
させることができる。

第３図は本発明に係るＸ線発生方法の応用例を説明する
ための図、第４図は本発明に係るＸ線発生方法の他の応
用例を説明するための図である。

図中、１１と１４は入射電子線、１２はＸ線発生パイプ
束、１３と１７は放射Ｘ線、１５は導電性パイプ、１６
は絶縁パイプ、１８は高圧電源、１９は分圧回路を示す
。

第３図に示す例は、本発明の応用として多数のＸ線発生
パイプを束ねてＸ線発生パイプ束１２を対陰極として用
いたものであり、このようにすることによって、放射Ｘ
線の全強度を高めることができる。この場合には、第１
図の場合と同じＸ線の発生機構となるが、パイプの数に
比例した強度のＸ線が得られる。

また、第３図に示す例は、絶縁パイプ１６を介して多数
の導電性パイプ１５を直線状に並べ、それぞれのパイプ
に左側より順に負の高圧の電圧を印加するように構成し
たものである。この場合には、電子線がパイプの内側に
衝突してＸ線を放出させるとそのエネルギーは弱まるが
、このような反射電子やもともとエネルギーの小さい二
次電子を高圧電源１８により加速しながらさらに先へ進
行するようにしている。従って、電子のエネルギーは、
Ｘ線を発生させて弱まるが、途中でまた加速され、再度
Ｘ線を発生させる能力をもつようになる。このようにし
て多数の反射電子や二次電子がＸ線の発生に寄与するの
で、強力Ｘ線が得られる。

なお、本発明は、種々の変形が可能であり、上記実施例
に限定されるものではない。例えば第３図に示した応用
例と第４図に示した応用例との組み合わせてもよい。ま
た、本発明は、ＸＷＡを用し）る基礎字間の分野はもと
より工業的生産技術に関するあらゆる分野に関係してお
り、特にＸ線回折装置、Ｘ線分析装置、ＸｖＡ光電子分
光装置、Ｘ線透視装置、Ｘ線リソグラフィ装置などＸ線
に関係したあらゆる装置に応用可能である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、平坦
な表面に大きな視射角αで電子線を入射させＸ線を発生
させる従来のＸ線管法と比較してその特徴や効果は次の
ように顕著である。

（１）視射角αが小さいので反射電子数や二次電子数が
増え、これらが次々にＸ線を発生させるので強力Ｘ線と
なる（Ｘ線励起電子数増加の効果）。

（２）Ｘ線がパイプの内側のほぼ全面より発生するので
強くなる（Ｘ線発生表面積増加の効果〉。

（３）入射電子線の視射角αが小さいので、入射電子線
は深い所まで到達せず、従って表面層付近から発生する
Ｘ線の割合が多くなる（Ｘ線の表面層部分からの発生の
効果）。従って熱の発生が少なくなる。

（４）ＸｖＡの全反射角θ。より小さな角度θで発生し
たＸ線は全反射をくり返しながら進行するので指向性を
もった強力Ｘ線となる（全反射の効果）。

（５）Ｘ線発生部分がパイプ状であるため冷却し易いこ
と及び（２）や（３）の効果によりパイプの温度上昇を
おさえ（パイプの冷却効果）、その分だけ入射電子線の
強度を上げる（入射電子線強度増加の効果）ことができ
て強力Ｘ線が発生する。

（６）Ｘ線発生部分がパイプ状であること、及び（４）
の全反射の効果などにより指向性の高い強力Ｘ′ｆＡと
なる。

（７）第２図で説明したように多数のパイプを束ねるこ
とによって取出Ｘ線の強度を上げること。

（８）図２のように多数のパイプを直線状に並べればフ
ラツクスの大きいＸ線が取出せること。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＸ線発生方法の１実施例を説明す
るための図、第２図は本発明に係るＸ線発生装置の１実
施例を説明するための図、第３図は本発明に係るＸ線発
生方法の応用例を説明するための図、第４図は本発明に
係るＸ線発生方法の池の応用例を説明するための図であ
る。 １・・入射電子線、２・・・Ｘ線発生パイプ、３・・・
放射Ｘ線、４・・・電子線発生部、５・・・Ｘ線発生部
、６と７・・・駆動部、８・・・制ｊｌ１１部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）細いパイプの一方の開口より該パイプの内部へ細
   く絞った電子線を導入し、該パイプ内壁への電子線の衝
   突及び該衝突により生じる二次電子や反射電子の衝突を
   利用してＸ線を発生させてパイプの他方の開口より導出
   することを特徴とする細管型対陰極を用いたＸ線発生方
   法。 （２）細い電子線を発生させる電子線発生手段、細いパ
   イプよりなり一方の開口から電子線を導入し内壁での電
   子の衝突によりＸ線を発生させて他方の開口からＸ線を
   導出する細管型対陰極を備えたことを特徴とする細管型
   対陰極を用いたＸ線発生装置。 （３）細管型対陰極への電子線の導入角を調整する手段
   を有する特許請求の範囲第２項記載の細管型対陰極を用
   いたＸ線発生装置。 （４）パイプの径をＸ線の全反射角の正接値で除した値
   より長いパイプを用いたことを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の細管型対陰極を用いたＸ線発生装置。 （５）パイプの内壁に二次電子倍増率の大きな物質を用
   いたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の細管
   型対陰極を用いたＸ線発生装置。 （６）細管型対陰極として多数の細いパイプを束ねて用
   いたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の細管
   型対陰極を用いたＸ線発生装置。 （５）電子線の進行方向に沿って細管型対陰極に高電位
   の勾配を与えたことを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の細管型対陰極を用いたＸ線発生装置。