JPWO2016104484A1 - 電界放射装置および改質処理方法 - Google Patents

Abstract

真空室（１）においてエミッタ（３）およびターゲット（７）を互いに対向して配置し、エミッタ（３）の電子発生部（３１）の外周側には、ガード電極（５）を備える。エミッタ（３）は、支持部（４）により、真空室（１）の両端方向に対し移動自在に支持する。ガード電極（５）の改質処理は、支持部（４）を操作し、エミッタ（３）を開口（２１）側に移動（無放電位置に移動）して、電子発生部（３１）の電界放射を抑制した状態にし、ガード電極（５）に電圧を印加し放電を繰り返して行う。改質処理の後は、再び支持部（４）を操作し、エミッタ（３）を開口（２２）側に移動（放電位置に移動）し、電子発生部（３１）の電界放射が可能な状態にする。【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線装置，電子管，照明装置等の種々の機器に適用される電界放射装置および改質処理方法に関するものである。

Ｘ線装置，電子管，照明装置等の種々の機器に適用される電界放射装置の一例としては、真空容器の真空室において互いに対向した方向に位置（所定距離隔てて位置）するエミッタ（炭素等を用いてなる電子源）とターゲットとの間に電圧印加し、エミッタの電界放射（電子を発生させて放出）によって電子線を放出し、その放出した電子線をターゲットに衝突させて所望の機能（例えばＸ線装置の場合はＸ線の外部放出による透視分解能）を発揮する構成が知られている。

また、例えば、エミッタとターゲットとの間にグリッド電極等を介在させて３極管構造としたり、エミッタの電子発生部（ターゲットに対向する側に位置し電子を発生する部位）の表面を曲面状にしたり、エミッタと同電位のガード電極を当該エミッタの周縁側に設ける等により、エミッタから放出される電子線の分散を抑制することが検討されている（例えば特許文献１，２）。

前述のような電圧印加により、エミッタの電子発生部のみから電子を発生させて電子線を放出することが望ましいが、真空室内に不要な微小突起や汚れ等が存在していると、閃絡現象を起こし易くなり、所望の耐電圧が得られなくなる虞がある。

例えば真空室内のガード電極等（ターゲット，グリッド電極，ガード電極等；以下、単にガード電極等と適宜称する）において、局部的な電界集中を起こし易い部位が形成（例えば加工において形成された微小突起等）されている場合、ガス成分（例えば真空容器内に残存するガス成分）を吸着している場合、電子を発生させ易い元素が含まれている場合（適用する材料中に含まれている場合）等が挙げられる。このような場合、例えばガード電極にも電子発生部が形成され、電子の発生量が不安定になり、電子線が分散し易くなり、例えばＸ線装置の場合にはＸ線等の焦点はずれ等を起こす虞もある。

そこで、閃絡現象の抑制を図る手法（電子の発生量を安定化させる手法）として、例えばガード電極等に電圧（高電圧等）を印加（例えばガード電極とグリッド電極に印加）し放電を繰り返す電圧放電コンディショニング処理（改質（再生）；以下、改質処理）を施す手法が検討されている。

特開２０１１−１１９０８４公報 特開２０１０−５６０６２公報

しかしながら、前述のような改質処理の電圧を単にガード電極等に印加すると、エミッタの電界放射（例えば改質処理が行われる前に電界放射）も起こり易く、当該ガード電極等が十分に改質処理されない虞がある。

本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなされたものであって、エミッタの電界放射を抑制しながらガード電極等の改質処理を行うことができ、所望の耐電圧を得ることが可能な電界放射装置および改質処理方法を提供することにある。

この発明に係る電界放射装置は、前記の課題を解決できるものであり、その一態様は、筒状の絶縁体の両端側が封止されて当該絶縁体の内壁側に真空室が形成された真空容器と、真空室の一端側に位置し、当該真空室の他端側に対向する電子発生部を有したエミッタと、エミッタの電子発生部の外周側に設けられたガード電極と、真空室の他端側に位置し、エミッタの電子発生部に対向して設けられたターゲットと、エミッタを真空室の両端方向に対し移動自在に支持する可動自在な支持部と、を備え、支持部の可動により、エミッタの電子発生部とターゲットとの間の距離が変化することを特徴とする。

また、他の態様は、筒状の絶縁体の両端側が封止されて当該絶縁体の内壁側に真空室が形成された真空容器と、真空室の一端側に位置し、当該真空室の他端側に対向する電子発生部を有したエミッタと、真空室の他端側に位置し、エミッタの電子発生部に対向して設けられたターゲットと、エミッタの電子発生部の反対側から延出した形状であり、エミッタを支持する支持部と、エミッタの電子発生部の外周側に設けられ真空室の両端方向に延在した筒状であり、一端が真空容器に支持されたガード電極と、一端側が支持部に支持され、他端側が真空容器に支持されて当該真空容器の一部を形成するベローズと、を備えたことを特徴とする。

また、他の態様は、筒状の絶縁体の両端側が封止されて当該絶縁体の内壁側に真空室が形成された真空容器と、真空室の一端側に位置し、当該真空室の他端側に対向する電子発生部を有したエミッタと、真空室の他端側に位置し、エミッタの電子発生部に対向して設けられたターゲットと、エミッタの電子発生部の外周側に設けられ真空室の両端方向に延在した筒状であり、一端が真空容器に支持されたガード電極と、支持部と、を備え、支持部は、エミッタの電子発生部の反対側から延出した形状であり、エミッタを支持する支持体と、支持体の延出方向側に設けられた磁性体と、真空容器において支持体の延出方向側と対向する位置から外側に膨出した形状であって、支持体及び磁性体を包囲した周壁部と、周壁部の外壁面に設けられた磁石と、を備え、磁性体の軌道領域と、当該磁性体の軌道領域に対向した位置における周壁部の外壁面と、の両者間の距離をｔ１とし、磁石の磁力が磁性体に対して作用し磁気吸引力が発生する最長距離をｔ２とし、磁石と磁性体との両者間の最短距離をｔとした場合に、関係式ｔ１≦ｔ≦ｔ２を満たすことを特徴とする。

電界放射装置の磁性体は、支持体の延出方向側よりも大径であり、周壁部は、軌道領域とエミッタとの間の位置に、磁性体よりも小径の狭小部が形成されたものであっても良い。また、狭小部の内壁面と磁性体の軌道領域との間に、ギャップが形成されたものであっても良い。ガード電極は、エミッタの外周側で真空室の両端方向に延在した筒状であり、エミッタの電子発生部は、支持部の可動により移動してガード電極のターゲット側に接離するものであっても良い。また、ガード電極のターゲット側に、小径部が形成されたものであっても良い。また、ガード電極のターゲット側に、真空室の横断方向に延出して当該真空室の両端方向においてエミッタの電子発生部の周縁部と交叉する縁部が形成されたものであっても良い。また、真空室のエミッタとターゲットとの間に、グリッド電極が設けられたものであっても良い。

前述の電界放射装置の改質処理方法の一態様としては、支持部の操作によりエミッタの電子発生部とガード電極との両者を互いに離反した状態で、ガード電極に電圧を印加して、真空室内の少なくともガード電極を改質処理することを特徴とする。

以上示したように本発明によれば、エミッタの電界放射を抑制しながらガード電極等の改質処理を行うことができ、電界放射装置において所望の耐電圧を得ることが可能となる。

本実施形態の電界放射装置の実施例１を示す概略説明図（真空室１両端方向に縦断した断面図（エミッタ３とガード電極５が接触した状態））。 本実施形態の電界放射装置の実施例１を示す概略説明図（真空室１両端方向に縦断した断面図（エミッタ３とガード電極５が離反した状態））。 実施例１のガード電極５の一例を示す概略説明図（図１の一部の拡大図で縁部５２の替わりに小径部５１を有した図）。 本実施形態の電界放射装置の実施例２を示す概略説明図（真空室１両端方向に縦断した断面図（エミッタ３とガード電極５が接触した状態））。 本実施形態の電界放射装置の実施例２を示す概略説明図（真空室１両端方向に縦断した断面図（エミッタ３とガード電極５が離反した状態））。 本実施形態の電界放射装置の実施例３を示す概略説明図（真空室１両端方向に縦断した断面図（エミッタ３とガード電極５が接触した状態））。 本実施形態の電界放射装置の実施例３を示す概略説明図（真空室１両端方向に縦断した断面図（エミッタ３とガード電極５が離反した状態））。

本発明の実施形態における電界放射装置は、絶縁体の両端側が封止されて形成された真空室において、単に、互いに対向して位置するエミッタおよびターゲットを備えたり、エミッタの電子発生部の外周側にガード電極を備えた構成とするのではなく、エミッタを真空室の両端方向（以下、両端方向）に対し移動自在に支持する可動自在な支持部を備え、その支持部の可動によりエミッタの電子発生部とターゲットとの間の距離を変化できるように構成したものである。

従来、ガード電極等を改質処理する手法としては、前述のようにガード電極等に対し単に高電圧を印加する手法の他に、ガード電極等を真空雰囲気下で放置し吸着ガスを取り除く手法が知られている。この手法は、例えば、真空容器に大口径排気管を設けて電界放射装置（以下、従来装置と称する）を構成し、その大口径排気管を介して当該真空室を高温真空状態にすることにより、当該真空室のガード電極等の吸着ガスを放出し、その後、当該真空室を大気雰囲気下に戻し大口径排気管を介して当該真空室内にエミッタ等を配置し、当該真空室を封止し再度真空状態にする手法である。

しかしながら、前述のような大口径排気管を設けた真空容器において、真空室の高温真空状態を長時間保つことは困難であり、再度真空状態にするまでの間にガスがガード電極等に再吸着する虞もあり、ガード電極等に形成された粗い表面については改質（滑らかに）することができない。また、大口径排気管により、真空容器が大型化し、製造工数の増加や製品コストの上昇を招くことも考えられる。

一方、本実施形態のような構成においては、前述の従来手法を適用しなくてもガード電極等の改質処理を行うことが可能なものである。当該改質処理を行う場合には、支持部を操作してエミッタを放電位置から無放電位置（放電電界以下）に移動（電子発生部とターゲットとの間の距離を長くする方向に移動）させることにより、エミッタの電界放射を抑制した状態（例えば後述の図２に示すように、エミッタの電子発生部とガード電極との両者を互いに離反した状態（両者間に隙間を形成））にし、その状態でガード電極等に電圧を印加して改質処理を行うことができ、例えばガード電極等の表面が溶解平滑化されることになる。これにより、所望の耐電圧を得ることが可能となる。また、前述のように電界放射を抑制した状態であれば、改質処理の際にエミッタに対しては負荷が掛からないようにすることができる。

前述のようにガード電極等を改質処理した後は、再び支持部を操作してエミッタを無放電位置から放電位置に移動（電子発生部とターゲットとの間の距離を短くする方向に移動）させることにより、エミッタの電界放射が可能な状態（例えば後述の図１に示すように、エミッタの電子発生部とガード電極との両者を互いに接触した状態）にし、電界放射装置の所望の機能を発揮（Ｘ線装置の場合はＸ線照射等）できることになる。

本実施形態によれば、例えばガード電極等の表面に微小突起等が存在していても、その表面を滑らかにすることが可能となる。また、ガス成分（例えば真空容器内に残存するガス成分）を吸着している場合には、当該吸着ガスが放出されることになる。さらに、電子を発生させ易い元素が含まれている場合には、前記の溶解平滑化により、当該元素をガード電極等の内部に留めることができ、当該元素に起因する電子発生を抑制することが可能となる。そして、電界放射装置においては、電子の発生量が安定し易くなる。

本実施形態の電界放射装置は、前述のようにエミッタを両端方向に対して移動自在に支持する支持部を備え、エミッタの電子発生部とターゲットとの間の距離を変化できる構成であれば、例えば各種分野の技術常識を適宜適用する等により、多彩な変更が可能なものであって、その一例として以下に示すものが挙げられる。

≪電界放射装置の実施例１≫
図１，図２の符号１０は、本実施形態の電界放射装置を適用したＸ線装置の一例を示すものである。このＸ線装置１０においては、筒状の絶縁体２の一端側の開口２１と他端側の開口２２とが、それぞれエミッタユニット３０とターゲットユニット７０とにより封止（例えば蝋付けして封止）されて、絶縁体２の内壁側に真空室１を有した真空容器１１が構成されている。エミッタユニット３０（後述のエミッタ３）とターゲットユニット７０（後述のターゲット７）との間には、当該真空室１の横断方向に延在するグリッド電極８が設けられている。

絶縁体２は、例えばセラミック等の絶縁材料を用いて成り、エミッタユニット３０（後述のエミッタ３）とターゲットユニット７０（後述のターゲット７）とを互いに絶縁し、内部に真空室１を形成できるものであれば、種々の形態を適用することができる。例えば、図示するように同心状に配置された２つの円筒状の絶縁部材２ａ，２ｂの両者間にグリッド電極８（例えば後述の引出端子８２）を介在させた状態で、当該両者を蝋付け等により互いに組み付けて構成されたものが挙げられる。

エミッタユニット３０は、ターゲットユニット７０（後述するターゲット７）に対向する部位に電子発生部３１を有したエミッタ３と、そのエミッタ３を両端方向に対して移動自在に支持する可動自在な支持部４と、エミッタ３の電子発生部３１の外周側に設けられたガード電極５と、を備えている。

エミッタ３においては、前述のように電子発生部３１を有し、電圧印加により電子発生部３１から電子を発生し、図示するように電子線Ｌ１を放出できるもの（放射体）であれば、種々の形態を適用することが可能である。具体例としては、例えば炭素等（カーボンナノチューブ等）の材料を用いてなるものであって、図示するように塊状に成形された、または薄膜状に蒸着させたエミッタ３を適用することが挙げられる。電子発生部３１においては、ターゲットユニット７０（後述するターゲット７）に対向する側の表面を凹状（曲面状）にして、電子線Ｌ１を集束し易くすることが好ましい。

支持部４においては、前述のようにエミッタ３を両端方向に対して移動自在に支持できるものであれば、種々の形態を適用することが可能である。具体例としては、ガード電極５の内側において両端方向に延在した柱状で当該柱状一端側（開口２１側）にフランジ部４１が形成され他端側（開口２２側）にてエミッタ３を支持（例えば、エミッタ３における電子発生部３１の反対側を、かしめや溶着等により固着して支持）する支持体４２と、両端方向に伸縮自在で真空容器１１に支持（例えば図示するようにガード電極５を介して絶縁体２に支持）されたベローズ４３と、を備えた構成が挙げられる。このように支持体４２，ベローズ４３を備えた支持部４の場合、ベローズ４３の伸縮により支持体４２が両端方向に移動し、その結果、エミッタ３も両端方向に移動することになる。また、支持部４は、種々の材料を適用して構成することができ、特に限定されるものではないが、例えばステンレス（ＳＵＳ材等）や銅等のように導電性の金属材料を用いてなるものが挙げられる。

ベローズ４３は、前述のように両端方向に伸縮自在なものであれば、種々の形態を適用することが可能であり、例えば薄板状金属材料等を適宜加工して成形されたものが挙げられる。具体例としては、図示するように、支持体４２の外周側を包囲するように両端方向に延在する蛇腹状筒壁４４を有した構成が挙げられる。

また、図中のベローズ４３の支持構成の場合、一端側が支持体４２のフランジ部４１に蝋付け等により取り付けられ、他端側がガード電極５の内側（内周面）に蝋付け等により取り付けられて、真空室１と大気側（真空容器１１外周側）とを区分し当該真空室１を気密に保持できる構成となっているが、これに限定されるものではない。すなわち、ベローズ４３の一端側が支持部４に支持（例えばフランジ部４１や支持体４２に支持）され、他端側が真空容器１１に支持（例えばガード電極５の内側や後述のフランジ部５０に支持）され、前述のように両端方向に伸縮自在であって、真空室１と大気側（真空容器１１外周側）とを区分し当該真空室１を気密に保持できる構成（真空容器１１の一部を形成する構成）であれば、種々の形態を適用することが可能である。

ガード電極５においては、前述のようにエミッタ３の電子発生部３１の外周側に設けられたものであって、支持部４の可動によって移動するエミッタ３の電子発生部３１が接離し、当該ガード電極５にエミッタ３が接触した状態の場合（例えば図１に示す状態の場合）に、当該エミッタ３から放出される電子線Ｌ１の分散を抑制できるものであれば、種々の形態を適用することが可能である。

ガード電極５の具体例としては、例えばステンレス等（ＳＵＳ材等）の材料を用いてなり、エミッタ３の外周側で真空室１の両端方向に延在した筒状で、両端方向の一端側に形成されたフランジ部５０を介して絶縁体２の開口２１の端面２１ａに支持され、当該両端方向の他端側（すなわち後述のターゲット７側）がエミッタ３と接離する構成が挙げられる。

このガード電極５のエミッタ３と接離する構成は、特に限定されるものではない。例えば図３に示すように両端方向の他端側に小径部５１を形成した構成であっても良いが、図１，図２に示したように、真空室１の横断方向に延出し当該真空室１の両端方向においてエミッタ３の電子発生部３１の周縁部３１ａと交叉する縁部５２が形成された構成も挙げられる。また、小径部５１および縁部５２の両方を形成した構成（例えば後述の図４〜図７）も挙げられる。

このような接離構成のガード電極５を備えた場合、支持部４の可動により、エミッタ３が当該ガード電極５の内側（筒状内壁側）において両端方向に移動し、エミッタ３の電子発生部３１が小径部５１あるいは縁部５２に接離することになる。

また、縁部５２を備えた構成の場合には、当該ガード電極５にエミッタ３が接触する場合に、電子発生部３１の周縁部３１ａが、縁部５２よって覆われて保護されることになる。さらに、縁部５２により、エミッタ３の両端方向の移動のうち、他端側への移動が規制される。すなわち、放電位置（またはガード電極５）に対するエミッタの位置決めが容易となる。

図中のガード電極５の場合、一端側から他端側に近づくに連れて階段状に縮径された形状により、当該ガード電極５の内側に段差部５３が形成されている。このような段差部５３に前記ベローズ４３の他端側を取り付けることにより、当該取付作業が容易となり、その取付構造も安定したものとなる。また、前述のように一端側から他端側に近づくに連れて縮径された形状によれば、エミッタ３の電子発生部３１が、小径部５１あるいは縁部５２に向かって案内されながら、ガード電極５の内側を移動することにもなる。

また、図中のガード電極５のように、当該ガード電極５の内側にベローズ４３を収容できる構成であれば、そのベローズ４３に対する真空容器１１の外周側からの衝撃等を抑制（ベローズ４３を保護し損傷等を抑制）することが可能となる。さらに、Ｘ線装置１０の小型化にも貢献できる。なお、図中のガード電極５の場合、外周側にゲッター５４が溶接等により取り付けられているが、そのゲッター５４の取付位置や材質等は特に限定されるものではない。

また、エミッタ３の電子発生部３１の周縁部３１ａの見かけ上の曲率半径を大きくなるようにし、電子発生部３１（特に周縁部３１ａ）で起こり得る局部的な電界集中を抑制したり、その電子発生部３１から他の部位に対する閃絡を抑制できる形状とすることが挙げられる。例えば、図示するガード電極５のように、両端方向の他端側に凸の曲面部５１ａを有した形状が挙げられる。

次に、ターゲットユニット７０は、エミッタ３の電子発生部３１に対向するターゲット７と、絶縁体２の開口２２の端面２２ａに支持されるフランジ部７０ａと、を備えている。

ターゲット７においては、エミッタ３の電子発生部３１から放出された電子線Ｌ１が衝突し、図示するようにＸ線Ｌ２等を放出できるものであれば、種々の形態を適用することが可能である。図中のターゲット７においては、エミッタの電子発生部３１に対向する部位に、電子線Ｌ１に対して所定角度で傾斜する交差方向に延在した傾斜面７１が形成されている。この傾斜面７１に電子線Ｌ１が衝突することにより、Ｘ線Ｌ２は、電子線Ｌ１の照射方向から折曲した方向（例えば図示するように真空室１の横断面方向）に、照射されることになる。

グリッド電極８においては、前述のようにエミッタ３とターゲット７との間に介在し、当該グリッド電極８を通過する電子線Ｌ１を適宜制御できるものであれば、種々の形態のものを適用することが可能である。例えば図示するように、真空室１の横断方向に延在し電子線Ｌ１が通過する通過孔８１ａを有した電極部（例えばメッシュ状の電極部）８１と、絶縁体２を貫通（真空室１横断方向に貫通）する引出端子８２と、を備えた構成が挙げられる。

以上示したように構成されたＸ線装置１０によれば、支持部４を適宜操作することにより、エミッタ３の電子発生部３１とターゲット７との間の距離を変化させることができる。例えば図２に示したように当該電子発生部３１が放電位置から無放電位置に移動し電界放射を抑制された状態であれば、ガード電極５，ターゲット７，グリッド電極８等において所望の改質処理が可能となる。また、例えば前述の大口径排気管を設けた従来装置と比較すると、小型化することが容易であり、製造工数の低減や製品コストの低減を図ることも可能となる。

≪Ｘ線装置１０のガード電極等の改質処理の一例≫
前述のＸ線装置１０のガード電極５を改質処理する場合、まず、支持部４を操作して、図２に示すようにエミッタ３を開口２１側に移動（無放電位置に移動）し、電子発生部３１の電界放射を抑制した状態にする。この場合、エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５の縁部５２（なお、図３の場合は小径部５１）との両者は、互いに離反（エミッタ３を無放電位置（放電電界以下）に移動）した状態となる。この図２に示すような状態であれば、例えばガード電極５とグリッド電極８（引出端子８２等）との間に所望の電圧を適宜印加することにより、ガード電極５において放電が繰り返され、当該ガード電極５が改質処理（例えばガード電極５の表面が溶解平滑化）されることになる。

前述の改質処理の後は、再び支持部４を操作し、図１に示すようにエミッタ３を開口２２側に移動（放電位置に移動）し、電子発生部３１の電界放射が可能な状態にする。エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５の縁部５２との両者は、図１に示すように互いに接触（例えば真空室１の真空圧力で接触）した状態となる。この図１に示すような状態で、エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５とが互いに同電位で、例えばエミッタ３とターゲット７との間に所望の電圧を印加することにより、エミッタ３の電子発生部３１から電子が発生して電子線Ｌ１が放出され、その電子線Ｌ１がターゲット７に衝突することにより、そのターゲット７からＸ線Ｌ２が放出される。

以上示したような改質処理により、Ｘ線装置１０においてガード電極５からの閃絡現象（電子の発生）を抑制することができ、当該Ｘ線装置１０の電子発生量を安定させることができる。また、電子線Ｌ１を集束形電子束とすることができ、Ｘ線Ｌ２の焦点も収束し易くなり、高い透視分解能を得ること可能となる。

≪電界放射装置の実施例２≫
図１，図２に示したＸ線装置１０においては、ベローズ４３等を有する支持部４を備えた構成となっているが、例えば図４，図５に示すＸ線装置１０Ａのように、磁気吸引力を利用した支持部４Ａを備えた構成であっても、Ｘ線装置１０と同様の作用効果を奏することが可能である。なお、図４，図５において、図１〜図３と同様のものには同一符号を付する等により、その詳細な説明を適宜省略する。

図４，図５に示すＸ線装置１０Ａにおいては、絶縁体２の一端側の開口２１がエミッタユニット３０Ａにより封止されて、真空室１を有した真空容器１１Ａが構成されている。エミッタユニット３０Ａは、ターゲットユニット７０（ターゲット７）に対向する部位に電子発生部３１を有したエミッタ３と、そのエミッタ３を両端方向に対して移動自在に支持する支持部４Ａと、エミッタ３の電子発生部３１の外周側に設けられたガード電極５と、を備えている。

支持部４Ａは、主に、ガード電極５の内側において両端方向に延在した柱状（エミッタ３の電子発生部３１の反対側から延出した形状）で当該柱状一端側（開口２１側；延出方向側）に磁性体４５Ａが設けられ他端側（開口２２側）にてエミッタ３を支持する支持体４６と、支持体４６の移動に伴う磁性体４５Ａの軌道領域４５Ａａを包囲した周壁部４７と、周壁部４７の外壁面４７ａに設けられた磁石（例えば図示するように周壁部４７を挟んで磁性体４５Ａと対向した位置における当該周壁部４７の外壁面４７ａに設けられた磁石）４８と、を備えた構成となっている。

支持体４６とガード電極５との間には、ガード電極５よりも小径の同心状で両端方向に延在した筒体であって、当該筒体軸心側に支持体４６が貫通したガイド部４０が設けられている。このガイド部４０により、支持体４６は、外周面４６ａが摺動自在に支持され、両端方向に案内されながら移動できる構成となっている。支持体４６やガイド部４０においては、種々の材料を適用して構成することができ、特に限定されるものではないが、例えば非磁性材料（例えばステンレス（ＳＵＳ材等）や銅等のような金属材料）を用いてなるものが挙げられる。ガイド部４０には、例えばモリブデンやセラミック等の材料を適用することが挙げられる。

磁性体４５Ａは、磁石４８の磁力を受け磁気吸引力により互いに引っ張り合うものであれば、種々の形態を適用することができ、その材料や形状等は特に限定されるものではないが、その一例としては鉄やＳＵＳ等の磁性材料を適用することが挙げられる。図４，図５においては、支持体４６の一端側と略同径の柱状の磁性体４５Ａが設けられた構成となっている。

周壁部４７は、支持体４６および磁性体４５Ａの移動や、磁性体４５Ａに対する磁石４８の磁力を妨げることなく、軌道領域４５Ａａを包囲できるものであれば、種々の形態を適用することができる。例えば図４，図５に示す周壁部４７のように、真空容器１１Ａにおいて支持体４６の延出方向側と対向する位置（磁性体４３Ａと対向する側）から当該真空容器１１Ａ外側に膨出した有底筒状の形態が挙げられる。具体的に図４，図５の周壁部４７の場合、ガード電極５と略同径の有底筒状であって、当該有底筒状の開口４７ｂ側により、ガード電極５のフランジ部５０側の開口５０ａ側を封止した構成（真空室１を気密に保持できる構成）となっている。

磁石４８は、当該磁石４８の磁力が、周壁部４７の内壁面４７ｃ側に位置する磁性体４５Ａに対して作用し、磁気吸引力を発生させて互いに引っ張り合うものであって、当該磁気吸引力により外壁面４７ａに着脱自在（外壁面４７ａにおいて両端方向にスライド移動自在）に設けられるものであれば、種々の形態のものを適用することができる。例えば永久磁石のように種々の金属材料あるいは合金材料からなり、所望の磁力を有するものが挙げられる。また、外壁面４７ａに設ける磁石４８の個数も、特に限定されるものではなく、当該個数が複数の場合（分割永久磁石等の場合）には、各磁石４８を外壁面４７ａの周方向に沿って互いに所定間隔を隔てて配置することが挙げられる。

ここで、Ｘ線装置１０Ａの磁性体４５Ａ，周壁部４７，磁石４８においては、例えば関係式ｔ１≦ｔ≦ｔ２（以下、単に関係式Ｔと適宜称する）を満たすように設定することが挙げられる。Ｘ線装置１０Ａの場合の関係式Ｔのｔ１は、磁性体４５Ａの軌道領域４５Ａａと、当該軌道領域４５Ａａに対向した位置における周壁部４７の外壁面４７ａと、の両者間の距離とし、ｔ２は、磁石４８の磁力が磁性体４５Ａに対して作用し磁気吸引力が発生する最長距離とし、ｔは、磁石４８と磁性体４５Ａとの両者間の最短距離とする。関係式Ｔを満たすには、例えば、磁性体４５Ａの対応磁気面積と磁石４８の磁力の大きさとによって磁気吸引力を求め、その求めた磁気吸引力に合わせて周壁部４７の肉厚寸法等を適宜設定することが挙げられる。

このようにＸ線装置１０Ａにおいて関係式Ｔを満たす場合、磁石４８は外壁面４７ａに対し磁気吸引力によって着脱自在に設けられ、その外壁面４７ａに設けられた磁石４８を当該外壁面４７ａに沿ってスライド移動（例えば側部４７ｄの外壁面４７ａに沿って両端方向にスライド移動）することも可能となる。このように磁石４８をスライド移動した場合、当該スライド移動方向（両端方向）に対する荷重が磁性体４５Ａに加わって支持体４６が移動（ガイド部４０によって案内されながら移動）することになる。

また、前述のように外壁面４７ａに沿った磁石４８のスライド移動を容易にするには、当該外壁面４７ａを平滑にすることが挙げられる。

≪Ｘ線装置１０Ａのガード電極等の改質処理の一例≫
前述のＸ線装置１０Ａのガード電極５を改質処理する場合、支持部４Ａを以下に示すように適宜操作する。まず、周壁部４７の外壁面４７ａに設けられた磁石４８を、図５に示すように側部４７ｄにおける外壁面４７ａの底部４７ｅ側に配置（例えば手作業により適宜スライド移動し、無放電位置面４７ａａに配置）し、磁性体４５Ａを支持体４６と共に当該底部４７ｅ側に移動させておくことにより、エミッタ３を開口２１側に移動（無放電位置に移動）する。これにより、電子発生部３１の電界放射が抑制された状態であって、エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５の縁部５２（なお、図４，図５の場合は小径部５１）との両者が互いに離反（エミッタ３を無放電位置（放電電界以下）に移動）した状態となる。この図５に示したような状態で、ガード電極５とグリッド電極８（引出端子８２等）との間に所望の電圧を適宜印加することにより、ガード電極５において放電が繰り返され、当該ガード電極５が改質処理（例えばガード電極５の表面が溶解平滑化）されることになる。

前述の改質処理の後は、図４に示すように、磁石４８を、側部４７ｄの外壁面４７ａに沿って底部４７ｅ側から開口４７ｂ側にスライド移動（例えば中立位置面４７ａｂを通過して放電位置面４７ａｃに配置）することにより、磁性体４５Ａを支持体４６と共に当該開口４７ｂ側に移動（磁性体４５Ａを、周壁部４７を挟んで磁石４８と対向する位置に移動）させて、エミッタ３を開口２２側に移動（放電位置に移動）する。これにより、エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５の縁部５２との両者は、図４に示すように互いに接触し、電子発生部３１の電界放射が可能な状態となる。

この図４に示したような状態で、エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５とが互いに同電位で、例えばエミッタ３とターゲット７との間に所望の電圧を印加することにより、エミッタ３の電子発生部３１から電子が発生して電子線Ｌ１が放出され、その電子線Ｌ１がターゲット７に衝突することにより、そのターゲット７からＸ線Ｌ２が放出される。

したがって、Ｘ線装置１０Ａにおいても、以上示したような改質処理により、ガード電極５からの閃絡現象（電子の発生）を抑制することができ、当該Ｘ線装置１０Ａの電子発生量を安定させることができる。また、電子線Ｌ１を集束形電子束とすることができ、Ｘ線Ｌ２の焦点も収束し易くなり、高い透視分解能を得ること可能となる。

≪電界放射装置の実施例３≫
図６，図７に示すＸ線装置１０Ｂのように、対応磁気面積の大きい磁性体４５Ｂを利用した支持部４Ｂを備えた構成であっても、Ｘ線装置１０，１０Ａと同様の作用効果を奏することが可能である。なお、図６，図７において、図１〜図５と同様のものには同一符号を付する等により、その詳細な説明を適宜省略する。

図６，図７に示すＸ線装置１０Ｂおいては、絶縁体２の一端側の開口２１がエミッタユニット３０Ｂにより封止されて、真空室１を有した真空容器１１Ｂが構成されている。エミッタユニット３０Ｂは、ターゲットユニット７０（ターゲット７）に対向する部位に電子発生部３１を有したエミッタ３と、そのエミッタ３を両端方向に対して移動自在に支持する支持部４Ｂと、エミッタ３の電子発生部３１の外周側に設けられたガード電極５と、を備えている。

支持部４Ｂは、主に、支持体４６と、支持体４６の一端側（開口２１側；延出方向側）に設けられたものであって当該一端側よりも大径（図６，図７では、ガード電極５の開口５０ａよりも大径）の形状の磁性体４５Ｂと、支持体４６と共に移動する磁性体４５Ｂの軌道領域４５Ｂａを包囲した周壁部４９と、周壁部４９を挟んで磁性体４５Ｂと対向した位置における当該周壁部４９の外壁面４９ａに設けられた磁石４８と、を備えた構成となっている。

磁性体４５Ｂは、磁性体４５Ａと同様に、磁石４８の磁力を受け磁気吸引力により互いに引っ張り合うものであれば、種々の形態を適用することができる。図６，図７の磁性体４５Ｂの場合、支持体４６の一端側よりも大径であって対応磁気面積が大きく、磁石４８の磁力を受け易くした構成となっている。

周壁部４９は、支持体４６および磁性体４５Ｂの移動や、磁性体４５Ｂに対する磁石４８の磁力を妨げることなく、軌道領域４５Ｂａを包囲できるものであれば、種々の形態を適用することができる。図６，図７の周壁部４９の場合、周壁部４７と同様に、真空容器１１Ｂにおいて支持体４６の延出方向側と対向する位置（磁性体４５Ｂと対向する側）から当該真空容器１１Ｂ外側に膨出した有底筒状であって、当該有底筒状の開口４９ｂ側により、ガード電極５のフランジ部５０側の開口５０ａ側を封止した構成（真空室１を気密に保持できる構成）となっている。

また、周壁部４９は、側部４９ｄが磁性体４５Ｂよりも大径の形状であり、開口４９ｂ側が磁性体４５Ｂよりも小径の形状となっている。これにより、真空容器１１Ｂにおいて、周壁部４９の軌道領域４５Ｂａとエミッタ３との間の位置に、磁性体４５Ｂよりも小径の狭小部（図６，図７では、外壁面が横断面凹字状の環状狭小部）４９ｆが形成され、その狭小部４９ｆの外壁面４９ａに磁石４８を配置できる構成となっている。

ここで、Ｘ線装置１０Ｂの磁性体４５Ｂ，周壁部４９，磁石４８においては、例えばＸ線装置１０Ａと同様に関係式Ｔを満たすように設定することが挙げられる。Ｘ線装置１０Ｂの場合の関係式Ｔのｔ１は、磁性体４５Ｂの軌道領域４５Ｂａと、当該軌道領域４５Ｂａに対向した位置における周壁部４９の外壁面４９ａと、の両者間の距離とし、ｔ２は、磁石４８の磁力が磁性体４５Ｂに対して作用し磁気吸引力が発生する最長距離とし、ｔは、磁石４８と磁性体４５Ｂとの両者間の最短距離とする。

このようにＸ線装置１０Ｂにおいて関係式Ｔを満たす場合、磁石４８は外壁面４９ａに対し磁気吸引力によって着脱自在に設けられ、その外壁面４９ａに設けられた磁石４８を当該外壁面４９ａに沿ってスライド移動することも可能となる。このように磁石４８をスライド移動した場合、当該スライド移動方向（両端方向）に対する荷重が磁性体４５Ｂに加わって支持体４６が移動（ガイド部４０によって案内されながら移動）することになる。

また、外壁面４９ａにおいては、外壁面４７ａと同様に平滑にして磁石４８のスライド移動を容易にすることが挙げられる。さらに、狭小部４９ｆの内壁面４９ｃと磁性体４５Ｂの軌道領域４５Ｂａとの両者間にギャップＧを形成し、当該両者間の真空凝着（金属管の真空凝着）を抑制した構成としても良い。

≪Ｘ線装置１０Ｂのガード電極等の改質処理の一例≫
前述のＸ線装置１０Ｂのガード電極５を改質処理する場合、支持部４Ｂを以下に示すように適宜操作する。まず、周壁部４９の外壁面４９ａに設けられた磁石４８を、図７に示すように底部４９ｅにおける外壁面４９ａに配置（例えば手作業により適宜スライド移動し、無放電位置面４９ａａに配置）し、磁性体４５Ｂを支持体４６と共に当該底部４９ｅ側に移動させ、エミッタ３を開口２１側に移動（無放電位置に移動）する。これにより、電子発生部３１の電界放射が抑制された状態であって、エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５の縁部５２（なお、図６，図７の場合は小径部５１）との両者が互いに離反（エミッタ３を無放電位置（放電電界以下）に移動）した状態となる。この図７に示したような状態で、ガード電極５とグリッド電極８（引出端子８２等）との間に所望の電圧を適宜印加することにより、ガード電極５において放電が繰り返され、当該ガード電極５が改質処理（例えばガード電極５の表面が溶解平滑化）されることになる。

前述の改質処理の後は、図６に示すように、磁石４８を、外壁面４９ａに沿って底部４９ｅ側から狭小部４９ｆ側にスライド移動（例えば中立位置面４９ａｂを通過して放電位置面４９ａｃに配置）することにより、磁性体４５Ｂを支持体４６と共に当該開口４９ｂ側に移動（磁性体４５Ｂを、周壁部４９を挟んで磁石４８と対向する位置に移動）させて、エミッタ３を開口２２側に移動（放電位置に移動）する。

これにより、電子発生部３１の電界放射が可能な状態であって、エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５の縁部５２との両者は、図６に示すように互いに接触した状態となる。また、図６に示したように磁石４８を狭小部４９ｆの外壁面４９ａ（図６では放電位置面４９ａｃ）に配置したことにより、磁気吸引力が両端方向に作用することになり、エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５の縁部５２との両者間の接触力が、例えばＸ線装置１０Ａよりも得られ易くなる。

この図６に示したような状態で、エミッタ３の電子発生部３１とガード電極５とが互いに同電位で、例えばエミッタ３とターゲット７との間に所望の電圧を印加することにより、エミッタ３の電子発生部３１から電子が発生して電子線Ｌ１が放出され、その電子線Ｌ１がターゲット７に衝突することにより、そのターゲット７からＸ線Ｌ２が放出される。

したがって、Ｘ線装置１０Ｂにおいても、以上示したような改質処理により、ガード電極５からの閃絡現象（電子の発生）を抑制することができ、当該Ｘ線装置１０Ｂの電子発生量を安定させることができる。また、電子線Ｌ１を集束形電子束とすることができ、Ｘ線Ｌ２の焦点も収束し易くなり、高い透視分解能を得ること可能となる。

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が特許請求の範囲に属することは当然のことである。

例えば、改質処理の具体例としてはガード電極５に係る内容を示したが、ターゲット７やグリッド電極８においても、図２，図５，図７に示すような状態で所望の電圧を適宜印加することにより、当該ターゲット７やグリッド電極８において放電を繰り返し改質処理（例えば表面が溶解平滑化）することができ、当該ガード電極５の改質処理の場合と同様の作用効果を奏することが可能となる。

したがって、本発明による電界放射装置においては、支持部の操作によりエミッタの電子発生部とガード電極との両者を互いに離反した状態で、ガード電極に電圧を印加することにより、真空室内の少なくともガード電極を改質処理でき、当該電界放射装置において所望の耐電圧を得ることが可能となる。

また、本発明の電界放射装置は、電子線のターゲットへの衝突等により熱を発生する場合には、冷却機能を用いて当該電界放射装置を冷却できる構成としても良い。冷却機能は、空冷，水冷，油冷等の種々の方式のものを適用することが挙げられる。当該油冷方式の冷却機能の場合には、例えば所定容器内の冷却用油中に電界放射装置を浸漬させた構成が挙げられ、また、当該浸漬状態において冷却用油の脱泡処理（真空ポンプ等を用いた処理）等を適宜行うことも挙げられる。

支持部においては、例えば真空室の真空圧力が作用することになるが、当該支持部を操作することによりエミッタを真空室の両端方向に対し移動自在に支持できるものであれば、種々の態様を適用することが可能である。

例えば、支持部を操作して真空室の両端方向に可動し、エミッタが放電位置や無放電位置等の所望位置に移動した場合に節度感（クリック感）が得られる構成であれば、当該支持部の操作時にエミッタの位置を把握することが容易になったり、当該支持部の操作性が向上する等、種々貢献することが可能となる。

また、前述のように所望位置に位置した状態のエミッタを適宜固定できる固定手段を備えた構成であれば、例えば意に反する外部からの力（前述の油冷方式の冷却機能を備えた構成の場合には、冷却用油の脱泡処理時に支持部に対して作用し得る真空ポンプの吸引力等）が作用したとしても、当該エミッタが所望位置から移動することを抑制でき、電界放射装置による電界放射やガード電極等の改質処理をそれぞれ適確に実現できるように貢献可能となる。この固定手段は、特に限定されるものではなく、種々の態様のものを適用することが可能であるが、前述のＸ線装置１０，１０Ａ，１０Ｂを例にして説明すると、支持部４の両端方向の移動や磁石４８のスライド移動方向の移動を螺子止め等により固定することが可能なストッパーが挙げられる。

Claims (12)

1. 筒状の絶縁体の両端側が封止されて当該絶縁体の内壁側に真空室が形成された真空容器と、
   真空室の一端側に位置し、当該真空室の他端側に対向する電子発生部を有したエミッタと、
   エミッタの電子発生部の外周側に設けられたガード電極と、
   真空室の他端側に位置し、エミッタの電子発生部に対向して設けられたターゲットと、
   エミッタを真空室の両端方向に対し移動自在に支持する可動自在な支持部と、を備え、
   支持部の可動により、エミッタの電子発生部とターゲットとの間の距離が変化する電界放射装置。
2. 筒状の絶縁体の両端側が封止されて当該絶縁体の内壁側に真空室が形成された真空容器と、
   真空室の一端側に位置し、当該真空室の他端側に対向する電子発生部を有したエミッタと、
   真空室の他端側に位置し、エミッタの電子発生部に対向して設けられたターゲットと、
   エミッタの電子発生部の反対側から延出した形状であり、エミッタを支持する支持部と、
   エミッタの電子発生部の外周側に設けられ真空室の両端方向に延在した筒状であり、一端が真空容器に支持されたガード電極と、
   一端側が支持部に支持され、他端側が真空容器に支持されて当該真空容器の一部を形成するベローズと、
   を備えた電界放射装置。
3. 支持部は、真空室の両端方向に伸縮自在なベローズを有し、そのベローズの一端側が支持部に支持され、他端側が真空容器に支持された請求項１に記載の電界放射装置。
4. 支持部は、
   エミッタの電子発生部の反対側から延出した形状であって、当該エミッタを真空室の両端方向に対し移動自在に支持した支持体と、
   支持体の延出方向側に設けられた磁性体と、
   真空容器において支持体の延出方向側と対向する位置から外側に膨出した形状であって、支持体の移動に伴う磁性体の軌道領域を包囲した周壁部と、
   周壁部の外壁面に設けられた磁石と、を備え、
   磁性体の軌道領域と、当該磁性体の軌道領域に対向した位置における周壁部の外壁面と、の両者間の距離をｔ１とし、磁石の磁力が磁性体に対して作用し磁気吸引力が発生する最長距離をｔ２とし、磁石と磁性体との両者間の最短距離をｔとした場合に、関係式ｔ１≦ｔ≦ｔ２を満たす請求項１に記載の電界放射装置。
5. 筒状の絶縁体の両端側が封止されて当該絶縁体の内壁側に真空室が形成された真空容器と、
   真空室の一端側に位置し、当該真空室の他端側に対向する電子発生部を有したエミッタと、
   真空室の他端側に位置し、エミッタの電子発生部に対向して設けられたターゲットと、
   エミッタの電子発生部の外周側に設けられ真空室の両端方向に延在した筒状であり、一端が真空容器に支持されたガード電極と、
   支持部と、を備え、
   支持部は、
   エミッタの電子発生部の反対側から延出した形状であり、エミッタを支持する支持体と、
   支持体の延出方向側に設けられた磁性体と、
   真空容器において支持体の延出方向側と対向する位置から外側に膨出した形状であって、支持体及び磁性体を包囲した周壁部と、
   周壁部の外壁面に設けられた磁石と、を備え、
   磁性体の軌道領域と、当該磁性体の軌道領域に対向した位置における周壁部の外壁面と、の両者間の距離をｔ１とし、磁石の磁力が磁性体に対して作用し磁気吸引力が発生する最長距離をｔ２とし、磁石と磁性体との両者間の最短距離をｔとした場合に、関係式ｔ１≦ｔ≦ｔ２を満たす電界放射装置。
6. 磁性体は、支持体の延出方向側よりも大径であり、
   周壁部は、軌道領域とエミッタとの間の位置に、磁性体よりも小径の狭小部が形成された請求項４または５記載の電界放射装置。
7. 狭小部の内壁面と磁性体の軌道領域との間に、ギャップが形成された請求項６記載の電界放射装置。
8. ガード電極は、エミッタの外周側で真空室の両端方向に延在した筒状であり、
   エミッタの電子発生部は、支持部の可動により移動してガード電極のターゲット側に接離する請求項１〜７の何れかに記載の電界放射装置。
9. ガード電極のターゲット側に、小径部が形成された請求項８に記載の電界放射装置。
10. ガード電極のターゲット側に、真空室の横断方向に延出して当該真空室の両端方向においてエミッタの電子発生部の周縁部と交叉する縁部が形成された請求項８または９に記載の電界放射装置。
11. 真空室のエミッタとターゲットとの間に、グリッド電極が設けられた請求項１〜１０の何れかに記載の電界放射装置。
12. 請求項１〜１１の何れかに記載の電界放射装置の改質処理方法であって、
    支持部の操作によりエミッタの電子発生部とガード電極との両者を互いに離反した状態で、ガード電極に電圧を印加して、真空室内の少なくともガード電極を改質処理する電界放射装置の改質処理方法。

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