TWI732319B - Ｘ射線產生裝置、ｘ射線攝影系統及ｘ射線焦點徑之調整方法 - Google Patents

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Abstract

揭露的X射線產生裝置為一種X射線產生裝置，其為具有包含產生電子束的電子源之陰極、包含可使透過電子束的衝撞而產生的X射線透射於電子束的入射方向的透射型靶材的陽極、將電子束朝透射型靶材予以聚焦的聚焦電極者，透射型靶材具有含有局部小的厚度之第1區域，該X射線產生裝置具有一切換手段，該切換手段被構成為，可將往透射型靶材的電子束的入射位置在第1區域和具有比第1區域大的厚度的第2區域之間進行切換。

Description

X射線產生裝置、X射線攝影系統及X射線焦點徑之調整方法
本發明涉及X射線產生裝置及X射線攝影系統。
工業用的非破壞檢查裝置之一，已知X射線攝影系統。例如，在以半導體積體電路基板為代表的電子裝置的檢查方面，使用具備微焦點X射線管的X射線檢查裝置。X射線管為如下的X射線源：對陽極與陰極之間施加與X射線能量對應的既定的電位差的高電壓，將依此高電壓而加速的電子照射於靶材，從而從靶材使X射線放出。
在X射線攝影系統之解析度是X射線焦點徑越小越提升。於是，歷來已提出為了將X射線焦點徑微小化的各種的技術。於專利文獻1，已提出一種技術，在具有即使電子束被照射於靶材而產生X射線該X射線仍無法透射至與電子束的照射側相反之側(在靶材內部被吸收)之程度的大的厚度的靶材，設置微小的凹部(X射線低吸收率部位)，使得無關乎往靶材的電子束的入射區域(電子束的 照點)的尺寸而實現基於此X射線低吸收率部位的徑尺寸之X射線焦點徑。此外，於專利文獻2，已提出一種技術，在靶材的電子束照射側設置將靶材從電子束遮蔽的屏蔽層，在該屏蔽層設置微小的開口部，使得無關乎電子束的照點徑而實現基於此開口部的徑尺寸之X射線焦點徑。
如此，於記載於專利文獻1及專利文獻2之技術，X射線產生裝置的X射線焦點徑被依預先形成於靶材、靶材層積構造體的凹部、開口部的徑尺寸而界定。為此，需要實施靶材、靶材層積構造體所期望的X射線焦點徑尺寸的微細加工。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2016/125289號公報
[專利文獻2]日本特開2005-332623號公報
不依存於如此的凹部、開口部的尺寸而使X射線焦點徑微小化的方法方面，已存在縮小往靶材平面的電子束的入射區域(照點)的方法。電子束的照點徑依存於X射線射出條件(管電壓及管電流)、和往將從含有電子源之陰極朝往包含靶材之陽極的電子予以聚焦的聚焦電極的施加電壓(聚焦電壓)。X射線射出條件是配合被檢體而決定，故對於期望的X射線射出條件，調整聚焦電壓從而使電子束的照點徑縮小。聚焦電壓的調整透過以下而進行：在期望的X射線射出條件下對聚焦電極施加各種的電壓而取得X射線透射影像，將個別的X射線透射影像進行影像處理而緻密地比較解析度，特定解析度最高的聚焦電壓(正焦電壓)。然而，此聚焦電壓的調整方法非常耗工夫。
本發明之目的在於提供可容易縮小X射線焦點徑的X射線產生裝置及X射線攝影系統。
依本發明之一觀點時，提供一種X射線產生裝置，其為具有包含產生電子束的電子源之陰極、包含可使透過前述電子束的衝撞而產生的X射線透射於前述電子束的入射方向的透射型靶材的陽極、和將前述電子束朝前述透射型靶材予以聚焦的聚焦電極者，前述透射型靶材具有含有局部小的厚度之第1區域，該X射線產生裝置具有一切換手段，該切換手段被構成為，可將往前述透射型靶材的前述電子束的入射位置在前述第1區域和具有比前述第1區域大的厚度的第2區域之間進行切換。
此外，依本發明的其他一觀點時，提供一種X射線焦點徑之調整方法，該X射線焦點徑為涉及X射線產生裝置者，該X射線產生裝置具有包含產生電子束的電子源之陰極、包含可使透過前述電子束的衝撞而產生的X射線透射於前述電子束的入射方向的透射型靶材的陽極、和將前述電子束朝前述透射型靶材予以聚焦的聚焦電極，在使前述電子束入射至形成於前述透射型靶材的具有局部小的厚度的第1區域的狀態下將往聚焦電極的施加電壓予以變化，取得往前述聚焦電極的施加電壓與從前述靶材放出的X射線量的關係，根據前述關係而決定正焦電壓。
依本發明時，可容易縮小X射線焦點徑。
[第1實施方式]
就基於本發明的第1實施方式之X射線產生裝置的示意構成，使用圖1進行說明。圖1為就基於本實施方式的X射線產生裝置的構成例進行繪示的示意剖面圖。
基於本實施方式的X射線產生裝置100如示於圖1，具有X射線管20、驅動電路50、控制部60、電子束偏向部70、和記憶裝置80。此等之中至少X射線管20及驅動電路50配置於收納容器10內為優選。於收納容器10，可為了確保配置於其中的各部分間的絕緣耐壓而填充有絕緣油90。絕緣油90方面，礦油、矽油、氟系油等的電氣絕緣油為優選。亦可代替絕緣油而使用樹脂。使用額定的管電壓為100kV程度的X射線管20之X射線產生裝置方面，優選上適用容易處理的礦油。
X射線管20具有電子源22、柵極電極24、聚焦電極26、和陽極28。陰極具有電子源22。陽極28具有陽極構材30、靶材32、和靶材支撐體34。電子源22、柵極電極24及聚焦電極26連接於驅動電路50，從驅動電路50分別被施加期望的控制電壓。陽極28連接於被保持為接地電位的收納容器10。
電子源22未特別限定，例如可適用如鎢絲、浸漬式陰極等的熱陰極、奈米碳管等的冷陰極。構成靶材32的材料優選上為熔點高、X射線產生效率高的材料，可適用例如鎢、鉭、鉬及其等之合金等。在本發明使用的靶材32為具有可使產生的X射線往與電子的照射側相反之側透射的厚度之透射型靶材。靶材支撐體34支撐靶材32，同時構成為了從靶材32朝外部放射X射線用的X射線透射窗。構成靶材支撐體34的材料是X射線的透射性及熱導性高的材料為優選，例如可適用鑽石。使用熱導性高的材料時，具有抑制電子束照射所致的靶材32的溫度上升，且減低靶材32的劣化之功效。
將從電子源22放出的電子以與陽極28之間的高電壓進行加速而作成電子束，予以衝撞於設在陽極28的靶材32，從而在靶材32產生X射線。從靶材32放射的X射線量可透過照射於靶材32的電子束量而控制。照射於靶材32的電子束量可依施加於柵極電極24的柵極電壓而進行控制。此外，電子束的照點徑可依施加於聚焦電極26的聚焦電壓而控制。
電子束偏向部70設於X射線管20的管外(外側)，設於陰極與陽極28之間。例如，電子束偏向部70設於聚焦電極26與靶材32之間。並且，電子束偏向部70被構成為，具備使磁場作用於生成於X射線管20的內部的電子束而使入射至靶材32的電子束的軌道偏向的功能，進行電子束的入射位置的切換。電子束偏向部70可為永久磁鐵，亦可為電磁鐵。例如，如示於圖1，電子束偏向部70具備兩個永久磁鐵，兩個永久磁鐵能以其中一個永久磁鐵的S極與另一個永久磁鐵的N極相向於管徑方向的方式配置於X射線管20的周圍。或者，電子束偏向部70亦可為以磁極朝向管徑方向的方式配置於X射線管20的周圍的一個永久磁鐵。
另外，電子束偏向部70是只要可將電子束入射於靶材32的位置在2地點之間進行切換，則可為任何構成。例如，電子束偏向部70可被可裝卸地構成，或亦可被可旋轉地構成。例如，電子束偏向部70為永久磁鐵的情況下，電子束偏向部70可被構成為，透過螺絲、彈簧進行固定，從而可對於X射線產生裝置100進行卸除。電子束偏向部70為電磁鐵的情況下，可被構成為，可將使電流流於電磁鐵的電源進行ON･OFF。可將電子束偏向部70構成為，電子束偏向部70具備具有馬達等的旋轉機構、移動機構等，使得可改變予以作用於電子束的電子束偏向部70的磁場的強度、方向。
驅動電路50包含高電壓產生電路、電子源驅動電路、柵極電壓控制電路、聚焦電壓控制電路(皆未圖示)等。高電壓產生電路生成對X射線管20的陽極28與陰極(電子源22)之間施加的高電壓。電子源驅動電路控制供應至電子源22的電壓、電流。柵極電壓控制電路控制供應至柵極電極24的柵極電壓。聚焦電壓控制電路控制供應至聚焦電極26的聚焦電壓。控制部60連接於驅動電路50。控制部60對驅動電路50供應為了控制高電壓產生電路、電子源驅動電路、柵極電壓控制電路、聚焦電壓控制電路、電子束偏向部70(亦可具備旋轉機構、移動機構)等用的控制信號。記憶裝置80儲存將各種的X射線射出條件和該條件下的正焦(just focus)電壓建立關聯而記錄的電壓表。
接著，使用圖2及圖3而說明在第1實施方式的X射線產生裝置之特徵性的構造。圖2為就第1實施方式的X射線產生裝置100的構造進行繪示的平面圖。於圖2，示出相對於電子束的行進方向(Z軸方向)垂直的面(平行於X-Y面的面)上的第1實施方式的X射線產生裝置100的平面圖。圖1的X射線管20的部分的剖面圖相當於圖2的A-A’線剖面圖。
第1實施方式中的設於X射線產生裝置100的靶材32具有厚度局部小的薄膜部36。並且，此薄膜部36位於聚焦電極26之中心軸(光軸)的延長線上。
再者，第1實施方式中的X射線產生裝置100具有被構成為可將就朝往靶材32的電子束不使磁場作用的狀態和使磁場作用的狀態進行切換的電子束偏向部70。薄膜部36位於聚焦電極26之中心軸(光軸)的延長線上，故不透過電子束偏向部70使磁場作用於透過聚焦電極26予以聚焦的電子束的情況下，透過聚焦電極26聚焦的電子束入射至靶材32的薄膜部36。另一方面，透過電子束偏向部70使磁場作用於透過聚焦電極26予以聚焦的電子束的情況下，電子束受勞倫茲力而偏向，入射至電子束照射部42。換言之，電子束偏向部70為將往靶材32的電子束的入射位置，在作為於靶材32中厚度局部的小的區域之第1區域(薄膜部36)、和作為於靶材32中與第1區域不同的區域之第2區域(電子束照射部42)之間進行切換的切換手段。
電子束偏向部70只要可將電子束的入射位置在2地點(薄膜部36及電子束照射部42)之間進行切換，則可為任何構成，例如為電磁鐵。別例方面，電子束偏向部70亦可為被構成為被透過螺絲、彈簧進行卡止從而可對於X射線產生裝置100進行裝卸的永久磁鐵。於圖1，示出具備兩個永久磁鐵的電子束偏向部70。兩個永久磁鐵以其中一個永久磁鐵的S極與另一個永久磁鐵的N極相向於管徑方向的方式配置於X射線管20的周圍。另外，配置於X射線管20的周圍的永久磁鐵亦可為僅一個。其他例方面，亦可設置將磁場遮蔽的遮蔽板，該遮蔽板被構成為可在電子束偏向部70與X射線管20之間進行配置/除去。
圖3為就具有電子束照射部42及薄膜部36的靶材32的構成例進行繪示的剖面圖。電子束照射部42具有X射線可透射於電子束的入射方向的膜厚，亦即具有可在與電子束的入射面相反之側的靶材支撐體34之側取出X射線的膜厚。電子束照射部42的膜厚為例如10微米以下，更優選上5微米以下。另一方面，薄膜部36只要被構成為靶材32的膜厚比電子束照射部42薄，則不特別限定。例如，薄膜部36如示於圖3(a)及圖3(b)，可被透過設於靶材32的凹部38而構成。在圖3，凹部38雖形成於與靶材支撐體34相向之側，惟可存在於靶材支撐體34側，亦可存在於兩側。此外，薄膜部36如示於圖3(c)及圖3(d)，可被透過設於靶材32的貫通孔40而構成。貫通孔40相當於靶材32的薄膜部36的膜厚為0的情況。
本發明的薄膜部36的靶材32的厚度是朝向薄膜部36的重心(中心軸)連續或階段性減少為優選。薄膜部36具有如此的厚度，使得在以下詳細進行說明的聚焦電壓與X射線量的關係變鮮明，可容易特定正焦電壓。此外，薄膜部36的形狀優選上相對於中心軸為旋轉對稱。例如，薄膜部36如示於圖3(a)及圖3(c)，可被透過矩形狀的凹部38、貫通孔40而構成。或者，薄膜部36如示於圖3(b)及圖3(d)，可被透過大致球面狀的凹部38、貫通孔40而構成。
靶材32的薄膜部36可在X射線產生裝置的組裝前透過機械性加工而預先形成於靶材32，或者亦可在X射線產生裝置的組裝後，刻意對靶材32過量地照射電子束從而形成。本發明的薄膜部36如在以下詳細說明，非直接界定X射線焦點徑者，故薄膜部36的徑度(面積)可比期望的電子束的照點徑(面積)大或小。因此，不需要於先前技術為了將直接界定X射線焦點徑的凹部、開口部形成於靶材32、靶材層積構造體用的精密的微細加工。
接著，就本發明的X射線焦點徑之調整方法的概念，使用圖4至圖6進行說明。
本發明中的靶材32具有X射線可透射於電子束的入射方向的膜厚，亦即具有可在與電子束的入射面相反之側的靶材支撐體34之側取出X射線的膜厚。使用如此的靶材32的情況下，從X射線管20放出的X射線的焦點徑依存於入射於靶材32的電子束的照點徑而變化。亦即，電子束的照點徑越大，X射線焦點徑越大，電子束的照點徑越小，X射線焦點徑越小。要縮小X射線焦點徑，需要縮小入射於靶材32的電子束的照點徑。並且，電子束的照點徑在電子束的焦點位於靶材32上的狀態下成為最小。
圖4為示出以下情況的示意圖：使用本發明的第1實施方式的X射線產生裝置100，在電子束偏向部70不使磁場作用於電子束的狀態下，對聚焦電極26施加不同的聚焦電壓時，電子束44的焦點位置不同。圖4(a)是聚焦電壓為A的情況，電子束44的焦點比靶材32位於電子源22側(過焦的狀態)。圖4(b)是聚焦電壓為B(正焦電壓)的情況，電子束44的焦點位於靶材32上(正焦的狀態)。圖4(c)是聚焦電壓為C的情況，電子束44的焦點位於比靶材32遠離電子源22的位置(欠焦的狀態)。
聚焦電壓為B的情況(正焦的狀態)，比起聚焦電壓為A、C的情況，電子束的照點佔的薄膜部36的比例多。薄膜部36為在靶材32設置凹部38、貫通孔40的區域，在薄膜部36的靶材原子的量比在其周圍的區域的靶材原子的量少。因此，隨著聚焦電壓靠近B(正焦電壓)，從靶材32放出的X射線量逐漸減少。
圖5(a)為就以下的一例進行繪示的圖形：使用本發明的第1實施方式的X射線產生裝置100，在電子束偏向部70不使磁場作用於電子束的狀態(亦即，以電子束入射於靶材32的薄膜部36的方式固定電子束軌道(電子束之中心軸)的狀態)下，從靶材32放出的X射線量與對聚焦電極26施加的聚焦電壓的關係。如在以上說明，隨著聚焦電壓靠近B(正焦電壓)，從靶材32放出的X射線量逐漸減少。此原因在於，電子束的照點越小，薄膜部36佔電子束的照點之比例越大。在薄膜部36之靶材32的厚度朝向薄膜部36的重心(中心軸)連續或階段性減少時，在正焦電壓附近的X射線量的變化量變更大，可更容易進行正焦電壓的特定。
另一方面，圖5(b)為作為比較例就以下的關係進行繪示的圖形：在電子束入射於具有一定的厚度之靶材(亦即，未形成薄膜部36的靶材)32的狀態下，從靶材32放出的X射線量與對聚焦電極26施加的聚焦電壓的關係。此情況下，從靶材32放出的X射線量未取決於聚焦電壓而為一定。
因此，將使電子束入射於靶材32的薄膜部36時放出的X射線量最小化的聚焦電壓為將電子束的照點徑最小化同時將X射線焦點徑最小化的正焦電壓。
亦即，在本發明的X射線焦點徑之調整方法如以下。圖6為就基於本實施方式的X射線產生裝置之X射線焦點徑之調整方法進行繪示的流程圖。首先，使電子束入射於靶材32的薄膜部36(步驟S101)。接著，對聚焦電極26施加複數個聚焦電壓，就從X射線產生裝置100放出的各X射線量，透過設於X射線產生裝置100的外部之X射線檢測器(劑量計等)進行測定。並且，將與複數個聚焦電壓相關的資訊和與複數個對應的X射線量相關的資訊作為複數個建立關聯的資訊而取得(步驟S102)。根據複數個建立關聯的資訊，將使X射線量最小化的聚焦電壓特定為正焦電壓(步驟S103)。特定正焦電壓之際，亦可根據複數個建立關聯的資訊，取得聚焦電壓與X射線量的關係，算出正焦電壓。
第1實施方式的薄膜部36位於聚焦電極26之中心軸(光軸)的延長線上，故將電子束的入射位置切換為薄膜部36時，例如可將永久磁鐵從X射線產生裝置100卸除從而進行，亦可停止施加於電磁鐵的電流從而進行。
一般而言，於X射線產生裝置，儲存有將各種的X射線射出條件和該條件下的正焦電壓建立關聯而記錄的電壓表。歷來，要作成此電壓表，需要於各種的X射線射出條件下取得聚焦電壓不同的複數個X射線透射影像，將個別的X透射影像進行影像處理而緻密地比較解析度，特定解析度最高的正焦電壓。
相對於此，於基於第1實施方式之X射線產生裝置100，對於各個X射線射出條件，找出使電子束入射於靶材32的薄膜部36時放出的X射線量成為最少的聚焦電壓即可。因此，於基於第1實施方式之X射線產生裝置100，電壓表的作成時不需要精度高的影像處理，可將電壓表的作成簡略化。
此外，電壓表的作成變容易，故亦可定期更新電壓表。藉此，即使由於裝置的非預期歷時變化使得正焦電壓發生變化，仍可跨長期間維持高的解析度。
另一方面，在使用基於第1實施方式的X射線產生裝置進行X射線攝影等之際(X射線產生模式)，將從電子源22放出的電子束透過電子束偏向部70予以偏向，將電子束的入射位置切換為靶材32的電子束照射部42(亦即，以電子束入射於靶材32的薄膜部36的方式固定電子束軌道(電子束之中心軸))。此外，控制部60參照儲存於記憶裝置80的電壓表，將與既定的X射線射出條件對應的正焦電壓施加於聚焦電極26。
另外，在本實施方式，雖例示將不透過電子束偏向部70予以偏向的狀態的電子束照射於薄膜部36，並將透過電子束偏向部70予以偏向的電子束照射於電子束照射部42的情況，惟照射電子束的區域亦可為相反。
如此，依本實施方式時，可容易縮小X射線焦點徑。
[第2實施方式] 就基於本發明的第2實施方式的X射線產生裝置，使用圖7進行說明。對與基於第1實施方式的X射線產生裝置同樣的構成要素標注相同的符號，將說明省略或簡潔化。圖7為就基於本實施方式的X射線產生裝置的構成例進行繪示的平面圖。
在第1實施方式，依往透過聚焦電極26予以聚焦的電子束的磁場的作用的有無，從而切換電子束的往靶材32的入射位置。在第2實施方式，說明透過改變予以作用於電子束的磁場的方向，從而切換電子束的往靶材32的入射位置的實施方式。
基於第2實施方式的電子束偏向部70被構成為，為了使電子束偏向而施加的磁場的方向能以聚焦電極26之中心軸(光軸)為軸而旋轉。例如，夾著X射線管20而相向的一對的電子束偏向部70可為了以聚焦電極26之中心軸為軸而予以旋轉而具備具有馬達等的旋轉機構。如此般構成，使得可使產生於一對的電子束偏向部70之間的磁場的方向，以聚焦電極26之中心軸為軸而旋轉。於圖7例示以下情況：夾著X射線管20而相向的一對的電子束偏向部70被構成為以聚焦電極26之中心軸為軸，每次旋轉30度。
電子束偏向部70位於示於圖7的位置時，從電子源22放出的電子束受勞倫茲力而偏向，入射於靶材32的電子束照射部42。此電子束照射部42依電子束偏向部70的位置而變化。電子束偏向部70被構成為每次旋轉30度的情況下，如在圖7以●標記及○標記表示，電子束照射部42的位置亦位於以聚焦電極26之中心軸為軸而每次旋轉30度之處。
在第2實施方式，在電子束可伴隨使電子束偏向部70旋轉而入射的任意之處，設置厚度局部薄的薄膜部36。例如，在圖7之例，在使電子束偏向部70移動至電子束偏向部70’的位置時，使電子束入射的位置為薄膜部36。
將靶材32如此般構成，使得僅透過電子束偏向部70變更施加於電子束的磁場的方向，從而可容易將電子束入射的位置在薄膜部36與電子束照射部42之間進行切換。此外，由於長時間的使用使得靶材32的電子束照射部42劣化(亦即，膜厚的減少)的情況下，亦可將劣化的電子束照射部42作為新的薄膜部36而利用。此情況下，將透過電子束偏向部70予以偏向的電子束可入射的未劣化的靶材區域設定為新的電子束照射部42。並且，僅變更透過電子束偏向部70施加的磁場的方向，即可將電子束的入射位置切換為新的電子束照射部42。
另外，在本實施方式，雖示出由永久磁鐵構成電子束偏向部70，並使用旋轉機構使電子束偏向部70旋轉之例，惟亦可由電磁鐵構成電子束偏向部70。此外，亦可代替配置複數組由電磁鐵構成的電子束偏向部70而使電子束偏向部70旋轉，通電於任意的電磁鐵而形成期望的方向的磁場。
如此，於第2實施方式，亦因與第1實施方式同樣的原理，可在不進行精度高的影像處理之下，容易使X射線焦點徑縮小。
[第3實施方式] 在第1實施方式，依往透過聚焦電極26予以聚焦的電子束的磁場的作用的有無，從而切換電子束的往靶材32的入射位置。此外，在第2實施方式，改變予以作用於電子束的磁場的方向，從而切換電子束的往靶材32的入射位置。在第3實施方式，說明有關改變予以作用於電子束的磁場的大小，從而切換電子束的往靶材32的入射位置的實施方式。
基於第3實施方式的電子束偏向部70被構成為可變更為了使電子束偏向而施加的磁場的大小。例如，使施加於電磁鐵的電流變化，或使設置的永久磁鐵的個數變化，從而可使作用於電子束的磁場的大小產生變化。亦即，由永久磁鐵構成電子束偏向部70之情況下，增加永久磁鐵的個數，使得可增加予以作用於電子束的磁場的大小。由電磁鐵構成電子束偏向部70之情況下，增加施加於電磁鐵的電流，使得可增加予以作用於電子束的磁場的大小。增加予以作用於電子束的磁場的大小，使得電子所受的勞倫茲力亦增加，電子束的偏向量更加變大。
圖8為示意性就將透過電子束偏向部70施加的磁場變化為第1大小和與第1大小不同的第2大小的情況下的往靶材32的電子束的照射位置進行繪示者。於圖8示出下例：將予以作用於電子束的磁場設定為第1大小從而使電子束入射於薄膜部36，將予以作用於電子束的磁場設定為比第1大小大的第2大小從而將電子束入射於電子束照射部42。此情況下，薄膜部36位於比電子束照射部42靠近聚焦電極26之中心軸之側。
亦可將予以作用於電子束的磁場設定為第1大小從而使電子束入射於薄膜部36，將予以作用於電子束的磁場設定為比第1大小還小的第2大小從而使電子束入射於電子束照射部42。此情況下，薄膜部36位於比電子束照射部42遠離聚焦電極26之中心軸之側。
將靶材32如此般構成，使得可僅透過電子束偏向部70變更施加於電子束的磁場的大小，從而容易將電子束入射的位置在薄膜部36與電子束照射部42之間進行切換。
如此，於第3實施方式，亦因與第1實施方式同樣的原理，可在不進行精度高的影像處理之下，容易使X射線焦點徑縮小。
[第4實施方式] 就依本發明的第4實施方式下的X射線攝影系統，使用圖9及圖10進行說明。對與基於第1及第2實施方式之X射線產生裝置同樣的構成要素標注相同的符號，將說明省略或簡潔化。
首先，就基於本實施方式的X射線攝影系統的示意構成，使用圖9進行說明。圖9為就依本實施方式下的X射線攝影系統的示意構成進行繪示的方塊圖。
依本實施方式下的X射線攝影系統200如示於圖9，具有X射線產生裝置100、X射線檢測裝置110、資訊取得部120、系統控制裝置130、和顯示裝置140。X射線產生裝置100為第1或第2實施方式的X射線產生裝置，具有X射線管20、驅動電路50、控制部60、和記憶裝置80。控制部60除在第1及第2實施方式說明的功能以外，進一步具備作用為接收X射線檢測裝置110取得的包含與X射線量相關的資訊之資訊的接收部。X射線檢測裝置110具有X射線檢測器112。
系統控制裝置130連接於X射線產生裝置100的控制部60、X射線檢測裝置110的X射線檢測器112、資訊取得部120及顯示裝置140。
接著，就第4實施方式的X射線攝影系統的特徵性構造進行說明。第4實施方式的X射線攝影系統具有資訊取得部120。資訊取得部120具有將施加於聚焦電極26的聚焦電壓、和在施加該聚焦電壓之際X射線檢測器112檢測出的X射線量作為建立關聯的資訊而取得的功能。資訊取得部120只要具有此功能則可為任何構成。如例示於圖9，資訊取得部120亦可為連接於X射線產生裝置100、X射線檢測裝置110及系統控制裝置130的各者的獨立的構成要素，亦可為X射線產生裝置100、X射線檢測裝置110及系統控制裝置130之中任一者的一部分。
接著，就基於本實施方式的X射線攝影系統200的動作的概略，使用圖9進行說明。
系統控制裝置130掌管包含X射線產生裝置100、X射線檢測裝置110及資訊取得部120的系統整體的控制。X射線產生裝置100的控制部60依來自系統控制裝置130的指示控制驅動電路50，對X射線管20輸出各種的控制信號。例如，系統控制裝置130對控制部60提供與X射線射出條件(例如，管電壓及管電流)相關的資訊。接收與X射線射出條件相關的資訊的控制部60參照儲存於記憶裝置80的電壓表，取得從系統控制裝置130提供的X射線射出條件下的正焦電壓。控制部60控制驅動電路50，對X射線管20輸出與X射線射出條件對應的管電壓、從電壓表取得的正焦電壓等的各種的驅動信號。藉此，可控制從X射線產生裝置100射出的X射線的放出狀態。
從X射線產生裝置100射出的X射線104穿透被檢體106而被以X射線檢測器112進行檢測。X射線檢測器112只要可作為2維的資訊測定從X射線產生裝置100放射的X射線的量(照射劑量、吸收劑量、等效劑量、放射能等)則可為任何方式。X射線檢測器112具備複數個未圖示的檢測元件(例如劑量計、計數管)，取得透射X射線影像。或者，亦可使用具備影像增強器、相機等的X射線檢測器112，取得與X射線量相關的資訊。X射線檢測器112將取得的透射X射線影像轉換為影像信號而輸出。在X射線管20與被檢體106之間，為了抑制不需要的X射線的照射，可配置未圖示的狹縫、準直器等。
X射線檢測器112基於透過系統控制裝置130之控制，對影像信號施加既定的信號處理，將所處理的影像信號輸出至系統控制裝置130。系統控制裝置130為了基於所處理的影像信號使影像顯示於顯示裝置140而將顯示信號輸出至顯示裝置140。顯示裝置140將以顯示信號為基礎的被檢體106的攝影影像顯示於螢幕。
接著，就在基於本實施方式的X射線攝影系統200的X射線焦點徑之調整方法，使用圖9及圖10進行說明。圖10為就基於本實施方式的X射線攝影系統之X射線焦點徑之調整方法進行繪示的流程圖。
在基於本實施方式的X射線攝影系統200的X射線焦點徑之調整方法是X射線產生裝置100的控制部60或者系統控制裝置130經由控制部60依如例示於圖10的流程圖加以執行從而可實現。示於圖10的流程圖的各步驟是對控制部60、系統控制裝置130安裝為編入有程式的LSI等的硬體構件之電路構件，從而可加以硬體地實現。或者，亦可使構成控制部60或系統控制裝置130的電腦執行為了執行示於圖10的流程圖的各步驟用的程式，從而加以軟體地實現。
或者，亦可構成為，使上述程式記錄於記錄媒體，將記錄於該記錄媒體的程式作為代碼而讀出，於電腦加以執行。亦即，電腦可讀取的記錄媒體亦落入本實施方式的範圍。此外，記錄有上述的程式的記錄媒體當然該程式本身亦落入本實施方式的範圍。該記錄媒體方面，例如可使用軟式磁碟(註冊商標)、硬碟、光碟、磁光碟、CD-ROM、磁帶、非揮發性記憶卡、ROM。此外不限於以記錄於該記錄媒體的程式單體執行處理，與其他軟體、擴充板的功能共同而在OS上動作而執行處理者亦落入本實施方式的範疇。
系統控制裝置130依來自使用者的指示，或於符合既定的條件的時點，往X射線焦點徑的調整模式轉移。系統控制裝置130將顯示往X射線焦點徑的調整模式轉移的情形的資訊，向X射線產生裝置100的控制部60及X射線檢測裝置110通知。
既定的條件方面，舉例如在被照射電子束的靶材32的1處的累積照射時間經過既定時間、X射線量成為既定的值以下等。作成如此，構成為定期自動轉移往X射線焦點徑的調整模式，使得可跨更長期間維持高解析度。
控制部60接收來自系統控制裝置130的資訊，從而就往X射線焦點徑的調整模式轉移的情形進行檢測(步驟S201)。
檢測出已轉移往X射線焦點徑的調整模式的控制部60以從電子源22放出的電子束入射於包含靶材32的薄膜部36的區域的方式，控制電子束偏向部70(步驟S202)。
接著，控制部60將施加於聚焦電極26的聚焦電壓的電壓值設定為複數個值，以於個別的電壓值從X射線管20射出X射線的方式，控制驅動電路50。例如，控制部60於透過系統控制裝置130指定的X射線射出條件(管電流及管電壓)，將施加於聚焦電極26的聚焦電壓的電壓值設定為複數個值。與控制部60對驅動電路50設定的聚焦電壓相關的資訊是送往資訊取得部120。
X射線檢測裝置110的X射線檢測器112就由於入射於靶材32的薄膜部36的電子束因而從X射線產生裝置100放出的X射線進行檢測。X射線檢測裝置110將與X射線檢測器112檢測出的X射線量相關的資訊送往資訊取得部120。
資訊取得部120將與從控制部60接收的聚焦電壓相關的資訊、和與從X射線檢測裝置110接收的X射線量相關的資訊作為彼此建立關聯的資訊而取得(步驟S203)。亦即，資訊取得部120進行與聚焦電壓的電壓值相關的資訊和與當時取得的X射線量相關的資訊的關聯建立。資訊取得部120或系統控制裝置130從將電壓值與X射線量建立關聯的資訊之中，特定X射線量成為最小的電壓值。亦可從複數個資訊取得聚焦電壓與X射線量的關係，根據此關係而算出X射線量可成為最小的電壓值從而加以特定(步驟S204)。如此般而特定的電壓值為電子束的照點徑成為最小的電壓值，同時亦為X射線焦點徑成為最小的電壓值(正焦電壓值)。
控制部60將施加於聚焦電極26的聚焦電壓，設定為在步驟S204決定的正焦電壓值。藉此，可將入射至靶材32的電子束的照點徑最佳化。
如此般而決定的正焦電壓值可與X射線射出條件建立關聯，作為電壓表儲存於X射線產生裝置100的記憶裝置80。或者，亦可將已儲存的電壓表，透過新取得的正焦電壓值而更新。
接著，就拍攝被檢體106的透射X射線影像的攝影模式進行說明。系統控制裝置130依來自使用者的指示，或者於符合既定的條件的時點(X射線焦點徑的調整模式的結束等)，使X射線攝影系統200轉移往攝影模式。系統控制裝置130將顯示轉移往攝影模式的情形的資訊，向X射線產生裝置100的控制部60通知。檢測出已轉移往攝影模式的情形的控制部60以從電子源22放出的電子束入射於靶材32的電子束照射部42的方式控制電子束偏向部70。
控制部60參照儲存於記憶裝置80的電壓表，選擇與既定的X射線射出條件對應的正焦電壓，經由驅動電路50控制X射線管20。藉此，可將入射至靶材32的電子束的照點徑最佳化，將從X射線管20放射的X射線的焦點徑微小化。
如此，依本實施方式時，可容易在不耗費影像處理等的工夫之下縮小X射線焦點徑。藉此，可容易實現解析度高的透射X射線影像的攝影。
[變形實施方式]
本發明不限於上述實施方式而可進行各種的變形。
例如，將任一個實施方式的一部分的構成追加於其他實施方式之例、與其他實施方式的一部分的構成進行置換之例皆為本發明的實施方式。
上述實施方式皆僅為示出實施本發明時的具體化之例者，不應由於此等而限定解釋本發明的技術範圍。亦即，本發明在不脫離其技術思想或其主要的特徵之下，能以各種的形式進行實施。
10:收納容器 20:X射線管 22:電子源 24:柵極電極 26:聚焦電極 28:陽極 30:陽極構材 32:靶材 34:靶材支撐體 36:薄膜部 38:凹部 40:貫通孔 42:電子束照射部 44:電子束 50:驅動電路 60:控制部 70:電子束偏向部 80:記憶裝置 90:絕緣油 100:X射線產生裝置 110:X射線檢測裝置 112:X射線檢測元件 120:資訊取得部 130:系統控制裝置 140:顯示部 200:X射線攝影系統
[圖1] 就基於本發明的第1實施方式之X射線產生裝置的構成例進行繪示的示意剖面圖。 [圖2] 就基於本發明的第1實施方式之X射線產生裝置的構成例進行繪示的平面圖。 [圖3] 就基於本發明的第1實施方式之X射線產生裝置的靶材的構成例進行繪示的示意剖面圖。 [圖4] 就電子束的照點與焦點位置的關係進行繪示的示意圖。 [圖5] 就往聚焦電極的施加電壓與X射線量的關係進行繪示的圖形。 [圖6] 就基於本發明的第1實施方式之X射線產生裝置的X射線焦點徑之調整方法進行繪示的流程圖。 [圖7] 就基於本發明的第2實施方式之X射線產生裝置的構成例進行繪示的平面圖。 [圖8] 就基於本發明的第3實施方式之X射線產生裝置的構成例進行繪示的平面圖。 [圖9] 就依本發明的第4實施方式下的X射線攝影系統的示意構成進行繪示的方塊圖。 [圖10] 就基於本發明的第4實施方式之X射線產生裝置的X射線攝影系統的調整方法進行繪示的流程圖。
20:X射線管
26:聚焦電極
28:陽極
32:靶材
36:薄膜部
42:電子束照射部
70:電子束偏向部

Claims (21)

  1. 一種X射線產生裝置，其為包含產生電子束的電子源之陰極、包含可使透過前述電子束的衝撞而產生的X射線透射於前述電子束的入射方向的透射型靶材的陽極、和將前述電子束朝前述透射型靶材予以聚焦的聚焦電極者，前述透射型靶材包含具有局部小的厚度之第1區域和具有比前述第1區域大的厚度的第2區域，該X射線產生裝置具有電子束偏向部，該電子束偏向部被構成為，可將往前述透射型靶材的前述電子束的入射位置在前述第1區域和前述第2區域之間進行切換，前述電子束偏向部具有進行X射線焦點徑的調整之調整模式和予以產生X射線的X射線產生模式，在前述調整模式使前述電子束入射於前述第1區域，在前述X射線產生模式使前述電子束入射於前述第2區域。
  2. 如請求項1的X射線產生裝置，其中，前述第1區域定位於前述聚焦電極之中心軸的延長線上。
  3. 如請求項1的X射線產生裝置，其中，前述第1區域及前述第2區域定位於前述聚焦電極之中心軸的同心圓上。
  4. 如請求項1的X射線產生裝置，其中，前述電子束偏向部被構成為，使第1方向的磁場作用於前述電子束從而使前述電子束入射於前述第1區域，使與前述第1方向不同的第2方向的磁場作用於前述電子束從而使前 述電子束入射於前述第2區域。
  5. 如請求項1的X射線產生裝置，其中，前述電子束偏向部被構成為，使第1大小的磁場作用於前述電子束從而使前述電子束入射於前述第1區域，使與前述第1大小不同的第2大小的磁場作用於前述電子束從而使前述電子束入射於前述第2區域。
  6. 如請求項1的X射線產生裝置，其進一步具有資訊取得部，該資訊取得部將與往前述聚焦電極施加的電壓相關的資訊和與從前述透射型靶材放出的X射線量相關的資訊，作為建立關聯的資訊而取得。
  7. 如請求項1的X射線產生裝置，其中，按X射線射出條件記錄正焦電壓的電壓表可更新。
  8. 如請求項1的X射線產生裝置，其中，前述第1區域為凹部或貫通孔。
  9. 一種X射線產生裝置，其為包含產生電子束的電子源之陰極、包含可使透過前述電子束的衝撞而產生的X射線透射於前述電子束的入射方向的透射型靶材的陽極、和將前述電子束朝前述透射型靶材予以聚焦的聚焦電極者，前述透射型靶材包含具有局部小的厚度之第1區域和具有比前述第1區域大的厚度的第2區域，該X射線產生裝置具有電子束偏向部，該電子束偏向部被構成為，可將往前述透射型靶材的前述電子束的入射位置在前述第1區域和前述第2區域之間進行切換， 前述電子束偏向部被構成為，透過往前述電子束的磁場施加的有無，將往前述透射型靶材的前述電子束的入射位置在前述第1區域與前述第2區域之間進行切換。
  10. 如請求項1至9中任一項之X射線產生裝置，其中，前述第1區域的厚度朝前述第1區域的重心連續或階段性減少。
  11. 如請求項1至9中任一項之X射線產生裝置，其中，前述電子束入射因而往前述X射線產生裝置之外放出的X射線量為前述第2區域比前述第1區域大。
  12. 一種X射線攝影系統，具有：如請求項1至6、9中任一項之X射線產生裝置、就從前述X射線產生裝置放射的X射線量進行檢測的X射線檢測裝置、和將與往前述聚焦電極施加的電壓相關的資訊和與從前述X射線檢測裝置供應的X射線量相關的資訊作為建立關聯的資訊而取得的資訊取得部。
  13. 如請求項12的X射線攝影系統，其具有進行X射線焦點徑的調整的調整模式，於前述調整模式，前述電子束偏向部使前述電子束入射於前述第1區域，前述資訊取得部從複數個前述建立關聯的資訊取得前述電壓與前述X射線量的關係，根據前述關係而決定正焦電壓。
  14. 如請求項13的X射線攝影系統，其中，前述X射線產生裝置進一步具有： 記錄每個X射線射出條件下的正焦電壓的電壓表、和根據前述電壓表而決定施加於前述聚焦電極的電壓的控制部。
  15. 如請求項14的X射線攝影系統，其中，前述X射線產生裝置根據前述資訊取得部取得的資訊，更新前述電壓表。
  16. 如請求項12至15中任一項的X射線攝影系統，其具有就被檢體的透射X射線影像進行攝影的攝影模式，於前述攝影模式，前述電子束偏向部使前述電子束入射於前述第2區域從而予以產生X射線，前述X射線檢測裝置就從前述X射線產生裝置放出而穿透被檢體的X射線進行檢測。
  17. 一種X射線焦點徑之調整方法，該X射線焦點徑涉及在X射線產生裝置，該X射線產生裝置具有包含產生電子束的電子源之陰極、包含可使透過前述電子束的衝撞而產生的X射線透射於前述電子束的入射方向的透射型靶材的陽極、和將前述電子束朝前述透射型靶材予以聚焦的聚焦電極，在使前述電子束入射至形成於前述透射型靶材的具有局部小的厚度的第1區域的狀態下將往前述聚焦電極的施加電壓予以變化，取得往前述聚焦電極的施加電壓與從前述透射型靶材放出的X射線量的關係，根據前述關係而決定正焦電壓。
  18. 如請求項17的X射線焦點徑之調整方法，其中，往比前述第1區域具有大的厚度的前述透射型靶材的第2區域的前述電子束的累積照射時間每經過既定時間，更新前述正焦電壓。
  19. 如請求項17或18的X射線焦點徑之調整方法，其中，從比前述第1區域具有大的厚度的前述透射型靶材的第2區域產生的X射線量成為既定的量以下的情況下，更新前述正焦電壓。
  20. 一種電腦程式產品，用於使電腦執行如請求項17至19中任一項的X射線焦點徑之調整方法。
  21. 一種電腦可讀取記錄媒體，記錄為了使電腦執行如請求項17至19中任一項的X射線焦點徑之調整方法的程式。
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