WO2002093614A1

WO2002093614A1 - Cathode unit and open type x-ray generator

Info

Publication number: WO2002093614A1
Application number: PCT/JP2002/004688
Authority: WO
Inventors: Kinji Takase; Chihiro Yagi; Yutaka Ochiai
Original assignee: Hamamatsu Photonics K.K.
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2002-11-21
Also published as: CN100343941C; JP4762436B2; TW584880B; JP2002343289A; CN1509492A

Description

明糸田書

力ソードユニット及び開放型 X線発生装置 '

技術分野

本発明は、力ソードユニットと、この力ソードユニットを用いた開放型 X線発生装置に関する。

背景技術

この種の力ソードユニット（開放型 X線発生装置）として、たとえば特開平 4 - 2 7 2 6 3 9号公報に開示されたようなものが知られている。特開平 4一 2 7 2 6 3 9号公報に開示された力ソードユニット（開放型 X線宪生装置）は、円錐状の尖頭部を有する陰極素子と、陰極素子の前方に所定間隔で配設された集束電極（第 1の集束電極）とを備えており、陰極素子は、両端がそれぞれ陰極支持棒に固定された加熱ヒータに溶接されている。集束電極（第 1の集束電極）は有蓋筒状であり、ビーム通過孔を有した畫部と陰極素子を取り囲む側部とを有している。また、陰極支持棒は絶縁性の板状支持部材に支持され、この支持部材は集束電極（第 1の集束電極）の側部内面に固定されている。

発明の開示

本発明者等の調査研究の結果、上述したような構成の力ソードユニット（開放型 X線発生装置）においては、以下のような問題点を有していることが判明した。陰極素子を集束電極に対して取付ける際に、陰極素子が適切な電位を受けて効率よく電子を放出するように、集束電極の蓋部表面から陰極素子の先端部までの距離を所望の長さに設定する必要がある。このため、蓋部の厚さが厚い場合、陰極素子が適切な電位を受けるように集束電極の蓋部表面から陰極素子の先端部までの距離を上述した所望の長さに設定しょうとすると、陰極素子の先端部がビーム通過孔の内側に位置することがある。このように、陰極素子の先端部がビーム通過孔の内側に位置していると、ビーム通過孔の内径が小さいこともあって、陰極素子のセンタリングのために陰極素子側を移動させる際に、陰極素子の先端部がビーム通過孔の内壁に接触して、陰極素子が損傷、脱落してしまう。また、陰極素子の先端部とビーム通過孔の内壁とが近いため、不安定な放電が発生して、陰極素子が損傷してしまう。以上のことから、陰極素子の先端部がビーム通過孔の内壁に接触する、あるいは、陰極素子の先端部とビーム通過孔の内壁とが近づいてしまうの防ぐためには、集束電極のビーム貫通孔が形成される部分（蓋部）の厚さを薄くする必要があることが判明した。

一方、集束電極のビーム貫通孔が形成される部分（蓋部）の厚さを薄くするために、集束電極全体（蓋部及び側部）をプレス成形等にて形成した場合、 Xf泉発生装置の作動時に陰極素子（加熱ヒータ）にて発生した熱により、集束電極全体が高温となって変形する惧れがあることが判明した。このように、集束電極全体が変形してしまうと、集束電極と陰極素子との位置が変化して陰極素子が受ける電位が適正でなくなり、電子を放出する効率が著しく低下してしまう。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、電子を効率よく継続して放出することが可能な力ソードユエット及び開放型 X線発生装置を提供することを目的とする。

本発明に係る力ソードユニットは、電子放出部を有するフィラメントと、フィラメントが電気的に接続されるフィラメント支持ピンと、絶縁性材料からなり、フィラメント支持ピンが固定されるベース部材と、フィラメントの周囲を取り囲むようベース部材に設けられ、フィラメントの電子放出方向側に開口を有する側壁部材と、開口を被うよう側壁部材に設けられ、フィラメントの電子放出方向前方に開口を有するアパーチャ部材と、を備えていることを特徴としている。本発明に係る力ソードュ-ットにおいては、集束電極を構成する側壁部材とァパーチャ部材とが別体にて構成されていることから、側壁部材をフィラメントにて発生する熱を考慮して設計、製作することが可能となる。そのため、ァパーチャ部材の厚さを薄くしつつ、集束電極全体が熱変形するのを抑制することが可能になるので、アパーチャ部材（開口）とフィラメントの電子放射部とを適度に離間させることができ、またフィラメントの電子放出部が受ける電位を適正に保つことができる。その結果、フィラメントの電子放出部から電子を効率よく継続して放出することが可能になる。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施形態に係る開放型 X線発生装置を示す部分断面図である。図 2は、図 1に示した開放型 X線発生装置のモールド電源部を示す断面図である。図 3は、図 1に示した開放型 X線発生装置の電子銃を示す部分断面図である。図 4は、図 1に示した開放型 X線発生装置の電子銃を示す断面図である。

図 5は、図 4に示した電子銃の力ソードュニットを示す平面図である。

図 6は、図 5の V I—V I線に沿った部分断面図である。

図 7は、図 6に示した力ソードュニットのフィラメントの変形例を示す要部側面図である。

図 8は、図 5に示した電子銃の力ソードュエツトを示す斜視図である。

図 9は、図 5に示した電子銃の力ソードュ-ットの変形例を示す斜視図である図 1 0は、図 5に示した電子銃の力ソードュニットの変形例を示す斜視図である。図 1 1は、図 5に示した電子銃のカソードュニットの変形例を示す分解斜視図である。

図 1 2は、図 5に示した電子銃の力ソードュ-ットの変形例を示す斜視図である。図 1 3は、図 5に示した電子銃の力ソードュニットの変形例を示す斜視図である。図 1 4は、図 2に示したモールド電源部の外観を示す側面図である。

図 1 5は、図 4に示したモールド電源部のケースの断面図である。

図 1 6は、本発明の実施形態に係る開放型 X線発生装置の駆動制御部分を示すブ口ック図である。

図 1 7は、本発明の実施形態に係る開放型 X線発生装置を適用させた非破壊検査装置を示す概略図である。

発明を実施するための最良の形態以下、図面を参照しながら本発明による力ソードュニット及び開放型 X線発生装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図 1に示すように、この X線発生装置 1は、開放型であり、使い捨てに供される閉鎖型と異なり、真空状態を任意に作り出すことができ、消耗品であるフイラメント Fを含む力ソード端子部 C Tやターゲット 1 0の交換を可能にしている。この X線発生装置 1は、動作時に真空状態になる円筒形状のステンレス鋼製筒状部 2を有している。この筒状部 2は、下側に位置する固定部 3と上側に位置する着脱部 4とで二分割され、着脱部 4はヒンジ部 5を介して固定部 3に取り付けられている。従って、着脱部 4が、ヒンジ部 5を介して横倒しになるように回動することで、固定部 3の上部を開放させることができ、固定部 3内に収容されているカソード端子部 C Tへのアクセスを可能にする。

この着脱部 4内には、電磁偏向レンズとして機能する上下一対の筒状のコイル部 6， 7が設けられると共に、コイル部 6 , 7の中心を通るよう、筒状部 2の長手方向に電子通路 8が延在し、この電子通路 8はコイル部 6， 7で包囲される。また、着脱部 4の下端にはディスク板 9が蓋をするように固定され、このディスク板 9の中心には、電子通路 8の下端側に一致させる電子導入孔 9 aが形成されている。

更に、着脱部 4の上端は円錐台に形成され、この頂部には、電子通路 8の上端側に位置して電子透過型の X線出射窓を形成するディスク状ターゲット 1 0が装着されている。このターゲット 1 0は、カソード端子部 C T (フィラメント F) から発生して電子通路 8を通過した電子を X線に変換する部材からなると共に、着脱自在な回転式キャップ部 1 1内にアースさせた状態で収容されている。従つて、キャップ部 1 1の取り外しによって、消耗品であるターゲット 1 0の交換も可能になる。これに対し、固定部 3にはターボポンプ 1 2が固定され、このターボポンプ 1 2は筒状部 2内全体を高真空状態にするためのものである。すなわち、 X線発生装置 1がターボポンプ 1 2を装備することによって、消耗品である力ソード端子部 C Tやターゲット 1 0の交換が可能になっている。

ここで、筒状部 2の基端側には、電子銃 1 6との一体化が図られたモールド電源部 1 4が固定されている。このモルド電源部 1 4は、電気絶縁性の樹脂（例えば、エポキシ樹脂）でモールド成形させたものであると共に、金属製のケース 4 0内に収容されている。そして、筒状部 2の固定部 3の下端（基端）は、ケース 4 0の上板 4 0 bに対し、シールさせた状態でネジ止め等によりしっかりと固定されている。

図 2に示すように、このモールド電源部 1 4内には、高電圧（例えば、ターゲット 1 0をアースさせる場合には最大一 1 6 0 k V) を発生させるようなトランスを構成させた高圧発生部 1 5が封入されている。具体的に、このモールド電源部 1 4は、下側に位置して直方体形状をなすプロック状の電源本体部 1 4 aと、この電源本体部 1 4 aから上方に向けて固定部 3内に突出する円柱状のネック部 1 4 bとからなる。この高圧発生部 1 5は、重い部品であるから電源本体部 1 4 a内に封入され、装置 1全体の重量バランスから、できるだけ下側に配置させることが好ましい。

また、ネック部 1 4 bの先端部には、電子通路 8を挟むように、ターゲット 1 0に対峙させるよう配置させた電子銃 1 6 (力ソード端子部 C T) が装着されている。この電子銃 1 6は、図 3に示すように、ネック部 1 4 bに装着させるダリ Vドベース 1 7を有し、このグリッドベース 1 7は、ネック部 1 4 bの先端面に埋め込まれたダリッド用端子 1 8に対してネジ部 1 9を介して固定されている。また、ネック部 1 4 bには、その先端面にフィラメント用端子 2 0が埋め込まれている。この端子 2 0には、ヒータソケット 2 1がねじ込まれており、このヒータソケット 2 1の先端に力ソード端子部 C Tが着脱自在に取り付けられている。カソードュ-ット C Uは、図 3及ぴ図 4に示すように、カソード端子部 C Tと、ホルダ部材 2 7とを備えている。力ソード端子部 C Tは、図 4〜図 6に示すように、フィラメント Fと、フイラメント支持ピン 2 2と、ベース部材 2 3と、側壁部材 2 4と、アパーチャ部材 2 5とを含んでいる。

フィラメント Fは、電子放出効率の良い材料（たとえば、 T h W線等）からなり、中央部を V字状又は U字状に曲げたヘアピン形状を呈している。フイラメント Fにおける V字状又は U字状に曲げられた中央部が、電子を放出する電子放出部として機能する。なお、フィラメント Fは、図 7に示すように、電子放出部として、円錐形状を呈し、 6ホウ化ランタン（L a B ₆ ) からなる尖頭部 Pを含んでいてもよい。

フィラメント支持ピン 2 2は、導電性の材料（たとえば、コバール（フェル- コ）等）からなる。フイラメント支持ピン 2 2の先端部分にはフイラメント Fの端部が固着されており、フィラメント Fとフィラメント支持ピン 2 2とが電気的に接続されている。フィラメント支持ピン 2 2は、ヒータソケット 2 1に対して取り外し可能に差し込まれる。

ベース部材 2 3は、絶縁性材料（たとえば、セラミックス等）からなり、フィラメント支持ピン 2 2が固定されている。このベース部材 2 3には、フイラメント支持ピン 2 2が固定された位置と側壁部材 2 4が当接する位置との間に溝 2 3 が形成されている。

側壁部材 2 4は、略筒形状を呈した導電性の材料（たとえば、ステンレス鋼）からなり、フィラメント Fの電子放出方向側に開口 2 4 aを有している。側壁部材 2 4は、フィラメント Fの周囲を取り囲むようベース部材 2 3に設けられており、フィラメント Fは側壁部材 2 4の内側に位置している。ベース部材 2 3と側壁部材 2 4とは、ビス S c 1により固定されている。また、側壁部材 2 4は、貫通孔 2 4 bを有している。

アパーチャ部材 ₂ 5は、薄板状の導電性の材料（たとえば、ステンレス鋼）からなり、開口 2 4 aを被うよう側壁部材 2 4に設けられている。アパーチャ部材 2 5は、フィラメント Fの電子放出方向前方に開口 2 5 aを有している。本実施形態においては、アパーチャ部材 2 5の厚さは 0 . 1〜0 . 2 5 mm程度に設定されており、開口 2 5 aの直径は 1 . 0〜1 . 5 mm程度に設定されている。アパーチャ部材 2 5は、図 8に示すように、側壁部材 2 4に一箇所（図中「* J をした位置）にて溶接固定されている。なお、アパーチャ部材 2 5は、図 9又は図 1 0に示すように、側壁部材 2 4に複数箇所（図中「*」を付した位置）にて溶接固定されてもよい。図 9においては、アパーチャ部材 2 5は二箇所にて溶接固定されており、図 1 0においては、アパーチャ部材 2 5は三箇所にて溶接固定されている。

また、側壁部材 2 4の外側形状は、図 4〜図 6に示す二段形状に限られるものではなく、図 1 1〜図 1 3に示すように、一段形状であってもよい。この場合、図 1 1に示すように、側壁部材 2 4には開口 2 4 aの側方に突部 2 4 cを設け、アパーチャ部材 2 5には突部 2 4 cに対応する位置に孔 2 5 bを設けて、突部 2 4 cと孔 2 5 bとが係合するようアパーチャ部材 2 5を側壁部材 2 4に嵌め込むようにしてもよい。また、アパーチャ部材 2 5は、図 1 2及び図 1 3に示すように、側壁部材 2 4に一箇所もしくは複数箇所（図中「*」を付した位置）にて溶接固定されてもよい。また、側壁部材 2 4の内側形状は、図 1 3の破線で示すように、開口 2 4 a側の部分が、開口 2 4 aに向けてその径を縮小したテーパ形状としてもよい。

アパーチャ部材 2 5が設けられた側壁部材 2 4をビス S c 1によりベース部材 2 3に固定した状態において、フィラメント Fの先端部（電子放射部として機能する中央部）がアパーチャ部材 2 5の開口 2 5 aの中心に位置するようになっている。また、側壁部材 2 4をベース部材 2 3に固定した状態におけるアパーチャ部材 2 5の表面からフィラメント Fの先端部（電子放射部として機能する中央部）までの距離は、アパ^"チヤ部材 2 5の厚さよりも大きい値（たとえば、 0 . 3 m m程度）に設定されている。このため、フィラメント Fの先端部がアパーチャ部材 2 5の開口 2 5 a内部に位置することはない。

力ソード端子部 C Tは、図 3及び図 4に示すように、ホルダ部材 2 7によって蓋がなされるように被せられ、押えリング 2 8をホルダ部材 2 7の内側に締め込むことにより、ホルダ部材 2 7に固定されることになる。力ソード端子部。丁が固定されたホルダ部材 2 7は、グリッド固定リング 2 9を被せて、このダリッド固定リング 2 9をグリッドベース 1 7にねじ込むことにより、ダリッドベース 1 7に固定されることになる。このようにして、力ソード端子部 C T (フイラメント F ) は、必要に応じて交換できる構成となる。

ホルダ部材 2 7は、導電性の材料（たとえば、ステンレス鋼）からなり、側壁部材 2 4を位置決め揷入可能な形状に内面が形成されている。本実施形態においては、ホルダ部材 2 7の外側からビス S c 2をねじ込んでビス S c 2の端部をホルダ部材 2 7の内面から突出させることにより、ホルダ部材 2 7の内面を側壁部材 2 4を位置決め揷入可能な形状としている。ベース部材 2 3の外周部には、ホルダ部材 2 7の内面から突出したビス S c 2の端部と係合可能なガイド溝 2 3 b が設けられており、力ソード端子部 C Tをホルダ部材 2 7に挿入して力ソードュニット C Uを構成する際に、ビス S c 2の端部とガイド溝 2 3 bとが係合することにより、ホルダ部材 2 7と側壁部材 2 4 (カソ一ド端子部 C T) との位置決めがなされることになる。側壁部材 2 4には、力ソード端子部 C Tに被せる際にビス S c 2の端部と側壁部材 2 4とが干渉しないように、ガイド溝 2 3 bに対応する位置にガイド溝 2 4 dが設けられている。

ホルダ部材 2 7は、アパーチャ部材 2 5の開口 2 5 aに対応する位置に開口 2 7 aを有している。ホルダ部材 2 7の開口 2 7 aの直径は、 6 mm程度に設定されており、アパーチャ部材の直径（1 2 mm程度）よりも小さく、開口 2 5 aの直径よりも大きい値に設定されている。これにより、アパーチャ部材 2 5は、側壁部材 2 4 (カソード端子部 C T)をホルダ部材 2 7に揷入しホルダ部材 2 7 (開口 2 7 aの縁部）と側壁部材 2 4とで挟み込むことにより固定されることになる。また、ホルダ部材 2 7は、貫通穴 2 7 bを有している。

このような構成の電子銃 1 6は、ダリッド用端子 1 8に電気的に接続させたグリッドベース 1 7とグリッド固定リング 2 9とホルダ部材 2 7とによってグリツド電極（集束電極）部 3 0が構成される。これに対して、ヒータソケット 2 1を介してフィラメント用端子 2 0に電気的に接続させた力ソード端子部 C T (フィラメント F ) が力ソード電極部を構成する。

図 2に示すように、モールド電源部 1 4の電源本体部 1 4 a内には、高圧発生部 1 5に電気的に接続させた電子放出制御部 3 1が封入され、この電子放出制御部 3 1によって、電子の放出のタイミングや管電流などを制御している。そして、この電子放出制御部 3 1力ダリッド用端子 1 8及びフィラメント用端子 2 0に対し、グリッド接続配線 3 2 (第 1接続配線）及びフイラメント接続配線 3 3 (第 2接続配線）を介してそれぞれ接続され、各接続配線 3 2， 3 3は、供に高電圧に印加されるゆえにネック部 1 4 b内に封入される。

すなわち、高圧発生部 1 5はもとより、グリツド電極部 3 0に給電するグリッド接続配線 3 2及ぴカソード端子部 C T (フィラメント F ) に給電するフィラメント接続配線 3 3は、高電圧化することになる。具体的には、ターゲット 1 0がアースされる場合、最大一 1 6 0 k Vを高圧発生部 1 5で作り出すことができる。このとき、高圧（_ 1 6 0 k V) にフローティングされた状態でグリッド接続配線 3 2には、一数百 Vが印加され、フィラメント接続配線 3 3には、一 2〜3 V が印加される。

従って、高電圧化するこのような务給電部品を電気絶縁性の樹脂モールド内に閉じ込めることにより、高圧発生部 1 5の構成の自由度や配線 3 2， 3 3の曲げ自由度を格段に向上させることができ、これによつて、モールド電源部 1 4の小型化を促進させることができ、結果的に装置自体の小型化が図られ、装置 1の取り扱！/、性が格段に向上することになる。更に、図 1〜図 3に示すように、電源本体部 1 4 aには、ネック部 1 4 bの付け根部分を環状に包囲する溝 3 4が設けられている。この溝 3 4によって、グリッドベース 1 7とケース 4 0との沿面距離が増大され、モールド電源部 1 4の表面で引き起こされる沿面放電を有効に回避させることができる。また、電源本体部 1 4 aから筒状部 2内に向けて延びるネック部 1 4 bによって、モールド電源部 1 4との沿面距離を増大させることができ、モールド電源部 1 4が真空状態において、モールド電源部 1 4の表面で引き起こされる沿面放電を適切に防止することができる。

ここで、図 2及び図 1 4に示すように、電源本体部 1 4 aは、金属製のケース 4 0内に収容され、電源本体部 1 4 aとケース 4 0との間に隙間 Sを設け、この隙間 S内に高電圧制御部 4 1を配置させる。このケース 4 0には、外部電源に接続させるための電源用端子 4 3が固定され、高電圧制御部 4 1はこの電源用端子 4 3に接続されると共に、モールド電源部 1 4内の高圧発生部 1 5及び電子放出制御部 3 1に対してそれぞれ配線 4 4， 4 5を介して接続されている。また、外部からの制御信号に基づき、高電圧制御部 4 1によって、トランスを構成する高圧発生部 1 5で発生させ得る電圧を、高電圧（例えば 1 6 0 k V)から低電圧（0 V) までコントロールしている。更に、電子放出制御部 3 1により、電子の放出のタイミングや管電流などをコントロールする。このように、モールド電源部 1 4の直近に高電圧制御部 4 1を配置させ、ケース 4 0内に高電圧制御部 4 1を格納することで、装置 1の取り扱い性が格段に向上する。

このような高電圧制御部 4 1には様々な電子部品が実装されている。従って、各部品の動作特性を安定させるにあたつて冷却させることが肝要である。そこで、ケース 4 0には冷却ファン 4 6が取り付けられ、この冷却ファン 4 6によって、隙間 S内で空気が流動する結果、高電圧制御部 4 1が強制的に冷却されることになる。

更に、図 1 5に示すように、この隙間 Sは、電源本体部 1 4 aの外周を包囲するように、ケース 4 0の内周面 4 0 aと電源本体部 1 4 aの外壁面 1 4 a Aとで形成されている。そして、ケース 4 0の側面には左右一対の吸気口 4 7が設けられている。従って、この吸気口 4 7と冷却ファン 4 6との協働により、高電圧制御部 4 1が冷却されるのみならず、モールド電源部 1 4の表面も冷却することが可能となる。これにより、モールド電源部 1 4内にモールドされている様々な部品の動作特性を安定させることができ、モールド電源部 1 4の延命化が図られている。なお、符号 4 7を排気口とし、冷却ファン 4 6で空気を導入させるようにしてもよい。

この X線発生装置 1において、図 1 6に示すように、ケース 4 0には、ターミナル部 4 8が固定されている。このターミナル部 4 8には、外部電源に接続させるコントローラ 4 9を、着脱自在な配線 6 0， 6 2を介して連結させるための電源用端子 4 3が設けられている。なお、一方の端子 4 3は高電圧制御部 4 1に接続され、他方の端子 4 3はコイル用端子 5 6に接続されている。このような端子 4 3を利用することで、 X線発生装置 1への適切な給電が行われる。更に、ターミナル部 4 8にはコイル用端子 5 6が設けられ、この端子 5 6には着脱自在な 2 本のコィル制御配線 5 0， 5 1がそれぞれ接続され、各コィル制御配線 5 0， 5 1は各コイル部 6， 7にそれぞれ接続される。これによつて、各コイル部 6 , 7 への個別的な給電制御を行っている。

従って、コントローラ 4 9の制御に基づき、一方の端子 4 3を介して、ケース 4 0内の高電圧制御部 4 1力ゝら、モールド電源部 1 4の高圧発生部 1 5及び電子放出制御部 3 1に電力及び制御信号がそれぞれ供給される。それと同時に、他方の端子 4 3に接続させた酉己線 5 0 , 5 1を介してコィノレ部 6 , 7にも給電される。その結果、力ソード端子部 C T (フィラメント F ) から適切な加速度をもって電子が出射され、制御させたコィノレ部 6， 7で電子を適切に収束させ、ターゲット 1 0に電子が衝突することで、 X線が外部に照射されることになる。

また、力ソード端子部 C T (フィラメント F ) やターゲット 1 0の交換時に利用されるポンプコントローラ 5 2は、配線 5 3， 5 4を介してターボポンプ 1 2 及ぴ排気ポンプ 5 5をそれぞれ制御している。更に、ターボポンプ 1 2と排気ポンプ 5 5とを配管 6 1を介して接続させる。このような 2段ポンプの構成によつて、筒状部 2内で高い真空度を達成させることができる。

また、ターミナル部 4 8のポンプ用端子 5 7には、着脱自在な配線 5 8を介してターボポンプ 1 2からの真空度測定信号が送り込まれる。これに対し、他方のポンプ用端子 5 7は、着脱自在な配線 5 9を介してコントローラ 4 9に接続される。よって、筒状部 2内の真空度が、配線 5 8， 5 9を介してコントローラ 4 9 で適切に管理されることになる。

以上のことから、本実施形態の力ソードユニット C U (力ソード端子部 C T) では、フィラメント Fの電子放出方向前方に開口 2 5 aを有するアパーチャ部材 2 5が薄板状の部材からなるので、フィラメント Fが適切な電位を受けて効率よく電子を放出するように、アパーチャ部材 2 5の表面からフィラメント Fの先端部までの距離を所望の長さに設定した場合においても、フィラメント Fの先端部 (電子放出部）がアパーチャ部材 2 5の開口 2 5 a内部に位置することはない。これにより、フィラメント F (電子放出部）のセンタリングのためにフィラメント F側を移動させる際に、フィラメント Fの電子放出部がアパーチャ部材 2 5の開口 2 5 a内壁に接触することはなく、フィラメント Fの電子放出部が損傷、脱落するのを防ぐことができる。また、フィラメント Fの電子放出部とアパーチャ部材 2 5の開口 2 5 a内壁とが電子放出方向に見て離れているため、不安定な放電が発生することはなく、フィラメント Fの電子放出部が損傷するようなことはない。

また、本実施形態の力ソードュニット C U (力ソード端子部 C T)においては、側壁部材 2 4がアパーチャ部材 2 5とは別体にて構成されていることから、側壁部材 2 4をフィラメント Fにて発生する熱を考慮して設計、製作することが可能となり、側壁部材 2 4の熱変形を抑制することができる。このように、側壁部材 2 4の熱変形を抑制することにより、アパーチャ部材 2 5 (開口 2 5 a ) とフィラメント Fの電子放射部との位置が変化するのが防止され、フィラメント Fの電子放出部が受ける電位を適正に保つことができる。

これらの結果、本実施形態の力ソードユニット C U (力ソード端子部 C T ) によれば、フィラメント Fの電子放出部から電子を効率よく継続して放出することができる。また、フィラメント Fを位置精度よく交換できる。

また、本実施形態の力ソードユニット C Uにおいては、ホルダ部材 2 7を更に備え、アパーチャ部材 2 5は、側壁部材 2 4 (力ソード端子部 C T) をホルダ部材 2 7に挿入しホルダ部材 2 7と側壁部材 2 4とで挟み込むことにより固定されており、ホルダ部材 2 7には、アパーチャ部材 2 5の開口 2 5 aに対応する位置に開口 2 7 aを有している。これにより、アパーチャ部材 2 5力ホルダ部材 2 7に位置決めされた側壁部材 2 4とホルダ部材 2 7とで挟み込むことにより固定されるので、アパーチャ部材 2 5と側壁部材 2 4との溶接が外れたとしても、ァパーチャ部材 2 5が移動することはなく、アパーチャ部材 2 5 (開口 2 5 a ) の位置がフィラメント Fの電子放射部に対してずれることはない。また、ァパーチャ部材 2 5がホルダ部材 2 7と側壁部材 2 4とにより挟み込まれるので、ァパーチヤ部材 2 5自体の熱変形による歪みの発生が抑制されることになる。これらの結果、アパーチャ部材 2 5とフィラメント Fの電子放射部との位置関係を確実に保つことができる。

また、本実施形態の力ソードユニット C U (力ソード端子部 C T) において、アパーチャ部材 2 5は、側壁部材 2 4に複数箇所にて溶接固定されている。これにより、アパーチャ部材 2 5自体の熱変形を吸収することが可能となり、ァパーチヤ部材 2 5の歪みを少なくすることができる。この結果、アパーチャ部材 2 5 とフィラメント Fの電子放射部との位置関係を確実に保つことができる。

また、本実施形態の力ソードユニット C U (力ソード端子部 C T) において、アパーチャ部材 2 5は、側壁部材 2 4に一箇所にて溶接固定されている。これにより、アパーチャ部材 2 5自体の熱変形を効率よく吸収することが可能となり、アパーチャ部材 2 5の歪みを極めて少なくすることができる。この結果、ァパーチヤ部材 2 5とフィラメント Fの電子放射部との位置関係をより一層確実に保つことができる。

また、本実施形態の力ソードユエット C U (力ソード端子部 C T) において、側壁部材 2 4は、貫通孔 2 4 bを有している。これにより、ベース部材 2 3、側壁部材 2 4等から放出される吸蔵ガスを側壁部材 2 4にて囲まれる空間（フイラメント Fが位置する空間）から貫通孔 2 4 bを介して側壁部材 2 4の外部に導くことができる。なお、貫通孔 2 4 bを介して側壁部材 2 4の外部に導かれた吸蔵ガスは、ターボポンプ 1 2及び排気ポンプ 5 5にて吸引されて、開放型 X線発生装置 1外部に排出される。

また、本実施形態の力ソードュュット C U (力ソード端子部 C T) において、フィラメント Fの電子放出部は、円錐形状を呈し、 6ホウ化ランタンからなる尖頭部 Pを含んでいる。これにより、放出電子の焦点径を小さくして、単位面積当りの電子密度を高めることができる。

また、本実施形態の力ソードユニット C U (力ソード端子部 C T ) においてはベース部材 2 3に、フイラメント支持ピン 2 2が固定された位置と側壁部材 2 4 が当接する位置との間に溝 2 3 aが形成されている。これにより、フィラメント Fの電子放出部からのスパッタ物が付着して、側壁部材 2 4とフィラメント支持ピン 2 2とが導通状態となるのを防ぐことができる。

一方、本実施形態の開放型 X線発生装置 1においては、カソードュニット C U (力ソード端子部 C T ) を備えているので、上述したようにフィラメント Fの電子放出部から電子を効率よく継続して放出することができ、動作の安定した開放型 X線発生装置を実現できる。

次に、前述した開放型 X線発生装置 1が利用される一例として、非破壌検査装置 7 0について説明する。図 1 7に示すように、この非破壌検査装置 7 0は、回路基板（検査対象物） 7 1に実装させた電子部品のリード等の接合箇所の良否検査に利用されるものである。 X線発生装置 1は、ターゲット 1 0を上にして、重量のあるモールド電源部 1 4を下にした状態で、非破壌検査装置 7 0の下部に据え付け固定される。このような据え付けは、 X線発生装置 1の重量バランスを考慮した配置であり、転倒しにくい X線発生装置 1の安定した設置を可能にする。従って、 X線発生装置 1 の重心位置が下方にある結果、力ソード端子部 C Tを交換するにあたって、着脱部 4を、ヒンジ部 5を介して横に倒れるように回動させた場合でも、 X線発生装置 1を安定した状態に保つことが容易となる（図 1参照)。

また、この Xf泉発生装置 1は、前述した構成から分るように、太くて曲げ自由度の極めて少ない高圧ケーブルを必要としない。その結果、 X線発生装置 1を宙づり状態で非破壌検査装置 7 0に設置させることを必要とせず、ベース板 7 3に載せるような設置を可能にし、その設置の自由度が極めて高いといえる。

更に、 X線発生装置 1は、ゴム材等からなる振動吸収板 7 2を介して、非破壊検査装置 7 0のベース板 7 3に固定される。この振動吸収板 7 2の採用により、 X線発生装置 1をマイクロフォーカス X線源として適切に利用することが可能となる。

具体的には、図 1に示すように、モールド電源部 1 4における電源本体部 1 4 aの下面には雌ネジ 7 4がモールド成形時に一体に埋め込まれる。そして、この雌ネジ 7 4と雄ネジ 7 5との協働により、ケース 4 0の底面に振動吸収板 7 2を固定させる。また、この振動吸収板 7 2は、据え付けネジ 7 6によって非破壊検查装置 7 0のベース板 7 3に固定される。このように、高圧ケーブルの無い X線発生装置 1は、ネジのような簡単な締結手段のみで据え付けることができ、作業性の向上に大きく寄与するものである。

このように据え付けられた X線発生装置 1を有する非破壊検査装置 7 0では、図 1 7に示すように、ターゲット 1 0に対峙するような真上に X線カメラ 8 0が設置され、回路基板 7 1を透過した X線は X線カメラ 8 0で撮像される。また、回路基板 7 1は、駆動回路 8 1で制御されたマエュプレータ 8 2によって適切な角度をもって傾けられる。

したがって、回路基板 7 1を適切にスイングさせることで、電子部品のリード部分の接合状態を立体的に観察することが可能となる。また、 X線カメラ 8 0で捕らえられた像は、画像処理装置 8 3に送られてモニター 8 4によって画面に写し出されることになる。なお、コントローラ 4 9、駆動回路 8 1、画像処理装置 8 3及びモ-ター 8 4は、入出力可能なパーソナ^/コンピュータ 8 5によって管理されている。

産業上の利用可能性

本発明は、 X線を用いた非破壌検査などに利用可能である。

Claims

請求の範圏

1 . 電子放出部を有するフィラメントと、

前記フィラメントが電気的に接続されるフィラメント支持ピンと、

絶縁性材料からなり、前記フィラメント支持ピンが固定されるベース部材と、前記フィラメントの周囲を取り囲むよう前記ベース部材に設けられ、前記フィラメントの電子放出方向側に開口を有する側壁部材と、

前記開口を被うよう前記側壁部材に設けられ、前記フィラメントの前記電子放出方向前方に開口を有するアパーチャ部材と、を備えていることを特徴とする力ソードュニット。

2 . 前記アパーチャ部材が薄板状であることを特徴とする請求項 1に記載の力ソードュニット。

3 . 前記アパーチャ部材の厚さは 0 . 1〜0 . 2 5 mmであることを特徴とする請求項 2に記載のカソードュエツト。

4 . 前記側壁部材を位置決め挿入可能な形状に内面が形成されたホルダ部材を更に備え、

前記アパーチャ部材は、前記側壁部材を前記ホルダ部材に挿入し前記ホルダ部材と前記側壁部材とで挟み込むことにより固定されており、

前記ホルダ部材には、前記アパーチャ部材の前記開口に対応する位置に開口を有していることを特徴とする請求項 1〜請求項 3のいずれか一項に記載の力ソードュエツト。

5 . 前記アパーチャ部材は、前記側壁部材に複数箇所にて溶接固定されていることを特徴とする請求項 1〜請求項 4のいずれか一項に記載の力ソードュニッ

6 . 前記アパーチャ部材は、前記側壁部材に一箇所にて溶接固定されていることを特徴とする請求項 1〜請求項 4のいずれか一項に記載の力ソードュニット。

7 . 前記側壁部材は、貫通孔を有していることを特徴とする請求項 1〜請求項 6のいずれか一項に記載の力ソードュニット。

8 . 前記電子放出部は、円錐形状を呈し、 6ホウ化ランタンからなる尖頭部を含んでいることを特徴とする請求項 1〜請求項 7のいずれか一項に記載の力ソ

■ ~ド、ュ n、ソ卜―

9 . 前記ベース部材には、前記フィラメント支持ピンが固定された位置と前記側壁部材が当接する位置との間に溝が形成されていることを特徴とする請求項 1〜請求項 8のいずれか一項に記載の力ソードユニット。

1 0 . 請求項 1〜請求項 9のいずれか一項に記載の力ソードュニットと、内部にコイル部を有すると共に、前記コイル部によって包囲された電子通路を有し、ポンプによって真空引きされる筒状部と、

前記筒状部の先端側に設けられ、前記電子通路の先端側に位置するターゲットと、

前記筒状部の基端側に固定されると共に、高圧発生部と、前記高圧発生部と前記ァパーチヤ部材とを電気的に接続させるための第 1接続配線と、前記高圧発生部と前記フィラメント支持ピンとを電気的に接続させるための第 2接続配線とを樹脂モールド内に封入したモールド電源部と、を備えており、

前記力ソードュ-ットは、前記電子通路を挟んで前記ターグットに対峙するように前記モールド電源部に装着されていることを特徴とする開放型 X線発生装置。