WO2005029531A1

WO2005029531A1 - X線管

Info

Publication number: WO2005029531A1
Application number: PCT/JP2004/013446
Authority: WO
Inventors: Tatsuya Matsumura; Tomoyuki Okada; Tooru Yamamoto; Hidetsugu Takaoka; Tetsuro Endo
Original assignee: Hamamatsu Photonics K.K.
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2005-03-31
Also published as: TW200518154A; US20060280290A1; KR20060064607A; KR101096338B1; JPWO2005029531A1; JP4969851B2; TWI354307B; CN1853252A; US7526069B2; CN1853252B

Abstract

　この発明は、低エネルギーのＸ線が効率よく取り出せるとともに耐久性に優れた構造を備えたＸ線管に関する。当該Ｘ線管は、容器本体の一部として、３μｍ以上かつ３０μｍ以下の膜厚を有するシリコン箔を備える。このシリコン箔は、密閉容器に設けられた開口を覆った状態で該密閉容器に直接又は間接的に貼り付けられ、該密閉容器の透過窓として機能する。

Description

技術分野

[0001] この発明は、 X線を出射する X線管に関し、特に、空気あるいはガス中に X線を照射してイオンガスを生成する除電装置等に適した構造を有する X線管に関するものである。

背景技術

明

[0002] 帯電した被除電体をイオン化したガス流により除電する処理が従来から行われて!/、田

る。このような除電処理に利用されるイオンガスは、空気あるいはガス中に X線を照射すること〖こより生成される。また、 X線を出射する X線管においては、 X線を X線管外に取り出すための透過窓に使用される透過窓材として、 X線透過率に優れたベリリウムが採用された X線管が知られており（特許文献 1)、このような X線管が除電装置等に組み込まれる。

[0003] ベリリウム製の透過窓の取り付けは、該透過窓を金属リングでー且補強し、この金属リングをガラス容器本体に取り付けることにより行われる（特許文献 2)。なお、透過窓であるベリリウム板と金属リングの接着は、該ベリリウム板とロウ材を介して金属リングに設置した状態で、これら部材を加熱処理することにより行われる（特許文献 3)。特許文献 1 :特許第 2951477号

特許文献 2：特開 2000-306533号公報

特許文献 3：特開 2001— 59900号公報

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0004] 発明者らは、従来の X線管について詳細に検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、従来の X線管では、透過窓材として X線透過率に優れたベリリウムが採用されていた。このベリリウムは、特定化学物質に指定されている有害な物質である。したがって、使用環境への悪影響を低減すベぐライフエンドにおける製品廃棄の際にも管球の回収義務が製造元に課せられていた。ただし、 X線管の透過窓材としてベリリウムの使用を止めれば対環境性に関する課題は解消するが、現実には、真空気密が維持可能な厚みで X線透過率に優れた材質として適切な材料は無ぐ仕方なくベリリウムを利用しなければならないという状況であった。

[0005] 従来のベリリウム透過窓は、特に 1一 2keV程度の低いエネルギーの X線を選択的に効率よく取り出すことは難しぐより高、エネルギーの X線も放出されやす、ので、除電装置等に使用された場合、人体への影響があり得るという課題があった。

[0006] カロえて、低エネルギーの X線を取り出そうとすると、透過窓の厚みを薄くする必要がある。この場合、透過窓が密閉容器の一部を構成するのに十分な強度を有していたとしても、ロウ材を介して密閉容器の一部（特許文献 2における金属リング）に透過窓を接着した場合、ロウ材表面の凹凸の影響等により、該透過窓自体にクラックが生じ、透過窓として機能し得なくなる場合がある。また、クラックが発生しなくとも透過窓に歪みが生じて!/、ると、十分な耐久性が得られな、と、う課題があった。

[0007] この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、有害なベリリゥムを用いる必要がなぐかつ低エネルギーの X線が効率よく取り出せるとともに耐久性に優れた構造を備えた X線管を提供することを目的として!/ヽる。

課題を解決するための手段

[0008] この発明に係る X線管は、透過窓を介して X線を出射する X線管であって、特に空気あるいはガス中に X線を照射してイオンガスを生成する除電装置等に適した構造を備える。

[0009] 具体的に、この発明に係る X線管は、密閉容器と、電子源と、 X線ターゲットと、 3 μ m— 30 /ζ πι、好ましくは 3 /z m— 10 /z mの膜厚を有するシリコン箔を、少なくとも備える。上記密閉容器は、透過窓を規定するための開口を備える。上記電子源は、密閉容器内に配置されており、 X線ターゲットに向けて電子を放出する。上記 X線ターゲットは、電子源カゝら放出された電子を受けて X線を発生する。

[0010] 特に、この発明に係る X線管において、上記シリコン箔は、密閉容器の開口を覆つた状態で、該開口を規定する該密閉容器の一部に直接貼り付けられている。ここで、上記シリコン箔は、所望のエネルギーの X線を得るため、 30 m以下、好ましくは 10 μ m以下の膜厚を有する力このシリコン箔自体は非常にフレキシブルな材料である。そこで、この発明に係る X線管では、開口を規定する密閉容器の一部にシリコン箔を直接貼り付けることにより、該密閉容器の一部を該シリコン箔の補強部材として機能させる一方、該シリコン箔が密閉容器の一部として機能し、密閉容器の真空気密を維持する。例えば、シリコン箔を従来のようにロウ材を介して密閉容器に接着した場合、ロウ材表面の凹凸の影響等により該シリコン箔自体にクラックが生じ、密閉容器の真空気密が維持できず透過窓として機能し得ない場合がある。また、クラックが発生しなくともシリコン箔に歪みが生じていると、十分な耐久性が得られない。そこで、この第 1実施例では、シリコン箔を密閉容器に直接貼り付けることにより（シリコン箔と密閉容器とが直接接触した状態)、シリコン箔の透過窓として機能する領域全体に均等な張力が与えられるよう、該密閉容器を補強部材として機能させる。これ〖こより、当該

X線管には十分な耐久性が与えられる。

[0011] なお、上記密閉容器の一部を構成する金属部分への上記シリコン箔の貼り付けは

、該シリコン箔の外周部分と金属部分を一緒にロウ材で覆ってしまうのが好ましい。また、上記密閉容器の一部（面板部分)ゃ該密閉容器の一部を構成するガラス面板へのシリコン箔の貼り付けは、陽極接合により行われるのが好ましい。

[0012] 陽極接合が行われる場合、この発明に係る X線管における密閉容器は、アルカリィオンが含有されるとともに透過窓を規定するための開口が設けられたガラス面板を含む。なお、このガラス面板は、密閉容器の本体全体がガラス材料で構成された場合、該ガラス本体の平坦部分であってもよい。上記シリコン箔は、ガラス面板の開口を覆つた状態で、該ガラス面板に陽極接合により直接貼り付けられている。ここで、上記シリコン箔は、所望のエネルギーの X線を得るため、 30 μ m以下、好ましくは 10 μ m以下の膜厚を有するが、このシリコン箔自体は非常にフレキシブルな材料である。そこで、この発明に係る X線管では、開口を規定するガラス面板にシリコン箔を直接貼り付けることにより、該ガラス面板を該シリコン箔の補強部材として機能させる一方、該シリコン箔が密閉容器の一部として機能し、密閉容器の真空気密を維持する。例えば、このように薄、シリコン箔を従来のようにロウ材を介して密閉容器の一部に接着した場合、ロウ材表面の凹凸の影響等により該シリコン箔自体にクラックが生じ、密閉容器の真空気密が維持できず透過窓として機能し得ない場合がある。また、クラックが発生しなくともシリコン箔に歪みが生じていると、十分な耐久性が得られない。そこで、この発明では、密閉容器の一部にアルカリイオンが含有されたガラス面板を用意し、このガラス面板にシリコン箔を陽極接合により直接貼り付けることにより（シリコン箔とガラス面板とが直接接触した状態）、シリコン箔の透過窓として機能する領域全体に均等な張力が与えられるよう、該密閉容器を補強部材として機能させる。これにより、当該 X線管には十分な耐久性が与えられる。

[0013] なお、最近の半導体技術の向上により、厚みが 3 m— m程度の極薄シリコン箔が比較的安価に製造されるようになってきた。図 1は、シリコンとベリリウムの X線透過特性を示すグラフであり、グラフ G110は厚み 500 μ mのベリリウムの X線透過率、そして、グラフ G 120は厚み 10 mのシリコンの X線透過率をそれぞれ示している。この図から分力るように、シリコン箔の厚みを 10 m前後まで薄くすれば、従来主に利用されてきた厚み 500 μ mベリリウムとほぼ同程度の X線透過特性を得ることができる。一方、シリコンは厚み 3 m以上あれば真空密閉容器の封止を兼ねた X線透過窓として使用可能であり (真空密閉容器の一部として現状では十分な強度が得られる）、この場合、その X線透過率において厚み約 200 /z mのベリリウムに相当する透過窓材となり得る。ここで注目すべき点は、シリコン箔の厚みを 30 m以下に薄くした場合、シリコン元素固有の X線吸収特性 (K吸収端)である 1. 84keV以下の極軟 X線が効率よく出射されることである。これは、ベリリウムには無い特長であって、このようなシリコンが透過窓材として適用された X線管が除電用途に利用された場合、特許文献 1にも開示されて、るように出射された X線はイオン発生率が非常に高ぐ加えて空気中に出射されてから 10cm程度で空気に吸収されてしまうため、人体に対して安全性の高、X線が非常に効率良く取り出すことができる。

[0014] 陽極接合が行われる場合、シリコン箔が取り付けられるガラス面板の大きさが問題となる。特に、密閉容器の本体にガラス面板が取り付けられる構成では、ガラス面板取り付け時の加熱により該ガラス面板の外周部分が盛り上がってしまうことがある。このとき、シリコン箔の最大外径とガラス面板の最小外径とが近いと、シリコン箔がガラス面板の平坦な部分と盛り上がった外周部分とに跨るように貼り付けられ易いため、シリコン箔の中央領域に対して外周部分が押し上げられるような状況になり易い。そのため、クラックが生じたり、接合が不均一になる可能性がある。そのため、ガラス面板の最小外径は、貼り付けられるシリコン箔の最大外径よりも十分に大きいことが好ましい。ただし、シリコン箔の最大外径とガラス面板の最小外径とが近い場合であっても、該ガラス面板を、開口を有する部分周辺の平坦部分力も外周部分に向力つてその断面形状をテーパー状に厚みが薄くなるよう加工してもよい。この場合、ガラス面板が加熱取り付けされても、外周部分の盛り上がりが回避され、該ガラス面板に直接取り付けられるシリコン箔のクラックの発生や接合の不均一が解消される。

[0015] さらに、この発明に係る X線管は、透過型及び反射型のいずれの構造を備えてもよい。透過型 X線管の場合、上記 X線ターゲットは、当該 X線管の小型化を可能にするため、密閉容器内に面するシリコン箔の面上に蒸着されるのが好ましい。

[0016] 上記シリコン箔は、厚みが 30 m以下と非常に薄いので、上記ガラス面板に設けられた開口の面積が大き過ぎるとクラックが生じる可能性がある。そこで、このシリコン箔で覆う領域を予め個々の面積の小さな複数の区画に分割した構造にすることにより、実質的に大面積の透過窓を構成することができる。具体的には、上記密閉容器の開口は、透過窓を複数の区画に分割するようメッシュ構造を備えてもよぐまた、上記ガラス面板の開口は、それぞれが透過窓に相当する複数の貫通孔でもよい。

発明の効果

[0017] 以上のようにこの発明によれば、 X線管の透過窓材として従来力利用されてきたベリリウムに換え、所定の厚みを有するシリコン箔を利用することにより、特定化学物質に指定されている有害なベリリウムを利用することなぐかつ低エネルギーの X線を効率よく取り出すことができる X線管が得られる。また、シリコン箔を利用することにより従来よりも低価格の X線管が製造し得る。

[0018] さらに、シリコン箔は、ロウ材ゃ陽極接合により直接接触した状態で該シリコン箔を支持する密閉容器の一部を構成する金属部分やガラス面板に直接貼り付けられるので、歪みやクラックの発生が効果的に抑制され、耐久性に優れた構造が得られる。図面の簡単な説明

[0019] [図 1]は、シリコンとベリリウムの X線透過率をそれぞれ示すグラフである。

[図 2]は、この発明に係る X線管の第 1実施例として、透過型 X線管の構成を示す組立工程図である。

[図 3]は、図 2中の I I線に沿った、第 1実施例に係る X線管の断面構造を示す図である。

[図 4]は、フランジの取り付け方法及びフランジ形状の他の例を説明するための図でめる。

[図 5]は、透過窓を規定する容器開口の種々の構造を説明するための平面図である

[図 6]は、膜厚の異なる種々のシリコン箔の X線透過率を示す図である。

[図 7]は、この発明に係る X線管の第 2実施例として、反射型 X線管の断面構造を示す図である。

[図 8]は、密閉容器の一部にシリコン箔を直接接着する方法 (ロウ付け)を説明するための図である。

[図 9]は、この発明に係る X線管の第 3実施例として、透過型 X線管の構成を示す組立工程図である。

[図 10]は、図 9中の II II線に沿った、第 3実施例に係る X線管の断面構造を示す図である。

[図 11]は、透過窓を規定するガラス面板開口の他の構造を説明するための平面図でめる。

[図 12]は、ガラス面板の構造を説明するための図である（その 1)。

[図 13]は、ガラス面板の構造を説明するための図である（その 2)。

[図 14]は、この発明に係る X線管の第 4実施例として、透過型 X線管の構造を示す組立工程図である。

[図 15]は、図 14中の III III線に沿った、第 4実施例に係る X線管の断面構造を示す図である。

[図 16]は、この発明に係る X線管の第 5実施例として、反射型 X線管の断面構造を示す図である。

[図 17]は、密閉容器の一部（アルカリイオンを含有するガラス板）にシリコン箔を接着する方法（陽極接合)を説明するための図である。 [図 18]は、透過窓材として、ベリリウムとシリコンが適用された X線管により得られた X 線スペクトルである。

符号の説明

[0020] 100、 300、 400· ··透過型 X線管、 101、 201、 301、 401、 501· ··容器本体、 110 、 210、 310、 410、 510· ··電子源、 111、 211、 311、 411、 511· ··集束電極、 330、 530· ··ガラス面板、 140、 240、 340、 440、 540…シリコン箔、 141、 241、 341、 44 1、 541· ··Χ線ターゲット、 200、 500· ··反射型 X線管、 270、 570· "X線ターゲット支持体。

発明を実施するための最良の形態

[0021] 以下、この発明に係る X線管の各実施例を、図 2—図 18を用いて詳細に説明する。

なお、図面の説明において同一の要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の説明では、先に説明した図 1も随時引用する。

[0022] (第 1実施例）

まず、この発明に係る X線管における第 1実施例について説明する。図 2は、この発明に係る X線管における第 1実施例として、透過型 X線管の構成を示す組立工程図である。また、図 3は、図 2中の I I線に沿った第 1実施例に係る透過型 X線管 100 の断面構造を示す図である。

[0023] この第 1実施例に係る X線管 100は、開口 102を有する容器本体 (ガラス容器） 101 と、該開口 102に取り付けられる金属フランジ 120を備える。この金属フランジ 120の窪み中央には、透過窓を規定するための開口 121が設けられるとともに、該金属フランジ 120の窪み周辺には金属リング 130がはめ込まれている。さらに、金属フランジ 1 20の窪みには、軸 ΑΧに沿って該金属フランジ 120に近接する順に、シリコン箔 140 、ロウ材 150 (厚み 100 m程度）、押さえ電極 160 (厚み 100 m程度）が配置されている。なお、ロウ材 150と押さえ電極 160には、透過窓となるシリコン箔 140の一部を露出させるための開口 151、 161がそれぞれ設けられている。

[0024] この第 1実施例において、シリコン箔 140は該開口 121を塞ぐように該金属フランジ 120にロウ付けにより直接接触した状態で貼り付けられており、上記容器本体 101、上記金属フランジ 120及び上記シリコン箔 140により真空密閉容器が構成されている。

[0025] 上記容器本体 101には、上記容器本体 101、上記金属フランジ 120及び上記シリコン箔 140により構成された密閉容器を真空引きして、真空密閉容器にするための真空配管 104が設けられており、当該容器本体 101内には、電子源 110、集束電極 111、ガス吸着材 112が配置されている。また、容器本体 101の底部 103には、これら部材に所定電圧を印加させるとともに、該容器本体 101内の所定位置に保持するため、該底部 103を貫通したステムピン 113が配置されている。

[0026] なお、金属フランジ 120に貼り付けられたシリコン箔 140の、真空密閉容器内に面する側の面、より詳しくは、シリコン箔 140の、開口 121を実質的に覆っている部分の真空容器内に面する側の面には、 X線ターゲット 141が蒸着されている。よって、金属フランジ 120、シリコン箔 140、 X線ターゲット 141は同電位となる。例えば、この第 1実施例に係る X線管力 X線ターゲット 141側を GND電位にして使用される場合、金属フランジ 120又はシリコン箔 140は導電性部材を介して接地されればよい。また、電子源 110は、従来のフィラメント等の熱陰極型電子源に限らず、当該 X線管自体を小型化する場合にはカーボンナノチューブ電子源等の冷陰極型電子源も適用可能である。

[0027] なお、この第 1実施例では、中央が窪んだ金属フランジ 120が適用されており、その窪みが容器本体 101に収納された状態で、シリコン箔 140が予め取り付けられた該金属フランジ 120が該容器本体 101に取り付けられている。し力しながら、この金属フランジの取り付け方法は、この第 1実施例には限定されず種々の方法が可能である。例えば、図 4中に示された (a)のように、中央の窪みに開口 121aが設けられた金属フランジ 120aは、該窪みが容器本体 101から突出するように該容器本体 101に取り付けられてもよい。また、金属フランジは、上述の第 1実施例における金属フランジ 120のように、中央が窪んだ形状である必要はない。例えば、図 4中に示された (b )のように、中央に開口 121bが設けられたディスク形状の金属フランジ 120bであってちょい。

[0028] また、図 4中に示された (c)のように、金属フランジ 120と容器本体 101を接合するにあたって、開口 102に別の金属フランジ 125を接合した上で、金属フランジ 120の外周部分と別の金属フランジ 125の外周部分とを溶接接合してもよい。通常、金属フランジ 120を直接容器本体 101に接合する場合、金属フランジ 120を加熱するが、この際、該金属フランジ 120に取り付けられているシリコン箔 140やロウ材 150などの透過窓構成部材に熱の影響 (シリコン箔 140の酸ィ匕ゃ熱膨張率の違いによる破損、口ゥ材 150の溶解等)が及ぶ場合がある。

[0029] 一方、金属フランジ 120、 125のそれぞれの外周部分同士を接合させた場合、接合に伴う熱の影響がシリコン箔 140やロウ材 150などに及びにくい。また、接合の際には金属フランジ 120の接合部分以外、特に透過窓部分を金属ブロック等で冷却することによって、熱の影響をさらに軽減することができる。

[0030] この第 1実施例に係る透過型 X線管 100に適用されるシリコン箔 140は、 30 /z m以下、好ましくは 10 m以下の厚みを有する。このように、シリコン箔 140は、非常に薄いので、密閉容器に設けられた開口（第 1実施例では、金属フランジ 120の開口 121 に相当）の面積が大き過ぎるとクラックが生じてしまう可能性がある。具体的には、直径 10mm以上の大面積の透過窓を一枚のシリコン箔で気密封止させる場合には、密閉容器内外での差圧により該シリコン箔が曲がり、クラックが入ってしまうおそれがある。これは、シリコン箔自体の強度不足によるものである。そこで、金属フランジ 120の開口 121は、図 5に示されたように、透過窓を複数の区画に予め分割させる構造であるのが好ましい。例えば、図 5中に示された (a)のように、金属フランジ 120の開口 12 1は、透過窓を複数の区画に分割するようメッシュ構造であってもよい。また、図 5中に示された (b)のように、それぞれが透過窓に相当する複数の貫通孔で構成してもよい。

[0031] 例えば、開口 121の内部に 2mmピッチの窓材支持台をメッシュ状に取り付ければ大面積のシリコン箔 140が利用できる。除電用途などに対しては、このような構造でも全く問題が無いためシリコン箔の大面積化 (X線透過窓の大面積化）が可能である。

[0032] 次に、厚みの異なるシリコン箔の各 X線透過特性を図 6に示す。この図 6において、グラフ G510は厚み 3 μ mのシリコン箔の X線透過率、グラフ G520は厚み 10 μ mのシリコン箔の X線透過率、グラフ G530は厚み 20 mのシリコン箔の X線透過率、そして、グラフ G540は厚み 30 μ mのシリコン箔の X線透過率をそれぞれ示している。 [0033] この図 6及び先に説明した図 1から分力るように、従来の透過窓材として利用される厚み mのベリリウムに相当する X線透過率を得るためには、シリコン箔の厚みは、約 8 μ mである。シリコン箔の厚みは 3 μ m以上あれば真空密閉容器の封止を兼ねた透過窓材として使用可能であり、その場合の X線透過率は厚み約 200 mのべリリウムに相当する。なお、シリコン箔の X線透過率は、ベリリウムとは異なり、 0. 5keV 力も 1. 84keVの間に特徴的なピークを有する。この領域の X線は非常に空気に吸収されやすいため、イオンを大量に発生しながらすぐに減衰してしまうため X線の到達距離も短ぐ人体に対する安全性も高い利点がある。これは、ベリリウムには無い特徴であって、当該 X線管 (透過窓材としてシリコン箔を利用した X線管）を除電用途に用いた場合、上記特許文献 1にも記載されたような効果を高効率で達成することが可會になる。

[0034] また、透過窓材としてシリコン箔を管電圧数十 kV以上の X線管に適用する場合には、該シリコン箔による X線エネルギーの減衰はほとんどベリリウムと変わらなくなるため、該ベリリウムに換わる透過窓材として全く問題なく適用可能である。

[0035] また、通常の除電用軟 X線管における透過窓材として、管電圧 10kV程度の X線管にこのシリコン箔が適用されると、従来は放出されな力つた 1. 84keV以下の軟 X線までも出力されるため、このように透過窓材を取り替えるだけで特に X線管透過窓近傍にお、ての発生イオン量が増大し、除電効果を著しく向上させることができる。

[0036] 特に、管電圧を 4一 6kV程度まで下げて動作させる場合、シリコン箔自体の X線吸収端特性が X線フィルタの役割を果たすため、白色成分のほとんど無ヽ単色 X線を容易に得ることができる。このとき、 X線ターゲット 141の材質としては、タングステン（ M線:約 1. 8keV)やアルミニウム（K線:約 1. 49keV)等が適しており、シリコン箔自体 (K線:約 1. 74keV)を X線ターゲットとして動作させても単色 X線を容易に得ることができる。

[0037] なお、この X線ターゲット 141の材質は上記に限られることは無ぐ 1. 84keV以下の特性 X線を発生する X線ターゲットであれば使用可能である。また、シリコン箔の厚みは 30 μ m以下の厚みであれば 1. 8keV付近の X線は 10%以上が透過するため、実用可能である。 [0038] (第 2実施例）

次に、この発明に係る X線管における第 2実施例について説明する。図 7は、この発明に係る X線管の第 2実施形態として、反射型 X線管 200の構成を示す図である。

[0039] この第 2実施例に係る X線管 200は、開口 202を備えた容器本体 201を備える。この容器本体 201の開口 202には、透過窓を規定するための開口 221を有する金属フランジ 220が取り付けられており、該金属フランジ 220には、開口 221を塞ぐようにシリコン箔 240がロウ付けにより直接接触した状態で貼り付けられている。なお、金属フランジ 220、金属リング 230、ロウ材 250、押さえ電極 260を使用したシリコン箔 24 0による透過窓封止の詳細は、上述の第 1実施例における金属フランジ 120、金属リング 130、ロウ材 150、押さえ電極 160を使用したシリコン箔 140による透過窓封止と同一であり、重複する説明は省略する。また、この第 2実施例に係る X線管は、反射型 X線管であるので、 X線ターゲット 241は X線ターゲット支持体 270に固定されている。なお、この第 2実施例においても、金属フランジ 220と容器本体 201との接合において、第 1実施例における図 4と同様の構造を備えてもよい。

[0040] また、容器本体 201内には、ステムピン 213を介して所定位置に保持された電子源 210、集束電極 211が設けられている。

[0041] ところで、上述の第 1実施例のように、透過窓材であるシリコン箔 140に X線ターゲット 141が蒸着された場合には、該 X線ターゲットの発熱が問題となる場合があり得る。従来から利用されてきたベリリウムに比べシリコンの熱伝導率は多少落ちるため、タ一ゲットライフの劣化が予想され得る力である。し力しながら、この第 2実施形態に係る反射型 X線管 200の場合、 X線ターゲット 241は、 X線ターゲット支持体 270に固定され、シリコン箔 240とは非接触であるので、透過窓材としてシリコン箔が適用されることによるターゲットライフへの影響はない。

[0042] 上述のように、第 1及び第 2実施例に係る X線管 100、 200において、透過窓材であるシリコン箔は、密閉容器の一部に直接接触した様態で該密閉容器に貼り付けられる。このようにシリコン箔を密閉容器に直接貼り付けるのは、より均一な張力をシリコン箔全体に生じさせるためである。すなわち、これら密閉容器とシリコン箔の間にロウ材などが介在すると、ロウ材表面の凹凸等により非常に薄いシリコン箔に歪みが生じたり、さらにはクラックが生じる可能性があるためである。

[0043] 以下、上述の第 1及び第 2実施例に適用された、金属フランジとシリコン箔とのロウ付けについて説明する。

[0044] (ロウ付け）

まず、図 8は、金属材料にシリコン箔を貼り付けるロウ付けを説明するための図であり、具体的な構成として、図 2に示された第 1実施例において、 2mm φの開口 121を有する金属フランジ 120に厚み 10 mのシリコン箔 140を貼り付けるロウ付けについて説明する。

[0045] ロウ材 150としては品番 ·ΤΒ-629 (化学成分: Ag61.5、 Cu24、 Inl4.5、溶融温度 62 0— 710°C,板厚 0. 1mm)を、金属フランジ 120及び押さえ電極 160としてはステンレス SUS304 (板厚 0. lmm)を用意した。

[0046] まず、各材料を所定の大きさにカットする。この際の寸法の制限としてシリコン箔 14 0は、金属フランジ 120の開口 121より大きぐ金属フランジ 120の外縁よりも小さい必要がある。また、ロウ材 150の開口 151は、シリコン箔 140よりも小さい一方、ロウ材 1 50の外縁 (大きさを規定するエッジ部分）は、ロウ材 150が溶融した際に、少なくとも該ロウ材 150の一部がシリコン箔 140の外周部分 (エッジを含む周辺部分）を囲む、金属フランジ 120の部分まで達して、シリコン箔 140による封止を可能にする大きさである必要がある。よって、ロウ材 150の外縁はシリコン箔 140の外縁よりも大きくするのが好ましい。ロウ材 150と押さえ電極 160は同じ外径でよい。なお、具体的な寸法として、金属フランジ 120の開口 121は 2mm φである。シリコン箔 140の厚みは 10 m でその形状は 6mm角である。ロウ材 150及び押さえ電極 160は、それぞれ外径 13 mm φ、内径 4mm φのリング形状である。この際、シリコン箔 140の形状は、上記条件 (金属フランジ 120における開口 121より大きぐ金属フランジ 120の外縁よりも小さ V、）を満たせばその形状は任意でよ!、。

[0047] 次に、金属フランジ 120の開口 121の角に、開口 121形成時のバリがある場合には、各種機械研磨や電解研磨処理により完全に取り除く必要がある。また、特にシリコン箔 140がある側の開口 121の角において、さらにその角を曲面カ卩ェしてエッジを落とすと、シリコン箔 140がより破損しにくくなるので好ましい。その後、金属フランジ 12 0及び押さえ電極 160を真空中において 880°Cで加熱し、ガス出し及び歪取りが行われる。その後、ロウ材 150が接触する部分 (金属フランジ 120、シリコン箔 140、押さえ電極 160)に例えば厚み 200nmの銅を真空蒸着するのが好ましい。これにより口ゥ材 150が各材料に良くなじむようになる。また、銅に限らず、ニッケルやチタンが薄く真空蒸着された場合においても同じ効果が得られる。

[0048] 続、て、これらの部材を作業台上にセットする。セットする順番は下面から、金属フランジ 120、シリコン箔 140、ロウ材 150、押さえ電極 160の順で、さら〖こ、該押さえ電極 160の上に加熱時の位置ずれ防止用治具 170 (材質： SUS304、外径 12mm X内径 6mm X高さ 20mm)をセットする（図 8)。この際、中心ずれ（図 2中の軸 AXからのずれ）が起きないように注意する必要があり、必要に応じてシリコン箔 140及びロウ材 150を挟み込むよう〖こ、ロウ材 150を介して、押さえ電極 160と金属フランジ 120とを周辺部で軽くスポット溶接してもその後のロウ付けは問題ない。または、中心合わせ用の金属リング 130 (材質 SUS304)を押さえ電極 160及びロウ材 150を囲むようにセッ卜してちょい。

[0049] その後、真空加熱炉においてロウ材 150を溶かすための加熱処理が行われる。このロウ付け条件は、（1)90分間かけて室温から 680°Cまで加熱、（2)その温度を 5分間保持し、（3)加熱を止めることにより 2分間で 560°Cまで冷却、そして、（4)金属フランジ 120を電気炉の外に出し 2時間かけて 300°Cまで冷却する。その後、真空加熱炉内部を乾燥窒素で真空リークすることにより急冷し室温付近まで冷却して取り出す。最後に、ヘリウムリークディテクタで真空リークのチェックを行い、リークが無いことを確認し作業を終了する。

[0050] (第 3実施例）

続いて、この発明に係る X線管における第 3実施例について説明する。図 9は、この発明に係る X線管における第 3実施例として、透過型 X線管の構成を示す組立ェ程図である。また、図 10中に示された (a)は、図 9中の II II線に沿った第 3実施例に係る透過型 X線管 300の断面構造を示す図である。

[0051] この第 3実施例に係る X線管 300は、開口 302を有する容器本体 (ガラス容器） 301 と、該開口 302に取り付けられる金属フランジ 320を備える。この金属フランジ 320の窪み中央には、開口 321が設けられるとともに、該金属フランジ 320の窪みにはアルカリイオンが含有されたガラス面板 330がはめ込まれている。ガラス面板 330には透過窓を規定するための開口 331が設けられており、この開口 331を覆った状態でシリコン箔 340が該ガラス面板 330に直接貼り付けられている。なお、上記金属フランジ 320、ガラス面板 330及びシリコン箔 340は、容器本体 301の中心軸 AXに沿って順に、該容器本体 301の開口 302に取り付けられている。

[0052] 特に、この第 3実施例において、シリコン箔 340は該開口 331を塞ぐようにアルカリ含有ガラス面板 330に陽極接合により直接接触した状態で貼り付けられており、上記容器本体 301、上記金属フランジ 320、ガラス面板 330及び上記シリコン箔 340により真空密閉容器が構成されて!ヽる。

[0053] 上記容器本体 301には、容器本体 301、金属フランジ 320、ガラス面板 330及びシリコン箔 340により構成された密閉容器を、真空引きして真空密閉容器にするための真空配管 304が設けられており、当該容器本体 301内には、電子源 310、集束電極 311、ガス吸着材 312が配置されている。また、容器本体 301の底部 303には、これら部材に所定電圧を印加させるとともに、該容器本体 301内の所定位置に保持するため、該底部 303を貫通したステムピン 313が配置されている。開口 331周辺に位置する、ガラス面板 330の真空密閉容器側の面には、電子ビームが直接に該真空密閉容器側の面へ当たることによる真空密閉容器内の帯電による動作の不安定ィ匕防止のため、例えばアルミニウムやクロムなどの保護電極 332が金属フランジ 320に接するように蒸着されている。そのため、この保護電極 332は金属フランジ 320と同電位である。なお、この保護電極 332は、蒸着による形成の方が容易ではある力蒸着の場合は膜厚が薄いために導通不良となることがあり、確実に金属フランジ 320と同電位にするためには、例えばステンレス等の金属板であると好ましい。また、ガラス面板を有さず、密閉容器の一部が金属フランジで構成された第 1実施例等では、該金属フランジ自体が上記保護電極と同様に機能し得るため、この第 3実施例のような保護電極は不要である。

[0054] なお、この第 3実施例においても、金属フランジ 320と容器本体 301との接合において、第 1実施例における図 4と同様の構造を備えてもよいが、特に、保護電極を必要としない構造として、この第 3実施例は、図 10中に示された (b)の構造を備えてもよい。この（b)の構造は、金属フランジ 320と容器本体 301との間に別の金属フランジ 3 25が設けられた点で、（a)の構造と異なるが、その他の構造は（a)と同様である。すなわち、第 3実施例では、図 10中に示された (b)のように、容器本体 301の開口 302 にも別の金属フランジ 325を設け、該別の金属フランジ 325の開口 327を規定する容器内突出端 326が、開口 331周辺に位置する、ガラス面板 330の真空密閉容器側の面を覆うことによって、 (a)における保護電極 332を設けることなく同様の作用が得られる。

[0055] なお、ガラス面板 330に貼り付けられたシリコン箔 340の、真空密閉容器内に面する側の面、より詳しくはシリコン箔 340の、開口 331を実質的に覆っている部分の真空密閉容器内に面する側の面には、 X線ターゲット 341が蒸着されている。この蒸着された X線ターゲット 341の一部が保護電極 332と電気的に接続されることによって、金属フランジ 320、保護電極 332、シリコン箔 340、 X線ターゲット 341は同電位となる。ただし、真空密閉容器内に位置する側の開口 331の角への蒸着がうまくいかない場合もあるので、金属フランジ 320又は保護電極 332と、シリコン箔 340又は X線タ一ゲット 341とを導電性部材を介して電気的に接続してもよい。特に、図 10中に示された (b)の構造においては好ましい。例えばこの第 3実施例に係る X線管において、 X線ターゲット 341側を GND電位にして使用する場合には、金属フランジ 320、保護電極 332及びシリコン箔 340の、ずれかを導電性部材を介して接地させればよ!、。なお、 X線ターゲット 341と保護電極 332が共通する材料カゝらなる場合は、両者を蒸着により一緒に形成することも可能である。また、電子源 310は、従来のフィラメント等の熱陰極型電子源に限らず、当該 X線管自体を小型化する場合にはカーボンナノチユーブ電子源等の冷陰極型電子源も適用可能である。

[0056] この第 3実施例に係る透過型 X線管 300に適用されるシリコン箔 340は、 30 /z m以下、好ましくは 10 m以下の厚みを有する。このように、シリコン箔 340は、非常に薄いので、ガラス面板 330に設けられた開口の面積が大き過ぎるとクラックが生じてしまう可能性がある。具体的には、直径 10mm以上の大面積の透過窓を一枚のシリコン箔で気密封止させる場合には、密閉容器内外での差圧により該シリコン箔が曲がり、クラックが入ってしまうおそれがある。これは、シリコン箔自体の強度不足によるものである。そこで、ガラス面板 330の開口 331は、図 11に示されたように、透過窓を複数の区画に予め分割させる構造であるのが好ましい。図 11中に示された (a)では、開口 331として、それぞれが透過窓に相当する複数の貫通孔がガラス面板 330に設けられている。なお、この開口 331は、図 11中に示された (b)のように、透過窓を複数の区画に分割するようメッシュ構造であってもよ!/、。

[0057] 例えば、開口 331として直径 5mm以下の貫通孔が複数設けられた場合、直径 10 mm以上の大面積のシリコン箔 340が利用できる。除電用途などに対しては、このような構造でも全く問題が無いためシリコン箔の大面積ィ匕が可能である。また、陽極接合技術を用いて強固に接合されるため、強固な真空封止が可能になる。

[0058] なお、陽極接合が行われる場合、シリコン箔 340が取り付けられるガラス面板 330 の大きさが問題となる。特に、容器本体 301の金属フランジ 320にガラス面板 330が取り付けられる構成では、ガラス面板 330取り付け時の加熱により該ガラス面板 330 の外周部分が盛り上がってしまう。このとき、シリコン箔 340の最大外径とガラス面板 3 30の最小外径とが近いと、シリコン箔 340がガラス面板 330の平坦部分と盛り上がつた外周部分との跨るように貼り付けられ易、ため、シリコン箔 340の中央領域に対して外周部分が押し上げられるような状況になり易い。そのため、クラックが生じたり、接合が不均一になる可能性がある。すなわち、図 12中に示された (a)のように、シリコン箔 340が外周部分の盛り上がったガラス面板 330に貼り付けられたときに、シリコン箔 340の周辺部分がガラス面板 330の盛り上がり部分 Aにより局所的に曲げられ、陽極接合時にシリコン箔 340自体が破損する可能性が高くなる。

[0059] そのため、ガラス面板 330を、その外縁がシリコン箔 340の外縁よりも十分に大きくしておくのが好ましい。具体的には、図 12中の (b)のように、最小外径 D1が、貼り付けられるシリコン箔 340の最大外径 D2よりも十分に大きいガラス面板 330を用意する。この場合、ガラス面板 330上にシリコン箔 340の張り付け領域が十分に確保できるので、特にシリコン箔 340の形状は円形には限定されず、多角形や曲線を含む形状であってもよい。

[0060] ただし、シリコン箔 340の最大外径 D2とガラス面板 330の最小外径 D1とが近い場合であっても、例えば図 12中に示された (c)のように、該ガラス面板 330を、開口を有する部分周辺の平坦部分力も外周部分に向力つてその断面がテーパー状に厚みが薄くなるよう加工してもよい。この場合、ガラス面板 330が加熱取り付けされても、外周部分の盛り上がりが回避され、該ガラス面板 330に直接取り付けられるシリコン箔 3 40のクラックの発生や接合の不均一が解消される。

[0061] 具体的には、図 13中に示された（a)のように、金属フランジ 320とガラス面板 330との間に間隙 G1が形成されるような形状のガラス面板 330が適用可能である。図 13中に示された (a)の場合、ガラス面板 330の一方の面のみが外周部分に向かって斜めカットされており、この構成により、領域 B1においてガラス面板 330が金属フランジ 32 0に取り付けられる一方、領域 C1においてシリコン箔 340がガラス面板 330に貼り付けられる。また、図 13中に示された (b)のように、シリコン箔 340とガラス面板 330との間に間隙 G2が形成されるような形状のガラス面板 330も適用可能である。図 13中に示された (b)の場合も、ガラス面板 330の一方の面のみが外周部分に向力つて斜めカットされている。この構成では、ガラス面板 330の開口 331周辺の領域 C2だけシリコン箔 340が接触しており、該シリコン箔 340の外周部分はガラス面板 330から間隙 G2を介して離間している。一方、ガラス面板 330と金属フランジ 320とは領域 B2において全面的に密着している。さらに、図 13中に示された（c)のように、金属フランジ 320とガラス面板 330との間に間隙 G1が形成されるとともにシリコン箔 340とガラス面板 330との間に間隙 G2が形成されたような形状のガラス面板 330も適用可能である。図 13中に示された (c)の場合、ガラス面板 340の両面が外周部分に向カゝつて斜めカットされており、この構成により、領域 B3においてガラス面板 330が金属フランジ 32 0に取り付けられる一方、領域 C3においてシリコン箔 340がガラス面板 330に貼り付けられる。

[0062] (第 4実施例）

次に、この発明に係る X線管における第 4実施例について説明する。図 14は、この発明に係る X線管の第 4実施例として、透過型 X線管 400の構成を示す組立工程図である。また、図 15は、図 14中の III III線に沿った、第 4実施例に係る透過型 X 線管 400の断面構造を示す図である。 [0063] この第 4実施例に係る X線管 400において、密閉容器は、透過窓を規定するための開口 402が設けられた平坦部分であるガラス面板を含む容器本体 (アルカリ含有ガラス容器) 401と、該開口 402を塞ぐようにガラス面板上の領域 402aに貼り付けられたシリコン箔 440と、軸 AXに沿って容器本体 401に取り付けられるガラスステム 403によって構成される。シリコン箔 440は、容器本体 401の一部であるアルカリ含有ガラス面板上の領域 402aに、陽極接合により直接接触した状態で貼り付けられる。また、ガラスステム 403には、容器本体 401とシリコン箔 440とガラスステム 403により構成された密閉容器を、真空引きして真空密閉容器にするための真空配管 404が設けられており、容器本体 401内に収納されるよう、電子源 410、集束電極 411及びガス吸着材 412がステムピン 413を介して取り付けられている。開口 402周辺に位置する、容器本体 401のガラス面板の真空密閉容器側の面には電子ビームが直接に該真空密閉容器側の面へ当たることによる真空密閉容器内の帯電による動作の不安定防止のため、例えばステンレスなどの金属板力もなる保護電極 414が設置されている。この保護電極 414は透過窓となるシリコン箔 440と同電位である。

[0064] なお、この第 4実施例にぉ、ても、容器本体 401のガラス面板に直接接触した状態で貼り付けられたシリコン箔 440の、真空密閉容器内に面する側の面、より詳しくはシリコン箔 440の、開口 402を実質的に覆っている部分の真空密閉容器内に面する側の面には、 X線ターゲット 441が蒸着されている。この蒸着された X線ターゲット 441 の一部が保護電極 414と電気的に接続されることによって、保護電極 414、シリコン箔 440、 X線ターゲット 441は同電位となる。ただし、真空密閉容器内に位置する側の開口 402の角への蒸着がうまくいかない場合もあるので、保護電極 414をシリコン箔 440又は X線ターゲット 441に導電性部材を介して電気的に接続させてもょヽ。例えばこの第 4実施例に係る X線管にぉ、て、 X線ターゲット 441側を GND電位にして使用する場合には、保護電極 414又はシリコン箔 440を、導電性部材を介して接地させればよい。なお、 X線ターゲット 441と保護電極 414が共通の材料からなる場合は、両者を蒸着により一緒に形成することも可能である。また、電子源 410は、従来のフィラメント等の熱陰極型電子源に限らず、当該 X線管自体を小型化する場合には力一ボンナノチューブ電子源等の冷陰極型電子源も適用可能である。 [0065] この第 4実施例に係る透過型 X線管 200に適用されるシリコン箔 440は、 30 /z m以下、好ましくは 10 m以下の厚みを有する。このように、シリコン箔 440は、非常に薄いので、密閉容器に設けられた開口（第 4実施例では、容器本体 401の一部を構成するガラス面板の開口 402に相当）の面積が大き過ぎるとクラックが生じてしまう可能性がある。そこで、この第 4実施例でも、例えば図 11に示されたように、容器本体 401 のガラス面板は、それぞれが透過窓に相当する複数の貫通孔を有してもよい。また、このガラス面板に、透過窓を複数の区画に分割するようメッシュ構造が設けられてもよい。特に、陽極接合は、シリコン箔を固定する基板がアルカリを含有するガラスの場合に適用可能であるが、このメッシュ構造の透過窓を有するガラス面板にシリコン箔 4 40を陽極接合すれば、該シリコン箔 440自体カッシュ状支持枠にも強固に接合されるため、より強い真空封止が可能になる。

[0066] 以上のように、この第 4実施例でも、密閉容器やシリコン箔 440の貼り付けは陽極接合により行われる。この場合、予め薄膜化されたシリコン箔 440と容器本体 401 (ガラス面板となる平坦部分)とを直接接合する場合だけでなぐ厚いシリコンをガラス面板部分に接合した後に化学エッチングや機械研磨などで薄膜ィ匕しても製作が可能である。例えば、安価な 200— 400 m厚のシリコンウェハで陽極接合により封止した後に化学エッチングまたは機械研磨により 3— 10 m厚にすれば良いため、さらに安価な X線管の製造及び供給が可能になる。なお、陽極接合の際に用いるガラス部材にはアルカリを多く含むホウケィ酸ガラス (コバールガラス)やパイレックス（登録商標）ガラスが一般的には多く使われる。

[0067] (第 5実施例）

次に、この発明に係る X線管における第 5実施例について説明する。図 16は、この発明に係る X線管の第 5実施例として、反射型 X線管 500の構成を示す図である。

[0068] この第 5実施例に係る X線管 500は、開口 502を備えた容器本体 501を備える。透過窓を規定するための開口 531が設けられたガラス面板 530が、例えば融着によつて金属フランジ 520に接合されており、この金属フランジ 520がこの容器本体 501の開口 502に取り付けられている。ガラス面板 530には、開口 531を塞ぐようにシリコン箔 540が陽極接合により直接接触した状態で貼り付けられている。また、この第 5実施例に係る X線管は、反射型 X線管であるので、 X線ターゲット 541は X線ターゲット支持体 570に固定されている。なお、ガラス面板 530の、容器内に面した面には保護電極 532が設置されている。なお、この第 5実施例においても、金属フランジ 520と容器本体 501との接合において、第 1実施例における図 4と同様の構造を備えてもよい。

[0069] また、容器本体 501内には、ステムピン 513を介して所定位置に保持された電子源 510、集束電極 511が設けられている。

[0070] ところで、上述の第 3及び第 4実施例のように、透過窓材であるシリコン箔 340、 440 に X線ターゲット 341、 441が蒸着された場合、該 X線ターゲットの発熱が問題となる場合があり得る。従来から利用されてきたベリリウムに比べシリコンの熱伝導率は多少落ちるため、ターゲットライフの劣化が予想され得るからである。し力しながら、この第 5実施例に係る反射型 X線管 500の場合、 X線ターゲット 541は、 X線ターゲット支持体 570に固定され、シリコン箔 540とは非接触であるので、透過窓材としてシリコン箔が適用されることによるターゲットライフへの影響はない。

[0071] 上述のように、第 3—第 5実施例に係る X線管 300— 500において、透過窓材であるシリコン箔は、密閉容器の一部を構成するガラス面板に直接接触した様態で貼り付けられる。このようにシリコン箔をガラス面板に直接貼り付けるのは、より均一な張力をシリコン箔全体に生じさせるためである。すなわち、これら密閉容器とシリコン箔の間にロウ材などが介在すると、ロウ材表面の凹凸等により非常に薄いシリコン箔に歪みが生じたり、さらにはクラックが生じる可能性があるためである。

[0072] 以下、上述の第 3—第 5実施例に適用された、シリコン箔とガラス面板 (アルカリ含有ガラス)との陽極接合について説明する。

[0073] (陽極接合）

図 17は、アルカリ含有ガラスにシリコン箔を貼り付ける陽極接合を説明するための図であり、具体的な構成として、図 14に示された第 4実施例において、 3mm φの開口 402を有するガラス容器本体 401に厚み 10 /z mのシリコン箔 440を貼り付ける陽極接合について説明する。

[0074] 密閉容器に真空気密性を持たせるため、シリコン箔 440の厚みは真空封止が可能な範囲の厚さが必要である力なるべく薄い方が X線透過率の点からは有利になる。厚みは 3 μ m程度以上あれば真空密閉容器の封止を兼ねた透過窓材として使用可能である力この例では、扱いやすさを優先して厚み 10 mのシリコン箔 440を用意した。この例においては、シリコン箔 440は機械研磨により厚みを 10 mにした。これはエッチングにより作成したシリコン箔であっても使用に際して何ら支障はな、。

[0075] また、この陽極接合に利用されるガラスは、ガラス中にアルカリイオンが含まれている必要がある。陽極接合は、ガラスを加熱しながら電圧を印加することにより、該ガラス内のアルカリイオンを移動させ接合する方式だ力もである。さらに、ガラスに要求される条件としては、シリコンと近い熱膨張係数を有するのが好ましい。熱膨張係数があまり異なると、接合はできても、接合後に冷却した際にシリコン箔が破れてしまうためである。これらの条件を満たすガラスとしては、パイレックスガラスやホウケィ酸ガラスがある。この例では、入手性、接合後の電子管への組みやすさ及び加工の容易さの点カゝらホウケィ酸ガラスが利用されている。なお、ホウケィ酸ガラスの厚みは、真空管として真空気密が維持できればょ、ので、 1mmとした。

[0076] まず、 X線管の透過窓を有する面板となるガラス容器 401の上部中心部 402aに直径 3mmの穴 402を開ける。この開口 402は超音波加工などにより容易に開けること力 Sできる。穴あけ力卩ェ後は、開口 402周辺のノリや欠けを機械カ卩工研磨により修正し、なるべく均一な円形状に表面処理する。その際、特にシリコン箔 440がある側の開口 402の角の部分を曲面に加工すれば、より好ましい。その後、このガラス容器 401 の表面を脱脂洗浄する。続いて、シリコン箔 440を 7mm角程度にカットする。このシリコン箔 440は、ガラス容器 401〖こおける開口 402より大きく、ガラス容器 401の外縁よりも小さければよぐ形状などに制限はない。

[0077] 次に、 400°C程度まで加熱可能なホットプレート 450を準備し、その上にグランド電位となる厚み lmmのアルミ板 460をセットする。このアルミ板 460の上に開口 402を有するガラス容器 401を置き、該開口 402を覆うようにシリコン箔 440をセットする。その上から金属製の重し 47O (SUS304、直径 7mm、高さ 40mm)をセットする。この重り 470には 500V— 1000Vの電圧を印加するための線が取り付けられている。

[0078] 上述のように各部材をセットした後、ホットプレート 450を 400°Cまで加熱する。その結果、ホットプレート 450上のグランド電位に設定されたアルミ板 460、ガラス容器本体 401及びシリコン箔 440が 350°C以上に加熱される。この加熱状態でシリコン箔 44 0上に置かれた重し 470に + 500V程度の電圧を印加すると、シリコン箔 440及びガラス容器本体 401を介して重し 470からアルミ板 460に数 mAの電流が流れる。この電流はすぐに減衰し、数分後には数十/ z A以下になるので、そこでこの陽極接合は終了する。陽極接合が終了すると、ホットプレート 450をオフにし、すぐに室温まで急冷してもシリコン箔 440にはクラック等は発生しない。なお、この例における加熱作業は大気中で行われている力真空中で行われる方力接合部における泡の発生が抑制されるため、真空リークの危険は減る。また、シリコン箔 440とガラス容器本体 401 とは、ガラス容器本体 401の内部側で接合してもよぐその場合、重し 470に印加される電圧は逆に設定される (一 500Vが印加される）。

[0079] 最後に、ヘリウムリークディテクタで真空リークのチェックを行い、リークが無いことを確認する。そして、シリコン箔 440内面に X線ターゲット 441を真空蒸着し、電子源 41 0、集束電極 411、保護電極 414と組み合わせて X線管内に組み込めば、シリコン箔を透過窓材とした X線管が得られる。

[0080] なお、以上の陽極接合は、ロウ付けに起因した課題を解決する一方、該ロウ付けに比べ工程数を大きく低減することができるため、 X線管の製造原価をより低減することを可能にする。

[0081] 次に、透過窓材として厚み 10 μ mのシリコン箔が適用された X線管の X線スぺタトルと、比較のため特別に用意された厚み 10 mのベリリウムが適用された X線管の X 線スペクトルを図 18に示す。なお、図 18中の（a)では、 X線ターゲットとして厚み 800 nmのアルミニウムが適用されており、シリコン箔及びベリリウムが適応された各 X線管の動作電圧は 4kVである。この図 18中に示された（a)において、グラフ GlOlOaは、ベリリウムが透過窓材として適用された X線管の X線スペクトルであり、グラフ G1020a はシリコン箔が透過窓材として適用された X線管の X線スペクトルである。一方、図 18 中の（b)では、 X線ターゲットとして厚み 200nmのタングステンが適用されており、シリコン箔及びベリリウムが適応された各 X線管の動作電圧は 4kVである。この図 18中に示された (b)において、グラフ GlOlObは、ベリリウムが透過窓材として適用された X線管の X線スペクトルであり、グラフ G1020bはシリコン箔が透過窓材として適用された X線管の X線スペクトルである。

[0082] 図 18中の（a)及び (b)から分力るように、透過窓材としてシリコン箔が適用された X 線管は、該シリコンの X線透過特性がそのまま X線フィルタの役割を果たすため、 2ke V— 4keVの X線が当該シリコン透過窓により吸収され、その出力スペクトルは 1. 5ke V付近のみが抜き出された形になっている。つまり、従来のベリリウム透過窓に比べ、人体に影響の大き、不要な高エネルギー X線をカットし、イオンガス発生に適した X 線を選択的に取り出すことができる。なお、この測定は、 X線管の透過窓（出力窓）と X線検出器との間隔が 10mmに設定した状態で行われた力この距離を 100mm以上にすると大気による吸収 (イオン化）のため X線は減衰してしまヽ検出できなくなる。

[0083] また、アルミニウムの特性 X線（1.48keV)も高効率で大気中に取り出すことが可能になるため、例えばアルミニウムやマグネシウムの特性 X線で励起する蛍光 X線分析装置に使用されていた X線管を封じ切りタイプにすることが可能になり、従来装置の小型化に貢献し得る。

産業上の利用可能性

[0084] この発明は、上述のように特定ィ匕学物質に指定されている有害なベリリウムに換え、シリコン箔を透過窓材に利用しているので、有害物質を使用することなく低エネルギ一の X線を効率的に取り出せかつ低価格の X線管が得られる。また、このシリコン箔はロウ材等の接着材料を介さずに直接ガラス面板に貼り付けられるので、耐久性に優れた構造の X線管が得られる。このような X線管は、軟 X線管のみならず管電圧数十 kV以上の X線管としても利用可能であり、除電装置など多くの電子機器に組み込み可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 透過窓を介して X線を出射する X線管であって、

前記透過窓を規定するための開口が設けられた密閉容器と、

前記密閉容器内に配置された、電子を放出するための電子源と、

前記密閉容器内に配置された、前記電子源カゝら放出された電子を受けて X線を発生する X線ターゲットと、

前記透過窓を構成し、 3 μ m以上かつ 30 μ m以下の膜厚を有するシリコン箔を備えた X線管。

[2] 請求項 1記載の X線管において、

前記シリコン箔は、前記密閉容器の開口を覆った状態で、該開口を規定する該密閉容器の一部に直接貼り付けられている。

[3] 請求項 1記載の X線管において、

前記密閉容器は、アルカリイオンを含有するとともに前記透過窓を規定するための開口が設けられたガラス面板を有し、

前記シリコン箔は、前記ガラス面板の開口を覆った状態で、該開口を規定する該ガラス面板に陽極接合により直接貼り付けられている。

[4] 請求項 3記載の X線管において、

前記ガラス面板は、前記シリコン箔の最大外径よりも大き!ヽ最小外径を有する。

[5] 請求項 3記載の X線管において、

前記ガラス面板は、前記透過窓を規定する内側部分の厚みよりも外周部分の厚みの方が薄!、断面形状を有する。

[6] 請求項 1一 3の、ずれか一項記載の X線管にぉ、て、

前記シリコン箔は、 3 m以上かつ 10 m以下の膜厚を有する。

[7] 請求項 1一 3の、ずれか一項記載の X線管にぉ、て、

前記 X線ターゲットは、前記密閉容器内に面する側の前記シリコン箔の面上に蒸着されている。

[8] 請求項 1一 3の、ずれか一項記載の X線管にぉ、て、

前記密閉容器の開口は、前記透過窓を複数の区画に分割するようメッシュ構造を有する。

[9] 請求項 1一 3の、ずれか一項記載の X線管にぉ、て、

前記密閉容器の開口は、それぞれが前記透過窓に相当する複数の貫通孔からなる。