WO2015145668A1 - X線発生装置、x線装置および構造物の製造方法 - Google Patents

X線発生装置、x線装置および構造物の製造方法 Download PDF

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遠藤 剛
三浦 聡
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株式会社ニコン
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    • G01N23/02Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
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Definitions

  • the present invention relates to an X-ray generator, an X-ray apparatus, and a structure manufacturing method.
  • Patent Document 1 an X-ray source that generates an X-ray by causing an electron beam emitted from the filament to collide with the target by applying a high voltage between the filament and the target is known (for example, Patent Document 1).
  • an X-ray generator that emits X-rays when an electron beam emitted from a cathode reaches a target, the electron beam being connected in series between the cathode and the target, First and second high voltage power supplies for accelerating the lines, respectively, and the second high voltage power supply is second with respect to the phase of the first high voltage fluctuation component generated by the first high voltage power supply.
  • the second high voltage is output so that the phase of the fluctuation component of the second high voltage generated by the high voltage power supply of the first power supply is in a predetermined relationship.
  • the phase of the first high-voltage fluctuation component output from the first high-voltage power supply and the second high-voltage power supply It is preferable to include a phase setting unit that controls at least one of the first high-voltage power supply and the second high-voltage power supply so that the phase of the output fluctuation component of the second high-voltage is in a predetermined relationship.
  • the period of the first high voltage fluctuation component and the period of the second high voltage fluctuation component are substantially the same.
  • the phase setting unit includes the first high-voltage power supply or the second high-voltage power supply or the second high-voltage power supply or the second high-voltage power supply so that the phase of the first high-voltage fluctuation component and the phase of the second high-voltage fluctuation component are substantially shifted by 180 degrees. It is preferable to control at least one of the high voltage power supplies.
  • the first high-voltage power source and the second high-voltage power source are an AC voltage generator and an AC voltage generator.
  • a multiple voltage rectifier circuit that generates a first or second high voltage that is a predetermined multiple of the output voltage, and the AC voltage generator is based on a control signal output from the phase setting unit, It is preferable to generate an alternating voltage with a predetermined period.
  • the multiple voltage rectifier circuit preferably includes a plurality of capacitance elements.
  • the high voltage source preferably applies a second high voltage between the first intermediate electrode and the second intermediate electrode.
  • the X-ray generator of the sixth aspect further includes an electron beam converging unit disposed between the second intermediate electrode and the target.
  • the X-ray generator further includes a first intermediate electrode disposed between the cathode and the target,
  • the voltage power source applies a first high voltage between the cathode and the first intermediate electrode
  • the second high voltage source applies a second high voltage between the first intermediate electrode and the target. It is preferable to do.
  • the X-ray generation device according to the eighth aspect further includes an electron beam converging unit disposed between the first intermediate electrode and the target.
  • the X-ray detection unit further detects an X-ray generated from the target
  • the phase setting unit includes: It is preferable to control at least one of the first high-voltage power supply or the second high-voltage power supply based on the detection output of the X-ray detection unit.
  • an X-ray generator that emits X-rays when an electron beam emitted from a cathode reaches a target, wherein the X-ray generator is disposed between the cathode and the target.
  • the third high-voltage power supply to be applied, the phase of the first high-voltage fluctuation component output from the first high-voltage power supply, and the second high-voltage fluctuation component output from the second high-voltage power supply And the phase of the fluctuation component of the second high voltage output from the third high voltage power supply are predetermined.
  • phase setting section for controlling at least two first high-voltage power supply and second high-voltage power supply and the third high voltage power supply.
  • the period of the first high voltage fluctuation component, the period of the second high voltage fluctuation component, and the third high voltage The phase of the fluctuation component is substantially the same, and the phase setting unit sets the phase of the fluctuation component of the first high voltage, the phase of the fluctuation component of the second high voltage, and the fluctuation component of the second high voltage.
  • the first high-voltage power source, the second high-voltage power source, and the third high-voltage power supply are AC voltage generators.
  • the multiple voltage rectifier circuit that generates a first high voltage, a second high voltage, or a third high voltage that is a predetermined multiple of the voltage output from the AC voltage generator, and an AC voltage
  • the generator preferably generates an alternating voltage having a predetermined period based on a control signal output from the phase setting unit.
  • the multiple voltage rectifier circuit preferably includes a plurality of capacitance elements.
  • the X-ray detection unit further detects an X-ray generated from the target
  • the phase setting unit includes: It is preferable to control at least two of the first high-voltage power supply, the second high-voltage power supply, and the third high-voltage power supply based on the detection output of the X-ray detection unit.
  • an X-ray apparatus detects the X-ray generated in any one of the first to fifteenth aspects and the X-ray emitted from the X-ray generator and passing through the object to be measured.
  • a moving unit that moves the X-ray generator and the detecting unit relative to the object to be measured.
  • a seventeenth aspect of the present invention in the X-ray apparatus according to the sixteenth aspect, based on a plurality of projection data detected by the detection unit in a state where the positions of the X-ray generation device and the detection unit with respect to the object to be measured are different. It is preferable to provide a reconstruction unit that generates internal structure information of the object to be measured.
  • the design information relating to the shape of the structure is created, the structure is created based on the design information, and the shape of the created structure is changed to the seventeenth aspect.
  • the shape information is obtained by measurement using the X-ray apparatus of the aspect, and the obtained shape information is compared with the design information.
  • the structure is reprocessed based on a comparison result between the shape information and the design information.
  • the rework of the structure is performed again based on the design information.
  • the figure which shows the structure of the X-ray apparatus by embodiment of this invention The figure which shows the structure of the X-ray generation part by 1st Embodiment Circuit diagram illustrating high-voltage power supply according to first and third embodiments The figure explaining the fluctuation component of the voltage produced by the 1st and 2nd multiple voltage rectifier circuits, and the fluctuation component of the acceleration voltage in the first to third embodiments
  • Circuit diagram for explaining a high-voltage power supply according to the second embodiment The figure which shows the structure of the X-ray generator by 3rd Embodiment.
  • Circuit diagram for explaining a high-voltage power supply according to the fourth embodiment
  • the figure explaining the fluctuation component of the voltage produced by the 1st, 2nd multiple, and the 3rd voltage rectifier circuit in the 4th embodiment, and the fluctuation component of the acceleration voltage The figure explaining the structure of the structure manufacturing system by 5th Embodiment Flowchart explaining processing of structure manufacturing system
  • the X-ray apparatus irradiates the object to be measured with X-rays and detects transmitted X-rays transmitted through the object to be measured, thereby acquiring non-destructive internal information (for example, internal structure) of the object to be measured.
  • non-destructive internal information for example, internal structure
  • the X-ray apparatus is called an industrial X-ray CT inspection apparatus for inspecting an industrial part.
  • the present embodiment is for specifically describing the purpose of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an X-ray apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the X-ray apparatus 100 includes a housing 1, an X-ray generation unit 2, a placement unit 3, a detector 4, a control device 5, and a frame 6.
  • the housing 1 is disposed on a floor surface of a factory or the like so as to be substantially parallel (horizontal) to the XZ plane, and includes an X-ray generation unit 2, a mounting unit 3, a detector 4, and a frame 6 inside. And is housed.
  • the housing 1 contains lead as a material so that X-rays do not leak outside the housing 1.
  • the X-ray generation unit 2 expands in a conical shape along the optical axis Zr parallel to the Z axis with the emission point P shown in FIG. A line (a so-called cone beam) is emitted.
  • This emission point P coincides with the focal position of an electron beam propagating in the X-ray generator 2 described later. That is, the optical axis Zr is an axis that connects the emission point P, which is the focal position of the electron beam of the X-ray generator 2, and the center of the imaging region of the detector 4 described later.
  • the X-ray generator 2 is not limited to the one that emits conical X-rays, but the one that emits fan-shaped X-rays (so-called fan beams) or linear X-rays (so-called pencil beams) can also be used. It is included in one aspect.
  • the X-ray generator 2 emits at least one of, for example, an ultra-soft X-ray of about 50 eV, a soft X-ray of about 0.1 to 2 keV, an X-ray of about 2 to 20 keV, and a hard X-ray of about 20 to 100 keV . The details of the X-ray generator 2 will be described later.
  • the mounting unit 3 includes a mounting table 31 on which the object to be measured S is mounted, and a manipulator unit 36 including a rotation driving unit 32, an X-axis moving unit 33, a Y-axis moving unit 34, and a Z-axis moving unit 35.
  • the X-ray generator 2 is provided on the Z axis + side.
  • the mounting table 31 is rotatably provided by the rotation drive unit 32, and moves together when the rotation axis Yr by the rotation drive unit 32 moves in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions as will be described later.
  • the rotation drive unit 32 is configured by, for example, an electric motor or the like, and is parallel to the Y axis and passes through the center of the mounting table 31 by a rotational force generated by an electric motor controlled and driven by the control device 5 described later.
  • the mounting table 31 is rotated with the axis to be rotated as the rotation axis Yr.
  • the X-axis moving unit 33, the Y-axis moving unit 34, and the Z-axis moving unit 35 are controlled by the control device 5 so that the object S to be measured is positioned within the irradiation range of the X-rays emitted from the X-ray generation unit 2.
  • the mounting table 31 is moved in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, respectively. Further, the Z-axis drive unit 35 is controlled by the control device 5 so that the distance from the X-ray generation unit 2 to the measured object S is a distance corresponding to the magnification of the measured object S in the captured image. In this way, the mounting table 31 is moved in the Z-axis direction.
  • the detector 4 shown in FIG. 1 is provided on the Z axis + side from the X-ray generator 2 and the mounting table 31. That is, the mounting table 31 is provided between the X-ray generation unit 2 and the detector 4 in the Z-axis direction.
  • the detector 4 has an incident surface 41 parallel to the XY plane, and X-rays including transmitted X-rays radiated from the X-ray generator 2 and transmitted through the object S to be measured placed on the mounting table 31. Incident on the incident surface 41.
  • the detector 4 is composed of a scintillator portion containing a known scintillation substance and a light receiving portion that receives light emitted by the scintillator portion, and converts X-rays incident on the incident surface 41 of the scintillator portion into light energy. Then, the light energy is converted into electric energy by the light receiving unit and is output to the control device 5 as an electric signal.
  • the detector 4 may convert an incident X-ray into an electric signal without converting it into light energy and output it.
  • the detector 4 has a structure in which the scintillator portion and the light receiving portion are each divided as a plurality of pixels, and these pixels are two-dimensionally arranged. Thereby, the intensity distribution of the X-rays radiated from the X-ray generation unit 2 and passed through the measurement object S can be acquired at once. Therefore, it is possible to acquire the entire projected image of the object S to be measured with one shooting.
  • the frame 6 supports the X-ray generation unit 2, the manipulator unit 36 of the mounting unit 3, and the detector 4.
  • the frame 6 is manufactured with sufficient rigidity. Therefore, it is possible to support the X-ray generation unit 2, the manipulator unit 36, and the detector 4 without changing the relative positions during acquisition of the projection image of the measurement object S. Further, the frame 6 is supported by a vibration isolation mechanism 61 to prevent vibration generated outside from being transmitted to the frame 6 as it is.
  • the control device 5 includes a microprocessor, peripheral circuits, and the like.
  • the control device 5 reads and executes a control program stored in advance in a storage medium (not shown) (for example, a flash memory), thereby executing the control of the X-ray device 100. Control each part.
  • the control device 5 includes an X-ray control unit 51 that controls the operation of the X-ray generation unit 2, a manipulator control unit 52 that controls the driving operation of the manipulator unit 36, and an object to be measured based on the electrical signal output from the detector 4. While controlling the image generation unit 53 for generating the X-ray projection image data of S and the manipulator unit 36, a known image reconstruction process is performed based on the projection image data of the measurement object S having different projection directions.
  • An image reconstruction unit 54 that generates a reconstructed image of the measurement object S is provided as a function.
  • the image reconstruction process three-dimensional data that is the internal structure (cross-sectional structure) of the DUT S is generated.
  • the image reconstruction process includes a back projection method, a filtered back projection method, a successive approximation method, and the like.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the X-ray generator 30.
  • the X-ray generator 2 includes a Wehnelt power source 20, a filament 21, a target 22, a Wehnelt electrode 23, an intermediate electrode 24, an electro-optic member 25, a first high voltage power source unit 26, and a second high voltage power source. Part 27.
  • the X-ray generator 2 is arranged in the order of the filament 21, the intermediate electrode 24, the electro-optical member 25, and the target 22. That is, the intermediate electrode 24 is provided between the filament 21 and the target 22.
  • the Wehnelt power supply 20 applies a negative bias voltage to the Wehnelt electrode 23 with respect to the filament 21.
  • the filament 21 includes, for example, tungsten and has a conical shape sharpened toward the target 22.
  • a filament heating power supply circuit 211 is provided at both ends of the filament 21. The filament heating power supply circuit 211 heats the filament 21 by passing a current through the filament 21. When the filament 21 is heated by being energized by the filament heating power supply circuit 211 in a state where a negative charge is applied by the Wehnelt electrode 23, the electron beam (thermoelectrons) is directed toward the target 22 from the sharpened tip. And release.
  • the electric field generated by the negative bias voltage applied to the Wehnelt electrode 23 converges the electron beam emitted from the filament 21 and suppresses the divergence of the emitted electron beam.
  • the target 22 includes, for example, tungsten, and generates X-rays by collision of an electron beam emitted from the filament 21 or a change in the progress of the electron beam.
  • FIG. 2 the case where the X-ray generator 2 according to the present embodiment is configured by a reflective X-ray generator is shown as an example. However, the case where the X-ray generator 2 is configured by a transmissive X-ray generator is also illustrated. It is included in one embodiment of the present invention.
  • the intermediate electrode 24 is grounded. Therefore, a negative voltage is applied to the filament 21 with respect to the intermediate electrode 24.
  • the electro-optical member 25 is disposed between the intermediate electrode 24 and the target 22.
  • the electron optical member 25 includes an electromagnetic lens that focuses the electron beam, a deflector that deflects the electron beam, and the like. The electron optical member 25 focuses the electron beam from the filament 21 using the action of a magnetic field, and collides the electron beam with a partial region (X-ray focal point) of the target 22.
  • the first high voltage power supply unit 26 is electrically connected to the filament 21 and the intermediate electrode 24, and applies a negative voltage to the filament 21 with respect to the intermediate electrode 24.
  • the first high voltage power source 26 is controlled by the X-ray control unit 51 of the control device 5 and applies a first DC high voltage V 1 between the filament 21 and the intermediate electrode 24.
  • the second high voltage power supply 27 is electrically connected to the intermediate electrode 24 and the target 22, and applies a positive voltage to the target 22 with respect to the intermediate electrode 24.
  • the second high voltage power supply unit 27 is controlled by the X-ray control unit 51 of the control device 5 and applies a DC second high voltage V ⁇ b> 2 between the intermediate electrode 24 and the target 22.
  • the first high voltage power supply unit 26 and the second high voltage power supply unit 27 are arranged in series between the filament 21 and the target 22. Therefore, the filament 21 has a negative potential with respect to the target 22.
  • the filament 21 functions as a cathode that emits an electron beam as described above when the first high voltage V1 is applied by the first high voltage power supply unit 26.
  • the filament 21 is caused to function as a cathode while being directly heated.
  • the present invention is not limited to this example, and may have a heater for heating the cathode separately in addition to the cathode. Further, an electron beam may be emitted by forming a strong electric field around the cathode without heating the cathode.
  • the electron beam emitted from the filament 21 toward the target 22 is narrowed by the Wehnelt electrode 23, and the first high voltage V1 and the second high voltage V1 applied by the first high voltage power supply unit 26 and the second high voltage power supply unit 27 are used. Accelerated by a high acceleration voltage V3 corresponding to the sum of the high voltage V2 and heading toward the target 22. Then, the electron beam is focused by the electron optical member 25, and the electron beam collides with the target 22 disposed at the convergence position (focal spot) of the electron beam to generate X-rays from the target 22.
  • FIG. 3A is a circuit configuration diagram of the first high voltage power supply unit 26
  • FIG. 3B is a circuit configuration diagram of the second high voltage power supply unit 27.
  • the first high voltage power supply unit 26 includes a first AC voltage generator 261 and a first multiple voltage rectifier circuit 262
  • the second high voltage power supply unit 27 includes a second AC voltage generator 271 and a second multiple voltage rectifier 262.
  • first high-voltage power supply unit 26 and the second high-voltage power supply unit 27 have the same configuration, the following description will focus on the configuration of the first high-voltage power supply unit 26, and the second high-voltage power supply unit 26 will be described. Regarding the unit 27, a configuration different from the first high-voltage power supply unit 26 will be described.
  • the first AC voltage generation unit 261 is controlled by an X-ray control unit 51 of the control device 5 described later to generate an AC voltage of a rectangular wave (pulse wave) having a predetermined period. Output.
  • a voltage is generated at both ends of the secondary winding 261b2.
  • the first multiple voltage rectifier circuit 262 is configured by a known Cockcroft-Walton circuit having a plurality of capacitors and a plurality of diodes.
  • the first multiple voltage rectifier circuit 262 boosts the voltage at a predetermined magnification while rectifying the AC voltage output from the first AC voltage generator 261.
  • the ground electrode 262a2 is connected to the secondary winding 261b2 of the first multiple voltage rectifier circuit 262, and the output terminal 262a1 can obtain a negative high voltage with respect to the ground electrode 262a2.
  • the output end 262a1 is connected to the negative electrode, that is, the filament 21, and the ground electrode 262a2 is connected to the intermediate electrode 24.
  • the first multiple voltage rectifier circuit 261 charges a plurality of capacitors (capacitance elements) of the first multiple voltage rectifier circuit 262 each time the voltage generated at both ends of the secondary winding 261b2 switches between positive and negative. This generates an output voltage that is multiple times the voltage of the secondary winding 261b2. A higher voltage is output as the number of combinations of capacitors and diodes included in the first multiple rectifier circuit 262 is increased.
  • the configuration of the second multiple voltage rectifier circuit 272 is different from the configuration of the first multiple voltage rectifier circuit 262 of the first high voltage power supply unit 26.
  • the output terminal 272a1 can acquire a positive high voltage with respect to the ground electrode 272a2.
  • the output end 272a1 is connected to the target 22, and the ground electrode 272a2 is connected to the intermediate electrode 24.
  • the X-ray control unit 51 shown in FIG. 2 is configured by, for example, an FPGA circuit.
  • the X-ray control unit 51 includes a reference clock signal generation unit 501 and a phase difference adjustment unit 502 inside.
  • the X-ray control unit 51 outputs a control signal whose phase is adjusted at a predetermined cycle to the first AC voltage generation unit 261 and the second AC voltage generation unit 271. That is, the first AC voltage generator 261 and the second AC voltage generator 271 generate a pulsed AC voltage having the same period corresponding to the period of the reference clock signal from the reference clock signal generator 501.
  • the X-ray control unit 51 controls each of the first AC voltage generation unit 261 and the second AC voltage generation unit 271 by controlling the phase difference adjustment unit 502 according to, for example, an operation of an operation member (not shown) by the user.
  • the phase difference of the AC voltage generated at can be adjusted.
  • the X-ray control unit 51 performs control so that the phases of the respective pulse waves have a predetermined relationship.
  • the phase difference adjustment unit 502 may be configured with a delay circuit including a variable resistor and a variable capacitor. Further, the capacitor and the switching element may be configured in multiple stages, and the phase difference may be adjusted by controlling the switching operation of the switching element.
  • the phase of at least one of the first AC power supply generation unit 261 and the second AC power supply generation unit 271 is delayed. In the present embodiment, the following description will be given assuming that the phase of the pulse wave by the second AC voltage generator 271 is delayed.
  • the DC voltage rectified by the first multiple voltage rectifier circuit 262 and the second multiple voltage rectifier circuit 272 described above each has a triangular wave-like fluctuation component (ripple).
  • This ripple is generated due to the charge / discharge time of the capacitors used in the first multiple voltage rectifier circuit 262 and the second multiple voltage rectifier circuit 272.
  • the horizontal axis is time t
  • the fluctuation component of the first high voltage V1 generated by the first multiple voltage rectifier circuit 262 is L1
  • the second component generated by the second multiple voltage rectifier circuit 272 is the second.
  • the variation component of the high voltage V2 is denoted by L2
  • the variation component of the acceleration voltage V3 for accelerating the electron beam emitted from the filament 21 is denoted by L3.
  • the first AC voltage generation unit 261 and the second AC voltage generation unit 271 generate a pulse wave with a predetermined period by the control signal from the X-ray control unit 51. Therefore, the DC voltage fluctuation components L1 and L2 output from the first multiple voltage rectifier circuit 262 and the second multiple voltage rectifier circuit 272 shown in FIG. 4 are generated by the first AC voltage generator 261 and the second AC voltage generator.
  • the pulse wave generated by the unit 271 has substantially the same period.
  • Each of the first multiple voltage rectifier circuit 262 and the second multiple voltage rectifier circuit 272 includes a plurality of capacitors.
  • FIG. 4A schematically shows an example when the phase is not controlled by the X-ray control unit 51 so as to have a predetermined relationship.
  • the potential difference from the ground of the fluctuation component L1 of the first high voltage V1 is V1_1a and the fluctuation component of the second high voltage V2.
  • the potential difference from the ground of L2 is V2_1a.
  • the potential difference of the fluctuation component L3 in the acceleration voltage V3 at time t1 is (V1_1a + V2_1a). Note that in FIG. 4, the values of the potential difference V1_1a from the ground and the potential difference V2_1a are assumed to be equal for the purpose of facilitating understanding of the invention.
  • the potential difference of the fluctuation component L1 of the first high voltage V1 is V1_2a (V1_1a> V1_2a), and the potential difference of the fluctuation component L2 of the second high voltage V2 from the ground is V2_2a ( V2_1a> V2_2a). Therefore, the potential difference of the fluctuation component L3 in the acceleration voltage V3 at time t2 is (V1_2a + V2_2a), which is a smaller potential difference than at time t1. Therefore, as shown in FIG. 4A, the fluctuation component L3 of the acceleration voltage V3 has periodicity and repeats increasing and decreasing. In FIG. 4, for the purpose of facilitating understanding of the invention, the potential difference V1_2a from the ground and the potential difference V2_2a are assumed to be equal.
  • the fluctuation component L3 generated in the acceleration voltage V3 between the filament 21 and the target 22 affects the acceleration of the electron beam emitted from the filament 21, and the velocity of the electron beam passing through the electron optical member 25 is the fluctuation component L3. It varies depending on the fluctuation period and amplitude. For this reason, the amount of aberration, particularly chromatic aberration, in the electron optical member 25 varies, and the region where the electron beam collides with the target 22, that is, the spot size of the emission point P varies. The variation in spot size varies the resolution of the projected image when X-rays emitted from the X-ray generator 2 are acquired by the detector 4, so that the measurement accuracy by the X-ray apparatus 100 cannot be maintained.
  • the phase adjustment unit 502 of the X-ray control unit 51 controls the phase of the AC voltage generated by the second AC voltage generation unit 271 in order to suppress the variation in spot size.
  • a control signal is output to AC voltage generator 271 to set the phases of fluctuation components L1 and L2 to a predetermined relationship.
  • the phase adjustment unit 502 delays the phase of the AC voltage by the second AC voltage generation unit 271, for example, the AC voltage of the first AC voltage generation unit 261 and the AC voltage of the second AC voltage generation unit 271. Is set to a half cycle (180 degrees).
  • phase of the fluctuation component L1 of the first multiple voltage rectifier circuit 261 and the phase of the fluctuation component L2 of the second multiple voltage rectifier circuit 272 are shifted by a half cycle (180 degrees). Note that the phase of the AC voltage from the first AC voltage generator 261 may be delayed.
  • FIG. 4B schematically shows an example when the phase is controlled by the X-ray control unit 51 to have a predetermined relationship.
  • the potential difference from the ground of the fluctuation component L1 is V1_1a
  • the potential difference from the ground of the fluctuation component L2 is V2_2a. Therefore, the potential difference of the fluctuation component L3 in the acceleration voltage V3 at time t1 is (V1_1a + V2_2a).
  • the potential difference of the fluctuation component L1 is V1_2a
  • the potential difference of the fluctuation component L2 from the ground is V2_1a.
  • the potential difference of the fluctuation component L3 in the acceleration voltage V3 at time t2 is (V1_2a + V2_1a). Since the potential difference V1_1a and the potential difference V2_1a are equal and the potential difference V1_2a and the potential difference V2_2a are equal, the potential difference of the fluctuation component L3 is substantially the same at time t1 and time t2, and the acceleration voltage V3 is smoothed. As a result, since the electron beam is accelerated without fluctuating due to the acceleration voltage V3, the electron beam is suppressed in the aberration amount due to the electron optical member 25, and the spot size is suppressed in the X-ray generation unit. 2 emits X-rays.
  • the X-rays emitted from the X-ray generator 2 irradiate the measurement object S and enter the detector 4.
  • the detector 4 detects transmitted X-rays that the mounting table 31 has transmitted through the measurement object S at every predetermined rotation angle, and outputs the detected X-rays to the control device 5 as an electrical signal.
  • the image generation unit 53 of the control device 5 generates projection image data of the measurement object S for each projection direction based on the electrical signal acquired for each rotation angle. That is, the image generation unit 53 generates projection image data of the measurement object S from a plurality of different directions.
  • the image reconstruction unit 54 of the control device 5 performs a known image reconstruction process using a plurality of projection image data of the object S to be measured, and three-dimensional data that is an internal structure (cross-sectional structure) of the object S Is generated.
  • the image reconstruction process includes a back projection method, a filtered back projection method, a successive approximation method, and the like.
  • the generated three-dimensional data of the internal structure of the measured object S is displayed on a display (not shown) or the like.
  • the phase of the fluctuation component L2 of the second high voltage V2 has a predetermined relationship with the phase of the fluctuation component L1 of the first high voltage V1 generated by the first high voltage power supply 26.
  • the second high voltage V2 is output.
  • the X-ray control unit 51 outputs the phase of the fluctuation component L1 of the first high voltage V1 output from the first high voltage power supply 26 and the second high voltage output from the second high voltage power supply 27. At least one of the first high voltage power supply 26 and the second high voltage power supply 27 is controlled so that the phase of the fluctuation component L2 of the voltage V2 is substantially shifted by 180 degrees.
  • the acceleration voltage V3 obtained by adding the first high voltage V1 and the second high voltage V2 the generation of the fluctuation component L3 is suppressed, so that the electron beam is accelerated without fluctuation due to the acceleration voltage V3.
  • the X-ray is emitted from the X-ray generation unit 2 in a state where the fluctuation of the aberration amount of the electron beam due to the electron optical member 25 is suppressed and the fluctuation of the spot size is suppressed. Therefore, fluctuations in the resolution of the projected image when X-rays emitted from the target are acquired by the detector 4 can be suppressed, and the measurement accuracy of the object to be measured can be maintained.
  • the electron beam is accelerated by the large acceleration voltage V3 obtained by the first high voltage power supply 26 and the second high voltage power supply 27, the brightness of the X-rays emitted from the target 22 can be increased. As a result, even when the object to be measured S is a large structure or the like, the measurement data of the internal structure can be acquired by the X-ray apparatus 100.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of the X-ray generator 2 according to the second embodiment.
  • the X-ray generation unit 2 according to the present embodiment includes a first intermediate electrode 241 and a second intermediate electrode 242 instead of the intermediate electrode 24 in the first embodiment.
  • the first intermediate electrode 241 and the second intermediate electrode 242 are provided between the filament 21 and the electro-optical member 25.
  • the first intermediate electrode 241 is provided on the filament 21 side, and the second intermediate electrode 242 is provided on the electro-optic member 25 side.
  • the second intermediate electrode 242 is grounded.
  • the first high voltage power supply unit 26 is electrically connected to the filament 21 and the first intermediate electrode 241, and applies a negative voltage to the filament 21 with respect to the first intermediate electrode 241.
  • the first high voltage power supply unit 26 is controlled by the X-ray control unit 51 and applies a first DC high voltage V ⁇ b> 1 between the filament 21 and the first intermediate electrode 241.
  • the second high voltage power supply unit 37 is electrically connected to the first intermediate electrode 241 and the second intermediate electrode 242, and applies a positive voltage to the second intermediate electrode 242 with respect to the first intermediate electrode 241.
  • the second high voltage power supply unit 37 is controlled by the X-ray control unit 51 and applies the second high voltage V ⁇ b> 2 between the first intermediate electrode 241 and the second intermediate electrode 242. Note that the second intermediate electrode 242 and the target 22 have the same potential.
  • FIG. 6A is a circuit configuration diagram of the first high voltage power supply unit 26
  • FIG. 6B is a circuit configuration diagram of the second high voltage power supply unit 37.
  • the first high voltage power supply unit 26 includes a first AC voltage generation unit 261 and a first multiple voltage rectifier circuit 262, as in the first embodiment.
  • the output terminal 262 a 2 on the secondary winding 261 b 2 side of the first multiple voltage rectifier circuit 262 is connected to the first intermediate electrode 241, and the output terminal 262 a 1 is connected to the filament 21.
  • the first multiple voltage rectifier circuit 262 boosts the voltage at a predetermined magnification while rectifying the AC voltage output from the first AC voltage generator 261, so that the output terminal is connected to the first intermediate electrode 241. 262a1 can acquire the negative high voltage V1.
  • the second high voltage power supply unit 37 includes a second AC voltage generation unit 371 and a second multiple voltage rectification circuit 372.
  • the second AC voltage generator 371 has the same circuit configuration as the first AC voltage generator 261. That is, when the voltage of the AC power supply 371a of the second AC voltage generator 371 is applied to the primary winding 371b1 of the transformer, a voltage is generated at both ends of the secondary winding 371b2.
  • the second multiple voltage rectifier circuit 372 has the same circuit configuration as the first multiple voltage rectifier circuit 262.
  • the second multiple voltage rectifier circuit 372 is provided with the polarity of the plurality of diodes without being inverted with respect to the polarity of the plurality of diodes provided in the first multiple voltage rectifier circuit 262.
  • the ground electrode 372 a 2 of the second multiple voltage rectifier circuit 372 is connected to the second intermediate electrode 242, and the output end 372 a 1 is connected to the first intermediate electrode 241.
  • the second multiple voltage rectifier circuit 372 boosts the voltage at a predetermined magnification while rectifying the AC voltage output from the second AC voltage generator 371, so that the second intermediate voltage 241
  • the intermediate electrode 242 can acquire a positive high voltage V2.
  • the X-ray control unit 51 controls the phase of the AC voltage with respect to the second AC voltage generation unit 371 in the same manner as in the first embodiment in order to suppress the variation in spot size.
  • a control signal is output so as to control, so that the phases of the fluctuation components L1 and L2 are shifted by a half cycle (180 degrees). That is, the X-ray controller 51 delays the phase of the AC voltage by the second AC voltage generator 371 in the same manner as shown in FIG.
  • the phase difference from the AC voltage of the second AC voltage generator 371 is set to a half cycle (180 degrees).
  • what delays the phase of the alternating voltage by the 1st alternating voltage generation part 261 is also contained in 1 aspect of this invention. As a result, electrons emitted from the filament 21 are accelerated in a state in which the fluctuation component L3 of the acceleration voltage V3 is smoothed so as to be substantially constant.
  • a predetermined acceleration voltage is applied to the electron beam between the filament 21 and the second intermediate electrode 242. Further, since the second intermediate electrode 242 and the target 22 have the same potential, the electron beam that has passed through the second intermediate electrode 242 is not accelerated until it collides with the target 22. That is, the electron optical member 25 converges the electron beam traveling at a constant speed. Therefore, compared to the case where the electron optical member 25 converges the electron beam accelerated between the intermediate electrode 24 and the target 22 as in the first embodiment, the ripple generated by the second high voltage power supply 27 is reduced. It can be made difficult to be affected, and the spot size when the electron beam collides with the target 22 can be reduced.
  • a first intermediate electrode 241 was disposed between the filament 21 and the target 22, and a second intermediate electrode 242 was disposed between the first intermediate electrode 241 and the target 22.
  • the first high voltage power supply 26 applies a first high voltage V 1 between the filament 21 and the first intermediate electrode 241, and the second high voltage source 37 is connected between the first intermediate electrode 241 and the second intermediate electrode 242.
  • a second high voltage V2 is applied between them.
  • the electron optical member 25 is disposed between the second intermediate electrode 242 and the target 22.
  • the acceleration is terminated by the first high voltage power supply 26 and the second high voltage power supply 37, and the electron beam traveling at a constant speed can be converged by the electron optical member 25, so that the electron beam collides with the target 22.
  • the spot size can be reduced.
  • the resolution at the time of measurement of the measurement object S by the X-ray apparatus 100 can be increased.
  • the X-ray generator 30 according to the second embodiment since the second intermediate electrode 242 is grounded, the target 22 having the same potential as the second intermediate electrode 242 has a ground potential. Generally, since the mounting table 31 is grounded via the frame 6 or the like, the object S to be measured mounted on the mounting table 31 and the target 22 having the ground potential have the same potential.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and different points will be mainly described. Points that are not particularly described are the same as those in the first embodiment.
  • the X-ray emitted from the target is measured using a test chart or the like, and the phase of the first and second high voltage power supply units is controlled based on the measurement result. Different from form.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the configuration of the X-ray generator 30 according to the third embodiment.
  • the control device 5 of the X-ray apparatus 100 further includes an image evaluation unit 55 as a function, and the X-ray generation device 30 has the same configuration as that of the first embodiment.
  • X-rays from the X-ray generator 2 are incident on the detector 4 after irradiating a test piece TP (for example, a JIMA chart) in which fine slits and the like are formed.
  • TP for example, a JIMA chart
  • the detector 4 converts the intensity distribution of the transmitted X-rays that have passed through the test piece TP into an electrical signal and outputs the electrical signal to the image generation unit 53 of the control device 5.
  • the image generation unit 53 generates projection image data of the test piece TP based on the input electrical signal.
  • the image evaluation unit 55 uses the generated projection image data to determine the sharpness of the projected image of the edge portion based on the contrast of the slits and the like formed on the test piece TP. In this case, the image evaluation unit 55 determines that the sharpness is low when the contrast is low. When the sharpness is lower than the predetermined threshold, the image evaluation unit 55 determines that the spot size of the electron beam has changed due to the influence of the fluctuation component L3 of the acceleration voltage V3.
  • the predetermined value is a value measured and calculated based on an experiment or the like, and is stored in a predetermined storage area (not shown) in advance.
  • a control signal is output to the second AC voltage generator 271 so that the phases of the fluctuation components L1 and L2 are shifted by a half cycle (180 degrees).
  • an amount of phase shift from the state at the time of measurement is set in advance based on the difference between the detected sharpness and the threshold value.
  • a table or the like in which the difference between the detected sharpness and the threshold value is associated with the amount of phase shift is stored in a predetermined storage area in advance.
  • one that delays the phase of the pulse wave by the first AC voltage generator 261 is also included in one aspect of the present invention.
  • the X-ray control unit 51 may adjust the phase of the AC voltage by the second AC voltage generation unit 271 in accordance with the operation of an operation member (not shown) performed by the user who has received the notification.
  • the following functions and effects are obtained in addition to the functions and effects obtained by the first embodiment.
  • the detector 4 detects a projection image of the test piece TP generated by the X-rays generated from the target 22, and the image generation unit 53 of the control device 5 acquires the projection image data of the test piece TP detected by the detector 4.
  • the image evaluation unit 55 determines the sharpness using the projection image data.
  • the X-ray control unit 51 controls at least one of the first high voltage power supply 26 or the second high voltage power supply 27 based on the determined sharpness.
  • the first high-voltage power supply 26 or the second high-voltage power supply 26 or the second high-voltage power supply 26 is checked while checking the fluctuation component L3 generated in the acceleration voltage V3 by performing feedback using the sharpness of the projection image data based on the electric signal output from the detector 4.
  • At least one of the voltage power sources 27 can be adjusted. As a result, the adjustment accuracy of the phase difference is improved, and the variation of the spot size when the electron beam collides with the target 22 is suppressed, thereby contributing to the improvement of the measurement accuracy.
  • the case where the X-ray generator 30 is configured using the X-ray generator 2 described in the second embodiment is also included in one aspect of the present invention.
  • the spot size when the electron beam collides with the target 22 can be suppressed, the resolution at the time of measurement of the measurement object S by the X-ray apparatus 100 can be increased.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the configuration of the X-ray generator 30 in the fourth embodiment.
  • the X-ray generator 2 of the present embodiment is provided with a first intermediate electrode 241 and a second intermediate electrode 242 instead of the intermediate electrode 24 in the first embodiment,
  • a third high voltage power supply unit 28 is provided in series.
  • the first intermediate electrode 241 and the second intermediate electrode 242 are provided between the filament 21 and the electro-optical member 25.
  • the first intermediate electrode 241 is provided on the filament 21 side
  • the second intermediate electrode 242 is provided on the electro-optic member 25 side.
  • the first high voltage power supply unit 26 is electrically connected to the filament 21 and the first intermediate electrode 241, and applies a negative voltage to the filament 21 with respect to the first intermediate electrode 241.
  • the first high voltage power supply unit 26 is controlled by the X-ray control unit 51 and applies the first high voltage V ⁇ b> 1 between the filament 21 and the first intermediate electrode 241.
  • the second high voltage power supply unit 37 is electrically connected to the first intermediate electrode 241 and the second intermediate electrode 242, and applies a positive voltage to the second intermediate electrode 242 with respect to the first intermediate electrode 241.
  • the second high voltage power supply unit 37 is controlled by the X-ray control unit 51 and applies the second high voltage V ⁇ b> 2 between the first intermediate electrode 241 and the second intermediate electrode 242.
  • the third high voltage power supply unit 28 is electrically connected to the second intermediate electrode 242 and the target 22, and applies a positive voltage to the target 22 with respect to the second intermediate electrode 242.
  • the third high voltage power supply unit 28 is controlled by the X-ray control unit 51 and applies a third high voltage V4 between the second intermediate electrode 242 and the target 22.
  • FIG. 9A is a circuit configuration diagram of the first high voltage power supply unit 26
  • FIG. 9B is a circuit configuration diagram of the second high voltage power supply unit 37
  • FIG. 9C is a diagram of the third high voltage power supply unit 28. It is a circuit block diagram.
  • the first high voltage power supply unit 26 and the second high voltage power supply unit 37 have the same circuit configuration as the first high voltage power supply unit 26 and the second high voltage power supply unit 37 in the second embodiment shown in FIG. .
  • the output terminal 262 a 2 on the secondary winding 261 b 2 side of the first multiple voltage rectifier circuit 262 is connected to the first intermediate electrode 241, and the output terminal 262 a 1 is connected to the filament 21.
  • the ground electrode 372 a 2 of the second multiple voltage rectifier circuit 372 is connected to the second intermediate electrode 242, and the output end 372 a 1 is connected to the first intermediate electrode 241. Therefore, the first multiple voltage rectifier circuit 262 boosts the voltage at a predetermined magnification while rectifying the AC voltage output from the first AC voltage generator 261, so that the output terminal is connected to the first intermediate electrode 241. 262a1 can acquire the negative high voltage V1.
  • the second multiple voltage rectifier circuit 372 boosts the voltage at a predetermined magnification while rectifying the AC voltage output from the second AC voltage generator 371, thereby increasing the second intermediate electrode with respect to the first intermediate electrode 241. 242 can acquire a positive high voltage V2.
  • the third high voltage power supply unit 28 includes a third AC voltage generation unit 281 and a third multiple voltage rectification circuit 282.
  • the third AC voltage generator 281 has the same configuration as the first AC voltage generator 261. That is, when the voltage of the AC power supply 281a of the third AC voltage generator 281 is applied to the primary winding 281b1 of the transformer, a voltage is generated at both ends of the secondary winding 281b2.
  • the third multiple voltage rectifier circuit 282 has the same circuit configuration as the second multiple voltage rectifier circuit 272 according to the first embodiment. That is, the polarity of the plurality of diodes in the third multiple voltage rectifier circuit 282 is inverted with respect to the first multiple voltage rectifier circuit 262.
  • the ground electrode 282 a 2 of the third multiple voltage rectifier circuit 282 is connected to the second intermediate electrode 242, and the output end 282 a 1 is connected to the target 22. Therefore, the third multiple voltage rectifier circuit 282 boosts the voltage at a predetermined magnification while rectifying the AC voltage output from the third AC voltage generator 281, thereby causing the target 22 to be compared with the second intermediate electrode 242. Can obtain a positive high voltage V3.
  • the reference clock signal generation unit 501 of the X-ray control unit 51 includes pulses having the same period corresponding to the period of the reference clock signal to the first AC voltage generation unit 261, the second AC voltage generation unit 371, and the third AC voltage generation unit 281.
  • the control signal for generating the AC voltage is output.
  • the phase adjustment units 502 a and 502 b of the X-ray control unit 51 delay the phase of the AC voltage from two of the first AC voltage generation unit 261, the second AC voltage generation unit 371, and the third AC voltage generation unit 281. As a result, the generation of the fluctuation component L3 in the acceleration voltage V3 is suppressed.
  • the phase of the AC voltage by the second AC voltage generation unit 272 and the third AC voltage generation unit 281 is delayed will be described.
  • the phase adjustment unit 502 a of the X-ray control unit 51 delays the phase of the AC voltage by the second AC voltage generation unit 371, for example, the AC voltage of the first AC voltage generation unit 261 and the second AC voltage generation unit 371.
  • the phase difference from the AC voltage is set to 120 degrees.
  • the phase adjustment unit 502b delays the phase of the AC voltage by the third AC voltage generation unit 281 so that, for example, the AC voltage of the second AC voltage generation unit 371 and the AC voltage of the third AC voltage generation unit 281 are The phase difference is set to 120 degrees.
  • FIG. 10 schematically shows a state in which the fluctuation component of the acceleration voltage V3 is controlled.
  • the horizontal axis is time t
  • the fluctuation component generated by the first multiple voltage rectification circuit 262 is L1
  • the fluctuation component generated by the second multiple voltage rectification circuit 372 is L2
  • the third multiple voltage rectification is denoted by L4
  • the variation component generated by the circuit 282 is denoted by L4
  • the variation component of the acceleration voltage V3 for accelerating the electron beam emitted from the filament 21 is denoted by L3.
  • the position of the second intermediate electrode 242 is the ground
  • the potential difference from the ground of the fluctuation component L1 is V1_1a
  • the potential difference from the ground of the fluctuation component L2 is V2_2a
  • the potential difference from the ground of the component L4 is V4_2a. Therefore, the fluctuation component L3 of the acceleration voltage V3 at time t1 is (V1_1a + V2_2a + V4_2a).
  • 1a indicated by the subscript indicates the potential at the peak of each fluctuation component
  • 2a indicated by the subscript indicates the potential of each fluctuation component when the phase is shifted by 120 degrees from the peak. Show.
  • the potential difference of the fluctuation component L1 is V1_2a
  • the potential difference of the fluctuation component L2 is V2_1a
  • the potential difference of the fluctuation component L4 is V4_2a. Therefore, the fluctuation component L3 of the acceleration voltage V3 at time t2 is (V1_2a + V2_1a + V4_2a).
  • the potential difference of the fluctuation component L1 is V1_2a
  • the potential difference of the fluctuation component L2 is V2_2a
  • the potential difference of the fluctuation component L4 is V4_1a. Therefore, the fluctuation component L3 of the acceleration voltage V3 at time t3 is (V1_2a + V2_2a + V4_1a).
  • any one of the fluctuation components L1, L2, and L3 is a peak potential, and the remaining two are potentials in a state where the phase is shifted by 120 degrees from the peak time. Therefore, the potentials (V1_1a + V2_2a + V4_2a), (V1_2a + V2_1a + V4_2a) and (V1_2a + V2_2a + V4_1a) of the fluctuation component L3 of the acceleration voltage V3 between the filament 21 and the target 22 at times t1, t2, and t3 are It becomes substantially the same.
  • the potential difference between the filament 21 and the target 22 varies at timings different from the times t1, t2, and t3.
  • the fluctuation components generated in the first high-voltage power supply unit 26, the second high-voltage power supply unit 37, and the third high-voltage power supply unit 28 are equal, Can be suppressed to 1/9 of the amplitude of the fluctuation component generated in the part. Therefore, as a result, the electron beam is accelerated without being fluctuated by the acceleration voltage V3, so that the electron beam is suppressed in the aberration amount due to the electron optical member 25, and the spot size is suppressed in the X-ray state.
  • X-rays are emitted from the generator 2.
  • a first intermediate electrode 241 was disposed between the filament 21 and the target 22, and a second intermediate electrode 242 was disposed between the first intermediate electrode 241 and the target 22.
  • the first high voltage power supply 26 applies a first high voltage V 1 between the filament 21 and the first intermediate electrode 241, and the second high voltage source 37 is connected between the first intermediate electrode 241 and the second intermediate electrode 242.
  • a second high voltage V 2 is applied between them, and the third high voltage power supply 28 applies a third high voltage V 4 between the second intermediate electrode 242 and the target 22.
  • the X-ray control unit 51 includes the phase of the fluctuation component L1 of the first high voltage V1 output from the first high voltage power supply 26 and the fluctuation component of the second high voltage V2 output from the second high voltage power supply 37. Control is performed so that two of the phase of L2 and the phase of the fluctuation component L4 of the third high voltage V4 output from the third high voltage power supply 28 are substantially shifted by 120 degrees. Therefore, even when the number of high voltage power supplies is increased for the purpose of increasing the acceleration of the electron beam, the fluctuation component L3 is suppressed from being generated in the acceleration voltage V3, and the spot size fluctuation can be suppressed. In this state, X-rays are emitted from the X-ray generator 2. Therefore, fluctuations in the resolution of the projected image when X-rays emitted from the target are acquired by the detector 4 can be suppressed, and the measurement accuracy of the object to be measured can be maintained.
  • the X-ray control unit 51 determines (360 degrees / n) for each (n ⁇ 1) high-voltage power supply units. It is only necessary to adjust so that the phase is shifted.
  • the phase of each high-voltage power supply may be controlled using an image obtained by photographing the test piece TP. That is, at least two of the first high voltage power supply unit 26, the second high voltage power supply unit 37, and the third high voltage power supply unit 28 may be adjusted while confirming the fluctuation component L3 generated in the acceleration voltage V3. As a result, the adjustment accuracy of the phase difference is improved, and the variation of the spot size when the electron beam collides with the target 22 is suppressed, thereby contributing to the improvement of the measurement accuracy.
  • the structure manufacturing system of the present embodiment creates a molded product such as an electronic component including, for example, an automobile door portion, an engine portion, a gear portion, and a circuit board.
  • FIG. 11 is a block diagram showing an example of the configuration of the structure manufacturing system 400 according to the present embodiment.
  • the structure manufacturing system 400 includes the X-ray apparatus 100, the design apparatus 410, the molding apparatus 420, the control system 430, and the repair apparatus 440 described in the first to fourth embodiments.
  • the design device 410 performs a design process for creating design information related to the shape of the structure.
  • the design information is information indicating the coordinates of each position of the structure.
  • the design information is output to the molding apparatus 420 and a control system 430 described later.
  • the molding apparatus 420 performs a molding process for creating and molding a structure using the design information created by the design apparatus 410.
  • the molding apparatus 420 includes one that performs at least one of casting, forging, and cutting in one embodiment of the present invention.
  • the X-ray apparatus 100 performs a measurement process for measuring the shape of the structure molded by the molding apparatus 420.
  • the X-ray apparatus 100 outputs information (hereinafter referred to as shape information) indicating the coordinates of the structure, which is a measurement result of the structure, to the control system 430.
  • the control system 430 includes a coordinate storage unit 431 and an inspection unit 432.
  • the coordinate storage unit 431 stores design information created by the design apparatus 410 described above.
  • the inspection unit 432 determines whether the structure molded by the molding device 420 is molded according to the design information created by the design device 410. In other words, the inspection unit 432 determines whether or not the molded structure is a good product. In this case, the inspection unit 432 reads the design information stored in the coordinate storage unit 431 and performs an inspection process for comparing the design information with the shape information input from the X-ray apparatus 100. The inspection unit 432 compares, for example, the coordinates indicated by the design information with the coordinates indicated by the corresponding shape information as the inspection processing, and if the coordinates of the design information and the coordinates of the shape information match as a result of the inspection processing. It is determined that the product is a non-defective product molded according to the design information.
  • the inspection unit 432 determines whether or not the coordinate difference is within a predetermined range, and if it is within the predetermined range, it can be restored. Judged as a defective product.
  • the inspection unit 432 outputs repair information indicating the defective portion and the repair amount to the repair device 440.
  • the defective part is the coordinate of the shape information that does not match the coordinate of the design information
  • the repair amount is the difference between the coordinate of the design information and the coordinate of the shape information in the defective part.
  • the repair device 440 performs a repair process for reworking a defective portion of the structure based on the input repair information. The repair device 440 performs again the same process as the molding process performed by the molding apparatus 420 in the repair process.
  • step S1 the design apparatus 410 creates design information related to the shape of the structure by the design process, and proceeds to step S2.
  • step S2 the forming apparatus 420 creates and forms a structure based on the design information by the forming process, and proceeds to step S3.
  • step S3 the X-ray apparatus 100 performs a measurement process, measures the shape of the structure, outputs shape information, and proceeds to step S4.
  • step S4 the inspection unit 432 performs an inspection process for comparing the design information created by the design apparatus 410 with the shape information measured and output by the X-ray apparatus 100, and proceeds to step S5.
  • step S5 based on the result of the inspection process, the inspection unit 432 determines whether or not the structure formed by the forming apparatus 420 is a non-defective product. If the structure is a non-defective product, that is, if the coordinates of the design information coincide with the coordinates of the shape information, an affirmative determination is made in step S5 and the process ends. If the structure is not a non-defective product, that is, if the coordinates of the design information do not match the coordinates of the shape information, a negative determination is made in step S5 and the process proceeds to step S6.
  • step S6 the inspection unit 432 determines whether or not the defective part of the structure can be repaired. If the defective part is not repairable, that is, if the difference between the coordinates of the design information and the shape information in the defective part exceeds the predetermined range, a negative determination is made in step S6 and the process ends. If the defective part can be repaired, that is, if the difference between the coordinates of the design information and the shape information in the defective part is within a predetermined range, an affirmative determination is made in step S6 and the process proceeds to step S7. In this case, the inspection unit 432 outputs repair information to the repair device 440. In step S7, the repair device 440 performs a repair process on the structure based on the input repair information, and returns to step S3. As described above, the repair device 440 performs again the same processing as the molding processing performed by the molding device 420 in the repair processing.
  • the X-ray apparatus 100 performs a measurement process for acquiring shape information of a structure created by the molding apparatus 420 based on the design process of the design apparatus 410, and the inspection unit 432 of the control system 430 performs the measurement process.
  • the inspection processing is performed to compare the shape information acquired in this way with the design information created by the design processing. Therefore, it is possible to determine whether or not a structure is a non-defective product created according to design information by inspecting the defect of the structure and information inside the structure by nondestructive inspection. Contribute to.
  • the repair device 440 performs the repair process for performing the molding process again on the structure based on the comparison result of the inspection process. Therefore, when the defective portion of the structure can be repaired, the same processing as the molding process can be performed again on the structure, which contributes to the manufacture of a high-quality structure close to design information.
  • a configuration in which the output voltage from the first high voltage power supply unit 26 and / or the second high voltage power supply unit 27 or 37 is variably included is also included in one aspect of the present invention.
  • the voltage generated in the secondary winding 261b2 is made variable by providing a configuration in which the voltage applied to the midpoint of the primary winding 261b1 is variable.
  • the output voltage from the first multiple voltage rectifier circuit 262 can be made variable.
  • the ripple waveform is not limited to a triangular waveform.
  • the ripple waveform is triangular. It becomes.
  • the high voltage power supply unit is configured with an AC voltage having a period longer than the charge / discharge time, a trapezoidal ripple component is generated. Even when such a ripple component occurs, the present invention can be applied to suppress the generation of a fluctuation component in the acceleration voltage between the filament 21 and the target 22.
  • the X-ray generator 2 and the detector 4 may be moved relative to the measurement object S in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions. Further, instead of rotating the mounting table 31 around the rotation axis Yr, the X-ray generator 2 and the detector 4 may be rotated relative to the mounting table 31, that is, rotated around the rotation axis Yr. .
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention. .

Abstract

 X線発生装置は、カソードから放出された電子線がターゲットに到達することによりX線を放出するX線発生装置であって、カソードおよびターゲットの間で互いに直列に接続され、電子線をそれぞれ加速する第1及び第2の高電圧電源を有し、第2の高電圧電源は、第1の高電圧電源が発生する第1の高電圧の変動成分の位相に対して第2の高電圧電源が発生する第2の高電圧の変動成分の位相が所定の関係となるように第2の高電圧を出力する。

Description

X線発生装置、X線装置および構造物の製造方法
 本発明は、X線発生装置、X線装置および構造物の製造方法に関する。
 従来から、フィラメントとターゲット間に高電圧を印加することで、フィラメントから放出された電子線をターゲットに衝突させて、X線を発生させるX線源が知られている(たとえば特許文献1)。
日本国特開2004-504710号公報
 しかしながら、高電圧電源による高電圧に存在する大きな変動成分に起因して電子線の加速にばらつきが生じるため、電子線を電子光学系でターゲットに収束させる場合、その電子光学系で発生する収差量が変動する。その結果、電子線がターゲットに衝突する際のスポットサイズが変動し、投影像の分解能が低下して計測精度を劣化させるという問題がある。
 本発明の第1の態様によると、カソードから放出された電子線がターゲットに到達することによりX線を放出するX線発生装置であって、カソードおよびターゲットの間で互いに直列に接続され、電子線をそれぞれ加速する第1及び第2の高電圧電源を有し、第2の高電圧電源は、第1の高電圧電源が発生する第1の高電圧の変動成分の位相に対して第2の高電圧電源が発生する第2の高電圧の変動成分の位相が所定の関係となるように第2の高電圧を出力する。
 本発明の第2の態様によると、第1の態様のX線発生装置において、第1の高電圧電源から出力される第1の高電圧の変動成分の位相と、第2の高電圧電源から出力される第2の高電圧の変動成分の位相とが所定の関係となるように、第1の高電圧電源または第2の高電圧電源の少なくとも一方を制御する位相設定部を備えることが好ましい。
 本発明の第3の態様によると、第2の態様のX線発生装置において、第1の高電圧の変動成分の周期と、第2の高電圧の変動成分の周期とは、実質的に同一であり、位相設定部は、第1の高電圧の変動成分の位相と第2の高電圧の変動成分の位相とが実質的に180度ずれるように、第1の高電圧電源または第2の高電圧電源の少なくとも一方を制御することが好ましい。
 本発明の第4の態様によると、第2または第3の態様のX線発生装置において、第1の高電圧電源と第2の高電圧電源は、交流電圧発生部と、交流電圧発生部から出力された電圧に対して所定倍の第1または第2の高電圧を生成する多倍圧整流回路とを有し、交流電圧発生部は、位相設定部から出力される制御信号に基づいて、所定の周期の交流電圧を発生すことが好ましい。
 本発明の第5の態様によると、第4の態様のX線発生装置において、多倍圧整流回路は、複数の静電容量素子を備えることが好ましい。
 本発明の第6の態様によると、第2乃至第5の何れかの態様のX線発生装置において、カソードとターゲットとの間に配置された第1の中間電極と、第1の中間電極とターゲットとの間に配置された第2の中間電極と、を更に備え、第1の高電圧電源は、カソードと第1の中間電極との間に第1の高電圧を印加し、第2の高電圧源は、第1の中間電極と第2の中間電極との間に第2の高電圧を印加することが好ましい。
 本発明の第7の態様によると、第6の態様のX線発生装置において、第2の中間電極とターゲットとの間に配置された電子線収束部を更に備えることが好ましい。
 本発明の第8の態様によると、第2乃至第5の何れかの態様のX線発生装置において、カソードとターゲットとの間に配置された第1の中間電極を更に備え、第1の高電圧電源は、カソードと第1の中間電極との間に第1の高電圧を印加し、第2の高電圧源は、第1の中間電極とターゲットとの間に第2の高電圧を印加することが好ましい。
 本発明の第9の態様によると、第8の態様のX線発生装置において、第1の中間電極とターゲットとの間に配置された電子線収束部を更に備えることが好ましい。
 本発明の第10の態様によると、第2乃至第9の何れかの態様のX線発生装置において、ターゲットから発生されるX線を検出するX線検出部を更に備え、位相設定部は、X線検出部の検出出力に基づき、第1の高電圧電源または第2の高電圧電源の少なくとも一方を制御することが好ましい。
 本発明の第11の態様によると、カソードから放出された電子線がターゲットに到達することによりX線を放出するX線発生装置であって、カソードとターゲットとの間に配置された第1の中間電極と、カソードと第1の中間電極との間に第1の高電圧を印加する第1の高電圧電源と、第1の中間電極とターゲットとの間に配置された第2の中間電極と、第1の中間電極と第2の中間電極との間に第2の高電圧を印加する第2の高電圧電源と、第2の中間電極とターゲットとの間に第3の高電圧を印加する第3の高電圧電源と、第1の高電圧電源から出力される第1の高電圧の変動成分の位相と、第2の高電圧電源から出力される第2の高電圧の変動成分の位相と、第3の高電圧電源から出力される第2の高電圧の変動成分の位相とが所定の関係となるように、第1の高電圧電源と第2の高電圧電源と第3の高電圧電源との少なくとも2つを制御する位相設定部とを備える。
 本発明の第12の態様によると、第11の態様のX線発生装置において、第1の高電圧の変動成分の周期と、第2の高電圧の変動成分の周期と、第3の高電圧の変動成分の周期とは、ほぼ同一であり、位相設定部は、第1の高電圧の変動成分の位相および第2の高電圧の変動成分の位相と、第2の高電圧の変動成分の位相および第3の高電圧の変動成分の位相とがそれぞれ実質的に120度ずれるように、第1の高電圧電源と第2の高電圧電源と第3の高電圧電源とのうちの少なくとも2つを制御することが好ましい。
 本発明の第13の態様によると、第11または第12の態様のX線発生装置において、第1の高電圧電源と第2の高電圧電源と第3の高電圧電源とは、交流電圧発生部と、交流電圧発生部から出力された電圧に対して所定倍の第1の高電圧、第2の高電圧または第3の高電圧を生成する多倍圧整流回路とを有し、交流電圧発生部は、位相設定部から出力される制御信号に基づいて、所定の周期の交流電圧を発生することが好ましい。
 本発明の第14の態様によると、第13の態様のX線発生装置において、多倍圧整流回路は、複数の静電容量素子を備えることが好ましい。
 本発明の第15の態様によると、第11乃至第14の何れかの態様のX線発生装置において、ターゲットから発生されるX線を検出するX線検出部を更に備え、位相設定部は、X線検出部の検出出力に基づき、第1の高電圧電源と第2の高電圧電源と第3の高電圧電源とのうちの少なくとも2つを制御することが好ましい。
 本発明の第16の態様によると、X線装置は、第1乃至第15の何れかの態様のX線発生装置と、X線発生装置から放射され、被測定物を通過したX線を検出する検出部と、被測定物に対してX線発生装置および検出部を相対的に移動させる移動部とを備える。
 本発明の第17の態様によると、第16の態様のX線装置において、被測定物に対するX線発生装置および検出部の位置が異なる状態で、検出部より検出された複数の投影データに基づいて、被測定物の内部構造情報を生成する再構成部を備えることが好ましい。
 本発明の第18の態様によると、構造物の製造方法は、構造物の形状に関する設計情報を作成し、設計情報に基づいて構造物を作成し、作成された構造物の形状を、第17の態様のX線装置を用いて計測して形状情報を取得し、取得された形状情報と設計情報とを比較する。
 本発明の第19の態様によると、第18の態様の構造物の製造方法において、形状情報と設計情報との比較結果に基づいて実行され、構造物の再加工を行うことが好ましい。
 本発明の第20の態様によると、第19の態様の構造物の製造方法において、構造物の再加工は、設計情報に基づいて構造物の作成を再度行うことが好ましい。
 本発明によれば、電子線を加速するための加速電圧に生じる変動成分の影響を低減できる。
本発明の実施の形態によるX線装置の構成を示す図 第1の実施の形態によるX線発生部の構成を示す図 第1および第3の実施の形態による高電圧電源を説明する回路図 第1~第3の実施の形態において、第1および第2多倍圧整流回路により生じる電圧の変動成分と、加速電圧の変動成分とを説明する図 第2の実施の形態によるX線発生装置の構成を示す図 第2の実施の形態による高電圧電源を説明する回路図 第3の実施の形態によるX線発生装置の構成を示す図 第4の実施の形態によるX線発生装置の構成を示す図 第4の実施の形態による高電圧電源を説明する回路図 第4の実施の形態において、第1、第2多および第3倍圧整流回路により生じる電圧の変動成分と、加速電圧の変動成分とを説明する図 第5の実施の形態による構造物製造システムの構成を説明する図 構造物製造システムの処理を説明するフローチャート
-第1の実施の形態-
 図面を参照しながら、本発明の第1の実施の形態によるX線装置について説明する。X線装置は、被測定物にX線を照射して、被測定物を透過した透過X線を検出することにより、被測定物の内部情報(たとえば内部構造)等を非破壊で取得する。被測定物が、たとえば機械部品や電子部品等の産業用部品が対象である場合には、X線装置は産業用部品を検査する産業用X線CT検査装置と呼ばれる。
 また、本実施の形態は、発明の趣旨の理解のために具体的に説明するためのものであり、特に指定の無い限り、本発明を限定するものではない。
 図1は本実施の形態によるX線装置100の構成の一例を示す図である。なお、説明の都合上、X軸、Y軸、Z軸からなる座標系を図示の通りに設定する。
 X線装置100は、筐体1、X線発生部2、載置部3、検出器4、制御装置5およびフレーム6を備えている。筐体1は、工場等の床面にXZ平面と実質的に平行(水平)となるように配置され、内部にX線発生部2と、載置部3と、検出器4と、フレーム6とが収容される。筐体1は、X線が筐体1の外部に漏洩しないようにするため、材料として鉛を含む。
 X線発生部2は、制御装置5による制御に応じて、図1に示す出射点Pを頂点としてZ軸に平行な光軸Zrに沿って、Z軸+方向へ向けて円錐状に広がるX線(いわゆるコーンビーム)を放射する。この出射点Pは後述するX線発生部2内を伝搬する電子線の焦点位置と一致する。すなわち、光軸Zrは、X線発生部2の電子線の焦点位置である出射点Pと、後述する検出器4の撮像領域の中心とを結ぶ軸である。なお、X線発生部2は円錐状のX線を放射するものに代えて、扇状のX線(いわゆるファンビーム)や線状のX線(いわゆるペンシルビーム)を放射するものについても本発明の一態様に含まれる。X線発生部2は、たとえば約50eVの超軟X線、約0.1~2keVの軟X線、約2~20keVのX線および約20~100keVの硬X線の少なくとも1つを照射する。なお、X線発生部2の詳細については説明を後述する。
 載置部3は、被測定物Sが載置される載置台31と、回転駆動部32、X軸移動部33、Y軸移動部34およびZ軸移動部35からなるマニピュレータ部36とを備え、X線発生部2よりもZ軸+側に設けられている。載置台31は、回転駆動部32により回転可能に設けられ、後述するように回転駆動部32による回転軸YrがX軸、Y軸、Z軸方向に移動する際に、ともに移動する。回転駆動部32は、たとえば電動モータ等によって構成され、後述する制御装置5により制御されて駆動した電動モータが発生する回転力によって、Y軸に平行であり、かつ、載置台31の中心を通過する軸を回転軸Yrとして載置台31を回転させる。X軸移動部33、Y軸移動部34およびZ軸移動部35は、制御装置5により制御されて、X線発生部2から射出されたX線の照射範囲内に被測定物Sが位置するように、載置台31をX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向にそれぞれ移動させる。さらに、Z軸駆動部35は、制御装置5により制御されて、X線発生部2から被測定物Sまでの距離が、撮影される画像における被測定物Sの拡大率に応じた距離となるように載置台31をZ軸方向に移動させる。
 図1に示す検出器4は、X線発生部2および載置台31よりもZ軸+側に設けられている。すなわち、載置台31は、Z軸方向において、X線発生部2と検出器4との間に設けられる。検出器4は、XY平面に平行な入射面41を有し、X線発生部2から放射され、載置台31上に載置された被測定物Sを透過した透過X線を含むX線が入射面41に入射する。検出器4は、公知のシンチレーション物質を含むシンチレータ部と、シンチレータ部により放出された光を受光する受光部等とによって構成され、シンチレータ部の入射面41に入射したX線を光エネルギーに変換して、その光エネルギーを上記の受光部で電気エネルギーに変換し、電気信号として制御装置5へ出力する。なお、検出器4は、入射するX線を光エネルギーに変換することなく電気信号に変換して出力してもよい。また、検出器4は、シンチレータ部と受光部とがそれぞれ複数の画素として分割された構造を有しており、それらの画素は2次元的に配列されている。これにより、X線発生部2から放射され、被測定物Sを通過したX線の強度分布を一括で取得できる。したがって、1回の撮影で被測定物Sの全体の投影像を取得することができる。
 フレーム6は、X線発生部2と載置部3のマニピュレータ部36と検出器4とを支持する。このフレーム6は、十分な剛性を有して製造される。したがって、被測定物Sの投影像を取得中に、X線発生部2、マニピュレータ部36および検出器4の相対位置が変化することなく支持することが可能となる。また、フレーム6は除振機構61により支持されており、外部で発生した振動がフレーム6にそのまま伝達することを防いでいる。
 制御装置5は、マイクロプロセッサやその周辺回路等を有しており、不図示の記憶媒体(たとえばフラッシュメモリ等)に予め記憶されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、X線装置100の各部を制御する。制御装置5は、X線発生部2の動作を制御するX線制御部51、マニピュレータ部36の駆動動作を制御するマニピュレータ制御部52、検出器4から出力された電気信号に基づいて被測定物SのX線投影画像データを生成する画像生成部53と、マニピュレータ部36を制御しながら、それぞれ投影方向の異なる被測定物Sの投影画像データに基づいて公知の画像再構成処理を施して被測定物Sの再構成画像を生成する画像再構成部54とを機能として備える。画像再構成処理により、被測定物Sの内部構造(断面構造)である3次元データが生成される。この場合、画像再構成処理としては、逆投影法、フィルタ補正逆投影法、逐次近似法等がある。
 図2を参照しながら、X線発生部2と制御装置5のX線制御部51とにより構成される第1の実施の形態によるX線発生装置30の詳細について説明する。図2は、X線発生装置30の構成を模式的に示す図である。X線発生部2は、ウェネルト電源20と、フィラメント21と、ターゲット22と、ウェネルト電極23と、中間電極24と、電子光学部材25と、第1高電圧電源部26と、第2高電圧電源部27とを備える。X線発生部2は、フィラメント21、中間電極24、電子光学部材25、ターゲット22の順序で配置される。すなわち、中間電極24は、フィラメント21とターゲット22との間に設けられる。
 ウェネルト電源20は、ウェネルト電極23に、フィラメント21に対して負のバイアス電圧を印加する。フィラメント21は、たとえばタングステンを含み、ターゲット22へ向けて先鋭化した円錐形状を有している。フィラメント21の両端には、フィラメント加熱用電源回路211が設けられている。フィラメント加熱用電源回路211は、フィラメント21に電流を流すことにより、フィラメント21を加熱する。フィラメント21は、ウェネルト電極23により負の電荷が印加された状態でフィラメント加熱用電源回路211により通電されることにより加熱されると、先鋭化した先端から電子線(熱電子)をターゲット22に向けて放出する。ウェネルト電極23に印加された負のバイアス電圧により生じる電界によって、フィラメント21から放出される電子線を収束して、放出される電子線の発散を抑制する。ターゲット22は、たとえばタングステンを含み、フィラメント21から放出された電子線の衝突または電子線の進行の変化によりX線を発生する。図2に示すように、本実施の形態によるX線発生部2が反射型X線発生部により構成される場合を一例として示しているが、透過型X線発生部により構成される場合についても本発明の一態様に含まれる。
 中間電極24は接地(グランド)される。したがって、フィラメント21は、中間電極24に対して負の電圧が印加される。電子光学部材25は中間電極24とターゲット22との間に配置される。電子光学部材25は、電子線を集束する電磁レンズ、電子線を偏向する偏向器等によって構成される。電子光学部材25は、磁界の作用を利用してフィラメント21からの電子線を集束させて、ターゲット22の一部の領域(X線焦点)に電子線を衝突させる。
 第1高電圧電源部26は、フィラメント21と中間電極24とに電気的に接続され、中間電極24に対してフィラメント21に負の電圧を印加する。第1高電圧電源26は、制御装置5のX線制御部51により制御され、フィラメント21と中間電極24との間に直流の第1の高電圧V1を加える。第2高電圧電源27は、中間電極24とターゲット22とに電気的に接続され、中間電極24に対してターゲット22に正の電圧を印加する。第2高電圧電源部27は、制御装置5のX線制御部51により制御され、中間電極24とターゲット22の間に直流の第2の高電圧V2を加える。第1高電圧電源部26および第2高電圧電源部27は、フィラメント21とターゲット22との間に直列に配置される。そのため、フィラメント21はターゲット22に対して負の電位を有する。
 フィラメント21は、第1高電圧電源部26により第1の高電圧V1が印加されると、上述したように電子線を放出するカソードとして機能する。本実施の形態では、一例として、フィラメント21を直接加熱しながらカソードとして機能させる。本発明はこの例に限定されず、カソードの他に別途カソードを加熱するヒータを有するものであっても良い。また、カソードを加熱することなく、カソードの周囲に強い電界を形成させることにより電子線を放出させるものであっても良い。フィラメント21からターゲット22に向けて放出された電子線はウェネルト電極23により絞られ、第1高電圧電源部26および第2高電圧電源部27により印加された第1の高電圧V1と第2の高電圧V2との和に相当する高電圧の加速電圧V3により加速されターゲット22へ向かう。そして、電子線が電子光学部材25により集束され、電子線の収束位置(フォーカルスポット)に配置されたターゲット22に電子線が衝突してターゲット22からX線が発生する。
 さらに、図3に示す回路図を用いて、第1高電圧電源部26および第2高電圧電源部27の構成について説明する。図3(a)は第1高電圧電源部26の回路構成図、図3(b)は、第2高電圧電源部27の回路構成図である。第1高電圧電源部26は第1交流電圧発生部261と第1多倍圧整流回路262とを備え、第2高電圧電源部27は第2交流電圧発生部271と第2多倍圧整流回路272とを備える。なお、第1高電圧電源部26および第2高電圧電源部27は同一の構成を有するので、以下の説明では、第1高電圧電源部26の構成を中心にして行い、第2高電圧電源部27に関しては第1高電圧電源部26と相違する構成について説明する。
 図3(a)に示すように、第1交流電圧発生部261は、後述する制御装置5のX線制御部51により制御されて、所定の周期を有する矩形波(パルス波)の交流電圧を出力する。第1交流電圧発生部261の交流電源261aの電圧がトランスの一次巻線261b1に印加されると、二次巻線261b2の両端に電圧が発生する。
 第1多倍圧整流回路262は、複数のコンデンサと複数のダイオードとを有する公知のコッククロフトウォルトン回路により構成される。第1多倍圧整流回路262は、第1交流電圧発生部261から出力された交流電圧を、整流しながら所定の倍率で電圧を昇圧する。第1多倍圧整流回路262では、第1多倍圧整流回路262の二次巻線261b2にグランド電極262a2が接続され、グランド電極262a2に対して出力端262a1は負の高電圧が取得できる。出力端262a1は負極、すなわちフィラメント21に接続され、グランド電極262a2は中間電極24に接続される。第1多倍圧整流回路261は、上述した二次巻線261b2において両端に発生する電圧の正負が切り替わるごとに、第1多倍整流回路262の複数のコンデンサ(静電容量素子)に充電が行われて、二次巻線261b2の電圧の多倍の出力電圧を発生する。第1多倍整流回路262が有するコンデンサとダイオードとの組み合わせの数を増加させるほど高電圧が出力される。
 図3(b)に示す第2高電圧電源部27では、第2多倍圧整流回路272の構成が、第1高電圧電源部26の第1多倍圧整流回路262の構成と相違する。第2多倍圧整流回路272は、第1多倍圧整流回路262に対して複数のダイオードの極性が反転している。したがって、グランド電極272a2に対して出力端272a1は正の高電圧を取得できる。出力端272a1はターゲット22に接続され、グランド電極272a2は中間電極24に接続される。
 図2に示すX線制御部51は、たとえばFPGA回路により構成される。X線制御部51は内部に基準クロック信号発生部501と位相差調節部502とを備える。X線制御部51は、第1交流電圧発生部261および第2交流電圧発生部271に所定周期で位相が調節された制御信号を出力する。すなわち、第1交流電圧発生部261と第2交流電圧発生部271とは基準クロック信号発生部501からの基準クロック信号の周期に対応した同一周期のパルス状の交流電圧を発生する。X線制御部51は、たとえばユーザによる操作部材(不図示)の操作に応じて、位相差調整部502を制御することにより、第1交流電圧発生部261および第2交流電圧発生部271のそれぞれにて発生する交流電圧の位相差を調節することができる。すなわち、X線制御部51は、それぞれのパルス波の位相が所定の関係となるように制御する。位相差調整部502は、可変抵抗や可変コンデンサからなる遅延回路で構成されていても良い。また、コンデンサとスイッチング素子とを多段で構成して、スイッチング素子の開閉動作を制御することにより位相差を調整するように構成されても良い。第1交流電源発生部261および第2交流電源発生部271の少なくとも何れか一方の位相を遅延させるようにしている。本実施の形態では、第2交流電圧発生部271によるパルス波の位相を遅らせるものとして以下の説明を行う。
 図4の模式図に示すように、上述した第1多倍圧整流回路262および第2多倍圧整流回路272によって整流された直流電圧には、それぞれ三角波状の変動成分(リップル)が生じる。このリップルは第1多倍圧整流回路262および第2多倍圧整流回路272に用いられているコンデンサの充放電時間に起因して発生する。なお、図4においては、横軸を時刻tとし、第1多倍圧整流回路262により生じた第1の高電圧V1の変動成分をL1、第2多倍圧整流回路272により生じた第2の高電圧V2の変動成分をL2、フィラメント21から放出される電子線を加速するための加速電圧V3の変動成分をL3として示す。
 上記の通り、第1交流電圧発生部261および第2交流電圧発生部271はX線制御部51からの制御信号により所定周期のパルス波を生成している。したがって、図4に示す第1多倍圧整流回路262および第2多倍圧整流回路272により出力される直流電圧の変動成分L1、L2は、第1交流電圧発生部261および第2交流電圧発生部271により生成されるパルス波と実質的に同一の周期を有する。また、第1多倍圧整流回路262および第2多倍圧整流回路272はそれぞれ複数のコンデンサを有する。
 第1の高電圧V1と第2の高電圧V2とを加算した加速電圧V3においては、変動成分L3は変動成分L1と変動成分L2とが加算されたものとなる。
 図4(a)にX線制御部51により位相が所定関係となるように制御されていない場合の一例を模式的に示す。図4(a)の時刻t1においては、中間電極24の位置をグランドとした場合に、第1の高電圧V1の変動成分L1のグランドからの電位差はV1_1a、第2の高電圧V2の変動成分L2のグランドからの電位差はV2_1aである。このため、時刻t1において加速電圧V3における変動成分L3の電位差は(V1_1a+V2_1a)となる。なお、図4においては、発明の理解を容易にすることを目的として、グランドからの電位差V1_1aと電位差V2_1aの値は等しいものとして扱う。
 時刻t1から半周期後の時刻t2においては、第1の高電圧V1の変動成分L1の電位差はV1_2a(V1_1a>V1_2a)、第2の高電圧V2の変動成分L2のグランドからの電位差はV2_2a(V2_1a>V2_2a)である。このため、時刻t2において加速電圧V3における変動成分L3の電位差は(V1_2a+V2_2a)となり、時刻t1の場合よりも小さな電位差となる。したがって、図4(a)に示すように、加速電圧V3の変動成分L3は周期性を有して増減を繰り返す。なお、図4においては、発明の理解を容易にすることを目的としてグランドからの電位差V1_2aと電位差V2_2aの値は等しいものとして扱う。
 フィラメント21からターゲット22間の加速電圧V3に生じる変動成分L3は、フィラメント21から放出された電子線を加速する際に影響を与え、電子光学部材25を通過する電子線の速度が変動成分L3の変動周期と振幅により変化する。このため、電子光学部材25における収差量、特に色収差が変動し、電子線がターゲット22に衝突する領域、すなわち出射点Pのスポットサイズが変動する。スポットサイズの変動はX線発生部2から出射されるX線を検出器4で取得した場合の投影像の分解能を変動させるため、X線装置100による測定精度を維持できなくなる。
 本実施の形態では、X線制御部51の位相調整部502は、スポットサイズの変動を抑制するために、第2交流電圧発生部271が発生する交流電圧の位相を制御するように、第2交流電圧発生部271に対して制御信号を出力して、変動成分L1およびL2の位相を所定関係に設定する。この場合、位相調整部502は、第2交流電圧発生部271による交流電圧の位相を遅延させて、たとえば、第1交流電圧発生部261の交流電圧と第2交流電圧発生部271の交流電圧との位相差を半周期(180度)にする。その結果、第1多倍圧整流回路261の変動成分L1の位相と、第2多倍圧整流回路272の変動成分L2の位相とが半周期(180度)ずれる。なお、第1交流電圧発生部261からの交流電圧の位相を遅延させてもよい。
 図4(b)はX線制御部51により位相が所定関係となるように制御された場合の一例を模式的に示す。図4(b)の時刻t1においては、変動成分L1のグランドからの電位差はV1_1a、変動成分L2のグランドからの電位差はV2_2aである。このため、時刻t1において加速電圧V3における変動成分L3の電位差は(V1_1a+V2_2a)となる。時刻t1から半周期後の時刻t2においては、変動成分L1の電位差はV1_2a、変動成分L2のグランドからの電位差はV2_1aである。このため、時刻t2において加速電圧V3における変動成分L3の電位差は(V1_2a+V2_1a)となる。電位差V1_1aと電位差V2_1aの値は等しく、電位差V1_2aと電位差V2_2aの値は等しいので、時刻t1および時刻t2において、変動成分L3の電位差は実質的に同一となり、加速電圧V3は平滑化される。この結果、電子線が加速電圧V3によって変動することなく加速されるため、電子線が電子光学部材25による収差量の変動が抑制され、スポットサイズの変動が抑えられた状態で、X線発生部2からX線が放射される。
 X線発生部2から放射したX線は被測定物Sを照射して検出器4に入射する。検出器4は、載置台31が所定の回転角度ごとに被測定物Sを透過した透過X線を検出し、電気信号として制御装置5へ出力する。制御装置5の画像生成部53は、各回転角度ごとに取得された電気信号に基づいて、それぞれの投影方向ごとの被測定物Sの投影画像データを生成する。すなわち、画像生成部53は、複数の異なる方向からの被測定物Sの投影画像データを生成する。制御装置5の画像再構成部54は、被測定物Sの複数の投影画像データを用いて公知の画像再構成処理を行って、被測定物Sの内部構造(断面構造)である3次元データを生成する。この場合、画像再構成処理としては、逆投影法、フィルタ補正逆投影法、逐次近似法等がある。生成された被測定物Sの内部構造の3次元データは、ディスプレイ(不図示)等に表示される。
 以上で説明した第1の実施の形態によるX線発生装置30によれば、次の作用効果が得られる。
 第2高電圧電源27は、第1高電圧電源26が発生する第1の高電圧V1の変動成分L1の位相に対して第2の高電圧V2の変動成分L2の位相が所定の関係となるように第2の高電圧V2を出力するようにした。具体的には、X線制御部51は、第1高電圧電源26から出力される第1の高電圧V1の変動成分L1の位相と、第2高電圧電源27から出力される第2の高電圧V2の変動成分L2の位相とが実質的に180度ずれるように、第1高電圧電源26または第2高電圧電源27の少なくとも一方を制御するようにした。したがって、第1の高電圧V1と第2の高電圧V2を加算した加速電圧V3においては、変動成分L3の発生が抑制されるので、電子線が加速電圧V3によって変動することなく加速される。この結果、電子線が電子光学部材25による収差量の変動が抑制され、スポットサイズの変動が抑えられた状態で、X線発生部2からX線が放射される。したがって、ターゲットから放射されるX線を検出器4で取得した場合の投影像の分解能の変動を抑え、被測定物の測定精度を維持することができる。
 さらに、第1高電圧電源26と第2高電圧電源27とによって得られる大きな加速電圧V3によって電子線が加速されるので、ターゲット22から放射されるX線の明るさを増加させることができる。その結果、被測定物Sが大型の構造物等であった場合でも、X線装置100によって内部構造の計測データを取得することができる。
-第2の実施の形態-
 図面を参照して、本発明によるX線装置の第2の実施の形態を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、X線発生部が2つの中間電極を備える点で、第1の実施の形態と異なる。
 図5は第2の実施の形態によるX線発生部2の構成を模式的に示す図である。本実施の形態によるX線発生部2は、第1の実施の形態における中間電極24に代えて、第1中間電極241および第2中間電極242を備える。第1中間電極241および第2中間電極242は、フィラメント21と電子光学部材25との間に設けられる。第1中間電極241はフィラメント21側、第2中間電極242は電子光学部材25側に設けられる。なお、本実施の形態においては、第2中間電極242が接地(グランド)される。
 第1高電圧電源部26は、フィラメント21と第1中間電極241とに電気的に接続され、第1中間電極241に対してフィラメント21に負の電圧を印加する。第1高電圧電源部26は、X線制御部51により制御され、フィラメント21と第1中間電極241との間に直流の第1の高電圧V1を印加する。第2高電圧電源部37は、第1中間電極241と第2中間電極242とに電気的に接続され、第1中間電極241に対して第2中間電極242に正の電圧を印加する。第2高電圧電源部37は、X線制御部51により制御され、第1中間電極241と第2中間電極242との間に第2の高電圧V2を印加する。なお、第2中間電極242とターゲット22とは同電位となる。
 図6に示す回路図を用いて、第2の実施の形態による第1高電圧電源部26および第2高電圧電源部37の構成について説明する。図6(a)は第1高電圧電源部26の回路構成図、図6(b)は第2高電圧電源部37の回路構成図である。第1高電圧電源部26は、第1の実施の形態と同様に、第1交流電圧発生部261と第1多倍圧整流回路262とを備える。ただし、第1多倍圧整流回路262の二次巻線261b2側の出力端262a2は第1中間電極241に接続され、出力端262a1はフィラメント21に接続される。したがって、第1多倍圧整流回路262が、第1交流電圧発生部261から出力された交流電圧を整流しながら所定の倍率で電圧を昇圧することにより、第1中間電極241に対して出力端262a1は負の高電圧V1を取得できる。
 図6(b)に示すように、第2高電圧電源部37は、第2交流電圧発生部371と第2多倍圧整流回路372とを備える。第2交流電圧発生部371は、第1交流電圧発生部261と同一の回路構成を有する。すなわち、第2交流電圧発生部371の交流電源371aの電圧がトランスの一次巻線371b1に印加されると、二次巻線371b2の両端に電圧が発生する。第2多倍圧整流回路372は、第1多倍圧整流回路262と同一の回路構成を有する。すなわち、第2多倍圧整流回路372には、複数のダイオードの極性が、第1多倍圧整流回路262に設けられた複数のダイオードの極性に対して反転することなく設けられている。ただし、第2多倍圧整流回路372のグランド電極372a2は第2中間電極242に接続され、出力端372a1は第1中間電極241に接続される。したがって、第2多倍圧整流回路372が、第2交流電圧発生部371から出力された交流電圧を整流しながら所定の倍率で電圧を昇圧することにより、第1中間電極241に対して第2中間電極242は正の高電圧V2を取得できる。
 本実施の形態においても、X線制御部51は、スポットサイズの変動を抑制するために、第1の実施の形態と同様にして、第2交流電圧発生部371に対して交流電圧の位相を制御するように制御信号を出力して、変動成分L1およびL2の位相が半周期(180度)ずれるように制御する。すなわち、X線制御部51は、図4(b)に示す場合と同様にして、第2交流電圧発生部371による交流電圧の位相を遅延させて、第1交流電圧発生部261の交流電圧と第2交流電圧発生部371の交流電圧との位相差を半周期(180度)にする。なお、第1交流電圧発生部261による交流電圧の位相を遅らせるものについても本発明の一態様に含まれる。この結果、加速電圧V3の変動成分L3が実質的に一定となるように平滑化された状態で、フィラメント21から放出された電子が加速される。
 上述したように、フィラメント21と第2中間電極242との間で電子線に所定の加速電圧が印加される。また、第2中間電極242とターゲット22とは同電位であるため、第2中間電極242を通過した電子線は、ターゲット22に衝突するまでの間で加速されることはない。すなわち、電子光学部材25は、一定の速度で進む電子線を収束させる。したがって、第1の実施の形態のように電子光学部材25が中間電極24とターゲット22との間で加速されている電子線を収束させるものに比べて、第2高電圧電源27により生じるリップルの影響を受けにくくすることができ、電子線がターゲット22に衝突する際のスポットサイズを小さくすることができる。
 上述した第2の実施の形態によるX線発生装置30によれば、第1の実施の形態により得られる作用効果に加えて、以下の作用効果が得られる。
 フィラメント21とターゲット22との間に第1中間電極241を配置し、第1中間電極241とターゲット22との間に第2中間電極242を配置した。第1高電圧電源26はフィラメント21と第1中間電極241との間に第1の高電圧V1を印加し、第2高電圧源37は、第1中間電極241と第2中間電極242との間に第2の高電圧V2を印加する。そして、第2中間電極242とターゲット22との間に電子光学部材25を配置した。したがって、第1高電圧電源26および第2高電圧電源37によって加速が終了し、一定の速度で進む電子線を電子光学部材25にて収束させることができるので、電子線がターゲット22に衝突する際のスポットサイズを小さくすることができる。その結果、X線装置100による被測定物Sの計測時における解像度を高めることができる。
 さらに、第2の実施の形態によるX線発生装置30によれば、第2中間電極242がグランドされるため、第2中間電極242と同電位のターゲット22はグランド電位となる。一般的に載置台31はフレーム6等を介して接地されているため、載置台31に載置された被測定物Sと、グランド電位とされたターゲット22とが同電位となる。このため、第1の実施の形態のようにターゲット22に正の高電位が印加される場合と比べて、ターゲット22から被測定物Sとの間に大きな電位差が生じることを抑制できる。すなわち、ターゲット22と被測定物Sとの間を非常に狭い間隔とした場合であっても、ターゲット22から異常放電が起こることを抑制できるので、被測定物Sの投影像を高倍率で取得することが可能となる。
-第3の実施の形態-
 図面を参照して、本発明によるX線装置の第3の実施の形態を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、ターゲットから放射したX線をテストチャート等を用いて計測し、計測結果に基づいて第1および第2高電圧電源部の位相を制御する備える点で、第1の実施の形態と異なる。
 図7は第3の実施の形態によるX線発生装置30の構成を模式的に示す図である。本実施の形態においては、X線装置100の制御装置5はさらに画像評価部55を機能として備え、X線発生装置30は、第1の実施の形態と同様の構成を有するX線発生部2と、検出器4と、制御装置5のX線制御部51、画像生成部53および画像評価部55とにより構成される。X線発生部2からのX線は、微細なスリット等が形成されたテストピースTP(たとえばJIMAチャート)を照射して、検出器4に入射する。検出器4は、テストピースTPを透過した透過X線の強度分布を電気信号に変換して、制御装置5の画像生成部53に出力する。画像生成部53は、入力した電気信号に基づいてテストピースTPの投影画像データを生成する。
 画像評価部55は、生成した投影画像データを用いて、テストピースTPに形成されたスリット等のコントラストに基づいて、エッジ部分の投影像の尖鋭度を判定する。この場合、画像評価部55は、コントラストが低い場合には尖鋭度が低いものと判定する。尖鋭度が所定の閾値よりも低い場合には、画像評価部55は、加速電圧V3の変動成分L3の影響により電子線のスポットサイズに変動が生じているものと判定する。なお、上記の所定の値は、実験等に基づいて計測、算出された値であり、予め所定の記憶領域(不図示)に格納されているものとする。
 画像評価部55により尖鋭度が所定の閾値よりも低いと判定された場合には、X線制御部51は、スポットサイズの変動を抑制するために、図4(b)を用いて説明したように、第1の実施の形態と同様にして、第2交流電圧発生部271へ制御信号を出力して、変動成分L1およびL2の位相が半周期(180度)ずれるように制御する。なお、検出された尖鋭度と閾値との差分に基づいて、計測時の状態から位相をずらす量が予め設定されていると好ましい。この場合、検出された尖鋭度と閾値との差分と、位相をずらす量とが対応付けされたテーブル等が予め所定の記憶領域に記憶されていると好ましい。また、第1交流電圧発生部261によるパルス波の位相を遅らせるものについても本発明の一態様に含まれる。
 尖鋭度が閾値よりも低い場合には、スポットサイズに変動が生じて分解能が低下する可能性がある旨をメッセージとしてモニタ(不図示)に表示したり、音声データとしてスピーカ(不図示)から出力させてユーザに報知したりするものについても本発明の一態様に含まれる。この場合、報知を受けたユーザによって行われた操作部材(不図示)の操作に応じて、X線制御部51は第2交流電圧発生部271による交流電圧の位相を調節すればよい。
 以上で説明した第3の実施の形態によるX線発生装置30によれば、第1の実施の形態により得られる作用効果に加えて、以下の作用効果が得られる。
 検出器4はターゲット22から発生されたX線によるテストピースTPの投影像を検出し、制御装置5の画像生成部53は検出器4にて検出されたテストピースTPの投影画像データを取得し、その投影画像データを用いて画像評価部55は尖鋭度を判定する。X線制御部51は、判定された尖鋭度に基づき、第1高電圧電源26または第2高電圧電源27の少なくとも一方を制御するようにした。したがって、検出器4から出力される電気信号に基づく投影画像データの尖鋭度を用いてフィードバックすることにより、加速電圧V3に生じた変動成分L3を確認しながら第1高電圧電源26または第2高電圧電源27の少なくとも一方を調節することができる。この結果、位相差の調節精度を向上させ、電子線がターゲット22に衝突する際のスポットサイズの変動を抑えて計測精度の向上に寄与する。
 なお、第2の実施の形態において説明したX線発生部2を用いてX線発生装置30を構成する場合についても本発明の一態様に含まれる。この場合、電子線がターゲット22に衝突する際のスポットサイズを小さく抑えることができるので、X線装置100による被測定物Sの計測時における解像度を高めることができる。
-第4の実施の形態-
 図面を参照して、本発明によるX線装置の第4の実施の形態を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、X線発生部が3個の高電圧電源部を備える点で、第1の実施の形態と異なる。
 図8は第4の実施の形態におけるX線発生装置30の構成を模式的に示す図である。図8に示すように、本実施の形態のX線発生部2には、第1の実施の形態における中間電極24に代えて、第1中間電極241および第2中間電極242が設けられるとともに、第2の実施の形態における第1高電圧電源部26および第2高電圧電源部37に加えて第3高電圧電源部28が直列に設けられる。
 第1中間電極241および第2中間電極242は、フィラメント21と電子光学部材25との間に設けられる。第1中間電極241はフィラメント21側、第2中間電極242は電子光学部材25側に設けられる。第1高電圧電源部26は、フィラメント21と第1中間電極241とに電気的に接続され、第1中間電極241に対してフィラメント21に負の電圧を印加する。第1高電圧電源部26は、X線制御部51により制御され、フィラメント21と第1中間電極241との間に第1の高電圧V1を印加する。第2高電圧電源部37は、第1中間電極241と第2中間電極242とに電気的に接続され、第1中間電極241に対して第2中間電極242に正の電圧を印加する。第2高電圧電源部37は、X線制御部51により制御され、第1中間電極241と第2中間電極242との間に第2の高電圧V2を印加する。第3高電圧電源部28は、第2中間電極242とターゲット22とに電気的に接続され、第2中間電極242に対してターゲット22に正の電圧を印加する。第3高電圧電源部28は、X線制御部51により制御され、第2中間電極242とターゲット22との間に第3の高電圧V4を印加する。
 図9に示す回路図を用いて、第3の実施の形態による第1高電圧電源部26、第2高電圧電源部37および第3高電圧電源部28の構成について説明する。図9(a)は第1高電圧電源部26の回路構成図、図9(b)は第2高電圧電源部37の回路構成図、図9(c)は第3高電圧電源部28の回路構成図である。第1高電圧電源部26および第2高電圧電源部37は、図6に示す第2の実施の形態における第1高電圧電源部26および第2高電圧電源部37と同様の回路構成を有する。第2の実施の形態と同様に、第1多倍圧整流回路262の二次巻線261b2側の出力端262a2は第1中間電極241に接続され、出力端262a1はフィラメント21に接続される。第2多倍圧整流回路372のグランド電極372a2は第2中間電極242に接続され、出力端372a1は第1中間電極241に接続される。したがって、第1多倍圧整流回路262が、第1交流電圧発生部261から出力された交流電圧を整流しながら所定の倍率で電圧を昇圧することにより、第1中間電極241に対して出力端262a1は負の高電圧V1を取得できる。第2多倍圧整流回路372は、第2交流電圧発生部371から出力された交流電圧を整流しながら所定の倍率で電圧を昇圧することにより、第1中間電極241に対して第2中間電極242は正の高電圧V2を取得できる。
 図9(c)に示すように、第3高電圧電源部28は、第3交流電圧発生部281と第3多倍圧整流回路282とを備える。第3交流電圧発生部281は第1交流電圧発生部261と同様の構成を備えている。すなわち、第3交流電圧発生部281の交流電源281aの電圧がトランスの一次巻線281b1に印加されると、二次巻線281b2の両端に電圧が発生する。第3多倍圧整流回路282は、第1の実施の形態による第2多倍圧整流回路272と同一の回路構成を有する。すなわち、第3多倍圧整流回路282は、第1多倍圧整流回路262対して複数のダイオードの極性が反転している。ただし、第3多倍圧整流回路282のグランド電極282a2は第2中間電極242に接続され、出力端282a1はターゲット22に接続される。したがって、第3多倍圧整流回路282が、第3交流電圧発生部281から出力された交流電圧を整流しながら所定の倍率で電圧を昇圧することにより、第2中間電極242に対してターゲット22は正の高電圧V3を取得できる。
 X線制御部51の基準クロック信号生成部501は、第1交流電圧発生部261、第2交流電圧発生部371および第3交流電圧発生部281に基準クロック信号の周期に対応した同一周期のパルス状の交流電圧を発生させるための制御信号を出力する。X線制御部51の位相調整部502aおよび502bは、第1交流電圧発生部261、第2交流電圧発生部371および第3交流電圧発生部281のうちの2つからの交流電圧の位相を遅延させることによって、加速電圧V3に変動成分L3が生じることを抑制する。本実施の形態においては、一例として、第2交流電圧発生部272および第3交流電圧発生部281による交流電圧の位相を遅らせる場合を説明する。
 X線制御部51の位相調整部502aは、第2交流電圧発生部371による交流電圧の位相を遅延させて、たとえば、第1交流電圧発生部261の交流電圧と第2交流電圧発生部371の交流電圧との位相差を120度にする。さらに、位相調整部502bは、第3交流電圧発生部281による交流電圧の位相を遅延させて、たとえば、第2交流電圧発生部371の交流電圧と第3交流電圧発生部281の交流電圧との位相差を120度にする。
 図10に加速電圧V3の変動成分が制御された状態を模式的に示す。図10においては、横軸を時刻tとし、第1多倍圧整流回路262により生じた変動成分をL1、第2多倍圧整流回路372により生じた変動成分をL2、第3多倍圧整流回路282により生じた変動成分をL4、フィラメント21からの放出される電子線を加速するための加速電圧V3の変動成分をL3として示す。
 図10に示すように、時刻t1においては、第2中間電極242の位置をグランドとして、変動成分L1のグランドからの電位差はV1_1aであり、変動成分L2のグランドからの電位差はV2_2aであり、変動成分L4のグランドからの電位差はV4_2aである。このため、時刻t1における加速電圧V3の変動成分L3は、(V1_1a+V2_2a+V4_2a)となる。なお、図8の各電位差において、添え字で示す1aは各変動成分におけるピーク時の電位を示し、添え字で示す2aは各変動成分においてピーク時から位相が120度ずれた状態での電位を示す。
 時刻t1から位相が120度の周期でずれた時刻t2においては、変動成分L1の電位差はV1_2aであり、変動成分L2の電位差はV2_1aであり、変動成分L4の電位差はV4_2aである。このため、時刻t2における加速電圧V3の変動成分L3は、(V1_2a+V2_1a+V4_2a)となる。時刻t2から位相が120度の周期でずれた時刻t3においては、変動成分L1の電位差はV1_2aであり、変動成分L2の電位差はV2_2aであり、変動成分L4の電位差はV4_1aである。このため、時刻t3における加速電圧V3の変動成分L3は、(V1_2a+V2_2a+V4_1a)となる。
 各時刻t1、t2、t3においては、変動成分L1、L2、L3のうちいずれかがピーク時の電位であり、残りの2つはピーク時から位相が120度ずれた状態における電位である。このため、時刻t1、t2、t3におけるフィラメント21とターゲット22間の加速電圧V3の変動成分L3の電位(V1_1a+V2_2a+V4_2a)、(V1_2a+V2_1a+V4_2a)および(V1_2a+V2_2a+V4_1a)は実質的に同一となる。また、上記の時刻t1、t2、t3とは異なるタイミングにおいては、フィラメント21とターゲット22との間の電位差に変動が生じる。しかし、この変動成分の振幅は、第1高電圧電源部26、第2高電圧電源部37および第3高電圧電源部28のそれぞれで生じる変動成分が等しい場合には、上記の各高電圧電源部で発生する変動成分の振幅の1/9に抑えることができる。したがって、この結果、電子線が加速電圧V3によって変動することなく加速されるため、電子線が電子光学部材25による収差量の変動が抑制され、スポットサイズの変動が抑えられた状態で、X線発生部2からX線が放射される。
 第4の実施の形態によるX線発生装置30によれば、第1の実施の形態による作用効果に加えて、次の作用効果を得ることができる。
 フィラメント21とターゲット22との間に第1中間電極241を配置し、第1中間電極241とターゲット22との間に第2中間電極242を配置した。第1高電圧電源26はフィラメント21と第1中間電極241との間に第1の高電圧V1を印加し、第2高電圧源37は、第1中間電極241と第2中間電極242との間に第2の高電圧V2を印加し、第3高電圧電源28は第2中間電極242とターゲット22との間に第3の高電圧V4を印加する。X線制御部51は、第1高電圧電源26から出力される第1の高電圧V1の変動成分L1の位相と、第2高電圧電源37から出力される第2の高電圧V2の変動成分L2の位相と、第3高電圧電源28から出力される第3の高電圧V4の変動成分L4の位相とのうちの2つを実質的に120度ずれるよう制御する。したがって、電子線の加速度を増大させることを目的として高電圧電源の個数を増加させた場合であっても、加速電圧V3に変動成分L3が発生することを抑制し、スポットサイズの変動が抑えられた状態で、X線発生部2からX線が放射される。したがって、ターゲットから放射されるX線を検出器4で取得した場合の投影像の分解能の変動を抑え、被測定物の測定精度を維持することができる。
 なお、高電圧電源部を4個以上設ける場合についても本発明の一態様に含まれる。n個(nはn≧4の整数)の高電圧電源部が設けられる場合には、X線制御部51は、(n-1)個の高電圧電源部について、それぞれ(360度/n)だけ位相をずらすように調節すればよい。
 また、第3の実施の形態の場合と同様に、テストピースTPを撮影した画像を用いて、それぞれの高電圧電源の位相を制御してもよい。すなわち、加速電圧V3に生じた変動成分L3を確認しながら第1高電圧電源部26、第2高電圧電源部37および第3高電圧電源部28の少なくとも2つを調節すればよい。この結果、位相差の調節精度を向上させ、電子線がターゲット22に衝突する際のスポットサイズの変動を抑えて計測精度の向上に寄与する。
-第5の実施の形態-
 図面を参照して、本発明の実施の形態による構造物製造システムを説明する。本実施の形態の構造物製造システムは、たとえば自動車のドア部分、エンジン部分、ギア部分および回路基板を備える電子部品等の成型品を作成する。
 図11は本実施の形態による構造物製造システム400の構成の一例を示すブロック図である。構造物製造システム400は、第1~第4の各実施の形態にて説明したX線装置100と、設計装置410と、成形装置420と、制御システム430と、リペア装置440とを備える。
 設計装置410は、構造物の形状に関する設計情報を作成する設計処理を行う。設計情報は、構造物の各位置の座標を示す情報である。設計情報は成形装置420および後述する制御システム430に出力される。成形装置420は設計装置410により作成された設計情報を用いて構造物を作成、成形する成形処理を行う。この場合、成形装置420は、鋳造、鍛造および切削のうち少なくとも1つを行うものについても本発明の一態様に含まれる。
 X線装置100は、成形装置420により成形された構造物の形状を測定する測定処理を行う。X線装置100は、構造物を測定した測定結果である構造物の座標を示す情報(以後、形状情報と呼ぶ)を制御システム430に出力する。制御システム430は、座標記憶部431と、検査部432とを備える。座標記憶部431は、上述した設計装置410により作成された設計情報を記憶する。
 検査部432は、成形装置420により成形された構造物が設計装置410により作成された設計情報に従って成形されたか否かを判定する。換言すると、検査部432は、成形された構造物が良品か否かを判定する。この場合、検査部432は、座標記憶部431に記憶された設計情報を読み出して、設計情報とX線装置100から入力した形状情報とを比較する検査処理を行う。検査部432は、検査処理としてたとえば設計情報が示す座標と対応する形状情報が示す座標とを比較し、検査処理の結果、設計情報の座標と形状情報の座標とが一致している場合には設計情報に従って成形された良品であると判定する。設計情報の座標と対応する形状情報の座標とが一致していない場合には、検査部432は、座標の差分が所定範囲内であるか否かを判定し、所定範囲内であれば修復可能な不良品と判定する。
 修復可能な不良品と判定した場合には、検査部432は、不良部位と修復量とを示すリペア情報をリペア装置440へ出力する。不良部位は設計情報の座標と一致していない形状情報の座標であり、修復量は不良部位における設計情報の座標と形状情報の座標との差分である。リペア装置440は、入力したリペア情報に基づいて、構造物の不良部位を再加工するリペア処理を行う。リペア装置440は、リペア処理にて成形装置420が行う成形処理と同様の処理を再度行う。
 図12に示すフローチャートを参照しながら、構造物製造システム400が行う処理について説明する。
 ステップS1では、設計装置410は設計処理により構造物の形状に関する設計情報を作成してステップS2へ進む。ステップS2では、成形装置420は成形処理により、設計情報に基づいて構造物を作成、成形してステップS3へ進む。ステップS3においては、X線装置100は測定処理を行って、構造物の形状を計測し、形状情報を出力してステップS4へ進む。
 ステップS4では、検査部432は、設計装置410により作成された設計情報とX線装置100により測定され、出力された形状情報とを比較する検査処理を行って、ステップS5へ進む。ステップS5では、検査処理の結果に基づいて、検査部432は成形装置420により成形された構造物が良品か否かを判定する。構造物が良品である場合、すなわち設計情報の座標と形状情報の座標とが一致する場合には、ステップS5が肯定判定されて処理を終了する。構造物が良品ではない場合、すなわち設計情報の座標と形状情報の座標とが一致しない場合には、ステップS5が否定判定されてステップS6へ進む。
 ステップS6では、検査部432は構造物の不良部位が修復可能か否かを判定する。不良部位が修復可能ではない場合、すなわち不良部位における設計情報の座標と形状情報の座標との差分が所定範囲を超えている場合には、ステップS6が否定判定されて処理を終了する。不良部位が修復可能な場合、すなわち不良部位における設計情報の座標と形状情報の座標との差分が所定範囲内の場合には、ステップS6が肯定判定されてステップS7へ進む。この場合、検査部432はリペア装置440にリペア情報を出力する。ステップS7においては、リペア装置440は、入力したリペア情報に基づいて、構造物に対してリペア処理を行ってステップS3へ戻る。なお、上述したように、リペア装置440は、リペア処理にて成形装置420が行う成形処理と同様の処理を再度行う。
 以上で説明した第5の実施の形態による構造物製造システム400においては、以下の作用効果が得られる。
(1)X線装置100は、設計装置410の設計処理に基づいて成形装置420により作成された構造物の形状情報を取得する測定処理を行い、制御システム430の検査部432は、測定処理にて取得された形状情報と設計処理にて作成された設計情報とを比較する検査処理を行う。したがって、構造物の欠陥の検査や構造物の内部の情報を非破壊検査によって取得し、構造物が設計情報の通りに作成された良品であるか否かを判定できるので、構造物の品質管理に寄与する。
(2)リペア装置440は、検査処理の比較結果に基づいて、構造物に対して成形処理を再度行うリペア処理を行うようにした。したがって、構造物の不良部分が修復可能な場合には、再度成形処理と同様の処理を構造物に対して施すことができるので、設計情報に近い高品質の構造物の製造に寄与する。
 次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
(1)第1高電圧電源部26および/または第2高電圧電源部27または37からの出力電圧を可変に構成したものについても本発明の一態様に含まれる。この場合、図3に示す回路図において、一次巻線261b1の中点に印加する電圧を可変とする構成を設けることにより、2次巻線261b2に生じる電圧を可変とする。この結果、第1多倍圧整流回路262からの出力電圧を可変とすることが可能となる。
(2)リップルの波形が三角波状に限られるものではない。特に、コンデンサの充放電時間に合わせて高電圧発生部の周期を調整すると、多倍圧整流回路で取得できる高電圧電力を高い効率で得ることができるが、その際、リップルの波形が三角波状となる。しかし、充放電時間よりも長い周期の交流電圧にて高電圧電源部を構成した場合には、台形状のリップル成分が生じる。このようなリップル成分が生じた場合であっても、本発明を適用してフィラメント21からターゲット22間の加速電圧における変動成分の発生を抑制することができる。
(3)載置台31を移動させるものに代えて、載置台31を固定してX線発生部2および検出器4を移動させるものについても本発明の一態様に含まれる。すなわち、被測定物Sに対してX線発生部2および検出器4がX軸、Y軸、Z軸方向に相対移動すればよい。また、載置台31を回転軸Yrを中心に回転させるものに代えて、X線発生部2および検出器4を載置台31に対して回転させる、すなわち回転軸Yrを中心として回転させてもよい。
 本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
2…X線発生部、4…検出器、5…制御装置、
21…フィラメント、22…ターゲット、24…中間電極、
25…電子光学部材、26…第1高電圧電源部、27、37…第2高電圧電源部、
28…第3高電圧電源部、30…X線発生装置、51…X線制御部、
53…画像生成部、54…画像再構成部、55…画像評価部、241…第1中間電極、
242…第2中間電極、261…第1交流電圧発生部、262…第1多倍圧整流回路、
271、371…第2交流電圧発生部、272、372…第2多倍圧整流回路、
281…第3交流電圧発生部、282…第3多倍圧整流回路、
400…構造物製造システム、410…設計装置、420…成形装置、
430…制御システム、432…検査部、440…リペア装置
 

Claims (20)

  1.  カソードから放出された電子線がターゲットに到達することによりX線を放出するX線発生装置であって、
     前記カソードおよび前記ターゲットの間で互いに直列に接続され、前記電子線をそれぞれ加速する第1及び第2の高電圧電源を有し、
     前記第2の高電圧電源は、前記第1の高電圧電源が発生する第1の高電圧の変動成分の位相に対して前記第2の高電圧電源が発生する第2の高電圧の変動成分の位相が所定の関係となるように前記第2の高電圧を出力するX線発生装置。
  2.  請求項1に記載のX線発生装置において、
     前記第1の高電圧電源から出力される前記第1の高電圧の変動成分の位相と、前記第2の高電圧電源から出力される前記第2の高電圧の変動成分の位相とが前記所定の関係となるように、前記第1の高電圧電源または前記第2の高電圧電源の少なくとも一方を制御する位相設定部を備えるX線発生装置。
  3.  請求項2に記載のX線発生装置において、
     前記第1の高電圧の変動成分の周期と、前記第2の高電圧の変動成分の周期とは、実質的に同一であり、
     前記位相設定部は、前記第1の高電圧の変動成分の位相と前記第2の高電圧の変動成分の位相とが実質的に180度ずれるように、前記第1の高電圧電源または前記第2の高電圧電源の少なくとも一方を制御するX線発生装置。
  4.  請求項2または3に記載のX線発生装置において、
     前記第1の高電圧電源と前記第2の高電圧電源は、交流電圧発生部と、前記交流電圧発生部から出力された電圧に対して所定倍の前記第1または前記第2の高電圧を生成する多倍圧整流回路とを有し、
     前記交流電圧発生部は、前記位相設定部から出力される制御信号に基づいて、所定の周期の交流電圧を発生するX線発生装置。
  5.  請求項4に記載のX線発生装置において、
     前記多倍圧整流回路は、複数の静電容量素子を備えるX線発生装置。
  6.  請求項2乃至5の何れか一項に記載のX線発生装置において、
     前記カソードと前記ターゲットとの間に配置された第1の中間電極と、
     前記第1の中間電極と前記ターゲットとの間に配置された第2の中間電極と、を更に備え、
     前記第1の高電圧電源は、前記カソードと前記第1の中間電極との間に前記第1の高電圧を印加し、
     前記第2の高電圧源は、前記第1の中間電極と前記第2の中間電極との間に前記第2の高電圧を印加するX線発生装置。
  7.  請求項6に記載のX線発生装置において、
     前記第2の中間電極と前記ターゲットとの間に配置された電子線収束部を更に備えるX線発生装置。
  8.  請求項2乃至5の何れか一項に記載のX線発生装置において、
     前記カソードと前記ターゲットとの間に配置された第1の中間電極を更に備え、
     前記第1の高電圧電源は、前記カソードと前記第1の中間電極との間に前記第1の高電圧を印加し、
     前記第2の高電圧源は、前記第1の中間電極と前記ターゲットとの間に前記第2の高電圧を印加するX線発生装置。
  9.  請求項8に記載のX線発生装置において、
     前記第1の中間電極と前記ターゲットとの間に配置された電子線収束部を更に備えるX線発生装置。
  10.  請求項2乃至9の何れか一項に記載のX線発生装置において、
     前記ターゲットから発生されるX線を検出するX線検出部を更に備え、
     前記位相設定部は、前記X線検出部の検出出力に基づき、前記第1の高電圧電源または前記第2の高電圧電源の少なくとも一方を制御するX線発生装置。
  11.  カソードから放出された電子線がターゲットに到達することによりX線を放出するX線発生装置であって、
     前記カソードと前記ターゲットとの間に配置された第1の中間電極と、
     前記カソードと前記第1の中間電極との間に第1の高電圧を印加する第1の高電圧電源と、
     前記第1の中間電極と前記ターゲットとの間に配置された第2の中間電極と、
     前記第1の中間電極と前記第2の中間電極との間に第2の高電圧を印加する第2の高電圧電源と、
     前記第2の中間電極と前記ターゲットとの間に第3の高電圧を印加する第3の高電圧電源と、
     前記第1の高電圧電源から出力される前記第1の高電圧の変動成分の位相と、前記第2の高電圧電源から出力される前記第2の高電圧の変動成分の位相と、前記第3の高電圧電源から出力される前記第2の高電圧の変動成分の位相とが所定の関係となるように、前記第1の高電圧電源と前記第2の高電圧電源と前記第3の高電圧電源との少なくとも2つを制御する位相設定部とを備えるX線発生装置。
  12.  請求項11に記載のX線発生装置において、
     前記第1の高電圧の変動成分の周期と、前記第2の高電圧の変動成分の周期と、前記第3の高電圧の変動成分の周期とは、ほぼ同一であり、
     前記位相設定部は、前記第1の高電圧の変動成分の位相および前記第2の高電圧の変動成分の位相と、前記第2の高電圧の変動成分の位相および前記第3の高電圧の変動成分の位相とがそれぞれ実質的に120度ずれるように、前記第1の高電圧電源と前記第2の高電圧電源と前記第3の高電圧電源とのうちの少なくとも2つを制御するX線発生装置。
  13.  請求項11または12に記載のX線発生装置において、
     前記第1の高電圧電源と前記第2の高電圧電源と前記第3の高電圧電源とは、交流電圧発生部と、前記交流電圧発生部から出力された電圧に対して所定倍の前記第1の高電圧、前記第2の高電圧または前記第3の高電圧を生成する多倍圧整流回路とを有し、
     前記交流電圧発生部は、前記位相設定部から出力される制御信号に基づいて、所定の周期の交流電圧を発生するX線発生装置。
  14.  請求項13に記載のX線発生装置において、
     前記多倍圧整流回路は、複数の静電容量素子を備えるX線発生装置。
  15.  請求項11乃至14の何れか一項に記載のX線発生装置において、
     前記ターゲットから発生されるX線を検出するX線検出部を更に備え、
     前記位相設定部は、前記X線検出部の検出出力に基づき、前記第1の高電圧電源と前記第2の高電圧電源と前記第3の高電圧電源とのうちの少なくとも2つを制御するX線発生装置。
  16.  請求項1乃至15の何れか一項に記載のX線発生装置と、
     前記X線発生装置から放射され、被測定物を通過したX線を検出する検出部と、
     前記被測定物に対して前記X線発生装置および前記検出部を相対的に移動させる移動部とを備えるX線装置。
  17.  請求項16に記載のX線装置において、
     前記被測定物に対する前記X線発生装置および前記検出部の位置が異なる状態で、前記検出部より検出された複数の投影データに基づいて、前記被測定物の内部構造情報を生成する再構成部を備えるX線装置。
  18.  構造物の形状に関する設計情報を作成し、
     前記設計情報に基づいて前記構造物を作成し、
     作成された前記構造物の形状を、請求項17に記載のX線装置を用いて計測して形状情報を取得し、
     前記取得された前記形状情報と前記設計情報とを比較する構造物の製造方法。
  19.  請求項18に記載の構造物の製造方法において、
     前記形状情報と前記設計情報との比較結果に基づいて実行され、前記構造物の再加工を行う構造物の製造方法。
  20.  請求項19に記載の構造物の製造方法において、
     前記構造物の再加工は、前記設計情報に基づいて前記構造物の作成を再度行う構造物の製造方法。
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