WO2018066135A1 - 荷電粒子線装置、電子線発生装置、ｘ線源、ｘ線装置および構造物の製造方法 - Google Patents

荷電粒子線装置、電子線発生装置、ｘ線源、ｘ線装置および構造物の製造方法 Download PDF

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WO2018066135A1
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charged particle
particle beam
magnetic pole
region
beam device
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PCT/JP2016/080000
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French (fr)
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山田　篤志
高明 梅本
正平 鈴木
遠藤　剛
三浦　聡
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株式会社ニコン
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating 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
    • G01N23/02—Investigating 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
    • G01N23/04—Investigating 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 and forming images of the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/14—Arrangements for concentrating, focusing, or directing the cathode ray
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J35/02—Details
    • H01J35/16—Vessels; Containers; Shields associated therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00—X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/02—Constructional details

Definitions

  • the present invention relates to a charged particle beam apparatus, an electron beam generator, an X-ray source, an X-ray apparatus, and a structure manufacturing method.
  • Patent Document 1 a charged particle device in which a magnetic lens is installed inside a vacuum partition wall is known (for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 a charged particle device in which a magnetic lens is installed inside a vacuum partition wall.
  • a charged particle beam device includes a partition wall for forming a reduced pressure or vacuum region, and an emission source that is disposed in the reduced pressure or vacuum region and emits charged particles into the partition wall. And an excitation member disposed outside through the partition wall with respect to the reduced pressure or vacuum region, and an inner magnetic pole disposed inside the reduced pressure or vacuum region and serving as a magnetic pole by a magnetic field from the excitation member.
  • the charged particle beam device is disposed inside the partition wall, a partition wall for forming a reduced pressure or vacuum region, an excitation member disposed outside the partition wall, and In addition, an internal magnetic pole that becomes a magnetic pole by a magnetic field from the excitation member, and an emission source that injects charged particles into the partition.
  • the excitation member includes a coil for generating the magnetic field, and a force for causing the magnetic field to act on the charged particles.
  • a yoke, and one end of the yoke is preferably disposed in the vicinity of the internal magnetic pole.
  • the partition member constituting the partition is disposed between one end of the yoke and the internal magnetic pole. Is preferred.
  • the thickness of the first region sandwiched between the one end of the yoke and the internal magnetic pole in the partition member is It is preferable that the thickness is smaller than the thickness of the second region different from the first region of the partition wall member.
  • the internal magnetic pole preferably has a smaller surface area than the yoke.
  • the internal magnetic pole is more than the first region of the partition member. It is preferable that the electron optical system including the excitation member is disposed near the optical axis.
  • the material forming the partition member and the material forming the yoke and the internal magnetic pole are different from each other.
  • the other end of the yoke is disposed outside the partition wall.
  • the charged particle beam apparatus according to the ninth aspect is provided, and the internal magnetic pole is disposed in the partition wall in the vicinity of the emission source.
  • the first exhaust part for exhausting in order to form the vacuum region in the vicinity of the emission source, the emission source, A narrow portion formed inside the partition so as to allow the charged particles to pass between the space in which the object to be irradiated with the charged particles is disposed, and the opening size of the narrow portion is It is preferable that the dimension in the propagation direction of the charged particles is small with respect to the direction orthogonal to the propagation direction of the charged particles.
  • the second exhaust part for exhausting to form the vacuum region in the vicinity of the object irradiated with the charged particles It is preferable to provide.
  • a coating layer is formed on at least the surface exposed to the reduced pressure or vacuum region of the internal magnetic pole. It is preferable.
  • an electron beam generator includes the charged particle beam apparatus according to the first to thirteenth aspects, the emission source includes a filament that emits an electron beam, and the electron An anode electrode is provided between the object to be irradiated with the line and the emission source, and the internal magnetic pole is disposed between the anode electrode and the emission source.
  • the emission source in the electron beam generator according to the fourteenth aspect, the emission source further includes a Wehnelt electrode to which a negative bias voltage is applied to the filament, and the inner magnetic pole is It is preferable to arrange in the vicinity of the Wehnelt electrode.
  • an X-ray apparatus includes: the X-ray source according to the sixteenth aspect; a detection unit that detects X-rays emitted from the X-ray source and passed through the object to be measured; A moving unit that moves the X-ray source and the detection unit relative to the object to be measured.
  • the plurality of projections detected by the detection unit in a state where the positions of the X-ray source 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 based on data.
  • a structure manufacturing method creates design information related to a shape of a structure, creates the structure based on the design information, and sets the shape of the created structure. The shape information is obtained by measurement using the X-ray apparatus according to claim 17, and the obtained shape information is compared with the design information.
  • the structure manufacturing method according to the nineteenth aspect it is preferable that the structure is re-processed based on a comparison result between the shape information and the design information.
  • the reworking of the structure is performed again based on the design information.
  • the X-ray apparatus irradiates the measurement object with X-rays and detects transmitted X-rays transmitted through the measurement object, thereby destroying the measurement object with respect to internal information (for example, internal structure) of the measurement object. Get without.
  • An X-ray apparatus intended for industrial parts such as mechanical parts and electronic parts is called an industrial X-ray CT inspection apparatus.
  • 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 source 2, a placement unit 3, a detector 4, and a control device 5.
  • the housing 1 is arranged so that the lower surface thereof is substantially parallel (horizontal) to the floor surface of a factory or the like.
  • An X-ray source 2, a placement unit 3, and a detector 4 are accommodated in the housing 1.
  • the housing 1 includes an X-ray shielding material so that X-rays do not leak outside the housing 1. Note that lead is included as an X-ray shielding material.
  • the X-ray source 2 is an X-ray that spreads in a conical shape along the optical axis Zr parallel to the Z-axis with the emission point P shown in FIG. (A so-called cone beam) is emitted.
  • This emission point P coincides with the focal position of an electron beam propagating through the inside of an X-ray source 2 described later.
  • 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 source 2, and the center of the imaging region of the detector 4 described later.
  • the X-ray source 2 may emit fan-shaped X-rays (so-called fan beams) or linear X-rays (so-called pencil beams) instead of those that emit conical X-rays.
  • the X-ray source 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 several MeV. .
  • the details of the X-ray source 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 source 2 is provided on the Z axis + side.
  • the mounting table 31 is rotatably provided by the rotation driving unit 32. As will be described later, when the rotation axis Yr by the rotation drive unit 32 moves in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, the mounting table 31 moves together.
  • the rotation drive part 32 is comprised, for example with an electric motor etc., and rotates the mounting base 31 with the rotational force which the electric motor which was controlled and driven by the control apparatus 5 mentioned later generates.
  • the rotation axis Yr of the mounting table 31 is parallel to the Y axis and passes through the center of the mounting table 31.
  • 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 to move the mounting table 31 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, respectively.
  • the Z-axis drive unit 35 is controlled by the control device 5 so that the distance from the X-ray source 2 to the measured object S is a distance corresponding to the magnification of the measured object S in the captured image.
  • the stage 31 is moved in the Z-axis direction.
  • the detector 4 shown in FIG. 1 is provided on the Z axis + side from the mounting table 31. That is, the mounting table 31 is provided between the X-ray source 2 and the detector 4 in the Z-axis direction.
  • the detector 4 has an incident surface 41 parallel to the XY plane. X-rays including X-rays radiated from the X-ray source 2 and transmitted through the measurement object S placed on the mounting table 31 are incident on the incident surface 41.
  • the detector 4 includes a scintillator section containing a known scintillation substance, a light receiving section that receives light emitted from the scintillator section, and the like.
  • the X-rays incident on the incident surface 41 of the scintillator unit are converted into light energy, and the light energy is converted into electric energy by the light receiving unit to be an electric signal, which is output to the control device 5.
  • the detector 4 may be a device that directly converts an incident X-ray into an electric signal without converting it into light energy, and outputs it.
  • the detector 4 has a structure in which the scintillator unit and the light receiving unit are each divided into a plurality of pixels, and the plurality of pixels of the scintillator unit and the light receiving unit are two-dimensionally arranged so as to correspond to each other. ing.
  • the intensity distribution of the X-rays radiated from the X-ray source 2 and passed through the object to be measured S can be acquired at a time
  • the object to be measured can be measured by one imaging according to the width of the incident surface of the detector 4.
  • a projection image of the entire object S or an area of the object S to be inspected can be acquired at an arbitrary magnification.
  • 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 source 2, a mounting table 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.
  • the image generation unit 53 that generates the X-ray projection image data of S and the manipulator unit 36 are controlled.
  • a reconstructed image of the object to be measured S is generated by using a known image reconstruction processing method.
  • An image reconstruction unit 54 is provided. Through the image reconstruction process, cross-sectional image data and three-dimensional data, which are the internal structure (cross-sectional structure) of the measurement object S, are generated.
  • the cross-sectional image data includes structure data of the measurement object S in a plane parallel to the XZ plane. Examples of the image reconstruction process include a back projection method, a filter-corrected back projection method, and a successive approximation method.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the X-ray source 2 of the present embodiment.
  • the X-ray source 2 includes an electron beam generator 21, a target 22, a first electron optical member 23, a second electron optical member 24, a first exhaust unit 25, a second exhaust unit 26, and a throttle unit 27. And a vacuum region (low pressure region) 28 that forms an atmosphere having a high degree of vacuum with respect to the outside by the vacuum container partition 30.
  • the X-ray source 2 is arranged in the order of the electron beam generator 21, the first electron optical member 23, the aperture 27, the second electron optical member 24, and the target 22.
  • the electron beam generator 21 is an electron gun including a filament 210, a Wehnelt electrode 211, a Wehnelt power source 212, an extraction electrode 213, a first power source 214, an acceleration electrode 215, and a second power source 216.
  • a Schottky electron gun will be described as an example of the electron beam generating unit 21, but the electron beam generating unit 21 is not limited to this, and a field emission electron gun or a thermal electron gun is not limited thereto. But you can.
  • the Wehnelt power supply 212 applies a negative bias voltage for the filament 210 to the Wehnelt electrode 211 based on a control signal from the X-ray controller 51 of the control device 5.
  • the filament 210 is formed of, for example, a material containing tungsten, and is formed so that its tip has a conical shape sharpened toward the target 22.
  • a heating power supply circuit 217 for heating the filament 210 is connected to the filament 210.
  • the X-ray control unit 51 controls the heating power supply circuit 217 to heat the filament 210 by causing a current to flow through the filament 210.
  • the negative electric field is applied by the Wehnelt electrode 211, so that the spread of the electron beam emitted from the filament 210 is suppressed.
  • an electron beam thermal energy
  • the negative bias voltage for the filament 210 is applied to the Wehnelt electrode 211 as described above, the electron beam emitted from the tip of the filament 210 is focused and diverges by the electric field generated thereby. It is suppressed.
  • the target 22 is formed of, for example, a metal material containing tungsten, and generates X-rays by the collision of the electron beam emitted from the tip of the filament 210 or the change in the progression of the electron beam.
  • 2 shows a case where the X-ray source 2 according to the present embodiment is configured by a reflective X-ray source, but the X-ray source 2 may be a transmissive X-ray source.
  • the extraction electrode 213 is disposed downstream of the Wehnelt electrode 211 in the traveling direction of the electron beam.
  • the first power source 214 is electrically connected to the filament 210 and the extraction electrode 213 and applies a positive voltage to the extraction electrode 213 based on a control signal from the X-ray control unit 51 of the control device 5. . However, the potential of the extraction electrode 213 is adjusted to be more negative than the ground potential.
  • the acceleration electrode 215 is formed using, for example, stainless steel (SUS) as a material.
  • the acceleration electrode 215 is grounded.
  • the second power source 216 is connected to the filament 210 and the acceleration electrode 215, and applies a negative voltage with respect to the acceleration electrode 215 to the filament 210.
  • the acceleration electrode 215 functions as an anode for electrons from the filament 210 described later.
  • the first electron optical member 23 and the second electron optical member 24 are composed of an electromagnetic lens that focuses the electron beam, a deflector that deflects the electron beam, and the like.
  • the first electron optical member 23 and the second electron optical member 24 focus the electron beam emitted from the filament 210 using the action of a magnetic field, and the electron beam is focused on a minute region (X-ray focal point) of the target 22. Collide. The details of the first electro-optical member 23 will be described later.
  • the first exhaust unit 25 is provided in the vicinity of the electron beam generation unit 21 and is controlled by the X-ray control unit 51 to have a high degree of vacuum in the vacuum (low pressure) region 28 inside the vacuum container shown in FIG.
  • the inside of the vacuum vessel partition 30 is evacuated.
  • the second exhaust unit 26 is provided in the vicinity of the target 22, and is controlled by the X-ray control unit 51 to form a vacuum container partition 30 in order to form a low vacuum region 28 b maintained at a low vacuum in the low pressure region 28.
  • a turbo molecular pump can be used as the first exhaust unit 25 and the second exhaust unit 26.
  • the atmosphere inside the vacuum vessel partition 30 is exhausted by the first exhaust unit 25 and the second exhaust unit 26, and the low vacuum region 28 is maintained at a high degree of vacuum of a certain level or more.
  • the low pressure region 28 is composed of two parts, a high vacuum region 28a and a low vacuum region 28b.
  • a thin cylindrical vacuum container partition 30 is formed in the high vacuum region 28a in the region where the first electron optical member 23 is disposed and the vacuum container in the low vacuum region 28b. Both the first electron optical member 23 and the second electron optical member 24 have a cylindrical shape so as to cover the periphery of the thin cylindrical vacuum container partition 30.
  • the Wehnelt electrode 211, the extraction electrode 213, the acceleration electrode 215, the first electron optical member 23, and the second electron optical member 24 each have an annular shape or a cylindrical shape.
  • the center of each ring or the center of the cylinder is located on a common virtual straight line.
  • the straight line corresponds to the optical axis Zs of the electron optical system composed of the Wehnelt electrode 211, the extraction electrode 213, the acceleration electrode 215, the first electron optical member 23, and the second electron optical member 24.
  • the electron beam generator 21 is disposed in the high vacuum region 28 a inside the vacuum vessel partition 30.
  • the first vacuum is set so that the high vacuum region 28a is a region with a high degree of vacuum, for example, about 10 ⁇ 7 Pa. It is controlled by the part 25 and the second exhaust part 26.
  • the degree of vacuum set in the vacuum region varies depending on the material of the filament 210.
  • each electron gun has a degree of vacuum different from that when a Schottky electron gun is used. Set accordingly.
  • the throttle unit 27 is provided with the high vacuum region 28a and the low vacuum region 28b separated from each other.
  • the aperture 27 is an orifice having an opening formed along the optical axis Zs between the first electron optical member 23 and the second electron optical member 24.
  • the throttle unit 27 can perform differential evacuation to maintain a pressure difference between the high vacuum region 28a and the low vacuum region 28b.
  • the length of the orifice in the Z direction and the opening in the plane parallel to the XY plane according to the pressure difference between the high vacuum region 28 a by the first exhaust unit 25 and the low vacuum region 28 b by the second exhaust unit 26.
  • And dimensions are set.
  • the conductance of the high vacuum region 28a and the low vacuum region 28b is adjusted according to the length of the orifice and the size of the opening. Therefore, the exhaust capacity of the first exhaust part 25 and the second exhaust part 26 can be adjusted according to the manufacturing cost.
  • the filament 210 functions as a cathode that emits electrons when a voltage is applied by the first power source 214 and the second power source 216.
  • the filament 210 is directly heated by applying a voltage from the power supply circuit 217.
  • a heater for heating the filament 210 may be provided.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a region including the electron beam generator 21 and the first electron optical member 23 in the X-ray source 2.
  • the vacuum region 28 is separated from the outside by a vacuum container partition 30.
  • the vacuum container partition 30 is made of, for example, stainless steel (SUS), nickel, aluminum, titanium, or the like.
  • the vacuum container partition 30 is set to the same ground potential as the acceleration electrode 215.
  • the coil 231 of the first electro-optical member 23 is disposed outside the vacuum vessel partition wall 30 so as to surround the high vacuum region 28a around the acceleration electrode 215.
  • the first electro-optic member 23 is energized under the control of the X-ray control unit 51 and is a coil 231 that is an exciting member for generating a magnetic field.
  • the first electro-optical member 23 accommodates the coil 231 therein, and the magnetic flux lines excited by the coil 231.
  • a yoke 232 for causing a magnetic field expressed by magnetic flux lines to act on the electron beam.
  • the yoke 232 is configured using, for example, a magnetic material such as soft iron or pure iron having a high magnetic permeability as a material.
  • the yoke 232 includes a portion 232a (hereinafter referred to as a side surface portion) provided along the Z-axis direction, a portion 232b (hereinafter referred to as an upper surface portion) and a portion 232c provided along a direction parallel to the XY plane. (Hereinafter referred to as the bottom portion).
  • the bottom surface portion 232c includes a first portion 232c1 and a second portion 232c2, as will be described in detail later.
  • the magnetic flux lines generated by the magnetic field excited by the coil 231 are generated from the first portion 232c1 of the yoke 232 as one magnetic pole, and from here the magnetic flux is generated in the high vacuum region 28a toward the portion 232a serving as the other magnetic pole.
  • the first portion 232c1 of the bottom surface portion 232c of the yoke 232 is disposed in the high vacuum region 28a, that is, in the vacuum region.
  • the coil 231 and the side surface portion 232a of the yoke 232, the upper surface portion 232b, and the second portion 232c2 of the bottom surface portion 232c are disposed outside the high vacuum region 28a and the low vacuum region 28b, that is, outside the vacuum vessel partition wall.
  • the first portion 232c1 is disposed on the side close to the optical axis Zs of the first electro-optical member 23 in the bottom surface portion 232c.
  • the bottom part 232c of the yoke 232 will be described.
  • a vacuum vessel partition wall 30 is interposed between the first portion 232c1 and the second portion 232c2 of the bottom surface portion 232c.
  • the yoke 232 is divided into the first portion 232c1 and the second portion 232c2 by the vacuum vessel partition wall 30 at the bottom surface portion 232c.
  • the thickness of the vacuum vessel partition 30 between the first part 232c1 and the second part 232c2 is such that it does not affect the distribution density of the magnetic flux lines from the second part 232c2 to the first part 232c1, for example, 5 mm or less. Preferably, it is about 1 mm.
  • the thickness of the first region (hereinafter also referred to as the separation region 301) that separates the first portion 232c1 and the second portion 232c2 in the bottom surface portion 232c of the yoke 232 is the other second thickness. It becomes thinner than the thickness of the region (hereinafter also referred to as main body region 302).
  • the separation region 301 is formed by providing a recess on the surface of the vacuum vessel partition 30 on the vacuum region side.
  • the first portion 232c1 of the yoke 232 is embedded in the recess.
  • the end surface of the first portion 232 c 1 disposed in the separation region 301 of the vacuum vessel partition 30 is closer to the optical axis Zs direction of the first electron optical member 23 than the main body region 302 of the vacuum vessel partition 30. close.
  • the end portion of the first portion 232c1 of the yoke 232 protrudes toward the electron beam generating portion 21 side from the inner wall surface (the surface on the vacuum region 28 side) of the vacuum vessel partition wall 30, whereby the first portion 232c1 becomes an electron. Located near the line.
  • the surface area of the portion of the first portion 232c1 of the yoke 232 that is exposed to the vacuum region is very small. Thereby, even if the inside of the vacuum area
  • a coating layer is formed of a nonmagnetic material such as a nickel phosphorus compound NiP on at least the surface of the portion exposed to the vacuum region in the first portion 232c1 of the yoke 232.
  • a nonmagnetic material such as a nickel phosphorus compound NiP
  • the present invention is not limited to the example shown in FIG. 3, and may exist in the same plane as the end of the first portion 232 c 1 of the yoke 232 and the surface of the main body region of the vacuum vessel partition 30.
  • the first portion 232c1 of the yoke 232 provided in the vacuum region functions as a magnetic pole that causes the magnetic field generated by the coil 231 to act on the electron beam.
  • FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a region including the electron beam generator 21 and the first electron optical member 23 in this case. As shown in FIG.
  • the side surface portion 232a of the yoke 232 in the vicinity of the optical axis Zs of the first electro-optical member 23 has a first portion 232a1 disposed in the high vacuum region 28a on the lower end side, the high vacuum region 28a, and The second portion 232a2 is disposed outside the low vacuum region 28b.
  • Magnetic flux lines generated by the magnetic field excited by the coil 231 are generated from the first portion 232a1 of the side surface portion 232a as one magnetic pole, and from here the magnetic flux is generated in the high vacuum region 28a toward the bottom surface portion 232c serving as the other magnetic pole.
  • the magnetic field that can be expressed by the magnetic flux generated between the first portion 232a1 and the bottom surface 232c acts on the electron beam emitted from the filament 210.
  • a vacuum vessel partition wall 30 is interposed between the first portion 232a1 and the second portion 232a2.
  • the thickness of the vacuum container partition 30 between the first portion 232 a 1 and the second portion 232 a 2 that is, the separation region 301 is thinner than the thickness of the other main body region 302.
  • the first portion 232 c 1 of the bottom surface portion 232 c of the yoke 232 becomes unnecessary, and the entire region of the bottom surface portion 232 c is disposed outside the vacuum region 28.
  • the control device 5 controls driving of the first exhaust part 25 and the second exhaust part 26.
  • the first exhaust unit 25 mainly exhausts the high vacuum region 28a and the low vacuum region 28b where the electron beam generating unit 21 is disposed.
  • the second exhaust unit 26 mainly exhausts the third chamber 28c in which the target 22 is disposed. As a result, the entire region in the vacuum region 28 is depressurized to a predetermined degree of vacuum.
  • the X-ray controller 51 heats the filament 210 by controlling the power supply circuit 217 for heating the filament 210 and causing a current to flow through the filament 210.
  • the X-ray control unit 51 controls the Wehnelt power supply 212, the first power supply 214, and the second power supply 216 to apply a voltage to each of the Wehnelt electrode 211, the extraction electrode 213, and the acceleration electrode 215.
  • the electron beam emitted from the heated filament 210 is focused by the Wehnelt electrode 211, accelerated by the extraction electrode 213 and the acceleration electrode 215, and travels toward the target 22. In the process, the electron beam is focused by the first electron optical member 23 and the second electron optical member 24.
  • the detector 4 detects transmitted X-rays that the mounting table 31 has transmitted through the object S to be measured at every predetermined rotation angle, converts the detected X-rays into electrical signals, and outputs them to the control device 5.
  • the detector 4 is composed of a plurality of pixels as described above. Therefore, information regarding the intensity distribution of transmitted X-rays can be acquired as an electrical signal. Therefore, the image generation unit 53 of the control device 5 uses the electrical signal at the time of transmission X-ray detection acquired by the detector 4 at each rotation angle, and the image data of the projection image in each projection direction of the object S to be measured. Are generated respectively.
  • the image generation unit 53 generates image data of a projection image of the object S to be measured from a plurality of different directions.
  • the image reconstruction unit 54 of the control device 5 is an internal structure (cross-sectional structure) 3 of the measured object S using a known image reconstruction process based on image data of a plurality of projection images of the measured object S 3. Generate dimensional data.
  • a back projection method, a filtered back projection method, a successive approximation method, or the like can be used as the image reconstruction process.
  • the generated three-dimensional data of the internal structure of the measured object S is displayed on a display device (not shown) such as a liquid crystal display.
  • the X-ray source 2 includes a vacuum container partition 30 for forming a vacuum region, an electron beam generator 21 that is disposed in the vacuum region and emits an electron beam to the vacuum region, and a vacuum container for the vacuum region.
  • the first electron optical member 23 disposed outside the partition wall 30 and the first portion 232 c 1 disposed inside the vacuum region and serving as a magnetic pole by the magnetic field from the first electron optical member 23.
  • the first electron optical member 23 when the first electron optical member 23 is disposed in the vacuum region 28, a large amount of gas is released from the coil 231 and the yoke 232 constituting the first electron optical member 23 when the vacuum region 28 is depressurized by the exhaust device. May occur. When a large amount of released gas is generated, it becomes necessary to increase the exhaust capacity of the exhaust device, and the entire device becomes large.
  • the first electron optical member 23 is disposed outside the vacuum region, and only the first portion 232c1 serving as a magnetic pole that causes the magnetic field to act on the electron beam is disposed in the vacuum region. Move the magnetic pole closer to the electron beam.
  • the second portion 232 c 2 of the yoke 232 for causing the magnetic field generated by the coil 231 to act on the electron beam is disposed in the vicinity of the first portion 232 c 1 disposed inside the vacuum region 28. Accordingly, the first portion 232c1 disposed in the vacuum region 28 can function as a magnetic pole by the magnetic field generated by the coil 231 disposed outside the vacuum region 28.
  • the vacuum vessel partition 30 is disposed between the first portion 232c1 and the second portion 232c2. Thereby, the inside of the vacuum region 28 can be maintained at a high degree of vacuum.
  • the thickness of the separation region 301 sandwiched between the first portion 232 c 1 and the second portion 232 c 2 is smaller than the thickness of the main body region 302 of the vacuum container partition 30.
  • the first portion 232c1 can function as a magnetic pole without the magnetic field generated by the coil 231 being obstructed by the vacuum vessel partition wall 30.
  • the throttle unit 27 is disposed between the high vacuum region 28a and the low vacuum region 28b. That is, the throttle unit 27 is provided between the electron beam generating unit 21 side and the target 22 side of the vacuum region 28, and the inner diameter of the throttle unit 27 is smaller than the inner diameter of the thin cylindrical portion of the vacuum vessel partition wall 30. Thereby, the emitted electron beam can be focused on the target 22 with high contrast.
  • the first portion 232c1 is arranged so that the surface area of the portion exposed in the high vacuum region 28a in the first portion 232c1 is small. Thereby, when the inside of the vacuum area
  • a coating layer is formed on the surface of the first portion 232c1 exposed at least in the high vacuum region 28a. Thereby, generation
  • the first portion 232 c 1 is disposed between the filament 210 and the acceleration electrode 215. Thereby, an electron beam can be focused and spherical aberration can be reduced. (9) The first portion 232 c 1 is disposed closer to the optical axis Zs of the first electron optical member 23 than the separation region 301 of the vacuum vessel partition 30. Thereby, the generated magnetic field can be applied to the electron beam.
  • the material forming the vacuum container partition 30 is different from the material forming the first portion 232c1. Thereby, generation
  • the first portion 232 c 1 is disposed on the vacuum container partition 30 in the vicinity of the electron beam generator 21. Accordingly, the first portion 232c1 that functions as a magnetic pole by the magnetic field can be arranged separately from the second portion 232c2, and the magnetic field can be applied to the electron beam. (12)
  • the first portion 232 c 1 is disposed between the filament 210 and the acceleration electrode 215. Thereby, since the electron beam emitted from the filament 210 can be focused and propagated to the acceleration electrode 215, spherical aberration can be reduced.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a region including the electron beam generator 21 and the first electron optical member 23 in the X-ray source 2.
  • the vacuum container partition 30 is formed by an upper part 30a on the Z axis + side and a lower part 30b on the Z axis-side.
  • the upper portion 30a and the lower portion 30b of the vacuum vessel partition 30 are arranged so as to sandwich the bottom surface portion 232c of the yoke 232 from the + side and the ⁇ side of the Z axis. That is, a part of the bottom surface portion 232c is arranged so as to protrude into the low vacuum region 28b from the gap between the upper portion 30a and the lower portion 30b of the vacuum vessel partition 30.
  • the bottom surface portion 232c and the upper portion 30a, and the bottom surface portion 232c and the lower portion 30b are joined together by welding or brazing, for example. In this way, a part of the vacuum vessel partition is constituted by the yoke 232.
  • the configuration described in this modification can be suitably used when configured by a thermoelectron gun, for example.
  • the electron beam generator 21 that generates an electron beam has been described as an example, but the present invention is not limited to this example.
  • the configuration described in the first embodiment can be applied to a charged particle beam apparatus that generates other charged particle beams such as ions.
  • the first portion 232c1 of the yoke 232 is also preferably cylindrical. However, it does not have to be a complete cylindrical shape.
  • a plurality of magnetic materials may be arranged concentrically along the inner surface of the vacuum container partition 30.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view in a plane parallel to the XY plane schematically showing an example of this case.
  • the six first portions 232c1 are arranged concentrically from the inner wall surface of the vacuum vessel partition wall 30 toward the optical axis Zs. Note that the number of the first portions 232c1 illustrated in FIG. 6 is an example, and is not limited to six, and may be smaller or larger than six.
  • the first portion 232c1 and the second portion 232c2 of the yoke 232 are not limited to be separated by providing the vacuum vessel partition wall 30.
  • An example of this case is shown in FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a region including the electron beam generator 21 and the first electron optical member 23 in the X-ray source 2.
  • points different from those of the first embodiment described with reference to FIGS. 2 and 3 are mainly performed, and points not particularly described are the same as those of the first embodiment.
  • the side surface portion 232a of the yoke 232 in the vicinity of the optical axis Zs of the first electro-optical member 23 further includes a first portion 232a1 disposed in the high vacuum region 28a in the vicinity of the lower end side thereof. That is, the side surface portion 232a of the yoke 232 is divided from the first portion 232a1 by the vacuum vessel partition wall 30 on the lower end side.
  • the first portion 232a1 is disposed so as to protrude from the vacuum vessel partition 30 to the high vacuum region 28a in the direction of the optical axis Zs of the first electro-optical member.
  • the magnetic flux lines generated by the magnetic field excited by the coil 231 are generated from the first portion 232a1 of the side surface portion 232a of the yoke 232 as one magnetic pole toward the high vacuum region 28a.
  • the magnetic field that can be expressed by the magnetic flux generated between the first portion 232a1 and the bottom surface 232c acts on the electron beam emitted from the filament 210.
  • a vacuum vessel partition wall 30 is interposed between the first portion 232a1 and the side surface portion 232a. Also in this case, the thickness of the vacuum container partition 30 between the first portion 232a1 and the side surface part 232a in the vacuum container partition 30 may be smaller than the thickness of the other vacuum container partitions 30.
  • the X-ray source 2 may have the configuration shown in FIG. 7B instead of the configuration shown in FIG.
  • the yoke 250 is provided in common to the coil 231 of the first electro-optical member and the coil 241 of the second electro-optical member.
  • the yoke 250 is provided on the side surface portion 251 along the Z-axis direction, the bottom surface portion 252 parallel to the XY plane at the lower portion of the coil 231 of the first electron optical member, and the upper portion of the coil 241 of the second electron optical member. And an upper surface portion 253.
  • the bottom surface portion 252 includes a first portion 232c1 and a second portion 232c2, and the vacuum vessel partition wall 30 is interposed between the first portion 232c1 and the second portion 232c2.
  • the vacuum vessel partition wall 30 is interposed between the first portion 232c1 and the second portion 232c2.
  • the side surface portion 251 in the vicinity of the optical axis Zs of the first electro-optical member is the first portion 232a1 disposed in the high vacuum region 28a in the vicinity of the lower end side, as in the case of the example shown in FIG. Is further provided. That is, the side surface portion 251a of the yoke 250 is divided from the first portion 232a1 by the vacuum vessel partition wall 30 on the lower end side. The first portion 232a1 is disposed so as to protrude from the vacuum vessel partition 30 to the high vacuum region 28a in the direction of the optical axis Zs of the first electro-optical member.
  • Magnetic flux lines generated by the magnetic field excited by the coil 231 are generated toward the high vacuum region 28a from the first portion 232a1 of the side surface portion 251 of the yoke 250 as one magnetic pole.
  • the magnetic field that can be expressed by the magnetic flux generated between the first portion 232a1 and the first portion 232c1 of the bottom surface portion 252 acts on the electron beam emitted from the filament 210.
  • the side surface portion 251 in the vicinity of the optical axis Zs of the first electro-optical member further includes a second portion 242a1 disposed in the low vacuum region 28b in the vicinity of the upper end side. That is, the side surface portion 251a of the yoke 250 is separated from the second portion 242a1 by the vacuum vessel partition wall 30 on the upper end side.
  • the second portion 242a1 is disposed so as to protrude from the vacuum vessel partition 30 to the low vacuum region 28a in the direction of the optical axis Zs of the second electro-optical member.
  • the upper surface portion 253 includes a first portion 242c1 and a second portion 242c2, and is disposed such that the vacuum container partition 30 is interposed between the first portion 242c1 and the second portion 242c2. That is, the upper surface portion 253 of the yoke 250 is divided into the first portion 242c1 and the second portion 242c2 by the vacuum vessel partition wall 30.
  • the first portion 242c1 is disposed in the low vacuum region 28b so as to protrude toward the optical axis Zs direction of the second electron optical member.
  • Magnetic flux lines generated by the magnetic field excited by the coil 241 are generated from the second portion 242a1 of the side surface portion 251 of the yoke 250 as one magnetic pole toward the low vacuum region 28b.
  • a magnetic field that can be expressed by magnetic flux lines generated between the second portion 242a1 and the first portion 242c1 of the upper surface portion 253 acts on the electron beam that is radiated from the filament 210 and passes through the diaphragm 27.
  • the magnetic flux density can be applied to the electron beam also in the X-ray source 2 in the modified example. Therefore, the amount of current flowing through the coils 231 and 241 can be suppressed, and the amount of heat generated by the first and second electron optical members can be suppressed. By suppressing the amount of heat generation, it is possible to suppress the amount of fluctuation of the focal spot accompanying the temperature change inside the X-ray source 2, so that it is possible to suppress the occurrence of motion artifacts when reconstructing image data. .
  • 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. 8 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 embodiment and each modification.
  • 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 non-defective product is 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.
  • 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. .

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Abstract

荷電粒子線装置は、減圧または真空領域を形成するための隔壁部と、減圧または真空領域内に配置され、荷電粒子を隔壁部内に射出する射出源と、減圧または真空領域に対し隔壁部を介して外部に配置された励起部材と、減圧または真空領域の内部に配置され、励起部材からの磁場により磁極となる内部磁極と、を有する。

Description

荷電粒子線装置、電子線発生装置、Ｘ線源、Ｘ線装置および構造物の製造方法
　本発明は、荷電粒子線装置、電子線発生装置、Ｘ線源、Ｘ線装置および構造物の製造方法に関する。
　従来から、磁界レンズを真空隔壁の内側に設置した荷電粒子装置が知られている（例えば特許文献１）。しかしながら、磁界レンズを構成する各種の部材からの放出ガスの影響により、真空隔壁内の真空度を維持するのが困難であるという問題がある。
日本国特開２０１４－１０７１４３号公報
　本発明の第１の態様によると、荷電粒子線装置は、減圧または真空領域を形成するための隔壁部と、前記減圧または真空領域内に配置され、荷電粒子を前記隔壁部内に射出する射出源と、前記減圧または真空領域に対し前記隔壁部を介して外部に配置された励起部材と、前記減圧または真空領域の内部に配置され、前記励起部材からの磁場により磁極となる内部磁極と、を有する。
　本発明の第２の態様によると、荷電粒子線装置は、減圧または真空領域を形成するための隔壁部と、前記隔壁部の外部に配置された励起部材と、前記隔壁部の内部に配置された、前記励起部材からの磁場により磁極となる内部磁極、及び荷電粒子を前記隔壁部内に射出する射出源とを有する。
　本発明の第３の態様によると、第１または第２の態様の荷電粒子線装置において、前記励起部材は、前記磁場を生成するためのコイルと、前記磁場を前記荷電粒子に作用させるためのヨークとを備え、前記ヨークの一方の端部が前記内部磁極の近傍に配置されることが好ましい。
　本発明の第４の態様によると、第３の態様の荷電粒子線装置において、前記ヨークの一方の端部と前記内部磁極との間に、前記隔壁部を構成する隔壁部材が配置されることが好ましい。
　本発明の第５の態様によると、第４の態様の荷電粒子線装置において、前記隔壁部材のうち前記ヨークの一方の端部と前記内部磁極とによって挟まれる第１領域の厚さは、前記隔壁部材の前記第１領域とは異なる第２領域の厚さよりも小さいことが好ましい。
　本発明の第６の態様によると、第３乃至第５の何れかの態様の荷電粒子線装置において、前記内部磁極は、前記ヨークよりも表面積が小さいことが好ましい。
　本発明の第７の態様によると、第５の態様または第５の態様を引用する第６の態様の荷電粒子線装置において、前記内部磁極は、前記隔壁部材の前記第１領域よりも、前記励起部材を含む電子光学系の光軸の近くに配置されることが好ましい。
　本発明の第８の態様によると、第７の態様の荷電粒子線装置において、前記隔壁部材を形成する材料と前記ヨーク及び前記内部磁極を形成する材料とは互いに異なることが好ましい。
　本発明の第９の態様によると、第３乃至第８の態様の荷電粒子線装置において、前記ヨークの他方の端部は、前記隔壁部の外部に配置されることが好ましい。
　本発明の第１０の態様によると、第９の態様の荷電粒子線装置を有し、前記内部磁極は、前記射出源の近傍における前記隔壁部に配置されていることが好ましい。
　本発明の第１１の態様によると、第１０の態様の荷電粒子線装置において、前記射出源の近傍に前記真空領域を形成するために排気を行う第１排気部と有し、前記射出源と前記荷電粒子を照射する対象物が配置された空間との間に、前記荷電粒子が通過するように前記隔壁部の内側に形成された狭小部が形成され、前記狭小部の開口寸法は、前記荷電粒子の伝搬方向における寸法が前記荷電粒子の伝搬方向とは直交する方向に対して小さいことが好ましい。
　本発明の第１２の態様によると、第１１の態様の荷電粒子線装置において、前記荷電粒子を照射する対象物の近傍に前記真空領域を形成するために排気を行う第２排気部を、更に備えることが好ましい。
　本発明の第１３の態様によると、第１または第２の態様の荷電粒子線装置において、　前記内部磁極の少なくとも前記減圧または真空領域に露出されている表面には、被膜層が形成されていることが好ましい。
　本発明の第１４の態様によると、電子線発生装置は、第１乃至第１３の態様の荷電粒子線装置を有し、前記射出源は、電子線を出射するフィラメントを有し、さらに前記電子線を照射する対象物と前記射出源との間にアノード電極を備え、前記内部磁極は前記アノード電極と前記射出源の間に配置される。
　本発明の第１５の態様によると、第１４の態様の電子線発生装置において、前記射出源は、前記フィラメントに対して負のバイアス電圧が印加されるウェネルト電極をさらに有し、前記内部磁極は、前記ウェネルト電極の近傍に配置されることが好ましい。
　本発明の第１６の態様によると、Ｘ線源は、第１４または第１５の態様の電子線発生装置を有し、前記電子線を照射する対象物は金属材料とする。
　本発明の第１７の態様によると、Ｘ線装置は、第１６の態様のＸ線源と、前記Ｘ線源から放射され、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線源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。
　本発明の第１８の態様によると、第１７の態様のＸ線装置において、前記被測定物に対する前記Ｘ線源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ことが好ましい。
　本発明の第１９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、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。
　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、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ことが好ましい。
　本発明の第２１の態様によると、第２０の態様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ことが好ましい。
第１の実施の形態によるＸ線装置の構成を模式的に示す図である。 Ｘ線装置が備えるＸ線源の構成を模式的に示す図である。 Ｘ線源の内部構造の一部を拡大して示す断面図である。 Ｘ線源の別の例における内部構造の一部を拡大して示す断面図である。 変形例におけるＸ線源の内部構造の一部を拡大して示す断面図である。 変形例におけるＸ線源の構造を模式的に示す断面図である。 変形例におけるＸ線源の構成を模式的に示す図である。 第２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ブロック図である。 構造物製造システムの処理を説明するフローチャートである。
－第１の実施の形態－
　図面を参照しながら、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）等を被測定物を破壊することなく取得する。機械部品や電子部品等の産業用部品を対象とするＸ線装置は、産業用Ｘ線ＣＴ検査装置と呼ばれる。
　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線源２、載置部３、検出器４および制御装置５を備えている。筐体１は、その下面が工場等の床面に実質的に平行（水平）となるように配置される。筐体１の内部には、Ｘ線源２と、載置部３と、検出器４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、Ｘ線遮蔽材料を含む。なお、Ｘ線遮蔽材料として鉛を含む。
　Ｘ線源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線源２の内部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線源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線源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）を放射してもよい。Ｘ線源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～数ＭｅＶの硬Ｘ線の少なくとも１つを照射する。なお、Ｘ線源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線源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る。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、載置台３１はともに移動する。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、載置台３１を回転させる。載置台３１の回転軸Ｙｒは、Ｙ軸に平行、かつ、載置台３１の中心を通過する。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、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。Ｚ軸駆動部３５は、制御装置５により制御されて、Ｘ線源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、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線源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を有する。Ｘ線源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線は入射面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、シンチレータ部から放出された光を受光する受光部等とによって構成される。シンチレータ部の入射面４１に入射したＸ線は光エネルギーに変換され、その光エネルギーは上記の受光部で電気エネルギーに変換されて電気信号となり、制御装置５へ出力される。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、電気信号に直接変換して出力するものであってもよい。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、シンチレータ部と受光部との複数の画素は、互いに対応するように２次元的に配列されている。これにより、Ｘ線源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ので、検出器４の入射面の広さに応じて、１回の撮影で被測定物Ｓの全体または被測定物Ｓの検査したい領域の投影像を任意の倍率で取得することができる。
　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線源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載置台制御部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、およびマニピュレータ部３６を制御する。また、被測定物Ｓに対して異なる方向から投影して得られた複数の投影画像データに基づいて、公知の画像再構成処理方法を用いることで、被測定物Ｓの再構成画像を生成する画像再構成部５４を備える。画像再構成処理により、被測定物Ｓの内部構造（断面構造）である断面画像データや３次元データが生成される。なお、断面画像データとは、ＸＺ平面と平行な面内における被測定物Ｓの構造データを含む。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は、本実施の形態のＸ線源２の断面構造を模式的に示す図である。Ｘ線源２は、電子線発生部２１と、ターゲット２２と、第１電子光学部材２３と、第２電子光学部材２４と、第１排気部２５と、第２排気部２６と、絞り部２７と、真空容器隔壁３０により外界に対して高い真空度の雰囲気を形成する真空領域（低圧領域）２８とを備える。Ｘ線源２は、電子線発生部２１、第１電子光学部材２３、絞り部２７、第２電子光学部材２４、ターゲット２２の順序で配置される。
　電子線発生部２１は、フィラメント２１０と、ウェネルト電極２１１と、ウェネルト電源２１２と、引出電極２１３と、第１電源２１４と、加速電極２１５と、第２電源２１６とを備える電子銃である。なお、本実施の形態では、電子線発生部２１としてショットキー電子銃を例に挙げて説明するが、電子線発生部２１はこれに限定されるものではなく、電界放出電子銃や熱電子銃でもよい。ウェネルト電源２１２は、制御装置５のＸ線制御部５１からの制御信号に基づいて、フィラメント２１０に対する負のバイアス電圧をウェネルト電極２１１に印加する。フィラメント２１０は、たとえばタングステンを含む材料により形成され、その先端がターゲット２２へ向けて先鋭化した円錐形状となるように形成される。フィラメント２１０には、フィラメント２１０を加熱するための加熱用電源回路２１７が接続されている。Ｘ線制御部５１は、加熱用電源回路２１７を制御して、フィラメント２１０に電流を流すことにより、フィラメント２１０を加熱する。
　加熱用電源回路２１７によりフィラメント２１０に通電してフィラメント２１０を加熱した状態で、ウェネルト電極２１１により負の電界を掛けることで、フィラメント２１０から放射される電子線の広がりが抑制され、引出電極２１３にフィラメント２１０に対して正の電位を与えることでフィラメント２１０の先端からターゲット２２に向けて電子線（熱電子）が引き出される。さらに、ウェネルト電極２１１には、先にも説明したように、フィラメント２１０に対する負のバイアス電圧が印加されるので、それにより生じる電界によって、フィラメント２１０の先端から放出される電子線は集束され発散が抑制される。ターゲット２２は、たとえばタングステンを含む金属材料により形成され、フィラメント２１０の先端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。なお、図２においては、本実施の形態によるＸ線源２は反射型Ｘ線源により構成される場合を示しているが、Ｘ線源２は透過型Ｘ線源であってもよい。
　引出電極２１３は、電子線の進行方向においてウェネルト電極２１１の下流側に配置される。第１電源２１４は、フィラメント２１０と引出電極２１３とに電気的に接続され、制御装置５のＸ線制御部５１からの制御信号に基づいて、フィラメント２１０に対する正の電圧を引出電極２１３に印加する。ただし、引出電極２１３の電位はグランド電位よりは負の電位となるように調整されている。第１電源２１４が引出電極２１３に正の高電圧（引出電圧）を印加することにより、フィラメント２１０の表面には強電界が形成される。加速電極２１５は、たとえばステンレス鋼（ＳＵＳ）等を材料として用いて形成される。加速電極２１５は接地（グランド）される。第２電源２１６は、フィラメント２１０と加速電極２１５とに接続され、加速電極２１５に対する負の電圧をフィラメント２１０に印加する。加速電極２１５は、後述するフィラメント２１０からの電子に対してアノードとして機能する。
　第１電子光学部材２３と第２電子光学部材２４とは、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。第１電子光学部材２３と第２電子光学部材２４とは、磁界の作用を利用してフィラメント２１０から出射された電子線を集束させて、ターゲット２２の微小な領域（Ｘ線焦点）に電子線を衝突させる。なお、第１電子光学部材２３の詳細については、説明を後述する。
　第１排気部２５は、電子線発生部２１の近傍に設けられ、Ｘ線制御部５１により制御されて、図２に示す真空容器の内部である真空（低圧）領域２８のうち、高真空度に維持された高真空領域２８ａを形成するために真空容器隔壁３０の内側の排気を行う。第２排気部２６は、ターゲット２２の近傍に設けられ、Ｘ線制御部５１により制御されて、低圧領域２８のうち、低真空に維持された低真空領域２８ｂを形成するために真空容器隔壁３０の内側の排気を行う。本実施の形態においては、第１排気部２５および第２排気部２６として、たとえばターボ分子ポンプを用いることができる。第１排気部２５と第２排気部２６とにより、真空容器隔壁３０の内部の雰囲気が排気され、低真空領域２８はある程度以上の高い真空度に保たれる。低圧領域２８は、高真空領域２８ａおよび低真空領域２８ｂの２部分により構成される。高真空領域２８ａのうち、第１電子光学部材２３が配置されている領域と、低真空領域２８ｂにおける真空容器は、細い円筒状の真空容器隔壁３０が形成されている。なお、第１電子光学部材２３及び第２電子光学部材２４はこの細円筒状の真空容器隔壁３０の周りを覆うように、両者とも円筒状の形状を有している。なお、ウェネルト電極２１１、引出電極２１３、加速電極２１５、第１電子光学部材２３および第２電子光学部材２４は、それぞれ円環状または円筒状の形状を有している。それぞれの円環の中心または円筒の中心は共通の仮想的な直線の上に位置している。そして、ウェネルト電極２１１、引出電極２１３、加速電極２１５、第１電子光学部材２３及び第２電子光学部材２４で構成される電子光学系の光軸Ｚｓは、この直線が該当する。
　電子線発生部２１は、真空容器隔壁３０内部の高真空領域２８ａ内に配置される。本実施の形態では、上述したように、電子線発生部２１がショットキー電子銃であるため、高真空領域２８ａは、たとえば１０-７Ｐａ程度の高い真空度の領域となるように第１排気部２５と第２排気部２６とにより制御される。なお、真空領域に設定する真空度はフィラメント２１０の材質により異なる。また、電子線発生部２１がショットキー電子銃ではなく、電界放出電子銃や、熱電子銃等を用いる場合には、ショットキー電子銃を用いる場合とは異なる真空度を、それぞれの電子銃に応じて設定する。絞り部２７は、高真空領域２８ａと低真空領域２８ｂとを隔てて設けられる。絞り部２７は、第１電子光学部材２３と第２電子光学部材２４との光軸Ｚｓに沿って開口が形成されたオリフィスである。絞り部２７により、高真空領域２８ａと低真空領域２８ｂとの間の圧力差を保つ差動排気を行うことができる。特に、第１排気部２５による高真空領域２８ａと第２排気部２６による低真空領域２８ｂとの間の圧力差に応じて、オリフィスのＺ方向における長さと、ＸＹ平面と平行な平面における開口部の寸法とが設定されている。このオリフィスの長さと開口部の寸法とに応じて、高真空領域２８ａと低真空領域２８ｂとのコンダクタンスを調整している。したがって、製造コストに合わせて、第１排気部２５と第２排気部２６との排気能力を調整することが可能となる。
　フィラメント２１０は、第１電源２１４および第２電源２１６により電圧が印加されると、電子を放出するカソードとして機能する。本実施の形態では、フィラメント２１０に電源回路２１７から電圧を印加することにより直接加熱する。なお、フィラメント２１０に電圧を印加して直接加熱する代わりに、フィラメント２１０を加熱するためのヒータを設けても良い。
　図３を参照して、Ｘ線源２の内部の各構成の配置について詳細に説明する。図３は、Ｘ線源２のうち電子線発生部２１と第１電子光学部材２３とを含む領域を拡大して示す断面図である。
　本実施の形態では、真空領域２８は、真空容器隔壁３０によって外部と隔てられる。真空容器隔壁３０は、たとえばステンレス鋼（ＳＵＳ）、ニッケル、アルミニウム、チタン等を材料により構成される。また、真空容器隔壁３０は加速電極２１５と同じグランド電位に設定されている。なお、真空容器隔壁３０の材料として、真空領域２８に対して、放出ガスの発生が少ない材料を用いることが好ましい。
　第１電子光学部材２３のコイル２３１は加速電極２１５の周囲の高真空領域２８ａを囲むように、真空容器隔壁３０の外部に配置される。第１電子光学部材２３は、Ｘ線制御部５１からの制御により通電されて磁場を生成するための励磁部材であるコイル２３１と、コイル２３１を内部に収容し、コイル２３１により励磁された磁束線を収束させて、電子線に対して磁束線で表現される磁界を作用させるためのヨーク２３２とを有する。ヨーク２３２は、たとえば誘磁率が高い軟鉄や純鉄等の磁性体を材料として用いて構成される。ヨーク２３２は、Ｚ軸方向に沿って設けられた部分２３２ａ（以下、側面部と呼ぶ）と、ＸＹ平面に平行な方向に沿って設けられた部分２３２ｂ（以下、上面部と呼ぶ）および部分２３２ｃ（以下、底面部と呼ぶ）とからなる。なお、底面部２３２ｃは、詳細を後述するように第１部分２３２ｃ１と第２部分２３２ｃ２とからなる。コイル２３１で励磁された磁界による磁束線は、ヨーク２３２の第１部分２３２ｃ１が一方の磁極となり、ここから高真空領域２８ａに磁束が他方の磁極となる部分２３２ａに向けて生成される。そして、第１部分２３２ｃ１と部分２３２ａとの間に生成される磁束線で表現できる磁場は、フィラメント２１０から放射される電子線に作用する。ヨーク２３２の底面部２３２ｃの第１部分２３２ｃ１は高真空領域２８ａの内部、すなわち真空領域内に配置される。一方、コイル２３１とヨーク２３２の側面部２３２ａ、上面部２３２ｂおよび底面部２３２ｃの第２部分２３２ｃ２とは、高真空領域２８ａおよび低真空領域２８ｂの外部、すなわち真空容器隔壁の外側に配置される。上記説明の通り、第１部分２３２ｃ１は、底面部２３２ｃのうち、第１電子光学部材２３の光軸Ｚｓに近い側に配置される。
　ヨーク２３２の底面部２３２ｃについて説明する。底面部２３２ｃの第１部分２３２ｃ１と第２部分２３２ｃ２との間には、真空容器隔壁３０が介在する。換言すると、ヨーク２３２は、底面部２３２ｃにおいて真空容器隔壁３０によって第１部分２３２ｃ１と第２部分２３２ｃ２とに分断される。第１部分２３２ｃ１と第２部分２３２ｃ２との間の真空容器隔壁３０の厚さは、第２部分２３２ｃ２から第１部分２３２ｃ１への磁束線の分布密度に影響を及ぼさない程度、たとえば５ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ程度とする。従って、真空容器隔壁３０のうち、ヨーク２３２の底面部２３２ｃにおける第１部分２３２ｃ１と第２部分２３２ｃ２とを分離する第１領域（以後、分離領域３０１とも呼ぶ）の厚みは、それ以外の第２領域（以後、本体領域３０２とも呼ぶ）の厚みより薄くなる。
　本実施の形態では、一例として、図３に示すように、真空容器隔壁３０のうち真空領域側の面に凹部を設けることにより分離領域３０１が形成される。この凹部にヨーク２３２の第１部分２３２ｃ１が埋め込まれて配置される。図３に示すように、真空容器隔壁３０の分離領域３０１に配置された第１部分２３２ｃ１の端面は、真空容器隔壁３０の本体領域３０２よりも、第１電子光学部材２３の光軸Ｚｓ方向に近い。すなわち、ヨーク２３２の第１部分２３２ｃ１の端部が、真空容器隔壁３０の内壁面（真空領域２８側の面）よりも、電子線発生部２１側に突出することにより、第１部分２３２ｃ１は電子線の近傍に配置される。しかし、ヨーク２３２の第１部分２３２ｃ１のうち真空領域に暴露される部分の表面積は、ごくわずかとなる。これにより、真空領域２８の内部が高真空状態になっても、ヨーク２３２からの放出ガスの発生量が抑制される。また、ヨーク２３２の第１部分２３２ｃ１のうち、少なくとも真空領域に暴露される部分の表面には、非磁性材料、たとえばニッケルリン化合物ＮｉＰ等により被覆層が形成される。なお、図３に示す例に限定されず、ヨーク２３２の第１部分２３２ｃ１の端部と真空容器隔壁３０の本体領域の表面と同一面内に存在しても良い。上記説明の通り、真空領域内に設けられたヨーク２３２の第１部分２３２ｃ１は、コイル２３１で生成された磁場を電子線に作用させる磁極として機能する。
　ヨーク２３２の底面部２３２ｃの第１部分２３２ｃ１が高真空領域２８ａ内に配置されるものに代えて、ヨーク２３２の側面部２３２ａのうち、光軸Ｚｓ近傍の部分の下部が、分離されてその一部が真空容器隔壁３０の本体領域３０２から高真空領域２８ａに下向きに突出するように配置してもよい。
　図４に、この場合の電子線発生部２１と第１電子光学部材２３とを含む領域を拡大して示す断面図である。図４に示すように、第１電子光学部材２３の光軸Ｚｓ近傍のヨーク２３２の側面部２３２ａは、下端側において高真空領域２８ａ内に配置される第１部分２３２ａ１と、高真空領域２８ａおよび低真空領域２８ｂ外に配置される第２部分２３２ａ２とからなる。コイル２３１で励磁された磁界による磁束線は、側面部２３２ａの第１部分２３２ａ１が一方の磁極となり、ここから高真空領域２８ａに磁束が他方の磁極となる底面部２３２ｃに向けて生成される。そして、第１部分２３２ａ１と底面部２３２ｃとの間に生成される磁束線で表現できる磁場は、フィラメント２１０から放射される電子線に作用する。第１部分２３２ａ１と第２部分２３２ａ２との間には、真空容器隔壁３０が介在する。真空容器隔壁３０のうち、第１部分２３２ａ１と第２部分２３２ａ２との間の真空容器隔壁３０、すなわち分離領域３０１の厚みは、それ以外の本体領域３０２の厚みより薄い。なお、言うまでもなく、この場合には、ヨーク２３２の底面部２３２ｃの第１部分２３２ｃ１は不要となり、底面部２３２ｃの全領域は真空領域２８の外部に配置される。
　上記の構成を有するＸ線源２を備える本実施の形態のＸ線装置１００の動作について説明する。
　制御装置５は、第１排気部２５と第２排気部２６との駆動を制御する。第１排気部２５は電子線発生部２１が配置された高真空領域２８ａおよび低真空領域２８ｂを主に排気する。第２排気部２６はターゲット２２が配置された第３チャンバ２８ｃを主に排気する。これにより、真空領域２８内の全領域が減圧され所定の真空度となる。Ｘ線制御部５１は、フィラメント２１０の加熱用の電源回路２１７を制御して、フィラメント２１０に電流を流すことにより、フィラメント２１０を加熱する。Ｘ線制御部５１は、ウェネルト電源２１２と、第１電源２１４と、第２電源２１６とを制御して、ウェネルト電極２１１と、引出電極２１３と、加速電極２１５とのそれぞれに電圧を印加する。加熱されたフィラメント２１０から放出された電子線は、ウェネルト電極２１１により絞られ、引出電極２１３および加速電極２１５により加速されターゲット２２へ向かう。その過程で、電子線は第１電子光学部材２３および第２電子光学部材２４により集束される。
　Ｘ線源２から放射され被測定物Ｓを透過したＸ線は検出器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、電気信号に変換して制御装置５へ出力する。検出器４は、前述のように複数の画素からなっている。そのため、透過Ｘ線の強度分布に関する情報を電気信号として取得できる。したがって、制御装置５の画像生成部５３は、各回転角度において検出器４により取得された透過Ｘ線検出時の電気信号に基づいて、被測定物Ｓの各々の投影方向における投影像の画像データをそれぞれ生成する。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の投影像の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の複数の投影像の画像データに基づいて公知の画像再構成処理を用いて、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、逐次近似法等を用いることができる。生成された被測定物Ｓの内部構造の３次元データは、液晶ディスプレイ等の表示装置（不図示）に表示される。
　上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）Ｘ線源２は、真空領域を形成するための真空容器隔壁３０と、真空領域内に配置され、電子線を真空領域に射出する電子線発生部２１と、真空領域に対し真空容器隔壁３０に対して外部に配置された第１電子光学部材２３と、真空領域の内部に配置され、第１電子光学部材２３からの磁場により磁極となる第１部分２３２ｃ１と、を有する。
　第１電子光学部材２３の磁場を電子線に作用させる際、第１電子光学部材２３が電子線に近い位置にあるほど、電子線に対する作用は大きい。しかし、第１電子光学部材２３を真空領域２８内に配置すると、排気装置により真空領域２８内が減圧された際に、第１電子光学部材２３を構成するコイル２３１やヨーク２３２から放出ガスが大量に発生する虞がある。放出ガスが大量に発生する場合、排気装置の排気能力を高める必要性が生じることとなり、装置全体が大型化してしまう。
　本実施の形態のＸ線源２では、第１電子光学部材２３を、真空領域外に配置し、磁場を電子線に作用させる磁極となる第１部分２３２ｃ１のみを真空領域内に配置することで、磁極を電子線に近付ける。これにより、放出ガスの発生を抑制できるので、第１排気部２５の排気能力を増加させる必要がなくなり、第１排気部２５の排気能力を高めることによるＸ線源２の大型化を抑制できる。
（２）コイル２３１により生成される磁場を電子線に作用させるためのヨーク２３２の第２部分２３２ｃ２は、真空領域２８の内部に配置された第１部分２３２ｃ１の近傍に配置される。これにより、真空領域２８の外部に配置されたコイル２３１により生成された磁場によって、真空領域２８中に配置された第１部分２３２ｃ１が磁極して機能させることができる。
（３）第１部分２３２ｃ１と第２部分２３２ｃ２との間には真空容器隔壁３０が配置される。これにより、真空領域２８内を高い真空度に維持することができる。
（４）真空容器隔壁３０のうち、第１部分２３２ｃ１と第２部分２３２ｃ２とにより挟まれる分離領域３０１の厚さは、真空容器隔壁３０の本体領域３０２の厚さより小さい。これにより、コイル２３１で生成された磁場が、真空容器隔壁３０に妨げられることなく、第１部分２３２ｃ１を磁極として機能させることができる。
（５）絞り部２７は、高真空領域２８ａと低真空領域２８ｂとの間に配置されている。すなわち、絞り部２７は、真空領域２８の電子線発生部２１側とターゲット２２側との間に設けられ、絞り部２７の内径は真空容器隔壁３０の細円筒状の部分の内径よりも小さい。これにより、射出された電子線を高いコントラストでターゲット２２上で集束させることができる。
（６）第１部分２３２ｃ１のうち、高真空領域２８ａ内に暴露される部分の表面積が小さくなるように第１部分２３２ｃ１を配置する。これにより、真空領域２８の内部が排気された際に放出ガスの発生量を抑制できる。
（７）第１部分２３２ｃ１のうち、少なくとも高真空領域２８ａ内に露出されている表面には、被膜層が形成される。これにより、第１部分２３２ｃ１からの放出ガスの発生を抑制することができる。
（８）第１部分２３２ｃ１は、フィラメント２１０と加速電極２１５との間に配置される。これにより、電子線を集束させて球面収差を低減させることができる。
（９）第１部分２３２ｃ１は、真空容器隔壁３０の分離領域３０１よりも、第１電子光学部材２３の光軸Ｚｓの近くに配置される。これにより、生成された磁場を電子線に作用させることができる。
（１０）真空容器隔壁３０を形成する材料と、第１部分２３２ｃ１を形成する材料とは、互いに異なる。これにより、真空容器隔壁３０からの放出ガスの発生を抑制し、真空領域２８内を真空に保持することができる。
（１１）第１部分２３２ｃ１は、電子線発生部２１近傍における真空容器隔壁３０に配置される。これにより、磁場により磁極として機能する第１部分２３２ｃ１を第２部分２３２ｃ２とは別体として配置して、電子線に磁場を作用させることができる。
（１２）第１部分２３２ｃ１は、フィラメント２１０と加速電極２１５との間に配置される。これにより、フィラメント２１０から出射された電子線を集束させて加速電極２１５へ伝搬させることができるので、球面収差の低減が可能となる。
　上述した第１の実施の形態を以下のように変形できる。
（１）ヨーク２３２の第１部分２３２ｃ１と第２部分２３２ｃ２との間に真空容器隔壁３０が設けられるものに代えて、ヨーク２３２の底面部２３２ｃによって真空容器隔壁３０が分断されても良い。この場合のＸ線源２の内部の各構成の配置について詳細に説明する。図５は、Ｘ線源２のうち電子線発生部２１と第１電子光学部材２３とを含む領域を拡大して示す断面図である。以下の説明は、図３を用いて説明した第１の実施の形態と異なる点を主として行い、特に説明を行わない点については第１の実施の形態と同様である。
　真空容器隔壁３０は、Ｚ軸＋側の上側部分３０ａと、Ｚ軸－側の下側部分３０ｂとにより形成される。真空容器隔壁３０の上側部分３０ａと下側部分３０ｂとは、ヨーク２３２の底面部２３２ｃを、Ｚ軸の＋側と－側とから挟み込むように配置される。すなわち、底面部２３２ｃの一部が、真空容器隔壁３０の上側部分３０ａと下側部分３０ｂとの隙間から低真空領域２８ｂ内に突出するように配置される。底面部２３２ｃと上側部分３０ａと、底面部２３２ｃと下側部分３０ｂとは、たとえば溶接やろう付け等によって接合される。このようにすることで、真空容器隔壁の一部をヨーク２３２により構成している。本変形例にて説明した構成は、たとえば熱電子銃により構成する場合に好適に用いることができる。
（２）第１の実施の形態においては、電子線を発生させる電子線発生部２１を例に挙げて説明したが、この例に限定されない。たとえばイオン等の他の荷電粒子線を発生させる荷電粒子線装置に、第１の実施の形態において説明した構成を適用することができる。
（３）ＸＹ平面と平行な面内における真空容器隔壁３０の形状が円筒形状である場合、ヨーク２３２の第１部分２３２ｃ１も円筒形状であることが好ましい。しかし、完全な円筒形状でなくてもよい。たとえば、真空容器隔壁３０の内面に沿って、複数の磁性材料が同心円状に配置されるようにしてもよい。図６は、この場合の一例を模式的に示すＸＹ平面に平行な面内における断面図である。この場合、６個の第１部分２３２ｃ１が真空容器隔壁３０の内壁面から光軸Ｚｓに向けて同心円状に配置される。なお、図６に示す第１部分２３２ｃ１の個数は一例であり、６個に限定されるものではなく、６個より少なくてもよいし、多くてもよい。
（４）ヨーク２３２の第１部分２３２ｃ１と第２部分２３２ｃ２との間が、真空容器隔壁３０が設けられることにより分断されるものに限定されない。この場合の例を図７に示す。図７は、Ｘ線源２のうち電子線発生部２１と第１電子光学部材２３とを含む領域を拡大して示す断面図である。以下の説明は、図２、図３を用いて説明した第１の実施の形態と異なる点を主として行い、特に説明を行わない点については第１の実施の形態と同様である。
　図７（ａ）においては、底面部２３２ｃの全領域は真空領域２８の外部に配置される。第１電子光学部材２３の光軸Ｚｓ近傍のヨーク２３２の側面部２３２ａは、その下端側近傍に高真空領域２８ａ内に配置される第１部分２３２ａ１をさらに備える。すなわち、ヨーク２３２の側面部２３２ａは、下端側にて真空容器隔壁３０によって第１部分２３２ａ１と分断される。第１部分２３２ａ１は、真空容器隔壁３０から高真空領域２８ａに第１電子光学部材の光軸Ｚｓ方向に突出するように配置される。コイル２３１で励磁された磁界による磁束線は、ヨーク２３２の側面部２３２ａの第１部分２３２ａ１が一方の磁極となり、ここから高真空領域２８ａに向けて生成される。そして、第１部分２３２ａ１と底面部２３２ｃとの間に生成される磁束線で表現できる磁場は、フィラメント２１０から放射される電子線に作用する。第１部分２３２ａ１と側面部２３２ａとの間には、真空容器隔壁３０が介在する。この場合も、真空容器隔壁３０のうち、第１部分２３２ａ１と側面部２３２ａとの間の真空容器隔壁３０の厚みは、それ以外の真空容器隔壁３０の厚みより薄くして良い。
　また、Ｘ線源２は、上述した図７（ａ）に示す構成を有するものに代えて、図７（ｂ）に示す構成を有しても良い。図７（ｂ）に示す例は、第１電子光学部材のコイル２３１と、第２電子光学部材のコイル２４１とに対して、ヨーク２５０が共通に設けられている。ヨーク２５０は、Ｚ軸方向に沿った側面部２５１と、第１電子光学部材のコイル２３１の下部にＸＹ平面に平行な底面部２５２と、第２電子光学部材のコイル２４１の上部に設けられた上面部２５３とからなる。
　底面部２５２は、第１の実施の形態の場合と同様に、第１部分２３２ｃ１と第２部分２３２ｃ２とからなり、第１部分２３２ｃ１と第２部分２３２ｃ２との間に真空容器隔壁３０が介在するように配置される。すなわち、ヨーク２５０の底面部２５２は、真空容器隔壁３０によって第１部分２３２ｃ１と第２部分２３２ｃ２とに分断される。第１部分２３２ｃ１は、高真空領域２８ａ内に、第１電子光学部材の光軸Ｚｓ方向に向けて突出して配置される。第１電子光学部材の光軸Ｚｓ近傍の側面部２５１は、上述した図７（ａ）に示す例の場合と同様に、その下端側近傍に高真空領域２８ａ内に配置される第１部分２３２ａ１をさらに備える。すなわち、ヨーク２５０の側面部２５１ａは、下端側にて真空容器隔壁３０によって第１部分２３２ａ１と分断される。第１部分２３２ａ１は、真空容器隔壁３０から高真空領域２８ａに第１電子光学部材の光軸Ｚｓ方向に突出するように配置される。
　コイル２３１で励磁された磁界による磁束線は、ヨーク２５０の側面部２５１の第１部分２３２ａ１が一方の磁極となり、ここから高真空領域２８ａに向けて生成される。そして、第１部分２３２ａ１と底面部２５２の第１部分２３２ｃ１との間に生成される磁束線で表現できる磁場は、フィラメント２１０から放射される電子線に作用する。
　第１電子光学部材の光軸Ｚｓ近傍の側面部２５１は、その上端側近傍に低真空領域２８ｂ内に配置される第２部分２４２ａ１をさらに備える。すなわち、ヨーク２５０の側面部２５１ａは、上端側にて真空容器隔壁３０によって第２部分２４２ａ１と分断される。第２部分２４２ａ１は、真空容器隔壁３０から低真空領域２８ａに第２電子光学部材の光軸Ｚｓ方向に突出するように配置される。上面部２５３は、第１部分２４２ｃ１と第２部分２４２ｃ２とからなり、第１部分２４２ｃ１と第２部分２４２ｃ２との間に真空容器隔壁３０が介在するように配置される。すなわち、ヨーク２５０の上面部２５３は、真空容器隔壁３０によって第１部分２４２ｃ１と第２部分２４２ｃ２とに分断される。第１部分２４２ｃ１は、低真空領域２８ｂ内に、第２電子光学部材の光軸Ｚｓ方向に向けて突出して配置される。コイル２４１で励磁された磁界による磁束線は、ヨーク２５０の側面部２５１の第２部分２４２ａ１が一方の磁極となり、ここから低真空領域２８ｂに向けて生成される。そして、第２部分２４２ａ１と上面部２５３の第１部分２４２ｃ１との間に生成される磁束線で表現できる磁場は、フィラメント２１０から放射され、絞り２７を通過した電子線に作用する。
　以上のような構成を有することにより、変形例におけるＸ線源２においても、磁束密度を電子線に作用させることができる。したがって、コイル２３１、２４１に流れる電流量を抑え、第１電子光学部材や第２電子光学部材の発熱量を抑制することができる。発熱量を抑制することにより、Ｘ線源２内部の温度変化に伴うフォーカルスポットの変動量を抑えることができるので、画像データを再構成する際にモーションアーティファクトの発生を抑制することが可能となる。
－第２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８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の実施の形態および各変形例にて説明した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９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２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。
　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線源、３…載置部、４…検出器、
５…制御装置、２１…電子線発生部、２２…ターゲット、
２３…第１電子光学部材、２４…第２電子光学部材、２５…第１排気部、
２６…第２排気部、２７…絞り部、２８…真空領域、
３０…真空容器隔壁、５１…Ｘ線制御部、５２…載置台制御部、
５３…画像生成部、５４…画像再構成部、１００…Ｘ線装置、
２１０…フィラメント、２１１…ウェネルト電極、
２１２…ウェネルト電源、２１３…引出電極、２１４…第１電源、
２１５…加速電極、２１６…第２電源、２３１…コイル、
２３２、２５０…ヨーク、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 (21)

  1. 　減圧または真空領域を形成するための隔壁部と、
    　前記減圧または真空領域内に配置され、荷電粒子を前記隔壁部内に射出する射出源と、
    　前記減圧または真空領域に対し前記隔壁部を介して外部に配置された励起部材と、
    　前記減圧または真空領域の内部に配置され、前記励起部材からの磁場により磁極となる内部磁極と、を有する荷電粒子線装置。
  2. 　減圧または真空領域を形成するための隔壁部と、
    　前記隔壁部の外部に配置された励起部材と、
    　前記隔壁部の内部に配置された、前記励起部材からの磁場により磁極となる内部磁極、及び荷電粒子を前記隔壁部内に射出する射出源とを有する荷電粒子線装置。
  3. 　請求項１または２に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記励起部材は、前記磁場を生成するためのコイルと、前記磁場を前記荷電粒子に作用させるためのヨークとを備え、
    　前記ヨークの一方の端部が前記内部磁極の近傍に配置される荷電粒子線装置。
  4. 　請求項３に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記ヨークの一方の端部と前記内部磁極との間に、前記隔壁部を構成する隔壁部材が配置される荷電粒子線装置。
  5. 　請求項４に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記隔壁部材のうち前記ヨークの一方の端部と前記内部磁極とによって挟まれる第１領域の厚さは、前記隔壁部材の前記第１領域とは異なる第２領域の厚さよりも小さい荷電粒子線装置。
  6. 　請求項３乃至５の何れか一項に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記内部磁極は、前記ヨークよりも表面積が小さい荷電粒子線装置。
  7. 　請求項５または請求項５に従属する請求項６に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記内部磁極は、前記隔壁部材の前記第１領域よりも、前記励起部材を含む電子光学系の光軸の近くに配置される荷電粒子線装置。
  8. 　請求項７に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記隔壁部材を形成する材料と前記ヨーク及び前記内部磁極を形成する材料とは互いに異なる荷電粒子線装置。
  9. 　請求項３乃至８の何れか一項に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記ヨークの他方の端部は、前記隔壁部の外部に配置される荷電粒子線装置。
  10. 　請求項９に記載の荷電粒子線装置を有し、
    　前記内部磁極は、前記射出源の近傍における前記隔壁部に配置されている荷電粒子線装置。
  11. 　請求項１０に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記射出源の近傍に前記真空領域を形成するために排気を行う第１排気部と有し、
    　前記射出源と前記荷電粒子を照射する対象物が配置された空間との間に、前記荷電粒子が通過するように前記隔壁部の内側に形成された狭小部が形成され、
    　前記狭小部の開口寸法は、前記荷電粒子の伝搬方向における寸法が前記荷電粒子の伝搬方向とは直交する方向に対して小さい荷電粒子線装置。
  12. 　請求項１１に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記荷電粒子を照射する対象物の近傍に前記真空領域を形成するために排気を行う第２排気部を、更に備える荷電粒子線装置。
  13. 　請求項１または２に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記内部磁極の少なくとも前記減圧または真空領域に露出されている表面には、被膜層が形成されている荷電粒子線装置。
  14. 　請求項１乃至１３の何れか一項に記載の荷電粒子線装置を有し、
    　前記射出源は、電子線を出射するフィラメントを有し、
    　さらに前記電子線を照射する対象物と前記射出源との間にアノード電極を備え、
    　前記内部磁極は前記アノード電極と前記射出源の間に配置された電子線発生装置。
  15. 　請求項１４に記載の電子線発生装置において、
    　前記射出源は、前記フィラメントに対して負のバイアス電圧が印加されるウェネルト電極をさらに有し、
    　前記内部磁極は、前記ウェネルト電極の近傍に配置される電子線発生装置。
  16. 　請求項１４または１５に記載の電子線発生装置を有し、
    　前記電子線を照射する対象物は金属材料とするＸ線源。
  17. 　請求項１６に記載のＸ線源と、
    　前記Ｘ線源から放射され、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線源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。
  18. 　請求項１７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線源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。
  19. 　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。
  20. 　請求項１９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。
  21. 　請求項２０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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