WO2021210254A1 - Ｘ線発生装置 - Google Patents

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WO2021210254A1
WO2021210254A1 PCT/JP2021/005317 JP2021005317W WO2021210254A1 WO 2021210254 A1 WO2021210254 A1 WO 2021210254A1 JP 2021005317 W JP2021005317 W JP 2021005317W WO 2021210254 A1 WO2021210254 A1 WO 2021210254A1
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diameter
electron
internal space
target
housing
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PCT/JP2021/005317
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綾介 藪下
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浜松ホトニクス株式会社
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    • H01J2235/20—Arrangements for controlling gases within the X-ray tube

Definitions

  • One aspect of this disclosure relates to an X-ray generator.
  • Patent Document 1 An X-ray generator that generates X-rays by incidenting an electron beam emitted from a cathode onto a target is known.
  • Patent Document 1 describes that a part of an electron beam incident on a target is emitted from the target as reflected electrons.
  • some X-ray generators use a magnetic field generator that deflects reflected electrons by Lorentz force to re-enter the target.
  • a relatively large space is required to accommodate the magnetic field generator. This may increase the manufacturing cost.
  • This specification discloses an example of an X-ray generator capable of suppressing the deterioration of the cathode caused by the reflected electrons emitted from the target.
  • An exemplary X-ray generator houses an electron gun having a cathode that emits an electron beam, a first housing that houses the electron gun, a target that receives the electron beam emitted from the electron gun, and a target.
  • a second housing may be provided.
  • the electron gun may be mounted in a first housing, or at least partially located in the first housing
  • the target may be mounted in a second housing, or at least partially second. It may be arranged in the housing.
  • the X-ray generator is provided over the first housing and the second housing, and allows the electron beam to pass from the first internal space of the first housing to the second internal space of the second housing.
  • the electron passage has a reduced diameter portion that is reduced in diameter toward the target.
  • the first housing is provided with a first exhaust flow path for vacuum exhausting the first internal space in the first housing.
  • the second housing is provided with a second exhaust flow path for vacuum exhausting the second internal space in the second housing.
  • the number of reflected electrons generated by the electron beam incident on the target in the second housing and reaching the inside of the first housing via the electron passage path can be reduced.
  • gas may be generated due to the collision of electrons with the target.
  • the second housing since the entrance of the electron passage path on the target side is narrow, the gas is sucked into the first housing side through the electron passage path, and the gas is sucked from the first exhaust flow path provided in the first housing. It is difficult to exhaust the above gas. Therefore, the second housing itself is provided with the gas discharge path (second exhaust flow path). As a result, deterioration of the cathode due to reflected electrons can be suppressed or prevented while performing vacuum exhaust in each housing.
  • the exemplary X-ray generator may further include a magnetic focusing lens that surrounds the electron passage and focuses the electron beam after the electron gun.
  • a part of the electron passage is located between the electron gun and the pole piece of the magnetically focused lens and has a diameter-expanded portion that expands in diameter toward the target. According to this, even if the reflected electrons enter the electron passage from the end of the electron passage on the target side, the diameter is expanded toward the target (that is, the diameter is reduced toward the cathode side). It is possible to suppress or prevent the movement of reflected electrons to the cathode side through the electron passage path).
  • the enlarged diameter portion may change discontinuously from the first diameter to the second diameter larger than the first diameter. According to this, even if there are reflected electrons traveling from the target side to the electron gun side in the electron passage path, the reflected electrons are made to collide with a portion that discontinuously changes from the first diameter to the second diameter. Can be done.
  • the enlarged diameter portion that changes from the first diameter to the second diameter includes an annular wall having the first diameter as the inner diameter and the second diameter as the outer diameter. Thereby, the movement of the reflected electrons to the cathode side can be suppressed or prevented more effectively.
  • the exemplary X-ray generator may further include a magnetic focusing lens that surrounds the electron passage and focuses the electron beam after the electron gun.
  • the diameter of the region of the electron passage path surrounded by the pole piece of the magnetic focusing lens may be equal to the maximum diameter of the electron passage path.
  • the diameter of the region of the electron path surrounded by the pole piece is equal to the maximum diameter of the electron path, which has the effect of causing the electron beam toward the target to collide with the inner wall of the electron path. Can be suppressed or prevented.
  • the region of the electron path surrounded by the pole piece may include a region where the spread of the electron beam emitted from the electron gun increases.
  • An exemplary X-ray generator evacuates the first internal space of the first housing through the first exhaust flow path and evacuates the second internal space of the second housing through the second exhaust flow path.
  • An exhaust unit for vacuum exhaust may be further provided.
  • the first exhaust flow path and the second exhaust flow path may communicate with each other.
  • the common exhaust unit can evacuate both the first internal space in the first housing and the second internal space in the second housing, so that the device can be miniaturized. can.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exemplary X-ray generator.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a magnetic lens of an X-ray generator.
  • FIG. 3 is a front view of an exemplary magnetic quadrupole lens.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a configuration (doublet) of Examples and Comparative Examples including a magnetic focusing lens and a magnetic quadrupole lens.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the cross-sectional shape of the electron beam and the shape of the effective focal point of the X-ray.
  • FIG. 6 is a diagram showing a first modification of the cylindrical tube.
  • FIG. 7 is a diagram showing a second modification of the cylindrical tube.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an X-ray generator according to a modified example.
  • an exemplary X-ray generator 1 defines an electron gun 2, a rotating anode unit 3, a magnetic lens 4, an exhaust section 5, and an internal space S1 that houses the electron gun 2.
  • a housing 6 (first housing) and a housing 7 (second housing) that defines an internal space S2 for accommodating the rotating anode unit 3 are provided.
  • the housing 6 and the housing 7 may be configured to be removable from each other, may be integrally connected in a non-removable manner, or may be integrally formed from the beginning. May be good.
  • the electron gun 2 emits an electron beam EB.
  • the electron gun 2 has a cathode C that emits an electron beam EB.
  • the cathode C is a circular planar cathode that emits an electron beam EB having a circular cross-sectional shape.
  • the cross-sectional shape of the electron beam EB is a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the X-axis direction (first direction), which is a direction parallel to the traveling direction of the electron beam EB, which will be described later. That is, the cross-sectional shape of the electron beam EB is a shape in the YZ plane.
  • the electron emission surface of the cathode C itself is viewed from a position facing the electron emission surface of the cathode C (the electron emission surface of the cathode C is oriented in the X-axis direction). (Seen from), it may have a circular shape.
  • the rotary anode unit 3 has a target 31, a rotary support 32, and a drive unit 33 that rotationally drives the rotary support 32 around the rotation axis A.
  • the target 31 is provided along the peripheral edge of the rotary support 32 formed in a flat truncated cone shape with the rotary shaft A as the central axis.
  • the rotation axis A is the central axis of the rotation support 32, and the side surface of the truncated cone-shaped rotation support 32 has a surface inclined with respect to the rotation axis A.
  • the rotation support 32 may be formed in an annular shape with the rotation axis A as the central axis.
  • the material constituting the target 31 is, for example, a heavy metal such as tungsten, silver, rhodium, molybdenum, and an alloy thereof.
  • the rotation support 32 is rotatable around the rotation axis A.
  • the material constituting the rotary support 32 is, for example, a metal such as copper or a copper alloy.
  • the drive unit 33 has a drive source such as a motor, and drives the rotation support 32 to rotate around the rotation axis A.
  • the target 31 receives the electron beam EB while rotating with the rotation of the rotation support 32, and generates X-ray XR.
  • the X-ray XR is emitted to the outside of the housing 7 from the X-ray passing hole 7a formed in the housing 7.
  • the X-ray passage hole 7a is airtightly closed by the window member 8.
  • the axial direction of the rotation axis A is parallel to the incident direction of the electron beam EB on the target 31.
  • the rotation axis A may be inclined so as to extend in a direction intersecting the incident direction with respect to the incident direction of the electron beam EB on the target 31.
  • the target 31 may be of a so-called reflection type, and emits X-ray XR in a direction intersecting the traveling direction of the electron beam EB (the direction of incidence on the target 31).
  • the emission direction of the X-ray XR is a direction orthogonal to the traveling direction of the electron beam EB.
  • the direction parallel to the traveling direction of the electron beam EB is the X-axis direction (first direction)
  • the direction parallel to the emission direction of the X-ray XR from the target 31 is the Z-axis direction (second direction).
  • the direction orthogonal to the direction and the Z-axis direction is defined as the Y-axis direction (third direction).
  • the magnetic lens 4 controls the electron beam EB.
  • the magnetic lens 4 includes a deflection coil 41, a magnetic focusing lens 42, a magnetic quadrupole lens 43, and a housing 44.
  • the housing 44 houses the deflection coil 41, the magnetic focusing lens 42, and the magnetic quadrupole lens 43.
  • the deflection coil 41, the magnetic focusing lens 42, and the magnetic quadrupole lens 43 are arranged in this order from the electron gun 2 side toward the target 31 side along the X-axis direction.
  • An electron passage P through which the electron beam EB passes is formed between the electron gun 2 and the target 31.
  • the electron passage P may be formed by a cylindrical tube 9 (cylindrical portion).
  • the cylindrical tube 9 is a non-magnetic metal member extending along the X-axis direction between the electron gun 2 and the target 31. Details of the additional exemplary configuration of the cylindrical tube 9 will be described later.
  • the deflection coil 41, the magnetic focusing lens 42, and the magnetic quadrupole lens 43 are directly or indirectly connected to the cylindrical tube 9.
  • the deflection coil 41, the magnetic focusing lens 42, and the magnetic quadrupole lens 43 are assembled with reference to the cylindrical tube 9, so that their central axes are arranged coaxially with high accuracy.
  • the central axes of the deflection coil 41, the magnetic focusing lens 42, and the magnetic quadrupole lens 43 coincide with the central axis of the cylindrical tube 9 (the axis parallel to the X axis).
  • the deflection coil 41 is arranged between the electron gun 2 and the magnetic focusing lens 42.
  • the deflection coil 41 is arranged so as to surround the electron passage path P.
  • the deflection coil 41 is indirectly connected to the cylindrical tube 9 via the tubular member 10.
  • the tubular member 10 is a non-magnetic metal member extending coaxially with the cylindrical tube 9.
  • the tubular member 10 is provided so as to cover the outer periphery of the cylindrical tube 9.
  • the deflection coil 41 is positioned by a surface of the wall portion 44a on the target 31 side and an outer peripheral surface of the tubular member 10.
  • the wall portion 44a is a part of the housing 44 provided at a position facing the internal space S1 and is made of a non-magnetic material.
  • the deflection coil 41 adjusts the traveling direction of the electron beam EB emitted from the electron gun 2.
  • the deflection coil 41 may be composed of one (one set) of deflection coils or two (two sets) of deflection coils. In the former case where the deflection coil 41 includes one deflection coil, the deflection coil 41 is the emission axis of the electron beam EB emitted from the electron gun 2 and the central axis of the magnetic focusing lens 42 and the magnetic quadrupole lens 43. It may be configured to correct the angular deviation from the axis parallel to the X axis). For example, the angular deviation can occur when the exit axis and the central axis intersect at a predetermined angle.
  • the angular deviation can be eliminated by changing the traveling direction of the electron beam EB in the direction along the central axis with the deflection coil 41.
  • the deflection coil 41 can perform two-dimensional deflection, so that not only the above-mentioned angle deviation but also the above-mentioned exit axis and the above-mentioned central axis can be performed.
  • Lateral deviations (for example, when the emission axis and the central axis are parallel to each other in the X-axis direction and are separated from each other in one or both of the Y-axis direction and the Z-axis direction) are also appropriately corrected. be able to.
  • the magnetic focusing lens 42 is arranged after the electron gun 2 and the deflection coil 41.
  • the magnetic focusing lens 42 focuses the electron beam EB while rotating the electron beam EB around an axis along the X-axis direction.
  • the electron beam EB passing through the magnetic focusing lens 42 focuses while rotating in a spiral manner.
  • the magnetic focusing lens 42 has a coil 42a arranged so as to surround the electron passage P, a pole piece 42b, a yoke 42c, and a yoke 42d.
  • the yoke 42c also functions as a wall portion 44b of the housing 44 provided so as to connect a part of the outside of the coil 42a and the tubular member 10.
  • the yoke 42d is a tubular member provided so as to cover the outer periphery of the cylindrical member 10.
  • the coil 42a is indirectly connected to the cylindrical tube 9 via the tubular member 10 and the yoke 42d.
  • the pole piece 42b is composed of a yoke 42c and a yoke 42d.
  • the yoke 42c and the yoke 42d are ferromagnets such as iron.
  • the pole piece 42b may be composed of a notch (gap) provided between the yoke 42c and the yoke 42d, and a part of the yoke 42c and the yoke 42d located in the vicinity of the notch.
  • the inner diameter D of the pole piece 42b is equal to the inner diameter of the gap adjacent region in the yoke 42c or the yoke 42d.
  • the magnetic focusing lens 42 may be configured so that the magnetic field of the coil 42a leaks from the pole piece 42b to the cylindrical tube 9 side.
  • the magnetic quadrupole lens 43 is arranged after the magnetic focusing lens 42.
  • the magnetic quadrupole lens 43 deforms the cross-sectional shape of the electron beam EB into an elliptical shape having a major axis along the Z-axis direction and a minor axis along the Y-axis direction.
  • the magnetic quadrupole lens 43 is arranged so as to surround the electron passage path P.
  • the magnetic quadrupole lens 43 is indirectly connected to the cylindrical tube 9 via the wall portion 44c of the housing 44.
  • the wall portion 44c is provided so as to be connected to the wall portion 44b and to cover the outer periphery of the cylindrical tube 9.
  • the wall portion 44c is made of a non-magnetic metal material.
  • an exemplary magnetic quadrupole lens 43 includes an annular yoke 43a, four columnar yokes 43b provided on the inner peripheral surface of the yoke 43a, and a tip of each yoke 43b. It has a yoke 43c provided in the. A coil 43d is wound around the yoke 43b. Each yoke 43c has a substantially semicircular cross-sectional shape in the YZ plane. The inner diameter d of the magnetic quadrupole lens 43 is the diameter of the inscribed circle passing through the innermost end of each yoke 43c.
  • the magnetic quadrupole lens 43 functions as a concave lens on the XZ plane (plane orthogonal to the Y-axis direction) and as a convex lens on the XY plane (plane orthogonal to the Z-axis direction). Due to the function of the magnetic quadrupole lens 43, the length of the electron beam EB along the Z-axis direction is larger than the length along the Y-axis direction along the Z-axis direction of the electron beam EB.
  • the aspect ratio between the diameter (major axis X1) and the diameter along the Y-axis direction (minor axis X2) is adjusted. Therefore, the aspect ratio can be selectively adjusted by adjusting the amount of current flowing through the coil 43d. As an example, the aspect ratio of the major axis X1 and the minor axis X2 is adjusted to "10: 1".
  • the exhaust unit 5 includes a vacuum pump 5a (first vacuum pump) and a vacuum pump 5b (second vacuum pump).
  • the housing 6 has an exhaust flow path E1 (first exhaust flow path) for vacuum exhausting the space inside the housing 6 (that is, the internal space S1 defined by the housing 6 and the housing 44 of the magnetic lens 4). ) Is provided.
  • the vacuum pump 5b and the internal space S1 communicate with each other via the exhaust flow path E1.
  • the housing 7 is provided with an exhaust flow path E2 (second exhaust flow path) for vacuum exhausting the space inside the housing 7 (that is, the internal space S2 defined by the housing 7).
  • the vacuum pump 5a and the internal space S2 communicate with each other via the exhaust flow path E2.
  • the vacuum pump 5b evacuates the internal space S1 via the exhaust flow path E1.
  • the vacuum pump 5a evacuates the internal space S2 through the exhaust flow path E2.
  • the internal space S1 and the internal space S2 are maintained in a vacuum state or a partial vacuum state in order to remove the gas generated by the electron gun or the target, for example.
  • the internal pressure of the internal space S1 may be preferably maintained in a partial vacuum of 10 -4 Pa or less, and more preferably maintained in a partial vacuum of 10 -5 Pa or less.
  • the internal pressure of the interior space S2 may be preferably maintained in a partial vacuum between 10-6 Pa and 10-3 Pa.
  • the internal space of the cylindrical tube 9 (the space in the electron passage P) is also evacuated by the exhaust unit 5 via the internal space S1 or the internal space S2.
  • one exhaust pump (here, as an example, the vacuum pump 5b) is used as shown in FIG. 8 without using the vacuum pump 5a and the vacuum pump 5b and the two exhaust pumps as shown in FIG.
  • a structure (X-ray generator 1A) capable of evacuating both the internal space S1 and the internal space S2 may be adopted.
  • the exhaust flow path E1 and the exhaust flow path E2 may be connected by a connecting path E3 located outside the housing 6 and the housing 7.
  • the connecting path E3 has a through hole continuously provided from the inside of the wall portion of the housing 7 to the inside of the wall portion of the housing 6 so as to connect the exhaust flow path E1 and the exhaust flow path E2. It may be included.
  • Either the vacuum pump 5a or the vacuum pump 5b may be used as one exhaust pump, but by using the vacuum pump 5b coupled to the exhaust flow path E1 as the exhaust pump, more efficient vacuum exhaust can be achieved. It will be possible.
  • a voltage is applied to the electron gun 2 in a state where the internal spaces S1 and S2 and the electron passage P are evacuated.
  • the electron beam EB having a circular cross section is emitted from the electron gun 2.
  • the electron beam EB is focused on the target 31 by the magnetic lens 4, deformed into an elliptical cross-sectional shape, and incident on the rotating target 31.
  • X-ray XR is generated at the target 31, and X-ray XR having a substantially circular effective focal shape is emitted from the X-ray passing hole 7a to the outside of the housing 7.
  • the configuration example of the cylindrical tube 9 has a shape in which the size of the diameter changes stepwise along the X-axis direction.
  • the cylindrical tube 9 has six cylindrical portions 91 to 96 arranged along the X-axis direction. Each of the cylindrical portions 91 to 96 has a constant diameter along the X-axis direction.
  • the outer diameter of the cylindrical tube 9 does not have to change in synchronization with the inner diameter of the cylindrical tube 9. That is, the outer diameter of the cylindrical tube 9 may be constant.
  • the cylindrical portion 91 (first cylindrical portion) includes the first end portion 9a of the cylindrical tube 9 on the electron gun 2 side.
  • the cylindrical portion 91 extends from the first end portion 9a to the second end portion 91a surrounded by the electron gun 2 side portion of the coil 42a at the boundary portion 9c.
  • the first end portion 92a of the cylindrical portion 92 (second cylindrical portion) is connected to the second end portion 91a of the cylindrical portion 91 on the target 31 side.
  • the cylindrical portion 92 extends from the second end portion 91a of the cylindrical portion 91 to the second end portion 92b of the second cylindrical portion 92 that is slightly closer to the target 31 than the pole piece 42b.
  • the second end portion 92b of the second cylindrical portion 92 may be located between the pole piece 42b and the target 31 along the X-axis direction. Further, the first end portion 93a of the cylindrical portion 93 (third cylindrical portion) is connected to the second end portion 92b of the cylindrical portion 92 on the target 31 side.
  • the cylindrical portion 93 extends from the second end portion 92b of the cylindrical portion 92 to the second end portion 93b of the cylindrical portion 93 surrounded by the magnetic quadrupole lens 43.
  • the first end portion of the cylindrical portion 94 (fourth cylindrical portion) is connected to the second end portion 93b of the cylindrical portion 93 on the target 31 side.
  • the cylindrical portion 94 extends from the second end portion 93b of the cylindrical portion 93 to the housing 7 side of the wall portion 44c.
  • the cylindrical portion 95 (fifth cylindrical portion) and the cylindrical portion 96 (sixth cylindrical portion) pass through the inside of the wall portion 71 of the housing 7.
  • the wall portion 71 is arranged at a position facing the target 31, and extends so as to intersect in the X-axis direction.
  • the cylindrical portion 95 is connected to the second end portion of the cylindrical portion 94 on the target 31 side.
  • the cylindrical portion 95 extends from the end portion of the cylindrical portion 94 to an intermediate portion inside the wall portion 71.
  • the cylindrical portion 96 is connected to the end portion of the cylindrical portion 95 on the target 31 side in the middle portion inside the wall portion 71.
  • the cylindrical portion 96 extends from the end portion of the cylindrical portion 95 to the second end portion 9b of the cylindrical tube 9 on the target 31 side. As shown in FIG.
  • an exemplary X-ray passage hole 7a is provided in the wall portion 72 which is connected to the wall portion 71 and extends so as to intersect in the Z-axis direction.
  • the X-ray passage hole 7a penetrates the wall portion 72 along the Z-axis direction.
  • the diameters of the cylindrical portions 91 to 96 are expressed as d1 to d6, the relationship of "d2> d3> d1> d4> d5> d6" is established.
  • the diameter d1 is 6 to 12 mm
  • the diameter d2 is 10 to 14 mm
  • the diameter d3 is 8 to 12 mm
  • the diameter d4 is 4 to 6 mm
  • the diameter d5 is 4 to 6 mm
  • the diameter d6 Is 0.5 to 4 mm.
  • At least a part of the cylindrical portion 91 and the cylindrical portion 92 is the electron gun 2 rather than the portion of the electron passage P surrounded by the pole piece 42b (particularly the gap between the yoke 42c and the yoke 42d) of the magnetic focusing lens 42.
  • at least a portion of the cylindrical portion 91 and the cylindrical portion 92 is "a portion of the electron passage P that is closer to the electron gun 2 than the portion of the magnetic focusing lens 42 surrounded by the pole piece 42b" ( Hereinafter, it is referred to as a "first cylindrical portion").
  • the diameter d2 of the cylindrical portion 92 is larger than the diameter d1 of the cylindrical portion 91 (d2> d1).
  • the diameter of the cylindrical portion 92 is larger than that of the cylindrical portion 91 adjacent to the electron gun 2 side.
  • at least a part of the cylindrical portion 92 constitutes a diameter-expanded portion that expands in diameter toward the target 31 side.
  • the cylindrical portion 96 includes an end portion 9b of the electron passage P on the target 31 side.
  • the diameter d6 of the cylindrical portion 96 is smaller than the diameter d5 of the cylindrical portion 95 (d6 ⁇ d5). That is, the cylindrical portion 96 has a smaller diameter than the cylindrical portion 95 adjacent to the electron gun 2 side, and the cylindrical portion 96 constitutes a reduced diameter portion whose diameter decreases toward the target 31 side.
  • the diameter d2 of the cylindrical portion 92 is the maximum diameter of the cylindrical tube 9, and the diameter is sequentially reduced from the cylindrical portion 92 toward the target 31 side. Therefore, it can be considered that the portion including the cylindrical portions 93 to 96 constitutes the reduced diameter portion.
  • the magnetic focusing lens 42 located after the electron gun 2 adjusts the size of the electron beam EB and the magnetic quadrupole magnet placed after the magnetic focusing lens 42.
  • the lens 43 deforms the cross-sectional shape of the electron beam EB into an elliptical shape. Therefore, the size of the electron beam EB and the cross-sectional shape can be adjusted independently.
  • FIG. 4A is a schematic diagram of a configuration example including the magnetic focusing lens 42 and the magnetic quadrupole lens 43 shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 4B is a schematic diagram of a configuration (doublet) of a comparative example.
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams schematically showing an example of an optical system that acts on the electron beam EB between the cathode C (electron gun 2) and the target 31.
  • the cross-sectional shape of the electron beam is formed by a combination of two-stage magnetic quadrupole lenses in which a surface acting as a concave lens and a surface acting as a convex lens are interchanged with each other. The size and aspect ratio are adjusted.
  • the lens that determines the size of the cross-sectional shape of the electron beam and the lens that determines the aspect ratio are not independent of each other. Therefore, it is necessary to adjust the size and aspect ratio at the same time by combining two-stage magnetic quadrupole lenses. Therefore, the adjustment of the focal dimension and the focal shape becomes complicated.
  • the size of the cross-sectional shape of the electron beam EB is adjusted by the magnetic focusing lens 42 in the previous stage. That is, the magnetic focusing lens 42 narrows the cross-sectional shape of the electron beam EB to a certain size.
  • the aspect ratio of the cross-sectional shape of the electron beam EB is adjusted by the magnetic quadrupole lens 43 in the subsequent stage.
  • a lens (magnetic focusing lens 42) for determining the size of the cross-sectional shape of the electron beam EB and a lens (magnetic quadrupole lens 43) for determining the aspect ratio are used.
  • the focal dimension and the focal shape can be easily and flexibly adjusted.
  • the electron beam EB passing through the magnetic focusing lens 42 rotates around an axis along the X-axis direction, but the electron beam EB emitted by the electron gun 2 has a circular cross-sectional shape, so that the electron beam EB is magnetic.
  • the cross-sectional shape of the electron beam from the focusing lens 42 to the magnetic quadrupole lens 43 is constant (circular shape) regardless of the amount of rotation of the electron beam EB in the magnetic focusing lens 42.
  • the cross-sectional shape F1 (cross-sectional shape along the YZ plane) of the electron beam EB is consistently and surely, the major axis X1 along the Z direction and the short axis along the Y-axis direction. It can be formed into an elliptical shape having a diameter X2.
  • the aspect ratio and the size of the cross-sectional shape of the electron beam EB can be easily and flexibly adjusted.
  • the performance of the X-ray generator 1 according to the embodiment provided with the electron gun 2 and the magnetic lens 4 was evaluated experimentally. At that time, a high voltage was applied to the electron gun 2 to set the target 31 as the ground potential. An X-ray XR having an effective focal dimension of "40 ⁇ m ⁇ 40 ⁇ m" was obtained at a desired output (voltage applied to the cathode C). When the focal dimension changes in 1000 hours of operation, the above effective focal dimension can be achieved again by simply adjusting the current amount of the coil 43d of the magnetic quadrupole lens 43 without changing the operating conditions on the cathode C side. Was easily obtained. As described above, according to the X-ray generator 1, it has been confirmed that the effective focal dimension of the X-ray XR can be easily corrected according to the dynamic change only by adjusting the current amount of the coil 43d. rice field.
  • the target 31 has an electron incident surface 31a on which the electron beam EB is incident.
  • the electron incident surface 31a is inclined with respect to the X-axis direction and the Z-axis direction.
  • the cross-sectional shape F1 that is, the ratio of the major axis X1 and the minor axis X2
  • the electron incident surface with respect to the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the inclination angle of 31a is adjusted so that the focal shape F2 of the X-ray XR viewed from the X-ray XR extraction direction (Z-axis direction) has a substantially circular shape.
  • the shape of the focal point (effective focal point) of the X-ray XR taken out by adjusting the tilt angle of the electron incident surface 31a of the target 31 and the molding conditions (aspect ratio) by the magnetic quadrupole lens 43. can have a substantially circular shape.
  • the length of the magnetic condensing lens 42 along the X-axis direction is longer than the length of the magnetic quadrupole lens 43 along the X-axis direction.
  • the length of the magnetic focusing lens 42 along the X-axis direction means the total length of the yoke 42c surrounding the coil 42a. In some embodiments, it becomes easier to secure the number of turns of the coil 42a of the magnetic focusing lens 42. As a result, by generating a relatively large magnetic field in the magnetic focusing lens 42, the electron beam EB can be effectively focused small in order to further increase the reduction ratio. Further, in order to reduce the size of the electron beam EB incident on the electron incident surface 31a of the target 31, the distance from the electron gun 2 to the lens center (the portion provided with the pole piece 42b) formed by the magnetic focusing lens 42. The distance can be increased.
  • the inner diameter D of the pole piece 42b of the magnetic focusing lens 42 is larger than the inner diameter d of the magnetic quadrupole lens 43 (see FIG. 3).
  • the spherical aberration of the lens configured by the magnetic focusing lens 42 can be reduced by relatively increasing the inner diameter D of the pole piece 42b of the magnetic focusing lens 42.
  • the inner diameter d of the magnetic quadrupole lens 43 relatively small, the number of turns of the coil 43d in the magnetic quadrupole lens 43 and the amount of current flowing through the coil 43d can be reduced. As a result, the amount of heat generated by the magnetic quadrupole lens 43 can be suppressed.
  • the X-ray generator 1 includes a cylindrical tube 9 extending along the X-axis direction and forming an electron passage P through which the electron beam EB passes.
  • the magnetic focusing lens 42 and the magnetic quadrupole lens 43 are directly or indirectly connected to the cylindrical tube 9.
  • the magnetic focusing lens 42 and the magnetic quadrupole lens 43 can be arranged or attached with reference to the cylindrical tube 9, and thus the central axis of the magnetic focusing lens 42 and the magnetic quadrupole lens 43. Can be placed coaxially with high accuracy. As a result, it is possible to suppress the occurrence of distortion in the profile (cross-sectional shape) of the electron beam EB after passing through the inside of the magnetic focusing lens 42 and the inside of the magnetic quadrupole lens 43.
  • the X-ray generator 1 includes a deflection coil 41.
  • the angular deviation generated between the emission axis of the electron beam EB emitted from the electron gun 2 and the central axis of the magnetic focusing lens 42 and the magnetic quadrupole lens 43 is determined. , Can be corrected appropriately.
  • the deflection coil 41 is arranged between the electron gun 2 and the magnetic focusing lens 42.
  • the traveling direction of the electron beam EB can be appropriately adjusted before the electron beam EB passes through the magnetic focusing lens 42 and the magnetic quadrupole lens 43. As a result, the cross-sectional shape of the electron beam EB incident on the target 31 can be maintained in the intended elliptical shape.
  • an electron passage P is formed so as to extend between the housing 6 accommodating the cathode C (electron gun 2) and the housing 7 accommodating the target 31.
  • the portion of the electron passage P including the end portion on the target 31 side (end portion 9b of the cylindrical tube 9) is reduced in diameter toward the target 31 side.
  • the cylindrical portion 96 (or cylindrical portion 93-96) constitutes a reduced diameter portion that reduces in diameter toward the target 31 side.
  • the reflected electrons are electrons of the electron beam EB incident on the target 31 that are reflected without being absorbed by the target 31.
  • gas is generated by the electron gun 2.
  • the gas may remain in the space in which the cathode C is housed.
  • gas for example, gas by-products such as H 2 , H 2 O, N 2 , CO, CO 2 , CH 4 , Ar and the like
  • gas can be generated in the housing 7 due to the collision of electrons with the target 31.
  • electrons may be reflected from the surface of the target 31.
  • the entrance (that is, the end 9b) of the electron passage P on the target 31 side is narrowed, so that the electron passage P goes to the housing 6 side (that is, the internal space S1) via the electron passage P.
  • the amount of gas sucked is small, and the amount of gas discharged from the exhaust flow path E1 provided in the housing 6 is small. Therefore, in the X-ray generator 1, the housing 7 itself is provided with the gas discharge path (exhaust flow path E2). As a result, deterioration of the cathode C due to reflected electrons can be suppressed or prevented while appropriately performing vacuum exhaust in each of the housings 6 and 7.
  • the portion of the electron passage P on the electron gun 2 side (the first cylindrical portion described above) with respect to the portion of the magnetic focusing lens 42 surrounded by the pole piece 42b has an enlarged diameter that increases toward the target 31 side. It has a portion (at least a part of the cylindrical portion 92).
  • the diameter-expanded portion (that is, the diameter-expanded portion) expands toward the target 31 side.
  • the portion whose diameter is reduced toward the cathode C side) can suppress the movement of the reflected electrons to the cathode C side through the electron passage path P. Further, it is possible to effectively prevent the electron beam EB toward the target 31 from colliding with the inner wall (inner surface of the cylindrical tube 9) of the electron passage P.
  • the diameter-expanded portion has a diameter d2 (second diameter) larger than the diameter d1 from the portion having the diameter d1 (first diameter) (that is, the cylindrical portion 91) from the electron gun 2 side to the target 31 side of the cylindrical tube 9.
  • a portion that is, a boundary portion between the cylindrical portion 91 and the cylindrical portion 92) that changes discontinuously to a portion having a diameter) (that is, the cylindrical portion 92) is included.
  • the diameter of the cylindrical tube 9 changes in a stepped manner at the boundary between the cylindrical portion 91 and the cylindrical portion 92.
  • the boundary portion 9c is formed by an annular wall having a diameter d1 as an inner diameter and a diameter d2 as an outer diameter (see FIG. 2).
  • the reflected electrons can collide with the boundary portion 9c. As a result, the movement of the reflected electrons toward the cathode C side can be suppressed or prevented even more effectively.
  • the diameter of the portion of the electron passage P surrounded by the pole piece 42b of the magnetic focusing lens 42 is equal to or larger than the diameter of the other portion of the electron passage P. That is, the electron passage P has the maximum diameter in the portion of the magnetic focusing lens 42 surrounded by the pole piece 42b.
  • the target is made by increasing the diameter of the portion of the electron beam EB emitted from the electron gun 2 where the spread is large (that is, the portion surrounded by the pole piece 42b) to be larger than the diameter of the other portion. It is possible to effectively prevent the electron beam EB heading toward 31 from colliding with the inner wall (inner surface of the cylindrical tube 9) of the electron passage P.
  • the exhaust flow path E1 and the exhaust flow path E2 communicate with each other. Then, the exhaust unit 5 evacuates the inside of the housing 6 through the exhaust flow path E1 and evacuates the inside of the housing 7 through the exhaust flow path E2. In some embodiments, the common exhaust unit 5 can evacuate both the internal space S1 in the housing 6 and the internal space S2 in the housing 7, so that the X-ray generator 1 can be miniaturized. Can be planned.
  • the deflection coil 41 may be omitted when the emission axis of the electron beam EB from the electron gun 2 and the central axis of the magnetic focusing lens 42 are aligned with high accuracy. Further, the deflection coil 41 may be arranged between the magnetic focusing lens 42 and the magnetic quadrupole lens 43, or may be arranged between the magnetic quadrupole lens 43 and the target 31.
  • the shape of the electron passage P may have a single diameter over the entire area. Further, the electron passage P may be formed by a single cylindrical tube 9. In another example, the cylindrical tube 9 is provided only in the housing 6, and the electron passage P passing through the housing 7 may be formed by a through hole provided in the wall portion 71 of the housing 7. .. Further, the electron passage P may be formed by the through hole of the tubular member 10 and the through hole provided in the housing 44 and the housing 7 without separately providing the cylindrical tube 9.
  • FIG. 6 shows a first modification of the cylindrical tube (cylindrical tube 9A).
  • the cylindrical tube 9A differs from the cylindrical tube 9 shown in FIG. 2 in that it has cylindrical portions 91A-93A instead of cylindrical portions 91-96.
  • the cylindrical portion 91A extends from the end portion 9a of the cylindrical tube 9 to a position surrounded by the electron gun 2 side of the coil 42a.
  • the cylindrical portion 91A has a tapered shape.
  • the diameter of the cylindrical portion 91A gradually increases from the diameter d1 to the diameter d2 from the end portion 9a toward the target 31 side.
  • the cylindrical portion 92A extends from the end of the cylindrical portion 91A on the target 31 side to a position slightly closer to the target 31 than the pole piece 42b.
  • the cylindrical portion 92A has a constant diameter (diameter d2).
  • the cylindrical portion 93A extends from the end portion of the cylindrical portion 92A on the target 31 side to the end portion 9b of the cylindrical tube 9.
  • the cylindrical portion 93A has a tapered shape.
  • the diameter of the cylindrical portion 93A gradually decreases from the diameter d2 to the diameter d6 from the end portion of the cylindrical portion 92A toward the target 31 side.
  • the cylindrical portion 91A corresponds to the enlarged diameter portion
  • the cylindrical portion 93A corresponds to the reduced diameter portion.
  • FIG. 7 shows a second modification of the cylindrical tube (cylindrical tube 9B).
  • the cylindrical tube 9B differs from the cylindrical tube 9 shown in FIG. 2 in that it has cylindrical portions 91B, 92B instead of cylindrical portions 91-96.
  • the cylindrical portion 91B extends from the end portion 9a of the cylindrical tube 9 to a position surrounded by the pole piece 42b.
  • the cylindrical portion 91B has a tapered shape.
  • the diameter of the cylindrical portion 91B gradually increases from the diameter d1 to the diameter d2 from the end portion 9a toward the target 31 side.
  • the cylindrical portion 92B extends from the end portion of the cylindrical portion 91B on the target 31 side to the end portion 9b of the cylindrical tube 9.
  • the cylindrical portion 92B has a tapered shape. In some embodiments, the diameter of the cylindrical portion 92B gradually decreases from diameter d2 to diameter d6 from the end of the cylindrical portion 91B toward the target 31 side. In the cylindrical tube 9B, the cylindrical portion 91B corresponds to the enlarged diameter portion, and the cylindrical portion 92B corresponds to the reduced diameter portion.
  • the reduced diameter portion and the expanded diameter portion of the cylindrical tube do not have to be formed in a stepped shape (discontinuous) as in the cylindrical tube 9, and the cylindrical tubes 9A and 9B It may be formed in a tapered shape as in. Further, like the cylindrical tube 9B, the cylindrical tube may be composed of only the tapered portion. Further, the cylindrical tube may have both a portion whose diameter is changed in a stepped shape and a portion whose diameter is changed in a tapered shape. For example, the enlarged diameter portion may be formed in a tapered shape like the cylindrical tube 9A, while the reduced diameter portion may be formed in a stepped shape like the cylindrical tube 9.
  • the target does not have to be a rotating anode.
  • the target may be configured to not rotate and the electron beam EB may be configured to always incident at the same position on the target.
  • the target by using the target as a rotating anode, the local load due to the electron beam EB on the target can be reduced. As a result, it is possible to increase the amount of electron beam EB and increase the dose of X-ray XR emitted from the target.
  • the electron gun 2 may be configured to emit an electron beam EB having a circular cross-sectional shape. In another example, the electron gun 2 may be configured to emit an electron beam having a cross-sectional shape other than the circular shape.
  • the exhaust system includes a first vacuum exhaust pump (vacuum pump 5b) communicated with a first exhaust flow path (exhaust flow path E1) and a second vacuum exhaust system communicated with a second exhaust flow path (exhaust flow path E2). Includes a pump (vacuum pump 5a).
  • the exhaust system has one or more pumps (vacuum pumps 5a, 5b) communicated with a first exhaust flow path (exhaust flow path E1) and a second exhaust flow path (exhaust flow path E2).
  • the exhaust system is configured to remove gas by-products from the first internal space (internal space S1) and the second internal space (internal space S2).
  • At least a part of the electron gun 2 is located in the first internal space (internal space S1), and at least a part of the target 31 is located in the second internal space (internal space S2).
  • the X-ray generator 1 is an electron gun 2 configured to emit an electron beam EB, and is at least partially contained in a first internal space (internal space S1) in a first housing (housing 6).
  • the electron gun 2 arranged in, the target 31 of the electron beam EB, which is at least partially arranged in the second internal space (internal space S2) in the second housing (housing 7), and the first inside.
  • An electron passage P passing between a space (internal space S1) and a second internal space (internal space S2), and a first end portion 9a located in the first internal space (internal space S1) and a second.
  • It has a second end portion 9b located in an internal space (internal space S2), and the second end portion 9b has a reduced diameter portion (for example, a cylindrical portion 93 to 96) whose diameter is reduced toward the target 31. It includes an electron passage P and an exhaust system that evacuates both the first internal space and the second internal space.
  • a reduced diameter portion for example, a cylindrical portion 93 to 96
  • the first end portion 9a of the electron passage P has a diameter-expanded portion (for example, an end portion of the cylindrical portion 92 on the cylindrical portion 91 side) that expands in diameter toward the target 31.
  • the diameter-expanded portion is gradually expanded from the first diameter (for example, the diameter d1 of the cylindrical portion 91) to the second diameter larger than the first diameter (for example, the diameter d2 of the cylindrical portion 92).
  • the annular wall (boundary 9c) faces the target 31 and in order to reduce the number of reflected electrons that pass through the electron passage P and reach the electron gun 2 in the first internal space (internal space S1). , The electron beam EB is configured to collide with the reflected electrons emitted from the second internal space (internal space S2) when it enters the target 31.
  • the minimum diameter of the enlarged diameter portion at the first end 9a of the electron passage P (for example, the diameter d1 of the cylindrical portion 91) is the minimum diameter of the reduced diameter portion at the second end 9b of the electron passage P (for example, the cylinder). It is larger than the diameter d6) of the part 96.
  • the electron passage P includes an intermediate portion (for example, a cylindrical portion 92) located between the first end portion 9a and the second end portion 9b.
  • the portion having the maximum diameter of the electron passage P is located in the intermediate portion.
  • the electron passage P has a first cylindrical portion (for example, a cylindrical portion 91) having a first diameter at the first end portion 9a and a reduced diameter portion having a diameter reduced toward the second diameter at the second end portion 9b.
  • 3 includes a second cylindrical portion (for example, cylindrical portions 93 to 96) and an intermediate cylindrical portion (for example, cylindrical portion 92) located between the first cylindrical portion and the second cylindrical portion and having an intermediate diameter. It has the above cylindrical portion.
  • the first diameter (for example, the diameter d1 of the cylindrical portion 91) is larger than the second diameter (for example, the diameter d6 of the cylindrical portion 96), and the intermediate diameter (for example, the diameter d2 of the cylindrical portion 92) is larger than the first diameter. ..

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Abstract

Ｘ線発生装置は、電子ビームを出射するカソードを有する電子銃と、電子銃を収容する第１筐体と、電子銃から出射された電子ビームが入射されるターゲットと、ターゲットを収容する第２筐体と、第１筐体と第２筐体とにわたって設けられ、電子ビームを第１筐体の第１内部空間から第２筐体の第２内部空間内へと通過させる電子通過路と、を備える。電子通過路は、ターゲットに向かって縮径する縮径部を有する。第１筐体には、第１筐体内の第１内部空間を真空排気するための第１排気流路が設けられている。第２筐体には、第２筐体内の第２内部空間を真空排気するための第２排気流路が設けられている。

Description

Ｘ線発生装置
　本開示の一側面は、Ｘ線発生装置に関する。
　カソードから出射された電子ビームをターゲットに入射させることによりＸ線を発生させるＸ線発生装置が知られている。例えば、特許文献１には、ターゲットに入射した電子ビームの一部が反射電子としてターゲットから放出することが記載されている。
特開１１－１４４６５３号公報
　ターゲットから放出された反射電子がカソードに到達してしまうと、当該反射電子によってカソードの劣化が生じるおそれがある。そのため、一部のＸ線発生装置は、反射電子をローレンツ力により偏向させてターゲットに再入射させる磁場発生装置を用いている。しかし、反射電子を十分に偏向させるためには、磁場発生装置を収容するのに比較的大きい空間が必要となる。これにより、製造コストが増大するおそれがある。
　本明細書では、ターゲットから放出された反射電子に起因するカソードの劣化を抑制することが可能なＸ線発生装置の一例が開示される。
　例示的なＸ線発生装置は、電子ビームを出射するカソードを有する電子銃と、電子銃を収容する第１筐体と、電子銃から出射された電子ビームが入射されるターゲットと、ターゲットを収容する第２筐体と、を備え得る。例えば、電子銃は、第１筐体に取り付けられるか、又は少なくとも部分的に第１筐体内に配置されてもよく、ターゲットは、第２筐体に取り付けられるか、又は少なくとも部分的に第２筐体内に配置されてもよい。また、Ｘ線発生装置は、第１筐体と第２筐体とにわたって設けられ、電子ビームを第１筐体の第１内部空間から第２筐体の第２内部空間へと通過させる電子通過路を備え得る。電子通過路は、ターゲットに向かって縮径する縮径部を有する。第１筐体には、第１筐体内の第１内部空間を真空排気するための第１排気流路が設けられている。第２筐体には、第２筐体内の第２内部空間を真空排気するための第２排気流路が設けられている。
　カソードの劣化を抑制又は防止するために、第２筐体内で電子ビームがターゲットに入射することにより生じ、電子通過路を介して第１筐体内へと到達する反射電子の数が低減され得る。また、第２筐体内では、ターゲットへの電子の衝突により、ガスが発生し得る。しかし、電子通過路のターゲット側の入口が狭くなっているため、電子通過路を介して第１筐体側へと上記ガスを吸引して、第１筐体に設けられた第１排気流路から上記ガスを排出することは困難である。そこで、第２筐体自体に、上記ガスの排出経路（第２排気流路）が設けられている。これにより、各筐体内の真空排気を行いつつ、反射電子に起因するカソードの劣化を抑制又は防止することができる。
　例示的なＸ線発生装置は、電子銃よりも後段において電子通過路を囲み、電子ビームを集束させる磁気集束レンズを更に備えてもよい。電子通過路の一部は、電子銃と磁気集束レンズのポールピースとの間に位置し、ターゲットに向かって拡径する拡径部を有する。これによれば、電子通過路のターゲット側の端部から電子通過路内へと反射電子が進入したとしても、ターゲット側に向かって拡径する拡径部（すなわち、カソード側に向かって縮径する部分）により、電子通過路を介した反射電子のカソード側への移動を抑制又は防止することができる。
　拡径部は、第１径から第１径よりも大きい第２径へと非連続に変化してもよい。これによれば、電子通過路内をターゲット側から電子銃側へと進む反射電子が存在したとしても、当該反射電子を第１径から第２径へと非連続に変化する部分に衝突させることができる。いくつかの例では、第１径から第２径へと変化する拡径部は、第１径を内径とし、第２径を外径とする環状壁を含む。これにより、当該反射電子のカソード側への移動をより一層効果的に抑制又は防止することができる。
　例示的なＸ線発生装置は、電子銃よりも後段において電子通過路を囲み、電子ビームを集束させる磁気集束レンズを更に備えてもよい。電子通過路のうち磁気集束レンズのポールピースに囲まれた領域の径は、電子通過路の最大径と等しくてもよい。いくつかの例では、ポールピースに囲まれた電子通過路の領域の径が電子通過路の最大径と等しいことにより、ターゲットに向かう電子ビームが電子通過路の内壁に衝突してしまうことを効果的に抑制又は防止することができる。ポールピースに囲まれた電子通過路の領域は、電子銃から放出された電子ビームの広がりが増加する領域を含んでもよい。
　例示的なＸ線発生装置は、第１排気流路を介して第１筐体の第１内部空間を真空排気すると共に、第２排気流路を介して第２筐体の第２内部空間を真空排気する排気部を更に備えてもよい。第１排気流路と第２排気流路とは、互いに連通していてもよい。いくつかの例では、共通の排気部によって、第１筐体内の第１内部空間及び第２筐体内の第２内部空間の両方を真空排気することができるため、装置の小型化を図ることができる。
　以上により、ターゲットから放出された反射電子に起因するカソードの劣化を抑制又は防止することが可能となる。
図１は、例示的なＸ線発生装置の概略構成図である。 図２は、Ｘ線発生装置の磁気レンズの構成例を示す概略断面図である。 図３は、例示的な磁気四重極レンズの正面図である。 図４は、磁気集束レンズ及び磁気四重極レンズを含む実施例及び比較例の構成（ダブレット）の模式図である。 図５は、電子ビームの断面形状とＸ線の実効焦点の形状との関係の一例を示す図である。 図６は、円筒管の第１変形例を示す図である。 図７は、円筒管の第２変形例を示す図である。 図８は、変形例に係るＸ線発生装置の概略構成図である。
　以下の説明において、図面を参照しつつ、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
　図１に示されるように、例示的なＸ線発生装置１は、電子銃２と、回転陽極ユニット３と、磁気レンズ４と、排気部５と、電子銃２を収容する内部空間Ｓ１を画定する筐体６（第１筐体）と、回転陽極ユニット３を収容する内部空間Ｓ２を画定する筐体７（第２筐体）と、を備えている。筐体６及び筐体７は、互いに取り外すことが可能なように構成されていてもよいし、取り外すことができない態様で一体的に結合されていてもよいし、最初から一体に形成されていてもよい。
　電子銃２は、電子ビームＥＢを出射する。電子銃２は、電子ビームＥＢを放出するカソードＣを有している。カソードＣは、円形状の断面形状を有する電子ビームＥＢを放出する円形平面カソードである。電子ビームＥＢの断面形状とは、後述する電子ビームＥＢの走行方向に平行な方向であるＸ軸方向（第１方向）に対して垂直な方向における断面形状である。すなわち、電子ビームＥＢの断面形状は、ＹＺ平面における形状である。円形断面形状を有する電子ビームＥＢを形成するためには、例えば、カソードＣの電子放出面自体が、カソードＣの電子放出面と対向する位置から見て（カソードＣの電子放出面をＸ軸方向から見て）、円形状を有していてもよい。
　回転陽極ユニット３は、ターゲット３１と、回転支持体３２と、回転支持体３２を回転軸Ａ周りに回転駆動させる駆動部３３と、を有している。ターゲット３１は、回転軸Ａを中心軸とした平たい円錐台状に形成された回転支持体３２の周縁部に沿って設けられている。回転軸Ａは、回転支持体３２の中心軸であり、円錐台状の回転支持体３２の側面は、回転軸Ａに対して傾斜した表面を有する。また、回転支持体３２は、回転軸Ａを中心軸とした円環状に形成されていてもよい。ターゲット３１を構成する材料は、例えば、タングステン、銀、ロジウム、モリブデン、及びそれらの合金等の重金属である。回転支持体３２は、回転軸Ａ周りに回転可能とされている。回転支持体３２を構成する材料は、例えば、銅、銅合金等の金属である。駆動部３３は、例えばモータ等の駆動源を有しており、回転支持体３２を回転軸Ａ周りに回転駆動させる。ターゲット３１は、回転支持体３２の回転に伴って回転しながら電子ビームＥＢを受け、Ｘ線ＸＲを発生させる。Ｘ線ＸＲは、筐体７に形成されたＸ線通過孔７ａから筐体７の外部に出射される。Ｘ線通過孔７ａは、窓部材８によって気密に塞がれている。回転軸Ａの軸方向は、ターゲット３１への電子ビームＥＢの入射方向と平行である。ただし、回転軸Ａは、ターゲット３１への電子ビームＥＢの入射方向に対して、上記入射方向に交差する方向に延びるように傾斜していてもよい。ターゲット３１は、いわゆる反射型であってもよく、電子ビームＥＢの走行方向（ターゲット３１への入射方向）に対して交差する方向にＸ線ＸＲを放出する。いくつかの実施例では、Ｘ線ＸＲの出射方向は、電子ビームＥＢの走行方向に直交する方向である。従って、電子ビームＥＢの走行方向に平行な方向をＸ軸方向（第１方向）とし、ターゲット３１からのＸ線ＸＲの出射方向に平行な方向をＺ軸方向（第２方向）とし、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向（第３方向）とする。
　磁気レンズ４は、電子ビームＥＢを制御する。磁気レンズ４は、偏向コイル４１と、磁気集束レンズ４２と、磁気四重極レンズ４３と、筐体４４と、を有している。筐体４４は、偏向コイル４１、磁気集束レンズ４２、及び磁気四重極レンズ４３を収容する。偏向コイル４１、磁気集束レンズ４２、及び磁気四重極レンズ４３は、Ｘ軸方向に沿って、電子銃２側からターゲット３１側に向かって、この順に配置されている。電子銃２とターゲット３１との間には、電子ビームＥＢが通過する電子通過路Ｐが形成されている。図２に示されるように、電子通過路Ｐは、円筒管９（筒状部）によって形成されてもよい。円筒管９は、電子銃２とターゲット３１との間において、Ｘ軸方向に沿って延在する、非磁性体の金属部材である。円筒管９の追加の例示的な構成の詳細については後述する。
　偏向コイル４１、磁気集束レンズ４２、及び磁気四重極レンズ４３は、円筒管９に直接的又は間接的に接続されている。例えば、偏向コイル４１、磁気集束レンズ４２、及び磁気四重極レンズ４３は、円筒管９を基準として組み立てられることにより、それぞれの中心軸が精度良く同軸上に配置されている。これにより、偏向コイル４１、磁気集束レンズ４２、及び磁気四重極レンズ４３のそれぞれの中心軸は、円筒管９の中心軸（Ｘ軸に平行な軸）と一致している。
　偏向コイル４１は、電子銃２と磁気集束レンズ４２との間に配置されている。偏向コイル４１は、電子通過路Ｐを囲むように配置されている。例えば、偏向コイル４１は、筒部材１０を介して、円筒管９に間接的に接続されている。筒部材１０は、円筒管９と同軸に延在する、非磁性体の金属部材である。筒部材１０は、円筒管９の外周を覆うように設けられている。偏向コイル４１は、壁部４４ａのターゲット３１側の面と、筒部材１０の外周面と、によって位置決めされている。壁部４４ａは、内部空間Ｓ１に対向する位置に設けられた筐体４４の一部であって非磁性体からなる。偏向コイル４１は、電子銃２から出射された電子ビームＥＢの走行方向を調整する。偏向コイル４１は、１つ（１組）の偏向コイルによって構成されてもよいし、２つ（２組）の偏向コイルによって構成されてもよい。偏向コイル４１が１つの偏向コイルを含む前者の場合には、偏向コイル４１は、電子銃２から出射される電子ビームＥＢの出射軸と磁気集束レンズ４２及び磁気四重極レンズ４３の中心軸（Ｘ軸に平行な軸）との間の角度ずれを補正するように構成されてもよい。例えば、角度ずれは、上記出射軸と上記中心軸とが所定の角度で交差している場合に生じ得る。そこで、偏向コイル４１で電子ビームＥＢの走行方向を上記中心軸に沿った方向に変化させることにより、上記角度ずれを解消することができる。偏向コイル４１が２つの偏向コイルを含む後者の場合には、偏向コイル４１によって二次元的な偏向を行うことができるため、上記角度ずれだけでなく、上記出射軸と上記中心軸との間の横方向のずれ（例えば、上記出射軸と上記中心軸とがＸ軸方向において互いに平行であり、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の一方又は両方において離間している場合等）についても適切に補正することができる。
　磁気集束レンズ４２は、電子銃２及び偏向コイル４１よりも後段に配置されている。磁気集束レンズ４２は、Ｘ軸方向に沿った軸周りに電子ビームＥＢを回転させながら電子ビームＥＢを集束させる。例えば、磁気集束レンズ４２内を通過する電子ビームＥＢは、螺旋を描くように回転しながら集束する。磁気集束レンズ４２は、電子通過路Ｐを囲むように配置されたコイル４２ａと、ポールピース４２ｂ、ヨーク４２ｃ、ヨーク４２ｄと、を有している。ヨーク４２ｃは、コイル４２ａの外側の一部と筒部材１０とを接続するように設けられた筐体４４の壁部４４ｂとしても機能する。ヨーク４２ｄは、筒部材１０の外周を覆うように設けられた筒状部材である。例えば、コイル４２ａは、筒部材１０とヨーク４２ｄとを介して、円筒管９に間接的に接続されている。ポールピース４２ｂは、ヨーク４２ｃとヨーク４２ｄとによって構成されている。ヨーク４２ｃ及びヨーク４２ｄは、鉄等の強磁性体である。また、ポールピース４２ｂは、ヨーク４２ｃとヨーク４２ｄとの間に設けられた切り欠き（ギャップ）と、切り欠き近傍に位置するヨーク４２ｃとヨーク４２ｄの一部分と、によって構成されてもよい。ポールピース４２ｂの内径Ｄは、ヨーク４２ｃ又はヨーク４２ｄにおけるギャップ隣接領域の内径と等しい。これにより、磁気集束レンズ４２は、ポールピース４２ｂから円筒管９側にコイル４２ａの磁場が漏れるように構成されてもよい。
　磁気四重極レンズ４３は、磁気集束レンズ４２よりも後段に配置されている。磁気四重極レンズ４３は、電子ビームＥＢの断面形状を、Ｚ軸方向に沿った長径とＹ軸方向に沿った短径とを有する楕円形状に変形させる。磁気四重極レンズ４３は、電子通過路Ｐを囲むように配置されている。例えば、磁気四重極レンズ４３は、筐体４４の壁部４４ｃを介して、円筒管９に間接的に接続されている。壁部４４ｃは、壁部４４ｂに接続されると共に円筒管９の外周を覆うように設けられている。壁部４４ｃは、非磁性体の金属材料からなる。
　図３に示されるように、例示的な磁気四重極レンズ４３は、円環状のヨーク４３ａと、ヨーク４３ａの内周面に設けられた４つの円柱状のヨーク４３ｂと、各ヨーク４３ｂの先端に設けられたヨーク４３ｃと、を有している。ヨーク４３ｂには、コイル４３ｄが巻かれている。各ヨーク４３ｃは、ＹＺ平面において略半円形状の断面形状を有する。磁気四重極レンズ４３の内径ｄは、各ヨーク４３ｃの最内端を通る内接円の径である。磁気四重極レンズ４３は、ＸＺ面（Ｙ軸方向に直交する平面）においては凹レンズとして機能し、ＸＹ面（Ｚ軸方向に直交する平面）においては凸レンズとして機能する。このような磁気四重極レンズ４３の機能により、電子ビームＥＢのＺ軸方向に沿った長さがＹ軸方向に沿った長さよりも大きくなるように、電子ビームＥＢのＺ軸方向に沿った径（長径Ｘ１）とＹ軸方向に沿った径（短径Ｘ２）とのアスペクト比が調整される。従って、コイル４３ｄに流す電流量を調整することにより、アスペクト比を選択的に調整することができる。一例として、長径Ｘ１と短径Ｘ２とのアスペクト比は「１０：１」に調整される。
　排気部５は、真空ポンプ５ａ（第１真空ポンプ）と、真空ポンプ５ｂ（第２真空ポンプ）と、を有している。筐体６には、筐体６内の空間（すなわち、筐体６及び磁気レンズ４の筐体４４により画定される内部空間Ｓ１）を真空排気するための排気流路Ｅ１（第１排気流路）が設けられている。排気流路Ｅ１を介して、真空ポンプ５ｂと内部空間Ｓ１とが連通している。筐体７には、筐体７内の空間（すなわち、筐体７により画定される内部空間Ｓ２）を真空排気するための排気流路Ｅ２（第２排気流路）が設けられている。排気流路Ｅ２を介して、真空ポンプ５ａと内部空間Ｓ２とが連通している。真空ポンプ５ｂは、排気流路Ｅ１を介して内部空間Ｓ１を真空排気する。真空ポンプ５ａは、が排気流路Ｅ２を介して、内部空間Ｓ２を真空排気する。これにより、内部空間Ｓ１及び内部空間Ｓ２は、例えば、電子銃又はターゲットで発生するガスを除去するために、真空状態又は部分真空状態に維持される。内部空間Ｓ１の内圧は、好ましくは１０－４Ｐａ以下の部分真空に維持されてもよく、より好ましくは１０－５Ｐａ以下の部分真空に維持されてもよい。内部空間Ｓ２の内圧は、好ましくは１０－６Ｐａ～１０－３Ｐａの間の部分真空に維持されてもよい。円筒管９の内部空間（電子通過路Ｐ内の空間）についても、内部空間Ｓ１又は内部空間Ｓ２を介して、排気部５によって真空排気される。
　なお、図１に示される形態のように真空ポンプ５ａ及び真空ポンプ５ｂと２つの排気ポンプを使用することなく、図８に示されるように、１つの排気ポンプ（ここでは一例として真空ポンプ５ｂ）で内部空間Ｓ１及び内部空間Ｓ２の両方を真空排気可能な構造（Ｘ線発生装置１Ａ）が採用されてもよい。いくつかの実施例では、筐体６及び筐体７の外部に位置する連絡路Ｅ３によって、排気流路Ｅ１及び排気流路Ｅ２を連結してもよい。他の例では、連絡路Ｅ３は、排気流路Ｅ１と排気流路Ｅ２とを結合するように、筐体７の壁部内から筐体６の壁部内へと連続して設けられた貫通孔を含んでもよい。なお、１つの排気ポンプは、真空ポンプ５ａ及び真空ポンプ５ｂのいずれを用いてもよいが、排気流路Ｅ１と結合された真空ポンプ５ｂを排気ポンプとすることにより、より効率のよい真空排気が可能となる。
　いくつかの実施例では、内部空間Ｓ１，Ｓ２及び電子通過路Ｐが真空引きされた状態で、電子銃２に電圧が印加される。その結果、電子銃２から円形断面形状の電子ビームＥＢが出射される。電子ビームＥＢは、磁気レンズ４によってターゲット３１に集束させられると共に楕円形断面形状に変形させられ、回転するターゲット３１に入射する。電子ビームＥＢがターゲット３１に入射すると、ターゲット３１においてＸ線ＸＲが発生し、略円形状の実効焦点形状を有するＸ線ＸＲがＸ線通過孔７ａから筐体７の外部に出射される。
　図２に示されるように、円筒管９の構成例は、Ｘ軸方向に沿って径の大きさが段階的に変化する形状を有している。例えば、円筒管９は、Ｘ軸方向に沿って配置された６つの円筒部９１～９６を有している。円筒部９１～９６のそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って一定の径を有している。円筒管９の外径は、円筒管９の内径に同調して変化しなくてもよい。すなわち、円筒管９の外径は、一定であってもよい。
　円筒部９１（第１円筒部）は、円筒管９の電子銃２側の第１端部９ａを含む。円筒部９１は、第１端部９ａから、境界部９ｃにおけるコイル４２ａの電子銃２側の部分に囲まれた第２端部９１ａまで延びている。円筒部９２（第２円筒部）の第１端部９２ａは、円筒部９１のターゲット３１側の第２端部９１ａに接続されている。いくつかの実施例では、円筒部９２は、円筒部９１の第２端部９１ａからポールピース４２ｂよりも若干ターゲット３１側にある第２円筒部９２の第２端部９２ｂまで延びている。例えば、第２円筒部９２の第２端部９２ｂは、Ｘ軸方向に沿ってポールピース４２ｂとターゲット３１との間に位置してもよい。また、円筒部９３（第３円筒部）の第１端部９３ａは、円筒部９２のターゲット３１側の第２端部９２ｂに接続されている。
　円筒部９３は、円筒部９２の第２端部９２ｂから磁気四重極レンズ４３に囲まれた円筒部９３の第２端部９３ｂまで延びている。円筒部９４（第４円筒部）の第１端部は、円筒部９３のターゲット３１側の第２端部９３ｂに接続されている。円筒部９４は、円筒部９３の第２端部９３ｂから壁部４４ｃの筐体７側まで延びている。
　円筒部９５（第５円筒部）及び円筒部９６（第６円筒部）は、筐体７の壁部７１の内部を通る。壁部７１は、ターゲット３１に対向する位置に配置されており、Ｘ軸方向に交差するように延在している。円筒部９５は、円筒部９４のターゲット３１側の第２端部に接続されている。円筒部９５は、円筒部９４の当該端部から壁部７１の内部の途中部まで延びている。円筒部９６は、壁部７１の内部の途中部において、円筒部９５のターゲット３１側の端部に接続されている。円筒部９６は、円筒部９５の当該端部から円筒管９のターゲット３１側の第２端部９ｂまで延びている。なお、図２に示されるように、例示的なＸ線通過孔７ａは、壁部７１と接続されてＺ軸方向に交差するように延在する壁部７２に設けられている。Ｘ線通過孔７ａは、Ｚ軸方向に沿って壁部７２を貫通している。
　いくつかの実施例では、各円筒部９１～９６の径をｄ１～ｄ６と表すと、「ｄ２＞ｄ３＞ｄ１＞ｄ４＞ｄ５＞ｄ６」の関係が成立している。一例として、径ｄ１は６～１２ｍｍであり、径ｄ２は１０～１４ｍｍであり、径ｄ３は８～１２ｍｍであり、径ｄ４は４～６ｍｍであり、径ｄ５は４～６ｍｍであり、径ｄ６は０．５～４ｍｍである。
　円筒部９１と円筒部９２の少なくとも一部は、電子通過路Ｐのうち磁気集束レンズ４２のポールピース４２ｂ（特にヨーク４２ｃとヨーク４２ｄとの間のギャップ）に囲まれた部分よりも電子銃２側に位置している。いくつかの実施例では、円筒部９１と円筒部９２の少なくとも一部は、「電子通過路Ｐのうち磁気集束レンズ４２のポールピース４２ｂに囲まれた部分よりも電子銃２側の部分」（以下「第１円筒部分」という。）を構成している。そして、上述したように、円筒部９１の径ｄ１よりも円筒部９２の径ｄ２の方が大きい（ｄ２＞ｄ１）。つまり、円筒部９２は、電子銃２側に隣接する円筒部９１よりも拡径されている。換言すれば、第１円筒部分において、円筒部９２の少なくとも一部は、ターゲット３１側に向かって拡径する拡径部を構成している。
　円筒部９６は、電子通過路Ｐのターゲット３１側の端部９ｂを含む。そして、円筒部９５の径ｄ５よりも円筒部９６の径ｄ６の方が小さい（ｄ６＜ｄ５）。つまり、円筒部９６は、電子銃２側に隣接する円筒部９５よりも縮径されており、円筒部９６は、ターゲット３１側に向かって縮径する縮径部を構成している。いくつかの実施例では、円筒部９２の径ｄ２が円筒管９の最大径であり、円筒部９２からターゲット３１側に向かって、順次縮径されている。従って、円筒部９３～９６を含む部分が上記縮径部を構成していると捉えることもできる。
　いくつかの実施例では、電子銃２よりも後段に配置された磁気集束レンズ４２によって、電子ビームＥＢの大きさが調整されると共に、磁気集束レンズ４２よりも後段に配置された磁気四重極レンズ４３によって、電子ビームＥＢの断面形状が楕円形状に変形させられる。従って、電子ビームＥＢの大きさの調整と断面形状の調整とをそれぞれ独立して行うことができる。
　図４の（Ａ）は、図１及び図２に示される磁気集束レンズ４２及び磁気四重極レンズ４３を含む構成例の模式図である。図４の（Ｂ）は、比較例の構成（ダブレット）の模式図である。図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、カソードＣ（電子銃２）からターゲット３１までの間に電子ビームＥＢに作用する光学系の一例を模式的に表した図である。図４の（Ｂ）に示される比較例の構成では、凹レンズとして作用する面と凸レンズとして作用する面とを相互に入れ替えた２段の磁気四重極レンズの組み合わせによって、電子ビームの断面形状の大きさ及びアスペクト比の調整が行われる。図４の（Ｂ）の比較例では、電子ビームの断面形状の大きさを決定するレンズとアスペクト比を決定するレンズとが互いに独立していない。従って、２段の磁気四重極レンズの組み合わせによって、大きさ及びアスペクト比を同時に調整する必要がある。このため、焦点寸法及び焦点形状の調整が煩雑となる。これに対して、図４の（Ａ）に示される実施例の構成では、前段の磁気集束レンズ４２によって、電子ビームＥＢの断面形状の大きさが調整される。すなわち、磁気集束レンズ４２によって、電子ビームＥＢの断面形状は、一定の大きさまで絞られる。その後、後段の磁気四重極レンズ４３により、電子ビームＥＢの断面形状のアスペクト比が調整される。このように、図４の（Ａ）の実施例の構成では、電子ビームＥＢの断面形状の大きさを決定するレンズ（磁気集束レンズ４２）とアスペクト比を決定するレンズ（磁気四重極レンズ４３）とが互いに独立している。このため、焦点寸法及び焦点形状の調整を容易且つ柔軟に行うことができる。
　また、磁気集束レンズ４２内を通過する電子ビームＥＢは、Ｘ軸方向に沿った軸周りに回転するが、電子銃２により出射される電子ビームＥＢの断面形状が円形状であることにより、磁気集束レンズ４２を経て磁気四重極レンズ４３へと至る電子ビームの断面形状は、磁気集束レンズ４２内における電子ビームＥＢの回転量によらずに一定（円形状）となる。これにより、磁気四重極レンズ４３において、電子ビームＥＢの断面形状Ｆ１（ＹＺ面に沿った断面形状）を、一貫して確実に、Ｚ方向に沿った長径Ｘ１とＹ軸方向に沿った短径Ｘ２とを有する楕円形状に成形することができる。以上により、電子ビームＥＢの断面形状のアスペクト比及び大きさを容易且つ柔軟に調整することができる。
　電子銃２及び磁気レンズ４を備える実施例に係るＸ線発生装置１の性能を実験により評価した。その際、電子銃２に高電圧を印加し、ターゲット３１を接地電位とした。所望の出力（カソードＣへの印加電圧）において、「４０μｍ×４０μｍ」の実効焦点寸法を持つＸ線ＸＲが得られた。１０００時間の動作において、焦点寸法が変化した場合に、カソードＣ側の動作条件を変更することなく、磁気四重極レンズ４３のコイル４３ｄの電流量を調整するだけで、再度上記の実効焦点寸法が容易に得られた。以上のように、Ｘ線発生装置１によれば、コイル４３ｄの電流量の調整を行うだけでＸ線ＸＲの実効焦点寸法を動的な変化に応じて容易に修正可能であることが確認された。
　いくつかの実施例では、図５に示されるように、ターゲット３１は、電子ビームＥＢが入射される電子入射面３１ａを有している。電子入射面３１ａは、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に対して傾斜している。そして、磁気四重極レンズ４３により楕円形状に変形させられた後の電子ビームＥＢの断面形状Ｆ１（すなわち、長径Ｘ１及び短径Ｘ２の比）と、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対する電子入射面３１ａの傾斜角度とは、Ｘ線ＸＲの取り出し方向（Ｚ軸方向）から見たＸ線ＸＲの焦点形状Ｆ２が略円形状となるように調整されている。いくつかの実施例では、ターゲット３１の電子入射面３１ａの傾斜角度及び磁気四重極レンズ４３による成形条件（アスペクト比）を調整することにより、取り出されるＸ線ＸＲの焦点（実効焦点）の形状を略円形状とすることができる。その結果、Ｘ線発生装置１により発生したＸ線ＸＲを用いたＸ線検査等において、適切な検査画像を得ることができる。
　いくつかの実施例では、図２に示されるように、Ｘ軸方向に沿った磁気集束レンズ４２の長さは、Ｘ軸方向に沿った磁気四重極レンズ４３の長さよりも長い。ここで、「Ｘ軸方向に沿った磁気集束レンズ４２の長さ」は、コイル４２ａを包囲するヨーク４２ｃの全長を意味する。いくつかの実施例では、磁気集束レンズ４２のコイル４２ａの巻数を確保し易くなる。その結果、磁気集束レンズ４２に比較的大きい磁場を生じさせることにより、縮小率をより高めるために、電子ビームＥＢを効果的に小さく集束させることができる。さらに、ターゲット３１の電子入射面３１ａに入射する電子ビームＥＢの大きさを小さくするために、電子銃２から磁気集束レンズ４２により構成されるレンズ中心（ポールピース４２ｂが設けられた部分）までの距離を長くすることができる。
　また、磁気集束レンズ４２のポールピース４２ｂの内径Ｄは、磁気四重極レンズ４３の内径ｄ（図３参照）よりも大きい。いくつかの実施例では、磁気集束レンズ４２のポールピース４２ｂの内径Ｄを比較的大きくすることにより、磁気集束レンズ４２により構成されるレンズの球面収差を小さくすることができる。また、磁気四重極レンズ４３の内径ｄを比較的小さくすることにより、磁気四重極レンズ４３におけるコイル４３ｄの巻数及び当該コイル４３ｄを流れる電流量を少なくすることができる。その結果、磁気四重極レンズ４３における発熱量を抑制することもできる。
　また、Ｘ線発生装置１は、Ｘ軸方向に沿って延在し、電子ビームＥＢが通過する電子通過路Ｐを形成する円筒管９を備えている。そして、磁気集束レンズ４２及び磁気四重極レンズ４３は、円筒管９に直接的又は間接的に接続されている。いくつかの実施例では、円筒管９を基準として、磁気集束レンズ４２及び磁気四重極レンズ４３の配置又は取付を行うことができるため、磁気集束レンズ４２及び磁気四重極レンズ４３の中心軸を精度良く同軸上に配置することができる。その結果、磁気集束レンズ４２内及び磁気四重極レンズ４３内を通過した後の電子ビームＥＢのプロファイル（断面形状）に歪みが生じることを抑制することができる。
　また、Ｘ線発生装置１は、偏向コイル４１を備えている。いくつかの実施例では、上述したように、電子銃２から出射される電子ビームＥＢの出射軸と磁気集束レンズ４２及び磁気四重極レンズ４３の中心軸との間に生じた角度ずれ等を、適切に補正することができる。また、偏向コイル４１は、電子銃２と磁気集束レンズ４２との間に配置されている。いくつかの実施例では、電子ビームＥＢが磁気集束レンズ４２及び磁気四重極レンズ４３を通過する前に電子ビームＥＢの走行方向を適切に調整することができる。その結果、ターゲット３１に入射される電子ビームＥＢの断面形状を意図された楕円形状に維持することができる。
　Ｘ線発生装置１では、カソードＣ（電子銃２）を収容する筐体６とターゲット３１を収容する筐体７とにわたって設けられる電子通過路Ｐが形成されている。そして、電子通過路Ｐのターゲット３１側の端部（円筒管９の端部９ｂ）を含む部分は、ターゲット３１側に向かって縮径している。いくつかの実施例では、円筒部９６（或いは、円筒部９３～９６）が、ターゲット３１側に向かって縮径する縮径部を構成している。これにより、筐体７内で電子ビームＥＢがターゲット３１に入射することにより生じた反射電子が、電子通過路Ｐを介して筐体６内へと到達し難くなっている。その結果、ターゲット３１から放出された反射電子に起因するカソードＣの劣化が抑制又は防止され得る。なお、反射電子とは、ターゲット３１に入射した電子ビームＥＢのうちターゲット３１に吸収されずに反射する電子である。
　カソードＣから電子ビームＥＢが放出される際に、電子銃２によりガスが発生する。ガスは、カソードＣが収容されている空間に残留し得る。また、ガス（例えば、Ｈ２、Ｈ２Ｏ、Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４、Ａｒ等のガス副産物）が、ターゲット３１への電子の衝突により、筐体７内において発生し得る。これにより、電子がターゲット３１の表面から反射されることもある。いくつかの実施例では、電子通過路Ｐのターゲット３１側の入口（すなわち、端部９ｂ）が狭くなっているため、電子通過路Ｐを介して筐体６側（すなわち、内部空間Ｓ１）へと吸引されるガスが少なく、筐体６に設けられた排気流路Ｅ１から排出されるガスは少ない。そこで、Ｘ線発生装置１では、筐体７自体に、上記ガスの排出経路（排気流路Ｅ２）が設けられている。これにより、各筐体６，７内の真空排気を適切に行いつつ、反射電子に起因するカソードＣの劣化を抑制又は防止することができる。
　また、電子通過路Ｐのうち磁気集束レンズ４２のポールピース４２ｂに囲まれた部分よりも電子銃２側の部分（上述した第１円筒部分）は、ターゲット３１側に向かって拡径する拡径部（円筒部９２の少なくとも一部）を有する。いくつかの実施例では、電子通過路Ｐのターゲット３１側の端部９ｂから電子通過路Ｐ内へと反射電子が進入したとしても、ターゲット３１側に向かって拡径する拡径部（すなわち、カソードＣ側に向かって縮径する部分）により、電子通過路Ｐを介した反射電子のカソードＣ側への移動を抑制することができる。また、ターゲット３１に向かう電子ビームＥＢが電子通過路Ｐの内壁（円筒管９の内面）に衝突してしまうことを効果的に抑制することができる。
　また、拡径部は、円筒管９の電子銃２側からターゲット３１側に向かって、径ｄ１（第１径）を有する部分（すなわち円筒部９１）から径ｄ１よりも大きい径ｄ２（第２径）を有する部分（すなわち円筒部９２）へと非連続に変化する部分（すなわち、円筒部９１と円筒部９２との境界部分）を含む。いくつかの実施例では、円筒部９１と円筒部９２との境界部分において、円筒管９の径は、段差状に変化している。境界部９ｃが、径ｄ１を内径とし、径ｄ２を外径とする円環状の壁によって形成されている（図２参照）。いくつかの実施例では、電子通過路Ｐ内をターゲット３１側から電子銃２側へと進む反射電子が存在したとしても、当該反射電子を当該境界部９ｃに衝突させることができる。これにより、当該反射電子のカソードＣ側への移動をより一層効果的に抑制又は防止することができる。
　また、電子通過路Ｐのうち磁気集束レンズ４２のポールピース４２ｂに囲まれた部分の径（円筒部９２の径ｄ２）は、電子通過路Ｐの他の部分の径以上である。つまり、電子通過路Ｐは、磁気集束レンズ４２のポールピース４２ｂに囲まれた部分において、最大径を有している。いくつかの実施例では、電子銃２から出射した電子ビームＥＢの拡がりが大きくなる部分（すなわち、ポールピース４２ｂに囲まれた部分）の径を他の部分の径以上に大きくすることにより、ターゲット３１に向かう電子ビームＥＢが電子通過路Ｐの内壁（円筒管９の内面）に衝突してしまうことを効果的に抑制することができる。
　また、排気流路Ｅ１と排気流路Ｅ２とは連通している。そして、排気部５が、排気流路Ｅ１を介して筐体６内を真空排気すると共に、排気流路Ｅ２を介して筐体７内を真空排気する。いくつかの実施例では、共通の排気部５によって、筐体６内の内部空間Ｓ１及び筐体７内の内部空間Ｓ２の両方を真空排気することができるため、Ｘ線発生装置１の小型化を図ることができる。
　本明細書に記載される全ての態様、利点及び特徴は、任意の特定の実施例によって必ずしも達成されないこと、或いは任意の特定の実施例に必ずしも含まれないことを理解されたい。本明細書では様々な実施例を説明したが、異なる材料及び形状を有するものを含む他の実施例を採用することができることは明らかである。
　例えば、電子銃２からの電子ビームＥＢの出射軸と磁気集束レンズ４２の中心軸とが精度良く揃う場合には、偏向コイル４１は省略されてもよい。また、偏向コイル４１は、磁気集束レンズ４２と磁気四重極レンズ４３との間に配置されてもよいし、磁気四重極レンズ４３とターゲット３１との間に配置されてもよい。
　電子通過路Ｐ（円筒管９）の形状は、全域に亘って単一の径を有していてもよい。また、電子通過路Ｐは、単一の円筒管９によって形成されてもよい。他の例では、円筒管９は、筐体６内にのみ設けられ、筐体７内を通る電子通過路Ｐは、筐体７の壁部７１に設けられた貫通孔によって形成されてもよい。また、別途に円筒管９を設けることなく、筒部材１０の貫通孔と筐体４４及び筐体７に設けられた貫通孔とによって、電子通過路Ｐを構成してもよい。
　図６は、円筒管の第１変形例（円筒管９Ａ）を示している。いくつかの実施例では、円筒管９Ａは、円筒部９１～９６の代わりに円筒部９１Ａ～９３Ａを有する点で、図２に示される円筒管９と相違している。円筒部９１Ａは、円筒管９の端部９ａからコイル４２ａの電子銃２側に囲まれた位置まで延びている。円筒部９１Ａはテーパ形状を有している。例えば、円筒部９１Ａの径は、端部９ａからターゲット３１側に向かって、径ｄ１から径ｄ２まで漸増している。円筒部９２Ａは、円筒部９１Ａのターゲット３１側の端部からポールピース４２ｂよりも若干ターゲット３１側の位置まで延びている。円筒部９２Ａは一定の径（径ｄ２）を有している。円筒部９３Ａは、円筒部９２Ａのターゲット３１側の端部から円筒管９の端部９ｂまで延びている。円筒部９３Ａはテーパ形状を有している。例えば、円筒部９３Ａの径は、円筒部９２Ａの当該端部からターゲット３１側に向かって、径ｄ２から径ｄ６まで漸減している。円筒管９Ａにおいては、円筒部９１Ａが拡径部に相当し、円筒部９３Ａが縮径部に相当する。
　図７は、円筒管の第２変形例（円筒管９Ｂ）を示している。いくつかの実施例では、円筒管９Ｂは、円筒部９１～９６の代わりに円筒部９１Ｂ，９２Ｂを有する点で、図２に示される円筒管９と相違している。円筒部９１Ｂは、円筒管９の端部９ａからポールピース４２ｂに囲まれた位置まで延びている。円筒部９１Ｂはテーパ形状を有している。例えば、円筒部９１Ｂの径は、端部９ａからターゲット３１側に向かって、径ｄ１から径ｄ２まで漸増している。円筒部９２Ｂは、円筒部９１Ｂのターゲット３１側の端部から円筒管９の端部９ｂまで延びている。円筒部９２Ｂはテーパ形状を有している。いくつかの実施例では、円筒部９２Ｂの径は、円筒部９１Ｂの当該端部からターゲット３１側に向かって、径ｄ２から径ｄ６まで漸減している。円筒管９Ｂにおいては、円筒部９１Ｂが拡径部に相当し、円筒部９２Ｂが縮径部に相当する。
　いくつかの実施例では、円筒管（電子通過路）の縮径部及び拡径部は、円筒管９のように段差状（非連続）に形成されていなくてもよく、円筒管９Ａ，９Ｂのようにテーパ状に形成されてもよい。また、円筒管９Ｂのように、円筒管は、テーパ状に形成された部分のみによって構成されてもよい。また、円筒管は、段差状に径を変化させる部分とテーパ状に径を変化させる部分との両方を有していてもよい。例えば、拡径部が円筒管９Ａのようにテーパ状に形成される一方で、縮径部が円筒管９のように段差状に形成されてもよい。
　また、ターゲットは、回転陽極でなくてもよい。いくつかの実施例では、ターゲットが回転しないように構成され、電子ビームＥＢが常にターゲット上の同じ位置に入射するように構成されてもよい。ただし、ターゲットを回転陽極とすることにより、ターゲットに対する電子ビームＥＢによる局所的な負荷を減少させることができる。その結果、電子ビームＥＢの量を増大させ、ターゲットから出射されるＸ線ＸＲの線量を増大させることが可能となる。
　いくつかの実施例では、電子銃２は、円形状の断面形状を有する電子ビームＥＢを出射するように構成されてもよい。他の例では、電子銃２は、円形状以外の断面形状を有する電子ビームを出射するように構成されてもよい。
［付記］
　本開示は、下記の構成を含んでいる。
［構成１］
　第１排気流路（排気流路Ｅ１）と第２排気流路（排気流路Ｅ２）とは、連通している。
［構成２］
　排気システムは、第１排気流路（排気流路Ｅ１）に連通された第１真空排気ポンプ（真空ポンプ５ｂ）と、第２排気流路（排気流路Ｅ２）に連通された第２真空排気ポンプ（真空ポンプ５ａ）と、を含む。
［構成３］
　排気システムは、第１排気流路（排気流路Ｅ１）及び第２排気流路（排気流路Ｅ２）に連通された一以上のポンプ（真空ポンプ５ａ，５ｂ）を有する。排気システムは、第１内部空間（内部空間Ｓ１）及び第２内部空間（内部空間Ｓ２）からガス副産物を除去するように構成されている。
［構成４］
　電子銃２が電子ビームＥＢを放出している間に、排気システムによって第１内部空間（内部空間Ｓ１）及び第２内部空間（内部空間Ｓ２）内のガス副産物が除去される。
［構成５］
　電子銃２の少なくとも一部は、第１内部空間（内部空間Ｓ１）内に位置し、ターゲット３１の少なくとも一部は、第２内部空間（内部空間Ｓ２）内に位置する。
［構成６］
　Ｘ線発生装置１は、電子ビームＥＢを放出するように構成された電子銃２であって、第１筐体（筐体６）内の第１内部空間（内部空間Ｓ１）内に少なくとも部分的に配置された電子銃２と、第２筐体（筐体７）内の第２内部空間（内部空間Ｓ２）内に少なくとも部分的に配置された、電子ビームＥＢのターゲット３１と、第１内部空間（内部空間Ｓ１）と第２内部空間（内部空間Ｓ２）との間を通る電子通過路Ｐであって、第１内部空間（内部空間Ｓ１）に位置する第１端部９ａと、第２内部空間（内部空間Ｓ２）に位置する第２端部９ｂとを有し、第２端部９ｂは、ターゲット３１に向かって縮径する縮径部（例えば、円筒部９３～９６）を有する、電子通過路Ｐと、第１内部空間及び第２内部空間の両方を真空排気する排気システムと、を備える。
［構成７］
　電子通過路Ｐの第１端部９ａは、ターゲット３１に向かって拡径する拡径部（例えば、円筒部９２における円筒部９１側の端部）を有する。拡径部は、第１径（例えば、円筒部９１の径ｄ１）から第１径よりも大きい第２径（例えば、円筒部９２の径ｄ２まで段階的に拡径している。拡径部は、第１径を内径とし、第２径を外径とする環状壁（境界部９ｃ）を形成している。
［構成８］
　環状壁（境界部９ｃ）は、ターゲット３１に対向しており、電子通過路Ｐを通過して第１内部空間（内部空間Ｓ１）の電子銃２に到達する反射電子の数を減少させるために、電子ビームＥＢがターゲット３１に入射したときに第２内部空間（内部空間Ｓ２）から放出される反射電子と衝突するように構成されている。
［構成９］
　電子通過路Ｐの第１端部９ａにおける拡径部の最小径（例えば、円筒部９１の径ｄ１）は、電子通過路Ｐの第２端部９ｂにおける縮径部の最小径（例えば、円筒部９６の径ｄ６）よりも大きい。
［構成１０］
　電子通過路Ｐは、第１端部９ａと第２端部９ｂとの間に位置する中間部（例えば、円筒部９２）を含む。電子通過路Ｐの最大径を有する部分は、中間部に位置する。
［構成１１］
　電子通過路Ｐは、第１端部９ａにおいて第１径を有する第１円筒部（例えば、円筒部９１）と、第２端部９ｂにおいて第２径に向かって縮径する縮径部を有する第２円筒部（例えば、円筒部９３～９６）と、第１円筒部と第２円筒部との間に位置し、中間径を有する中間円筒部（例えば、円筒部９２）と、を含む３以上の円筒部を有する。第１径（例えば、円筒部９１の径ｄ１）は第２径（例えば、円筒部９６の径ｄ６）よりも大きく、中間径（例えば、円筒部９２の径ｄ２）は第１径よりも大きい。

Claims (20)

  1. 　電子ビームを出射するカソードを有する電子銃と、
    　前記電子銃を収容する第１筐体と、
    　前記電子銃から出射された前記電子ビームが入射されるターゲットと、
    　前記ターゲットを収容する第２筐体と、
    　前記第１筐体と前記第２筐体とにわたって設けられ、前記電子ビームを前記第１筐体の第１内部空間から前記第２筐体の第２内部空間へと通過させる電子通過路であって、前記ターゲットに向かって縮径する縮径部を有する前記電子通過路と、
    　前記第１筐体内の前記第１内部空間を真空排気するための第１排気流路と、
    　前記第２筐体内の前記第２内部空間を真空排気するための第２排気流路と、を備える、Ｘ線発生装置。
  2. 　前記電子銃よりも後段において前記電子通過路を囲み、前記電子ビームを集束させる磁気集束レンズを更に備え、
    　前記電子通過路は、前記電子銃と前記磁気集束レンズのポールピースとの間に位置し、前記ターゲットに向かって拡径する拡径部を有する、請求項１に記載のＸ線発生装置。
  3. 　前記拡径部は、第１径から前記第１径よりも大きい第２径へと非連続に変化する、請求項２に記載のＸ線発生装置。
  4. 　前記電子銃よりも後段において前記電子通過路を囲み、前記電子ビームを集束させる磁気集束レンズを更に備え、
    　前記電子通過路のうち前記磁気集束レンズのポールピースに囲まれた領域の径は、前記電子通過路の最大径に等しい、請求項１に記載のＸ線発生装置。
  5. 　前記第１排気流路を介して前記第１筐体の前記第１内部空間を真空排気すると共に、前記第２排気流路を介して前記第２筐体の前記第２内部空間を真空排気する排気システムを更に備える、請求項１に記載のＸ線発生装置。
  6. 　前記第１排気流路と前記第２排気流路とは、連通している、請求項５に記載のＸ線発生装置。
  7. 　前記排気システムは、前記第１排気流路に連通された第１真空排気ポンプと、前記第２排気流路に連通された第２真空排気ポンプと、を含む、請求項５に記載のＸ線発生装置。
  8. 　前記排気システムは、前記第１排気流路及び前記第２排気流路に連通された一以上のポンプを有し、
    　前記排気システムは、前記第１内部空間及び前記第２内部空間からガス副産物を除去するように構成されている、請求項５に記載のＸ線発生装置。
  9. 　前記電子銃が前記電子ビームを放出している間に、前記排気システムによって前記第１内部空間及び前記第２内部空間内の前記ガス副産物が除去される、請求項８に記載のＸ線発生装置。
  10. 　前記電子銃の少なくとも一部は、前記第１内部空間内に位置し、
    　前記ターゲットの少なくとも一部は、前記第２内部空間内に位置する、請求項１に記載のＸ線発生装置。
  11. 　電子ビームを放出するように構成された電子銃であって、第１筐体内の第１内部空間内に少なくとも部分的に配置された前記電子銃と、
    　第２筐体内の第２内部空間内に少なくとも部分的に配置された、前記電子ビームのターゲットと、
    　前記第１内部空間と前記第２内部空間との間を通る電子通過路であって、前記第１内部空間に位置する第１端部と、前記第２内部空間に位置する第２端部とを有し、前記第２端部は、前記ターゲットに向かって縮径する縮径部を有する、前記電子通過路と、
    　前記第１内部空間及び前記第２内部空間の両方を真空排気する排気システムと、を備えるＸ線発生装置。
  12. 　前記第１内部空間を真空排気する第１排気流路と、
    　前記第２内部空間を真空排気する第２排気流路と、を更に備える、請求項１１に記載のＸ線発生装置。
  13. 　前記第１排気流路と前記第２排気流路とは、連通している、請求項１２に記載のＸ線発生装置。
  14. 　前記排気システムは、前記第１排気流路及び前記第２排気流路に連通された一以上のポンプを有し、
    　前記排気システムは、前記第１内部空間及び前記第２内部空間からガス副産物を除去するように構成されている、請求項１２に記載のＸ線発生装置。
  15. 　前記電子銃が前記電子ビームを放出している間に、前記排気システムによって前記第１内部空間及び前記第２内部空間内の前記ガス副産物が除去される、請求項１４に記載のＸ線発生装置。
  16. 　前記電子通過路の前記第１端部は、前記ターゲットに向かって拡径する拡径部を有し、
    　前記拡径部は、第１径から前記第１径よりも大きい第２径まで段階的に拡径しており、
    　前記拡径部は、前記第１径を内径とし、前記第２径を外径とする環状壁を形成している、請求項１１に記載のＸ線発生装置。
  17. 　前記環状壁は、前記ターゲットに対向しており、前記電子通過路を通過して前記第１内部空間の前記電子銃に到達する反射電子の数を減少させるために、前記電子ビームが前記ターゲットに入射したときに前記第２内部空間から放出される前記反射電子と衝突するように構成されている、請求項１６に記載のＸ線発生装置。
  18. 　前記電子通過路の前記第１端部における前記拡径部の最小径は、前記電子通過路の前記第２端部における前記縮径部の最小径よりも大きい、請求項１６に記載のＸ線発生装置。
  19. 　前記電子通過路は、前記第１端部と前記第２端部との間に位置する中間部を含み、
    　前記電子通過路の最大径を有する部分は、前記中間部に位置する、請求項１６に記載のＸ線発生装置。
  20. 　前記電子通過路は、前記第１端部において第１径を有する第１円筒部と、前記第２端部において第２径に向かって縮径する前記縮径部を有する第２円筒部と、前記第１円筒部と前記第２円筒部との間に位置し、中間径を有する中間円筒部と、を含む３以上の円筒部を有し、
    　前記第１径は前記第２径よりも大きく、
    　前記中間径は前記第１径よりも大きい、請求項１１に記載のＸ線発生装置。
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