(57)【要約】  この発明のＸ線管装置は、従来であれば、電子ビームＢの軸（Ｏ）に直交して磁場発生器（４）を配設していたのを、電子ビーム（Ｂ）の軸（Ｏ）に直交する軸（Ｖ）に対して磁場発生器（４）を傾斜させて配設する。具体的には、電子ビーム（Ｂ）の軸（Ｏ）に直交する軸（Ｖ）に対して磁場発生器（４）を、集束、偏向した電子ビーム（Ｂ）よりも陰極（２）側までの範囲で傾斜させて配設する。もし、陰極（２）側とは逆側である陽極（５）側まで傾斜させると、小さくなったＸ線源径が大きくなる恐れがあるが、電子ビーム（Ｂ）よりも陰極（２）側までの範囲で磁場発生器（４）を傾斜させて配設することで、Ｘ線源径を小さくすることができる。
2009019791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生させるＸ線管装置であって、電子ビームを発生させる陰極と、その陰極からの電子ビームを集束、偏向させるために磁場を発生させる磁場発生器と、その磁場発生器によって集束、偏向した電子ビームの衝突によりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容し、前記陽極と一体となって回転する外囲器とを備え、前記電子ビームの軸に直交する軸に対して前記磁場発生器を傾斜させて配設することを特徴とするＸ線管装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線管装置において、前記電子ビームの軸に前記直交する軸に対して前記磁場発生器を、集束、偏向した前記電子ビームよりも前記陰極側までの範囲で傾斜させて配設することを特徴とするＸ線管装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＸ線管装置において、前記電子ビームの軸に前記直交する軸に対して前記磁場発生器を所望のＸ線源径が得られるまで傾斜させて配設することを特徴とするＸ線管装置。
【請求項４】
請求項３に記載のＸ線管装置において、前記電子ビームの軸に前記直交する軸に対して前記磁場発生器をＸ線源径が５０％小さくなるまで傾斜させて配設することを特徴とするＸ線管装置。
【請求項５】
Ｘ線を発生させるＸ線管装置であって、電子ビームを発生させる陰極と、その陰極からの電子ビームを集束、偏向させるために磁場を発生させる磁場発生器と、その磁場発生器によって集束、偏向した電子ビームの衝突によりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容し、前記陽極と一体となって回転する外囲器とを備え、前記磁場発生器の各磁極がなす角度である磁極の分配角度を、前記電子ビームの偏向方向に関して非対称にすることを特徴とするＸ線管装置。
【請求項６】
Ｘ線を発生させるＸ線管装置であって、電子ビームを発生させる陰極と、その陰極からの電子ビームを集束、偏向させるために磁場を発生させる磁場発生器と、その磁場発生器によって集束、偏向した電子ビームの衝突によりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容し、前記陽極と一体となって回転する外囲器とを備え、前記磁場発生器の各磁極の長さを、前記電子ビームの偏向方向に関して非対称にすることを特徴とするＸ線管装置。
【請求項７】
Ｘ線を発生させるＸ線管装置であって、電子ビームを発生させる陰極と、その陰極からの電子ビームを集束、偏向させるために磁場を発生させる磁場発生器と、その磁場発生器によって集束、偏向した電子ビームの衝突によりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容し、前記陽極と一体となって回転する外囲器とを備え、前記磁場発生器の磁極を励磁させる起磁力を、前記電子ビームの偏向方向に関して非対称に設定することを特徴とするＸ線管装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｘ線管装置に係り、特に、陽極が外囲器と一体となって回転する方式のＸ線管等、電子ビームを四重極磁場レンズなどに代表される磁場発生器により集束、偏向させてターゲットに衝突させるＸ線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＸ線管装置としては、陽極が外囲器と一体となって回転し、Ｘ線管内の軸中心に設けられた陰極の電子源からの電子ビームを、Ｘ線管外に設けられた磁場発生器で集束、偏向させて、陽極のターゲットディスク上の所定位置に焦点を形成する外囲器回転型のＸ線管装置がある（例えば、特許文献１参照）。かかる外囲器回転型のＸ線管装置に設けられた磁場発生器はコイルとヨークとで構成され、電子ビームを集束させるための集束磁場を発生させるが、同時に、電子ビームを偏向させる偏向磁場を重畳して発生させることができる。そのような磁場発生器としては、例えば、四重極磁場レンズや八重極磁場レンズがある。したがって、電子ビームを集束、偏向させて、陽極のターゲットディスク上の所定位置に焦点を形成することができる。また、陽極が回転するので、集束、偏向した電子ビームの衝突がターゲットディスク上の同一位置に集中することがない。したがって、電子ビームの衝突で発生した熱がターゲットディスク上の同一位置に集中することなく、ターゲットディスクの溶融を防止することができる。また、電子ビームの衝突で発生した熱は外囲器と一体となったターゲットからＸ線管外へ熱伝導で放熱される。したがって、Ｘ線管の冷却効率が良く、冷却時間をとることなくＸ線の連続照射も可能となる。
【特許文献１】米国特許第５，８８３，９３６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、かかるＸ線管装置の場合には、電子ビームを偏向させてターゲット上の所定位置に焦点を形成するので、陽極に衝突するスポット径（焦点サイズ）、すなわちＸ線源径が小さくならないという問題点がある。【０００４】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、Ｘ線源径を小さくするようなＸ線管装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明者は、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。【０００６】
すなわち、磁場発生器に流す電流とコイルの巻数との積である起磁力、あるいは陰極や陽極などに印加する電圧などの電子ビーム制御条件を操作してもＸ線源径を小さくするには限界がある。そこで、電子ビーム制御条件を操作するという発想を変えて、Ｘ線管装置の構造そのものを変更することに着目してみた。例えば、磁場発生器は、電子ビームの軸に直交する軸に対して平行、すなわち電子ビームの軸に直交しているが、この磁場発生器を、電子ビームの軸に直交する軸に対して傾斜させてみた。図２（ａ）は、傾斜角とそれに対する焦点サイズの変化のグラフであり、図２（ｂ）は、磁場発生器を傾斜させないときの焦点サイズのシミュレーション結果であり、図２（ｃ）は、磁場発生器を傾斜させたときの焦点サイズのシミュレーション結果である。なお、焦点サイズは様々な条件の下で変化するので、図２の焦点サイズは参考のためのデータであることに留意されたい。【０００７】
図２（ｂ）からも明らかなように磁場発生器を傾斜させないときには、焦点サイズは横方向の長さＬ１が０．５９ｍｍで縦方向の幅Ｌ２が０．７１ｍｍであった。それに対して、図２（ｃ）からも明らかなように電子ビームの軸に直交する軸に対して磁場発生器を２５°で傾斜させたときには、焦点サイズは横方向の長さＬ１が０．４８ｍｍで縦方向の幅Ｌ２が０．３９ｍｍであった。特に、磁場発生器を２５°傾斜させたときの縦方向の幅Ｌ２は、磁場発生器を傾斜させないときよりも半分近くサイズを小さくすることができる。これは電子ビームの軸に直交する軸に対して傾斜させることで投影方向の幅、すなわち縦方向の幅Ｌ２が小さくなったと仮定することができる。実際に、図２（ａ）に示すように、傾斜角を変化させると、傾斜角が大きくなるのにしたがって（縦方向の幅Ｌ２における）焦点サイズが小さくなることが確認されている。このように図２の結果から、電子ビームの軸に直交する軸に対して磁場発生器を傾斜させて配設すれば、Ｘ線源径を小さくすることができるという知見を得た。【０００８】
このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。
すなわち、この発明のＸ線管装置は、Ｘ線を発生させるＸ線管装置であって、電子ビームを発生させる陰極と、その陰極からの電子ビームを集束、偏向させるために磁場を発生させる磁場発生器と、その磁場発生器によって集束、偏向した電子ビームの衝突によりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容し、前記陽極と一体となって回転する外囲器とを備え、前記電子ビームの軸に直交する軸に対して前記磁場発生器を傾斜させて配設することを特徴とするものである。【０００９】
この発明のＸ線管装置によれば、電子ビームの軸に直交する軸に対して磁場発生器を傾斜させて配設することでＸ線源径を小さくすることができる。【００１０】
上述した発明のＸ線管装置は、電子ビームの軸に直交する軸に対して磁場発生器を、集束、偏向した電子ビームよりも陰極側までの範囲で傾斜させて配設するのが好ましい。陰極側とは逆側（すなわち陽極側）まで傾斜させると、小さくなったＸ線源径が大きくなる恐れがあるので、陰極側までの範囲で傾斜させるのが好ましい。磁場発生器を傾斜させる角度は、必要なＸ線源径（焦点サイズ）に応じて設定する。すなわち、電子ビームの軸に直交する軸に対して磁場発生器を所望のＸ線源径が得られるまで傾斜させて配設する。例えば、０．４ｍｍのＸ線源径（焦点サイズ）が必要であれば０．４ｍｍのＸ線源径（焦点サイズ）になるように磁場発生器の角度を設定する。特に、磁場発生器を傾斜させないときと比べて、電子ビームの軸に直交する軸に対して磁場発生器をＸ線源径が５０％小さくなるまで傾斜させて配設するのがより好ましい。【００１１】
また、上述した発明とは別の発明のＸ線管装置は、Ｘ線を発生させるＸ線管装置であって、電子ビームを発生させる陰極と、その陰極からの電子ビームを集束、偏向させるために磁場を発生させる磁場発生器と、その磁場発生器によって集束、偏向した電子ビームの衝突によりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容し、前記陽極と一体となって回転する外囲器とを備え、前記磁場発生器の各磁極がなす角度である磁極の分配角度を、前記電子ビームの偏向方向に関して非対称にすることを特徴とするものである。【００１２】
この発明のＸ線管装置によれば、磁場発生器の各磁極がなす角度である磁極の分配角度を、電子ビームの偏向方向に関して非対称にすることでＸ線源径を小さくすることができる。【００１３】
また、上述したこれらの発明とは別の発明のＸ線管装置は、Ｘ線を発生させるＸ線管装置であって、電子ビームを発生させる陰極と、その陰極からの電子ビームを集束、偏向させるために磁場を発生させる磁場発生器と、その磁場発生器によって集束、偏向した電子ビームの衝突によりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容し、前記陽極と一体となって回転する外囲器とを備え、前記磁場発生器の各磁極の長さを、前記電子ビームの偏向方向に関して非対称にすることを特徴とするものである。【００１４】
この発明のＸ線管装置によれば、磁場発生器の各磁極の長さを、電子ビームの偏向方向に関して非対称にすることでＸ線源径を小さくすることができる。【００１５】
また、上述したこれらの発明とはさらなる別の発明のＸ線管装置は、Ｘ線を発生させるＸ線管装置であって、電子ビームを発生させる陰極と、その陰極からの電子ビームを集束、偏向させるために磁場を発生させる磁場発生器と、その磁場発生器によって集束、偏向した電子ビームの衝突によりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容し、前記陽極と一体となって回転する外囲器とを備え、前記磁場発生器の磁極を励磁させる起磁力を、前記電子ビームの偏向方向に関して非対称に設定することを特徴とするものである。【００１６】
この発明のＸ線管装置によれば、磁場発生器の磁極を励磁させる起磁力を、電子ビームの偏向方向に関して非対称に設定することでＸ線源径を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明に係るＸ線管装置によれば、電子ビームの軸に直交する軸に対して磁場発生器を傾斜させて配設する、磁場発生器の各磁極がなす角度である磁極の分配角度を、電子ビームの偏向方向に関して非対称にする、磁場発生器の各磁極の長さを、電子ビームの偏向方向に関して非対称にする、あるいは磁場発生器の磁極を励磁させる起磁力を、電子ビームの偏向方向に関して非対称に設定することでＸ線源径を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は、実施例１に係るＸ線管装置の概略側面図であり、（ｂ）は、実施例１に係るＸ線管装置の磁場発生器の概略正面図である。
【図２】（ａ）は、傾斜角とそれに対する焦点サイズの変化のグラフであり、（ｂ）は、磁場発生器を傾斜させないときの焦点サイズのシミュレーション結果であり、（ｃ）は、磁場発生器を傾斜させたときの焦点サイズのシミュレーション結果である。
【図３】実施例２に係るＸ線管装置の磁場発生器の概略正面図である。
【図４】変形例に係るＸ線管装置の磁場発生器の概略正面図である。
【図５】変形例に係るＸ線管装置の磁場発生器の概略正面図である。
【図６】変形例に係るＸ線管装置の磁場発生器の概略正面図である。
【図７】変形例に係るＸ線管装置の磁場発生器の概略正面図である。
【符号の説明】
【００１９】
２  …  陰極
４  …  磁場発生器
５  …  陽極
６  …  外囲器
Ｂ  …  電子ビーム
Ｏ  …  電子ビームの軸
Ｖ  …  電子ビームの軸に直交する軸
【実施例１】
【００２０】
以下、図面を参照してこの発明の実施例１を説明する。図１（ａ）は、実施例１に係るＸ線管装置の概略側面図であり、図１（ｂ）は、実施例１に係るＸ線管装置の磁場発生器の概略正面図である。【００２１】
図１（ａ）に示すように、本実施例１に係る外囲器回転型のＸ線管装置１は、電子ビームＢを発生させる陰極２と、その陰極２を溝の中に取り付けた円筒電極３と、陰極２からの電子ビームＢを集束、偏向させるために磁場を発生させる磁場発生器４と、その磁場発生器４によって集束、偏向した電子ビームＢの衝突によりＸ線を発生させる陽極５と、陰極２，円筒電極３および陽極５を内部に収容し、陽極５と一体となって回転する外囲器６とを備えている。陰極２は、この発明における陰極に相当し、磁場発生器４は、この発明における磁場発生器に相当し、陽極５は、この発明における陽極に相当し、外囲器６は、この発明における外囲器に相当する。【００２２】
電子ビームＢの軸Ｏ中心に陰極２とともに円筒電極３を配設している。陰極２は、例えばタングステンで形成されたフィラメントで構成されている。フィラメントを高温に加熱することで熱電子を放出して電子ビームＢを発生させる。陰極２は、フィラメントなどに代表される熱電子放出型の他に、電界によるトンネル効果によって電子ビームを放出させる電界放出型に例示されるように陰極２の種類については特に限定されない。【００２３】
磁場発生器４は、図１（ｂ）に示すように、多角形（図１（ｂ）では八角形）のヨークと中心に向かって延在された複数の鉄心に巻回されたコイルで構成される。ヨークは例えば鉄などの磁性体で形成されている。【００２４】
従来であれば、磁場発生器４を、図１（ａ）中の二点鎖線に示すように、電子ビームＢの軸Ｏに直交する軸Ｖに対して平行、すなわち電子ビームＢの軸Ｏに直交して配設していたが、本実施例１では、図１（ａ）に示すように、磁場発生器４を、電子ビームＢの軸に直交する軸Ｖに対して傾斜角θ１で傾斜させて配設する。傾斜された磁場発生器４の中心軸に符号Ｉを付する。【００２５】
電子ビームＢの軸Ｏに直交する軸Ｖに対して磁場発生器４を、集束、偏向した電子ビームＢよりも陰極２側までの範囲で傾斜させて配設するのが好ましい。陰極２側とは逆側（すなわち陽極５側）まで傾斜させると、小さくなったＸ線源径が大きくなる恐れがあるので、陰極２側までの範囲で傾斜させるのが好ましい。電子ビームＢの軸Ｏと集束、偏向した電子ビームＢとのなす角度を傾斜角θ２とすると、本実施例１では、電子ビームＢは傾斜角θ２が約４０°程度にまで集束、偏向するので、最大で傾斜角θ１はθ１＝９０°−θ２を満たすと、電子ビームＢの軸Ｏに直交する軸Ｖに対して磁場発生器４を最大で傾斜角５０°（＝９０°−４０°）で傾斜させることができる。したがって、電子ビームＢの軸Ｏに直交する軸Ｖに対して磁場発生器４を０°から５０°までの範囲で傾斜させて配設することで、磁場発生器４を陰極２側とは逆側まで傾斜させずに陰極２側までの範囲で傾斜させることができる。【００２６】
このような磁場発生器４を傾斜させる角度θ１は必要なＸ線源径（焦点サイズ）に応じて設定すればよい。すなわち、電子ビームＢの軸Ｏに直交する軸Ｖに対して磁場発生器４を所望のＸ線源径が得られるまで傾斜させて配設する。例えば、０．４ｍｍのＸ線源径（焦点サイズ）が必要であれば０．４ｍｍのＸ線源径（焦点サイズ）になるように磁場発生器４の角度θ１を設定する。特に、磁場発生器４を傾斜させないときと比べて、電子ビームＢの軸Ｏに直交する軸Ｖに対して磁場発生器４をＸ線源径が５０％小さくなるまで傾斜させて配設するのがより好ましい。上述した図２（ｂ）および図２（ｃ）を例に採ると、図２（ｃ）に示す磁場発生器４を２５°傾斜させたときの縦方向の幅Ｌ２は、図２（ｂ）に示す磁場発生器４を傾斜させないときよりも半分近くサイズを小さくすることができる。【００２７】
陽極５は外囲器６内部に、外囲器６と一体となって配設されている。陽極５にはターゲット傾斜部５ａを設けており、集束、偏向した電子ビームＢが、高電圧が作る電界により陽極５に向けて加速し、ターゲット傾斜部５ａに衝突することでＸ線を発生させる。外囲器６は真空排気されている。外囲器６の陰極２側には陰極側回転軸７を配設しており、外囲器６の陽極５側には陽極側回転軸８を配設している。両回転軸７，８を回転させることで、陽極５と一体となって外囲器６が回転する。【００２８】
本実施例１に係るＸ線管装置１によれば、電子ビームＢの軸Ｏに直交する軸Ｖに対して磁場発生器４を（本実施例１では０°から５０°までの範囲で）傾斜させて配設することで、図２（ａ）や図２（ｃ）に示すようにＸ線源径（焦点サイズ）を小さくすることができる。【００２９】
なお、本実施例１では、図１（ｂ）に示すように、磁場発生器４の各磁極がなす角度である磁極の分配角度を、電子ビームＢの偏向方向（電子ビームＢの軸に直交する軸Ｖに一致）に関して対称にし、かつ磁場発生器４の各磁極の長さを、電子ビームＢの偏向方向に関して対称にしている。後述する実施例２のように磁極の分配角度を電子ビームＢの偏向方向に非対称にした磁場発生器４、後述する変形例（２）のように各磁極の長さを電子ビームＢの偏向方向に非対称にした磁場発生器４、あるいは実施例２のように磁極の分配角度を電子ビームＢの偏向方向に非対称にして、かつ変形例（２）のように各磁極の長さを電子ビームＢの偏向方向に非対称にした磁場発生器４を替わりに用いて、その磁場発生器４を電子ビームＢの軸Ｏに直交する軸Ｖに対して傾斜させて配設してもよい。すなわち、本実施例１と実施例２あるいは変形例（２）を組み合わせてもよい。その他に、後述する変形例（３）のように磁場発生器４の磁極を励磁させる起磁力を、電子ビームＢの偏向方向に関して非対称に設定して、その設定された磁場発生器４を用いて、その磁場発生器４を電子ビームＢの軸Ｏに直交する軸Ｖに対して傾斜させて配設してもよい。
【実施例２】
【００３０】
次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。図３は、実施例２に係るＸ線管装置の磁場発生器の概略正面図である。【００３１】
本実施例２では、磁場発生器４の各磁極がなす角度である磁極の分配角度を電子ビームＢ（すなわち電子ビームＢの軸に直交する軸Ｖ）の偏向方向に非対称にしている（図３中の「○」および「｜｜」を参照）。なお、本実施例２のＸ線管装置１（図１（ａ）を参照）では、上述した実施例１のように磁場発生器４を、電子ビームＢの軸に直交する軸Ｖに対して傾斜角θ１で傾斜させて配設してもよいし、図１（ａ）中の二点鎖線に示すように、電子ビームＢの軸Ｏに直交する軸Ｖに対して平行、すなわち電子ビームＢの軸Ｏに直交して配設してもよい。【００３２】
つまり、本実施例２では、磁場発生器４の磁極の分配角度を電子ビームＢの偏向方向（電子ビームＢの軸に直交する軸Ｖ）に非対称にしていれば、磁場発生器４の配設については、電子ビームＢの軸Ｏに直交する軸Ｖに対して傾斜させてもよいし、傾斜させずに平行にしてもよい。なお、上述した実施例１のように、電子ビームＢの軸に直交する軸Ｖに対して磁場発生器４を傾斜角θ１で傾斜させて配設する場合には、言い換えれば、本実施例２のように磁極の分配角度を電子ビームＢの偏向方向に非対称にした磁場発生器４を実施例１の磁場発生器４の替わりに用いていることになり、実施例１と実施例２とを組み合わせた構造となる。【００３３】
本実施例２に係るＸ線管装置１によれば、磁場発生器４の磁極の分配角度を、電子ビームＢの偏向方向に関して非対称にすることでＸ線源径（焦点サイズ）を小さくすることができる。【００３４】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。【００３５】
（１）非破壊検査機器などの工業用装置やＸ線診断装置などの医用装置にも適用することができる。【００３６】
（２）上述した実施例１では、磁場発生器４を電子ビームＢの軸に直交する軸Ｖに対して傾斜させて配設し、上述した実施例２では、磁場発生器４の磁極の分配角度を電子ビームＢの偏向方向に非対称にしたが、図４に示すように、磁場発生器４の各磁極の長さを、電子ビームＢの偏向方向（すなわち電子ビームＢの軸に直交する軸Ｖ）に関して非対称にしてもよい（図４中の「○」および「｜｜」を参照）。【００３７】
実施例２でも述べたように、上述した実施例１のように磁場発生器４を、電子ビームＢの軸に直交する軸Ｖに対して傾斜角θ１で傾斜させて配設してもよいし、図１（ａ）中の二点鎖線に示すように、電子ビームＢの軸Ｏに直交する軸Ｖに対して平行、すなわち電子ビームＢの軸Ｏに直交して配設してもよい。上述した実施例１のように、電子ビームＢの軸に直交する軸Ｖに対して磁場発生器４を傾斜角θ１で傾斜させて配設する場合には、言い換えれば、この変形例（２）のように各磁極の長さを電子ビームＢの偏向方向に非対称にした磁場発生器４を実施例１の磁場発生器４の替わりに用いていることになり、実施例１と変形例（２）とを組み合わせた構造となる。この変形例（２）に係るＸ線管装置１によれば、磁場発生器４の各磁極の長さを、電子ビームＢの偏向方向に関して非対称にすることでＸ線源径（焦点サイズ）を小さくすることができる。【００３８】
（３）上述した実施例１では、磁場発生器４を電子ビームＢの軸に直交する軸Ｖに対して傾斜させて配設し、上述した実施例２では、磁場発生器４の磁極の分配角度を電子ビームＢの偏向方向に非対称にしたが、磁場発生器４の磁極を励磁させる起磁力を、電子ビームＢの偏向方向（すなわち電子ビームＢの軸に直交する軸Ｖ）に関して非対称に設定してもよい。上述したように、起磁力とは、磁場発生器４に流す電流と磁場発生器４の磁極のコイルの巻数との積である。【００３９】
例えば、図５、図６に示すように、磁場発生器４の磁極を、電子ビームＢの偏向方向に対して磁極４Ａ，４Ｂと区別して、磁極４Ａに流す電流をＩＡとするとともに、磁極４Ｂに流す電流をＩＢとし、図５、図６に示すように、磁極４Ａのコイルの鉄心に導線が巻き回される巻数をｎＡとするとともに、磁極４Ｂのコイルの鉄心に導線が巻き回される巻数をｎＢとしたときに、ＩＡｎＡ≠ＩＢｎＢとする。また、上述した実施例２と組み合わせて、図５に示すように、磁極の分配角度を電子ビームＢの偏向方向に非対称にした磁場発生器４を用いて、ＩＡｎＡ≠ＩＢｎＢを満たせばよいし、上述した変形例（２）と組み合わせて、図６に示すように、上述した変形例（２）と組み合わせて、図６に示すように、各磁極の長さを電子ビームＢの偏向方向に非対称にした磁場発生器４を用いて、ＩＡｎＡ≠ＩＢｎＢを満たせばよい。【００４０】
また、実施例２や変形例（２）でも述べたように、上述した実施例１のように磁場発生器４を、電子ビームＢの軸に直交する軸Ｖに対して傾斜角θ１で傾斜させて配設してもよいし、図１（ａ）中の二点鎖線に示すように、電子ビームＢの軸Ｏに直交する軸Ｖに対して平行、すなわち電子ビームＢの軸Ｏに直交して配設してもよい。上述した実施例１のように、電子ビームＢの軸に直交する軸Ｖに対して磁場発生器４を傾斜角θ１で傾斜させて配設する場合には、言い換えれば、この変形例（３）のように磁極を励磁させる起磁力を、電子ビームＢの偏向方向に関して非対称に設定して、その設定された磁場発生器４を実施例１の磁場発生器４の替わりに用いていることになり、実施例１と変形例（３）とを組み合わせた構造となる。この変形例（３）に係るＸ線管装置１によれば、磁場発生器４の磁極を励磁させる起磁力を、電子ビームＢの偏向方向に関して非対称に設定することでＸ線源径（焦点サイズ）を小さくすることができる。【００４１】
（４）上述した各実施例や変形例（２）、（３）では、実施例１と実施例２との組み合わせ、実施例１と変形例（２）、（３）との組み合わせ、実施例２と変形例（３）との組み合わせ、変形例（２）と変形例（３）との組み合わせについてそれぞれ述べたが、図７に示すように、実施例２と変形例（２）とを組み合わせてもよい。すなわち、磁場発生器４について、磁極の分配角度を電子ビームＢの偏向方向に非対称にするとともに、各磁極の長さを電子ビームＢの偏向方向に非対称にしてもよい。【００４２】
（５）上述した各実施例や変形例（２）、（３）では、各実施例や変形例（２）、（３）から２つの例をそれぞれ組み合わせた場合を例に採って説明したが、３つ以上の例、例えば、実施例１と実施例２と変形例（２）との組み合わせ、実施例１と実施例２と変形例（３）との組み合わせ、実施例１と変形例（２）と変形例（３）との組み合わせ、実施例２と変形例（２）と変形例（３）との組み合わせ、あるいは全ての実施例１と実施例２と変形例（２）と変形例（３）との組み合わせであってもよい。【００４３】
（６）上述した各実施例では、八角形に代表される多角形の鉄心からなる磁場発生器（磁場発生器４）で説明したが、形状については特に限定されず、例えば、円状であってもよい。また、磁場発生器は、四重極磁場レンズや八重極磁場レンズなどに例示されるように、特に限定されない。
【図１】
2009019791.tif 000003
【図２】
2009019791.tif 000004
【図３】
2009019791.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009019791.tif 000007
【図６】
2009019791.tif 000008
【図７】
2009019791.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成21年10月30日(2009.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生させるＸ線管装置であって、電子ビームを発生させる陰極と、その陰極からの電子ビームを集束、偏向させるために磁場を発生させる磁場発生器と、その磁場発生器によって集束、偏向した電子ビームの衝突によりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容し、前記陽極と一体となって回転する外囲器とを備え、前記電子ビームの軸に直交する平面に対して前記磁場発生器を傾斜させて配設することを特徴とするＸ線管装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線管装置において、前記電子ビームの軸に前記直交する平面に対して前記磁場発生器を、集束、偏向した前記電子ビームよりも前記陰極側までの範囲で傾斜させて配設することを特徴とするＸ線管装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＸ線管装置において、前記電子ビームの軸に前記直交する平面に対して前記磁場発生器を所望のＸ線源径が得られるまで傾斜させて配設することを特徴とするＸ線管装置。
【請求項４】
請求項３に記載のＸ線管装置において、前記電子ビームの軸に前記直交する平面に対して前記磁場発生器をＸ線源径が５０％小さくなるまで傾斜させて配設することを特徴とするＸ線管装置。
【請求項５】
Ｘ線を発生させるＸ線管装置であって、電子ビームを発生させる陰極と、その陰極からの電子ビームを集束、偏向させるために磁場を発生させる磁場発生器と、その磁場発生器によって集束、偏向した電子ビームの衝突によりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容し、前記陽極と一体となって回転する外囲器とを備え、前記磁場発生器の各磁極がなす角度である磁極の分配角度を、前記電子ビームの偏向方向に関して非対称にすることを特徴とするＸ線管装置。
【請求項６】
Ｘ線を発生させるＸ線管装置であって、電子ビームを発生させる陰極と、その陰極からの電子ビームを集束、偏向させるために磁場を発生させる磁場発生器と、その磁場発生器によって集束、偏向した電子ビームの衝突によりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容し、前記陽極と一体となって回転する外囲器とを備え、前記磁場発生器の各磁極の長さを、前記電子ビームの偏向方向に関して非対称にすることを特徴とするＸ線管装置。
【請求項７】
Ｘ線を発生させるＸ線管装置であって、電子ビームを発生させる陰極と、その陰極からの電子ビームを集束、偏向させるために磁場を発生させる磁場発生器と、その磁場発生器によって集束、偏向した電子ビームの衝突によりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容し、前記陽極と一体となって回転する外囲器とを備え、前記磁場発生器の磁極を励磁させる起磁力を、前記電子ビームの偏向方向に関して非対称に設定することを特徴とするＸ線管装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
すなわち、磁場発生器に流す電流とコイルの巻数との積である起磁力、あるいは陰極や陽極などに印加する電圧などの電子ビーム制御条件を操作してもＸ線源径を小さくするには限界がある。そこで、電子ビーム制御条件を操作するという発想を変えて、Ｘ線管装置の構造そのものを変更することに着目してみた。例えば、磁場発生器は、電子ビームの軸に直交する平面に対して平行、すなわち電子ビームの軸に直交しているが、この磁場発生器を、電子ビームの軸に直交する平面に対して傾斜させてみた。図２（ａ）は、傾斜角とそれに対する焦点サイズの変化のグラフであり、図２（ｂ）は、磁場発生器を傾斜させないときの焦点サイズのシミュレーション結果であり、図２（ｃ）は、磁場発生器を傾斜させたときの焦点サイズのシミュレーション結果である。なお、焦点サイズは様々な条件の下で変化するので、図２の焦点サイズは参考のためのデータであることに留意されたい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
図２（ｂ）からも明らかなように磁場発生器を傾斜させないときには、焦点サイズは横方向の長さＬ１が０．５９ｍｍで縦方向の幅Ｌ２が０．７１ｍｍであった。それに対して、図２（ｃ）からも明らかなように電子ビームの軸に直交する平面に対して磁場発生器を２５°で傾斜させたときには、焦点サイズは横方向の長さＬ１が０．４８ｍｍで縦方向の幅Ｌ２が０．３９ｍｍであった。特に、磁場発生器を２５°傾斜させたときの縦方向の幅Ｌ２は、磁場発生器を傾斜させないときよりも半分近くサイズを小さくすることができる。これは電子ビームの軸に直交する平面に対して傾斜させることで投影方向の幅、すなわち縦方向の幅Ｌ２が小さくなったと仮定することができる。実際に、図２（ａ）に示すように、傾斜角を変化させると、傾斜角が大きくなるのにしたがって（縦方向の幅Ｌ２における）焦点サイズが小さくなることが確認されている。このように図２の結果から、電子ビームの軸に直交する平面に対して磁場発生器を傾斜させて配設すれば、Ｘ線源径を小さくすることができるという知見を得た。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。
すなわち、この発明のＸ線管装置は、Ｘ線を発生させるＸ線管装置であって、電子ビームを発生させる陰極と、その陰極からの電子ビームを集束、偏向させるために磁場を発生させる磁場発生器と、その磁場発生器によって集束、偏向した電子ビームの衝突によりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容し、前記陽極と一体となって回転する外囲器とを備え、前記電子ビームの軸に直交する平面に対して前記磁場発生器を傾斜させて配設することを特徴とするものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明のＸ線管装置によれば、電子ビームの軸に直交する平面に対して磁場発生器を傾斜させて配設することでＸ線源径を小さくすることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上述した発明のＸ線管装置は、電子ビームの軸に直交する平面に対して磁場発生器を、集束、偏向した電子ビームよりも陰極側までの範囲で傾斜させて配設するのが好ましい。陰極側とは逆側（すなわち陽極側）まで傾斜させると、小さくなったＸ線源径が大きくなる恐れがあるので、陰極側までの範囲で傾斜させるのが好ましい。磁場発生器を傾斜させる角度は、必要なＸ線源径（焦点サイズ）に応じて設定する。すなわち、電子ビームの軸に直交する平面に対して磁場発生器を所望のＸ線源径が得られるまで傾斜させて配設する。例えば、０．４ｍｍのＸ線源径（焦点サイズ）が必要であれば０．４ｍｍのＸ線源径（焦点サイズ）になるように磁場発生器の角度を設定する。特に、磁場発生器を傾斜させないときと比べて、電子ビームの軸に直交する平面に対して磁場発生器をＸ線源径が５０％小さくなるまで傾斜させて配設するのがより好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
この発明に係るＸ線管装置によれば、電子ビームの軸に直交する平面に対して磁場発生器を傾斜させて配設する、磁場発生器の各磁極がなす角度である磁極の分配角度を、電子ビームの偏向方向に関して非対称にする、磁場発生器の各磁極の長さを、電子ビームの偏向方向に関して非対称にする、あるいは磁場発生器の磁極を励磁させる起磁力を、電子ビームの偏向方向に関して非対称に設定することでＸ線源径を小さくすることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
２  …  陰極
４  …  磁場発生器
５  …  陽極
６  …  外囲器
Ｂ  …  電子ビーム
Ｏ  …  電子ビームの軸
Ｖ  …  電子ビームの軸に直交する平面
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
従来であれば、磁場発生器４を、図１（ａ）中の二点鎖線に示すように、電子ビームＢの軸Ｏに直交する平面Ｖに対して平行、すなわち電子ビームＢの軸Ｏに直交して配設していたが、本実施例１では、図１（ａ）に示すように、磁場発生器４を、電子ビームＢの軸に直交する平面Ｖに対して傾斜角θ１で傾斜させて配設する。傾斜された磁場発生器４の中心軸に符号Ｉを付する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
電子ビームＢの軸Ｏに直交する平面Ｖに対して磁場発生器４を、集束、偏向した電子ビームＢよりも陰極２側までの範囲で傾斜させて配設するのが好ましい。陰極２側とは逆側（すなわち陽極５側）まで傾斜させると、小さくなったＸ線源径が大きくなる恐れがあるので、陰極２側までの範囲で傾斜させるのが好ましい。電子ビームＢの軸Ｏと集束、偏向した電子ビームＢとのなす角度を傾斜角θ２とすると、本実施例１では、電子ビームＢは傾斜角θ２が約４０°程度にまで集束、偏向するので、最大で傾斜角θ１はθ１＝９０°−θ２を満たすと、電子ビームＢの軸Ｏに直交する平面Ｖに対して磁場発生器４を最大で傾斜角５０°（＝９０°−４０°）で傾斜させることができる。したがって、電子ビームＢの軸Ｏに直交する平面Ｖに対して磁場発生器４を０°から５０°までの範囲で傾斜させて配設することで、磁場発生器４を陰極２側とは逆側まで傾斜させずに陰極２側までの範囲で傾斜させることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
このような磁場発生器４を傾斜させる角度θ１は必要なＸ線源径（焦点サイズ）に応じて設定すればよい。すなわち、電子ビームＢの軸Ｏに直交する平面Ｖに対して磁場発生器４を所望のＸ線源径が得られるまで傾斜させて配設する。例えば、０．４ｍｍのＸ線源径（焦点サイズ）が必要であれば０．４ｍｍのＸ線源径（焦点サイズ）になるように磁場発生器４の角度θ１を設定する。特に、磁場発生器４を傾斜させないときと比べて、電子ビームＢの軸Ｏに直交する平面Ｖに対して磁場発生器４をＸ線源径が５０％小さくなるまで傾斜させて配設するのがより好ましい。上述した図２（ｂ）および図２（ｃ）を例に採ると、図２（ｃ）に示す磁場発生器４を２５°傾斜させたときの縦方向の幅Ｌ２は、図２（ｂ）に示す磁場発生器４を傾斜させないときよりも半分近くサイズを小さくすることができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
本実施例１に係るＸ線管装置１によれば、電子ビームＢの軸Ｏに直交する平面Ｖに対して磁場発生器４を（本実施例１では０°から５０°までの範囲で）傾斜させて配設することで、図２（ａ）や図２（ｃ）に示すようにＸ線源径（焦点サイズ）を小さくすることができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
なお、本実施例１では、図１（ｂ）に示すように、磁場発生器４の各磁極がなす角度である磁極の分配角度を、電子ビームＢの偏向方向（電子ビームＢの軸に直交する平面Ｖに一致）に関して対称にし、かつ磁場発生器４の各磁極の長さを、電子ビームＢの偏向方向に関して対称にしている。後述する実施例２のように磁極の分配角度を電子ビームＢの偏向方向に非対称にした磁場発生器４、後述する変形例（２）のように各磁極の長さを電子ビームＢの偏向方向に非対称にした磁場発生器４、あるいは実施例２のように磁極の分配角度を電子ビームＢの偏向方向に非対称にして、かつ変形例（２）のように各磁極の長さを電子ビームＢの偏向方向に非対称にした磁場発生器４を替わりに用いて、その磁場発生器４を電子ビームＢの軸Ｏに直交する平面Ｖに対して傾斜させて配設してもよい。すなわち、本実施例１と実施例２あるいは変形例（２）を組み合わせてもよい。その他に、後述する変形例（３）のように磁場発生器４の磁極を励磁させる起磁力を、電子ビームＢの偏向方向に関して非対称に設定して、その設定された磁場発生器４を用いて、その磁場発生器４を電子ビームＢの軸Ｏに直交する平面Ｖに対して傾斜させて配設してもよい。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
本実施例２では、磁場発生器４の各磁極がなす角度である磁極の分配角度を電子ビームＢ（すなわち電子ビームＢの軸に直交する平面Ｖ）の偏向方向に非対称にしている（図３中の「○」および「｜｜」を参照）。なお、本実施例２のＸ線管装置１（図１（ａ）を参照）では、上述した実施例１のように磁場発生器４を、電子ビームＢの軸に直交する平面Ｖに対して傾斜角θ１で傾斜させて配設してもよいし、図１（ａ）中の二点鎖線に示すように、電子ビームＢの軸Ｏに直交する平面Ｖに対して平行、すなわち電子ビームＢの軸Ｏに直交して配設してもよい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
つまり、本実施例２では、磁場発生器４の磁極の分配角度を電子ビームＢの偏向方向（電子ビームＢの軸に直交する平面Ｖ）に非対称にしていれば、磁場発生器４の配設については、電子ビームＢの軸Ｏに直交する平面Ｖに対して傾斜させてもよいし、傾斜させずに平行にしてもよい。なお、上述した実施例１のように、電子ビームＢの軸に直交する平面Ｖに対して磁場発生器４を傾斜角θ１で傾斜させて配設する場合には、言い換えれば、本実施例２のように磁極の分配角度を電子ビームＢの偏向方向に非対称にした磁場発生器４を実施例１の磁場発生器４の替わりに用いていることになり、実施例１と実施例２とを組み合わせた構造となる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
（２）上述した実施例１では、磁場発生器４を電子ビームＢの軸に直交する平面Ｖに対して傾斜させて配設し、上述した実施例２では、磁場発生器４の磁極の分配角度を電子ビームＢの偏向方向に非対称にしたが、図４に示すように、磁場発生器４の各磁極の長さを、電子ビームＢの偏向方向（すなわち電子ビームＢの軸に直交する平面Ｖ）に関して非対称にしてもよい（図４中の「○」および「｜｜」を参照）。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
実施例２でも述べたように、上述した実施例１のように磁場発生器４を、電子ビームＢの軸に直交する平面Ｖに対して傾斜角θ１で傾斜させて配設してもよいし、図１（ａ）中の二点鎖線に示すように、電子ビームＢの軸Ｏに直交する平面Ｖに対して平行、すなわち電子ビームＢの軸Ｏに直交して配設してもよい。上述した実施例１のように、電子ビームＢの軸に直交する平面Ｖに対して磁場発生器４を傾斜角θ１で傾斜させて配設する場合には、言い換えれば、この変形例（２）のように各磁極の長さを電子ビームＢの偏向方向に非対称にした磁場発生器４を実施例１の磁場発生器４の替わりに用いていることになり、実施例１と変形例（２）とを組み合わせた構造となる。この変形例（２）に係るＸ線管装置１によれば、磁場発生器４の各磁極の長さを、電子ビームＢの偏向方向に関して非対称にすることでＸ線源径（焦点サイズ）を小さくすることができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
（３）上述した実施例１では、磁場発生器４を電子ビームＢの軸に直交する平面Ｖに対して傾斜させて配設し、上述した実施例２では、磁場発生器４の磁極の分配角度を電子ビームＢの偏向方向に非対称にしたが、磁場発生器４の磁極を励磁させる起磁力を、電子ビームＢの偏向方向（すなわち電子ビームＢの軸に直交する平面Ｖ）に関して非対称に設定してもよい。上述したように、起磁力とは、磁場発生器４に流す電流と磁場発生器４の磁極のコイルの巻数との積である。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
また、実施例２や変形例（２）でも述べたように、上述した実施例１のように磁場発生器４を、電子ビームＢの軸に直交する平面Ｖに対して傾斜角θ１で傾斜させて配設してもよいし、図１（ａ）中の二点鎖線に示すように、電子ビームＢの軸Ｏに直交する平面Ｖに対して平行、すなわち電子ビームＢの軸Ｏに直交して配設してもよい。上述した実施例１のように、電子ビームＢの軸に直交する平面Ｖに対して磁場発生器４を傾斜角θ１で傾斜させて配設する場合には、言い換えれば、この変形例（３）のように磁極を励磁させる起磁力を、電子ビームＢの偏向方向に関して非対称に設定して、その設定された磁場発生器４を実施例１の磁場発生器４の替わりに用いていることになり、実施例１と変形例（３）とを組み合わせた構造となる。この変形例（３）に係るＸ線管装置１によれば、磁場発生器４の磁極を励磁させる起磁力を、電子ビームＢの偏向方向に関して非対称に設定することでＸ線源径（焦点サイズ）を小さくすることができる。
【国際調査報告】
2009019791.tif 000010
2009019791.tif 000011
2009019791.tif 000012
2009019791.tif 000013
2009019791.tif 000014