(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力の供給を受けてＸ線を発生するＸ線源と、
Ｘ線の進行を許容する開位置とＸ線の進行を遮蔽する閉位置との間を移動するシャッタと、
該シャッタを開閉移動させるシャッタ開閉駆動手段と、
前記シャッタの位置を検出するシャッタ位置検出手段と、
を有するＸ線発生装置において、
前記シャッタ位置検出手段により前記シャッタが前記開位置と前記閉位置との間に停止したことが検出されたとき、前記Ｘ線源への電力の供給を停止する
ことを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
請求項１記載のＸ線発生装置において、
前記シャッタ開閉駆動手段へ前記シャッタを閉じるための指令がなされた場合であって、前記シャッタ位置検出手段により前記シャッタが前記開位置と前記閉位置との間に停止したことが検出されたとき、又は前記シャッタ位置検出手段により前記シャッタが前記開位置にあることが検出されたとき、前記Ｘ線源への電力の供給を停止する
ことを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項３】
請求項１記載のＸ線発生装置において、
前記シャッタ開閉駆動手段へ前記シャッタを開くための指令がなされた場合であって、前記シャッタ位置検出手段により前記シャッタが前記開位置と前記閉位置との間に停止したことが検出されたとき、又は前記シャッタ位置検出手段により前記シャッタが前記閉位置にあることが検出されたとき、前記Ｘ線源への電力の供給を停止する
ことを特徴とするＸ線発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線源から放射されたＸ線をＸ線窓を通して外部へ取り出すと共に、そのＸ線窓にシャッタを取り付けてそのＸ線窓を開閉するようにしたＸ線発生装置に関する。このＸ線発生装置は、Ｘ線回折装置あるいはその他の各種のＸ線利用機器に使用される
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線回折装置等といったＸ線利用機器は、Ｘ線発生装置から発生するＸ線を利用して種々の処理を行う。このＸ線発生装置は、一般に、Ｘ線を透過させない材料によって形成されたケーシング内にＸ線源を有し、そのケーシングの適所にＸ線窓を有し、そしてＸ線源に発生したＸ線をＸ線窓を通して外部へ取り出す。このＸ線発生装置に関しては、安全性の観点からＸ線窓にシャッタを設け、Ｘ線を利用する必要のないときにはそのシャッタを閉じることにより、Ｘ線が外部へ漏れ出ないように工夫されている。
【０００３】
このＸ線発生装置を用いてＸ線を発生させる場合、何等かの理由でオペレータがそのＸ線発生装置から放射されるＸ線の進行路に近づく必要が生じたときには、そのＸ線発生装置に対してシャッタを閉じる旨の指令を出してシャッタを閉状態に位置設定し、これによりＸ線に被爆するおそれを解消した後に、Ｘ線発生装置からのＸ線進行路に近づくという操作を行っていた。従来、この方法によって十分な安全性が確保されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、Ｘ線発生装置のＸ線窓の所にシャッタを付設して必要なときにそのシャッタを閉じてＸ線の進行を遮断できるようにしておけば、オペレータに対して十分に安全性が確保できるのであるが、本発明者はより一層の安全性を確保できる構造を求めて鋭意努力し、その結果、Ｘ線発生装置へ供給する電力をシャッタの位置に関連して制御することが非常に効果的であることを知見した。
本発明は、上記の知見に基づいて成されたものであって、Ｘ線発生装置から発生するＸ線に対する安全性をさらに一層向上することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）  上記の目的を達成するため、本発明に係るＸ線発生装置は、電力の供給を受けてＸ線を発生するＸ線源と、Ｘ線の進行を許容する開位置とＸ線の進行を遮蔽する閉位置との間を移動するシャッタと、該シャッタを開閉移動させるシャッタ開閉駆動手段と、前記シャッタの位置を検出するシャッタ位置検出手段とを有するＸ線発生装置において、前記シャッタ位置検出手段により前記シャッタが前記開位置と前記閉位置との間に停止したことが検出されたとき、前記Ｘ線源への電力の供給を停止することを特徴とする。
【０００６】
（２）  上記（１）記載のＸ線発生装置においては、シャッタ位置検出手段によりシャッタが開位置と閉位置との間の中間位置に停止したこと、いわゆる半開き状態が検出されたときに、Ｘ線源への電力の供給を停止することができる。これにより、半開き状態のシャッタからＸ線が漏れ出ることを防止でき、それ故、オペレータが誤って被爆することを確実に防止できる。また、不十分な強度のＸ線によってＸ線回折測定等といったＸ線処理が行われてしまうことを防止できる。
【０００７】
（３）  上記（１）又は（２）記載のＸ線発生装置において、前記シャッタ開閉駆動手段へシャッタを閉じるための指令がなされた場合であって、前記シャッタ位置検出手段により前記シャッタが前記開位置と前記閉位置との間に停止したことが検出されたとき、前記Ｘ線源への電力の供給を停止することができる。
【０００８】
Ｘ線回折装置等といったＸ線利用機器がＸ線を利用しないときには、Ｘ線発生装置からのＸ線の発生を停止しなければならず、この場合にはシャッタ開閉駆動手段を作動してシャッタを閉位置にセットする。このとき、シャッタが正確に閉位置まで移動すれば問題はないが、何等かの理由、例えばシャッタ開閉駆動手段の動作不良、シャッタ近傍の機構不良等といった理由により、シャッタが開いたまま、あるいは半開き状態になることがある。この異常なシャッタ開き状態のままでＸ線源からＸ線が放射されると、オペレータがシャッタから漏れ出るＸ線に被爆するかもしれない。これに対し本発明によれば、シャッタが異常な開き状態になるとＸ線源への電力供給が停止されるので、Ｘ線の漏洩を確実に防止できる。
【０００９】
（４）  上記（１）又は（２）記載のＸ線発生装置において、前記シャッタ開閉駆動手段へシャッタを開くための指令がなされた場合であって、前記シャッタ位置検出手段により前記シャッタが前記開位置と前記閉位置との間に停止したことが検出されたとき、前記Ｘ線源への電力の供給を停止することができる。
【００１０】
Ｘ線回折装置等といったＸ線利用機器は、Ｘ線発生装置から放射されるＸ線を利用して種々の処理を行うとき、シャッタが完全に開いた状態のときにＸ線発生装置から放射されるＸ線の強度を基準として光学条件が設定される。従って、シャッタが半開き状態になって十分なＸ線強度が得られないときにＸ線回折測定を行うと、測定誤差が発生するおそれがある。これに対し本発明によれば、シャッタが半開き状態になるとＸ線源への電力供給が停止されて測定ができなくなるので、誤差を含んだ測定結果が得られることを防止でき、よって、測定結果の信頼性が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は、本発明に係るＸ線発生装置の一実施形態を示している。ここに示すＸ線発生装置１は、Ｘ線を透過しない材料、例えばステンレスによって形成されたケーシング２と、そのケーシング２の内部に配置されたロータターゲット３と、そのロータターゲット３に対向して配置されたフィラメント４とを有する。本実施形態では、ロータターゲット３及びフィラメント４によってＸ線源が構成される。
【００１２】
ケーシング２の適所には、ケーシング２の内部を真空状態へと排気する真空排気装置６が配設される。また、ケーシング２の別の適所には、Ｘ線を透過できる材料、例えばベリリウムによって形成されたＸ線窓７が設けられ、さらにそのＸ線窓７の外側にＸ線シャッタ機構８が設けられる。このＸ線シャッタ機構８の中には矢印Ａのように往復直線移動してＸ線窓７を開閉するスライド式のシャッタ９が含まれる。もちろん、シャッタ９はＸ線を透過させない材料によって形成される。
【００１３】
シャッタ９は、図１に示すようにＸ線窓７を閉じる閉位置と、図２に示すようにＸ線窓７を開放する開位置との間で移動する。Ｘ線シャッタ機構８の適所にはシャッタセンサ１１が配設され、このセンサ１１によりシャッタ位置が検知される。具体的には、シャッタ９が閉位置（図１）にあること、開位置（図２）にあること及びそれらの中間位置にあることが、そのセンサ１１によって検知される。このようなセンサ１１は、例えばマイクロスイッチ等といった機械式のスイッチング素子や、光センサ等といった非接触方式のスイッチング素子等を用いて構成できる。
【００１４】
ロータターゲット３及びフィラメント４は電源回路１２の出力端子に接続される。フィラメント４には、熱電子を発生するための電流が供給され、さらに、ターゲット３とフィラメント４との間には高電圧、いわゆる管電圧が印加される。シャッタ９はシャッタ開閉駆動装置１３に機械的に連結される。このシャッタ開閉駆動装置１３は、シャッタ９を矢印Ａのように往復駆動するための装置であって、例えば、磁力によって往復直線移動する移動子を備えた電磁ソレノイドや、磁力によって往復回転移動する移動子を備えたロータリーソレノイドや、あるいはエアー力によって往復移動する移動子を備えたエアーシリンダ等を動力源とする機構を用いることができる。
【００１５】
シャッタ９の位置を検知するシャッタセンサ１１はシャッタ位置検出回路１４に接続される。このシャッタ位置検出回路１４は、センサ１１の出力信号に基づいて、シャッタ９が閉位置（図１）にあることを示す信号、シャッタ９が開位置（図２）にあることを示す信号及びシャッタ９が開位置と閉位置との間の中間位置にあることを示す信号の各種信号をシャッタ開閉制御回路１６へ向けて出力する。
【００１６】
シャッタ開閉制御回路１６は、Ｘ線発生装置１を利用する機器の一例であるＸ線回折装置の全般の動作を制御するホストコンピュータ１７の出力ポートに接続される。このホストコンピュータ１７に付属するメモリ１９には、Ｘ線回折測定を行うために必要となるプログラムが格納されている。シャッタ開閉制御回路１６は、ホストコンピュータ１７からシャッタを開くべき指令を受けたときにシャッタ開閉駆動装置１３へシャッタ開信号ＳK を出力し、シャッタを閉じるべき指令を受けたときにシャッタ閉信号ＳH を出力する。シャッタ開閉駆動装置１３は、シャッタ開信号ＳK を受けたときにシャッタ９を開くための動作を開始し、シャッタ閉信号ＳH を受けたときにシャッタ９を閉じるための動作を開始する。
【００１７】
シャッタ開閉制御回路１６は、また、シャッタ位置検出回路１４の出力信号に基づいて、電源回路１２及びシャッタ位置表示器１８の動作を制御する機能をも有する。シャッタ位置表示器１８は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）、あるいはその他の発光要素を用いて構成でき、例えばシャッタに関する開位置、閉位置及び中間位置の各位置に対応する発光要素を選択的に点灯することにより、シャッタ位置を表示する。
【００１８】
以下、上記構成より成るＸ線発生装置についてその動作を説明する。
まず、Ｘ線を利用しない待機状態においては、シャッタ９は図１に示す閉状態に置かれていてＸ線窓７を閉じている。このとき、シャッタセンサ１１はシャッタ９が閉位置にあることを検知し、その結果、シャッタ開閉制御回路１６からの指令に基づいてシャッタ位置表示器１８が“シャッタ閉状態”であることを表示する。この状態で、真空排気装置６が作動してケーシング２の内部が真空状態に設定される。これは、ケーシング２内での放電の発生を防止すること、フィラメント４の酸化を防止すること及びフィラメント４からの熱電子の放出を低温でも十分にできるようにすること等を実現するためである。
【００１９】
ケーシング２内が所定の真空状態に設定されると、フィラメント４に所定の電流が流され、フィラメント４とターゲット３との間に所定の管電圧が印加され、そしてターゲット３が矢印Ｂのように回転駆動される。また、必要に応じて、ターゲット３の内部に冷却水が流される。ターゲット３を矢印Ｂのように回転させるのは、フィラメント４からの熱電子が衝突する領域、すなわちＸ線焦点がターゲット３の特定位置に長時間固定されることを防止するためである。
【００２０】
フィラメント４は通電によって発熱して熱電子を放出し、放出されたその熱電子はフィラメント４とターゲット３との間に印加された管電圧によって加速された状態でターゲット３の外周面に衝突し、このときにそのターゲット３からＸ線が放射される。放射されたＸ線は、Ｘ線窓７を透過してケーシング２の外側へ取り出される。しかしながら、今考えている状態ではシャッタ９が閉位置に置かれているので、放射されたＸ線はシャッタ９の外側へは出射しない。
【００２１】
図１のホストコンピュータ１７によってＸ線回折測定のための一連のプログラム処理が演算されるときに、Ｘ線を利用して測定を行うべきタイミングが到来すると、ホストコンピュータ１７からシャッタ開閉制御回路１６へシャッタを開くべき指令が伝送され、その指令を受けたシャッタ開閉制御回路１６はシャッタ開閉駆動装置１３へ向けてシャッタ開信号ＳK を伝送する。
【００２２】
シャッタ開信号ＳK を受けたシャッタ開閉駆動装置１３は、シャッタ９を開くための所定の動作を開始し、これにより、シャッタ９が図２に示すようにＸ線窓７を開放する開位置へと移動する。シャッタ９が開位置に置かれると、ケーシング２内で発生してＸ線窓７を透過したＸ線がＸ線シャッタ機構８を通過してＸ線発生装置１の外部へ取出され、取り出されたそのＸ線がＸ線回折装置によるＸ線回折測定に供される。なお、このとき、シャッタ位置表示器１８に“シャッタ開状態”が表示される。
【００２３】
Ｘ線利用機器であるＸ線回折装置に関してＸ線を利用する必要のない場合には、オペレータに対する安全を確保するために、シャッタ９を図１のように閉じて、Ｘ線発生装置１からのＸ線の発生を停止する。こうすれば、オペレータはＸ線発生装置１又はＸ線回折装置に対して身体を近づけても安全である。
【００２４】
ところが、シャッタ９を閉じるためにシャッタ開閉制御回路１６からシャッタ開閉駆動装置１３へシャッタ閉信号ＳH を伝送したとき、何等かの原因、例えばシャッタ９がシャッタ機構８内で移動不能にロックしてしまったり、シャッタ開閉駆動装置１３が正常に動作しない等といった理由により、シャッタ９が開位置のままだったり、開位置と閉位置との間の中間位置に停止することがある。こうなると、シャッタ９が完全に閉じたものであると信じてオペレータがＸ線発生装置１又はＸ線回折装置に近づいたときに被爆の危険性がある。
【００２５】
しかしながら本実施形態では、シャッタ開閉制御回路１６からシャッタ開閉駆動装置１３ヘ向けて開信号ＳK 及び閉信号ＳH のいずれの信号が出ている場合でも、シャッタ９が中間位置に停止したことをシャッタ位置検出回路１４が検知したときには、シャッタ開閉制御回路１６から電源回路１２へ電源ＯＦＦ信号を伝送する。また、シャッタ開閉制御回路１６がシャッタ開閉駆動装置１３へシャッタ閉信号ＳH を伝送したにもかかわらず、シャッタ９が閉じたことをシャッタ位置検出回路１４が検知しないとき、すなわちシャッタ９が開状態のままであるか、あるいは中間位置に停止した状態であるときには、シャッタ開閉制御回路１６から電源回路１２へ電源ＯＦＦ信号を伝送する。
【００２６】
電源ＯＦＦ信号を受けた電源回路１２は、ホストコンピュータ１７から電力を供給すべき指令を受けている場合でも、Ｘ線源、すなわちフィラメント４及びターゲット３への電力の供給を停止する。これにより、本来であればシャッタ９が閉じなければならないにもかかわらず、何等かの理由によってシャッタ９が開いたままであったり、あるいは半開き状態になったときには、Ｘ線源３，４からのＸ線の発生それ自体が停止され、よって、Ｘ線発生装置１から誤ってＸ線が漏洩することを確実に防止できる。
【００２７】
シャッタ開閉制御回路１６は、また、シャッタ開閉駆動装置１３へ開信号ＳK を伝送したにもかかわらず、シャッタ９が閉状態のままだったり、あるいは半開き状態である場合にも、電源回路１２へ電源ＯＦＦ信号を伝送してＸ線源３，４への電力の供給を停止する。その理由は次の通りである。Ｘ線発生装置１は、シャッタ９が全開したときにそのシャッタ９を通して取り出されるＸ線の強度を所定のＸ線出射強度とするものであり、シャッタ９が閉状態であったり、半開き状態であったりすると、その所定のＸ線出射強度を維持できなくなる。よって、そのような場合には、Ｘ線の発生自体を停止した方が望ましいと考えられるからである。この方法によれば、シャッタ９の半開きにより、不十分なＸ線回折測定が行われて誤った測定結果が得られてしまうことを防止できる。
【００２８】
（第２実施形態）
図３は、本発明に係るＸ線発生装置の他の実施形態を示している。ここに示すＸ線発生装置２１が図１に示したＸ線発生装置１と異なる点は、Ｘ線シャッタ機構としてスライド式のシャッタ構造に代えて回転式のシャッタ構造を用いたことである。すなわち、本実施形態では、図３に示すように、ケーシング２に固定された円筒形状のシャッタベース２２と、そのシャッタベース２２の内部空間に回転可能に配置した円柱状シャッタ２９とによってＸ線シャッタ機構２８が構成されている。シャッタベース２２はＸ線Ｒの進行路と交わる部分にＸ線通過用の切欠き２６を有する。また、円柱状シャッタ２９は、図５に示すようにＸ線Ｒの進行路と交わる部分に所定径のＸ線通過用の貫通孔２７を有する。
【００２９】
シャッタ２９は、図１に示すシャッタ開閉駆動装置１３と同様の駆動装置によって駆動されて、図３で示す閉位置と図４で示す開位置との間で往復回転移動する。シャッタ２９が図３に示す閉位置に置かれると、Ｘ線源３，４から発生したＸ線はそのシャッタ２９によって遮蔽されてＸ線発生装置２１の外部へ出射することを阻止される。一方、シャッタ２９が図４に示す開位置に置かれると、Ｘ線源３，４から発生したＸ線は、Ｘ線窓７、切欠き２６及び貫通孔２７を通過してＸ線発生装置２１の外部へ取り出される。
【００３０】
本実施形態において用いる電気制御系は図１に示した電気制御系と同じに構成できるので、それについての説明は省略する。
【００３１】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
例えば、本発明に係るＸ線発生装置は、Ｘ線回折装置に限られず、その他の任意の構造のＸ線利用機器に適用できる。また、Ｘ線源の構造は、ロータターゲットを用いるものに限られず、固定ターゲットを用いる構造のＸ線源とすることもできる。また、図１の実施形態では、ケーシング２の１個所にＸ線窓７を設ける構造のＸ線発生装置を例示したが、２個又はそれ以上の数のＸ線窓を設ける構造のＸ線発生装置に対しても本発明を適用できる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係るＸ線発生装置によれば、Ｘ線源へ供給する電力をシャッタの位置に関連して制御することにしたので、シャッタの位置が意図した位置からズレたときにはＸ線の発生それ自体を停止することができ、よって、Ｘ線発生装置から発生するＸ線に対する安全性をさらに一層向上することができたり、Ｘ線発生装置から意図しない強度のＸ線が発生することを防止できる。
【００３３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線発生装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１に示すＸ線発生装置においてシャッタが開いた状態を示す図である。
【図３】本発明に係るＸ線発生装置の他の実施形態を示す図である。
【図４】図３に示すＸ線発生装置においてシャッタが開いた状態を示す図である。
【図５】図３に示すＸ線発生装置の主要部品を示す斜視図である。
【符号の説明】
１          Ｘ線発生装置
２          ケーシング
３          ロータターゲット（Ｘ線源）
４          フィラメント（Ｘ線源）
６          真空排気装置
７          Ｘ線窓
８          Ｘ線シャッタ機構
９          シャッタ
１１          シャッタセンサ
２１          Ｘ線発生装置
２２          シャッタベース
２６          Ｘ線通過用切欠き
２７          Ｘ線通過用貫通孔
２８          Ｘ線シャッタ機構
２９          シャッタ
【図１】
0003685437.tif 000002
【図２】
0003685437.tif 000003
【図３】
0003685437.tif 000004
【図４】
0003685437.tif 000005
【図５】
0003685437.tif 000006