(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出するフィラメントと、そのフィラメントに対向して配置されたターゲットと、フィラメント及びターゲットを気密に格納するケーシングと、ケーシングの内部を排気する排気手段とを有するＸ線発生装置において、上記ケーシングと上記排気手段との間に、気体の通流を許容ししかし電子の通過を阻止する電子遮蔽部を設けたことを特徴とする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、上記電子遮蔽部は、ケーシングの内周壁面、排気手段の内周壁面又はケーシングと排気手段とを結ぶ気体通路の内周壁面に気密に設けられると共に気体を通過させるための排気用開口を備えた隔壁板と、
上記排気用開口のまわりに配置された支持ピンと、
その支持ピンによって支持されていて上記排気用開口よりも面積の広い遮蔽板とを有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、上記電子遮蔽部は、複数の切り起こし片及びそれらの切り起こし片と対を成す排気用開口を備えた隔壁板によって構成されることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項４】
請求項３記載のＸ線発生装置において、複数の切り起こし片及びそれと対を成す排気用開口は複数の同心円軌跡の円周方向に沿って並べられることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうちのいずれか１つに記載のＸ線発生装置において、電子遮蔽部は負電位に設定されることを特徴とするＸ線発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、フィラメントから放出された電子をターゲットに衝突させてそこからＸ線を発生するＸ線発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のようなＸ線発生装置は、Ｘ線回折装置その他のＸ線利用機器のためのＸ線源として用いられるものであり、一般的には、密封型と開放型の２種類がある。密封型というのは、フィラメント及びターゲットのまわりが開放不能に真空状態に密封された形式のＸ線発生装置である。一方、開放型というのは、真空ポンプ等の排気手段によってフィラメント及びターゲットのまわりを真空排気する形式のＸ線発生装置である。密封型Ｘ線発生装置は比較的低出力、すなわち強度の低いＸ線を出力し、一方、開放型Ｘ線発生装置は高出力、すなわち強度の高いＸ線を出力しようとする場合に用いられる。
【０００３】
上記のような開放型Ｘ線発生装置は、通常、フィラメント及びそれに対向するターゲットを密封状態に格納したケーシングと、そのケーシングの内部を排気する排気ポンプ等の排気手段とを有している。そして、排気ポンプ等によってケーシング内部を真空に排気した状態で、フィラメントから電子を放出し、その放出された電子をターゲットに衝突させてそのターゲットからＸ線を放射する。ケーシング内部、すなわちフィラメント及びターゲットのまわりを真空状態に設定する理由は、▲１▼ケーシング内で放電が生じることを防止するため、▲２▼フィラメントの酸化を防止するため、▲３▼できるだけ低いフィラメント温度で電子を十分に放出できるようにするため等である。
【０００４】
ケーシング内部を排気するための排気手段として、従来、ターボ分子ポンプ及びロータリーポンプの２個のポンプを互いに直列接続して用いたものが知られている。この排気手段では、ロータリーポンプによってケーシング内部を粗く排気した上で、ターボ分子ポンプによってケーシング内部を高精度の真空状態に排気する。この排気手段では、フィラメント及びターゲットを格納したケーシングの直ぐ後段位置にターボ分子ポンプを設置し、そのターボ分子ポンプの後段位置にロータリーポンプを設置することが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近のターボ分子ポンプでは、セラミック製のボールを用いたベアリングによってタービン羽根を支持することが多い。これは、主に、グリスによって十分に円滑な回転を確保できるのでオイルの補充が不要であるという長所を有しているからである。しかしながら、このセラミックボールは電気絶縁性が高いので、タービン羽根は電気的に見てアースされない状態になっている。このような従来のＸ線発生装置においてＸ線の発生作業を行うと、フィラメントから放出されてケーシング内で散乱する電子がターボ分子ポンプの回転部分に蓄積してその回転部分が徐々に帯電し、その帯電量が許容値を越えると、ターボ分子ポンプ内で放電が発生してモータ等の駆動源に過電流が流れ、これに対して電流遮断装置等の安全装置が作動してターボ分子ポンプが停止してしまうという問題がある。ターボ分子ポンプの駆動源が停止すると、ケーシング内の真空度が低下するので、Ｘ線発生装置を正常に稼働することができなくなる。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであって、ケーシング内で散乱する電子に起因して排気手段の回転部分等が帯電するのを防止することにより、排気手段を長時間にわたって正常に稼働できるようにし、これにより、長時間にわたって安定してＸ線を発生できる信頼性の高いＸ線発生装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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、電子を放出するフィラメントと、フィラメントに対向して配置されたターゲットと、フィラメント及びターゲットを気密に格納するケーシングと、ケーシングの内部を排気する排気手段とを有するＸ線発生装置において、ケーシングと排気手段との間に、気体の通流を許容ししかし電子の通過を阻止する電子遮蔽部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
電子遮蔽部は種々の構造によって構成できるが、例えば、  ケーシングの内周壁面、排気手段の内周壁面又はケーシングと排気手段とを結ぶ気体通路の内周壁面に気密に設けられると共に気体を通過させるための排気用開口を備えた隔壁板と、上記排気用開口のまわりに配置された支持ピンと、そして、その支持ピンによって支持されていて上記排気用開口よりも面積の広い遮蔽板とを有する構造によって構成できる。
【０００９】
また、電子遮蔽部は、複数の切り起こし片及びそれらの切り起こし片と対を成す排気用開口を備えた隔壁板によって構成することもできる。この構成を採用する場合は、複数の切り起こし片及びそれと対を成す排気用開口は複数の同心円軌跡の円周方向に沿って並べられることが望ましい。
【００１０】
【作用】
フィラメントから放出された電子はターゲットに高速で衝突し、その衝突部分からＸ線が放射される。フィラメントから放出された電子はケーシング内で散乱し、そのケーシングに接続された排気手段、例えばターボ分子ポンプの内部へ向けて進行する。しかしながら、その電子の進行は電子遮蔽部によって阻止されるので、ターボ分子ポンプ等の内部に電子が飛び込むことが完全に防止される。よって、ターボ分子ポンプ等の回転部分がセラミックボール等の電気絶縁性の高いベアリング部材によって支持される場合でも、その回転部分が電子の衝突によって帯電することが確実に防止される。電子遮蔽部には、排気用開口等といった気体の通流を許容する部分が設けられるので、排気手段によるケーシング内の排気処理は支障なく行われる。
【００１１】
【実施例】
図１は、本発明に係るＸ線発生装置の一実施例を示している。このＸ線発生装置１２はケーシング１を有しており、そのケーシング１は、電子銃２及び円筒形状のロータターゲット３を格納した角筒部１ａと、テーブル１０に固着された円筒部１ｂとによって構成されている。テーブル１０の上には、Ｘ線回折装置等といったＸ線利用機器（図示せず）が設置される。電子銃２は、図２に示すように、直方体形状のケース１３内に配置されたフィラメント８と、そのフィラメント８を取り囲むウエネルト１４とを有している。フィラメント８の両端はケース１３の下方外部へ突出する電極端子１５に接続されている。電子銃２は、フィラメント８が図１においてターゲット３に対向するように配設される。
【００１２】
図１に戻って、ターゲット３はターゲット本体部分７によって回転可能に支持されており、そのターゲット本体部分７はケーシング１の角筒部１ａの一側面１ｃに固定され、その側面を貫通している。ターゲット本体部分７の内部には、ターゲット３を回転駆動するための回転駆動装置、例えばダイレクトモータ及びターゲット３の内部に冷却水を循環して通水させるための通水機構が格納される。ターゲット３は、その回転駆動装置によって駆動されて中心軸線Ｌ１を中心として矢印Ａのように回転する。
【００１３】
ケーシング１の円筒部１ｂの側面には電力導入端子４が固定され、その端子４を介してフィラメント８、ウエネルト１４、ターゲット３へ電力が供給される。具体的には、フィラメント８を加熱してそこから電子を放出するためにそのフィラメント８に電流が供給され、フィラメント８のまわりに電場を形成して電子の進行方向を制御するためにフィラメント８とウエネルト１４との間にバイアス電圧を印加し、さらに放出された電子を加速するためにフィラメント８とターゲット３との間に管電圧を印加する。
【００１４】
ケーシング１の角筒部１ａの両側面には、例えば、ベリリウム等の金属によって２個のＸ線取出し用窓１７ａ及び１７ｂが形成されている。通電によって加熱されたフィラメント８から放出された電子は、ウエネルト１４によって形成された電場によって進行方向が制御され、さらにフィラメント８とターゲット３との間に印加された管電圧によって高速に加速された状態でターゲット３の外周側面に衝突してＸ線焦点Ｆを形成する。この衝突によりＸ線焦点ＦからＸ線が放射され、そのＸ線が各Ｘ線取出し用窓１７ａ及び１７ｂを通して外部へ取り出される。この場合、ターゲット３に対して横方向に位置する２個のＸ線取出し用窓１７ａ及び１７ｂからラインフォーカスのＸ線が取り出される。
【００１５】
ケーシング１の円筒部１ｂの下部には、排気手段としてのターボ分子ポンプ２１が固定されている。このターボ分子ポンプ２１は、図３に示すように、モータ２８、多数のタービン羽根２９及びそれらを格納したハウジング３０を有している。多数のタービン羽根２９は、モータ２８の出力軸２８ａに固着される回転羽根とハウジング３０の内周面に固着される固定羽根とを交互に配置することによって構成されている。モータ２８が作動すると、その出力軸２８ａに取り付けられたタービン回転羽根が高速回転する。
【００１６】
タービン羽根２９の回転羽根部分又はそれと一体なモータ出力軸２８ａは、セラミックボールを用いたベアリング３１ａ及び３１ｂによってハウジング３０に回転自在に支持されている。転動要素としてセラミックボールを用いれば、グリスだけで十分な潤滑が確保でき、潤滑オイルを供給するという保守作業が必要なくなるので有利である。また、ハウジング３０の側面には、エア配管２２を通してロータリーポンプ２３が接続される。ケーシング１の内部、すなわち電子銃２及びターゲット３のまわりは、ロータリポンプ２３によって粗く排気されながら、さらにターボ分子ポンプ２１によって高精度の真空状態に排気される。
【００１７】
ケーシンク１とターボ分子ポンプ２１との間には、両者の内部空間を仕切るための電子遮蔽部２０が設けられている。この電子遮蔽部２０は、図４にも示すように、ターボ分子ポンプ２１のハウジング３０の内周壁面に気密に設けられると共に気体を通過させるための円形状の排気用開口２５ａを備えた隔壁板２５と、その排気用開口２５ａのまわりに配置された複数個の支持ピン２６と、そして、それらの支持ピン２６の上端に固着した円形状の遮蔽板２７とによって構成されている。隔壁板２５及び遮蔽板２７は、例えば、ステンレスによって形成される。また、遮蔽板２７は、隔壁板２５の排気用開口２５ａよりも広い面積を有している。また、隔壁板２５は、ターボ分子ポンプ２１のハウジング３０の内周壁面に設けられることに限られず、ケーシング１の内周壁面に設けることもでき、あるいはケーシング１とターボ分子ポンプ２１との間にそれらを結ぶ気体通路が設けられる場合にはその気体通路の内周壁面にその隔壁板２５を設けることもできる。
【００１８】
以上の構造により、フィラメント８から出てケーシング１内で散乱する電子は、遮蔽板２７又は隔壁板２５にぶつかって排気用開口２５ａには入らないが、ターボ分子ポンプ２１によって吸引される空気は支持ピン２６と遮蔽板２７との間を自由に通り抜けることができる。支持ピン２６の高さ及び数は、ターボ分子ポンプ２１の能力や機械的強度等に応じて適宜に決められる。
【００１９】
本実施例のＸ線発生装置は以上のように構成されているので、図３において、フィラメント８から放出された電子が高速でターゲット３に衝突するときに、そのターゲット３の表面からＸ線が発生する。フィラメント８から放出されてケーシング１内で散乱する電子はターボ分子ポンプ２１の方向へ進行するが、ケーシング１とターボ分子ポンプ２１との間には隔壁板２５及び遮蔽板２７が配設されているので、ターボ分子ポンプ２１内への電子の進行はそれらの隔壁板２５及び遮蔽板２７によって阻止される。そのため、タービン羽根２９あるいはその他の回転部分が電子によって帯電することがなくなり、その結果、過剰帯電に起因して放電が発生する等といった不都合が回避でき、ターボ分子ポンプ２１を長時間にわたって正常に稼働できる。
【００２０】
通常、ケーシング１は電位的にアースされるから、電子遮蔽部２０も必然的にアースされことが多い。また、隔壁板２５とハウジング３０との間に絶縁物を介在させた上で隔壁板２５の電位を負電位に設定すれば、電子を反撥できるようになるので、電子の進行を阻止する上で更に効果的である。
【００２１】
図５は、ケーシング１とターボ分子ポンプ２１との間に設けられる電子遮蔽部の改変例を示している。ここに示した電子遮蔽部４０は、多数の切り起こし片４１及びそれらの切り起こし片４１と対を成す排気用開口４２を備えた円盤状の隔壁板４５によって構成されている。切り起こし片４１と排気用開口４２との対は、図６に示すように、複数、実施例の場合は４個の同心円軌跡Ｃ１〜Ｃ４の円周方向に沿って並べられる。また図７に示すように、切り起こし片４１は隔壁板４５を三角形状に切り起こすことによって形成されており、一方、排気用開口４２は切り起こし片４１が切り起こされた跡として形成される。本実施例によれば、特に、電子がある角度で直進して来る場合に有効である。
【００２２】
切り起こし片４１の寸法は場合に応じて種々設定できるが、例えば、厚さ０．５ｍｍ程度のアルミニウム製又はステンレス製の隔壁板４５を高さ１〜３ｍｍ程度で切り起こすことによって形成する。切り起こし片４１の切り起こし角度は、散乱電子の入射角度に応じて適切に決められる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１記載のＸ線発生装置によれば、ターボ分子ポンプ等の排気手段とケーシングとの間に電子遮蔽部を設けたので、ケーシング内で散乱する電子が排気手段の内部に侵入することを確実に防止できる。それ故、排気手段の回転部分をセラミックボール等の絶縁性材料を用いたベアリングで支持する場合でも、その回転部分が帯電して排気手段の回転駆動源に過剰電流が流れることを防止できる。この結果、Ｘ線発生装置を長時間にわたって保守作業を行うことなく正常に稼働させることができる。
【００２４】
請求項２記載のＸ線発生装置によれば、簡単な構成で電子遮蔽板を製造できる。
【００２５】
請求項３及び請求項４記載のＸ線発生装置によれば、電子遮蔽板を簡単に製造できると共に、切り起こし片の切り起こし角度を個々の切り起こし片ごとに適切に設定することにより、あらゆる角度で散乱する電子の進行を確実に阻止できる。
【００２６】
【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例を示す斜視図である。
【図２】電子銃の一例を示す斜視図である。
【図３】図１のＸ線発生装置の正面断面図である。
【図４】電子遮蔽部の一実施例を示す斜視図である。
【図５】電子遮蔽部の他の一実施例を示す斜視図である。
【図６】図５に示す電子遮蔽部の平面図である。
【図７】図５に示す電子遮蔽部の要部を拡大して示す斜視図である。
【符号の説明】
１      ケーシング
１ａ    ケーシングの角筒部
１ｂ    ケーシングの円筒部
２      電子銃
３      ロータターゲット
４      電力導入端子
７      ターゲット本体部
８      フィラメント
１０      テーブル
１２      Ｘ線発生装置
２０，４０      電子遮蔽部
２１      ターボ分子ポンプ
２２      エア配管
２３      ロータリポンプ
２５，４５      隔壁板
２５ａ，４２    排気用開口
２６      支持ピン
２７      遮蔽板
２８      モータ
２９      タービン羽根
３０      ハウジング
３１ａ，３１ｂ  ベアリング
４１      切り起こし片
【図１】
0003622158.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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