(57)【要約】      （修正有）【課題】高密度のＸ線フラックスを得る為の技術を提供する。【解決手段】Ｘ線管の陽極に対向配置される電子ビームエミッタが、電子を放出できる材料から成り電子ビーム放出のために電気エネルギーを供給されるように構成された導電性テープ１００より構成される。導電性テープ１００の両端は、支持配置の第１固定部上に取付可能な第１部分１０２、および第２固定部上に取付可能な第２部分１０４を有し、導電性テープ１００の中央部分１０６を引張して橋架する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線ビーム（９３０）を生成するＸ線管（９２０）の陽極（９１２）に配向される電子ビーム（７１０）を生成するための電子ビームエミッタ（９１０）であって、
電子を放出できる材料から成り、前記電子ビーム（７１０）放出のために電気エネルギーを供給されるように構成された導電性テープ（１００）と、
前記導電性テープ（１００）を永久的に引張して搭載する構成の支持配置（４００）とを備えている、電子ビームエミッタ。
【請求項２】
前記支持配置（４００）は第１固定構造部（４０２）および第２固定構造部（４０４）を備え、前記テープ（１００）は前記第１固定構造部（４０２）と前記第２固定構造部（４０４）との間に、引張されてクランプ留めされている、請求項１に記載の電子ビームエミッタ。
【請求項３】
（ａ）前記第１固定構造部（４０２）と前記第２固定構造部（４０４）は、支持配置（４００）の基部（４０６）の上に突出している構成と、
（ｂ）前記第１固定構造部（４０２）は第１柱であり、前記第２固定構造部（４０４）は第２柱である構成と、
（ｃ）前記テープ（１００）の第１部分（１０２）は、前記第１固定構造部（４０２）の上、特に前記第１固定構造部（４０２）の湾曲した表面部分の上に案内され、特に屈曲しており、前記テープ（１００）の第２部分（１０４）は、前記第２固定構造部（４０４）の上、特に前記第２固定構造部（４０４）の湾曲した表面部分の上に案内され、特に屈曲しており、これにより、前記テープ（１００）の中央部分（１０６）が、前記第１固定構造部（４０２）と前記第２固定構造部（４０４）との間に引張されて橋架される構成と、
（ｄ）前記テープ（１００）は、前記第１固定構造部（４０２）と前記第２固定構造部（４０４）の間に延びた方向に長さ（Ｌ）を有し、前記第１固定構造部（４０２）と前記第２固定構造部（４０４）との間に延びている方向に対して垂直な方向にそれぞれ延びた幅（Ｗ）および厚さ（Ｔ）を有する構成であって、前記長さ（Ｌ）および前記幅（Ｗ）はそれぞれ前記厚さ（Ｔ）よりも大きく、特に前記厚さ（Ｔ）の少なくとも３倍、さらには特に前記厚さ（Ｔ）の少なくとも１０倍である構成と、
（ｅ）前記テープ（１００）は、前記第１固定構造部（４０２）と前記第２固定構造部（４０４）との間に延びた方向に長さ（Ｌ）を有し、前記第１固定構造部（４０２）と前記第２固定構造部（４０４）との間に延びている方向に対して垂直なそれぞれの方向に延びた幅（Ｗ）および厚さ（Ｔ）を有する構成であって、前記長さ（Ｌ）および前記幅（Ｗ）はそれぞれ前記厚さ（Ｔ）よりも大きく、特に前記厚さ（Ｔ）の少なくとも３倍、さらには特に前記厚さ（Ｔ）の少なくとも１０倍であり、前記長さ（Ｌ）は前記幅（Ｗ）よりも大きく、特に前記幅（Ｗ）の少なくとも５倍、さらには特に前記幅（Ｗ）の少なくとも１０倍である構成と、のうちの少なくとも１つを備える、請求項２に記載の電子ビームエミッタ。
【請求項４】
前記支持配置（４００）は、前記テープ（１００）を永久的な引張状態に維持するために、前記テープ（１００）に引張力、特に付勢バネ力を付加するように構成された付勢素子（４０８）、特にバネを備えている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電子ビームエミッタ。
【請求項５】
前記付勢素子（４０８）は、前記第１固定構造部（４０２）および前記第２固定構造部（４０４）の一方または両方の付勢力受容部に付勢力を発することにより、前記第１固定構造部（４０２）および前記第２固定構造部（４０４）の一方または両方のテープ搭載区間を外方へ引張するように配置されている、請求項４に記載の電子ビームエミッタ。
【請求項６】
集束キャップ（４４０）を備え、前記集束キャップ（４４０）は、前記支持配置（４００）および前記テープ（１００）を少なくとも部分的に被覆するように構成されており、前記テープ（１００）から開口（４３０）を通って伝播する前記電子ビーム（７１０）の形状を画定する形状をした前記開口（４３０）を有する、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電子ビームエミッタ。
【請求項７】
（ｆ）前記支持配置（４００）は、前記テープ（１００）の中央部分（１０６）を平坦に、また平坦な端面に向かって平行な状態に保つために、前記テープ（１００）を搭載する構成になっており、また、前記電子ビーム（７１０）の最良の放出エリアを前記テープ（１００）の側縁（Ｔ）にではなく主要面（Ｌ、Ｗ）につくるために、前記集束キャップ（４４０）の前記開口（４３０）を含んでいる構成と、
（ｇ）前記開口（４３０）は長方形のスリット、特に、前記テープ（１００）の最大延長部分に沿って整列するように延びた長方形のスリットである構成と、
（ｈ）前記電子ビームエミッタ（９１０）は、特に前記集束キャップ（４４０）と前記テープ（１００）の間に５０Ｖ〜１ｋＶの範囲の負圧を印加するために、前記集束キャップ（４４０）を前記テープ（１００）に対し負電位にするように構成された電圧源を備えている構成と、
（ｉ）前記電子ビームエミッタ（９１０）は、少なくとも特に前記集束キャップ（４４０）を被覆するように構成されており、また、前記開口（４３０）を通り、通過口（４９０）を通って伝播している前記電子ビーム（７１０）の形状を画定する形状を持った前記通過口（４９０）を有するカバー（４８０）を備えている構成と、
（ｊ）電子ビームエミッタ（９１０）は電圧源を備え、前記電源圧は、特に、前記集束キャップ（４４０）と前記テープ（１００）との間に５０Ｖ〜１ｋＶの範囲の負圧を印加するために、前記集束キャップ（４４０）を前記テープ（１００）に対し負電位にするように構成されており、また、前記集束キャップ（４４０）を少なくとも部分的に被覆するように構成されており、前記開口（４３０）を通り、通過口（４９０）を通って伝播している前記電子ビーム（７１０）の形状を画定する形状をした前記通過口（４９０）を有するカバー（４８０）を備えている構成であって、前記電圧源は、前記カバー（４８０）を前記集束キャップ（４４０）と同じ負電位にするようにされている構成と、のうちの少なくとも１つを備えている、請求項６に記載の電子ビームエミッタ。
【請求項８】
（ｋ）前記支持配置（４００）は、前記テープ（１００）が固有の引張力が低下した場合に、前記テープ（１００）に追加の引張を伝達するようにされている構成と、
（ｌ）前記テープ（１００）は、前記テープ（１００）の２つの長手方向に広くなっている端部（１０２、１０４）の間に中央矩形細片部分（１０６）を備え、前記長手方向に広くなっている端部（１０２、１０４）は、前記支持配置（４００）の固定構造部（４０２、４０４）によって受容されるように、特に凹状であるか穿孔されている（１０８、１１０）構成と、
（ｍ）前記テープは矩形の細片（２００）から成っている構成と、
前記電子ビームエミッタ（９１０）は、前記電子ビーム（７１０）を放出するための電気エネルギーを前記テープ（１００）に供給するように構成された電気エネルギー供給ユニット（４５５）を備えている構成と、
（ｎ）前記電子ビームエミッタ（９１０）は、前記電子ビーム（７１０）を放出するための電気エネルギーを前記テープ（１００）に供給するように構成された電気エネルギー供給ユニット（４５５）を備え、前記電気エネルギー供給ユニット（４５５）は、導電性の固定構造部として構成されている前記第１固定構造部（４０２）および前記第２固定構造部（４０４）に連結されている、前記テープ（１００）の対向した端部（１０２、１０４）の間に、電気供給電流を印加することにより、特に１〜５Ａの範囲の電気供給電流を印加することにより、前記テープ（１００）に電気エネルギーを供給するようにされている構成と、
（ｏ）前記支持配置（４００）は一体形成されており、特に、単一の金属片（４１０）で形成されている構成と、のうち少なくとも１つを備えている、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の電子ビームエミッタ。
【請求項９】
Ｘ線ビーム（９３０）を生成するためのＸ線管（９２０）であって、前記Ｘ線管（９２０）は、
電子ビーム（７１０）を生成するための、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の電子ビームエミッタ（９１０）と、
生成された電子ビーム（７１０）に露出されるとＸ線を生成するように配置および構成された陽極（９１２）とを備えている、Ｘ線管。
【請求項１０】
前記導電性テープ（１００）と前記陽極（９１２）の間の経路内の前記電子ビーム（７１０）の形状を操作するように構成された電子ビーム操作装置（１０００）を備えている、請求項９に記載のＸ線管。
【請求項１１】
（ｐ）前記電子ビーム操作装置（１０００）は、静電電子ビーム操作装置（１０１０）、静磁電子性ビーム操作装置（１０２０）、および動電気力的電子ビーム操作装置（１０３０）から成るグループのうちの少なくとも１つを備えている構成と、
（ｑ）前記電子ビーム操作装置（１０００）は、前記電子ビーム（７１０）を前記陽極（９１２）のターゲット区間上に集束する工程と、前記電子ビーム（７１０）を前記陽極（９１２）のターゲット区間に向けて位置決めする工程と、前記電子ビーム（７１０）を前記陽極（９１２）上の１次元または２次元のターゲット軌道に沿って揺動させる工程とから成るグループのうちの少なくとも１つによって、前記電子ビーム（７１０）を操作する構成と、
（ｒ）前記電子ビーム操作装置（１０００）は静電性集束ユニット（１０１０）を備え、特に、前記導電性テープ（１００）と前記陽極（９１２）との間の前記経路内の前記電子ビーム（７１０）を集束するように成形され、また充電可能であるか充電された、少なくとも２つの離間した環状導電性構造（１０１２、１０１４）を備えている構成と、
（ｓ）前記電子ビーム操作装置（１０００）は、磁気集束ユニット（１０２０）、特に環状コイル（１０２２）を備えており、前記コイル（１０２２）には駆動電流を印加可能または印加してあり、任意で環状フェライトコア（１０２４）を設け、前記導電性テープ（１００）と前記陽極（９２１）との間の前記経路内の前記電子ビーム（７１０）を集束するようにされている構成と、
（ｔ）前記電子ビーム操作装置（１０００）は、磁気リング（１０３２）から内方へ延びている少なくとも２つ、特に少なくとも４つの磁気突出部（１０３４）を設けた前記磁気リング（１０３２）を有する磁気偏向ユニット（１０３０）を備え、前記導電性テープ（１００）と前記陽極（９１２）との間の前記経路内の前記電子ビーム（７１０）を前記印加された電流に従って偏向させるために、前記各リング（１０３２）は電流を供給可能または供給されたコイル（１０３６）によって包囲されている構成と、
（ｕ）前記Ｘ線管（９２０）は、使用者が制御コマンドによって前記Ｘ線管（９２０）の動作を制御できるようにするユーザインターフェース（９５０）を有し、前記電子ビーム操作装置（１０００）は、前記ユーザインターフェース（９５０）を介して受信した制御コマンドに従って、前記電子ビーム（７１０）の形状および／または位置を操作するようにされている構成と、
（ｖ）前記Ｘ線管（９２０）は、事前定義された制御コマンドを実行することにより、前記Ｘ線管（９２０）の動作を制御するための制御ユニット（９６０）を有し、前記電子ビーム操作装置（１０００）は、前記実行された制御コマンドに従って、前記電子ビーム（７１０）の形状および／または位置を操作するようにされている構成と、のうちの少なくとも１つを備えている、請求項１０に記載のＸ線管。
【請求項１２】
（ｗ）前記電子ビームエミッタ（９１０）は、長円形、特に楕円形の断面（１６１０）を持った電子ビーム（７１０）を前記陽極（９１２）上に生成し、前記陽極（９１２）は、前記電子ビーム（７１０）に露出されると、円形または丸みのある四角形の断面（１６２０）を持ったＸ線ビーム（９３０）を生成するように、前記電子ビーム（７１０）の伝播方向に対して傾斜している構成と、
前記Ｘ線管（９２０）は、前記電子ビーム（７１０）を加速させるために、前記電子ビームエミッタ（９１０）と前記陽極（９１２）との間に加速電圧を印加するように構成された電子加速ユニットを備えている構成と、
（ｘ）前記電子ビームエミッタ（９１０）は、前記陽極（９１２）に対して８〜１００ｋＶの範囲の負電位にある構成と、
（ｙ）前記陽極（９１２）は回転可能に搭載された陽極（９１２）である構成とのうちの少なくとも１つを備えている、請求項９〜請求項１１のいずれか１項に記載のＸ線管。
【請求項１３】
請求項９〜請求項１２のいずれか１項に記載のＸ線管（９２０）と、
前記Ｘ線管（９２０）内で生成されたＸ線を収集および集束するためのＸ線オプティクス（９４０）と、
前記Ｘ線オプティクス（９４０）で収集および集束した前記Ｘ線を調整するためのＸ線ビーム調整器（９６０）と、を備えているＸ線管。
【請求項１４】
Ｘ線ビーム（９３０）を生成するためのＸ線管（９２０）の陽極（９１２）に配向される電子ビーム（７１０）を生成する方法であって、
前記電子ビーム（７１０）を放出するために、導電性テープ（１００）に電気エネルギーを供給する工程と、
前記電子ビーム（７１０）の生成中に、前記テープ（１００）を永久的に引張して搭載する工程と、を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子ビームエミッタ、Ｘ線管、Ｘ線源、および電子ビーム生成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線管は、Ｘ線を製造する真空管である。Ｘ線は、紫外線よりも波長が短い電磁スペクトルの一部である。Ｘ線管は、Ｘ線結晶学、医療装置、空港で使用する荷物スキャナを含む多くの分野において、および工業検査に使用されている。
【０００３】
Ｘ線管は、電子を真空中に放出する陰極と、電子を収集する陽極とを備えることで、電子ビームを確立している。電子を加速させるために、陰極および陽極に高圧電源が接続されている。陰極からの電子が陽極材料と衝突することで、生成されたエネルギーの一部がＸ線として放出される。次に、Ｘ線ビームはＸ線オプティクス、さらにその後にコリメータを通過することにより成形される。エネルギーのその他の部分は陽極を加熱させる。この熱は、典型的には放射性または伝導性冷却によって陽極から除去されるが、冷却水を陽極の背後または内部に流してもよい。
【０００４】
回転陽極管においては、陽極を、例えば真空管外部の一連の固定子巻線からの電磁誘導によって回転させることができる。陽極を回転させる目的は、１つの固定位置ではなく円形トラックに沿った多数の位置にある陽極に電子ビームを衝突させることで、加熱を広げ、これにより、使用できる電子ビームパワーを増大させて、より強力なＸ線を生成することである。しかし、高いＸ線フラックスを得るには、陽極の複合冷却が必要である。さらに、陽極の回転には、真空を維持するために非常に複雑なベアリングおよびシーリングを必要とする。
【０００５】
特許文献１は、Ｘ線ビームを４ｋｅＶよりも高いエネルギーで送達させるための装置を開示しており、この装置は、陽極がＸ線を放射するために、陽極のターゲット領域上に連続した電子ビームを生成するようにされた電子銃を備えたＸ線源を備えている。
【０００６】
陽極は１００〜２５０ミリメートルの直径の回転体を形成しており、回転系によって回転駆動されるようにモータシャフトに堅固に連結されている。電子銃および陽極は真空室内に配置されており、この真空室は、真空室の外で陽極から放出されたＸ線ビームを伝達するための出口窓と、出口窓を通って放出されたＸ線ビームを調整するための調整手段とを備えており、調整手段は、放出されたＸ線ビームを２次元光学効果で調整するようにされたＸ線オプティクスを備えている。
【０００７】
電子銃は、４００ワット未満の電力の電子ビームを放出する設計であり、電子ビームを、長辺と短辺とで画定された実質的に細長形状にてターゲット領域上に収束させる手段を備えており、短辺は１０〜３０マイクロメートル、長辺は短辺の３〜２０倍の長さである。
【０００８】
回転陽極は、電子ビームによって陽極へ伝達されるエネルギーの一部を放射によって排除する放出冷却系を備えており、回転系は、磁気ベアリングを設け、回転陽極を２０，０００ｒｐｍよりも速い速度で回転させるべく設定するように設計されたモータを備えている。出口窓は、調整手段に向けて放出されたＸ線ビームが、ターゲット領域の形状の短辺とほぼ一致する寸法の、ほぼポイントサイズの集束スポットによって画定されるようにするために、陽極が放出したＸ線ビームを伝達させるべく配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第８，１２１，２５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のフィラメントをＸ線管の電子ビームエミッタに使用する場合、Ｘ線フラックスを得るには限度がある。
【００１１】
本発明の目的は、高いＸ線フラックスを得ることを可能にするＸ線管を提供することである。この目的は、独立請求項によって解決される。さらなる実施態様は従属請求項によって示される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、Ｘ線ビームを生成するＸ線管の陽極に配向される電子ビームを生成するための電子ビームエミッタを提供し、ここで、電子ビームエミッタは、電子を容易に放出できる材料（タングステンなど）から成り、電子ビームを放出するために電気エネルギーを供給されるように構成された導電性テープと、テープを永久的に引張して搭載するように構成された支持配置とを備えている。
【００１３】
別の実施態様によれば、Ｘ線ビームを生成するためのＸ線管を提供し、ここで、Ｘ線管は、上述した電子ビームを生成するための特徴を有する電子ビームエミッタと、生成された電子ビームに露出されるとＸ線を生成するように配置および構成された陽極とを備えている。
【００１４】
また別の実施態様によれば、Ｘ線源を提供するが、このＸ線源は、上述の特徴を有するＸ線管と、Ｘ線管内で生成されたＸ線を制御および集束するＸ線オプティクスと、Ｘ線オプティクスが収集および集束したＸ線を調整するＸ線ビーム調整器とを備えている。
【００１５】
また別の実施態様によれば、Ｘ線ビームを生成するＸ線管の陽極に配向される電子ビームを生成する方法を提供し、ここで、この方法は、電子ビームを放出するために導電性テープに電気エネルギーを供給する工程と、電子ビームの生成中にテープを永久的に引張して搭載する工程とを備えている。
【００１６】
本明細書の文脈において、用語「導電性テープ」とは、特に、細片またはホイル、あるいはその他の、電流を伝導させられる材料から成る平坦な構造物を示してもよい。特に、この導電性テープは、これに沿って電気信号を印加すると電子を放出することができる材料から成る必要がある。適切な材料はタングステン、モリブデンなどである。このような導電性テープは、極薄で、曲げ、巻き、折り畳みが可能なホイルであってもよい。
【００１７】
本明細書の文脈において、用語「テープを永久的に引張して搭載する」とは、特に、テープの固有の引張がたとえ少なくとも部分的に損失した場合でも、平坦かつ平面的な形状に留まるようにテープを搭載する、例えばクランプ留めすることを示してもよい。例えば、テープは、テープからの電子放出を誘発するために印加された電流によって加熱されると、熱および／または電気および／または化学作用および／または経年の影響によって、時間とともにその形状が変化する傾向にある。テープを永久的に引張して搭載する機構を提供することで、テープの形状を変わらず平坦かつ平面状に維持するために必要な引張力が、テープの固有性質の変化に関係なく連続的に、対応する搭載されたテープに対して伝達される。
【００１８】
本発明の実施態様によれば、導電性テープに電気信号を印加すると電子ビームを生成する電子ビームエミッタが提供される。電子を放出するために、導電性テープ、つまり従来のフィラメント（通常はワイヤのコイル）ではなく基本的に平面の構造を使用することで、このような平坦でまた例えば矩形のテープの主表面に対して垂直で、陽極に向かう所望の方向への、特に効率的な電子放出が生じる。一般にフィラメントにはコイルが使用されるが、これは、その形が、加熱や経年などによる変形の影響に対抗してエミッタの形状を安定化させることができるためである。しかし、コイルは全方向に電子を放出するので、有用な方向へ（つまり、陽極に向かう方向へ）のみ、または主にその方向へ電子を放出するテープよりも低効率である。テープは、小型の有効エリアをつくるために狭窄しているが、しかし、所望の方向に放出される電子の生成には非常に効率的である。狭窄／小型のワイヤコイルを作成するよりも、狭窄したテープを作成する（例えば、シート材料をレーザ切断する）方が容易である。コイルの場合は、狭い電子ビームを生成するには小型のコイルを得る必要がある。
【００１９】
本発明の実施態様によれば、導電性テープは、支持配置によって永久的に引張されて有利に搭載される。これは、支持配置が、電子ビーム放出工程の間中ずっと、テープの形状および方位を一定に、または基本的に一定に維持するように構成されていることを意味する。しかし、テープはその薄型の構成のために曲がったり変形する傾向にあることから、これが問題となる可能性がある。言い換えれば、支持配置がテープを引張された状態または機械的に抑制された状態において保定し、維持することで、テープが搭載状態の形状に変形することを防いでいる。この文脈において、永久的な形で引張を維持するとは、支持配置が、テープの物理的性質が経年的に変化した場合にも引張を維持できることを意味する。例えば、電子放出を誘発するために、テープに電流を供給して加熱すると、熱膨張および他の影響によってテープの形状または寸法が若干変化する。支持配置は、テープの物理的性質にこのような変化が生じた場合にも、永久的な引張を確実に維持することができる。これは、テープの少なくとも一部をクランプ留めまたはチャッキングして、少なくとも実際に電子を放出するテープ区間を、拘束された平坦な形状に維持することで実行してもよい。
【００２０】
次に、電子ビームエミッタのさらなる実施態様について説明する。しかしながら、これらの実施態様はＸ線管、Ｘ線源、および電子ビーム生成方法にも適用される。
【００２１】
一実施態様では、支持配置は、固有の引張を失ったテープに追加の引張を伝達するように構成されている。そのため、テープの引張に影響する経年影響、温度影響などのケースで、たとえ上述したような変化が生じていても、支持配置は追加の引張を伝達することで、テープの形状および引張を維持する。この目的のために、バネまたはあらゆる他の引張源（例えば、電力を使用するもの）を付勢またはプレ引張してもよい。
【００２２】
一実施態様では、支持配置は第１固定構造部および第２固定構造部を備えており、テープはこの第１固定構造部と第２固定構造部との間に引張されてクランプ留めされる。例えば、テープの第１部分（第１端部など）を第１固定構造部に連結し、第２部分（第２端部など）を第２固定構造部に連結することで、テープの第１固定構造部と第２固定構造部との間の中央部分が引張され、電子を放出するべく機能できる。
【００２３】
一実施態様では、第１固定構造部および第２固定構造部は、支持配置の基部の上に突出している（または、各構造部の上端部が支持配置の基部に対し分離されている）。これにより、電圧印加された導電性テープが支持配置の基部から空間的に分離することができる。２つの固定構造部は、上に搭載されたテープによってのみ間に電流が通過する状態にするために、互いから電気的に隔離されている。またこれらの構造部は、テープに対して電気的に（例えば−１００Ｖ）付勢されているので、集束キャップおよびカバー（両方については以降でさらに詳細に述べる）からも電気的に隔離されている。しかし、エミッタアセンブリ全体（つまり、２つの柱、テープ、集束キャップなど）が、陽極に対して高圧に付勢される。
【００２４】
一実施態様では、第１固定構造部は第１柱であり、第２固定構造部は第２柱である。このような柱は、両端が半円形をした長方形の板であってもよい。またこのような柱は、あるいは円筒形構造部、特に円形円筒形の構造部であってもよい。これらの柱は、支持配置の基部から平行に延びていてもよい。
【００２５】
一実施態様では、テープの第１端部は、第１固定構造部の上、特に第１固定構造部の湾曲した表面部分の上で、特に屈曲して案内され、テープの第２端部は、第２固定構造部の上、特に第２固定構造部の湾曲した表面部分の上で、特に屈曲して案内されており、これにより、テープの中央部分が第１固定構造部と第２固定構造部の間に引張されて橋架される。このようにテープが屈曲することで、ローラ上に搭載されたコンベヤベルトと類似した構造が得られる。テープの中央部分は固定構造部と全く接触していない状態となるので、妨害的な影響なく自由に電子を放出することができる。さらに、固定構造部上でテープの端部を屈曲させることで、テープの中央部分が一定不動に平坦かつ平面な構造となり、電子ビームを放出できる。
【００２６】
一実施態様では、テープは、第１固定構造部と第２固定構造部との間に延びている方向に長さを有し、第１固定構造部と第２固定構造部との間に延びた方向に対して垂直な方向にそれぞれ延びている幅および厚さを有する。長さおよび幅の両方は厚さより長くてよく、特に、厚さの少なくとも約３倍、さらには特に、少なくとも厚さの約１０倍であってもよい。したがって、非常に薄型構造のテープを提供できる。テープまたはその中心部分は、矩形形状の例えば薄膜として構成されてもよい。これにより、放出された電子の大部分をテープの主表面上、つまりテープの最も大きなエリアを有する２つの面上に集中させることができる。
【００２７】
一実施態様では、長さは幅よりも長く、特に幅の少なくとも５倍、さらには特に少なくとも１０倍である。したがって、長方形の構造をテープとして使用することができる。
【００２８】
一実施態様では、支持配置は、テープを永久的に引張するために、テープに引張力（特に付勢バネ力）を付加するように構成された付勢素子、特にバネ（例えば、らせんバネ、板バネ、円盤バネ）を備えている。バネは、圧縮バネまたは引きバネとして構成されてもよい。プレ引張したバネは、経年影響、温度影響などによって導電性テープの固有の引張が減少したり、または単に形状が変化した場合に、追加のクランプ力を伝達できるので、付勢素子として適切な選択である。
【００２９】
一実施態様では、付勢素子は、第１固定構造部と第２固定構造部の少なくとも一方に引張力を発することで、第１固定構造部および第２固定構造部のテープ搭載区間を外方へ機械的に付勢（または引張）するように配置されている。これにより、テープの電子放出特徴が、こうした状況下においても一定に保たれる。レバー効果は、付勢素子が旋回可能な固定構造部の１区間に引張力を及ぼしてこれを旋回させることで、旋回可能な固定構造部の該１区間と対向する、テープが搭載されている区間がテープに合力を付加し、テープを引張状態に保つ場合に、有利に使用できる。
【００３０】
一実施態様では、テープは、その長手方向に広くなっている２つの端部の間に中央矩形細片部分を備えており、ここで、長手方向に広くなっている２つの端部は、支持構造の固定構造部を受容できるように、特に凹型であるか（つまり、止まり穴を設けている）、穿孔されている（つまり、通し穴を設けている）。このような構成は、テープの両端部を機械的に安定した状態で搭載できるようにすると同時に、狭窄した中央矩形細片部分におけるテープのオーム抵抗を増加させるので、特に有利である。したがって、テープの実際に電子放出が主に生じる部分、つまり中央矩形細片部分は、電子放出の効率の点で有利なことに局所的にオーム損失が著しいため、（電流印加によって）特に高温にすることが可能である。
【００３１】
一実施態様では、中央矩形細片部分は、少なくとも５、特に少なくとも１０のアスペクト比（つまり、長さと幅の比率）を有する。厚さはやはり幅よりも遥かに小さくてもよい。
【００３２】
一実施態様では、テープは矩形細片から成る。そのため、矩形細片を、幾何学的に単純な形状および対称的な構造を可能にする、タングステンホイルなどで形成することができる。
【００３３】
一実施態様では、テープは蛇行型の細片、特に、円形の外皮を伴った蛇行型細片である。蛇行型細片には、電子放出が生じる長い電気経路を得られるという利点があり、蛇行型細片のオーム抵抗はさらに非常に高くなる。円形の外皮により、電子ビームが、基本的に円形断面を持った形状において放出される。
【００３４】
一実施態様では、支持配置は、少なくともその円周に沿ってテープを支持する硬質の支持リングを備えている。蛇行型細片は、時間の経過とともに、または電流の温度変化とともに形状が変化する傾向にあるので、支持リングによって構造を安定させ、常に引張状態にとどまれるようにする。
【００３５】
一実施態様では、電子ビームエミッタは、電子ビーム放出のためにテープに電気エネルギーを供給するように構成された電気エネルギー供給ユニットを備えている。このような電気エネルギー供給ユニットは、電子放出を誘発するべく、テープの端部どうしの間に十分に高い電流を印加する電流源であってもよい。
【００３６】
一実施態様では、電気エネルギー供給ユニットは、導電性の固定構造部として構成された第１固定構造部および第２固定構造部に連結しているテープの（特に、テープに沿った）対向する端部間に電気供給電流、特に約１〜約５Ａの範囲の電気供給電流を印加することで、テープに電気エネルギーを供給する構成になっている。
【００３７】
一実施態様では、支持配置は特に単一の金属片で一体的に形成されている。単一の金属片から例えばミリング加工によって特定の部分を除去して支持配置を製造することにより、コンパクトで安定し、機械的に頑丈な支持配置が提供される。例えば、バネ構造を処理済の金属部分の一部として残す形で材料部分を削除してゆけば、支持配置内にバネを形成することができる。
【００３８】
一実施態様では、電子ビームエミッタは集束キャップを備えており、この集束キャップは、支持配置およびテープを少なくとも部分的に被覆し、また、テープから開口を通って伝播する電子ビームの形状を画定する形状の開口を設けた構成になっている。そのため、集束キャップは、テープからの電子ビームの放出位置のごく近くでビーム成形を実行でき、生成された電子ビームを形状およびサイズの点で高度に画定することが可能になる。
【００３９】
一実施態様では、支持配置は、テープを、その中央位置を平坦にして、集束キャップの開口を含む平面状端面に向けて平行に搭載することで、最良の電子ビーム放出エリアをテープの側縁ではなく主表面につくることができるように構成されている。幅Ｗの面（厚さＴの面（図２参照）ではない）から電子ビームを放出するための最良の放出エリアをつくるためには、テープの中央部分を平坦に、集束キャップに向けて平行に保つことが有利である。例えば、搭載端部に対して長手方向に狭窄していてもよいテープの中央部分は、集束キャップのスリットと平行に配置されてもよい。
【００４０】
一実施態様では、開口は長方形のスリット、特にテープの最大延長部と整列するように延びた長方形のスリットである。通過口はスリットと似ているが、電子を放出するのに十分な高温になるのはテープの狭窄部分の中央部分のみであるため、電子ビームがスリット状になることはない。電子ビームの断面は円形ではないが、スリット状でもない。電子ビームの断面は、スリットに沿った方向に長い長円形である。
【００４１】
一実施態様では、電子ビームエミッタは、特に集束キャップとテープとの間に約５０Ｖ〜約１ｋＶの範囲の電圧を印加するために、集束キャップをテープと比較して負電位にするように構成された電圧源を備えている。これにより、テープから放出された電子ビームが強制的に集束キャップのスリットを通って集束されるため、さらに正確な成形が可能になる。
【００４２】
一実施態様では、電子ビームエミッタはカバーを備えており、このカバーは、集束キャップを少なくとも部分的に被覆するように構成されており、また、開口および通過口を通って伝播する電子ビームの形状を画定する形を持った通過口を設けている。通過口を設けたカバーにより、電子ビームエミッタのビーム成形能力がさらに改良される。カバーは例えば円形の通過口を設けていてもよい。
【００４３】
一実施態様では、電圧源は、カバーを集束キャップと同じ負電位にするように構成されている。カバーおよび集束キャップは、例えば相互に直接電気結合していてもよい。これにより、１つの電圧源でカバーと集束キャップの両方に電圧を印加できるため、単純でコンパクトな構造が可能になる。
【００４４】
一実施態様では、カバーと集束キャップは一体形成されている、つまり例えば、一体材料部から成っている。
【００４５】
次に、Ｘ線管のさらなる実施態様について説明する。しかしながら、これらの実施態様は電子ビームエミッタ、Ｘ線源、および電子ビーム生成方法にも適用されるものである。
【００４６】
一実施態様では、テープと陽極の間に高圧を印加することで、テープから放出された電子を電子ビームに形成し、加速させる。
【００４７】
一実施態様では、Ｘ線管は、導電性テープと陽極との間の経路内で電子ビームの形状を操作するように構成された電子ビーム操作装置を備えている。例えば長円形または長方形の電子ビームを製造するテープエミッタを使用する場合は、Ｘ線オプティクスに侵入できる狭いＸ線ビームを作成するために電子ビームを小サイズに集束し、その後、狭く集束したＸ線ビームをサンプル上に作成することが有利である。この課題は電子ビーム操作装置によって満たされる。このような電子ビーム操作またはビーム成形により、陽極（回転陽極または静止陽極であってもよい）またはあらゆる他のターゲット上で電子ビームのラスタリングが可能になるため有利である。第一に、このような操作では、熱負荷を陽極のより大きな部分にかけて適切に分布させることが可能であってもよい。さらに、これによってＸ線ビームのサイズおよび位置の制御が可能になることで、あらゆる所望のＸ線ビームのプロフィールを調整できる。さらに、この手法を用いることで、Ｘ線の生成以前に、つまりＸ線ビームではなく電子ビームを操作することで、Ｘ線ビームの成形を行える。この初期段階でのビーム成形およびビーム位置決めによって、光学レベルでの、つまりＸ線ビームの生成後において、複雑性の低い整列が得られる。このような整列は、Ｘ線ビーム伝播方向から見て陽極の下流に配置されているＸ線オプティクスおよび／またはコリメータの内部で実行されてもよい。
【００４８】
従来のアプローチでは、Ｘ線生成地点は固定されており、複雑な機械調節を用いてオプティクスを整列させることで、これを入射するＸ線に対して適切に配向していた。本発明の一実施態様では、電子ビームの位置を調節することによってＸ線生成の地点を調整するため、オプティクス上で必要な整列が単純化される。そのため、Ｘ線の入射位置がオプティクスに対して調節されるのであって、その反対ではない。簡略化したオプティクスの機械調節も依然として利用可能であるか、または必要である。
【００４９】
一実施態様では、電子ビーム操作装置は、静電電子ビーム操作装置、静磁性電子ビーム操作装置、および／または動電気力的電子ビーム操作装置を備えている。静電電子ビーム操作装置は、電子ビームの性質を操作するべくそれでも調節可能である静電場を使用する。静磁性電子ビーム操作装置は、電子ビームにローレンツ力を付加してこれを操作するために静磁場を使用する。動電気力的な電子ビーム操作装置は、電子ビームを操作するために経時的に変化することができる電場および／または磁場を使用する。このような構成部品は単独で、またはあらゆる所望の組み合わせにて使用されてもよい。
【００５０】
一実施態様では、電子ビーム操作装置は、電子ビームを陽極のターゲット区間上に集束し、電子ビームを陽極のターゲット区間に向けて位置決めし、緊急時において電子ビームのエネルギーを散逸させ、および／または、陽極上の１次元または２次元ターゲット軌道に沿って電子ビームを搖動させることにより、電子ビームを操作するように構成されている。電子ビームを陽極のターゲット区間上に集束するには、電場および／または磁場を使用し、それに応じて電子ビームを偏向させてもよい。陽極のターゲット区間に向けた電子ビームの位置決めも、同じ方式で実行してもよい。ビームエネルギーの散逸は、Ｘ線放出が起こらないように、電子ビームを陽極に当たらない位置へ配向することで実行してもよい。電子ビームの１方向に沿った、または２方向に沿った揺動は、電力および／または磁力によって実行してもよい。このような揺動は、振り子状の揺動、つまり電子ビームを線形軌道に沿って強制的に往復運動させることであってもよい。電子ビームの２次元ラスタリングは、電子ビームの２方向を伴う軌道に沿った誘導を伴ってもよい。
【００５１】
一実施態様では、電子ビーム操作装置は、電子ビームエミッタと陽極との間の経路内で電子ビームを集束する（つまり、電子ビームのスポットサイズを縮小する）形状を持ち、帯電可能であるかまたは帯電された、静電集束ユニット、特に２つ以上の離間した環状の導電性構造部を備えている。２つ、３つ、またはこれ以上の集束構造、つまり、あらゆる所望の数の多段式素子を設けた電子銃を使用することが可能である。このような導電性構造の形状、および／または、このような導電性構造に印加された電場は、静電集束パフォーマンスを定義することができる。
【００５２】
一実施態様では、電子ビーム操作装置は、電子ビームエミッタと陽極との間の経路内の電子ビームを集束するように構成された磁気集束ユニット（特に、駆動電流を印加可能である、または印加され、任意で環状フェライトコアを設けている環状コイル）を備えている。これにより、電子ビームが、任意で鉄製コアを設けたリング状駆動コイルの通過口を通って案内される。
【００５３】
一実施態様では、電子ビーム操作装置は磁気リングを設けた磁気偏向ユニットを備えており、この磁気リングは、内方へ延びている少なくとも２つ、特に少なくとも４つの磁気突起を設けており、ここで、電子ビームエミッタと陽極との間の経路内の電子ビームを印加された電流に従って偏向するために、各リングは電流供給可能または電流供給されたコイルで包囲されている。２つの対向した磁気突起を使用すれば、１次元ラスタリングを実行できる。このような磁気突起を４つ使用すれば、２次元ラスタリングを実行できる。
【００５４】
一実施態様では、１次元または２次元ラスタリングは静電的に実行される。帯電した電極、例えば平板を使用すると、これに印加された電圧のサイズおよび極性に応じて、電子ビームを誘引または反発することができる。
【００５５】
一実施態様では、Ｘ線管は、使用者が制御コマンドによってＸ線管の動作を制御できるようにするユーザインターフェースを設けており、ここで、電子ビーム操作装置は、ユーザインターフェース経由で受信した制御コマンドに従って、電子ビームの形状および／または位置を操作するように構成されている。このようなユーザインターフェースは、キーボード、ボタン、マウスなどの入力素子によって受信した使用者入力に基づいた、使用者定義によるラスタリング性質の定義を許容する。
【００５６】
一実施態様では、Ｘ線管は、予め定義された制御コマンドの実行によってＸ線管の動作を制御するように構成された制御ユニットを設けており、ここで、電子ビーム操作装置は、実行された制御コマンドに従って、電子ビームの形状および／または位置を操作するように構成されている。このような自動式で、例えばソフトウェアベースの制御により、使用者は、ラスタリングに関するあらゆる所望のプロフィールをプログラムし、その後、このプログラムをプロセッサのような制御ユニットによって自動実行させることができる。
【００５７】
一実施態様では、電子ビームエミッタは、（陽極上の加熱されたエリアを分散させるために）陽極上で断面が長円形、特に楕円形の電子ビームを生成するように構成されており、ここで、陽極からオプティクスへのＸ線ビーム伝播方向に沿って見た場合に円形（または丸みを帯びた多角形）の断面を有するＸ線ビームを生成するために、陽極は電子ビームの伝播方向に対して傾斜している。陽極上の電子で照明されたスポットが、Ｘ線を全方向へ、つまり陽極表面よりも上のすべての角度で放出する。これらのＸ線のうち、ベリリウム製の窓を通過したＸ線のみがＸ線オプティクスへと進むことができるため、これ以外の大部分のＸ線は、陽極を包囲している鋼鉄製の壁で覆われた室から出ることはない。陽極表面の傾斜角度、そして、電子ビームとＸ線オプティクスに向かうＸ線ビーム経路との間の角度は、Ｘ線ビーム伝播のラインにおいて見られるＸ線ビーム断面の形状が明らかに円形または丸みを帯びた多角形となるように選択されてもよい。
【００５８】
長円形の電子ビームと、その傾斜した陽極上への衝突とにより、Ｘ線結晶学のような多くの用途にとって有利な、基本的に円形のＸ線スポットが形成される。より正確には、長円形ビームと、傾斜角度と、Ｘ線ビーム伝播方向の選択とによって、有利な円形Ｘ線ビーム断面が得られる。スポットサイズの狭さは、研究対象が小型のサンプルである場合にやはり有利であるが、これは、集束した電子ビームのサイズと、ラスタリングエリアのサイズ（つまり、陽極上の電子照明されたスポットのサイズ）とから得られる。
【００５９】
一実施態様では、Ｘ線管は、電子ビームを加速させるために、電子ビームエミッタと陽極との間に加速電圧を印加するように構成された電子加速ユニットを備えている。一実施態様では、電子ビームエミッタは、陽極に対して約８〜約１００ｋＶの範囲の負電位にある。このような電子加速ユニットは、高圧源によって電力供給されてもよい。
【００６０】
一実施態様では、陽極は、回転可能に搭載された陽極である。ビーム操作と、テープエミッタの提供とは、特に過熱しがちな回転陽極の形状にとって特に有利である。電子ビームのラスタリングにより、回転陽極を冷却する必要性が緩和されると同時に、高いＸ線フラックスが許容される。
【００６１】
本発明の前記およびそれ以外の目的、およびこれに付随する利点の多くは、添付の図面に関連した実施形態の以下のより詳細な説明を参照することで、容易に認識され、さらに理解されるだろう。実質的または機能的に等しいまたは類似する特徴は、同一の参照符号によって示されている。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態による、電子ビームエミッタのため中央に狭窄した電子放出区間を設けた電子ビームエミッタテープを示す図である。
【図２】本発明の別の実施形態による電子ビームエミッタのための矩形の電子ビームエミッタテープを示す図である。
【図３】円周支持リングで支持された蛇行型の導電性テープを有する、本発明の実施形態による電子ビームエミッタを示す図である。
【図４】テープエミッタと、集束キャップと、カバーとを搭載するための単体の支持配置を有する、本発明の実施形態による電子ビームエミッタの構成部品を示す図である。
【図５】本発明の実施形態による電子ビームエミッタの断面図を示し、集束キャップを設けず、導電性テープを永久的に引張状態に維持するための付勢バネを設けている。
【図６】本発明の実施形態による電子ビームエミッタの断面図を示し、集束キャップを設け、導電性テープを永久的に引張状態に維持するための付勢バネを設けている。
【図７】本発明の実施形態による、集束キャップを伴った導電性テープと、電子ビームエミッタのカバーと、２つの垂直方向に延びた電子ビームの描写とを示す図である。
【図８】本発明の実施形態による、集束キャップを伴った導電性テープと、電子ビームエミッタのカバーと、２つの垂直方向に延びた電子ビームの描写とを示す図である。
【図９】本発明の実施形態による、電子ビームエミッタを有するＸ線管を設けたＸ線源の断面図を示す。
【図１０】本発明の実施形態による、電子ビームエミッタを有するＸ線管を設けたＸ線源の３次元図を示す。
【図１１】本発明の実施形態による、電子ビームエミッタと電子ビーム操作装置とを設けたＸ線管の３次元断面図を示す。
【図１２】本発明の実施形態による、電子ビームエミッタと電子ビーム操作装置とを設けたＸ線管の断面図を示す。
【図１３】本発明の実施形態による、電子ビーム操作装置を設けたＸ線管を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
図面中の図示は模式的であり、縮尺率は一定ではない。
【００６４】
図１は、本発明の実施形態による、電子ビームエミッタのための導電性テープ１００を示す。
【００６５】
導電性テープ１００はタングステン製であり（より正確には、タングステンホイルを切断、特にレーザ切断して作成したもの）、容易に電子を放出することができる。
【００６６】
電子ビームを放出するには、導電性テープ１００に電流を供給する必要がある。図１から分かるように、テープ１００は、その長手方向に広がっている２つの端部１０２、１０４の間に位置した中央の矩形細片部分１０６を備えている。この長手方向に広がっている端部１０２、１０４には孔が空いている（穿孔１０８、１１０）、つまり通し穴が設けられている。あるいは、これらの穴は凹部であってもよい、つまり止まり穴を設けていてもよい。テープ１００は、穿孔１０８、１１０（または止まり穴）に通し、対応する電子ビームエミッタの支持配置の柱状の固定構造部（以降で述べる）に搭載して、永久的に引張状態に維持することができる。
【００６７】
端部１０２、１０４の間に例えば５Ａの電流を印加すると、形状的に見て局所的なオーム損失が最大となる、狭窄した長方形の中央矩形細編部分１０６において主に電子放出が起こる。その理由は、この限られた中央部分１０６においてオーム抵抗が高いためである。特にテープ１００の約６ｍｍの極中央の範囲は、熱伝導によりテープ１００から熱を遠ざける固定構造部から最も離れており、したがって材料が最も高温になることから、電子を放出する。
【００６８】
図２は、本発明の別の実施形態による電子ビームエミッタのための矩形テープ１００を示す。
【００６９】
図２から分かるように、矩形テープ１００は、第１固定構造部を搭載するための穿孔１０８を有し、第２固定構造部を搭載するための穿孔１１０との間に延びている方向において長さＬを有する。矩形テープ１００は長さＬに対して垂直な幅Ｗを有し、さらに、長さＬと幅Ｗとに対して垂直な厚さＴを有する。例えば、長さＬは３ｃｍ、幅Ｗは１ｃｍ、厚さＴは２０μｍであってもよい。
【００７０】
図３は、本発明の実施形態による電子ビームエミッタ３５０を示す。電子ビームエミッタ３５０は、基本的に円形の外皮を伴った蛇行形状の導電性テープ３００を設けている（図３参照）。支持リング３０２は、セラミック（高温に抵抗性があり、真空対応である）のような電気絶縁材料から成っていてもよく、複数の位置３３３にてテープ３００を支持し永久的に引張状態に維持する。
【００７１】
図４は、本発明の実施形態による電子ビームエミッタの数個の構成部品を示す。
【００７２】
導電性テープ１００は、第１柱４０２と第２柱４０４との間に、支持配置４００の固定構造部としてクランプ留めされている。柱４０２、４０４の頂部上でテープ１００が曲げられており、また、テープ１００の穿孔１０８、１１０にネジを挿入して柱４０２、４０４内にネジ留めされている。
【００７３】
テープ１００を永久的に引張状態に維持するために、たとえ経年影響や温度影響などによってテープ１００の形状が変化した場合でも、金属本体または基部４０６から一体形成されているバネ状構造または付勢素子４０８によって、テープ１００が引張状態に維持される。したがって、柱４０２、４０４と付勢素子４０８との組み合わせが、テープ１００を永久的に引張り搭載するように構成された支持配置４００として機能する。テープ１００の固有の引張力が低下した場合にも、付勢素子４０８を機械的に付勢することで、付勢素子４０８が追加の引張力を伝達する。
【００７４】
図４から分かるように、柱４０２、４０４は支持配置４００の基部４０６の上に突出している。支持配置４００のほとんどの部品（つまり、テープ１００および電気絶縁性セラミック管以外の全ての構成部品）は、ミリング加工などで処理した１つの金属片で一体形成する必要がある。図中には見られないが、基部４０６の穴は複数のセラミック管を含んでおり、柱４０２、４０４をこれらの管の内部に挿入し、相互から電気的に隔離されるようにすることで、電流がテープ１００に沿って送られるようにしている。
【００７５】
さらに図４から分かるように、電子ビームエミッタは、テープ１００を搭載した支持配置４００を被覆するように構成された集束キャップ４４０をさらに備えている。集束キャップ４４０は、テープ１００から放出された電子ビームの形状を画定するために、スリットとして成形された開口４３０を設けており、電子ビームはテープ１００からこの開口４３０を通って伝播する。動作中に、キャップ４４０は支持配置４００の上に搭載されてこれを完全に被覆する。
【００７６】
さらにカバー４８０が電子ビームエミッタの一部を形成しており、カバー４８０は、集束キャップ４４０を被覆し、丸い通過口４９０を設けた構造であり、通過口４９０は、開口４３０と通過口４９０とを通って伝播する電子ビームの形状を画定する形状を有する。電子放出を開始する前に、集束キャップ４４０の上にカバー４８０を被せることによって、構造部４００、４４０、４８０がともに本発明の実施形態による電子ビームエミッタを構成する。
【００７７】
図５は、本発明の実施形態による電子ビームエミッタの支持配置４００を示す。
【００７８】
図５は、テープ１００の第１端部１０２が、第１柱４０２の湾曲した表面部分上で屈曲している様子を特に示している。したがって、テープ１００の第２端部１０４が第２柱４０４の湾曲した表面部分上で屈曲することで、テープ１００の中央部分１０６が、引張された状態で第１柱４０２と第２柱４０４との間に橋架される。付勢バネ４０８（ここでは、らせん圧力バネとして構成されている）が支持配置４００の基部４０６内部に一体化されており、この付勢バネをビーム５００に押圧すると、第２柱４０４の頂端部において外側に向いた力が第２柱４０４に付加される。これにより、テープ１００が第１端部１０２と第２端部１０４の間で引張力下に維持される。
【００７９】
図５はさらにビーム５００の揺動点４４４を示す。付勢バネ４０８がビーム５００に弾力を付加すると、ビーム５００が、この弾力の付加に反応して揺動点４４４の周囲で揺動し易くなる。付勢バネ４０８が、ビーム５００の下端部に圧力を印加する圧縮バネまたは圧力バネとして構成されている場合には、ビーム５００が揺動点４４４の周囲で若干揺動すると、ビーム５００の上端部が外方へ強制移動される。これと反対に、ビーム５１０は図５に示すように静止的、つまり揺動できない状態で搭載されている。その結果、間にテープ１００がクランプ留めされるビーム５００、５１０の上端部が、テープ１００を引張するための引張力を常に積極的に付加し、これによりテープ１００がぴんと張る。
【００８０】
テープ１００の固有の引張力が低下した場合には（例えば、電子放出を誘発するためにテープがオーム加熱されている場合には）、機械的に付勢された付勢バネ４０８がテープ１００に引張力を追加的に伝達することで、このようなシナリオの場合でさえも、電子放出およびＸ線生成の全行程の最中にテープ１００が引張力下に留まる。
【００８１】
テープ１００によって電子放出を誘発するには、スイッチ４６６を閉鎖して、電源４５５から金属製のビーム５００、５１０に、そしてこれらビームからテープ１００に、電流を印加する。
【００８２】
図６は図５と同一の構成を示すが、ここでは、支持配置４００およびテープ１００の上に集束キャップ４４０が搭載されている。
【００８３】
図７は、集束キャップ４４０とこれに搭載したカバー４８０とのＸＹ平面における拡大断面図を示しており、テープ１００から放出された電子ビーム７１０を、集束キャップ４４０およびカバー４８０によりビーム成形して生成された電子ビーム７１０の形状を特に示している。
【００８４】
図８は、図７と同一の図であるが、ここではＹＺ平面に沿った断面図にて示している。
【００８５】
以降では、Ｘ線管用の電子エミッタのための電子ビーム操作装置の設計に関する本発明者のいくつかの考察について説明する。本発明の実施形態は、これらに基づいて開発されている。
【００８６】
一実施形態では、電子は生成され、配向され、そして集束ビームに圧縮される。この電子ビームが陽極の表面上に配向される。１組の直交する静電／電磁素子が、電子ビームの陽極上への方向と、陽極表面にかけての動きとを提供する。電子が陽極表面上に衝突する点を固定する、または陽極表面の定義されたエリアにかけて好適に摂動させてもよい。静電／電磁素子は、電子ビームを２つの垂直方向（電子ビームの伝播方向に対して垂直であってもよい）へ活発に移動させ、揺動させることで、摂動を達成させる。陽極ターゲットはあらゆる材料であることができる。一実施形態では、陽極は、銅、モリブデン、銀、クロム、またはタングステンのような金属であるが、しかし、合金または潜在的に非金属性の材料にすることもできる。例えば、陽極は、優れた熱四散を得るために銅製の基板を設けており、この銅基板上には、上に挙げた材料のうち１つ以上（例えばモリブデンまたは銀など）が膜として堆積されている。陽極表面は、例えば多重波長モデルを可能にする各種金属の同心輪のような、１つまたは１つ以上の材料を備えていてもよい（つまり、放出されたＸ線の特性的な波長は、電子ビームがどの材料のリングに衝突するかによって異なる）。陽極の構造により、最大で少なくとも２５，０００回転／分以上を提供する。一実施形態では、陽極は円錐形であるが、外部縁が回転中心よりも低くなるように湾曲面を設けている。電子ビームは、電子／電磁素子により、回転している陽極の角度付きの面上に配向される。こうすることで、電子ビームは、陽極表面の１つの固定点に衝突するのではなく、むしろ回転陽極周囲の帯状細片状（リングなど）の陽極表面にかけて配向され、これと衝突できる。一実施形態では、電子ビームは定義可能な振動範囲にわたって活発かつ動的に振動される。この振動範囲は定義可能および可変である一方で、経験データ収集動作の期間にわたり、Ｘ線源が付加される固定された範囲とすることもできる。一実施形態では、電子ビームは、第１方向へ振動されることで、回転中の陽極の表面周囲のより広範囲な表面エリア（より幅広い帯状細片など）にかけて衝突およびラスタリングすることができる（しかし、第１方向に対して垂直な第２方向へ独立的に、または第２方向と組み合わせて振動されることもできる）。
【００８７】
この電子ビームのラスタリングまたは摂動には２重の目的がある。第一の目的は、生成された熱負荷を陽極の広いエリアにかけて拡散することで、熱をより急速かつ効率的に四散させ、陽極表面への潜在的な損傷を低減させることである。これにより、より強力な電子ビームの利用が可能となり、その結果、それぞれの用途に高輝度のＸ線を使用できる。第二の目的は、光学投射の手段によって、ラスタ動作が、可変サイズの、およびより大きな使用可能なＸ線ビームを、サンプル位置上に提供できるようにすることである。これは、ソフトウェアにより制御または定義可能であってもよい。電子ビームは、陽極表面上の１つの固定点上で静止しているときにはほぼ円形であり、また、例えば、陽極の角度付き表面から開口を通りＸ線オプティクス上に投射された電子ビームのほぼ２倍に相当する強度サイズを持つ円形Ｘ線ビームを製造してもよい。次に、Ｘ線ビームがサンプル位置へ続くビーム調整器経路を通過する前に、Ｘ線オプティクスによってＸ線ビームのサイズをいくらか増幅してもよい。電子ビームを陽極表面にかけて摂動／ラスタリングさせることで、丸い端部を持ったＸ線ラインを陽極表面から投射できる。陽極の表面が角度付けされているので、得られるＸ線ビームは、１つの静止した電子ビームからのものよりも数倍大きい効率的なＸ線ビームサイズを持った傾斜投射となってもよい。そのため、Ｘ線ビームの形状およびサイズは、電子ビームの振動範囲、またしたがって陽極表面にかけてのラスタ範囲を調節することで、変更および選択が可能である。
【００８８】
陽極表面から生成されて投射されたＸ線ビームは、電子ビームに対してほぼ垂直であり、Ｘ線透過開口を通ってＸ線オプティクスハウジング内に投射される。Ｘ線オプティクスハウジング内の、多重膜、多重毛細管、単一毛細管、単結晶、またはこれらの任意の組み合わせを非限定的に含むＸ線オプティクスを使用し、Ｘ線を収集、集束、調整して、使用可能なＸ線ビームとし、また、このＸ線ビームは単色化（単波長）および平行化（すべてのＸ線をほぼ平行方向に整列させる）されてよく、また、その後にビーム調整器に沿って配向され、最終的にＸ線透過窓を介してビーム調整器から出て、サンプル位置に配向され、目的用途に使用される。
【００８９】
図９は、Ｘ線管９２０と、これに取り付けたＸ線オプティクス９４０とを設けた、Ｘ線源９００を示す。
【００９０】
Ｘ線管９２０は、Ｘ線ビーム９３０を生成するように構成されている。Ｘ線管９２０は、電子ビーム７１０を生成する電子ビームエミッタ９１０と、生成された電子ビーム７１０に露出されるとＸ線ビーム９３０を生成するように配置および構成された銅製陽極９１２とを備えている。Ｘ線オプティクス９４０は、Ｘ線管９２０内で生成されたＸ線ビーム９３０を集束および収集するように構成されている。
【００９１】
図９のＸ線管９２０は、導電性テープ１００と陽極９１２との間の経路内部における電子ビーム７１０の形状を操作するための電子ビーム操作装置をさらに備えている。電子ビーム操作装置は、凸型で、電子ビーム７１０が通過するための穴を設け帯電している円環４８０によって、静電集束を実行する。帯電した円環またはカバー４８０は、電子ビーム７１０を陽極９１２上に集束させるように構成されている。さらに、電子ビーム７１０の１次元ラスタリングを実行するために、磁気偏向ユニット９９９が電子ビーム７１０を偏向させる。磁気偏向ユニット９９９は、２つの磁気突起が内方へ延びている磁気リングを設け、両方の突起とも駆動コイルで包囲されている。ここで、駆動コイルに付加された信号がラスタリングの特徴を定義する。
【００９２】
Ｘ線管９２０は、使用者がＸ線管９２０の動作を制御できるようにするユーザインターフェース９５０をさらに設けている。この目的のために、使用者は、ユーザインターフェース９５０を介して、Ｘ線管９２０への制御コマンドを入力してもよい。これらの制御コマンドは、電子ビーム７１０の成形および／または位置決めを操作する方式を表すものであってもよい。例えば、使用者は、陽極９１２上に電子ビーム９１０が当たる位置を定義し、これにより、Ｘ線ビーム９３０が放出される位置も定義してもよい。別の実施形態では、使用者は、陽極９１２上に衝突する電子ビーム７１０のスポットサイズを定義することにより、Ｘ線ビーム９３０のサイズも定義してもよい。さらに別の実施形態では、使用者は、ユーザインターフェース９５０を介して、陽極９１２にかけて電子ビームを１次元方式（つまり揺動）にて、または２次元方式（つまり走査）にてラスタリングする方式を定義してもよい。
【００９３】
電子ビーム７１０のラスタリングは、Ｘ線ビーム９３０が継時的に形状および／または位置を変化させてゆく方式を明確に定義する。したがって、使用者定義による操作を可能にすることで、Ｘ線管９２０の柔軟性が大幅に向上する。ユーザインターフェース９５０により、使用者が、例えば予め記憶されている複数の制御シーケンスのうちの１つを選択できるようにしてもよい。各制御シーケンスは、対応する電子ビーム７１０の、よってさらにＸ線ビーム９３０の、ラスタリング特徴を表してもよい。制御ユニットまたはプロセッサ９６０、例えばマイクロプロセッサまたは中央処理ユニット（ＣＰＵ）が、選択された制御シーケンスを実行することで、ユーザが定義したラスタリングを実行してもよい。
【００９４】
図１０は、Ｘ線源９００の３次元図を示す。
【００９５】
Ｘ線源９００は、基本的に上述した性質と同じ性質のＸ線管９２０を設けている。さらに、Ｘ線管９２０には、Ｘ線管９２０内で生成されたＸ線ビーム９３０を収集および集束するためのＸ線オプティクス９４０が取り付けられている。この先には、Ｘ線オプティクス９４０で収集および集束したＸ線ビーム９３０を調整するためのＸ線ビーム調整器９６０またはコリメータが設けられている。
【００９６】
同図には、安全シャッタ９７０および高速シャッタ９８０も示す。さらに、Ｘ線オプティクス９４０をＸ線管９２０に対して調節でき、またＸ線ビーム調整器９６０をＸ線オプティクス９４０に対して調節できる調節ネジ９９０を図示している。特に、この調節ネジ９９０を作動させることにより、Ｘ線オプティクス９４０の調節可能な鏡（図示せず）を整列させてもよい。
【００９７】
次に、図１１の３次元断面図、および図１２の２次元断面図を参照すると、以降で説明する電子ビーム操作装置１０００が放出および操作したＸ線ビーム９３０の特徴を、Ｘ線管が正確に定義できることを示している。
【００９８】
図１１、図１２は、上述した電子エミッタの実施形態のいずれにおいても実現することができ、また、電子ビームエミッタ９１０と陽極９１２との間（より具体的には、エミッタテープ１００と陽極９１２との間）の経路内の電子ビーム７１０の形状を操作するように構成された電子ビーム操作装置１０００を特に示す。電子ビーム７１０は、この経路に沿って、電子ビームエミッタ９１０と陽極９１２との間に印加された高圧によって加速される。こうした高圧は、例えば５０ｋＶであってもよい。図１１、図１２は、以降でより詳細に述べる電磁操作装置としての、静電集束ユニット１０１０、磁気集束ユニット１０２０、偏向エリア１０３０の組み合わせを示している。このようにして、電磁システムに、電子ビーム７１０（振動している）を偏向および集束させる構成の電子ビーム操作装置１０００が設けられる。
【００９９】
電磁集束ユニット１０１０は、２つの協働する導電性構造１０１２、１０１４で構成されている。図１１、図１２から分かるように、第１導電性構造１０１２は、通し穴（電子ビーム７１０が通過する）を設けた円環の形状をしており、この円環はその凹型の内面によって境界限定されている。導電性構造１０１２の外面は円形円筒形をしている。第２導電性構造１０１４の形状もやはり環状形であるが、しかし、円環の凸型内面によって境界限定された先細りした内部通し穴（やはり電子ビーム７１０が通過する）を設けている。導電性構造１０１４の外面は凹型である。図１１、図１２から分かるように、間に高圧を印加されてもよいこれら２つの導電性構造１０１２、１０１４の組み合わせにより、電子ビーム７１０が静電集束される。
【０１００】
集束リングによって任意の磁気集束エリア１０２０が形成されている。集束リングは、フェライトコア１０２４を設けたコイル１０２２によって構成されており、このコイル１０２２に給電すると磁場を生成する。この磁場は電子ビーム７１０上にローレンツ力を及ぼすことで、さらなるビーム成形、つまり磁気集束が得られる。
【０１０１】
これに加えて、操作装置ユニット１０００は、反磁性の分離構造１１１によって磁気集束エリア１０２０から分離された、動電気力的な電子操作装置または偏向エリア１０３０を備えている。偏向エリア１０３０は磁気構造（フェライト構造など）を備えており、この磁気構造は、リング１０３２（八角リングなど）と、リング１０３２から内方突出している複数（ここでは４個）の磁気構造１０３４（例えばフェライトシリンダ）とを設けている。それぞれの磁気構造１０３４にコイル１０３６が巻着されている。磁気構造１０３４を包囲しているコイル１０３６に電流を印加すると、電子ビーム７１０の１次元または２次元ラスタリングを実行でき、これにより、電子ビーム７１０が定義可能な方式で偏向される。偏向エリア１０３０は、電子ビーム７１０を偏向させる高速４極電磁システムを形成している。
【０１０２】
参照符号１１８０は、電子ビーム７１０が、電子ビーム操作装置１０００によって線形に振動されている（つまり揺動されている）点状電子ビームとなった状態を示している。これにより、参照符号１１７０で示すＸ線ビーム９３０の形状と一致する。
【０１０３】
図１３は、図１１、図１２と類似した、やはり電子ビーム７１０（静止）を偏向および集束させる電磁システムであるシステムを示している。ここでも、電子ビーム７１０を集束するための４極電磁システムが提供されている。線形に変形された電子ビームが得られ、これを参照符号１６１０で示し、また楕円形／矩形に変形されたＸ線スポットを参照符１６２０で示している。図１３では、磁気集束エリア１０２０を省略した。
【０１０４】
用語「comprising（備えている）」は、その他の要素または特徴を除外せず、また「a」、「an」は複数を除外しない点に留意すべきである。異なる実施形態に関連して述べられた要素は組み合わせてもよい。さらに、特許請求の範囲における参照符号は、請求の範囲の制限として解釈すべきではない。
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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