(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性のターゲット支持基板と前記ターゲット支持基板上に設けられた透過型ターゲットとを有するターゲット部と、前記ターゲット支持基板の周囲を電子通過路形成部材で囲むことにより形成された電子通過路と、を有し、
前記電子通過路を介して、電子を前記透過型ターゲットに照射してＸ線を発生させる透過型Ｘ線発生装置であって、
前記電子通過路内に電子の照射によりＸ線を生じる副Ｘ線発生面を有し、
前記副Ｘ線発生面と前記透過型ターゲットとのなす角度θが以下の関係を有しており、１０°＜θ＜８５°
前記透過型ターゲットが、前記ターゲット支持基板の中央領域に設けられ、
前記ターゲット支持基板が前記透過型ターゲットで覆われていない前記ターゲット部の周縁領域の少なくとも一部が、前記副Ｘ線発生面で生じるＸ線に対して、前記ターゲット支持基板が前記透過型ターゲットで覆われた前記ターゲット部の中央領域に比して高い透過性を有していることを特徴とする透過型Ｘ線発生装置。
【請求項２】
前記ターゲット支持基板は、ダイヤモンド、窒化シリコン、窒化アルミニウムの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の透過型Ｘ線発生装置。
【請求項３】
前記ターゲット支持基板は、ダイヤモンドであることを特徴とする請求項２に記載の透過型Ｘ線発生装置。
【請求項４】
絶縁性のターゲット支持基板と、前記ターゲット支持基板上に設けられた透過型ターゲットとを有するターゲット部と、前記ターゲット支持基板の周囲を電子通過路形成部材で囲むことにより形成された電子通過路と、を有し、
前記電子通過路を介して、電子を前記透過型ターゲットに照射してＸ線を発生させる透過型Ｘ線発生装置において、
前記電子通過路の少なくとも前記透過型ターゲット側の端部における断面積が、前記透過型ターゲットとは反対側に比して前記透過型ターゲット側が拡大しており、該断面積が拡大した領域の内壁面の少なくとも一部が、電子の照射によりＸ線を生じる副Ｘ線発生面となっており、
前記透過型ターゲットが、前記ターゲット支持基板の中央領域に設けられ、
前記ターゲット支持基板が前記透過型ターゲットで覆われていない前記ターゲット部の周縁領域の少なくとも一部が、前記副Ｘ線発生面で生じるＸ線に対して、前記ターゲット支持基板が前記透過型ターゲットで覆われた前記ターゲット支持基板の前記ターゲット部の中央領域に比して高い透過性を有し、
前記電子通過路の少なくとも前記透過型ターゲット側の端部の断面積の拡大が、連続的な拡大であることを特徴とする透過型Ｘ線発生装置。
【請求項５】
前記ターゲット支持基板は、ダイヤモンド、窒化シリコン、窒化アルミニウムの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の透過型Ｘ線発生装置。
【請求項６】
前記ターゲット支持基板は、ダイヤモンドであることを特徴とする請求項５に記載の透過型Ｘ線発生装置。
【請求項７】
前記副Ｘ線発生面に電子が照射されることで生じるＸ線の少なくとも一部が、前記透過型ターゲットの前記電子が照射される領域を透過することを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の透過型Ｘ線発生装置。
【請求項８】
少なくとも、前記透過型ターゲットで覆われていない前記ターゲット支持基板の周縁領域の一部に、前記透過型ターゲットに接続された導電層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の透過型Ｘ線発生装置。
【請求項９】
前記導電層の厚さが前記透過型ターゲットの厚さより薄いことを特徴とする請求項８に記載の透過型Ｘ線発生装置。
【請求項１０】
前記導電層が、前記透過型ターゲットに比して質量の軽い元素で構成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の透過型Ｘ線発生装置。
【請求項１１】
前記導電層が、前記透過型ターゲットで覆われていない前記ターゲット支持基板の周縁領域の一部に設けられており、前記透過型ターゲットで覆われていない前記ターゲット支持基板の周縁領域のその他の部分が前記ターゲット支持基板の露出面であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の透過型Ｘ線発生装置。
【請求項１２】
前記副Ｘ線発生面の材質が前記透過型ターゲットと同じ材質であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の透過型Ｘ線発生装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の透過型Ｘ線発生装置と、前記透過型Ｘ線発生装置から放出されて被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療分野における診断や産業機器分野における非破壊検査等のためのＸ線撮影に適用できる透過型Ｘ線発生装置及びそれを用いたＸ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型ターゲットに電子を照射してＸ線を発生させる透過型Ｘ線発生装置では、一般にＸ線の発生効率が極めて低い。電子束を高エネルギーに加速し、透過型ターゲットに照射してＸ線を発生させる際、Ｘ線となるのは衝突する電子のエネルギーの約１％以下にすぎず、残りの約９９％以上が熱となる。このため、Ｘ線発生効率の向上が求められている。また、透過型ターゲットに電子が衝突する際には反射電子が発生するが、この反射電子はＸ線の発生に寄与しないことが知られている。
【０００３】
特許文献１には、電子源とターゲットの間に、電子源からターゲットに向かって開口径を絞った円錐型チャンネルを有する陽極部材を配置し、電子をチャンネル表面で弾性散乱させてターゲットに入射させることでＸ線発生効率を高める技術が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、セラミックスやガラス材料からなる絶縁性の基板上に、ターゲットとは異なる金属からなる帯電防止膜を形成し、その上にターゲットを形成する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１７１７８８号公報
【特許文献２】特開２００２−３５２７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載の技術では、上記構成により電子をチャンネル表面で弾性散乱させターゲットに入射させている。しかしながら、この技術は、適切な濃度の電子ビームを透過型ターゲットに供給すること、及びできるだけ小さな焦点を得ることを目的としており、透過型ターゲットで反射した電子を有効利用するものではない。また、特許文献１には、透過型ターゲットで反射した電子の入射により発生するＸ線についての記載もない。
【０００７】
特許文献２に記載の技術は、ターゲットのチャージアップ防止に関するものに過ぎず、特許文献１に記載の技術と同様に、透過型ターゲットで反射した電子を有効利用するものではない。また、特許文献２も、透過型ターゲットで反射した電子の入射により発生するＸ線についてすら記載していない。
【０００８】
そこで、本発明は、透過型ターゲットで反射した電子を有効利用することによりＸ線発生効率を向上させることができる透過型Ｘ線発生装置及びそれを用いたＸ線撮影装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、絶縁性のターゲット支持基板と前記ターゲット支持基板上に設けられた透過型ターゲットとを有するターゲット部と、前記ターゲット支持基板の周囲を電子通過路形成部材で囲むことにより形成された電子通過路と、を有し、
前記電子通過路を介して、電子を前記透過型ターゲットに照射してＸ線を発生させる透過型Ｘ線発生装置であって、
前記電子通過路内に電子の照射によりＸ線を生じる副Ｘ線発生面を有し、
前記副Ｘ線発生面と前記透過型ターゲットとのなす角度θが以下の関係を有しており、１０°＜θ＜８５°
前記透過型ターゲットが、前記ターゲット支持基板の中央領域に設けられ、
前記ターゲット支持基板が前記透過型ターゲットで覆われていない前記ターゲット部の周縁領域の少なくとも一部が、前記副Ｘ線発生面で生じるＸ線に対して、前記ターゲット支持基板が前記透過型ターゲットで覆われた前記ターゲット部の中央領域に比して高い透過性を有していることを特徴とする透過型Ｘ線発生装置を提供するものである。
【００１２】
また、本発明は、絶縁性のターゲット支持基板と、前記ターゲット支持基板上に設けられた透過型ターゲットとを有するターゲット部と、前記ターゲット支持基板の周囲を電子通過路形成部材で囲むことにより形成された電子通過路と、を有し、
前記電子通過路を介して、電子を前記透過型ターゲットに照射してＸ線を発生させる透過型Ｘ線発生装置において、
前記電子通過路の少なくとも前記透過型ターゲット側の端部における断面積が、前記透過型ターゲットとは反対側に比して前記透過型ターゲット側が拡大しており、該断面積が拡大した領域の内壁面の少なくとも一部が、電子の照射によりＸ線を生じる副Ｘ線発生面となっており、
前記透過型ターゲットが、前記ターゲット支持基板の中央領域に設けられ、
前記ターゲット支持基板が前記透過型ターゲットで覆われていない前記ターゲット部の周縁領域の少なくとも一部が、前記副Ｘ線発生面で生じるＸ線に対して、前記ターゲット支持基板が前記透過型ターゲットで覆われた前記ターゲット支持基板の前記ターゲット部の中央領域に比して高い透過性を有し、
前記電子通過路の少なくとも前記透過型ターゲット側の端部の断面積の拡大が、連続的な拡大であることを特徴とする透過型Ｘ線発生装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、透過型ターゲットで発生するＸ線に加えて、透過型ターゲットで発生した反射電子により発生するＸ線も、効率良く取り出す構成をとる。これにより、Ｘ線発生効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に用いられる透過型Ｘ線発生管の一例を示す模式図と、この透過型Ｘ線発生管の透過型ターゲット近傍の拡大図である。
【図２】副Ｘ線発生面と透過型ターゲットとのなす角度θとＸ線の放出方向との関係を示す模式図である。
【図３】Ｘ線強度の出射角度依存性について説明する図である。
【図４】反射電子の衝突密度分布について説明する図である。
【図５】透過型Ｘ線発生管の他の例における透過型ターゲット近傍の拡大図である。
【図６】透過型Ｘ線発生管の他の例における透過型ターゲット近傍の拡大図である。
【図７】透過型Ｘ線発生管を構成するターゲット部の他の例を示す図である。
【図８】透過型Ｘ線発生管を構成するターゲット部の他の例を示す図である。
【図９】透過型Ｘ線発生管を構成するターゲット部の他の例を示す図である。
【図１０】本発明に用いられる透過型Ｘ線発生管を備えた透過型Ｘ線発生装置及びＸ線撮影装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。尚、本明細書で特に図示又は記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。
【００１６】
〔第１の実施形態〕
まず、図１を用いて本発明の第１の実施形態について説明する。図１（ａ）は本実施形態の透過型Ｘ線発生管１１の模式図である。図１（ｂ）は図１（ａ）における透過型ターゲット１近傍の拡大図であり、透過型ターゲット、導電層、ターゲット支持基板からなるターゲット部と、電子通過路を有する電子通過路形成部材と、副Ｘ線発生面とで構成されるアノードを示している。図１（ｃ）は図１（ａ）のターゲット部を、透過型ターゲット側から見たときの平面図である。
【００１７】
図１において、透過型Ｘ線発生管１１は、電子放出源７、透過型ターゲット１、導電層２、ターゲット支持基板３、電子通過路形成部材４、電子通過路５、副Ｘ線発生面６及び真空容器１０を備えている。
【００１８】
真空容器１０は、透過型Ｘ線発生管１１の内部を真空に保つためのもので、ガラスやセラミクス材料等が用いられる。真空容器１０内の真空度は１０-4〜１０-8Ｐａ程度であれば良い。真空容器１０は開口部を有しており、その開口部には電子通過路５が形成された電子通過路形成部材４が接合されている。この電子通過路５の内壁面にターゲット支持基板３が接合されることにより真空容器１０が密閉される。また、真空容器１０には不図示の排気管を設けても良い。排気管を設けた場合、例えば排気管を通じて真空容器１０内を真空に排気した後、排気管の一部を封止することで真空容器１０の内部を真空にすることができる。真空容器１０の内部には真空度を保つために、不図示のゲッターを配置しても良い。
【００１９】
電子放出源７は、真空容器１０の内部に、透過型ターゲット１に対向して配置されている。電子放出源７にはタングステンフィラメントや、含浸型カソードのような熱陰極、又はカーボンナノチューブ等の冷陰極を用いることができる。電子放出源７より放出された電子１２は、電子通過路形成部材４により形成された電子通過路５の一端から入射して電子通過路５内を通過し、電子通過路５の他端側に設けられた透過型ターゲット１に照射され、Ｘ線１４が発生する。透過型Ｘ線発生管１１には、本実施形態のように引出し電極８とレンズ電極９を設けても良い。これらを設けた場合、引出し電極８によって形成される電界によって電子放出源７から電子が放出され、放出された電子はレンズ電極９で収束され、透過型ターゲット１に入射する。このとき、電子放出源７と透過型ターゲット１との間に印加される電圧Ｖａは、Ｘ線の使用用途によって異なるものの、概ね４０ｋＶ〜１５０ｋＶ程度である。
【００２０】
次に、図１（ｂ）を用いて本実施形態の透過型ターゲット１近傍の構成及び、Ｘ線の発生について詳細に説明する。
【００２１】
透過型ターゲット１は、導電層２が設けられたターゲット支持基板３の電子放出源側の面の中央領域に配置されている。透過型ターゲット１と電子放出源７の間には、電子通過路形成部材４が配置され、周囲を電子通過路形成部材４で囲むことにより両端が開口した電子通過路５が形成されている。本実施形態では、電子通過路５の少なくとも透過型ターゲット側の端部における断面積が、透過型ターゲットとは反対側に比して透過型ターゲット側が拡大し、透過型ターゲット側の端部の断面積は連続的に拡大している。また、電子通過路５の断面積が拡大した領域の内壁面は、副Ｘ線発生面６となっている。尚、電子通過路５の断面積が拡大した領域の内壁面の少なくとも一部が副Ｘ線発生面６となっていれば良い。副Ｘ線発生面６は、電子通過路５の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路５内に電子通過路５とは別部材で形成されていても良い。
【００２２】
上記構成において、電子放出源７から放出された電子１２は、電子通過路５を介して透過型ターゲット１に衝突する。数十ｋＶ〜百数十ｋＶに加速された電子１２が透過型ターゲット１に衝突することでＸ線が発生し、この時発生したＸ線１５は、導電層２、ターゲット支持基板３を透過して透過型Ｘ線発生管１１の外部に放出される。Ｘ線１５の一部は透過型ターゲット１の自己吸収により減衰し、更にＸ線透過窓を兼ねるターゲット支持基板３によっても減衰するが、これらの減衰の程度は少なく、実質上、許容される。図１（ｂ）（ｃ）に示す透過型ターゲット１の径ｄ１は、電子１２（電子線）の断面の径にほぼ等しいことが望ましい。多少の違いがあった場合、効果は限定されるが、本質的には変わらない。
【００２３】
一方、透過型ターゲット１に電子１２が衝突した際には、Ｘ線が発生するとともに、反射電子１３も発生する。透過型ターゲット１は後述のように原子番号の大きい金属で構成されるため、電子の反射率は数十％（典型的には、２０％〜６０％）と比較的大きい。透過型ターゲット１で生成された反射電子１３は、副Ｘ線発生面６に衝突しＸ線を発生する。この時発生したＸ線１６（以下、「副Ｘ線」ということもある。）の少なくとも一部はターゲット支持基板３を透過して透過型Ｘ線発生管１１の外部に放出される。
【００２４】
反射電子１３は、透過型ターゲット１の材質、表面状態等により異なるが、多い時には、透過型ターゲット１に衝突した電子の約６０％にも達する。また、反射電子１３が副Ｘ線発生面６に衝突する時の加速電圧は、電子放出源７から発生した電子１２の加速電圧よりも低くなっている。この程度は、透過型ターゲット１の材料や、表面状態、反射される方向等によっても異なる。このため、副Ｘ線（Ｘ線１６）のエネルギーはＸ線１５のエネルギーに比べて小さくなる。副Ｘ線は、反射電子１３が衝突した副Ｘ線発生面６から全ての方向に放射されるが、電子通過路形成部材４としてＸ線を遮蔽できる材料を用いると、後方へ向かって放射される副Ｘ線は大部分が電子通過路５の内壁で遮蔽される。前方へ向かって放射される副Ｘ線は、透過型ターゲット１を透過して、放射されるため、Ｘ線１５と同様に撮影に利用することが可能である。
【００２５】
次に、図２及び図３を用いて、本実施形態における電子通過路５の好ましい形状について説明する。ここでは、図１（ｂ）における、副Ｘ線発生面６と透過型ターゲット１とのなす角度θの好ましい範囲について述べる。図２は、副Ｘ線発生面６に反射電子１３が衝突した後に、副Ｘ線発生面６において発生するＸ線１６を示しており、一例として透過型ターゲット１の垂線に対し任意の角度θ１の拡がりを持って取り出されるＸ線１６と、各部材との位置関係を示したものである。図２（ａ）はθ＞９０°、図２（ｂ）はθ＝９０°、図２（ｃ）はθ＜９０°とした場合である。図２（ａ）のようにθ＞９０°では、発生したＸ線１６の多くが副Ｘ線発生面６内を通過中に吸収され、外部にはわずかしか放出されない。図２（ｂ）のようにθ＝９０°では、発生したＸ線１６の半分程度が副Ｘ線発生面６内で吸収される。図２（ｃ）のようにθ＜９０°では、発生したＸ線１６の多く（少なくとも半分程度以上）が吸収されずに外部に放出される。よって、θ＜９０°、即ち電子通過路５の透過型ターゲット側の端部における断面積が、透過型ターゲットとは反対側に比して拡大した形状とすることで、発生したＸ線１６が副Ｘ線発生面６内で吸収される割合を低減し、Ｘ線１６の取り出し量を増大できる。
【００２６】
また、Ｘ線強度の出射角度依存を考慮して、角度θの好ましい範囲を設定することもできる。図３は、Ｘ線強度の出射角度依存性を説明する図であり、図３（ａ）は副Ｘ線発生面に電子が入射し、発生したＸ線が出射角度φで出射する様子を示しており、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＸ線の出射角度φとＸ線強度の関係を示している。一般に１０ｋＶ〜２００ｋＶに加速された電子は、入射角度に強く依存することなく、副Ｘ線発生面６の数μｍ程度内部に侵入するため、Ｘ線も副Ｘ線発生面６表面から数μｍ程度内側で多く発生する。発生するＸ線は様々な角度に放出されるが、図３（ａ）のＸ線の出射角度φが小さい場合、副Ｘ線発生面６内部を通過する距離が長くなる。そのため、図３（ｂ）のように、例えばφ＜５°では、φが小さくなるに従って、Ｘ線強度が急激に小さくなる。従って、Ｘ線強度の出射角度依存性を考慮して出射角度の下限をφ0とした場合、角度θの好ましい範囲は、前述の好ましい範囲と合わせると、θ＜９０−φ0となる。図３（ｂ）より、φ0を５°とすると、θ＜８５°となる。また、ターゲットで反射された電子を内壁面に効率良く衝突させるための限界値を考慮すると、θの下限は１０°＜θとなる。よって、角度θの好ましい範囲は１０°＜θ＜８５°である。
【００２７】
次に、図４を用いて、副Ｘ線発生面６が形成される領域の好ましい範囲について説明する。ここでは、図１（ｂ）における、透過型ターゲット１と、透過型ターゲット１から遠い側の副Ｘ線発生面６の端部との間の距離（副Ｘ線発生面の形成距離）Ｚの好ましい範囲について述べる。距離Ｚの好ましい範囲は、透過型ターゲット１で発生した反射電子１３の周辺部への到達密度分布を考慮して設定することができる。図４は、反射電子の衝突密度分布について説明する図である。図４（ａ）は計算に用いた模式図、図４（ｂ）は入射した電子１２によって発生した反射電子１３の衝突密度分布を示す図、図４（ｃ）は反射電子１３の衝突密度の積分を示す図である。図４（ａ）においてＺに垂直な方向の開口幅を２Ｒとすると、反射電子１３の到達点は距離Ｚが２Ｒ以下の周辺部表面に多く存在し、全体の８０％程度が存在する。また、４Ｒ以下では全体の９５％程度が存在する。従って、電子通過路４の開口幅を２Ｒとした時に、距離Ｚが少なくとも２Ｒ以下、好ましくは４Ｒ以下の領域には副Ｘ線発生面５が形成されていることが望ましい。さらに、距離Ｚが２０Ｒになると、反射電子の衝突密度は、ほぼゼロに集束する。従って、電子通過路形成部材３の開口の大きさ２Ｒと副Ｘ線発生面の形成距離Ｚは、（２Ｒ≦Ｚ≦２０Ｒ）の関係を満たすことが望ましい。さらに、好ましくは、（４Ｒ≦Ｚ≦２０Ｒ）の関係を満たすことが望ましい。
【００２８】
尚、図１（ｂ）では、副Ｘ線発生面６は電子通過路５の断面積が拡大した領域の内壁全面に形成されているが、副Ｘ線発生面６は必ずしも電子通過路５の断面積が拡大した領域の内壁全面に形成されていなくても良い。少なくとも上記好ましい距離Ｚの範囲を含む領域に形成されていれば良い。
【００２９】
また、本実施形態において、電子通過路内に設けられた副Ｘ線発生面６に、反射電子１３を衝突させて副Ｘ線を発生させ、副Ｘ線を透過型Ｘ線発生管１１の外部に取り出す構成とするためには、副Ｘ線発生面６と透過型ターゲット１を次のように配置すれば良い。例えば、副Ｘ線発生面６を、透過型ターゲット１の電子が照射される側の上方を覆うように張り出して配置すれば良い。他にも、透過型ターゲット１に直接電子が照射されることにより発生するＸ線と副Ｘ線とが重畳されて外部に取出し可能となるように、副Ｘ線発生面６と透過型ターゲット１を配置すれば良い。この配置の場合、透過型ターゲット１としては、照射された電子の２０％〜６０％を反射する材料を用いることができる。これらの配置の場合でも、副Ｘ線発生面６は、電子通過路５の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路５内に電子通過路５とは別部材で形成されていても良い。
【００３０】
副Ｘ線発生面６の形態を、副Ｘ線発生面６に反射電子が照射されることで生じたＸ線であって、透過型ターゲット１の電子が照射される領域を透過するＸ線量を増大させる形態としても良い。
【００３１】
透過型ターゲット１を構成する材料は、融点が高く、Ｘ線発生効率の高いものが好ましい。このような材料としては、原子番号２６以上の金属が適しており、例えばタングステン、タンタル、モリブデン等を用いることができる。透過型ターゲット１の厚みは、発生したＸ線が透過型ターゲット１を透過する際に生じる吸収を軽減するため、数μｍ〜十数μｍ程度が適している。
【００３２】
導電層２は、電子１２が透過型ターゲット１に照射され、電子によるターゲット部のチャージアップを防ぐ目的で設けられるため、導電性を有するものであれば良く、多くの金属材料又は炭化物、酸化物等を用いることができる。ターゲット支持基板３への導電層２の一体化は、スパッタ、蒸着等によって得ることができる。ターゲット支持基板３がグラファイトやベリリウムのような導電体、又は絶縁体に添加物によって導電性を付与できる材料であれば、導電層２はなくても良い。しかし、通常、市販されているダイヤモンドのような絶縁体では、導電性がないため、導電層２を設ける必要がある。また、導電層２を設けると、導電層２を介して透過型ターゲット１に電圧を供給することもできる。
【００３３】
導電層２がターゲット部のチャージアップを防ぐことのみを目的とするのであれば、導電性を有していれば、材料の種類や厚さに何ら制限はない。しかし、本発明では、導電層２には、副Ｘ線発生面６で発生するＸ線を外部に取り出すための機能を持たせることを目的としているため、材料の種類や厚さについても影響を受ける。副Ｘ線発生面６におけるＸ線の発生と、その取り出し方法、及び導電層２の材料や種類についての詳細は後述する。
【００３４】
ターゲット支持基板３を構成する材料は、透過型ターゲット１を支持する強度を有し、透過型ターゲット１及び副Ｘ線発生面６で発生するＸ線の吸収が少ないものが適している。また、透過型ターゲット１で発生した熱をすばやく放熱できるよう熱伝導率の高いものが好ましい。例えばダイヤモンド、窒化シリコン、窒化アルミニウム等を用いることができる。ターゲット支持基板３の厚みは、０．１ｍｍ〜数ｍｍ程度が適当である。また、絶縁性を有する材料を用いても良い。
【００３５】
副Ｘ線発生面６を構成する材料は、融点が高く、Ｘ線発生効率の高いものが好ましい。このような材料としては、原子番号２６以上の金属が適しており、例えばタングステン、タンタル、モリブデン等を用いることができる。副Ｘ線発生面６の厚みは、電子の侵入長以上であることが好ましく、数μｍ以上が好ましい。また、副Ｘ線発生面６は透過型ターゲット１と同じ材質とするのが好ましい。電子放出源７の電子放出部から放出された電子が直接透過型ターゲット１に衝突して発生するＸ線と、透過型ターゲット１で反射した電子が副Ｘ線発生面６に衝突して発生するＸ線とが同じ特性を有するからである。
【００３６】
電子通過路形成部材４を構成する材料は、Ｘ線を遮蔽できるものが好ましい。電子通過路形成部材４は、副Ｘ線発生面６を構成する材料と同じでも良く、その場合は電子通過路形成部材４の表面が副Ｘ線発生面６となる。また、電子通過路形成部材４を構成する材料は、副Ｘ線発生面６を構成する材料と異なっていても良い。また、電子通過路形成部材４を構成する材料は、副Ｘ線発生面６で発生した熱をすばやく放熱できるよう熱伝導率の高いものが望ましい。例えば、タングステン、タンタル、モリブデン、銅、銀、金、ニッケル等を用いることができる。
【００３７】
電子通過路５は、透過型ターゲット１よりも電子放出源７側では、電子１２を透過型ターゲット１の電子線照射領域（Ｘ線発生領域）に導くための通過路になっている。電子通過路形成部材４としてＸ線を遮蔽できる材料を用いると、透過型ターゲット１から電子放出源７側（後方）へ向かって放射されるＸ線は大部分が電子通過路５の内壁で遮蔽される。電子通過路５は、透過型ターゲット１よりも電子放出源７とは反対側にも設けることができる。この場合、電子通過路５は、透過型ターゲット１よりも電子放出源７とは反対側ではＸ線を外部に放出するための通過路になる。電子通過路形成部材４としてＸ線を遮蔽できる材料を用いると、透過型ターゲット１から電子放出源７とは反対側（前方）へ向かって放射されるＸ線のうち不要なＸ線は、電子通過路５の内壁で遮蔽される。電子通過路５は、電子放出源７側から見たときの形状が円形でも良いし、四角形や楕円形等適宜、選択することができる。
【００３８】
電子通過路形成部材４とターゲット部の接合は、ろう付け等により行うことができる。ろう付けによる接合は、真空容器１０の内部を真空状態に保持することが重要である。ろう付けのろう材としては、電子通過路形成部材４の材料や、耐熱温度等により適宜、選択することができる。
【００３９】
本実施形態におけるターゲット部は、図１（ｂ）のように、ターゲット支持基板上に導電層２を設け、導電層２上の中央領域に透過型ターゲット１を設けた構成をとる。図１（ｂ）（ｃ）において、ｄ１は透過型ターゲット１の径、ｄ２は電子通過路５における電子入射側の端部の内径である。ターゲット部と電子通過路形成部材４は不図示のろう材によりろう付けされ、真空容器１０の内部が真空維持されている。図１（ｂ）ではターゲット支持基板３・導電層２が電子通過路形成部材４にろう付けされている。
【００４０】
副Ｘ線（Ｘ線１６）がターゲット部を透過するとき、導電層２、ターゲット支持基板３の２層を透過するものと、透過型ターゲット１、導電層２、ターゲット支持基板３の３層を透過するものがある。透過型ターゲット１は、電子１２を衝突させてＸ線を効率良く発生させる材料や厚さでなければならないので、使用条件に応じて最適化されていなければならない。一方、導電層２は、電子１２が衝突してＸ線を発生させることがほとんどないため、本来の機能である導電性と、Ｘ線透過性を考慮すれば良い。但し、前述のように副Ｘ線のエネルギーがＸ線１５のエネルギーに比べて小さいため、導電層２が透過型ターゲット１と同じ材質、同じ厚さであると、Ｘ線の吸収が大きくなり、充分に副Ｘ線を取り出すことができない。Ｘ線透過性のみを考慮すると、導電層２はないものが最も良いが、前述のチャージアップ防止を考慮すると、できるだけ薄い導電層２が必要となる。
【００４１】
導電層２に用いるＸ線透過性の良い材料としては、軽元素が望ましく、例えばアルミ、チタン、窒化ケイ素、シリコン、グラファイト等を用いることができる。透過型ターゲット１に比して質量の軽いこれらの元素を用いた場合の導電層２の厚さは、導電性がとれれば良く、材料によって異なるが、おおむね０．１ｎｍ以上１μｍ以下あれば良い。導電層２の材料は透過型ターゲット１の材料と同じでも良い。導電層２の材料が透過型ターゲット１の材料と同じ場合、導電層２の厚さは、Ｘ線を透過させるために実質的に支障のない薄さであれば良い。透過型ターゲット１として通常用いられる原子番号２６以上の金属材料であっても、その厚さが薄ければ、Ｘ線の透過率が高いため、導電層２として用いることができる。例えばタングステンを用いた場合には、０．１ｎｍ以上０．２μｍ程度以下であれば、Ｘ線を僅かに遮る程度であり、軽元素の場合と同様に用いることができる。
【００４２】
また、図１（ｂ）では、ターゲット支持基板３上に導電層２、導電層２上に透過型ターゲット１を設けているが、この順でなくても良い。
【００４３】
導電層２上に透過型ターゲット１を設けたターゲット部の場合には、透過型ターゲット１で覆われた領域における導電層２の厚さを０．１ｎｍ以上０．１μｍ以下とするのが好ましい。この範囲の厚さにすることでＸ線放射時の良好な線形性と出力安定性を確保できるからである。尚、導電層２の厚さは、透過型ターゲット１で覆われた領域以外では上記範囲でなくても良い。また、導電層２と透過型ターゲット１が同じ材料の場合には、透過型ターゲット１で覆われた領域における導電層２の厚さは上記範囲でなくても良い。
【００４４】
透過型ターゲット１上に導電層２を設けたターゲット部の場合には、透過型ターゲット１を覆う領域の導電層２の厚さを０．１ｎｍ以上０．１μｍ以下とするのが好ましい。この範囲の厚さにすることで電子が導電層２に直接衝突することにより発生するＸ線量が許容範囲以下になるからである。尚、導電層２の厚さは、透過型ターゲット１を覆う領域以外では電子が導電層２に直接衝突しないため上記範囲でなくても良い。また、導電層２と透過型ターゲット１が同じ材料の場合には、透過型ターゲット１を覆う領域の導電層２の厚さは上記範囲でなくても良い。
【００４５】
以上、本実施形態によれば、副Ｘ線発生面６で副Ｘ線を発生させることができ、透過型ターゲット１で覆われていないターゲット支持基板３の周縁領域を、導電層２で覆っている。このため、この周縁領域では中央領域に比して副Ｘ線の透過性が良好になる。このため、透過型ターゲット１で発生するＸ線に加えて、透過型ターゲット１で発生した反射電子１３により発生する副Ｘ線も、効率良く取り出すことができる。これにより、Ｘ線発生効率を向上させることが可能となる。
【００４６】
また、本実施形態の透過型Ｘ線発生管を構成するターゲット部として、図７（ａ）〜（ｄ）、図８（ａ）〜（ｄ）、図９（ａ）〜（ｆ）に示すターゲット部を適用することもできる。図７（ａ）（ｃ）、図８（ａ）（ｃ）、図９（ａ）（ｃ）（ｅ）はターゲット部の断面図、これらのターゲット部を、透過型ターゲット側から見たときの平面図が、それぞれ図７（ｂ）（ｄ）、図８（ｂ）（ｄ）、図９（ｂ）（ｄ）（ｆ）である。
【００４７】
図７（ａ）（ｂ）のターゲット部は、ターゲット支持基板３上の中央領域に透過型ターゲット１を設け、ターゲット支持基板３上の中央領域以外の領域に導電層２を設けた構成である。透過型ターゲット１は導電層２に接続されている。透過型ターゲット１、導電層２、ターゲット支持基板３の各材料は上述の材料を用いることができる。図７（ａ）（ｂ）のターゲット部では、透過型ターゲット１で覆われていないターゲット支持基板３の周縁領域を、図１（ｂ）（ｃ）のターゲット部と同様に、導電層２で覆っているため、この周縁領域では中央領域に比して副Ｘ線の透過性が良好になる。よって、図１（ｂ）（ｃ）のターゲット部を適用した場合と同様の効果を奏する。
【００４８】
図７（ｃ）（ｄ）のターゲット部は、ターゲット支持基板３上の中央領域に透過型ターゲット１を設け、ターゲット支持基板３上の中央領域以外の領域及び透過型ターゲット１上に導電層２を設けた構成である。透過型ターゲット１は導電層２で覆われている。透過型ターゲット１、導電層２、ターゲット支持基板３の各材料は上述の材料を用いることができる。図７（ｃ）（ｄ）のターゲット部では、透過型ターゲット１で覆われていないターゲット支持基板３の周縁領域を、図１（ｂ）（ｃ）のターゲット部と同様に、導電層２で覆っているため、この周縁領域では中央領域に比して副Ｘ線の透過性が良好になる。よって、図１（ｂ）（ｃ）のターゲット部を適用した場合と同様の効果を奏する。
【００４９】
図８（ａ）（ｂ）のターゲット部は、ターゲット支持基板３上の中央領域に透過型ターゲット１を設け、ターゲット支持基板３上の中央領域以外の領域の一部に中央領域から周縁に延びる導電層２を設けた構成である。透過型ターゲット１は導電層２に接続されている。透過型ターゲット１で覆われていないターゲット支持基板３上の周縁領域において、導電層２はこの周縁領域の一部に設けられており、この周縁領域のその他の部分はターゲット支持基板３の露出面になっている。透過型ターゲット１、導電層２、ターゲット支持基板３の各材料は上述の材料を用いることができる。図８（ａ）（ｂ）のターゲット部では、透過型ターゲット１で覆われていないターゲット支持基板３の周縁領域の一部を、導電層２で覆っているため、図１（ｂ）（ｃ）、図７（ａ）〜（ｄ）のターゲット部よりもこの周縁領域において副Ｘ線の透過性が良好になる。よって、図１（ｂ）（ｃ）、図７（ａ）〜（ｄ）のターゲット部を適用した場合よりもＸ線発生効率を向上させることができる。
【００５０】
図８（ｃ）（ｄ）のターゲット部は、ターゲット支持基板３上の中央領域に透過型ターゲット１を設け、導電層２は設けない構成である。この場合には、ターゲット支持基板３がわずかに導電性を有することが望ましい。導電性が十分でない場合には、チャージアップしないように、使用条件等を制限することが望ましい。透過型ターゲット１、導電層２、ターゲット支持基板３の各材料は上述の材料を用いることができる。図８（ｃ）（ｄ）のターゲット部では、ターゲット支持基板３の中央領域に透過型ターゲット１を設け、導電層２は設けていないため、透過型ターゲット１で覆われていないターゲット支持基板３の周縁領域において副Ｘ線の透過性がより良好になる。よって、図１（ｂ）（ｃ）、図７（ａ）〜（ｄ）、図８（ａ）（ｂ）のターゲット部を適用した場合よりもＸ線発生効率を向上させることができる。
【００５１】
図９（ａ）（ｂ）のターゲット部は、ターゲット支持基板３上の中央領域に導電層２を設け、ターゲット支持基板３上の中央領域以外の領域の一部にも中央領域から周縁に延びる導電層２を設けている。また、ターゲット支持基板３上の中央領域に位置する導電層２上に透過型ターゲット１を設けている。透過型ターゲット１で覆われていないターゲット支持基板３上の周縁領域において、導電層２はこの周縁領域の一部に設けられており、この周縁領域のその他の部分はターゲット支持基板３の露出面になっている。透過型ターゲット１、導電層２、ターゲット支持基板３の各材料は上述の材料を用いることができる。図９（ａ）（ｂ）のターゲット部では、透過型ターゲット１で覆われていないターゲット支持基板３の周縁領域の一部を、導電層２で覆っているため、図１（ｂ）（ｃ）、図７（ａ）〜（ｄ）のターゲット部よりもこの周縁領域において副Ｘ線の透過性が良好になる。よって、図１（ｂ）（ｃ）、図７（ａ）〜（ｄ）のターゲット部を適用した場合よりもＸ線発生効率を向上させることができる。
【００５２】
図９（ｃ）（ｄ）のターゲット部は、ターゲット支持基板３上の中央領域に透過型ターゲット１を設け、ターゲット支持基板３上の中央領域以外の領域及び透過型ターゲット１上の周縁領域に導電層２を設けた構成である。透過型ターゲット１、導電層２、ターゲット支持基板３の各材料は上述の材料を用いることができる。図９（ｃ）（ｄ）のターゲット部では、透過型ターゲット１で覆われていないターゲット支持基板３の周縁領域を、図１（ｂ）（ｃ）のターゲット部と同様に、導電層２で覆っているため、この周縁領域では中央領域に比して副Ｘ線の透過性が良好になる。よって、図１（ｂ）（ｃ）のターゲット部を適用した場合と同様の効果を奏する。
【００５３】
図９（ｅ）（ｆ）のターゲット部は、ターゲット支持基板３上の中央領域以外の領域に導電層２を設け、ターゲット支持基板３上の中央領域及びその周縁の導電層２上に透過型ターゲット１を設けた構成である。導電層２の一部は透過型ターゲット１で覆われている。透過型ターゲット１、導電層２、ターゲット支持基板３の各材料は上述の材料を用いることができる。図９（ｅ）（ｆ）のターゲット部では、透過型ターゲット１で覆われていないターゲット支持基板３の周縁領域を、図１（ｂ）（ｃ）のターゲット部と同様に、導電層２で覆っているため、この周縁領域では中央領域に比して副Ｘ線の透過性が良好になる。よって、図１（ｂ）（ｃ）のターゲット部を適用した場合と同様の効果を奏する。
【００５４】
〔第２の実施形態〕
次に、図５（ａ）を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、電子通過路形成部材４及び電子通過路５の形状が第１の実施形態と異なっており、電子通過路形成部材４及び電子通過路５の形状以外で共通する部分については、第１の実施形態と同様とすることができる。本実施形態において、透過型ターゲット１、導電層２、ターゲット支持基板３からなるターゲット部は、第１の実施形態で説明したターゲット部のいずれかを適用することができる。
【００５５】
図５（ａ）は、本実施形態の透過型ターゲット１近傍の拡大図である。周囲を電子通過路形成部材４で囲むことにより両端が開口した電子通過路５が形成されている。本実施形態では、電子通過路５の少なくとも透過型ターゲット側の端部における断面積が、透過型ターゲットとは反対側に比して透過型ターゲット側が拡大し、透過型ターゲット側の端部の断面積は連続的に拡大している。また、図５（ａ）に示すように電子通過路５は、透過型ターゲット１に垂直な方向における断面形状が、透過型ターゲット１側を下側とした時に上凸状の円弧形状を有している。更に、電子通過路５の断面積が拡大した領域の内壁面は、副Ｘ線発生面６となっている。尚、電子通過路５の断面積が拡大した領域の内壁面の少なくとも一部が副Ｘ線発生面６となっていれば良い。副Ｘ線発生面６は、電子通過路５の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路５内に電子通過路５とは別部材で形成されていても良い。
【００５６】
上記構成において、電子放出源７より放出された電子１２は、電子通過路５を通過して、透過型ターゲット１に衝突し、Ｘ線が発生する。この時発生したＸ線１５は、ターゲット支持基板３を透過して透過型Ｘ線発生管１１の外部に放出される。また、透過型ターゲット１に電子１２が衝突した際に生成された反射電子１３は、副Ｘ線発生面６に衝突しＸ線を発生する。この時発生したＸ線１６はターゲット支持基板３を透過して透過型Ｘ線発生管１１の外部に放出される。
【００５７】
本実施形態では、副Ｘ線発生面６の断面形状が、透過型ターゲット１側を下側とした時に上凸状の円弧形状になっているため、副Ｘ線発生面６で発生したＸ線１６が副Ｘ線発生面６内で吸収される割合が低く、Ｘ線１６の取り出し量を増大できる。
【００５８】
本実施形態において、副Ｘ線発生面６が形成される領域の好ましい範囲は、第１の実施形態と同様である。即ち、電子通過路５の開口幅を２Ｒとした時に、距離Ｚが４Ｒ以下、少なくとも２Ｒ以下の領域に副Ｘ線発生面６を形成するのが望ましい。さらに、電子通過路形成部材３の開口の大きさ２Ｒと副Ｘ線発生面の形成距離Ｚは、（２Ｒ≦Ｚ≦２０Ｒ）の関係を満たすことが望ましい。さらに、好ましくは、（４Ｒ≦Ｚ≦２０Ｒ）の関係を満たすことが望ましい。
【００５９】
また、本実施形態における副Ｘ線発生面６と透過型ターゲット１の配置としては、断面形状が上凸状の円弧形状である副Ｘ線発生面６を、透過型ターゲット１の電子が照射される側の上方を覆うように張り出して配置しても良い。他にも、透過型ターゲット１に直接電子が照射されることにより発生するＸ線と副Ｘ線とが重畳されて外部に取出し可能となるように、断面形状が上凸状の円弧形状である副Ｘ線発生面６と透過型ターゲット１を配置しても良い。この配置の場合、透過型ターゲット１としては、照射された電子の２０％〜６０％を反射する材料を用いることができる。これらの配置の場合でも、副Ｘ線発生面６は、電子通過路５の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路５内に電子通過路５とは別部材で形成されていても良い。
【００６０】
副Ｘ線発生面６の形態を、副Ｘ線発生面６に反射電子が照射されることで生じたＸ線であって、透過型ターゲット１の電子が照射される領域を透過するＸ線量を増大させる形態としても良い。
【００６１】
以上、本実施形態によれば、ターゲット部を第１の実施形態と同様の構成とし、透過型ターゲット１で発生するＸ線１５に加えて、透過型ターゲット１で発生した反射電子１３により発生するＸ線１６も、効率良く取り出す構成とする。これにより、Ｘ線発生効率を向上させることができる。
【００６２】
〔第３の実施形態〕
次に、図５（ｂ）を用いて、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、電子通過路形成部材４及び電子通過路５の形状が第１の実施形態と異なっており、電子通過路形成部材４及び電子通過路５の形状以外で共通する部分については、第１の実施形態と同様とすることができる。本実施形態において、透過型ターゲット１、導電層２、ターゲット支持基板３からなるターゲット部は、第１の実施形態で説明したターゲット部のいずれかを適用することができる。
【００６３】
図５（ｂ）は、本実施形態の透過型ターゲット１近傍の拡大図である。周囲を電子通過路形成部材４で囲むことにより両端が開口した電子通過路５が形成されている。本実施形態では、電子通過路５の少なくとも透過型ターゲット側の端部における断面積が、透過型ターゲットとは反対側に比して透過型ターゲット側が拡大し、透過型ターゲット側の端部の断面積は連続的に拡大している。また、図５（ｂ）に示すように電子通過路５は、透過型ターゲット１に垂直な方向における断面形状が、透過型ターゲット１側を下側とした時に下凸状の円弧形状を有している。更に、電子通過路５の断面積が拡大した領域の内壁面は、副Ｘ線発生面６となっている。尚、電子通過路５の断面積が拡大した領域の内壁面の少なくとも一部が副Ｘ線発生面６となっていれば良い。副Ｘ線発生面６は、電子通過路５の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路５内に電子通過路５とは別部材で形成されていても良い。
【００６４】
上記構成において、電子放出源７より放出された電子１２は、電子通過路５を通過して、透過型ターゲット１に衝突し、Ｘ線が発生する。この時発生したＸ線１５は、ターゲット支持基板３を透過して透過型Ｘ線発生管１１の外部に放出される。また、透過型ターゲット１に電子１２が衝突した際に生成された反射電子１３は、副Ｘ線発生面６に衝突しＸ線を発生する。この時発生したＸ線１６はターゲット支持基板３を透過して透過型Ｘ線発生管１１の外部に放出される。
【００６５】
本実施形態では、副Ｘ線発生面６の断面形状が、透過型ターゲット１側を下側とした時に下凸状の円弧形状になっているため、副Ｘ線発生面６で発生したＸ線１６が副Ｘ線発生面６内で吸収される割合が低く、Ｘ線１６の取り出し量を増大できる。
【００６６】
本実施形態において、副Ｘ線発生面６が形成される領域の好ましい範囲は、第１の実施形態と同様である。即ち、電子通過路５の開口幅を２Ｒとした時に、距離Ｚが４Ｒ以下、少なくとも２Ｒ以下の領域に副Ｘ線発生面６を形成するのが望ましい。さらに、電子通過路形成部材３の開口の大きさ２Ｒと副Ｘ線発生面の形成距離Ｚは、（２Ｒ≦Ｚ≦２０Ｒ）の関係を満たすことが望ましい。さらに、好ましくは、（４Ｒ≦Ｚ≦２０Ｒ）の関係を満たすことが望ましい。
【００６７】
また、本実施形態における副Ｘ線発生面６と透過型ターゲット１の配置としては、断面形状が下凸状の円弧形状である副Ｘ線発生面６を、透過型ターゲット１の電子が照射される側の上方を覆うように張り出して配置しても良い。他にも、透過型ターゲット１に直接電子が照射されることにより発生するＸ線と副Ｘ線とが重畳されて外部に取出し可能となるように、断面形状が下凸状の円弧形状である副Ｘ線発生面６と透過型ターゲット１を配置としても良い。この配置の場合、透過型ターゲット１としては、照射された電子の２０％〜６０％を反射する材料を用いることができる。これらの配置の場合でも、副Ｘ線発生面６は、電子通過路５の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路５内に電子通過路５とは別部材で形成されていても良い。
【００６８】
副Ｘ線発生面６の形態を、副Ｘ線発生面６に反射電子が照射されることで生じたＸ線であって、透過型ターゲット１の電子が照射される領域を透過するＸ線量を増大させる形態としても良い。
【００６９】
以上、本実施形態によれば、ターゲット部を第１の実施形態と同様の構成とし、透過型ターゲット１で発生するＸ線１５に加えて、透過型ターゲット１で発生した反射電子１３により発生するＸ線１６も、効率良く取り出す構成とする。これにより、Ｘ線発生効率を向上させることができる。
【００７０】
〔第４の参考実施形態〕
次に、図６（ａ）を用いて、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態では、電子通過路形成部材４及び電子通過路５の形状が第１の実施形態と異なっており、電子通過路形成部材４及び電子通過路５の形状以外で共通する部分については、第１の実施形態と同様とすることができる。本実施形態において、透過型ターゲット１、導電層２、ターゲット支持基板３からなるターゲット部は、第１の実施形態で説明したターゲット部のいずれかを適用することができる。
【００７１】
図６（ａ）は、本実施形態の透過型ターゲット１近傍の拡大図である。周囲を電子通過路形成部材４で囲むことにより両端が開口した電子通過路５が形成されている。本実施形態では、電子通過路５の少なくとも透過型ターゲット側の端部における断面積が、透過型ターゲットとは反対側に比して透過型ターゲット側が拡大し、透過型ターゲット側の端部の断面積は段差を伴い拡大している。更に、電子通過路５の断面積が拡大した領域の内壁面は、副Ｘ線発生面６となっている。尚、電子通過路５の断面積が拡大した領域の内壁面の少なくとも一部が副Ｘ線発生面６となっていれば良い。本実施形態においては、副Ｘ線発生面６は、透過型ターゲット１と水平方向の副Ｘ線発生面６１と、垂直方向の副Ｘ線発生面６２から構成される。副Ｘ線発生面６１は透過型ターゲット１と水平に設けられていなくても良いし、副Ｘ線発生面６２は透過型ターゲット１と垂直に設けられていなくても良い。副Ｘ線発生面６１と副Ｘ線発生面６２とのなす角度は９０°でなくても良い。副Ｘ線発生面６は、電子通過路５の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路５内に電子通過路５とは別部材で形成されていても良い。
【００７２】
上記構成において、電子放出源７より放出された電子１２は、電子通過路５を通過して、透過型ターゲット１に衝突し、Ｘ線が発生する。この時発生したＸ線１５は、ターゲット支持基板３を透過して透過型Ｘ線発生管１１の外部に放出される。また、透過型ターゲット１に電子１２が衝突した際に生成された反射電子１３の一部は、副Ｘ線発生面６１に衝突しＸ線を発生し、反射電子１３の別の一部は、副Ｘ線発生面６２に衝突しＸ線を発生する。この時発生したＸ線１６はターゲット支持基板３を透過して透過型Ｘ線発生管１１の外部に放出される。
【００７３】
本実施形態では、副Ｘ線発生面６１が透過型ターゲット１と水平方向に形成されているため、副Ｘ線発生面６１で発生したＸ線１６が副Ｘ線発生面６１内で吸収される割合が低く、Ｘ線１６の取り出し量を増大できる。
【００７４】
本実施形態において、副Ｘ線発生面６が形成される領域の好ましい範囲について説明する。図４より、反射電子の衝突密度は透過型ターゲット１に近い（Ｚ＜１Ｒ）ところで最大となるため、副Ｘ線発生面６１は、透過型ターゲット１に比較的近いところに形成するのが望ましい。但し、副Ｘ線発生面６２もＸ線発生に寄与することから、副Ｘ線発生面６１及び副Ｘ線発生面６２で発生するＸ線の総和量が最も多くなるように、距離Ｚ’を決めるのが望ましい。
【００７５】
また、本実施形態における副Ｘ線発生面６と透過型ターゲット１の配置としては、副Ｘ線発生面６１・副Ｘ線発生面６２を、透過型ターゲット１の電子が照射される側の上方を覆うように張り出して配置しても良い。他にも、透過型ターゲット１に直接電子が照射されることにより発生するＸ線と副Ｘ線とが重畳されて外部に取出し可能となるように、副Ｘ線発生面６１・副Ｘ線発生面６２と透過型ターゲット１を配置しても良い。この配置の場合、透過型ターゲット１としては、照射された電子の２０％〜６０％を反射する材料を用いることができる。これらの配置の場合でも、副Ｘ線発生面６は、電子通過路５の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路５内に電子通過路５とは別部材で形成されていても良い。
【００７６】
副Ｘ線発生面６の形態を、副Ｘ線発生面６に反射電子が照射されることで生じたＸ線であって、透過型ターゲット１の電子が照射される領域を透過するＸ線量を増大させる形態としても良い。
【００７７】
以上、本実施形態によれば、ターゲット部を第１の実施形態と同様の構成とし、透過型ターゲット１で発生するＸ線１５に加えて、透過型ターゲット１で発生した反射電子１３により発生するＸ線１６も、効率良く取り出す構成とする。これにより、Ｘ線発生効率を向上させることができる。
【００７８】
〔第５の参考実施形態〕
次に、図６（ｂ）を用いて、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態では、電子通過路形成部材４及び電子通過路５の形状の一部が第４の実施形態と異なっており、電子通過路形成部材４及び電子通過路５の形状以外で共通する部分については、第５の実施形態と同様とすることができる。本実施形態において、透過型ターゲット１、導電層２、ターゲット支持基板３からなるターゲット部は、第１の実施形態で説明したターゲット部のいずれかを適用することができる。
【００７９】
図６（ｂ）は、本実施形態の透過型ターゲット１近傍の拡大図である。周囲を電子通過路形成部材４で囲むことにより両端が開口した電子通過路５が形成されている。本実施形態では、電子通過路５の途中に、電子通過路５の内壁面から突出した部分（以下、「突出部」という。）を有している。前記突出部は透過型ターゲット１側から見たときに環状の形状になるように設けられるのが好ましい。前記突出部は電子通過路５と同じ部材であっても良いし、電子通過路５とは別部材で形成されていても良い。また、電子通過路５の透過型ターゲット側の端部から前記突出部までが副Ｘ線発生面６２、前記突出部の透過型ターゲット１に対向する領域が副Ｘ線発生面６１となっており、副Ｘ線発生面６は副Ｘ線発生面６１と副Ｘ線発生面６２からなる。副Ｘ線発生面６１は透過型ターゲット１と水平に設けられていなくても良いし、副Ｘ線発生面６２は透過型ターゲット１と垂直に設けられていなくても良い。副Ｘ線発生面６１と副Ｘ線発生面６２とのなす角度は９０°でなくても良い。副Ｘ線発生面６は、電子通過路５の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路５内に電子通過路５とは別部材で形成されていても良い。
【００８０】
本実施形態において、副Ｘ線発生面６が形成される領域の好ましい範囲は、第４の実施形態と同様である。即ち、副Ｘ線発生面６１は、透過型ターゲット１に比較的近いところに形成するのが望ましい。但し、副Ｘ線発生面６２もＸ線発生に寄与することから、副Ｘ線発生面６１及び副Ｘ線発生面６２で発生するＸ線の総和量が最も多くなるように、距離Ｚ’を決めるのが望ましい。
【００８１】
また、本実施形態における副Ｘ線発生面６と透過型ターゲット１の配置としては、副Ｘ線発生面６１・副Ｘ線発生面６２を、透過型ターゲット１の電子が照射される側の上方を覆うように張り出して配置しても良い。他にも、透過型ターゲット１に直接電子が照射されることにより発生するＸ線と副Ｘ線とが重畳されて外部に取出し可能となるように、副Ｘ線発生面６１・副Ｘ線発生面６２と透過型ターゲット１を配置しても良い。この配置の場合、透過型ターゲット１としては、照射された電子の２０％〜６０％を反射する材料を用いることができる。これらの配置の場合でも、副Ｘ線発生面６は、電子通過路５の内壁面の一部として形成されていても良いし、電子通過路５内に電子通過路５とは別部材で形成されていても良い。
【００８２】
以上、本実施形態でも、ターゲット部を第１の実施形態と同様の構成とし、透過型ターゲット１で発生するＸ線１５に加えて、透過型ターゲット１で発生した反射電子１３により発生するＸ線１６も、効率良く取り出す構成とする。これにより、Ｘ線発生効率を向上させることができる。
【００８３】
上記では、第１〜第５の実施形態を挙げて本発明について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、例えば第１〜第５の実施形態のいずれかを組み合わせた形状も本発明に含まれる。
【００８４】
〔第６の実施形態〕
次に、図１０を用いて透過型Ｘ線発生管を備えた本発明の透過型Ｘ線発生装置、及びＸ線撮影装置について説明する。図１０は本実施形態の透過型Ｘ線発生装置及びＸ線撮影装置の構成図である。
【００８５】
まず、本発明に用いられる透過型Ｘ線発生管１１を備えた透過型Ｘ線発生装置３０について説明する。透過型Ｘ線発生装置３０は、外囲器２１の内部に、透過型Ｘ線発生管１１を収納している。外囲器２１には、Ｘ線取出し窓２２が備えられており、透過型Ｘ線発生管１１より放出されたＸ線は、Ｘ線取出し窓２２を透過して、透過型Ｘ線発生装置３０外部に放出される。
【００８６】
外囲器２１の内部に透過型Ｘ線発生管１１を収納した余空間には絶縁性媒体２４が充填されていても良い。絶縁性媒体２４としては、例えば絶縁媒体及び透過型Ｘ線発生管１１の冷却媒体としての役割を有する電気絶縁油を用いるのが好ましい。電気絶縁油としては、鉱油、シリコーン油等が好適に用いられる。その他に使用可能な絶縁性媒体２４としては、フッ素系電気絶縁液体等が挙げられる。
【００８７】
また、外囲器２１の内部には、本実施形態のように不図示の回路基板及び絶縁トランス等から構成される電圧制御部２３を設けても良い。電圧制御部２３を設けた場合、例えば透過型Ｘ線発生管１１に、電圧制御部２３から電圧信号が印加されＸ線の発生を制御することができる。
【００８８】
次に、本実施形態の透過型Ｘ線発生装置３０を用いたＸ線撮影装置について説明する。このＸ線撮影装置は、透過型Ｘ線発生装置３０、Ｘ線検出器３１、信号処理部３２、装置制御部３３及び表示部３４を備えている。Ｘ線検出器３１は信号処理部３２を介して装置制御部３３に接続され、装置制御部３３は表示部３４及び電圧制御部２３に接続されている。
【００８９】
透過型Ｘ線発生装置３０における処理は装置制御部３３によって統括制御される。例えば、装置制御部３３は透過型Ｘ線発生装置３０とＸ線検出器３１によるＸ線撮影を制御する。透過型Ｘ線発生装置３０から放出されたＸ線は、被検体３５を介してＸ線検出器３１で検出され、被検体３５のＸ線透過画像が撮影される。撮影されたＸ線透過画像は表示部３４に表示される。また例えば、装置制御部３３は透過型Ｘ線発生装置３０の駆動を制御し、電圧制御部２３を介して透過型Ｘ線発生管１１に印加される電圧信号を制御する。
【００９０】
以上、本実施形態によれば、透過型ターゲット１で発生するＸ線１５に加えて、透過型ターゲット１で発生した反射電子１３により発生するＸ線１６も効率良く取り出せるため、Ｘ線発生効率を向上させた透過型Ｘ線発生装置及びＸ線撮影装置を実現できる。
【実施例】
【００９１】
以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて詳細に説明する。
【００９２】
［実施例１］
本実施例の透過型Ｘ線発生装置は、図１（ａ）に示す透過型Ｘ線発生装置であり、図１（ｂ）のターゲット部と、電子通過路５を有する電子通過路形成部材４と、副Ｘ線発生面６とで構成されるアノードを有する。まず、ターゲット支持基板３として厚さ１ｍｍ、直径５ｍｍの単結晶ダイヤモンド基板を用い、ダイヤモンド基板の表面（電子を入射させる側の面）の全面に、導電層２としてチタンを０．１μｍ成膜した。次に、ダイヤモンド基板の表面におけるチタンを成膜した中央領域に、透過型ターゲット１として直径１ｍｍのタングステン層を５μｍ成膜し、図１（ｂ）のターゲット部を作製した。続いて、電子通過路形成部材４としてタングステンを用い、電子通過路形成部材４に直径１．５ｍｍの電子通過路５を形成した。その後、電子通過路形成部材４にターゲット支持基板３・導電層２をろう付けして図１（ｂ）のアノードを作製した。このアノードを用いて図１（ａ）の透過型Ｘ線発生装置を作製した。
【００９３】
［実施例２］
本実施例の透過型Ｘ線発生装置は、図７（ａ）のターゲット部を有する透過型Ｘ線発生装置である。ターゲット部を除いては、実施例１と同様である。まず、ターゲット支持基板３として厚さ１ｍｍ、直径５ｍｍの単結晶ダイヤモンド基板を用い、ダイヤモンド基板の表面の中央領域に、透過型ターゲット１として直径１ｍｍのタングステン層を５μｍ成膜した。次に、ダイヤモンド基板の表面におけるタングステン層を成膜した領域以外の全面に、導電層２としてチタンを０．１μｍ成膜し、図７（ａ）のターゲット部を作製した。その後、実施例１と同様にしてアノードを作製し、このアノードを用いて実施例１と同様にして透過型Ｘ線発生装置を作製した。
【００９４】
［実施例３］
本実施例の透過型Ｘ線発生装置は、図７（ｃ）のターゲット部を有する透過型Ｘ線発生装置である。ターゲット部を除いては、実施例１と同様である。まず、ターゲット支持基板３として厚さ１ｍｍ、直径５ｍｍの単結晶ダイヤモンド基板を用い、ダイヤモンド基板の表面の中央領域に、透過型ターゲット１として直径１ｍｍのタングステン層を５μｍ成膜した。次に、ダイヤモンド基板の表面におけるタングステン層を成膜した領域を含む全面に、導電層２としてチタンを０．１μｍ成膜し、図７（ｃ）のターゲット部を作製した。その後、実施例１と同様にしてアノードを作製し、このアノードを用いて実施例１と同様にして透過型Ｘ線発生装置を作製した。
【００９５】
［実施例４］
本実施例の透過型Ｘ線発生装置は、図７（ｃ）のターゲット部を有する透過型Ｘ線発生装置である。導電層２としてタングステンを用いた点が実施例３と異なる。ターゲット部を除いては、実施例１と同様である。まず、ターゲット支持基板３として厚さ１ｍｍ、直径５ｍｍ単結晶ダイヤモンド基板を用い、ダイヤモンド基板の表面の中央領域に、透過型ターゲット１として直径１ｍｍのタングステン層を５μｍ成膜した。次に、ダイヤモンド基板の表面におけるタングステン層を成膜した領域を含む全面に、導電層２としてタングステンを０．１μｍ成膜し、図７（ｃ）のターゲット部を作製した。その後、実施例１と同様にしてアノードを作製し、このアノードを用いて実施例１と同様にして透過型Ｘ線発生装置を作製した。
【００９６】
［実施例５］
本実施例の透過型Ｘ線発生装置は、図８（ａ）のターゲット部を有する透過型Ｘ線発生装置である。ターゲット部を除いては、実施例１と同様である。まず、ターゲット支持基板３として厚さ１ｍｍ、直径５ｍｍの単結晶ダイヤモンド基板を用い、ダイヤモンド基板の表面の中央領域に、透過型ターゲット１として直径１ｍｍのタングステン層を５μｍ成膜した。次に、ダイヤモンド基板の表面におけるタングステン層を成膜した領域以外に、タングステン層に接して、チタンを幅０．３ｍｍ、厚さ０．１μｍでダイヤモンド基板の表面の周縁まで成膜し、図８（ａ）のターゲット部を作製した。その後、実施例１と同様にしてアノードを作製し、このアノードを用いて実施例１と同様にして透過型Ｘ線発生装置を作製した。
【００９７】
［実施例６］
本実施例の透過型Ｘ線発生装置は、図８（ｃ）のターゲット部を有する透過型Ｘ線発生装置である。ターゲット部を除いては、実施例１と同様である。まず、ターゲット支持基板３として厚さ１ｍｍ、直径５ｍｍの単結晶ダイヤモンド基板を用い、ダイヤモンド基板の表面の中央領域に、透過型ターゲット１として直径１ｍｍのタングステン層を５μｍ成膜し、図８（ｃ）のターゲット部を作製した。導電層２は設けなかった。その後、実施例１と同様にしてアノードを作製し、このアノードを用いて実施例１と同様にして透過型Ｘ線発生装置を作製した。
【００９８】
［比較例］
比較例として、ターゲット支持基板３の表面の全面に透過型ターゲット１を設けたターゲット部を有する透過型Ｘ線発生装置を作製した。ターゲット部を除いては、実施例１と同様である。まず、ターゲット支持基板３として厚さ１ｍｍ、直径５ｍｍの単結晶ダイヤモンド基板を用い、ダイヤモンド基板の表面の全面に、透過型ターゲット１としてタングステン層を５μｍ成膜し、比較例のターゲット部を作製した。その後、実施例１と同様にしてアノードを作製し、このアノードを用いて実施例１と同様にして本比較例の透過型Ｘ線発生装置を作製した。
【００９９】
＜試験方法＞
上記実施例と比較例で作製した透過型Ｘ線発生装置の透過型Ｘ線発生管１１から得られるＸ線量を比較するために、電離箱方式のＸ線測定器により測定した。透過型Ｘ線発生管１１への印加電圧を６０ｋＶと１００ｋＶ、電流を１ｍＡ、作動時間を０．１秒に設定して透過型Ｘ線発生管１１を作動した。Ｘ線量の測定は、ターゲット部の位置から１ｍ離れた位置にＸ線測定器を設置して実施した。
【０１００】
＜測定結果及び評価＞
上記実施例と比較例において、上記試験方法に基づいて透過型Ｘ線発生管１１から得られるＸ線量を測定した結果を表１に示す。表１では、実施例１〜６における６０ｋＶ、１００ｋＶでのＸ線量を、比較例における６０ｋＶ、１００ｋＶでのＸ線量をそれぞれ１００としたときの値で示している。６０ｋＶの場合の実施例１〜６のＸ線量は１１４〜１１８、１００ｋＶの場合の実施例１〜６のＸ線量は１０８〜１１０であり、いずれの実施例でも比較例よりも多くのＸ線量を得ることができた。印加電圧６０ｋＶの場合の方が１００ｋＶの場合よりも多くのＸ線量を得ることができたのは、Ｘ線のエネルギーが低いために、電子線が直接照射される領域以外の成膜をなくし又は薄くすることによって、吸収されるＸ線が少ないためと考えられる。
【０１０１】
【表１】
0005871529.tif 000002
【符号の説明】
【０１０２】
１：透過型ターゲット、２：導電層、３：ターゲット支持基板、４：電子通過路形成部材、５：電子通過路、６、６１、６２：副Ｘ線発生面、７：電子放出源、８：引出し電極、９：レンズ電極、１０：真空容器、１１：透過型Ｘ線発生管、１２：電子、１３：反射電子、１４〜１６：Ｘ線、２１：外囲器、２２：Ｘ線取出し窓、２３：電圧制御部、２４：絶縁性媒体、３０：透過型Ｘ線発生装置、３１：Ｘ線検出器、３２：信号処理部、３３：装置制御部、３４：表示部、３５：被検体
【図１】
0005871529.tif 000003
【図２】
0005871529.tif 000004
【図３】
0005871529.tif 000005
【図４】
0005871529.tif 000006
【図５】
0005871529.tif 000007
【図６】
0005871529.tif 000008
【図７】
0005871529.tif 000009
【図８】
0005871529.tif 000010
【図９】
0005871529.tif 000011
【図１０】
0005871529.tif 000012