(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線放射装置に関するターゲットアセンブリであって、前記アセンブリが、
少なくとも一つの導電性壁を有する真空チャンバと；
前記導電性壁を通って突き出る絶縁要素と；
前記導電性壁から最も遠い前記絶縁要素の端部へ前記チャンバの外側から前記絶縁要素に沿って伸びる導電性高電圧素子と；
前記絶縁要素の前記端部に配され、且つ、前記高電圧素子に電気的に接続されたＸ線発生ターゲットと；
前記絶縁要素の前記端部に配され、且つ、前記絶縁要素の外面と前記導電性壁の内面との間のジャンクションから放出される電子の前記絶縁要素の前記外面へ向かう加速を抑制するように構成された、抑制電極と、を含み、
前記抑制電極が、前記絶縁要素の前記端部から外側に向かってテーパー形状をとるテーパー部を有し、
前記抑制電極は、前記抑制電極が前記導電性壁に近づくにつれて、前記絶縁要素の外面から徐々に離れる、ターゲットアセンブリ。
【請求項２】
前記抑制電極が、前記高電圧素子に電気的に接続された、請求項１に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項３】
前記抑制電極が、前記導電性壁に向かって前記絶縁要素の前記端部から伸びる、請求項１又は２に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項４】
前記抑制電極が、前記絶縁要素の長さの少なくとも一部を囲む、請求項１、２又は３に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項５】
前記抑制電極が、前記電極の前記外面に実質的に平行である前記導電性壁に最も近い平行部を有する、請求項１から４の何れか一項に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項６】
前記抑制電極が、シートで形成された、請求項１から５の何れか一項に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項７】
前記抑制電極が、金属で形成された、請求項１から６の何れか一項に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項８】
前記高電圧素子が、導体である、請求項１から７の何れか一項に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項９】
前記抑制電極が、前記導電性壁の最も近くの端で肉厚領域を有する、請求項１から８の何れか一項に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項１０】
前記導電性壁に面する前記抑制電極のエッジが、丸くされた、請求項１から９の何れか一項に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項１１】
前記Ｘ線発生ターゲットが、ターゲット筐体において支持される、請求項１から１０の何れか一項に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項１２】
前記抑制電極が、前記ターゲット筐体から伸びる、請求項１１に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項１３】
前記真空チャンバが、電子ビームを受け入れるための開口部を有する、請求項１から１２の何れか一項に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項１４】
前記真空チャンバが、前記Ｘ線発生ターゲットから発生したＸ線を通すための開口部を有する、請求項１１、１２又は１３に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項１５】
前記導電性壁が、平坦な内面を有する、請求項１から１４の何れか一項に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項１６】
前記高電圧素子が、前記導電性壁に対して少なくとも＋１００ｋＶの電位を提供するように配される、請求項１から１５の何れか一項に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項１７】
前記高電圧素子が、前記導電性壁に対して少なくとも＋１５０ｋＶの電位を提供するように配される、請求項１から１６の何れか一項に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項１８】
前記高電圧素子が、前記導電性壁に対して少なくとも＋２００ｋＶの電位を提供するように配される、請求項１から１７の何れか一項に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項１９】
前記導電性壁が、接地されるように配される、請求項１から１８の何れか一項に記載のターゲットアセンブリ。
【請求項２０】
請求項１から１９の何れか一項に記載のターゲットアセンブリと、
前記Ｘ線発生ターゲットに向かって電子のビームを加速するように配され、それによってＸ線照射を発生する電子ビーム装置と、を含むＸ線放射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、Ｘ線放射装置に、及び特に、このような装置に関するターゲットアセンブリに関する。本開示は、接地に対してＸ線放射ターゲットの電位を高めることによって、より高いＸ線放射エネルギーを達成することが可能なターゲットアセンブリを提供する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線イメージング、計測及び分光システムにおいて、比較的により高いＸ線エネルギーを備える、つまり、より短いＸ線波長を備えるＸ線ビームの放射を達成するための必要性がしばしば存在する。このようなビームは、イメージング装置において、特に微小焦点イメージング装置において用いられるとき特に、改善された分解能・線侵入、それゆえ改善されたコントラスト及び分解能を提供し得る。
【０００３】
Ｘ線放射装置において、Ｘ線放射は、加速された電子のビームを、Ｘ線発生材料のターゲット、通常はタングステン等の比較的高い原子番号（Ｚ）を備える金属と相互作用させることによって達成される。電子は、ターゲットよりも比較的により負の電位のソースからの放射によって加速されて、ソースから放出される電子が、ターゲットへ向かってソースから離れて加速するようになる。例えば、熱電子放射は、加速のための適切な電子を発生するために用いられ得る。
【０００４】
電子ビーム発生及びＸ線放射は通常、高い真空条件下で実施される。なぜなら、電子ビーム装置における空気の存在は、電子ビームの吸収を引き起こし得、高エネルギー電子、それゆえＸ線を生成するのに必要とされる高い電位差の維持を阻み得るからである。しかしながら、超高真空システムにおいてでさえ、ますますより大きい加速電位を達成することにおける困難性が存在する。なぜなら、それが取り囲まれる真空チャンバの壁に対してソースの電位を増加させることは、真空破壊及び高い電位差の消失のリスクを増加させて、故障につながるからである。これは、真空チャンバのサイズを増加させることによってある程度緩和され得るが、これは、装置をかさばらせ、高価にし、製造を困難にさせる。
【０００５】
したがって、電子ソースと真空チャンバの壁との間の高い負の電位差、及び、真空チャンバの壁とＸ線ターゲットとの間の高い正の電位差を有することが、Ｘ線システムの修正された形において提案されてきた。ときどきバイポーラシステムと呼ばれるこのような設計では、電子ビームは、電子ソースから離れて加速されるのみではなく、ターゲットに向かって加速される。総加速電位は、ソースとターゲットとの間の電位における差異であるが、装置は、従来の装置と比較して小さいことがある。なぜなら、ｉ）ソースとチャンバ、及びｉｉ）チャンバとターゲット、の各々の間の電位差が、総加速電位よりも非常に小さいからである。したがって、真空破壊のリスクが緩和される。さらに、接地電位で従来は保持される磁気集束レンズは、負のカソード電極と正のターゲットとの間のビームトンネルにおいて介在し得る。
【０００６】
しかしながら、このような構成を実現することにおいて、装置の正の部品、つまり、高電圧ターゲットを含む装置の部分の安定性における問題が存在してきた。
【０００７】
このようなターゲットアセンブリに関する候補の構成は、図１において断面において示される。図１では、ターゲットアセンブリ９０は、ターゲット装置に関するエンクロージャを画定する真空チャンバ９１を有する。真空チャンバ９１は、典型的には１０−５ｍｂａｒ又はより良い、十分に高い真空を維持するように適合される。このような真空は、エンクロージャが適切に真空封止されることを確実にすることによって、及びその後、ターボポンプ等の適切な真空ポンプをポンプポートに適用すること（図示されない）によって、達成され得る。高真空は、電子ビームを支持するのに必要不可欠である。
【０００８】
真空チャンバ９１は、地面との接続によって（図示されない）、接地電位で保持される。
【０００９】
少なくとも一つの壁９２は、導電性であり、有利にはエンクロージャ全体が、静電気蓄積を避けるために導電性である。少なくとも一つの導電性壁９２、及びまた真空チャンバ９１全体、を形成するための適切な導電性材料は、アルミニウムである。
【００１０】
わずかにテーパー形状をとる、棒状絶縁要素９３は、真空チャンバ９１の導電性壁９２を通って突き出る。絶縁要素９３は、例えば、エポキシ樹脂又はポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂等の絶縁性樹脂で形成され得る。絶縁要素９３は、チャンバ９１の外側に配される高電圧源に接続され得る、絶縁要素と同軸に配された高電圧導体９４を含む。
【００１１】
図１に示される構成では、絶縁要素９３及び導体９４は各々、２部品構成を有し、高電圧ソースからのチャンバの容易な結合及び分離を可能にする。絶縁要素９３は、例えば、第１テーパーロッド内で形成された内部テーパー空洞を有する第１テーパーロッドと、第１テーパーロッド内に収容されるために第１テーパーロッドの内部テーパーに一致するための外部テーパーを有する第２テーパーロッドと、の組み合わせによって形成され得るそして、導体９４は、例えば、第２テーパーロッドにおける第１部分と、第１テーパーロッド内の第２部分が設けられ得る。導体の第１部分及び第２部分は、第２テーパーロッドが第１テーパーロッドの空洞に収容されるときに、導電性結合器を介して対になり得る。しかしながら、このような構成は必須ではなく、絶縁要素９３及び導体９４は、各々、単一構造であり得る。
【００１２】
絶縁要素９３は、導電性壁９２から最も遠い端部９３ａで、ターゲット筐体９５を支持する。ターゲット筐体９５は、高電圧導体９４に電気的に接続される。導体９４上で実行される高電圧は、この点でチャンバ９１内に含まれる真空にさらされる。筐体９５は、Ｘ線発生ターゲット９６を支持し、導体９４とターゲット９６との間に電気的接続を提供することによってＸ線発生ターゲット９６を導体９４の高い電位へ上げる。
【００１３】
この構成では、筐体９５は、Ｘ線不透過性の材料、例えば、８０％タングステン／２０％銅の合金で作製される。筐体９５は、Ｘ線発生ターゲット９６によって発生してきた、発生したＸ線が表面に出てくることを可能にする円錐型開口を有する。このアプローチは、それと共に装置がその意図された位置及び方向で動作することが意図される検出器を照らすのに十分なだけ大きい円錐型ビームへＸ線を限定することが可能である。このようなアプローチは、不要なＸ線散乱を減少させ得て、コントラストを改善し得る。このようなアプローチはまた、Ｘ線ビームＸの方向に沿っては配されない装置の部品に関する任意の遮蔽の必要性の厚さを減少させ得る。
【００１４】
円錐型開口部は、その空間において高い電場が存在し得る、ターゲット筐体９５とチャンバ９１の対向壁との間の空間内に排出されている、電子ビームＥによる照射下でＸ線発生ターゲット９６によって発生している、気体を避けるために、例えば、アルミニウム又はベリリウム等のＸ線透過性材料の薄いシートで形成された、薄い透明な窓によって閉じられ得る。したがって、このようなアプローチはまた、気体によって誘発される真空破壊に対する安定性を改善し得る。
【００１５】
この構成では、ターゲット筐体９５はまた、それを通して電子ビームＥがＸ線発生ターゲット９６に到達することができる入口トンネルが設けられる。入口トンネルは、意図的に減少された直径を有し得る。このような構成は、前述のようにＸ線発生ターゲット９６から排出され得る気体を遅らせるためのスロットルを提供し得る。
【００１６】
チャンバ９１は、ターゲットから発生したＸ線（Ｘ）が、チャンバにおける高真空を保ちつつチャンバを出ることができるように、Ｘ線発生ターゲット９６に隣接して配されるＸ線放射窓９７を有する。このような窓は、例えば、アルミニウム又はベリリウム等のＸ線透過性である（又はＸ線に対して透明である）材料の薄いシートで作製され得る。ターゲット９６は、適切に高いエネルギーの電子ビームによって照射されるときにＸ線を発生することが可能である、タングステン等の高い原子番号（高いＺ）材料で作製される。
【００１７】
チャンバ９１はまた、Ｘ線発生ターゲット９６に作用するために、それを通して電子ビームＥが導入され得る電子ビーム受入開口部９８を有する。電子ビーム受入開口部９８は、いわゆるツーアーム配置における単一真空チャンバを形成するために、電子ビームガンへターゲットアセンブリ９０を結合するように適合した、図示されない、取付配置を有し得る。このような取付配置は、例えば、電子ビーム発生器の出口ポートと、ターゲットアセンブリ９０のビーム導入開口部９８との間に配された高真空シールを含み得る。
【００１８】
操作において、図１のターゲットアセンブリ９０は、ターゲット９６に作用する電子ビームを、開口部９８を通して受け入れ、それによって窓９７を通って放射されるＸ線（Ｘ）を発生する。ターゲット９６は、真空チャンバ９１の導電性壁９２を通して伸びる絶縁要素９３によって真空チャンバ９１内で支持される、導体９４によって、ターゲット筐体９５を通して、電気的接続を介して高電圧で維持される。このような配置によって、開口部９８を通る入射電子ビームは、導体９４に由来するターゲット９６の高い正の電位によってさらに加速され得る。それによって、より高いエネルギーのＸ線が、生成され得る。
【００１９】
しかしながら、図１において示される構成は、導体９４が高い正の電位を運ぶときに、高い電位勾配が導体９４と周囲のチャンバ９１、特に導電性壁９２との間に存在するという不利な点を示し得る。絶縁要素９３は、真空チャンバ９１内に取り囲まれる真空が導体９４に接触することを防ぎ、それゆえ、導体９４を真空から分離するが、電子は、チャンバにおけるもっとも負の表面から放出され、電子は、最も正の電極、つまり導体９４をチャンバの残りの部分から離す絶縁要素の表面とそれらが相互作用するときに、増殖又はなだれを起こし得る。これらのプロセスは、ターゲットアセンブリの高電圧発生素子内に貯蔵されたエネルギーの、集束急速放電によって、高電圧破壊を可能にする、イオン化された経路を発生することにつながり得る。図１の構成では、筐体の導電性壁９２は、多量の電子のソースを提供し得る非常に大きい領域を生成する非常に負の電極としての役割を少なくとも果たす。
【００２０】
特に、ｉ）絶縁要素９３と、ｉｉ）真空チャンバの金属壁９２と、ｉｉｉ）真空との間の界面Ｔで、電位障壁はより低く、電子は、金属から真空内へ容易に逃げる。これらの電子は、それらが蓄積する絶縁要素表面に向かって加速されて、絶縁要素表面を局所的に負に帯電させるが、特に、入射電子が１００ｅＶを大幅に超えるエネルギーを有する場合に、複数の二次電子の解放も引き起こす。これらの二次電子はまた、加速されて、絶縁要素のさらなる帯電を引き起こす。なぜなら、それらは、ターゲット筐体９５に向かって絶縁要素９３の長さに沿って徐々に「ホップする」からである。このプロセスは、絶縁要素９３の表面脱気を引き起こす。このように生成された局所的な気体雲は、なだれ電子によって最終的にイオン化され得て、貯蔵された電気エネルギー及び高電圧システムがそれを通して突然且つ激しく放電され得る気体プラズマチャネルを生成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
このような放電は、安定な高電圧ソースの維持を抑制し、装置へ大きな損傷を与え得る。
【００２２】
したがって、このようなプロセスを抑制することが可能であり、且つ、ターゲットと取り囲む真空チャンバとの間の、高い安定的な正の電位を維持することが可能である、改善されたターゲットアセンブリに関する要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の第１態様によると、Ｘ線放射装置に関するターゲットアセンブリが提供される。装置は、真空チャンバを含み得る。真空チャンバは、少なくとも一つの導電性壁を有し得る。装置は、絶縁要素を含み得る。絶縁要素は、導電性壁を通って突き出ることがある。装置は、高電圧素子を含み得る。高電圧素子は、絶縁要素に沿って伸び得る。高電圧素子は、チャンバの外側から伸び得る。高電圧素子は、導電性壁から最も遠い絶縁要素の端部へ伸び得る。装置は、Ｘ線発生ターゲットを含み得る。Ｘ線発生ターゲットは、絶縁要素の端部に配され得る。Ｘ線発生ターゲットは、高電圧素子に電気的に接続され得る。装置は、抑制電極を含み得る。抑制電極は、絶縁要素の端部に配され得る。この抑制電極は、絶縁要素の外面と導電性壁の内面との間のジャンクションから放出される電子の、絶縁要素の外面へ向かう加速を抑制するように構成され得る。
【００２４】
一構成では、抑制電極は、高電圧素子に電気的に接続され得る。
【００２５】
一構成では、抑制電極は、導電性壁に向かって絶縁要素の端部から伸び得る。
【００２６】
一構成では、抑制電極は、絶縁要素の長さの少なくとも一部を囲み得る。
【００２７】
一構成では、抑制電極は、絶縁要素の端部から外側に向かってテーパー形状をとるテーパー部を有し得る。
【００２８】
一構成では、抑制電極は、電極の外面に実質的に平行である導電性壁に最も近い平行部を有し得る。
【００２９】
一構成では、抑制電極は、シートで形成され得る。
【００３０】
一構成では、抑制電極は、金属で形成され得る。
【００３１】
一構成では、高電圧素子は、導体であり得る。
【００３２】
一構成では、抑制電極は、導電性壁に最も近い端部で肉厚領域を有し得る。
【００３３】
一構成では、導電性壁に面する抑制電極のエッジは、丸くされ得る。
【００３４】
一構成では、Ｘ線発生ターゲットは、ターゲット筐体において支持され得る。
【００３５】
一構成では、抑制電極は、ターゲット筐体から伸び得る。
【００３６】
一構成では、真空チャンバは、電子ビームを受け入れるための開口部を有し得る。
【００３７】
一構成では、真空チャンバは、Ｘ線発生ターゲットから発生したＸ線を通すための開口部を有し得る。
【００３８】
一構成では、導電性壁は、平坦な内面を有し得る。
【００３９】
一構成では、高電圧素子は、導電性壁に対して少なくとも＋１００ｋＶの電位を提供するように配され得る。
【００４０】
一構成では、高電圧素子は、導電性壁に対して少なくとも＋１５０ｋＶの電位を提供するように配され得る。
【００４１】
一構成では、高電圧素子は、導電性壁に対して少なくとも＋２００ｋＶの電位を提供するように配され得る。
【００４２】
一構成では、導電性壁は、接地されて配され得る。
【００４３】
本発明の第２態様によると、Ｘ線放射装置が提供される。Ｘ線放射装置は、第１態様のターゲットアセンブリを含み得る。装置は、電子ビーム装置を含み得る。電子ビーム装置は、Ｘ線発生ターゲットに向かう電子のビームを加速するように配され得る。Ｘ線放射装置は、それによってＸ線照射を発生し得る。
【００４４】
本発明のより良い理解のために、及びどのように同じものが有効に実行され得るかを示すために、添付の図面へ、例示のみとして、参照が為されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、ＨＶ（高電圧）破壊に比較的より敏感である、断面におけるＸ線放射ターゲットアセンブリの例を示す。
【図２】図２は、ＨＶ（高電圧）破壊に比較的より敏感でない、断面におけるＸ線放射ターゲットアセンブリの実施形態を示す。
【図３ａ】図３ａは、図１のアセンブリに関する等電位図である。
【図３ｂ】図３ｂは、図２のアセンブリに関する等電位図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本開示の一実施形態は、断面において図２において示される。図２は、図１に示される構成と同様の構造のＸ線放射装置に関するターゲットアセンブリを示す。図１における形式９ｘの参照番号を有する構成要素は図２における形式１ｘの参照番号が与えられ、且つ、実質的に同一の構造であると仮定され得る。図２の実施形態のこれらの態様の構造及び動作の理解のために、上記図１に関する開示へ参照が為される。
【００４７】
図１に示される構成と異なり、図２に示される実施形態は、抑制電極１９がさらに設けられる。抑制電極１９は、絶縁要素１３の端部１３ａに配され、導電性壁１２に向かって伸びる。抑制電極は、図２に示されるように、一般的なガーデンコンテナへの形状における類似性に起因して、当業者によって「植木鉢」とも呼ばれ得る。しかしながら、このような設計は、以下で説明されるように、同じ優位点の内の少なくともいくつかを保持する抑制電極１９の形及び形状における変形が可能であるので、非限定的であると考慮される。
【００４８】
したがって、本実施形態では、抑制電極１９は、４つの主要なセクションで形成される。第１セクションは、およそ円筒形状であり、ターゲットアセンブリ１５を囲み、それによって、そこへ優れた構造的及び電気的接続を提供する。この部分は、図２における円筒形状支持部１９１として示される。
【００４９】
導電性壁１２へ向かって円筒形状支持部１９１から離れて伸びるのは、円錐形状テーパー部１９２である。テーパー部１９２は、それが導電性壁１２へ向かって筐体１５から離れて伸びるにつれて、外側に向かってテーパー形状をとる又は広がる。したがって、抑制電極１９は、抑制電極１９が導電性壁１２に近づくにつれて、絶縁要素１３の外面から徐々にさらに離れる。
【００５０】
テーパー部１９２から伸びるのは、円筒形状平行部１９３である。
【００５１】
壁１２に向かって平行部１９３から伸びるのは肉厚領域１９４であり、抑制電極１９が導電性壁１２に近づくエッジで厚くなり且つ丸くされる。肉厚領域１９４は、例えば、そこから抑制電極１９が作製される材料を厚くする及び／又は丸くすることによって、又は代わりに、例えば、そこから抑制電極１９が作製される材料をそれ自身の上に折り重ねて丸い端部を形成することによって、肉厚の固体領域として形成され得る。
【００５２】
図２に示される抑制電極１９の構成は、絶縁要素１３の外面と、導電性壁１２の内面１２ａと、真空チャンバ１１によって取り囲まれる真空とのトリプルジャンクションＴから放出される電子の、絶縁要素１３の外面に向かう、加速を抑制することにおいて特に有効であることが見出された。
【００５３】
しかしながら、抑制電極１９の形状、形及び構造における変化は、当業者が理解するように、可能である。
【００５４】
図２の構成では、抑制電極１９は、高電圧導体１４に電気的に接続される。これは、トリプルジャンクションＴからの電子の加速の特に効果的な抑制を提供する。しかしながら、例えば、電圧分配器として機能し得る、高電圧導体１４と抑制電極１９との間の抵抗素子の存在に起因して、必要に応じて、電極は異なる電位であることが可能である。
【００５５】
図２では、抑制電極１９は、導電性壁に向かって絶縁要素１３の端部から伸びる。抑制電極１９の肉厚エッジ領域１９４と導電性壁１２との間にギャップが存在する。他の構成では、このギャップは、必要に応じて増加又は減少し得る。
【００５６】
図２の構成では、抑制電極１９は、絶縁要素１３の長さの一部、しかし全部ではない、を囲み、ギャップが肉厚領域１９４と導電性壁１２との間に存在するようにする。しかしながら、絶縁要素の長さの割合、及び、導電性壁１２と肉厚領域１９４との間のギャップの絶対的なサイズは、装置の全体的な設計に従って変動し得る。
【００５７】
図２の構成では、絶縁要素１３の端部１３ａから外側に向かってテーパー形状をとるテーパー部１９２が設けられる。テーパー部１９２のテーパー角は、本実施形態では約１２°であるが、テーパー角の変動は、制限なく、例えば±１０°で採用され得る。いくつかの状況では、テーパー部が設けられないことがあり、抑制電極は、例えば、円筒形状であり得る。他の構成では、テーパー部は、内側に向かってテーパー形状をとり得る。
【００５８】
図２の構成では、抑制電極は、導電性壁１２に向かってテーパー部１９２から伸びる平行部１９３を有する。変形の実施形態では、この部分は、伸びることがある、又は、ないことがある。存在する場合、それは厳密に平行である必要はないが、例えば、内側に向かってもテーパー形状をとり得る、又は外側に向かってもテーパー形状をとり得る。
【００５９】
図２の構成では、抑制電極１９は、金属、特にアルミニウムのシートから形成される。例えば、抑制電極１９は、機械加工されたアルミニウム又は紡糸（ｓｐｕｎ）アルミニウムから形成され得る。銅箔等の他の導電性材料もまた、検討され得る。このような構成は、優れた構造的特性及び優れた電気伝導性を提供する。しかしながら、他の構成では、電極は、金属メッシュのシートで形成され得て、例えば、材料使用量及び重量を減少させ得、且つ形成を容易にし得る。
【００６０】
図２に示される構成では、抑制電極１９は、導電性壁１２に最も近い肉厚領域１９４を有する。このような肉厚領域は、電場を集中させることを避け得るので、電極１９と壁１２との間の真空破壊の可能性を低下させ得る。しかしながら、他の構成では、この肉厚部は、ないことがある。図２の構成では、肉厚部は、丸い端部を有するが、再び、この丸い端部は、それが真空チャンバの特定の構成において必要とされないことがあるときに、ないことがある。
【００６１】
図２の構成では、Ｘ線発生ターゲット１６は、ターゲット筐体１５に配され、且つ、導体１４によって画定される中心軸１４に対してオフセットされる。しかしながら、この構成は例示的であり、ターゲット１６の場所は、異なり得る。図２に示されるターゲット１６の位置は、いくつかの場合において、開口部１８を通って入る入射電子ビームへのターゲット１６の容易なアクセス可能性に関して有利である。
【００６２】
図２に示される構成では、抑制電極１９は、ターゲット筐体１５から伸びる。しかしながら、抑制電極１９は、特定の状況では、絶縁要素１３から直接伸び得る、又は、ターゲット筐体１５以外の絶縁要素１３の周りの別個の支持構造上に設けられ得る。
【００６３】
図２の構成では、抑制電極１９は、導体１４の軸周りに対称である。しかしながら、このような対称性は必要とされないことがあり、抑制電極は、例えば、導体１４の軸に沿って見て、丸よりも、楕円の断面を示し得る、又は、例えば、チャンバ１１の形状における可能な変形を考慮して、この方向で見て、他の一つの断面を示し得る。
【００６４】
図２に示される構成では、真空チャンバ１１は、いわゆるツーアーム配置においてターゲット１６に作用するために、真空チャンバ内に電子ビームを受け入れるための開口部１８を有する。しかしながら、他の構成では、真空チャンバは、１つのチャンバ１１内で完全なシステムを形成するために、一以上の、適切な電子光学レンズ（例えば、磁気レンズ及び静電レンズを含む）、ビーム成形器及び同類のものと一緒に、電子ビーム放射ソースを囲うこともある。したがって、図２の構成はモジュール式であり、且つ、既存の電子ビーム発生装置に後付けされ得るが、原理は、すべての構成要素が１つの単一の真空エンクロージャ内に含まれる非モジュール式システムに同様に適用され得る。
【００６５】
図２に示される構成では、真空チャンバは、調査中のサンプル又は他の物体へＸ線を通すためのＸ線放射窓１７を有する。開口部１７にわたる固体窓の存在は、サンプルがチャンバ１１の外部にあることを可能にし、サンプルが真空よりも大気中に保持され得るようにする。しかしながら、他の構成では、単一真空チャンバ１１内に、サンプルマウント、及び、サンプルを通り抜けたＸ線照射に関する検出器を含むＸ線システム全体を配することが許容可能である。
【００６６】
図２に示される構成は、導電性壁１２の内面１２ａは、平坦であり、且つ、絶縁要素１３の外面１３ａに対して垂直に伸びる。このような構成は、真空チャンバ１１内で高い電位勾配を避けることにおいて有利である。しかしながら、壁１２ａが、例えば、内側に又は外側に湾曲した、他の構成が可能である。
【００６７】
図２に示される構成では、高電圧導体１４は、例えば、導電性壁に対して少なくとも＋１００ｋＶの正の電位を提供するように配される。しかしながら、電圧を増加させることによって、より高い電子ビームエネルギーを達成することに関するターゲット電位上昇の優位点は増加するが、真空破壊及び不安定性のリスクについても同様である。したがって、抑制電極１９の存在は、導電性壁１２に対して高電圧導体１４の、＋１５０ｋＶ、＋２００ｋＶ又はより高いもの等の、より高められた電位でよりさらに有利になる。
【００６８】
図２に示される構成では、導電性壁１２は、接地されて配されるが、いくつかの状況では、高電圧導体１４上の電位と導電性壁１２上の電位との間の好ましいバランスを得るために接地に対する導電性壁１２の電位、及び、電子放射カソード等の電子ビーム装置の電子ビーム発生側の任意の構成要素の電位、を調節することが望ましいことがある。他の実施形態では、例えば、好ましいバランスは、接地に対するターゲット１６によって負担する総加速電圧と放射カソードによって負担するものとの間の割り当てを調節することによって得られ得る。
【００６９】
図２に示される構成では、高電圧導体１４は、ターゲット１６に対する高い正の電位を提供する。したがって、高電圧は、チャンバ１１外側の高電圧導体１４へ提供されなくてはならず、その全体長さにわたって長く維持される。しかしながら、代替構成では、電圧逓倍器、例えばコッククロフト−ウォルトン電圧逓倍器等の代替高電圧素子は、チャンバの外側から適用される、より低い駆動電圧に基づいて絶縁要素１３の長さに沿って徐々に高電圧を少なくとも部分的に発達させるために用いられ得る。たとえこのような状況が、高電圧導体の状況と比較してトリプルジャンクションＴでの減少した場をもたらし得るとしても、本明細書で開示されるような抑制電極の提供は、生じ得るトリプルジャンクションからの任意の電子放射を抑制することにおいて有益であり得る。
【００７０】
開口部１８を通して電子ビームを受け入れる図２の実施形態が示される。しかしながら、装置の実施形態は、完全なＸ線放射装置を提供するために電子ビーム装置が電子受入開口部１８に結合される実施形態を含む。
【００７１】
様々な変形が、本明細書で開示される発明の本質的な原理から逸脱することなく、図２に関連して開示された実施形態の範疇内で可能である。このような変形は、真空チャンバ１１、絶縁要素１３及び導体１４の任意の所与の形状に関する最適な構成のための作業場の通常の試行錯誤のみを用いて為され得る。
【００７２】
ここで、抑制電極１９２がない場合又はある場合のそれぞれにおいて達成される等電位線を参照して、本明細書で開示され且つ図２の実施形態又はその変形によって例示される抑制電極によって達成され得る少なくとも一つの優位点で説明が為されるであろう。
【００７３】
図３ａでは、図２の構成が、断面で示され、抑制電極１９は除去されている。そのため構成は、図１と同様である。高電圧導体１４上の＋２２０ｋＶ電位から現れる等電位線もまた、１０ｋＶ間隔で、示される。
【００７４】
図３ａからわかるように、絶縁要素１３の長さ全体にほぼ沿って、絶縁要素１３の外面内への（直角に等電位線を横切る）電場の非常に重要な成分が存在する。したがって、それらの放射の角度に関わらず、トリプルジャンクションＴから放出される任意の電子は、正の電位によって捉えられることになり、且つ、絶縁要素の表面に向かって加速されることになり、不安定性及び放電を潜在的に引き起こす。
【００７５】
逆に、図２の構成に対応して、図３ｂに示されるように抑制電極が用いられるとき、壁１２から伸びる絶縁要素の第１部分に関して少なくとも、絶縁要素１３に向かう電場の成分が、非常に減少する。したがって、電子に関して、絶縁要素１３内へよりも、それに沿って加速されることになる傾向にある。
【００７６】
さらに、抑制電極１９の肉厚部１９４によって画定される開口内で、電場方向は、抑制電極１９へ向かって、絶縁要素１３へ向かうわずかな傾きから、絶縁要素１３から離れる大幅な傾きへ、徐々に変化する。
【００７７】
そのため、抑制電極１９は、放射された電子を絶縁要素１３の表面から離れて迂回させることができるだけでなく、迂回した電子を捉えることも可能である。
【００７８】
またさらに、抑制電極１９の肉厚部１９４によって画定される開口内で、等電位線は、互いに比較的大きな間隔になり、少なくとも、この領域において、絶縁要素１３の表面の長さに沿った電場強度における低下を示す。
【００７９】
そのため、抑制電極１９は、この領域において、放射された電子が経験する加速場を減少させることも可能である。
【００８０】
再び、抑制電極１９の形及び形状における変動は、同じ効果が維持されることを可能にし、且つ、いくつかの状況では、システムのエンクロージャ、ターゲット筐体及び他の構成要素の異なる形状を調整することに関して有利であり得ることが図３ｂから理解され得る。しかしながら、このような変形は、概念として抑制電極１９の重要性が認識されると、基本的な電子光学原理を用いて当業者によって容易に採用され得る。
【００８１】
したがって、図２の構成及び本明細書で説明され且つ請求されるその変形は、負の電位放射ソース及び正の電位ターゲットを有するバイポーラＸ線システムにおける高電圧破壊を避けるという技術的な問題への少なくとも解決法を提供する。そのため、このような構成は、より高い作用電子電圧、それゆえＸ線ビームエネルギーを達成することができ、特に微小焦点Ｘ線イメージングシステムにおける、改善されたＸ線侵入、それゆえ改善されたコントラスト及び分解能につながる。
【符号の説明】
【００８２】
１１    真空チャンバ
１２    導電性壁
１２ａ  内面
１３    絶縁要素
１３ａ  外面
１４    高電圧導体
１５    ターゲット筐体
１６    Ｘ線発生ターゲット
１７    開口部
１８    開口部
１９    抑制電極
９０    ターゲットアセンブリ
９１    真空チャンバ
９２    導電性壁
９３    絶縁要素
９４    高電圧導体
９３ａ  端部
９４    高電圧導体
９５    ターゲット筐体
９６    Ｘ線発生ターゲット
９７    窓
９８    開口部
１９１  円筒形状支持部
１９２  テーパー部
１９３  円筒形状平行部
１９４  肉厚領域
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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