(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲がシールされ、かつ内部が高真空である真空ボックスと、
それぞれは相互に独立し、かつリニアアレイに配列されて前記真空ボックスの側壁に取り付けられる複数の電子放出ユニットと、
前記真空ボックスの内部の中間位置に取り付けられ、かつ、長手方向において前記電子放出ユニットの配列方向に平行し、かつ幅方向において前記電子放出ユニットの装着平面と所定角度の夾角を形成する陽極と、
を具備し、
前記複数の電子放出ユニットは、前記真空ボックスの側壁に、曲面において前記曲面の軸線方向に沿って前記軸線に向けて複数列に配列するように配置され、
前記陽極は前記軸線に布置されるように配置されたものであることを特徴とするＸ線装置。
【請求項２】
各電子放出ユニットの全体は前記真空ボックスの外部に位置し、前記電子放出ユニットからの電子ビーム流は前記陽極に衝撃することで、前記陽極のターゲットスポット位置にＸ線の放出を発生することを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項３】
前記複数の電子放出ユニットは、前記真空ボックスの側壁に二次元配列の方式で布置され、かつ、各電子放出ユニットの全体は前記真空ボックスの外部に位置し、
前記電子放出ユニットからの電子ビーム流は前記陽極に衝撃することで、前記陽極のターゲットスポット位置にＸ線の放出を発生することを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項４】
前記電子放出ユニットは二次元配列の方式で前記真空ボックスの２つの対向する側壁に取り付けられることを特徴とする請求項３に記載のＸ線装置。
【請求項５】
前記複数の電子放出ユニットは、各電子放出ユニットの全体は前記真空ボックスの外部に位置し、
前記陽極は金属から構成され、かつ前記真空ボックスの内部の中間位置に配置し、
前記電子放出ユニットからの電子ビーム流は前記陽極に衝撃することで、前記陽極のターゲットスポット位置にＸ線の放出を発生することを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項６】
前記陽極に接続する高圧電源と、前記複数の電子放出ユニットのそれぞれに接続する放出制御装置と、各電源を制御するための制御システムとを有する電源及び制御システムと、をさらに有し、
前記電子放出ユニットは、加熱フィラメントと、前記加熱フィラメントに接続する陰極と、前記加熱フィラメントの両端から引き出されるフィラメントリード線と、前記加熱フィラメント及び前記陰極を取り囲む絶縁支持部材と、前記陰極の上方に位置するように前記絶縁支持部材の頂端に配置される集束電極と、前記集束電極の上方に配置され、前記真空ボックスのボックス壁にシール接続する接続固定部材とを有し
前記フィラメントリード線は前記絶縁支持部材を貫通して前記放出制御装置に接続することを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項７】
前記陽極と前記高圧電源のケーブルとを接続し、前記真空ボックスの前記陽極に近い一端の側壁に取り付けられる高圧電源接続装置と、前記加熱フィラメントと前記放出制御装置とを接続するための放出制御装置接続装置と、前記電源及び制御システムに含まれる真空電源と、前記真空ボックスの側壁に取り付けられ、前記真空電源を利用して作動し、前記真空ボックスにおける高真空を維持する真空装置と、をさらに有することを特徴とする請求項６に記載のＸ線装置。
【請求項８】
前記電子放出ユニットは、前記陰極に対向するように前記陰極の上方に配置され、前記陰極と前記集束電極との間に取り付けられ、かつ陰極に近寄っているグリッドと、前記グリッドに接続し、前記絶縁支持部材を貫通して、前記放出制御装置に接続するグリッドリード線と、をさらに有することを特徴とする請求項６に記載のＸ線装置。
【請求項９】
前記電子放出ユニットは、前記集束電極と前記接続固定部材との間に取り付けられる集束セクションと、前記集束セクションを取り囲むように配置される集束装置と、をさらに有することを特徴とする請求項６に記載のＸ線装置。
【請求項１０】
前記電源及び制御システムに含まれる集束電源と、前記集束装置と前記集束電源とを接続するための集束装置接続装置と、をさらに有することを特徴とする請求項９に記載のＸ線装置。
【請求項１１】
前記電子放出ユニットは２列に分かれて前記真空ボックスの２つの対向する側壁に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項１２】
前記真空ボックスはガラス又はセラミックスで製造されることを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項１３】
前記真空ボックスは金属材料で製造されることを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項１４】
前記複数の電子放出ユニットは直線形又は区分的直線形に配列されることを特徴とする請求項６から請求項１３のいずれか一項に記載のＸ線装置。
【請求項１５】
前記複数の電子放出ユニットは円弧状又は区分的弧線形に配列されることを特徴とする請求項６から請求項１３のいずれか一項に記載のＸ線装置。
【請求項１６】
前記複数の電子放出ユニットの配列間隔は均一であることを特徴とする請求項６から請求項１３のいずれか一項に記載のＸ線装置。
【請求項１７】
前記複数の電子放出ユニットの配列間隔は非均一であることを特徴とする請求項６から請求項１３のいずれか一項に記載のＸ線装置。
【請求項１８】
前記陽極に接続する高圧電源と、前記複数の電子放出ユニットのそれぞれに接続する放出制御装置と、各電源を制御するための制御システムと、を有する電源及び制御システムをさらに具備し、
前記陽極は長手方向において前記電子放出ユニットの配列方向に平行し、かつ幅方向において前記電子放出ユニットの装着平面と所定角度の夾角を形成し、
前記電子放出ユニットは、加熱フィラメントと、前記加熱フィラメントに接続する陰極と、前記加熱フィラメントの両端から引き出され、かつ前記放出制御装置に接続するフィラメントリード線と、前記陰極に対向するように前記陰極の上方に配置されるグリッドと、開口を有し、かつ、前記加熱フィラメント及び前記陰極を取り囲む絶縁支持部材と、前記絶縁支持部材の上端の外縁に接続する接続固定部材と、を有し、
前記グリッドは、金属で製造され、かつ中央に孔が形成されるグリッドフレームと、金属で製造され、かつ前記グリッドフレームの前記孔の位置に固定されるグリッドメッシュと、前記グリッドフレームから引き出され、かつ前記放出制御装置に接続するグリッドリード線と、を有し、
前記グリッドは前記陰極に対向するように前記絶縁支持部材の前記開口に配置され、
前記フィラメントリード線及び前記グリッドリード線は前記絶縁支持部材を貫通して前記電子放出ユニットから外部に引き出され、
前記接続固定部材と前記真空ボックスのボックス壁とはシール接続されることを特徴とする請求項２に記載のＸ線装置。
【請求項１９】
前記陽極と前記高圧電源のケーブルとを接続し、前記真空ボックスの前記陽極に近い一端の側壁に取り付けられる高圧電源接続装置と、前記加熱フィラメント及び前記グリッドリード線と前記放出制御装置とを接続するための放出制御装置接続装置と、前記電源及び制御システムに含まれる真空電源と、前記真空ボックスの側壁に取り付けられ、前記真空電源を利用して作動し、前記真空ボックスにおける高真空を維持する真空装置と、をさらに有することを特徴とする請求項１８に記載のＸ線装置。
【請求項２０】
前記絶縁支持部材は円筒形であり、前記グリッドフレーム、前記陰極及び前記グリッドメッシュは円形であることを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載のＸ線装置。
【請求項２１】
前記絶縁支持部材は円筒形であり、前記グリッドフレーム、前記陰極及び前記グリッドメッシュは長方形であることを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載のＸ線装置。
【請求項２２】
前記絶縁支持部材は立方体形であり、前記グリッドフレーム、前記陰極及び前記グリッドメッシュは円形であることを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載のＸ線装置。
【請求項２３】
前記絶縁支持部材は立方体形であり、前記グリッドフレーム、前記陰極及び前記グリッドメッシュは長方形であることを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載のＸ線装置。
【請求項２４】
前記グリッドメッシュは平面形、球面形又はＵ溝形であることを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載のＸ線装置。
【請求項２５】
前記陽極は、金属材料で製造され、かつ前記電子放出ユニットの上表面に平行する陽極板と、前記陽極板に取り付けられ、かつ前記電子放出ユニットの位置にそれぞれ対応するように布置される複数のターゲットと、を含み、
前記ターゲットの底面と前記陽極板とは接続され、かつ前記ターゲットの頂面と前記陽極板とは所定の角度を形成することを特徴とする請求項３に記載のＸ線装置。
【請求項２６】
前記電子放出ユニットは、絶縁骨組み板、グリッド板、グリッドメッシュ、グリッドリード線から構成される平板グリッドと、複数の陰極構造が緊密に配列されてなり、各陰極構造がフィラメント、前記フィラメントに接続する陰極、前記フィラメントの両端から引き出されるフィラメントリード線、前記フィラメント及び前記陰極を取り囲む絶縁支持部材から構成される陰極アレイと、を含み、
前記グリッド板は前記絶縁骨組み板に設けられ、かつ前記グリッドメッシュは前記グリッド板に形成される孔の位置に設けられ、前記グリッドリード線は前記グリッド板から引き出され、
前記平板グリッドは前記陰極アレイの上方に位置して、垂直方向において、前記グリッドメッシュの中心と前記陰極の中心とは２つがひと組みになって重なり合い、
前記フィラメントリード線と前記グリッドリード線はそれぞれ放出制御装置に接続し、
前記陽極は、金属材料で製造され、かつ前記電子放出ユニットの上表面に平行する陽極板と、前記陽極板に取り付けられ、かつ前記電子放出ユニットの位置にそれぞれ対応するように布置される複数のターゲットと、を含み
前記ターゲットの底面と前記陽極板とは接続され、かつ前記ターゲットの頂面と前記陽極板とは所定の角度を形成することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載のＸ線装置。
【請求項２７】
前記複数の電子放出ユニットが配列されるアレイは２つの方向においていずれも直線であり、或いは、１つの方向において直線であるが、もう１つの方向において区分的直線であることを特徴とする請求項１、請求項３、請求項４、請求項６から請求項１３、請求項２５、及び請求項２６のいずれか一項に記載のＸ線装置。
【請求項２８】
前記複数の電子放出ユニットが配列されるアレイは１つの方向において直線であり、かつもう１つの方向において弧線又は区分的弧線であることを特徴とする請求項１、請求項３、請求項４、請求項６から請求項１３、請求項２５、及び請求項２６のいずれか一項に記載のＸ線装置。
【請求項２９】
前記陽極は、金属で構成され、かつ中空の管状形状を有する陽極チューブと、前記陽極チューブに配置される陽極支持部材と、前記陽極チューブの外表面に設けられ、かつ前記電子放出ユニットに面する陽極ターゲット面と、を含むことを特徴とする請求項１又は請求項５に記載のＸ線装置。
【請求項３０】
前記陽極ターゲット面は、前記陽極チューブの外円の一部が切除されて形成される傾斜平面であることを特徴とする請求項２９に記載のＸ線装置。
【請求項３１】
前記陽極ターゲット面は、前記陽極チューブの外円の一部が切除されて形成される傾斜平面に、重金属材料タングステン又はタングステン合金を形成してなることを特徴とする請求項２９に記載のＸ線装置。
【請求項３２】
前記軸線は直線又は区分的直線であることを特徴とする請求項５、及び請求項２９から請求項３１のいずれか一項に記載のＸ線装置。
【請求項３３】
前記軸線は円弧又は区分的円弧であることを特徴とする請求項５、及び請求項２９から請求項３２のいずれか一項に記載のＸ線装置。
【請求項３４】
使用されるＸ線源は請求項１から請求項３３のいずれか一項に記載のＸ線装置であることを特徴とするＣＴデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散型Ｘ線を発生する装置に関し、特に、Ｘ線光源デバイスにおいて外付けの方式で複数の独立する熱陰極電子放出ユニットを布置し、かつグリッド制御又は陰極制御を利用して所定の順番に従って焦点位置を変えるＸ線を発生する外付け熱陰極分散型Ｘ線装置及び該装置を有するＣＴデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、Ｘ線光源とは、Ｘ線を発生するデバイスであり、通常、Ｘ線管、電源及び制御システム、冷却及びシールドなどの補助装置などから構成され、その核心がＸ線管である。Ｘ線管は、通常、陰極、陽極、ガラス又はセラミックスパッケージから構成される。陰極は直熱型螺旋タングステンフィラメントであり、作動時に、電流によって、ある高温状態まで加熱し、熱放射の電子ビーム流を発生し、陰極は先端にノッチングされる金属カバーに取り囲まれ、金属カバーが電子を集束させる。陽極は銅ブロック端面に嵌め込まれるタングステンターゲットであり、作動時に、陽極と陰極との間に高電圧が印加され、陰極が発生する電子は電場の作用で加速運動して陽極へ飛び、かつターゲット面に衝撃して、Ｘ線を発生する。
【０００３】
Ｘ線は工業非破壊検査、安全検査、医療診断及び治療などの分野に広く応用されている。特に、Ｘ線の高透過性を利用して製造されるＸ線透視イメージングデバイスは、人々の日常生活の各方面において重要な役割を発揮している。このようなデバイスは、初期にはフィルム式の平面透視イメージングデバイスであるが、現在の先進技術はデジタル化、マルチビュー、かつ高解像度の立体イメージングデバイスである。例えば、ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）は、高精細度の３次元立体図形又はスライス画像を獲得することができ、先進のハイエンドアプリケーションである。
【０００４】
従来のＣＴデバイスにおいて、Ｘ線源及び検知器はスリップリングに運動する必要があり、検査速度を向上させるために、通常、Ｘ線源及び検知器の運動速度が非常に高いので、デバイス全体の信頼性及び安定性が低下し、また、運動速度に制限されるため、ＣＴの検査速度も制限される。そのため、ＣＴデバイスにおいて位置を移動せずに複数のビューを発生することができるＸ線源が必要である。
【０００５】
従来のＣＴデバイスにおけるスリップリングによる信頼性、安定性の問題、検査速度の問題及び陽極ターゲットスポットの耐熱の問題を解決するために、従来の特許文献にはいくつかの方法が提供されている。例えば、回転ターゲットＸ線源は、ある程度で陽極ターゲットの過熱の問題を解決することができるが、その構造が複雑であり、かつＸ線を発生するターゲットスポットはＸ線源全体に対して依然として確定されるターゲットスポット位置である。例えば、固定されるＸ線源の複数のビューを実現するために、Ｘ線源の運動の代わりに、１つの円周において緊密に複数の独立する従来のＸ線源を配列する技術があり、このようにマルチビューを実現することができるが、コストが高く、かつ異なるビューのターゲットスポット間隔が大きく、イメージング品質（立体解像度）が悪い。また、特許文献１（ＵＳ４９２６４５２）には分散型Ｘ線を発生する光源及び方法が提供されており、陽極ターゲットは大きな面積を有し、ターゲット過熱の問題を緩和させると同時に、ターゲットスポット位置が円周に沿って変化し、複数のビューを発生することができる。特許文献１は加速される高エネルギーの電子ビームに対して走査して偏向し、制御し難く、ターゲットスポット位置が離間しなく、及び再現性が悪いという問題があるが、依然として分散型光源を発生することができる効果的な方法である。また、例えば、特許文献２（ＵＳ２０１１００７５８０２）及び特許文献３（ＷＯ２０１１／１１９６２９）には分散型Ｘ線を発生する光源及び方法が提供されており、陽極ターゲットは大きな面積を有し、ターゲット過熱の問題を緩和させると同時に、ターゲットスポット位置が分散して固定され、かつアレイ式に配列され、複数のビューを発生することができる。また、カーボンナノチューブを採用して冷陰極とし、かつ冷陰極をアレイ配列し、陰極グリッドの間の電圧を利用して電界放出を制御することで、各陰極が順番に従って電子を放出することを制御し、陽極には相応する順番位置に応じてターゲットスポットに衝撃し、分散型Ｘ線源になっている。しかし、生産プロセスが複雑であり、カーボンナノチューブの放射能力と寿命が高くないという欠陥を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するために提出されるものであり、その目的は光源を移動する必要がなく、複数のビューを生成することができ、かつ構造を簡易化し、システムの安定性、信頼性を向上させ、検査効率を向上させることに有利である外付け熱陰極分散型Ｘ線装置及び該外付け熱陰極分散型Ｘ線装置を有するＣＴデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を実現するために、本発明は外付け熱陰極分散型Ｘ線装置を提供し、周囲がシールされ、かつ内部が高真空である真空ボックスと、それぞれは相互に独立し、かつリニアアレイに配列されて前記真空ボックスの側壁に取り付けられる複数の電子放出ユニットと、前記真空ボックスの内部の中間位置に取り付けられ、かつ、長手方向において前記電子放出ユニットの配列方向に平行し、かつ幅方向において前記電子放出ユニットの装着平面と所定角度の夾角を形成する陽極と、前記陽極に接続する高圧電源、前記複数の電子放出ユニットのそれぞれに接続する放出制御装置、及び各電源を制御するための制御システムを有する電源及び制御システムと、を具備し、前記電子放出ユニットは、加熱フィラメントと、前記加熱フィラメントに接続する陰極と、前記加熱フィラメントの両端から引き出すフィラメントリード線と、前記加熱フィラメント及び前記陰極を取り囲む絶縁支持部材と、前記陰極の上方に位置するように前記絶縁支持部材の頂端に配置される集束電極と、前記集束電極の上方に配置され、前記真空ボックスのボックス壁にシール接続する接続固定部材と、を有し、前記フィラメントリード線は前記絶縁支持部材を貫通して前記放出制御装置に接続することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明における外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、前記陽極と前記高圧電源のケーブルとを接続し、前記真空ボックスの前記陽極に近い一端の側壁に取り付けられる高圧電源接続装置と、前記加熱フィラメントと前記放出制御装置とを接続するための放出制御装置接続装置と、前記電源及び制御システムに含まれる真空電源と、前記真空ボックスの側壁に取り付けられ、前記真空電源を利用して作動し、前記真空ボックスにおける高真空を維持する真空装置と、を有する。
【０００９】
また、本発明における外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、前記電子放出ユニットは、前記陰極と前記集束電極との間に取り付けられ、かつ陰極に近寄っているグリッドと、前記グリッドに接続し、前記絶縁支持部材を貫通して、前記放出制御装置に接続するグリッドリード線と、をさらに有する。
【００１０】
また、本発明における外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、前記電子放出ユニットは、前記集束電極と前記接続固定部材との間に取り付けられる集束セクションと、前記集束セクションを取り囲むように配置される集束装置と、をさらに有する。
【００１１】
また、本発明における外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、前記電源及び制御システムに含まれる集束電源と、前記集束装置と前記集束電源とを接続するための集束装置接続装置と、をさらに有する。
【００１２】
また、本発明における外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、前記電子放出ユニットは２つの列に分かれて前記真空ボックスの２つの対向する側壁に取り付けられる。
【００１３】
また、本発明における外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、前記真空ボックスはガラス又はセラミックスで製造される。
【００１４】
また、本発明における外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、前記真空ボックスは金属材料で製造される。
【００１５】
また、本発明における外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、前記複数の電子放出ユニットは直線形又は区分的直線形に配列される。
【００１６】
また、本発明における外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、前記複数の電子放出ユニットは円弧状又は区分的円弧状に配列される。
【００１７】
また、本発明における外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、前記複数の電子放出ユニットの配列間隔は均一である。
【００１８】
また、本発明における外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、前記複数の電子放出ユニットの配列間隔は非均一である。
【００１９】
また、本発明は、使用したＸ線源は以上のような外付け熱陰極分散型Ｘ線装置であることを特徴とするＣＴデバイスを提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、主に外付け熱陰極分散型Ｘ線装置を提供し、１つの光源デバイスにおいて、ある順番に従って周期的に焦点位置を変えるＸ線を発生する。本発明の電子放出ユニットは熱陰極を採用して、そのほかの設計に対して放出電流が大きく、寿命が長いメリットを有する。複数の電子放出ユニットはそれぞれ独立して真空ボックスに固定され、かつ直接に小型の二極又は三極電子銃を使用することができ、技術が成熟であり、コストが低く、応用が柔軟である。長尺状の大きな陽極の設計を採用して、陽極の過熱の問題を効果的に緩和させ、光源のパワーを容易に向上させる。電子放出ユニットは直線に配列され、全体が直線型分散型Ｘ線装置になってもよく、電子放出ユニットは環状に配列され、全体が環状分散型Ｘ線装置になってもよく、応用が柔軟である。集束電極の設計、外部集束装置の設計によって、電子ビームは非常に小さい焦点を実現することができる。そのほかの分散型Ｘ線光源デバイスに対して、本発明は電流が大きく、ターゲットスポットが小さく、ターゲットスポット位置の分布が均一であり、かつ再現性がよく、出力パワーが高く、構造が簡単であり、制御が便利であり、コストが低い。
【００２１】
本発明の分散型Ｘ線光源をＣＴデバイスに応用すると、光源を移動する必要がなく、複数のビューを生成することができ、そのため、スリップリングの運動を省略することができ、構造を簡易化させ、システムの安定性、信頼性を向上させ、検査効率を向上させることに有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置の構造の模式図である。
【図２】本発明における陽極と電子放出ユニットとの位置関係の模式図である。
【図３】本発明における電子放出ユニットの構造の模式図である。
【図４】本発明における放出制御ユニットの構造の模式図である。
【図５】本発明におけるグリッドと集束装置を有する電子放出ユニットの構造の模式図である。
【図６】本発明におけるグリッド制御を有する放出制御ユニットの構造の模式図である。
【図７】本発明における他種の電子放出ユニットの構造の模式図である。
【図８】本発明における円筒形電子放出ユニットの構造の上面図であり、（Ａ）が円形グリッド孔の場合であり、（Ｂ）が長方形グリッド孔の場合である。
【図９】本発明における立方体形電子放出ユニットの構造の上面図であり、（Ａ）が円形グリッド孔の場合であり、（Ｂ）が長方形グリッド孔の場合である。
【図１０】本発明における陰極の構造の模式図であり、（Ａ）が平面円形の陰極であり、（Ｂ）が平面長方形の陰極であり、（Ｃ）が球面円弧状の陰極であり、（Ｄ）が円柱弧面状の陰極である。
【図１１】本発明におけるグリッドメッシュの構造の模式図であり、（Ａ）が平面型グリッドメッシュであり、（Ｂ）が球面型グリッドメッシュであり、（Ｃ）がＵ溝型グリッドメッシュである。
【図１２】本発明のグリッドの制御を利用して行う自動集束の模式図である。
【図１３】本発明における直線型両列対向布置の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置の構造の模式図であり、（Ａ）が電子放出ユニットと、陽極と、真空ボックスとの位置関係の図であり、（Ｂ）が電子放出ユニットと陽極との位置関係の図である。
【図１４】本発明における円弧型両列対向布置の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置の構造の模式図である。
【図１５】本発明の二次元分散型Ｘ線装置の主な構造の模式図である。
【図１６】本発明における二次元分散型Ｘ線装置の陽極構造の下面図である。
【図１７】本発明におけるグリッドと陰極とが分離する電子放出ユニットアレイの模式図であり、（Ａ）が側面図であり、（Ｂ）が各グリッドを独立して制御するモードの上面図であり、（Ｃ）が各グリッドをお互いに接続し、かつ陰極制御するモードの上面図である。
【図１８】本発明におけるフィラメントが直列接続する分散型Ｘ線装置である。
【図１９】本発明の曲面アレイ分散型Ｘ線装置の構造の模式図である。
【図２０】本発明の曲面アレイ分散型Ｘ線装置の構造の端面模式図である。
【図２１】本発明における陽極の異なる構造の模式図である。
【図２２】本発明における環状分散型Ｘ線装置の電子放出ユニットと陽極との布置関係の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明を詳しく説明する。
【００２４】
図１は本発明の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置の構造の模式図である。図１に示すように、本発明の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置は複数の電子放出ユニット１（少なくとも２つであり、以下、具体的には、電子放出ユニット１１、１２、１３、１４、……とも称される）、陽極２、真空ボックス３、高圧電源接続装置４、放出制御装置接続装置５、電源及び制御システム７を含む。また、電子放出ユニット１は加熱フィラメント１０１、陰極１０２、絶縁支持部材１０３、集束電極１０４、接続固定部材１０５、フィラメントリード線１０６などから構成される。陽極２は真空ボックス３の内部の中間に設けられ、電子放出ユニット１と高圧電源接続装置４とは真空ボックス３のボックス壁に取り付けられて、かつ真空ボックス３とともに全体シール構造を構成する。
【００２５】
図２は本発明の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置の陽極２と電子放出ユニット１との相対的位置関係の模式図である。図２に示すように、複数の電子放出ユニット１は一本の直線に配列され、陽極２は電子放出ユニット１の配列に対応する長尺状であり、かつ陽極２は長手方向において複数の電子放出ユニット１が配列されてなる直線に平行し、幅方向において、陽極２の電子放出ユニット１を向いている表面と電子放出ユニット１の陽極２を向いている表面との間に、所定角度の夾角を形成する。
【００２６】
電子放出ユニット１は要求に応じて電子ビーム流を発生することに用いられ、真空ボックス３の側壁に取り付けられ、接続固定部材１０５によって真空ボックス３の側壁とシール構造を構成し、電子放出ユニット１の全体は真空ボックス３の外部に位置し、電子ビーム流は接続固定部材１０５の中央の孔を通して真空ボックス３の内部に入ることができる。また、図３には電子放出ユニット１のある構造を示し、電子放出ユニット１は加熱フィラメント１０１、陰極１０２、絶縁支持部材１０３、集束電極１０４、接続固定部材１０５、及びフィラメントリード線１０６を含む。陰極１０２と加熱フィラメント１０１とは接続され、加熱フィラメント１０１は、通常、タングステン・フィラメントを採用し、陰極１０２は、通常、電子の熱放射能力が強い材料、例えば、酸化バリウム、スカンデート、六ホウ化ランタンなどを採用する。絶縁支持部材１０３は加熱フィラメント１０１と陰極１０２を取り囲み、電子放出ユニット１の一部のケースに相当し、絶縁材料を採用し、通常はセラミックスである。フィラメントリード線１０６は絶縁支持部材１０３を貫通して、電子放出ユニット１の外部まで引き出され、フィラメントリード線１０６と絶縁支持部材１０３との間はシール構造である。集束電極１０４は絶縁支持部材１０３の上端に取り付けられ、集束電極１０４はノーズ・コーン状の設計であり、中央に孔を有し、かつ該孔の中心と陰極１０２の中心とは上下に合わせられる。接続固定部材１０５は電子放出ユニット１と真空ボックス３とをシール接続することに用いられ、通常、ナイフエッジフランジであり、中央に孔を有し、電子ビーム流Ｅが電子放出ユニット１から真空ボックス３に入ることに用いられる。絶縁支持部材１０３、集束電極１０４、及び接続固定部材１０５は緊密に接続され、電子放出ユニット１の接続固定部材１０５の中心孔以外のそのほかの部分により真空シール構造を形成する。
【００２７】
また、電源及び制御システム７は制御システム７０１、高圧電源７０２、放出制御装置７０３などを含む。高圧電源７０２は真空ボックス３のボックス壁に取り付けられる高圧電源接続装置４を介して陽極２に接続する。放出制御装置７０３は放出制御装置接続装置５によって各電子放出ユニット１のフィラメントリード線１０６にそれぞれ接続され、通常、電子放出ユニット１と同じ数の放出制御ユニットを有する。図４には放出制御ユニットの構造を示し、放出制御装置７０３は複数の放出制御ユニットを含み、放出制御ユニットのそれぞれが負高圧モジュール７０３０１、低圧直流モジュール７０３０２、高圧絶縁変圧器７０３０３を含む。その中、負高圧モジュール７０３０１は制御システム７０１の制御で負の高圧パルスを発生することに用いられ、その出力が高圧絶縁変圧器７０３０３の一次側に接続する。低圧直流モジュール７０３０２は加熱フィラメント１０６に給電して加熱する電流を発生することに用いられ、その出力が高圧絶縁変圧器７０３０３の２組の並列接続する二次側の低圧端に接続し、かつ変圧器巻線を経て、２組の並列接続する二次側の高圧端からフィラメントリード線１０６に出力する。放出制御装置接続装置５は、通常、コネクタ付きのケーブルであり、数量が電子放出ユニット１の数量と同じである。また、制御システム７０１は高圧電源７０２、放出制御装置７０３の作動状態に対して制御を行う。
【００２８】
また、真空ボックス３は周囲がシールされるキャビティケースであり、その内部が高真空であり、ケースはガラス又はセラミックスなどの絶縁材料で構成されることができる。真空ボックス３の側壁には（図１参照）複数の電子放出ユニット１が取り付けられており、これらの電子放出ユニット１は直線に配列され、その内部には（図１参照）長尺状の陽極２が取り付けられており、陽極２が長手方向において電子放出ユニット１の配列方向に平行する。真空ボックス３の内部の空間は、電子ビーム流が何らかの障害を発生しないように電場内を運動することに十分である。真空ボックス３における高真空は高温排気炉でベーキングして排気することで獲得され、その真空度が通常、１０−３Ｐａよりよく、好ましい真空度が１０−５Ｐａよりよい。
【００２９】
また、好ましい真空ボックス３のケースは金属材料であり、金属材料を採用する場合に、電子放出ユニット１はその接続固定部材１０５によって真空ボックス３の壁とナイフエッジフランジによるシール方式の接続を行い、陽極２は絶縁支持材料を利用して真空ボックス３内に固定装着され、かつ、陽極２と真空ボックス３のケースとの間に十分の距離を保持し、高圧アークを発生することがない。
【００３０】
また、高圧電源接続装置４は陽極２と高圧電源７０２のケーブルとを接続することに用いられ、真空ボックス３の側壁に取り付けられている。高圧電源接続装置４は、通常、内部に金属柱を有する錐状セラミックス構造であり、一端が陽極２に接続し、他端が真空ボックス３のボックス壁に緊密に接続し、一緒に真空シール構造を形成する。高圧電源接続装置４の内部の金属柱は、陽極２と高圧電源７０２のケーブルコネクタとに回路接続を形成させることに用いられる。通常、高圧電源接続装置４とケーブルコネクタとの間は挿脱可能な構造に設計される。
【００３１】
また、本発明の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、電子放出ユニット１はグリッド１０７とグリッドリード線１０８とをさらに含むことができる。図５にはグリッドと集束装置を有する電子放出ユニット１の構造を示す。図５に示すように、グリッド１０７は陰極１０２と集束電極１０４との間に設けられ、陰極１０２に近寄り、グリッド１０７は、通常、メッシュ構造であり、外形が通常、陰極１０２の形状と同じであり、グリッドリード線１０８はグリッド１０７に接続して、かつ絶縁支持部材１０３を貫通して、電子放出ユニット１の外部に引き出され、グリッドリード線１０８と絶縁支持部材１０３との間はシール接続され、グリッドリード線１０８は放出制御装置接続装置５によって放出制御装置７０３に接続する。
【００３２】
また、本発明の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、放出制御装置７０３の放出制御ユニットは負バイアスモジュール７０３０４、正バイアスモジュール７０３０５、及び選択スイッチ７０３０６をさらに含むことができる。図６にはグリッド制御を有する放出制御ユニットの構造を示す。図６に示すように、負高圧モジュール７０３０１は負高圧を発生することに用いられ、その出力が高圧絶縁変圧器７０３０３の一次側に接続する。交流電流は高圧絶縁変圧器７０３０３の２組の並列接続する二次側の低圧端に接続し、かつ変圧器巻線を経て、２組の並列接続する二次側の高圧端から高圧に保持する（浮いた状態とされる）電源を出力して、それぞれ直流モジュール７０３０２、負バイアスモジュール７０３０４及び正バイアスモジュール７０３０５に供給される。直流モジュール７０３０２は加熱フィラメント１０１に給電して加熱する電流を発生する。負バイアスモジュール７０３０４と正バイアスモジュール７０３０５は、それぞれ１つの負の電圧と１つの正の電圧を発生して、選択スイッチ７０３０６の２つの入力端に出力され、選択スイッチ７０３０６が制御装置７０１の作用で１つの電圧を選択してグリッドリード線１０８に出力し、かつ最終的にグリッド１０７に印加される。
【００３３】
また、本発明の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、電子放出ユニット１は集束セクション１０９と集束装置１１０とをさらに含むことができる。図５に示すように、集束セクション１０９は集束電極１０４と接続固定部材１０５との間に接続し、集束電極１０４と集束セクション１０９と接続固定部材１０５とは、１つの金属片から加工されてなる全体であってもよく、３つの金属部品が溶接によって接続されるものであってもよい。集束装置１１０は集束セクション１０９の外部に取り付けられ、集束装置１１０は通常、集束コイルである。集束装置１１０は集束装置接続装置６によって集束電源７０４に接続し、集束装置１１０は集束電源７０４の駆動で作動し、集束電源７０４の作動状態が電源及び制御システム７で制御される。相応的に、外付け熱陰極分散型Ｘ線装置は集束装置接続装置６をさらに含み、電源及び制御システム７は集束電源７０４をさらに含む。
【００３４】
また、本発明の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置は真空装置８と真空電源７０５とをさらに含むことができ、真空装置８が真空ポンプ８０１と真空弁８０２を含み、真空装置８が真空ボックス３の側壁に取り付けられる。真空ポンプ８０１は真空電源７０５の作用で作動し、真空ボックス３における高真空を維持することに用いられる。通常、外付け熱陰極分散型Ｘ線装置が作動する時に、電子ビーム流は陽極２に衝撃し、陽極２が放熱して少量のガスを放出し、真空ポンプ８０１を使用することで、この部分のガスを早く排出し、それによって真空ボックス３の内部の高真空度を維持する。真空ポンプ８０１は真空イオンポンプを使用することが好ましい。真空弁８０２は、通常、高温ベーキングに耐えることができる全金属真空弁、例えば、全金属手動フラッパ弁を選択する。真空弁８０２は通常、閉状態にある。相応的に、外付け熱陰極分散型Ｘ線装置の電源及び制御システム７は真空装置８の真空電源（Ｖａｃｃ  ＰＳ）７０５をさらに含む。
【００３５】
また、本発明において、ほかの構造の電子放出ユニットを使用することもできる。図７は本発明に使用することができる他種の電子放出ユニットの構成模式図である。図７に示すように、電子放出ユニット１は加熱フィラメント１０１Ａ、陰極１０２Ａ、グリッド１０３Ａ、絶縁支持部材１０４Ａ、接続固定部材１０９Ａなどから構成される。
【００３６】
電子放出ユニット１は接続固定部材１０９Ａを利用して真空ボックス３の壁と全体シール構造を構成するが、ここに限定されず、電子放出ユニット１を真空ボックス３のボックス壁に取り付け、かつその全体を真空ボックス３の外部（すなわち、電子放出ユニット１の陰極端（加熱フィラメント１０１Ａ、陰極１０２Ａ、グリッド１０３Ａを含む）及び電子放出ユニット１のリード線端（フィラメントリード線１０５Ａ、グリッドリード線１０８Ａ、接続固定部材１０９Ａを含む）がいずれも真空ボックス３の外部にある）に位置させることができれば、そのほかの方式を採用して取り付けてもよい。電子放出ユニット１は加熱フィラメント１０１Ａ、陰極１０２Ａ、グリッド１０３Ａ、絶縁支持部材１０４Ａ、フィラメントリード線１０５Ａ、接続固定部材１０９Ａを含み、かつ、グリッド１０３Ａがグリッドフレーム１０６Ａ、グリッドメッシュ１０７Ａ、グリッドリード線１０８Ａから構成される。陰極１０２Ａと加熱フィラメント１０１Ａとは接続され、加熱フィラメント１０１Ａは、通常、タングステン・フィラメントを採用し、陰極１０２Ａは、通常、電子の熱放射能力が強い材料、例えば、酸化バリウム、スカンデート、六ホウ化ランタンなどを採用してもよい。絶縁支持部材１０４Ａは加熱フィラメント１０１Ａと陰極１０２Ａを取り囲み、電子放出ユニット１のケースに相当し、絶縁材料を採用し、通常、セラミックスである。フィラメントリード線１０５Ａは絶縁支持部材１０４Ａを貫通して、電子放出ユニット１の下端まで引き出され（ここに限定されず、電子放出ユニット１の外部まで引き出さればよい）、フィラメントリード線１０５Ａと絶縁支持部材１０４Ａとの間はシール構造である。グリッド１０３Ａは絶縁支持部材１０４Ａの上端に取り付けられて（すなわち、絶縁支持部材１０４Ａの開口に配置される）、陰極１０２Ａに対向し、グリッド１０３Ａと陰極１０２Ａとの中心が上下に合わせられることが好ましい。また、グリッド１０３Ａはグリッドフレーム１０６Ａ、グリッドメッシュ１０７Ａ、及びグリッドリード線１０８Ａを含み、グリッドフレーム１０６Ａ、グリッドメッシュ１０７Ａ、及びグリッドリード線１０８Ａがいずれも金属製であり、通常、グリッドフレーム１０６Ａがステンレス鋼材料であり、グリッドメッシュ１０７Ａがモリブデン材料であり、グリッドリード線１０８Ａがコバール（合金）材料である。グリッドリード線１０８Ａは絶縁支持部材１０４Ａを貫通して、電子放出ユニット１の下端まで引き出され（ここに限定されず、電子放出ユニット１の外部まで引き出さればよい）、グリッドリード線１０８Ａと絶縁支持部材１０４Ａとの間はシール構造である。フィラメントリード線１０５Ａとグリッドリード線１０８Ａとは放出制御装置７０３に接続する。
【００３７】
また、具体的には、グリッド１０３Ａの構造について、その本体が１つの金属板（例えば、ステンレス鋼材料）、すなわち、グリッドフレーム１０６Ａであり、グリッドフレーム１０６Ａの中央に孔を形成し、該孔の形状が四角形又は円形などであってもよく、該孔の位置に金網（例えば、モリブデン材料）、すなわち、グリッドメッシュ１０７Ａが固定され、かつ、金属板のある位置から一本のリード線（例えば、コバール合金材料）、すなわち、グリッドリード線１０８Ａを引き出し、それによりグリッド１０３Ａを１つの電位に接続することができる。また、グリッド１０３Ａが陰極１０２Ａの真上に位置し、グリッド１０３Ａの上記孔の中心と陰極１０２Ａの中心とが合わせられ（すなわち、上下が一本の鉛直線にある）、孔の形状が陰極１０２Ａの形状に対応し、通常、孔の大きさが陰極１０２Ａの面積より小さい。しかし、電子ビーム流がグリッド１０３Ａを通過することができれば、グリッド１０３Ａの構造は上記構造に限定されない。また、グリッド１０３Ａと陰極１０２Ａとの間は絶縁支持部材１０４Ａによって相対的位置固定を行う。
【００３８】
また、具体的には、接続固定部材１０９Ａの構造について、好ましくは、その本体が円形ナイフエッジフランジであり、中央に孔を形成し、該孔の形状が四角形又は円形などであってもよく、孔の位置と絶縁支持部材１０４の上端外縁とがシール接続され、例えば、溶接接続され、ナイフエッジフランジの外縁にネジ穴が形成され、ボルト接続によって電子放出ユニット１を真空ボックス３の壁に固定することができ、そのナイフエッジと真空ボックス３の壁との間に真空シール接続を形成する。それは取り外しやすい柔軟な構造であり、複数の電子放出ユニット１のうちの１つが故障を発生する時、柔軟に交換することができる。ただし、接続固定部材１０９Ａの機能は絶縁支持部材１０４Ａと真空ボックス３との間のシール接続を実現することであり、複数種の柔軟な方式を有し、例えば、金属フランジ移行による溶接、又はガラス高温溶融によるシール接続、又はセラミックス金属化後に金属と溶接するなどの方式を有する。
【００３９】
また、電子放出ユニット１は円筒形の構造であってもよく、すなわち、絶縁支持部材１０４Ａが円筒形であり、陰極１０２Ａ、グリッドフレーム１０６Ａ、グリッドメッシュ１０７Ａがともに円形であってもよく、ともに長方形であってもよい。図８には円筒形の電子放出ユニット１の上面図を示し、ここで、（Ａ）は陰極１０２Ａ、グリッドフレーム１０６Ａ、及びグリッドメッシュ１０７Ａがともに円形である構造を示し、（Ｂ）は陰極１０２Ａ、グリッドフレーム１０６Ａ、及びグリッドメッシュ１０７Ａがともに長方形である構造を示す。また、円形陰極に対して、陰極１０２Ａの表面に発生する電子はよりよい集まり効果を実現するために、通常、陰極１０２Ａの表面を球面円弧状に加工することが好ましい（図１０（Ｃ）に示す）。陰極１０２Ａの表面の直径は通常、数ｍｍであり、例えば、直径２ｍｍであり、グリッドフレーム１０６Ａに取り付けられるグリッドメッシュ１０７Ａの孔の直径は、通常、数ｍｍであり、例えば、直径１ｍｍである。また、グリッド１０３Ａから陰極１０２Ａの表面までの距離は、通常、十分の数ｍｍ乃至数ｍｍであり、例えば、２ｍｍである。また、長方形陰極に対して、陰極１０２Ａの表面に発生する電子はよりよい集まり効果を実現するために、通常、円柱弧面状であることが好ましく、このように短辺方向における電子ビーム流の更なる集まりに有利である。通常、弧面の長さが数ｍｍ乃至数十ｍｍであり、幅が数ｍｍであり、例えば、長さ１０ｍｍ、幅2ｍｍである。相応的に、グリッドメッシュ１０７Ａは長方形であり、その幅が１ｍｍであり、長さが１０ｍｍであることが好ましい。図１０には陰極１０２Ａがそれぞれ平面円形、平面長方形、球面円弧状、円柱弧面状の４つの構造である場合を示す。
【００４０】
また、電子放出ユニット１は立方体型構造であってもよく、すなわち、絶縁支持部材１０４Ａが立方体であり、陰極１０２Ａ、グリッドフレーム１０６Ａ、及びグリッドメッシュ１０７Ａがともに円形であってもよく、ともに長方形であってもよい。図９には立方体形の電子放出ユニット１の上面図を示し、ここで、（Ａ）は陰極１０２Ａ、グリッドフレーム１０６Ａ、及びグリッドメッシュ１０７Ａがともに円形である構造を示し、（Ｂ）は陰極１０２Ａ、グリッドフレーム１０６Ａ、及びグリッドメッシュ１０７Ａがともに長方形である構造を示す。ここで、図８及び図９におけるハッチング線は異なる各部材を区分するためのものであり、断面を示すものではない。
【００４１】
また、具体的には、グリッドメッシュ１０７Ａの構造に関し、図１１に示すように、平面型であってもよく、球面型であってもよく、Ｕ溝型であってもよく、球面型であることが好ましく、それは球面型のグリッドメッシュが電子ビームによりよい集まり効果を有させるからである。
【００４２】
また、放出制御装置７０３が隣接する電子放出ユニットのうちの１つのみの電子放出ユニットのグリッドの状態を変更し、同一時刻に、隣接する電子放出ユニットのうちの１つのみが電子放出を行って電子ビーム流を形成すると、該電子放出ユニットのグリッド両側の電場は該電子ビーム流を自動的に集束する効果を有する。図１２に示すように、図において電子放出ユニット１と陽極２との間の矢印で電子が運動する方向（逆電力線方向）を示す。図１２において、陽極２が高電圧＋１６０ｋＶであり、大電場の電子放出ユニット１と陽極２との間の矢印がいずれも電子放出ユニット１から陽極２へ指し、つまり、電子放出ユニット１が電子ビーム流を放出すれば、電子ビーム流が陽極２へ運動する。電子放出ユニット１の表面の局所電場状態を考察し、隣接する電子放出ユニット１２、１３、１４において、電子放出ユニット１３のグリッド１０３Ａの電圧が−５００Ｖから＋２０００Ｖに変わると、電子放出ユニット１３は電子放出状態に入り、隣接する電子放出ユニット１２と電子放出ユニット１４のグリッド１０３Ａの電圧は依然として−５００Ｖであり、電子放出ユニット１２、１４において電子放出を発生すると、電子は電子放出ユニット１２と電子放出ユニット１４のグリッド１０３Ａから電子放出ユニット１３のグリッド１０３Ａへ運動するが、電子放出ユニット１２、１４において電子放出を発生しないので、電子放出ユニット１３から放出する電子ビームは、電子放出ユニット１３から隣接する電子放出ユニット１２及び電子放出ユニット１４へ指す電場の作用で押し出されるため、自動集束効果を有する。
【００４３】
ここで、本発明の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置は高真空状態にて作動し、高真空の獲得及び維持方法は以下の通りであってもよい。陽極２が真空ボックス３内に装着を完了し、高圧電源接続装置４及び真空装置８が真空ボックス３の壁においてシール接続を完了し、真空ボックス３の側壁の電子放出ユニットの接続箇所には、まず、ブラインドフランジでシールされ、真空ボックス３の全体をシール構造に形成させる。その後に、該構造を真空炉に置いてベーキングしてガスを除去し、真空弁８０２が外部の真空排気システムに接続し、その目的が各部材の材料に吸着されるガスを除去することである。その後、常温の清潔な環境において、真空弁８０２から真空ボックス３に窒素ガスを注入し、保護環境を形成し、そして、電子放出ユニットの接続箇所のブラインドフランジを開けて、かつ電子放出ユニットを取り付け、１つずつ行う。すべての電子放出ユニットが取り付けられた後、真空弁８０２から外部の真空排気システムに接続して空気排出を行い、再度ベーキングして排気し、真空ボックス３の内部を高真空にする。ベーキング排気の過程において、各電子放出ユニットの陰極の活性化を行うことができる。ベーキング排気が完了した後、真空弁８０２を閉め、真空ボックス３の内部を高真空に保持する。外付け熱陰極分散型Ｘ線装置は作動過程において、陽極が放出した少量のガスは真空ポンプ８０１により排出され、真空ボックス３の内部の高真空を維持する。ある電子放出ユニットが破損し、或いは寿命を超え、交換する必要がある時に、真空弁８０２から真空ボックス３の内部に窒素ガスを注入して保護を形成する。最も短い時間で、交換する必要がある電子放出ユニットを取り外し、新しい電子放出ユニットを取り付ける。真空弁８０２を外部の真空排気デバイスに接続し、真空ボックス３を真空化する。真空ボックス３の内部が再び高真空に達する時に、真空弁８０２を閉め、真空ボックス３の内部を高真空に保持する。
【００４４】
また、特に、本発明の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、電子放出ユニット１は真空ボックス３の１つの側壁に配列されてもよく、真空ボックス３の２つの対向する側壁に同じ延在方向に従って同時に配列されてもよい。図１３には直線形両列対向布置の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置の構造を示し、（Ａ）が電子放出ユニット１と陽極２と真空ボックス３との位置関係の図であり、（Ｂ）が電子放出ユニット１と陽極２との位置関係の図である。図１３（Ａ）に示すように、複数の電子放出ユニット１は２列に分かれてそれぞれ真空ボックス３の２つの対向する側壁に布置し、陽極２が真空ボックス３における中間部に布置される。図１３（Ｂ）に示すように、陽極２の、２列の電子放出ユニット１に対向する面はいずれも傾斜面であり、電子放出ユニット１が発生する電子ビーム流Ｅは電子放出ユニット１と陽極２との間の電場を受けて加速し、陽極２の傾斜面に衝撃し、Ｘ線を発生し、有用なＸ線の出射方向が陽極２の傾斜面の傾斜方向である。２列の電子放出ユニット１は対向して布置されるので、陽極２は２つの傾斜面を有し、２つの傾斜面が発生するＸ線は同じ方向へ出射する。
【００４５】
また、特に、本発明の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置は直線型配列であってもよく、円弧型配列であってもよく、それにより、異なる応用要求を満たす。図１４には本発明の円弧型外付け熱陰極分散型Ｘ線装置の電子放出ユニット１と陽極２との位置関係の模式図を示す。２列の電子放出ユニット１は円周に沿って布置され、それぞれ真空ボックス３の２つの対向する側面に布置され、これらの２つの側面が相互に平行し、電子放出ユニット１が配列される延在方向は弧線であり、布置する弧度（ラジアン）の大きさは必要に応じて確定することができる。陽極２は真空ボックス３における中間部、すなわち、２列の対向する電子放出ユニット１の中間に布置され、陽極２は２列の電子放出ユニット１に向ける表面がいずれも傾斜面であり、２つの傾斜面の傾斜方向がいずれも円弧の中心Ｏを指す。電子ビーム流Ｅは電子放出ユニット１の上表面から放出し、陽極２と電子放出ユニット１との間の高圧電場を受けて加速し、最終的に陽極２に衝撃し、陽極２の２つの傾斜面に２列の円弧状に配列される一連のＸ線ターゲットスポットを形成し、有用なＸ線の出射方向は円弧の中心を指す。円弧型外付け熱陰極分散型Ｘ線装置の真空ボックス３について、電子放出ユニット１の布置と陽極２の形状に対応して、円弧型であり、環状とも称される。円弧型分散型Ｘ線装置の出射Ｘ線はいずれも円弧の円心を指し、線源が円形に配列される必要がある場合に応用できる。
【００４６】
また、特に、外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、各電子放出ユニットの配列は直線形であってもよく、例えば、Ｌ形又はＵ形などの区分的直線形であってもよく、また、各電子放出ユニットの配列は弧形であってもよく、区分的弧線形であっても良く、例えば、異なる直径の弧形セグメントが接続されてなる曲線又は直線セグメントと弧線セグメントとの組合せなどであってもよい。
【００４７】
また、特に、本発明の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、各電子放出ユニットの配列間隔は均一であってもよく、非均一であってもよい。
【００４８】
また、本発明において二次元アレイ分散の方式で電子放出ユニットを配置することができ、それにより、二次元アレイ分散型Ｘ線装置が得られる。図１５、１６に示すように、二次元アレイ分散型Ｘ線装置は複数の電子放出ユニット１（少なくとも４つであり、以下、具体的には、電子放出ユニット１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、……、電子放出ユニット１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ、……とも称される）を有し、電子放出ユニットは上記のような電子放出ユニットのいずれか一種であってもよく、陽極２は、陽極板２０１と、陽極板２０１に取り付けられ、かつ電子放出ユニット１に対応して配列される複数のターゲット２０２とから構成されるが、陽極２は該構造に限定されず、本分野の通常の陽極を使用すればよい。また、複数の電子放出ユニット１は二次元配列の方式で真空ボックス３の１つの側壁に配置され、かつ陽極板２０１が位置する平面に相互に平行する。また、上記のように、電子放出ユニット１の全体は真空ボックス３の外部に位置するが、陽極２は真空ボックス３の内部に設置される。
【００４９】
図１５は電子放出ユニット１と陽極２との空間布置の構成模式図を示す（ここで、真空ボックス３の図示を省略する）。電子放出ユニット１は２列に分かれて１つの平面（すなわち、真空ボックス３の１つの側壁）に布置され、かつ、前後列の電子放出ユニット１は交互に配列されるが（図１５参照）、これに限定されず、前後列の電子放出ユニットはお互いに交互しなくてもよい。陽極２におけるターゲット２０２と電子放出ユニット１とは一つずつ対応し、ターゲット２０２の頂面が電子放出ユニット１を指し（向き）、電子放出ユニット１の中心とターゲット２０２の中心との接続線が陽極板２０１の平面に垂直し、この接続線は電子放出ユニット１が放出する電子ビーム流Ｅの運動経路でもある。電子がターゲットに衝撃してＸ線を発生し、有用なＸ線の出射方向が陽極板２０１の平面に平行し、かつ、各有用なＸ線は互いに平行する。
【００５０】
図１６には陽極２のある構造を示す。陽極２は、陽極板２０１と、二次元アレイに分散する複数のターゲット２０２とを含む。陽極板２０１は平板であり、金属材料で製造され、かつ耐高温の金属材料が好ましく、電子放出ユニット１の上表面により構成される平面に完全に平行し、陽極２に正の高圧が印加される時、通常、数十ｋＶ乃至数百ｋＶであり、典型的に、例えば、１８０ｋＶであり、それにより、陽極板２０１と電子放出ユニット１との間に平行する高圧電場を形成する。ターゲット２０２は陽極板２０１に取り付けられ、その位置がそれぞれ電子放出ユニット１の位置に対応するように布置され、ターゲット２０２の表面が通常、耐高温の重金属材料、例えば、タングステン又はタングステン合金を使用する。ターゲット２０２は円錐台構造であり、高さが通常、数ｍｍであり、例えば、３ｍｍであり、直径が比較的大きい底面と陽極板２０１とが接続され、頂面の直径が比較的小さく、通常、数ｍｍであり、例えば、２ｍｍであり、頂面が陽極板２０１に平行せず、通常、数度乃至十数度の小さい夾角を有し、電子がターゲットに衝撃して発生する有用なＸ線は放出されることに有利である。すべてのターゲット２０２は頂面の傾斜方向が一致するように布置され、すなわち、すべての有用なＸ線の出射方向は一致する。ターゲットのこの構成設計は、陽極板２０１に成長する小さい突起に相当し、陽極板２０１の表面の局所電場分布を変更し、それにより、電子ビームがターゲットに衝撃する前に自動集束の効果を有し、ターゲットスポットが小さくなり、画像品質を向上させることに有利である。陽極の設計において、陽極板２０１は普通の金属を使用し、ターゲット２０２の表面のみがタングステン又はタングステン合金であるので、コストを低下させる。
【００５１】
また、本発明において、電子放出ユニットはグリッドと陰極とが分離する構造であってもよい。図１７にはグリッドと陰極とが分離する電子放出ユニットアレイを示す。図１７において、平板グリッド９は絶縁骨組み板９０１、グリッド板９０２、グリッドメッシュ９０３、グリッドリード線９０４から構成される。図に示すように、グリッド板９０２は絶縁骨組み板９０１に設けられ、かつ、グリッドメッシュ９０３はグリッド板９０２に形成される孔の位置に設けられ、グリッドリード線９０４はグリッド板９０２から引き出される。陰極アレイ１０は複数の陰極構造が緊密に配列されてなり、各陰極構造はフィラメント１００１、陰極１００２、絶縁支持部材１００４から構成される。平板グリッド９は陰極アレイ１０の上方に位置し、かつこの両者の距離が小さく、通常、数ｍｍであり、例えば、３ｍｍである。グリッド板９０２、グリッドメッシュ９０３、グリッドリード線９０４から構成されるグリッド構造と陰極構造とは一つずつ対応し、かつ、垂直方向から見れば、各グリッドメッシュ９０３の円中心と各陰極１００２の円中心とは２つがひと組になって重なり合う。
【００５２】
また、図１７（Ｂ）に示すように、本発明において、グリッド構造は各グリッドリード線が独立して引き出され、かつグリッド制御装置によって独立して状態制御を行う構造であってもよい。陰極アレイ１０の各陰極１００２は同一電位、例えば、接地にあってもよい。各グリッドは負の数百ボルトと正の数キロボルトとの２つの状態の間で切り替わってもよく、例えば、−５００Ｖと＋２０００Ｖとの間で切り替わり、それにより、各電子放出ユニットの作動状態を制御し、例えば、あるグリッドはある時刻に−５００Ｖであると、該グリッドと対応する陰極との間の電場は負電場であり、陰極から放出する電子は陰極の表面に制限され、次の時刻にグリッド電圧は＋２０００Ｖに変わる時、該グリッドと対応する陰極との間の電場は正電場に変わり、陰極から放出する電子はグリッドへ運動して、かつグリッドメッシュを貫通し、グリッドと陽極との間の加速電場に放出され、加速されて、かつ最終的に陽極に衝撃し、対応するターゲット位置にＸ線を発生する。
【００５３】
また、図１７（Ｃ）に示すように、グリッドは各グリッドリード線が並列接続され、同一電位にあり、フィラメント電源で各電子放出ユニットを制御する作動状態であってもよい。例えば、すべてのグリッドが−５００Ｖにあり、各陰極フィラメントが独立して引き出され、各陰極フィラメントの２つの端点の間の電圧差が一定であり、各陰極の全体電圧は０Ｖと−２５００Ｖとの２つの状態の間に切り替わる。ある時刻に、陰極が０Ｖ電位にあり、グリッドと陰極との間が負電場であり、陰極から放出する電子は陰極の表面に制限され、次の時刻に、陰極の電圧が−２５００Ｖに変わり、グリッドと対応する陰極との間の電場は正電場に変わり、陰極から放出する電子はグリッドへ運動して、かつグリッドメッシュを貫通して、グリッドと陽極との間の加速電場に放出され、加速されて、かつ最終的にターゲットに衝撃し、対応するターゲット位置にＸ線を発生する。
【００５４】
また、本発明の二次元分散型Ｘ線装置において、各電子放出ユニットのフィラメントリード線はそれぞれ独立してフィラメント電源の各出力端に接続してもよく、直列接続されてから、全体がフィラメント電源の１つの出力端に接続してもよい。図１８には電子放出ユニットのフィラメントリード線がフィラメント電源に直列接続する模式図を示す。電子放出ユニットのフィラメントリード線が直列接続されるシステムにおいて、通常、陰極は同じ電位にあり、各グリッドリード線は独立して引き出される必要があり、グリッド制御装置によって電子放出ユニットの作動状態を制御する。
【００５５】
また、本発明において、電子放出ユニットのアレイは２列であってもよく、複数列であってもよい。
【００５６】
また、本発明において、陽極のターゲットは円錐台構造であってもよく、円柱構造であってもよく、方形（四角）錐台構造であってもよく、多角錐台構造であってもよく、或いは、その他の多角形突起、又はほかの不規則な突起などの構造であってもよい。
【００５７】
また、本発明において、陽極のターゲットの頂面は平面であってもよく、傾斜面であってもよく、球面、又は他の不規則な表面であってもよい。
【００５８】
また、本発明において、電子放出ユニットの二次元アレイ配列は、２つの方向においていずれも直線に延在してもよく、１つの方向において直線に延在するが、もう１つの方向において弧形に延在してもよく、１つの方向において直線に延在するが、もう１つの方向において区分的直線に延在してもよく、１つの方向において直線に延在するが、もう１つの方向において区分的弧形に延在するなど、複数種の組合せ形式である。
【００５９】
また、本発明において、電子放出ユニットの二次元アレイ配列は、２つの方向において間隔が均一で一致してもよく、各方向において間隔が均一であるが、２つの方向において間隔が一致しなくてもよく、１つの方向において間隔が均一であるが、もう１つの方向において間隔が非均一であってもよく、２つの方向において間隔が共に非均一であってもよい。
【００６０】
また、本発明において、電子放出ユニットは曲面アレイ分散の方式で設置することができ、それにより、曲面アレイ分散型Ｘ線装置が得られる。図１９は本発明の曲面アレイ分散型Ｘ線装置の構成模式図である。図２０は本発明の曲面アレイ分散型Ｘ線装置の内部構造の端面模式図である。図２１は本発明の陽極の異なる構造の模式図である。
【００６１】
図に示すように、複数の電子放出ユニット１（少なくとも４つであり、以下、具体的には、電子放出ユニット１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、……とも称される）は、曲面において軸線方向に沿って軸線Ｏに向けて複数列に配列され、また、陽極２は曲面の軸線Ｏに布置される。また、上記のように、電子放出ユニット１は真空ボックス３のボックス壁に取り付けられ、かつ全体が真空ボックス３の外部に位置するが、陽極２は真空ボックスの内部に取り付けられる。
【００６２】
また、上記曲面は円柱面と円環面を含む。図２０は本発明の曲面アレイ分散型Ｘ線装置の内部構造の端面模式図である。具体的には、図２０には円柱面アレイ分散型Ｘ線装置の内部構造の模式図を示す。電子放出ユニット１は円柱面に軸線方向に沿って複数列に配列され、かつ、電子放出ユニット１の上表面（電子放出面）は軸線Ｏを向く。陽極２は円柱の軸線Ｏに布置される。通常、電子放出ユニット１は同一の低電位にあり、陽極２は高電位にあり、陽極２と電子放出ユニット１との間に正電場を構成し、電場が各電子放出ユニット１の表面から陽極２の軸線へ集まり、電子ビーム流Ｅは電子放出ユニット１から陽極２の軸線へ運動し、陽極２に衝撃し、最終的にＸ線を発生する。
【００６３】
また、上記電子放出ユニット１は曲面において軸線方向に沿って軸線に向けて複数列に配列され、複数列の電子放出ユニットは前後列において合わせられてもよく、好ましくは前後列がずれて、それにより、各電子放出ユニットが発生する電子ビームが陽極に衝撃する位置は重なり合わないようになる。
【００６４】
また、陽極２は中空の管状の構造を有し、冷却剤をその内部に流動させることができる。図２１には本発明における陽極及びその支持部材の構造を示す。陽極２は陽極支持部材２０１Ａ、陽極チューブ２０２Ａ、陽極ターゲット面２０３Ａから構成される。陽極支持部材２０１Ａは陽極チューブ２０２Ａに取り付けられ、かつ高圧電源接続装置４の頂端（小さい端）に接続し、陽極２を支持して固定することに用いられる。陽極チューブ２０２Ａは陽極２の本体構造であり、両端がそれぞれ２つの冷却接続装置９Ａの一端に接続し、かつ内部と冷却接続装置９Ａとが連通し、冷却剤が循環して流動するチャンネルになっている。陽極チューブ２０２Ａは、通常、耐高温の金属材料を採用し、複数種の構成方式を有し、円形のチューブであることが好ましい。また、ある場合、例えば、陽極の熱パワーが比較的小さい場合、陽極２は非中空管の柱形構造であってもよい。また、陽極ターゲット面２０３Ａは電子ビームが陽極チューブ２０２Ａに衝撃する位置であり、細かい構造上において複数種の設計を有し、例えば、図２１（１）に示すように、陽極チューブ２０２Ａの外円面は電子ビームの衝撃位置であり、この場合、陽極チューブ２０２Ａの全体は耐高温の重金属材料、例えば、タングステン又はタングステン合金を採用し、図２１（２）に示すように、陽極チューブ２０２Ａの外円は一部が切除されて小さい傾斜平面を形成し、該傾斜平面が電子ビームの衝撃位置になり、該傾斜平面の傾斜方向が有用なＸ線の出射方向であり、この構成設計は有用なＸ線の方向が一致するように引き出されることに有利であり、好ましくは、図２１（３）に示すように、陽極チューブ２０２Ａの外表面に陽極ターゲット面２０３Ａが特別に設計されており、陽極ターゲット面２０３Ａは耐高温の重金属材料、例えば、タングステン又はタングステン合金を採用し、厚さが２０μｍ（ミクロン）以上であり、電気めっき、貼り付け、溶接又は他の方式を採用して、陽極チューブ２０２Ａの外縁に加工された小さい傾斜平面に固定されて、この場合、陽極チューブ２０２Ａは普通の金属材料を採用することができ、それにより、コストを低下させることができる。
【００６５】
また、本発明において、上記軸線は直線であってもよく、円弧であってもよく、全体は線状分散型Ｘ線装置又は環状分散型Ｘ線装置になって、異なる応用要求を満たす。図２２には環状分布の電子放出ユニットと陽極布置の効果図を示す。陽極２は１つの平面円周に布置され、電子放出ユニット１は陽極２の下方に布置し、２列の電子放出ユニット１は陽極２の方向で円周に配列されるとともに、陽極２の中心を軸線とする円弧面に配列され、すなわち、各電子放出ユニット１の表面は陽極２の軸線を指す（向く）。電子ビーム流Ｅは電子放出ユニット１から放出し、陽極２と電子放出ユニット１との間の高圧電場を受けて加速し、陽極２の下縁のターゲット面に衝撃し、陽極２において円形に配列されるアレイＸ線ターゲットスポットを形成し、有用なＸ線の出射方向はいずれも陽極２が位置する円周の円心を指す。環状分散型Ｘ線装置の真空ボックス３及びその内部の電子放出ユニット１の布置と陽極２の形状との対応も環状構造である。環状分散型Ｘ線装置は１つの完全の環であってもよく、１つのセクション（一部分）の環長であってもよく、線源が円形に配列される必要がある場合に応用されてもよい。
【００６６】
また、本発明において、電子放出ユニットのアレイは２列であっても良く、複数列であってもよい。
【００６７】
また、本発明において、電子放出ユニットに対する説明において、「独立」とは、各電子放出ユニットは独立して電子ビーム流を放出する能力を有し、具体的な構造において、離間する構造であっても良く、関連して接続する、ある構造であってもよい。
【００６８】
また、本発明の曲面アレイ分散型Ｘ線装置の説明において、「曲面」とは各種形式の曲面であり、円柱面、円環面、楕円面、又は区分的直線から構成される曲面を含み、例えば、正多角形柱面又は区分的弧線から構成される曲面などであってもよく、上記のような円柱面及び円環面であることが好ましい。
【００６９】
また、本発明において、陽極布置位置に対する説明において、「軸線」とは電子放出ユニットが布置された各種形式の曲面の実質的軸線又は形式的軸線であり、例えば、円柱面の軸線とは円柱の中心軸線であり、円環面の軸線とは円環内部の中心軸線であり、楕円曲面の軸線とは該セクションの楕円に近い近軸軸線であり、正多角形柱面の軸線とは正多角形の中心から構成される軸線である。
【００７０】
また、本発明において、陽極内部チューブの断面は円形孔、方形孔、多角形孔、放熱片（フィン）構造を有する内側歯車状孔、又は放熱面積を増加することができる他の形状であってもよい。
【００７１】
また、本発明において、電子放出ユニットの曲面アレイ配列は１つの配列方向において曲線であるが、もう１つの配列方向において直線、区分的直線、弧線、区分的弧線、又は直線セクションと弧線セクションとの組合せである。
【００７２】
また、本発明において、電子放出ユニットの曲面アレイ配列は２つの方向において間隔が均一で一致してもよく、各方向において間隔が均一であるが、２つの方向において間隔が一致しなくてもよく、１つの方向において間隔が均一であるが、もう１つの方向において間隔が非均一であっても良く、２つの方向において間隔がいずれも非均一であってもよい。
【００７３】
また、本発明において、真空ボックスの外形全体は立方体形であってもよく、円柱体形であってもよく、円環体形であってもよく、電子放出ユニットと陽極との相対的布置関係に影響しないほかの構造であってもよい。
【００７４】
（システム構成）
図１〜図６に示すように、本発明の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置は複数の電子放出ユニット１、陽極２、真空ボックス３、高圧電源接続装置４、放出制御装置接続装置５、集束装置接続装置６、真空装置８、電源及び制御システム７から構成される。複数の電子放出ユニット１はリニアアレイに配列されて真空ボックス３の１つの側壁に取り付けられ、各電子放出ユニット１は相互に独立し、長尺状の陽極２は真空ボックス３における中間部に取り付けられ、線形配列方向において、陽極２と電子放出ユニット１の配列線とは相互に平行し、線形配列の垂直断面において、陽極２と電子放出ユニット１の上表面とは小さい夾角を形成する。電子放出ユニット１は加熱フィラメント１０１、陰極１０２、グリッド１０７、絶縁支持部材１０３、集束電極１０４、集束セクション１０９、接続固定部材１０５、フィラメントリード線１０６、グリッドリード線１０８、集束装置１１０を含む。高圧電源接続装置４は真空ボックス３の側壁に取り付けられ、内部と陽極２とが接続され、外部が挿脱可能な形式で高圧ケーブルに接続する。放出制御装置接続装置５は各電子放出ユニット１のフィラメントリード線１０６とグリッドリード線１０８とを放出制御装置７０３の各放出制御ユニットに接続する。真空装置８は真空ボックス３の側壁に取り付けられ、真空装置８は真空ポンプ８０１と真空弁８０２とを含む。電源及び制御システム７は制御システム７０１、高圧電源７０２、放出制御装置７０３、集束電源７０４、真空電源７０５などの複数のモジュールを含み、電力ケーブルと制御ケーブルによって、システムの複数の電子放出ユニット１の加熱フィラメント１０１、グリッド１０７及び陽極２、真空装置８などの構成部分に接続する。なお、放出制御装置７０３は複数（電子放出ユニット１の数量と同じである）の同じ放出制御ユニットから構成され、各放出制御ユニットが負高圧モジュール７０３０１、直流モジュール７０３０２、高圧絶縁変圧器７０３０３、負バイアスモジュール７０３０４、正バイアスモジュール７０３０５、選択スイッチ７０３０６から構成される。
【００７５】
（作動原理）
本発明の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置において、電源及び制御システム７は集束電源７０４、放出制御装置７０３及び高圧電源７０２に対して制御を行う。放出制御装置７０３の各ユニットは作動を始め、負高圧モジュール７０３０１は負高圧を発生して高圧絶縁変圧器７０３０３の一次側に出力し、それにより、高圧絶縁変圧器７０３０３の二次側の一組の並列接続端が高圧に保持され、すなわち、直流モジュール７０３０２、負バイアスモジュール７０３０４、正バイアスモジュール７０３０５、選択スイッチ７０３０６がいずれも同じ負高圧にあり、直流モジュール７０３０２はこの負高圧保持による直流電流を発生して加熱フィラメント１０１に供給し、加熱フィラメント１０１は陰極１０２を高温（例えば、５００〜２０００℃）放出状態まで加熱し、陰極１０２はその表面に大量の電子を発生する。負バイアスモジュール７０３０４と正バイアスモジュール７０３０５はそれぞれ負高圧保持による負電圧と正電圧を発生し、選択スイッチ７０３０６は、通常、負電圧をグリッド１０７にゲーティングして接続する。電子放出ユニット１において、フィラメント１０１、陰極１０２及びグリッド１０７はいずれも負高圧にあり、通常、負の数キロボルト乃至負の数十キロボルトであるが、集束電極１０４は集束セクション１０９に接続して、かつ接続固定部材１０５を介して真空ボックス３の側壁に接続し、接地電位にあり、そのため、グリッド１０７と集束電極１０４との間に小さい加速電場を形成する。しかし、グリッド１０７は陰極１０２に対してより低い負電圧をさらに有するため、陰極１０２が発生する電子はグリッド１０７を通過することができず、グリッド１０７によって陰極１０２の表面に制限される。高圧電源７０２は陽極２を非常に高い正高圧にして、通常、正の数十キロボルト乃至数百キロボルトであり、電子放出ユニット１（すなわち、真空ボックス３の側壁、通常、接地電位）と陽極２との間に正の大きな加速電場を形成する。
【００７６】
Ｘ線を発生する必要がある場合、電源及び制御システム７は指令又は予め設定されるプログラムに従って、放出制御装置７０３のある放出制御ユニットの選択スイッチ７０３０６の出力を負電圧から正電圧に切り替え、かつシーケンスに従ってそれぞれ各電子放出ユニット１に接続される各放出制御ユニットの選択スイッチ７０３０６の出力信号を変換する。例えば、時刻１にて、放出制御装置７０３の第１放出制御ユニットの選択スイッチ７０３０６の出力は負電圧から正電圧に切り替わり、対応する電子放出ユニット１１において、グリッド１０７と陰極１０２との間の電場は正電場に変わり、電子が陰極１０２の表面からグリッド１０７へ運動し、グリッドメッシュを貫通してグリッド１０７と集束電極１０４との間の加速電場に入って、第１回の加速を獲得し、集束電極１０４のノーズ・コーン形状は電子ビームを第１回の加速過程において自動的に集めさせ、電子ビームの直径が小さくなり、電子ビームが集束セクション１０９の内部に入った後、外部集束装置１１０が印加した集束磁場の作用を受けて、電子ビームの直径はさらに小さくなる。小さい直径の電子ビームは接続固定部材１０５の中心の孔を通過して真空ボックス３の内部に入り、電子放出ユニット１１と陽極２との間の大きな加速電場で加速され、エネルギーを獲得し、陽極２に衝撃し、陽極２に１つのターゲットスポット２１を発生し、かつ、ターゲットスポット２１の位置にＸ線の放出を発生する。時刻２にて、放出制御装置７０３の第２放出制御ユニットの選択スイッチ７０３０６の出力は負電圧から正電圧に切り替わり、対応する電子放出ユニット１２は電子を放出し、陽極２にターゲットスポット２２を発生し、かつターゲットスポット２２の位置にＸ線の放出を発生する。時刻３にて、放出制御装置７０３の第３放出制御ユニットの選択スイッチ７０３０６の出力は負電圧から正電圧に切り替わり、対応する電子放出ユニット１３は電子を放出し、陽極２にターゲットスポット２３を発生し、かつターゲットスポット２３の位置にＸ線の放出を発出し、このように類推して、その後にターゲットスポット２４の位置にＸ線の放出を発生し、その後にターゲットスポット２５の位置にＸ線の放出を発生し……、かつ循環して繰り返す。そのため、電源及び制御システム７は放出制御装置７０３を利用して各電子放出ユニット１が所定のシーケンスに従って交替に作動して電子ビームを放出し、かつ、陽極２の異なる位置に交替にＸ線を発生し、それにより分散型Ｘ線源になる。
【００７７】
また、陽極２が電子ビーム流の衝撃を受けた時に放出するガスは、真空ポンプ８０１によってリアルタイムに排出され、真空ボックス３内に高真空を維持し、このように長時間に安定に稼働することに有利である。電源及び制御システム７は各電源を制御して設定プログラムに従って各部材を駆動して作動を協調するだけでなく、通信インターフェースとマンマシンインタフェースを介して外部の命令を受信することもでき、システムの重要なパラメータを改正・設定し、プログラムを更新して自動制御調整を行う。
【００７８】
また、本発明の外付け熱陰極分散型Ｘ線装置をＣＴデバイスに応用することで、システムの安定性及び信頼性がよく、かつ検査効率が高いＣＴデバイスが得られる。
【００７９】
（効果）
本発明は、主に外付け熱陰極分散型Ｘ線装置を提供し、１つの光源デバイスにおいて、所定の順番に従って周期的に焦点位置を変えるＸ線を発生する。本発明の電子放出ユニットは熱陰極を採用し、そのほかの設計に対して放出電流が大きく、寿命が長いメリットを有する。複数の電子放出ユニットはそれぞれ独立して真空ボックスに固定され、かつ直接に小型の二極又は三極電子銃を使用することができ、技術が成熟し、コストが低く、応用が柔軟である。長尺状の大きな陽極の設計を採用し、陽極の過熱の問題を効果的に緩和し、光源のパワーの向上に有利である。電子放出ユニットは直線に配列され、全体が直線型分散型Ｘ線装置になってもよく、電子放出ユニットは環状に配列され、全体が環状分散型Ｘ線装置になってもよく、応用が柔軟である。集束電極の設計と外部集束装置の設計によって、電子ビームは非常に小さい焦点を実現することができる。そのほかの分散型Ｘ線光源デバイスに対して、本発明は電流が大きく、ターゲットスポットが小さく、ターゲットスポット位置の分布が均一で再現性がよく、出力パワーが高く、構造が簡単であり、制御が容易であり、コストが低い。
【００８０】
また、本発明の外付け熱陰極分散型Ｘ線光源をＣＴデバイスに応用すると、光源を移動する必要がなく、複数のビューを生成することができ、そのため、スリップリング運動を省略することができ、構造を容易に簡易化させ、システムの安定性、信頼性を向上させ、検査効率を向上させることに有利である。
【００８１】
以上のように、本発明を説明したが、ここに限定されず、本発明の要旨の範囲において上記実施形態に対して各種の組合せ及び各種の変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００８２】
１：電子放出ユニット、  ２：陽極、  ３：真空ボックス、
４：高圧電源接続装置、  ５：放出制御装置接続装置、  ６：集束装置接続装置、
７：電源及び制御システム、  ８：真空装置、  Ｅ：電子ビーム流、  Ｘ：Ｘ線、
Ｏ：円弧の円心、  １０１：加熱フィラメント、  １０２：陰極、
１０３：絶縁支持部材、  １０４：集束電極、  １０５：接続固定部材、
１０６：フィラメントリード線、  １０７：グリッド、
１０８：グリッドリード線、  １０９：集束セクション、  １１０：集束装置、
７０１：制御システム、  ７０２：高圧電源、  ７０３：放出制御装置、
７０４：集束電源、  ７０３０１：負高圧モジュール、
７０３０２：直流モジュール、  ７０３０３：高圧絶縁変圧器、
７０３０４：負電圧モジュール、  ７０３０５：正電圧モジュール、
７０３０６：スイッチモジュール、  ８０１：真空ポンプ、  ８０２：真空弁。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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