(57)【要約】  Ｘ線発生装置は、カソードから放出された電子線がターゲットに到達することによりＸ線を放出するＸ線発生装置であって、カソードおよびターゲットの間で互いに直列に接続され、電子線をそれぞれ加速する第１及び第２の高電圧電源を有し、第２の高電圧電源は、第１の高電圧電源が発生する第１の高電圧の変動成分の位相に対して第２の高電圧電源が発生する第２の高電圧の変動成分の位相が所定の関係となるように第２の高電圧を出力する。
2015145668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードから放出された電子線がターゲットに到達することによりＸ線を放出するＸ線発生装置であって、
前記カソードおよび前記ターゲットの間で互いに直列に接続され、前記電子線をそれぞれ加速する第１及び第２の高電圧電源を有し、
前記第２の高電圧電源は、前記第１の高電圧電源が発生する第１の高電圧の変動成分の位相に対して前記第２の高電圧電源が発生する第２の高電圧の変動成分の位相が所定の関係となるように前記第２の高電圧を出力するＸ線発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線発生装置において、
前記第１の高電圧電源から出力される前記第１の高電圧の変動成分の位相と、前記第２の高電圧電源から出力される前記第２の高電圧の変動成分の位相とが前記所定の関係となるように、前記第１の高電圧電源または前記第２の高電圧電源の少なくとも一方を制御する位相設定部を備えるＸ線発生装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＸ線発生装置において、
前記第１の高電圧の変動成分の周期と、前記第２の高電圧の変動成分の周期とは、実質的に同一であり、
前記位相設定部は、前記第１の高電圧の変動成分の位相と前記第２の高電圧の変動成分の位相とが実質的に１８０度ずれるように、前記第１の高電圧電源または前記第２の高電圧電源の少なくとも一方を制御するＸ線発生装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のＸ線発生装置において、
前記第１の高電圧電源と前記第２の高電圧電源は、交流電圧発生部と、前記交流電圧発生部から出力された電圧に対して所定倍の前記第１または前記第２の高電圧を生成する多倍圧整流回路とを有し、
前記交流電圧発生部は、前記位相設定部から出力される制御信号に基づいて、所定の周期の交流電圧を発生するＸ線発生装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＸ線発生装置において、
前記多倍圧整流回路は、複数の静電容量素子を備えるＸ線発生装置。
【請求項６】
請求項２乃至５の何れか一項に記載のＸ線発生装置において、
前記カソードと前記ターゲットとの間に配置された第１の中間電極と、
前記第１の中間電極と前記ターゲットとの間に配置された第２の中間電極と、を更に備え、
前記第１の高電圧電源は、前記カソードと前記第１の中間電極との間に前記第１の高電圧を印加し、
前記第２の高電圧源は、前記第１の中間電極と前記第２の中間電極との間に前記第２の高電圧を印加するＸ線発生装置。
【請求項７】
請求項６に記載のＸ線発生装置において、
前記第２の中間電極と前記ターゲットとの間に配置された電子線収束部を更に備えるＸ線発生装置。
【請求項８】
請求項２乃至５の何れか一項に記載のＸ線発生装置において、
前記カソードと前記ターゲットとの間に配置された第１の中間電極を更に備え、
前記第１の高電圧電源は、前記カソードと前記第１の中間電極との間に前記第１の高電圧を印加し、
前記第２の高電圧源は、前記第１の中間電極と前記ターゲットとの間に前記第２の高電圧を印加するＸ線発生装置。
【請求項９】
請求項８に記載のＸ線発生装置において、
前記第１の中間電極と前記ターゲットとの間に配置された電子線収束部を更に備えるＸ線発生装置。
【請求項１０】
請求項２乃至９の何れか一項に記載のＸ線発生装置において、
前記ターゲットから発生されるＸ線を検出するＸ線検出部を更に備え、
前記位相設定部は、前記Ｘ線検出部の検出出力に基づき、前記第１の高電圧電源または前記第２の高電圧電源の少なくとも一方を制御するＸ線発生装置。
【請求項１１】
カソードから放出された電子線がターゲットに到達することによりＸ線を放出するＸ線発生装置であって、
前記カソードと前記ターゲットとの間に配置された第１の中間電極と、
前記カソードと前記第１の中間電極との間に第１の高電圧を印加する第１の高電圧電源と、
前記第１の中間電極と前記ターゲットとの間に配置された第２の中間電極と、
前記第１の中間電極と前記第２の中間電極との間に第２の高電圧を印加する第２の高電圧電源と、
前記第２の中間電極と前記ターゲットとの間に第３の高電圧を印加する第３の高電圧電源と、
前記第１の高電圧電源から出力される前記第１の高電圧の変動成分の位相と、前記第２の高電圧電源から出力される前記第２の高電圧の変動成分の位相と、前記第３の高電圧電源から出力される前記第２の高電圧の変動成分の位相とが所定の関係となるように、前記第１の高電圧電源と前記第２の高電圧電源と前記第３の高電圧電源との少なくとも２つを制御する位相設定部とを備えるＸ線発生装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のＸ線発生装置において、
前記第１の高電圧の変動成分の周期と、前記第２の高電圧の変動成分の周期と、前記第３の高電圧の変動成分の周期とは、ほぼ同一であり、
前記位相設定部は、前記第１の高電圧の変動成分の位相および前記第２の高電圧の変動成分の位相と、前記第２の高電圧の変動成分の位相および前記第３の高電圧の変動成分の位相とがそれぞれ実質的に１２０度ずれるように、前記第１の高電圧電源と前記第２の高電圧電源と前記第３の高電圧電源とのうちの少なくとも２つを制御するＸ線発生装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載のＸ線発生装置において、
前記第１の高電圧電源と前記第２の高電圧電源と前記第３の高電圧電源とは、交流電圧発生部と、前記交流電圧発生部から出力された電圧に対して所定倍の前記第１の高電圧、前記第２の高電圧または前記第３の高電圧を生成する多倍圧整流回路とを有し、
前記交流電圧発生部は、前記位相設定部から出力される制御信号に基づいて、所定の周期の交流電圧を発生するＸ線発生装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のＸ線発生装置において、
前記多倍圧整流回路は、複数の静電容量素子を備えるＸ線発生装置。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４の何れか一項に記載のＸ線発生装置において、
前記ターゲットから発生されるＸ線を検出するＸ線検出部を更に備え、
前記位相設定部は、前記Ｘ線検出部の検出出力に基づき、前記第１の高電圧電源と前記第２の高電圧電源と前記第３の高電圧電源とのうちの少なくとも２つを制御するＸ線発生装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５の何れか一項に記載のＸ線発生装置と、
前記Ｘ線発生装置から放射され、被測定物を通過したＸ線を検出する検出部と、
前記被測定物に対して前記Ｘ線発生装置および前記検出部を相対的に移動させる移動部とを備えるＸ線装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のＸ線装置において、
前記被測定物に対する前記Ｘ線発生装置および前記検出部の位置が異なる状態で、前記検出部より検出された複数の投影データに基づいて、前記被測定物の内部構造情報を生成する再構成部を備えるＸ線装置。
【請求項１８】
構造物の形状に関する設計情報を作成し、
前記設計情報に基づいて前記構造物を作成し、
作成された前記構造物の形状を、請求項１７に記載のＸ線装置を用いて計測して形状情報を取得し、
前記取得された前記形状情報と前記設計情報とを比較する構造物の製造方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の構造物の製造方法において、
前記形状情報と前記設計情報との比較結果に基づいて実行され、前記構造物の再加工を行う構造物の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の構造物の製造方法において、
前記構造物の再加工は、前記設計情報に基づいて前記構造物の作成を再度行う構造物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線発生装置、Ｘ線装置および構造物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、フィラメントとターゲット間に高電圧を印加することで、フィラメントから放出された電子線をターゲットに衝突させて、Ｘ線を発生させるＸ線源が知られている（たとえば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２００４−５０４７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高電圧電源による高電圧に存在する大きな変動成分に起因して電子線の加速にばらつきが生じるため、電子線を電子光学系でターゲットに収束させる場合、その電子光学系で発生する収差量が変動する。その結果、電子線がターゲットに衝突する際のスポットサイズが変動し、投影像の分解能が低下して計測精度を劣化させるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によると、カソードから放出された電子線がターゲットに到達することによりＸ線を放出するＸ線発生装置であって、カソードおよびターゲットの間で互いに直列に接続され、電子線をそれぞれ加速する第１及び第２の高電圧電源を有し、第２の高電圧電源は、第１の高電圧電源が発生する第１の高電圧の変動成分の位相に対して第２の高電圧電源が発生する第２の高電圧の変動成分の位相が所定の関係となるように第２の高電圧を出力する。
本発明の第２の態様によると、第１の態様のＸ線発生装置において、第１の高電圧電源から出力される第１の高電圧の変動成分の位相と、第２の高電圧電源から出力される第２の高電圧の変動成分の位相とが所定の関係となるように、第１の高電圧電源または第２の高電圧電源の少なくとも一方を制御する位相設定部を備えることが好ましい。
本発明の第３の態様によると、第２の態様のＸ線発生装置において、第１の高電圧の変動成分の周期と、第２の高電圧の変動成分の周期とは、実質的に同一であり、位相設定部は、第１の高電圧の変動成分の位相と第２の高電圧の変動成分の位相とが実質的に１８０度ずれるように、第１の高電圧電源または第２の高電圧電源の少なくとも一方を制御することが好ましい。
本発明の第４の態様によると、第２または第３の態様のＸ線発生装置において、第１の高電圧電源と第２の高電圧電源は、交流電圧発生部と、交流電圧発生部から出力された電圧に対して所定倍の第１または第２の高電圧を生成する多倍圧整流回路とを有し、交流電圧発生部は、位相設定部から出力される制御信号に基づいて、所定の周期の交流電圧を発生すことが好ましい。
本発明の第５の態様によると、第４の態様のＸ線発生装置において、多倍圧整流回路は、複数の静電容量素子を備えることが好ましい。
本発明の第６の態様によると、第２乃至第５の何れかの態様のＸ線発生装置において、カソードとターゲットとの間に配置された第１の中間電極と、第１の中間電極とターゲットとの間に配置された第２の中間電極と、を更に備え、第１の高電圧電源は、カソードと第１の中間電極との間に第１の高電圧を印加し、第２の高電圧源は、第１の中間電極と第２の中間電極との間に第２の高電圧を印加することが好ましい。
本発明の第７の態様によると、第６の態様のＸ線発生装置において、第２の中間電極とターゲットとの間に配置された電子線収束部を更に備えることが好ましい。
本発明の第８の態様によると、第２乃至第５の何れかの態様のＸ線発生装置において、カソードとターゲットとの間に配置された第１の中間電極を更に備え、第１の高電圧電源は、カソードと第１の中間電極との間に第１の高電圧を印加し、第２の高電圧源は、第１の中間電極とターゲットとの間に第２の高電圧を印加することが好ましい。
本発明の第９の態様によると、第８の態様のＸ線発生装置において、第１の中間電極とターゲットとの間に配置された電子線収束部を更に備えることが好ましい。
本発明の第１０の態様によると、第２乃至第９の何れかの態様のＸ線発生装置において、ターゲットから発生されるＸ線を検出するＸ線検出部を更に備え、位相設定部は、Ｘ線検出部の検出出力に基づき、第１の高電圧電源または第２の高電圧電源の少なくとも一方を制御することが好ましい。
本発明の第１１の態様によると、カソードから放出された電子線がターゲットに到達することによりＸ線を放出するＸ線発生装置であって、カソードとターゲットとの間に配置された第１の中間電極と、カソードと第１の中間電極との間に第１の高電圧を印加する第１の高電圧電源と、第１の中間電極とターゲットとの間に配置された第２の中間電極と、第１の中間電極と第２の中間電極との間に第２の高電圧を印加する第２の高電圧電源と、第２の中間電極とターゲットとの間に第３の高電圧を印加する第３の高電圧電源と、第１の高電圧電源から出力される第１の高電圧の変動成分の位相と、第２の高電圧電源から出力される第２の高電圧の変動成分の位相と、第３の高電圧電源から出力される第２の高電圧の変動成分の位相とが所定の関係となるように、第１の高電圧電源と第２の高電圧電源と第３の高電圧電源との少なくとも２つを制御する位相設定部とを備える。
本発明の第１２の態様によると、第１１の態様のＸ線発生装置において、第１の高電圧の変動成分の周期と、第２の高電圧の変動成分の周期と、第３の高電圧の変動成分の周期とは、ほぼ同一であり、位相設定部は、第１の高電圧の変動成分の位相および第２の高電圧の変動成分の位相と、第２の高電圧の変動成分の位相および第３の高電圧の変動成分の位相とがそれぞれ実質的に１２０度ずれるように、第１の高電圧電源と第２の高電圧電源と第３の高電圧電源とのうちの少なくとも２つを制御することが好ましい。
本発明の第１３の態様によると、第１１または第１２の態様のＸ線発生装置において、第１の高電圧電源と第２の高電圧電源と第３の高電圧電源とは、交流電圧発生部と、交流電圧発生部から出力された電圧に対して所定倍の第１の高電圧、第２の高電圧または第３の高電圧を生成する多倍圧整流回路とを有し、交流電圧発生部は、位相設定部から出力される制御信号に基づいて、所定の周期の交流電圧を発生することが好ましい。
本発明の第１４の態様によると、第１３の態様のＸ線発生装置において、多倍圧整流回路は、複数の静電容量素子を備えることが好ましい。
本発明の第１５の態様によると、第１１乃至第１４の何れかの態様のＸ線発生装置において、ターゲットから発生されるＸ線を検出するＸ線検出部を更に備え、位相設定部は、Ｘ線検出部の検出出力に基づき、第１の高電圧電源と第２の高電圧電源と第３の高電圧電源とのうちの少なくとも２つを制御することが好ましい。
本発明の第１６の態様によると、Ｘ線装置は、第１乃至第１５の何れかの態様のＸ線発生装置と、Ｘ線発生装置から放射され、被測定物を通過したＸ線を検出する検出部と、被測定物に対してＸ線発生装置および検出部を相対的に移動させる移動部とを備える。
本発明の第１７の態様によると、第１６の態様のＸ線装置において、被測定物に対するＸ線発生装置および検出部の位置が異なる状態で、検出部より検出された複数の投影データに基づいて、被測定物の内部構造情報を生成する再構成部を備えることが好ましい。
本発明の第１８の態様によると、構造物の製造方法は、構造物の形状に関する設計情報を作成し、設計情報に基づいて構造物を作成し、作成された構造物の形状を、第１７の態様のＸ線装置を用いて計測して形状情報を取得し、取得された形状情報と設計情報とを比較する。
本発明の第１９の態様によると、第１８の態様の構造物の製造方法において、形状情報と設計情報との比較結果に基づいて実行され、構造物の再加工を行うことが好ましい。
本発明の第２０の態様によると、第１９の態様の構造物の製造方法において、構造物の再加工は、設計情報に基づいて構造物の作成を再度行うことが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、電子線を加速するための加速電圧に生じる変動成分の影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態によるＸ線装置の構成を示す図
【図２】第１の実施の形態によるＸ線発生部の構成を示す図
【図３】第１および第３の実施の形態による高電圧電源を説明する回路図
【図４】第１〜第３の実施の形態において、第１および第２多倍圧整流回路により生じる電圧の変動成分と、加速電圧の変動成分とを説明する図
【図５】第２の実施の形態によるＸ線発生装置の構成を示す図
【図６】第２の実施の形態による高電圧電源を説明する回路図
【図７】第３の実施の形態によるＸ線発生装置の構成を示す図
【図８】第４の実施の形態によるＸ線発生装置の構成を示す図
【図９】第４の実施の形態による高電圧電源を説明する回路図
【図１０】第４の実施の形態において、第１、第２多および第３倍圧整流回路により生じる電圧の変動成分と、加速電圧の変動成分とを説明する図
【図１１】第５の実施の形態による構造物製造システムの構成を説明する図
【図１２】構造物製造システムの処理を説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００８】
−第１の実施の形態−
図面を参照しながら、本発明の第１の実施の形態によるＸ線装置について説明する。Ｘ線装置は、被測定物にＸ線を照射して、被測定物を透過した透過Ｘ線を検出することにより、被測定物の内部情報（たとえば内部構造）等を非破壊で取得する。被測定物が、たとえば機械部品や電子部品等の産業用部品が対象である場合には、Ｘ線装置は産業用部品を検査する産業用Ｘ線ＣＴ検査装置と呼ばれる。
また、本実施の形態は、発明の趣旨の理解のために具体的に説明するためのものであり、特に指定の無い限り、本発明を限定するものではない。
【０００９】
図１は本実施の形態によるＸ線装置１００の構成の一例を示す図である。なお、説明の都合上、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる座標系を図示の通りに設定する。
Ｘ線装置１００は、筐体１、Ｘ線発生部２、載置部３、検出器４、制御装置５およびフレーム６を備えている。筐体１は、工場等の床面にＸＺ平面と実質的に平行（水平）となるように配置され、内部にＸ線発生部２と、載置部３と、検出器４と、フレーム６とが収容される。筐体１は、Ｘ線が筐体１の外部に漏洩しないようにするため、材料として鉛を含む。
【００１０】
Ｘ線発生部２は、制御装置５による制御に応じて、図１に示す出射点Ｐを頂点としてＺ軸に平行な光軸Ｚｒに沿って、Ｚ軸＋方向へ向けて円錐状に広がるＸ線（いわゆるコーンビーム）を放射する。この出射点Ｐは後述するＸ線発生部２内を伝搬する電子線の焦点位置と一致する。すなわち、光軸Ｚｒは、Ｘ線発生部２の電子線の焦点位置である出射点Ｐと、後述する検出器４の撮像領域の中心とを結ぶ軸である。なお、Ｘ線発生部２は円錐状のＸ線を放射するものに代えて、扇状のＸ線（いわゆるファンビーム）や線状のＸ線（いわゆるペンシルビーム）を放射するものについても本発明の一態様に含まれる。Ｘ線発生部２は、たとえば約５０ｅＶの超軟Ｘ線、約０．１〜２ｋｅＶの軟Ｘ線、約２〜２０ｋｅＶのＸ線および約２０〜１００ｋｅＶの硬Ｘ線の少なくとも１つを照射する。なお、Ｘ線発生部２の詳細については説明を後述する。
【００１１】
載置部３は、被測定物Ｓが載置される載置台３１と、回転駆動部３２、Ｘ軸移動部３３、Ｙ軸移動部３４およびＺ軸移動部３５からなるマニピュレータ部３６とを備え、Ｘ線発生部２よりもＺ軸＋側に設けられている。載置台３１は、回転駆動部３２により回転可能に設けられ、後述するように回転駆動部３２による回転軸ＹｒがＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動する際に、ともに移動する。回転駆動部３２は、たとえば電動モータ等によって構成され、後述する制御装置５により制御されて駆動した電動モータが発生する回転力によって、Ｙ軸に平行であり、かつ、載置台３１の中心を通過する軸を回転軸Ｙｒとして載置台３１を回転させる。Ｘ軸移動部３３、Ｙ軸移動部３４およびＺ軸移動部３５は、制御装置５により制御されて、Ｘ線発生部２から射出されたＸ線の照射範囲内に被測定物Ｓが位置するように、載置台３１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ移動させる。さらに、Ｚ軸駆動部３５は、制御装置５により制御されて、Ｘ線発生部２から被測定物Ｓまでの距離が、撮影される画像における被測定物Ｓの拡大率に応じた距離となるように載置台３１をＺ軸方向に移動させる。
【００１２】
図１に示す検出器４は、Ｘ線発生部２および載置台３１よりもＺ軸＋側に設けられている。すなわち、載置台３１は、Ｚ軸方向において、Ｘ線発生部２と検出器４との間に設けられる。検出器４は、ＸＹ平面に平行な入射面４１を有し、Ｘ線発生部２から放射され、載置台３１上に載置された被測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を含むＸ線が入射面４１に入射する。検出器４は、公知のシンチレーション物質を含むシンチレータ部と、シンチレータ部により放出された光を受光する受光部等とによって構成され、シンチレータ部の入射面４１に入射したＸ線を光エネルギーに変換して、その光エネルギーを上記の受光部で電気エネルギーに変換し、電気信号として制御装置５へ出力する。なお、検出器４は、入射するＸ線を光エネルギーに変換することなく電気信号に変換して出力してもよい。また、検出器４は、シンチレータ部と受光部とがそれぞれ複数の画素として分割された構造を有しており、それらの画素は２次元的に配列されている。これにより、Ｘ線発生部２から放射され、被測定物Ｓを通過したＸ線の強度分布を一括で取得できる。したがって、１回の撮影で被測定物Ｓの全体の投影像を取得することができる。
【００１３】
フレーム６は、Ｘ線発生部２と載置部３のマニピュレータ部３６と検出器４とを支持する。このフレーム６は、十分な剛性を有して製造される。したがって、被測定物Ｓの投影像を取得中に、Ｘ線発生部２、マニピュレータ部３６および検出器４の相対位置が変化することなく支持することが可能となる。また、フレーム６は除振機構６１により支持されており、外部で発生した振動がフレーム６にそのまま伝達することを防いでいる。
【００１４】
制御装置５は、マイクロプロセッサやその周辺回路等を有しており、不図示の記憶媒体（たとえばフラッシュメモリ等）に予め記憶されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、Ｘ線装置１００の各部を制御する。制御装置５は、Ｘ線発生部２の動作を制御するＸ線制御部５１、マニピュレータ部３６の駆動動作を制御するマニピュレータ制御部５２、検出器４から出力された電気信号に基づいて被測定物ＳのＸ線投影画像データを生成する画像生成部５３と、マニピュレータ部３６を制御しながら、それぞれ投影方向の異なる被測定物Ｓの投影画像データに基づいて公知の画像再構成処理を施して被測定物Ｓの再構成画像を生成する画像再構成部５４とを機能として備える。画像再構成処理により、被測定物Ｓの内部構造（断面構造）である３次元データが生成される。この場合、画像再構成処理としては、逆投影法、フィルタ補正逆投影法、逐次近似法等がある。
【００１５】
図２を参照しながら、Ｘ線発生部２と制御装置５のＸ線制御部５１とにより構成される第１の実施の形態によるＸ線発生装置３０の詳細について説明する。図２は、Ｘ線発生装置３０の構成を模式的に示す図である。Ｘ線発生部２は、ウェネルト電源２０と、フィラメント２１と、ターゲット２２と、ウェネルト電極２３と、中間電極２４と、電子光学部材２５と、第１高電圧電源部２６と、第２高電圧電源部２７とを備える。Ｘ線発生部２は、フィラメント２１、中間電極２４、電子光学部材２５、ターゲット２２の順序で配置される。すなわち、中間電極２４は、フィラメント２１とターゲット２２との間に設けられる。
【００１６】
ウェネルト電源２０は、ウェネルト電極２３に、フィラメント２１に対して負のバイアス電圧を印加する。フィラメント２１は、たとえばタングステンを含み、ターゲット２２へ向けて先鋭化した円錐形状を有している。フィラメント２１の両端には、フィラメント加熱用電源回路２１１が設けられている。フィラメント加熱用電源回路２１１は、フィラメント２１に電流を流すことにより、フィラメント２１を加熱する。フィラメント２１は、ウェネルト電極２３により負の電荷が印加された状態でフィラメント加熱用電源回路２１１により通電されることにより加熱されると、先鋭化した先端から電子線（熱電子）をターゲット２２に向けて放出する。ウェネルト電極２３に印加された負のバイアス電圧により生じる電界によって、フィラメント２１から放出される電子線を収束して、放出される電子線の発散を抑制する。ターゲット２２は、たとえばタングステンを含み、フィラメント２１から放出された電子線の衝突または電子線の進行の変化によりＸ線を発生する。図２に示すように、本実施の形態によるＸ線発生部２が反射型Ｘ線発生部により構成される場合を一例として示しているが、透過型Ｘ線発生部により構成される場合についても本発明の一態様に含まれる。
【００１７】
中間電極２４は接地（グランド）される。したがって、フィラメント２１は、中間電極２４に対して負の電圧が印加される。電子光学部材２５は中間電極２４とターゲット２２との間に配置される。電子光学部材２５は、電子線を集束する電磁レンズ、電子線を偏向する偏向器等によって構成される。電子光学部材２５は、磁界の作用を利用してフィラメント２１からの電子線を集束させて、ターゲット２２の一部の領域（Ｘ線焦点）に電子線を衝突させる。
【００１８】
第１高電圧電源部２６は、フィラメント２１と中間電極２４とに電気的に接続され、中間電極２４に対してフィラメント２１に負の電圧を印加する。第１高電圧電源２６は、制御装置５のＸ線制御部５１により制御され、フィラメント２１と中間電極２４との間に直流の第１の高電圧Ｖ１を加える。第２高電圧電源２７は、中間電極２４とターゲット２２とに電気的に接続され、中間電極２４に対してターゲット２２に正の電圧を印加する。第２高電圧電源部２７は、制御装置５のＸ線制御部５１により制御され、中間電極２４とターゲット２２の間に直流の第２の高電圧Ｖ２を加える。第１高電圧電源部２６および第２高電圧電源部２７は、フィラメント２１とターゲット２２との間に直列に配置される。そのため、フィラメント２１はターゲット２２に対して負の電位を有する。
【００１９】
フィラメント２１は、第１高電圧電源部２６により第１の高電圧Ｖ１が印加されると、上述したように電子線を放出するカソードとして機能する。本実施の形態では、一例として、フィラメント２１を直接加熱しながらカソードとして機能させる。本発明はこの例に限定されず、カソードの他に別途カソードを加熱するヒータを有するものであっても良い。また、カソードを加熱することなく、カソードの周囲に強い電界を形成させることにより電子線を放出させるものであっても良い。フィラメント２１からターゲット２２に向けて放出された電子線はウェネルト電極２３により絞られ、第１高電圧電源部２６および第２高電圧電源部２７により印加された第１の高電圧Ｖ１と第２の高電圧Ｖ２との和に相当する高電圧の加速電圧Ｖ３により加速されターゲット２２へ向かう。そして、電子線が電子光学部材２５により集束され、電子線の収束位置（フォーカルスポット）に配置されたターゲット２２に電子線が衝突してターゲット２２からＸ線が発生する。
【００２０】
さらに、図３に示す回路図を用いて、第１高電圧電源部２６および第２高電圧電源部２７の構成について説明する。図３（ａ）は第１高電圧電源部２６の回路構成図、図３（ｂ）は、第２高電圧電源部２７の回路構成図である。第１高電圧電源部２６は第１交流電圧発生部２６１と第１多倍圧整流回路２６２とを備え、第２高電圧電源部２７は第２交流電圧発生部２７１と第２多倍圧整流回路２７２とを備える。なお、第１高電圧電源部２６および第２高電圧電源部２７は同一の構成を有するので、以下の説明では、第１高電圧電源部２６の構成を中心にして行い、第２高電圧電源部２７に関しては第１高電圧電源部２６と相違する構成について説明する。
【００２１】
図３（ａ）に示すように、第１交流電圧発生部２６１は、後述する制御装置５のＸ線制御部５１により制御されて、所定の周期を有する矩形波（パルス波）の交流電圧を出力する。第１交流電圧発生部２６１の交流電源２６１ａの電圧がトランスの一次巻線２６１ｂ１に印加されると、二次巻線２６１ｂ２の両端に電圧が発生する。
【００２２】
第１多倍圧整流回路２６２は、複数のコンデンサと複数のダイオードとを有する公知のコッククロフトウォルトン回路により構成される。第１多倍圧整流回路２６２は、第１交流電圧発生部２６１から出力された交流電圧を、整流しながら所定の倍率で電圧を昇圧する。第１多倍圧整流回路２６２では、第１多倍圧整流回路２６２の二次巻線２６１ｂ２にグランド電極２６２ａ２が接続され、グランド電極２６２ａ２に対して出力端２６２ａ１は負の高電圧が取得できる。出力端２６２ａ１は負極、すなわちフィラメント２１に接続され、グランド電極２６２ａ２は中間電極２４に接続される。第１多倍圧整流回路２６１は、上述した二次巻線２６１ｂ２において両端に発生する電圧の正負が切り替わるごとに、第１多倍整流回路２６２の複数のコンデンサ（静電容量素子）に充電が行われて、二次巻線２６１ｂ２の電圧の多倍の出力電圧を発生する。第１多倍整流回路２６２が有するコンデンサとダイオードとの組み合わせの数を増加させるほど高電圧が出力される。
図３（ｂ）に示す第２高電圧電源部２７では、第２多倍圧整流回路２７２の構成が、第１高電圧電源部２６の第１多倍圧整流回路２６２の構成と相違する。第２多倍圧整流回路２７２は、第１多倍圧整流回路２６２に対して複数のダイオードの極性が反転している。したがって、グランド電極２７２ａ２に対して出力端２７２ａ１は正の高電圧を取得できる。出力端２７２ａ１はターゲット２２に接続され、グランド電極２７２ａ２は中間電極２４に接続される。
【００２３】
図２に示すＸ線制御部５１は、たとえばＦＰＧＡ回路により構成される。Ｘ線制御部５１は内部に基準クロック信号発生部５０１と位相差調節部５０２とを備える。Ｘ線制御部５１は、第１交流電圧発生部２６１および第２交流電圧発生部２７１に所定周期で位相が調節された制御信号を出力する。すなわち、第１交流電圧発生部２６１と第２交流電圧発生部２７１とは基準クロック信号発生部５０１からの基準クロック信号の周期に対応した同一周期のパルス状の交流電圧を発生する。Ｘ線制御部５１は、たとえばユーザによる操作部材（不図示）の操作に応じて、位相差調整部５０２を制御することにより、第１交流電圧発生部２６１および第２交流電圧発生部２７１のそれぞれにて発生する交流電圧の位相差を調節することができる。すなわち、Ｘ線制御部５１は、それぞれのパルス波の位相が所定の関係となるように制御する。位相差調整部５０２は、可変抵抗や可変コンデンサからなる遅延回路で構成されていても良い。また、コンデンサとスイッチング素子とを多段で構成して、スイッチング素子の開閉動作を制御することにより位相差を調整するように構成されても良い。第１交流電源発生部２６１および第２交流電源発生部２７１の少なくとも何れか一方の位相を遅延させるようにしている。本実施の形態では、第２交流電圧発生部２７１によるパルス波の位相を遅らせるものとして以下の説明を行う。
【００２４】
図４の模式図に示すように、上述した第１多倍圧整流回路２６２および第２多倍圧整流回路２７２によって整流された直流電圧には、それぞれ三角波状の変動成分（リップル）が生じる。このリップルは第１多倍圧整流回路２６２および第２多倍圧整流回路２７２に用いられているコンデンサの充放電時間に起因して発生する。なお、図４においては、横軸を時刻ｔとし、第１多倍圧整流回路２６２により生じた第１の高電圧Ｖ１の変動成分をＬ１、第２多倍圧整流回路２７２により生じた第２の高電圧Ｖ２の変動成分をＬ２、フィラメント２１から放出される電子線を加速するための加速電圧Ｖ３の変動成分をＬ３として示す。
【００２５】
上記の通り、第１交流電圧発生部２６１および第２交流電圧発生部２７１はＸ線制御部５１からの制御信号により所定周期のパルス波を生成している。したがって、図４に示す第１多倍圧整流回路２６２および第２多倍圧整流回路２７２により出力される直流電圧の変動成分Ｌ１、Ｌ２は、第１交流電圧発生部２６１および第２交流電圧発生部２７１により生成されるパルス波と実質的に同一の周期を有する。また、第１多倍圧整流回路２６２および第２多倍圧整流回路２７２はそれぞれ複数のコンデンサを有する。
【００２６】
第１の高電圧Ｖ１と第２の高電圧Ｖ２とを加算した加速電圧Ｖ３においては、変動成分Ｌ３は変動成分Ｌ１と変動成分Ｌ２とが加算されたものとなる。
図４（ａ）にＸ線制御部５１により位相が所定関係となるように制御されていない場合の一例を模式的に示す。図４（ａ）の時刻ｔ１においては、中間電極２４の位置をグランドとした場合に、第１の高電圧Ｖ１の変動成分Ｌ１のグランドからの電位差はＶ１_１ａ、第２の高電圧Ｖ２の変動成分Ｌ２のグランドからの電位差はＶ２_１ａである。このため、時刻ｔ１において加速電圧Ｖ３における変動成分Ｌ３の電位差は（Ｖ１_１ａ＋Ｖ２_１ａ）となる。なお、図４においては、発明の理解を容易にすることを目的として、グランドからの電位差Ｖ１_１ａと電位差Ｖ２_１ａの値は等しいものとして扱う。
【００２７】
時刻ｔ１から半周期後の時刻ｔ２においては、第１の高電圧Ｖ１の変動成分Ｌ１の電位差はＶ１_２ａ（Ｖ１_１ａ＞Ｖ１_２ａ）、第２の高電圧Ｖ２の変動成分Ｌ２のグランドからの電位差はＶ２_２ａ（Ｖ２_１ａ＞Ｖ２_２ａ）である。このため、時刻ｔ２において加速電圧Ｖ３における変動成分Ｌ３の電位差は（Ｖ１_２ａ＋Ｖ２_２ａ）となり、時刻ｔ１の場合よりも小さな電位差となる。したがって、図４（ａ）に示すように、加速電圧Ｖ３の変動成分Ｌ３は周期性を有して増減を繰り返す。なお、図４においては、発明の理解を容易にすることを目的としてグランドからの電位差Ｖ１_２ａと電位差Ｖ２_２ａの値は等しいものとして扱う。
【００２８】
フィラメント２１からターゲット２２間の加速電圧Ｖ３に生じる変動成分Ｌ３は、フィラメント２１から放出された電子線を加速する際に影響を与え、電子光学部材２５を通過する電子線の速度が変動成分Ｌ３の変動周期と振幅により変化する。このため、電子光学部材２５における収差量、特に色収差が変動し、電子線がターゲット２２に衝突する領域、すなわち出射点Ｐのスポットサイズが変動する。スポットサイズの変動はＸ線発生部２から出射されるＸ線を検出器４で取得した場合の投影像の分解能を変動させるため、Ｘ線装置１００による測定精度を維持できなくなる。
【００２９】
本実施の形態では、Ｘ線制御部５１の位相調整部５０２は、スポットサイズの変動を抑制するために、第２交流電圧発生部２７１が発生する交流電圧の位相を制御するように、第２交流電圧発生部２７１に対して制御信号を出力して、変動成分Ｌ１およびＬ２の位相を所定関係に設定する。この場合、位相調整部５０２は、第２交流電圧発生部２７１による交流電圧の位相を遅延させて、たとえば、第１交流電圧発生部２６１の交流電圧と第２交流電圧発生部２７１の交流電圧との位相差を半周期（１８０度）にする。その結果、第１多倍圧整流回路２６１の変動成分Ｌ１の位相と、第２多倍圧整流回路２７２の変動成分Ｌ２の位相とが半周期（１８０度）ずれる。なお、第１交流電圧発生部２６１からの交流電圧の位相を遅延させてもよい。
【００３０】
図４（ｂ）はＸ線制御部５１により位相が所定関係となるように制御された場合の一例を模式的に示す。図４（ｂ）の時刻ｔ１においては、変動成分Ｌ１のグランドからの電位差はＶ１_１ａ、変動成分Ｌ２のグランドからの電位差はＶ２_２ａである。このため、時刻ｔ１において加速電圧Ｖ３における変動成分Ｌ３の電位差は（Ｖ１_１ａ＋Ｖ２_２ａ）となる。時刻ｔ１から半周期後の時刻ｔ２においては、変動成分Ｌ１の電位差はＶ１_２ａ、変動成分Ｌ２のグランドからの電位差はＶ２_１ａである。このため、時刻ｔ２において加速電圧Ｖ３における変動成分Ｌ３の電位差は（Ｖ１_２ａ＋Ｖ２_１ａ）となる。電位差Ｖ１_１ａと電位差Ｖ２_１ａの値は等しく、電位差Ｖ１_２ａと電位差Ｖ２_２ａの値は等しいので、時刻ｔ１および時刻ｔ２において、変動成分Ｌ３の電位差は実質的に同一となり、加速電圧Ｖ３は平滑化される。この結果、電子線が加速電圧Ｖ３によって変動することなく加速されるため、電子線が電子光学部材２５による収差量の変動が抑制され、スポットサイズの変動が抑えられた状態で、Ｘ線発生部２からＸ線が放射される。
【００３１】
Ｘ線発生部２から放射したＸ線は被測定物Ｓを照射して検出器４に入射する。検出器４は、載置台３１が所定の回転角度ごとに被測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を検出し、電気信号として制御装置５へ出力する。制御装置５の画像生成部５３は、各回転角度ごとに取得された電気信号に基づいて、それぞれの投影方向ごとの被測定物Ｓの投影画像データを生成する。すなわち、画像生成部５３は、複数の異なる方向からの被測定物Ｓの投影画像データを生成する。制御装置５の画像再構成部５４は、被測定物Ｓの複数の投影画像データを用いて公知の画像再構成処理を行って、被測定物Ｓの内部構造（断面構造）である３次元データを生成する。この場合、画像再構成処理としては、逆投影法、フィルタ補正逆投影法、逐次近似法等がある。生成された被測定物Ｓの内部構造の３次元データは、ディスプレイ（不図示）等に表示される。
【００３２】
以上で説明した第１の実施の形態によるＸ線発生装置３０によれば、次の作用効果が得られる。
第２高電圧電源２７は、第１高電圧電源２６が発生する第１の高電圧Ｖ１の変動成分Ｌ１の位相に対して第２の高電圧Ｖ２の変動成分Ｌ２の位相が所定の関係となるように第２の高電圧Ｖ２を出力するようにした。具体的には、Ｘ線制御部５１は、第１高電圧電源２６から出力される第１の高電圧Ｖ１の変動成分Ｌ１の位相と、第２高電圧電源２７から出力される第２の高電圧Ｖ２の変動成分Ｌ２の位相とが実質的に１８０度ずれるように、第１高電圧電源２６または第２高電圧電源２７の少なくとも一方を制御するようにした。したがって、第１の高電圧Ｖ１と第２の高電圧Ｖ２を加算した加速電圧Ｖ３においては、変動成分Ｌ３の発生が抑制されるので、電子線が加速電圧Ｖ３によって変動することなく加速される。この結果、電子線が電子光学部材２５による収差量の変動が抑制され、スポットサイズの変動が抑えられた状態で、Ｘ線発生部２からＸ線が放射される。したがって、ターゲットから放射されるＸ線を検出器４で取得した場合の投影像の分解能の変動を抑え、被測定物の測定精度を維持することができる。
【００３３】
さらに、第１高電圧電源２６と第２高電圧電源２７とによって得られる大きな加速電圧Ｖ３によって電子線が加速されるので、ターゲット２２から放射されるＸ線の明るさを増加させることができる。その結果、被測定物Ｓが大型の構造物等であった場合でも、Ｘ線装置１００によって内部構造の計測データを取得することができる。
【００３４】
−第２の実施の形態−
図面を参照して、本発明によるＸ線装置の第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、Ｘ線発生部が２つの中間電極を備える点で、第１の実施の形態と異なる。
【００３５】
図５は第２の実施の形態によるＸ線発生部２の構成を模式的に示す図である。本実施の形態によるＸ線発生部２は、第１の実施の形態における中間電極２４に代えて、第１中間電極２４１および第２中間電極２４２を備える。第１中間電極２４１および第２中間電極２４２は、フィラメント２１と電子光学部材２５との間に設けられる。第１中間電極２４１はフィラメント２１側、第２中間電極２４２は電子光学部材２５側に設けられる。なお、本実施の形態においては、第２中間電極２４２が接地（グランド）される。
【００３６】
第１高電圧電源部２６は、フィラメント２１と第１中間電極２４１とに電気的に接続され、第１中間電極２４１に対してフィラメント２１に負の電圧を印加する。第１高電圧電源部２６は、Ｘ線制御部５１により制御され、フィラメント２１と第１中間電極２４１との間に直流の第１の高電圧Ｖ１を印加する。第２高電圧電源部３７は、第１中間電極２４１と第２中間電極２４２とに電気的に接続され、第１中間電極２４１に対して第２中間電極２４２に正の電圧を印加する。第２高電圧電源部３７は、Ｘ線制御部５１により制御され、第１中間電極２４１と第２中間電極２４２との間に第２の高電圧Ｖ２を印加する。なお、第２中間電極２４２とターゲット２２とは同電位となる。
【００３７】
図６に示す回路図を用いて、第２の実施の形態による第１高電圧電源部２６および第２高電圧電源部３７の構成について説明する。図６（ａ）は第１高電圧電源部２６の回路構成図、図６（ｂ）は第２高電圧電源部３７の回路構成図である。第１高電圧電源部２６は、第１の実施の形態と同様に、第１交流電圧発生部２６１と第１多倍圧整流回路２６２とを備える。ただし、第１多倍圧整流回路２６２の二次巻線２６１ｂ２側の出力端２６２ａ２は第１中間電極２４１に接続され、出力端２６２ａ１はフィラメント２１に接続される。したがって、第１多倍圧整流回路２６２が、第１交流電圧発生部２６１から出力された交流電圧を整流しながら所定の倍率で電圧を昇圧することにより、第１中間電極２４１に対して出力端２６２ａ１は負の高電圧Ｖ１を取得できる。
【００３８】
図６（ｂ）に示すように、第２高電圧電源部３７は、第２交流電圧発生部３７１と第２多倍圧整流回路３７２とを備える。第２交流電圧発生部３７１は、第１交流電圧発生部２６１と同一の回路構成を有する。すなわち、第２交流電圧発生部３７１の交流電源３７１ａの電圧がトランスの一次巻線３７１ｂ１に印加されると、二次巻線３７１ｂ２の両端に電圧が発生する。第２多倍圧整流回路３７２は、第１多倍圧整流回路２６２と同一の回路構成を有する。すなわち、第２多倍圧整流回路３７２には、複数のダイオードの極性が、第１多倍圧整流回路２６２に設けられた複数のダイオードの極性に対して反転することなく設けられている。ただし、第２多倍圧整流回路３７２のグランド電極３７２ａ２は第２中間電極２４２に接続され、出力端３７２ａ１は第１中間電極２４１に接続される。したがって、第２多倍圧整流回路３７２が、第２交流電圧発生部３７１から出力された交流電圧を整流しながら所定の倍率で電圧を昇圧することにより、第１中間電極２４１に対して第２中間電極２４２は正の高電圧Ｖ２を取得できる。
【００３９】
本実施の形態においても、Ｘ線制御部５１は、スポットサイズの変動を抑制するために、第１の実施の形態と同様にして、第２交流電圧発生部３７１に対して交流電圧の位相を制御するように制御信号を出力して、変動成分Ｌ１およびＬ２の位相が半周期（１８０度）ずれるように制御する。すなわち、Ｘ線制御部５１は、図４（ｂ）に示す場合と同様にして、第２交流電圧発生部３７１による交流電圧の位相を遅延させて、第１交流電圧発生部２６１の交流電圧と第２交流電圧発生部３７１の交流電圧との位相差を半周期（１８０度）にする。なお、第１交流電圧発生部２６１による交流電圧の位相を遅らせるものについても本発明の一態様に含まれる。この結果、加速電圧Ｖ３の変動成分Ｌ３が実質的に一定となるように平滑化された状態で、フィラメント２１から放出された電子が加速される。
【００４０】
上述したように、フィラメント２１と第２中間電極２４２との間で電子線に所定の加速電圧が印加される。また、第２中間電極２４２とターゲット２２とは同電位であるため、第２中間電極２４２を通過した電子線は、ターゲット２２に衝突するまでの間で加速されることはない。すなわち、電子光学部材２５は、一定の速度で進む電子線を収束させる。したがって、第１の実施の形態のように電子光学部材２５が中間電極２４とターゲット２２との間で加速されている電子線を収束させるものに比べて、第２高電圧電源２７により生じるリップルの影響を受けにくくすることができ、電子線がターゲット２２に衝突する際のスポットサイズを小さくすることができる。
【００４１】
上述した第２の実施の形態によるＸ線発生装置３０によれば、第１の実施の形態により得られる作用効果に加えて、以下の作用効果が得られる。
フィラメント２１とターゲット２２との間に第１中間電極２４１を配置し、第１中間電極２４１とターゲット２２との間に第２中間電極２４２を配置した。第１高電圧電源２６はフィラメント２１と第１中間電極２４１との間に第１の高電圧Ｖ１を印加し、第２高電圧源３７は、第１中間電極２４１と第２中間電極２４２との間に第２の高電圧Ｖ２を印加する。そして、第２中間電極２４２とターゲット２２との間に電子光学部材２５を配置した。したがって、第１高電圧電源２６および第２高電圧電源３７によって加速が終了し、一定の速度で進む電子線を電子光学部材２５にて収束させることができるので、電子線がターゲット２２に衝突する際のスポットサイズを小さくすることができる。その結果、Ｘ線装置１００による被測定物Ｓの計測時における解像度を高めることができる。
さらに、第２の実施の形態によるＸ線発生装置３０によれば、第２中間電極２４２がグランドされるため、第２中間電極２４２と同電位のターゲット２２はグランド電位となる。一般的に載置台３１はフレーム６等を介して接地されているため、載置台３１に載置された被測定物Ｓと、グランド電位とされたターゲット２２とが同電位となる。このため、第１の実施の形態のようにターゲット２２に正の高電位が印加される場合と比べて、ターゲット２２から被測定物Ｓとの間に大きな電位差が生じることを抑制できる。すなわち、ターゲット２２と被測定物Ｓとの間を非常に狭い間隔とした場合であっても、ターゲット２２から異常放電が起こることを抑制できるので、被測定物Ｓの投影像を高倍率で取得することが可能となる。
【００４２】
−第３の実施の形態−
図面を参照して、本発明によるＸ線装置の第３の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、ターゲットから放射したＸ線をテストチャート等を用いて計測し、計測結果に基づいて第１および第２高電圧電源部の位相を制御する備える点で、第１の実施の形態と異なる。
【００４３】
図７は第３の実施の形態によるＸ線発生装置３０の構成を模式的に示す図である。本実施の形態においては、Ｘ線装置１００の制御装置５はさらに画像評価部５５を機能として備え、Ｘ線発生装置３０は、第１の実施の形態と同様の構成を有するＸ線発生部２と、検出器４と、制御装置５のＸ線制御部５１、画像生成部５３および画像評価部５５とにより構成される。Ｘ線発生部２からのＸ線は、微細なスリット等が形成されたテストピースＴＰ（たとえばＪＩＭＡチャート）を照射して、検出器４に入射する。検出器４は、テストピースＴＰを透過した透過Ｘ線の強度分布を電気信号に変換して、制御装置５の画像生成部５３に出力する。画像生成部５３は、入力した電気信号に基づいてテストピースＴＰの投影画像データを生成する。
【００４４】
画像評価部５５は、生成した投影画像データを用いて、テストピースＴＰに形成されたスリット等のコントラストに基づいて、エッジ部分の投影像の尖鋭度を判定する。この場合、画像評価部５５は、コントラストが低い場合には尖鋭度が低いものと判定する。尖鋭度が所定の閾値よりも低い場合には、画像評価部５５は、加速電圧Ｖ３の変動成分Ｌ３の影響により電子線のスポットサイズに変動が生じているものと判定する。なお、上記の所定の値は、実験等に基づいて計測、算出された値であり、予め所定の記憶領域（不図示）に格納されているものとする。
【００４５】
画像評価部５５により尖鋭度が所定の閾値よりも低いと判定された場合には、Ｘ線制御部５１は、スポットサイズの変動を抑制するために、図４（ｂ）を用いて説明したように、第１の実施の形態と同様にして、第２交流電圧発生部２７１へ制御信号を出力して、変動成分Ｌ１およびＬ２の位相が半周期（１８０度）ずれるように制御する。なお、検出された尖鋭度と閾値との差分に基づいて、計測時の状態から位相をずらす量が予め設定されていると好ましい。この場合、検出された尖鋭度と閾値との差分と、位相をずらす量とが対応付けされたテーブル等が予め所定の記憶領域に記憶されていると好ましい。また、第１交流電圧発生部２６１によるパルス波の位相を遅らせるものについても本発明の一態様に含まれる。
【００４６】
尖鋭度が閾値よりも低い場合には、スポットサイズに変動が生じて分解能が低下する可能性がある旨をメッセージとしてモニタ（不図示）に表示したり、音声データとしてスピーカ（不図示）から出力させてユーザに報知したりするものについても本発明の一態様に含まれる。この場合、報知を受けたユーザによって行われた操作部材（不図示）の操作に応じて、Ｘ線制御部５１は第２交流電圧発生部２７１による交流電圧の位相を調節すればよい。
【００４７】
以上で説明した第３の実施の形態によるＸ線発生装置３０によれば、第１の実施の形態により得られる作用効果に加えて、以下の作用効果が得られる。
検出器４はターゲット２２から発生されたＸ線によるテストピースＴＰの投影像を検出し、制御装置５の画像生成部５３は検出器４にて検出されたテストピースＴＰの投影画像データを取得し、その投影画像データを用いて画像評価部５５は尖鋭度を判定する。Ｘ線制御部５１は、判定された尖鋭度に基づき、第１高電圧電源２６または第２高電圧電源２７の少なくとも一方を制御するようにした。したがって、検出器４から出力される電気信号に基づく投影画像データの尖鋭度を用いてフィードバックすることにより、加速電圧Ｖ３に生じた変動成分Ｌ３を確認しながら第１高電圧電源２６または第２高電圧電源２７の少なくとも一方を調節することができる。この結果、位相差の調節精度を向上させ、電子線がターゲット２２に衝突する際のスポットサイズの変動を抑えて計測精度の向上に寄与する。
【００４８】
なお、第２の実施の形態において説明したＸ線発生部２を用いてＸ線発生装置３０を構成する場合についても本発明の一態様に含まれる。この場合、電子線がターゲット２２に衝突する際のスポットサイズを小さく抑えることができるので、Ｘ線装置１００による被測定物Ｓの計測時における解像度を高めることができる。
【００４９】
−第４の実施の形態−
図面を参照して、本発明によるＸ線装置の第４の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、Ｘ線発生部が３個の高電圧電源部を備える点で、第１の実施の形態と異なる。
【００５０】
図８は第４の実施の形態におけるＸ線発生装置３０の構成を模式的に示す図である。図８に示すように、本実施の形態のＸ線発生部２には、第１の実施の形態における中間電極２４に代えて、第１中間電極２４１および第２中間電極２４２が設けられるとともに、第２の実施の形態における第１高電圧電源部２６および第２高電圧電源部３７に加えて第３高電圧電源部２８が直列に設けられる。
【００５１】
第１中間電極２４１および第２中間電極２４２は、フィラメント２１と電子光学部材２５との間に設けられる。第１中間電極２４１はフィラメント２１側、第２中間電極２４２は電子光学部材２５側に設けられる。第１高電圧電源部２６は、フィラメント２１と第１中間電極２４１とに電気的に接続され、第１中間電極２４１に対してフィラメント２１に負の電圧を印加する。第１高電圧電源部２６は、Ｘ線制御部５１により制御され、フィラメント２１と第１中間電極２４１との間に第１の高電圧Ｖ１を印加する。第２高電圧電源部３７は、第１中間電極２４１と第２中間電極２４２とに電気的に接続され、第１中間電極２４１に対して第２中間電極２４２に正の電圧を印加する。第２高電圧電源部３７は、Ｘ線制御部５１により制御され、第１中間電極２４１と第２中間電極２４２との間に第２の高電圧Ｖ２を印加する。第３高電圧電源部２８は、第２中間電極２４２とターゲット２２とに電気的に接続され、第２中間電極２４２に対してターゲット２２に正の電圧を印加する。第３高電圧電源部２８は、Ｘ線制御部５１により制御され、第２中間電極２４２とターゲット２２との間に第３の高電圧Ｖ４を印加する。
【００５２】
図９に示す回路図を用いて、第３の実施の形態による第１高電圧電源部２６、第２高電圧電源部３７および第３高電圧電源部２８の構成について説明する。図９（ａ）は第１高電圧電源部２６の回路構成図、図９（ｂ）は第２高電圧電源部３７の回路構成図、図９（ｃ）は第３高電圧電源部２８の回路構成図である。第１高電圧電源部２６および第２高電圧電源部３７は、図６に示す第２の実施の形態における第１高電圧電源部２６および第２高電圧電源部３７と同様の回路構成を有する。第２の実施の形態と同様に、第１多倍圧整流回路２６２の二次巻線２６１ｂ２側の出力端２６２ａ２は第１中間電極２４１に接続され、出力端２６２ａ１はフィラメント２１に接続される。第２多倍圧整流回路３７２のグランド電極３７２ａ２は第２中間電極２４２に接続され、出力端３７２ａ１は第１中間電極２４１に接続される。したがって、第１多倍圧整流回路２６２が、第１交流電圧発生部２６１から出力された交流電圧を整流しながら所定の倍率で電圧を昇圧することにより、第１中間電極２４１に対して出力端２６２ａ１は負の高電圧Ｖ１を取得できる。第２多倍圧整流回路３７２は、第２交流電圧発生部３７１から出力された交流電圧を整流しながら所定の倍率で電圧を昇圧することにより、第１中間電極２４１に対して第２中間電極２４２は正の高電圧Ｖ２を取得できる。
【００５３】
図９（ｃ）に示すように、第３高電圧電源部２８は、第３交流電圧発生部２８１と第３多倍圧整流回路２８２とを備える。第３交流電圧発生部２８１は第１交流電圧発生部２６１と同様の構成を備えている。すなわち、第３交流電圧発生部２８１の交流電源２８１ａの電圧がトランスの一次巻線２８１ｂ１に印加されると、二次巻線２８１ｂ２の両端に電圧が発生する。第３多倍圧整流回路２８２は、第１の実施の形態による第２多倍圧整流回路２７２と同一の回路構成を有する。すなわち、第３多倍圧整流回路２８２は、第１多倍圧整流回路２６２対して複数のダイオードの極性が反転している。ただし、第３多倍圧整流回路２８２のグランド電極２８２ａ２は第２中間電極２４２に接続され、出力端２８２ａ１はターゲット２２に接続される。したがって、第３多倍圧整流回路２８２が、第３交流電圧発生部２８１から出力された交流電圧を整流しながら所定の倍率で電圧を昇圧することにより、第２中間電極２４２に対してターゲット２２は正の高電圧Ｖ３を取得できる。
【００５４】
Ｘ線制御部５１の基準クロック信号生成部５０１は、第１交流電圧発生部２６１、第２交流電圧発生部３７１および第３交流電圧発生部２８１に基準クロック信号の周期に対応した同一周期のパルス状の交流電圧を発生させるための制御信号を出力する。Ｘ線制御部５１の位相調整部５０２ａおよび５０２ｂは、第１交流電圧発生部２６１、第２交流電圧発生部３７１および第３交流電圧発生部２８１のうちの２つからの交流電圧の位相を遅延させることによって、加速電圧Ｖ３に変動成分Ｌ３が生じることを抑制する。本実施の形態においては、一例として、第２交流電圧発生部２７２および第３交流電圧発生部２８１による交流電圧の位相を遅らせる場合を説明する。
【００５５】
Ｘ線制御部５１の位相調整部５０２ａは、第２交流電圧発生部３７１による交流電圧の位相を遅延させて、たとえば、第１交流電圧発生部２６１の交流電圧と第２交流電圧発生部３７１の交流電圧との位相差を１２０度にする。さらに、位相調整部５０２ｂは、第３交流電圧発生部２８１による交流電圧の位相を遅延させて、たとえば、第２交流電圧発生部３７１の交流電圧と第３交流電圧発生部２８１の交流電圧との位相差を１２０度にする。
【００５６】
図１０に加速電圧Ｖ３の変動成分が制御された状態を模式的に示す。図１０においては、横軸を時刻ｔとし、第１多倍圧整流回路２６２により生じた変動成分をＬ１、第２多倍圧整流回路３７２により生じた変動成分をＬ２、第３多倍圧整流回路２８２により生じた変動成分をＬ４、フィラメント２１からの放出される電子線を加速するための加速電圧Ｖ３の変動成分をＬ３として示す。
【００５７】
図１０に示すように、時刻ｔ１においては、第２中間電極２４２の位置をグランドとして、変動成分Ｌ１のグランドからの電位差はＶ１_１ａであり、変動成分Ｌ２のグランドからの電位差はＶ２_２ａであり、変動成分Ｌ４のグランドからの電位差はＶ４_２ａである。このため、時刻ｔ１における加速電圧Ｖ３の変動成分Ｌ３は、（Ｖ１_１ａ+Ｖ２_２ａ+Ｖ４_２ａ）となる。なお、図８の各電位差において、添え字で示す１ａは各変動成分におけるピーク時の電位を示し、添え字で示す２ａは各変動成分においてピーク時から位相が１２０度ずれた状態での電位を示す。
【００５８】
時刻ｔ１から位相が１２０度の周期でずれた時刻ｔ２においては、変動成分Ｌ１の電位差はＶ１_２ａであり、変動成分Ｌ２の電位差はＶ２_１ａであり、変動成分Ｌ４の電位差はＶ４_２ａである。このため、時刻ｔ２における加速電圧Ｖ３の変動成分Ｌ３は、（Ｖ１_２ａ+Ｖ２_１ａ+Ｖ４_２ａ）となる。時刻ｔ２から位相が１２０度の周期でずれた時刻ｔ３においては、変動成分Ｌ１の電位差はＶ１_２ａであり、変動成分Ｌ２の電位差はＶ２_２ａであり、変動成分Ｌ４の電位差はＶ４_１ａである。このため、時刻ｔ３における加速電圧Ｖ３の変動成分Ｌ３は、（Ｖ１_２ａ+Ｖ２_２ａ+Ｖ４_１ａ）となる。
【００５９】
各時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３においては、変動成分Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のうちいずれかがピーク時の電位であり、残りの２つはピーク時から位相が１２０度ずれた状態における電位である。このため、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３におけるフィラメント２１とターゲット２２間の加速電圧Ｖ３の変動成分Ｌ３の電位（Ｖ１_１ａ+Ｖ２_２ａ+Ｖ４_２ａ）、（Ｖ１_２ａ+Ｖ２_１ａ+Ｖ４_２ａ）および（Ｖ１_２ａ+Ｖ２_２ａ+Ｖ４_１ａ）は実質的に同一となる。また、上記の時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３とは異なるタイミングにおいては、フィラメント２１とターゲット２２との間の電位差に変動が生じる。しかし、この変動成分の振幅は、第１高電圧電源部２６、第２高電圧電源部３７および第３高電圧電源部２８のそれぞれで生じる変動成分が等しい場合には、上記の各高電圧電源部で発生する変動成分の振幅の１／９に抑えることができる。したがって、この結果、電子線が加速電圧Ｖ３によって変動することなく加速されるため、電子線が電子光学部材２５による収差量の変動が抑制され、スポットサイズの変動が抑えられた状態で、Ｘ線発生部２からＸ線が放射される。
【００６０】
第４の実施の形態によるＸ線発生装置３０によれば、第１の実施の形態による作用効果に加えて、次の作用効果を得ることができる。
フィラメント２１とターゲット２２との間に第１中間電極２４１を配置し、第１中間電極２４１とターゲット２２との間に第２中間電極２４２を配置した。第１高電圧電源２６はフィラメント２１と第１中間電極２４１との間に第１の高電圧Ｖ１を印加し、第２高電圧源３７は、第１中間電極２４１と第２中間電極２４２との間に第２の高電圧Ｖ２を印加し、第３高電圧電源２８は第２中間電極２４２とターゲット２２との間に第３の高電圧Ｖ４を印加する。Ｘ線制御部５１は、第１高電圧電源２６から出力される第１の高電圧Ｖ１の変動成分Ｌ１の位相と、第２高電圧電源３７から出力される第２の高電圧Ｖ２の変動成分Ｌ２の位相と、第３高電圧電源２８から出力される第３の高電圧Ｖ４の変動成分Ｌ４の位相とのうちの２つを実質的に１２０度ずれるよう制御する。したがって、電子線の加速度を増大させることを目的として高電圧電源の個数を増加させた場合であっても、加速電圧Ｖ３に変動成分Ｌ３が発生することを抑制し、スポットサイズの変動が抑えられた状態で、Ｘ線発生部２からＸ線が放射される。したがって、ターゲットから放射されるＸ線を検出器４で取得した場合の投影像の分解能の変動を抑え、被測定物の測定精度を維持することができる。
【００６１】
なお、高電圧電源部を４個以上設ける場合についても本発明の一態様に含まれる。ｎ個（ｎはｎ≧４の整数）の高電圧電源部が設けられる場合には、Ｘ線制御部５１は、（ｎ−１）個の高電圧電源部について、それぞれ（３６０度／ｎ）だけ位相をずらすように調節すればよい。
【００６２】
また、第３の実施の形態の場合と同様に、テストピースＴＰを撮影した画像を用いて、それぞれの高電圧電源の位相を制御してもよい。すなわち、加速電圧Ｖ３に生じた変動成分Ｌ３を確認しながら第１高電圧電源部２６、第２高電圧電源部３７および第３高電圧電源部２８の少なくとも２つを調節すればよい。この結果、位相差の調節精度を向上させ、電子線がターゲット２２に衝突する際のスポットサイズの変動を抑えて計測精度の向上に寄与する。
【００６３】
−第５の実施の形態−
図面を参照して、本発明の実施の形態による構造物製造システムを説明する。本実施の形態の構造物製造システムは、たとえば自動車のドア部分、エンジン部分、ギア部分および回路基板を備える電子部品等の成型品を作成する。
【００６４】
図１１は本実施の形態による構造物製造システム４００の構成の一例を示すブロック図である。構造物製造システム４００は、第１〜第４の各実施の形態にて説明したＸ線装置１００と、設計装置４１０と、成形装置４２０と、制御システム４３０と、リペア装置４４０とを備える。
【００６５】
設計装置４１０は、構造物の形状に関する設計情報を作成する設計処理を行う。設計情報は、構造物の各位置の座標を示す情報である。設計情報は成形装置４２０および後述する制御システム４３０に出力される。成形装置４２０は設計装置４１０により作成された設計情報を用いて構造物を作成、成形する成形処理を行う。この場合、成形装置４２０は、鋳造、鍛造および切削のうち少なくとも１つを行うものについても本発明の一態様に含まれる。
【００６６】
Ｘ線装置１００は、成形装置４２０により成形された構造物の形状を測定する測定処理を行う。Ｘ線装置１００は、構造物を測定した測定結果である構造物の座標を示す情報（以後、形状情報と呼ぶ）を制御システム４３０に出力する。制御システム４３０は、座標記憶部４３１と、検査部４３２とを備える。座標記憶部４３１は、上述した設計装置４１０により作成された設計情報を記憶する。
【００６７】
検査部４３２は、成形装置４２０により成形された構造物が設計装置４１０により作成された設計情報に従って成形されたか否かを判定する。換言すると、検査部４３２は、成形された構造物が良品か否かを判定する。この場合、検査部４３２は、座標記憶部４３１に記憶された設計情報を読み出して、設計情報とＸ線装置１００から入力した形状情報とを比較する検査処理を行う。検査部４３２は、検査処理としてたとえば設計情報が示す座標と対応する形状情報が示す座標とを比較し、検査処理の結果、設計情報の座標と形状情報の座標とが一致している場合には設計情報に従って成形された良品であると判定する。設計情報の座標と対応する形状情報の座標とが一致していない場合には、検査部４３２は、座標の差分が所定範囲内であるか否かを判定し、所定範囲内であれば修復可能な不良品と判定する。
【００６８】
修復可能な不良品と判定した場合には、検査部４３２は、不良部位と修復量とを示すリペア情報をリペア装置４４０へ出力する。不良部位は設計情報の座標と一致していない形状情報の座標であり、修復量は不良部位における設計情報の座標と形状情報の座標との差分である。リペア装置４４０は、入力したリペア情報に基づいて、構造物の不良部位を再加工するリペア処理を行う。リペア装置４４０は、リペア処理にて成形装置４２０が行う成形処理と同様の処理を再度行う。
【００６９】
図１２に示すフローチャートを参照しながら、構造物製造システム４００が行う処理について説明する。
ステップＳ１では、設計装置４１０は設計処理により構造物の形状に関する設計情報を作成してステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、成形装置４２０は成形処理により、設計情報に基づいて構造物を作成、成形してステップＳ３へ進む。ステップＳ３においては、Ｘ線装置１００は測定処理を行って、構造物の形状を計測し、形状情報を出力してステップＳ４へ進む。
【００７０】
ステップＳ４では、検査部４３２は、設計装置４１０により作成された設計情報とＸ線装置１００により測定され、出力された形状情報とを比較する検査処理を行って、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、検査処理の結果に基づいて、検査部４３２は成形装置４２０により成形された構造物が良品か否かを判定する。構造物が良品である場合、すなわち設計情報の座標と形状情報の座標とが一致する場合には、ステップＳ５が肯定判定されて処理を終了する。構造物が良品ではない場合、すなわち設計情報の座標と形状情報の座標とが一致しない場合には、ステップＳ５が否定判定されてステップＳ６へ進む。
【００７１】
ステップＳ６では、検査部４３２は構造物の不良部位が修復可能か否かを判定する。不良部位が修復可能ではない場合、すなわち不良部位における設計情報の座標と形状情報の座標との差分が所定範囲を超えている場合には、ステップＳ６が否定判定されて処理を終了する。不良部位が修復可能な場合、すなわち不良部位における設計情報の座標と形状情報の座標との差分が所定範囲内の場合には、ステップＳ６が肯定判定されてステップＳ７へ進む。この場合、検査部４３２はリペア装置４４０にリペア情報を出力する。ステップＳ７においては、リペア装置４４０は、入力したリペア情報に基づいて、構造物に対してリペア処理を行ってステップＳ３へ戻る。なお、上述したように、リペア装置４４０は、リペア処理にて成形装置４２０が行う成形処理と同様の処理を再度行う。
【００７２】
以上で説明した第５の実施の形態による構造物製造システム４００においては、以下の作用効果が得られる。
（１）Ｘ線装置１００は、設計装置４１０の設計処理に基づいて成形装置４２０により作成された構造物の形状情報を取得する測定処理を行い、制御システム４３０の検査部４３２は、測定処理にて取得された形状情報と設計処理にて作成された設計情報とを比較する検査処理を行う。したがって、構造物の欠陥の検査や構造物の内部の情報を非破壊検査によって取得し、構造物が設計情報の通りに作成された良品であるか否かを判定できるので、構造物の品質管理に寄与する。
【００７３】
（２）リペア装置４４０は、検査処理の比較結果に基づいて、構造物に対して成形処理を再度行うリペア処理を行うようにした。したがって、構造物の不良部分が修復可能な場合には、再度成形処理と同様の処理を構造物に対して施すことができるので、設計情報に近い高品質の構造物の製造に寄与する。
【００７４】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（１）第１高電圧電源部２６および／または第２高電圧電源部２７または３７からの出力電圧を可変に構成したものについても本発明の一態様に含まれる。この場合、図３に示す回路図において、一次巻線２６１ｂ１の中点に印加する電圧を可変とする構成を設けることにより、２次巻線２６１ｂ２に生じる電圧を可変とする。この結果、第１多倍圧整流回路２６２からの出力電圧を可変とすることが可能となる。
【００７５】
（２）リップルの波形が三角波状に限られるものではない。特に、コンデンサの充放電時間に合わせて高電圧発生部の周期を調整すると、多倍圧整流回路で取得できる高電圧電力を高い効率で得ることができるが、その際、リップルの波形が三角波状となる。しかし、充放電時間よりも長い周期の交流電圧にて高電圧電源部を構成した場合には、台形状のリップル成分が生じる。このようなリップル成分が生じた場合であっても、本発明を適用してフィラメント２１からターゲット２２間の加速電圧における変動成分の発生を抑制することができる。
【００７６】
（３）載置台３１を移動させるものに代えて、載置台３１を固定してＸ線発生部２および検出器４を移動させるものについても本発明の一態様に含まれる。すなわち、被測定物Ｓに対してＸ線発生部２および検出器４がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に相対移動すればよい。また、載置台３１を回転軸Ｙｒを中心に回転させるものに代えて、Ｘ線発生部２および検出器４を載置台３１に対して回転させる、すなわち回転軸Ｙｒを中心として回転させてもよい。
【００７７】
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００７８】
２…Ｘ線発生部、４…検出器、５…制御装置、
２１…フィラメント、２２…ターゲット、２４…中間電極、
２５…電子光学部材、２６…第１高電圧電源部、２７、３７…第２高電圧電源部、
２８…第３高電圧電源部、３０…Ｘ線発生装置、５１…Ｘ線制御部、
５３…画像生成部、５４…画像再構成部、５５…画像評価部、２４１…第１中間電極、
２４２…第２中間電極、２６１…第１交流電圧発生部、２６２…第１多倍圧整流回路、
２７１、３７１…第２交流電圧発生部、２７２、３７２…第２多倍圧整流回路、
２８１…第３交流電圧発生部、２８２…第３多倍圧整流回路、
４００…構造物製造システム、４１０…設計装置、４２０…成形装置、
４３０…制御システム、４３２…検査部、４４０…リペア装置
【図１】
2015145668.tif 000003
【図２】
2015145668.tif 000004
【図３】
2015145668.tif 000005
【図４】
2015145668.tif 000006
【図５】
2015145668.tif 000007
【図６】
2015145668.tif 000008
【図７】
2015145668.tif 000009
【図８】
2015145668.tif 000010
【図９】
2015145668.tif 000011
【図１０】
2015145668.tif 000012
【図１１】
2015145668.tif 000013
【図１２】
2015145668.tif 000014
【国際調査報告】
2015145668.tif 000015
2015145668.tif 000016
2015145668.tif 000017
2015145668.tif 000018