(57)【要約】【課題】反射電子に起因する熱の影響を防止するＸ線管を提供することを課題とする。【解決手段】カソード３ａから電子入射方向ＩＤに電子を放射する電子銃３と、放射した電子をターゲット面４ｂに入射させてＸ線を放射する反射型のターゲット４からなるアノードとを備えるＸ線管１であって、ターゲット４に設けられ、ターゲット面４ｂで反射した電子を遮蔽する電子遮蔽手段（反射電子吸収層６）を備えることを特徴とする。【選択図】　図１
2004111336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードから電子入射方向に電子を放射する電子銃と、前記放射した電子をターゲットに入射させてＸ線を放射する反射型のターゲットを有するターゲット支持体とを備えるＸ線管であって、
前記ターゲット支持体に設けられ、少なくとも前記ターゲットで反射した電子を遮蔽する電子遮蔽手段を備えることを特徴とするＸ線管。
【請求項２】
カソードから電子入射方向に電子を放射する電子銃と、前記放射した電子をターゲットに入射させてＸ線を放射する反射型のターゲットを有するターゲット支持体とを備えるＸ線管であって、
前記ターゲットから放射したＸ線の前記Ｘ線管外への取出方向が前記ターゲットに入射する電子ビームの反射方向と一致する位置に設けられるＸ線取出窓と、前記ターゲット支持体に取り付けられて前記ターゲットと前記Ｘ線取出窓との間に配置され、少なくとも前記ターゲットで反射した電子を遮蔽するとともに前記ターゲットから放射したＸ線を透過する電子遮蔽手段と
を備えることを特徴とするＸ線管。
【請求項３】
カソードから電子入射方向に電子を放射する電子銃と、前記放射した電子をターゲットに入射させてＸ線を放射する反射型のターゲットを有するターゲット支持体とを備えるＸ線管であって、
前記ターゲットから放射したＸ線の前記Ｘ線管外への取出方向が前記ターゲットに入射する電子ビームの反射方向と異なる位置に設けられるＸ線取出窓を備え、
前記ターゲット支持体には、少なくとも前記ターゲットで反射した電子を遮蔽する電子遮蔽部が形成されること
を特徴とするＸ線管。
【請求項４】
前記電子銃は、前記Ｘ線取出窓から取り出されたＸ線の焦点形状が円形となるように、楕円形の電子ビームを放射することを特徴とする請求項３に記載するＸ線管。
【請求項５】
前記ターゲットおよび前記ターゲット支持体を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載するＸ線管。
【請求項６】
前記ターゲットはグランド電位であり、前記カソードにはマイナス高電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載するＸ線管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線を発生するＸ線管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線管では、電子銃によって陰極のカソードで発生させた電子を高速で放射し、その高速の電子を陽極であるターゲット支持体のターゲットに衝突させてＸ線を発生させ、その発生させたＸ線をＸ線取出窓から管外に取り出す。Ｘ線管には、Ｘ線の発生方向により、ターゲットに対して入射した電子ビームと発生したＸ線とが反対側に位置する透過型と、ターゲットに対して入射した電子ビームと発生したＸ線とが同じ側に位置する反射型とがある。また、Ｘ線管には、真空容器の構造として、密封型と開放型とがある。Ｘ線取出窓は、Ｘ線を透過する材料から形成されており、金属等からなる管球容器に気密性が保持されて接合されている。
【０００３】
Ｘ線管は、工業分野や医療分野における検査装置、診断装置等の様々な分野で利用されている。例えば、マイクロフォーカスＸ線装置は、非破壊検査により電子部品等の実装検査や品質保証を行うために、Ｘ線管を利用して内部の欠陥等を微小焦点のＸ線により観察する。この際、マイクロフォーカスＸ線装置では、微細な内部構造を観察するので、ターゲットから被観察物までの距離を短くすることによる高い拡大率が要求される。さらに、Ｘ線管では、高い拡大率にしても鮮明な観察画像を得るために、ターゲットとＸ線取出窓とを近づけて焦点径を小さくすることが要求される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２２２１５９号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平１１−２７３５９７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、反射型のＸ線管では、ターゲットに入射した電子ビームの一部が反射され、その反射電子がＸ線取出窓等に衝突する。このような反射電子がＸ線取出窓等に衝突すると、衝突箇所では熱を発生する。この熱によりＸ線取出窓等が加熱され、Ｘ線取出窓と管球容器との接合部の気密が保たれなくなったり、長時間の加熱によりＸ線取出窓に穴があいてしまうこともある。このような問題に対処するために、特許文献１や特許文献２等にはターゲットからの反射電子をＸ線取出窓等に衝突させない技術が開示されている。例えば、特許文献２に記載された発明では、Ｘ線取出窓に反射電子が衝突する前に反射電子を遮蔽する手段（シールド）を設けている。しかし、このシールドが管球容器に直接取り付けられているので、反射電子の衝突によって加熱されたシールドの熱が管球容器に伝わる。さらに、この熱が管球容器からＸ線取出窓に伝わって接合部の気密性を低下させたり、あるいは、この熱によってターゲット支持体近傍が加熱されてターゲット支持体が膨張し、ターゲットの形状変化によりＸ線焦点位置がずれる場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、反射電子に起因する熱の影響を防止するＸ線管を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＸ線管は、カソードから電子入射方向に電子を放射する電子銃と、放射した電子をターゲットに入射させてＸ線を放射する反射型のターゲットを有するターゲット支持体とを備えるＸ線管であって、ターゲット支持体に設けられ、少なくともターゲットで反射した電子を遮蔽する電子遮蔽手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
このＸ線管によれば、電子遮断手段によりターゲットで反射した電子を遮断することによって、反射電子をＸ線取出窓や管球容器に衝突させない。また、その電子遮断手段がターゲット支持体に設けられてＸ線取出窓等と空間的に離れているので、反射電子の衝突によって電子遮断手段が加熱されても、その熱がＸ線取出窓等に伝わらない。そのため、Ｘ線取出窓等が反射電子によって加熱されないので、Ｘ線管の気密性を保持することができる。なお、電子遮蔽手段では、反射電子以外にも、後方散乱電子等の他の電子も遮蔽する場合がある。
【００１０】
本発明に係るＸ線管は、カソードから電子入射方向に電子を放射する電子銃と、放射した電子をターゲットに入射させてＸ線を放射する反射型のターゲットを有するターゲット支持体とを備えるＸ線管であって、ターゲットから放射したＸ線のＸ線管外への取出方向がターゲットに入射する電子ビームの反射方向と一致する位置に設けられるＸ線取出窓と、ターゲット支持体に取り付けられてターゲットとＸ線取出窓との間に配置され、少なくともターゲットで反射した電子を遮蔽するとともにターゲットから放射したＸ線を透過する電子遮蔽手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
このＸ線管によれば、ターゲットに入射した電子ビームの反射方向上に電子遮断手段を配置することによって、電子遮断手段によりＸ線の取出方向と同じ方向で反射してくる反射電子をＸ線取出窓の前方で遮断し、反射電子をＸ線取出窓に衝突させない。また、その電子遮断手段がターゲット支持体に取り付けられてＸ線取出窓等と空間的に離れているので、反射電子の衝突によって電子遮断手段が加熱されても、その熱がＸ線取出窓等に伝わらない。さらに、このＸ線管では、Ｘ線の取出方向が入射した電子ビームの反射方向と一致しているので（すなわち、Ｘ線の取出方向とターゲットとのなす角が電子ビームのターゲットへの入射角と同じ角度なので）、ターゲットに円形の電子ビームを入射させることにより、円形の焦点形状のＸ線ビームを得ることができる。なお、電子遮蔽手段では、反射電子以外にも、後方散乱電子等の他の電子も遮蔽する場合がある。
【００１２】
本発明に係るＸ線管は、カソードから電子入射方向に電子を放射する電子銃と、放射した電子をターゲットに入射させてＸ線を放射する反射型のターゲットを有するターゲット支持体とを備えるＸ線管であって、ターゲットから放射したＸ線のＸ線管外への取出方向がターゲットに入射する電子ビームの反射方向と異なる位置に設けられるＸ線取出窓を備え、ターゲット支持体には、少なくともターゲットで反射した電子を遮蔽する電子遮蔽部が形成されることを特徴とする。
【００１３】
このＸ線管によれば、電子遮断部によりＸ線の取出方向とは異なる方向で反射してくる反射電子を遮断することによって、反射電子を管球容器等に衝突させない。さらに、Ｘ線取出窓の配置によってＸ線の取出方向を電子ビームの反射方向と異ならせているので、電子遮断部をＸ線取出窓とターゲットとの間に配置する必要がなく、電子遮断部をＸ線透過材料で形成しなくてもよい。また、その電子遮断部がターゲット支持体に一体で形成されてＸ線取出窓等と空間的に離れているので、反射電子の衝突によって電子遮断部が加熱されても、その熱がＸ線取出窓等に伝わらないし、部品点数も削減できる。なお、電子遮蔽部では、反射電子以外にも、後方散乱電子等の他の電子も遮蔽する場合がある。
【００１４】
本発明の上記Ｘ線管は、電子銃を、Ｘ線取出窓から取り出されたＸ線の焦点形状が円形となるように、楕円形の電子ビームを放射するように構成してもよい。
【００１５】
このＸ線管によれば、Ｘ線の取出方向が電子ビームの反射方向と一致しないが、電子銃の電子レンズや電子源によってターゲットに入射させる電子ビームを楕円形状とすることにより、円形のＸ線ビームを発生させる。
【００１６】
本発明の上記Ｘ線管は、ターゲットおよびターゲット支持体を冷却する冷却手段を備えるように構成してもよい。
【００１７】
このＸ線管によれば、冷却手段によりターゲットおよびターゲット支持体を冷却することによって、電子ビームによるターゲットへの損傷を和らげる。また、ターゲットの形状が安定し、Ｘ線焦点位置がずれない。さらに、ターゲットおよびターゲット支持体とともに電子遮断手段（電子遮断部）も冷却できる。そのため、電子遮断手段（電子遮断部）が反射電子によって加熱されることによる電子遮断手段（電子遮断部）の温度上昇も抑制できる。したがって、電子遮蔽手段（電子遮蔽部）の熱がＸ線取出窓等に伝わらないので、Ｘ線管の気密性を保持することができる。
【００１８】
本発明の上記Ｘ線管は、ターゲットはグランド電位であり、カソードにはマイナス高電圧が印加されるように構成してもよい。
【００１９】
このＸ線管によれば、ターゲットをグランド電位とすることにより、ターゲットと管球容器（Ｘ線取出窓）との間に電位差がなくなり、Ｘ線取出窓とターゲットとを近づけることができる。そのため、マイクロフォーカスＸ線装置等では、ターゲットから被観察物までの距離を短くすることができ、高い拡大率とすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係るＸ線管の実施の形態を説明する。
【００２１】
本発明は、ターゲットからの反射電子等に起因する加熱を防止するために、ターゲット支持体に設けた電子遮断手段により反射電子の進行を遮断し、反射電子がＸ線取出窓等に衝突するのを防止する。特に、本発明では、Ｘ線取出窓を電子ビームの反射方向と同じ方向に位置させた場合及びＸ線取出窓を電子ビームの反射方向と異なる方向に位置させた場合に対応して電子遮断手段（電子遮断部）を各々設ける。さらに、本発明では、ターゲット自体及び反射電子によって加熱される電子遮断手段（電子遮断部）を冷却するために、ターゲットおよびターゲット支持体に冷却手段を設ける。
【００２２】
本実施の形態では、本発明をマイクロフォーカスＸ線検査装置に組み込まれる反射型のＸ線管に適用する。本実施の形態には、Ｘ線取出窓の配置により２つの実施の形態があり、第１の実施の形態がターゲットからの電子ビームの反射方向と同じ方向にＸ線取出窓を配置させる場合であり、第２の実施の形態がターゲットからの電子ビームの反射方向と異なる方向にＸ線取出窓を配置させる場合である。特に、第１の実施の形態では密封型及び開放型について説明し、第２の実施の形態では密封型についてのみ説明する。なお、本実施の形態においては、ターゲット支持体とターゲットが一体構造であるため、支持体一体化ターゲットをターゲット４又は２４、電子ビームが入射する面をターゲット面４ｂとする（図１乃至図５参照）。
【００２３】
まず、第１の実施の形態について説明する。図１及び図２を参照して、密封型のＸ線管１の構成について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る密封型のＸ線管の構成を示す平断面図である。図２は、図１のターゲット近傍の拡大断面図である。
【００２４】
Ｘ線管１は、マイクロフォーカスＸ線検査装置に組み込まれるＸ線管であり、円形のＸ線ビームや高拡大率とするためにターゲット４とＸ線取出窓５間の短間隔等が求められる。そして、Ｘ線管１では、ターゲット４とＸ線取出窓５間とを短間隔とするため及びターゲット４を水冷式で冷却するために、ターゲット４をグランド電位としている。さらに、Ｘ線管１では、反射電子がＸ線取出窓５に衝突することを防止する。
【００２５】
Ｘ線管１は、管球容器２によって真空密封されており、官球容器２の内部に電子を発生する電子銃３及びＸ線を発生するターゲット４が設けられている。また、Ｘ線管１は、管球容器２にターゲット４で発生したＸ線を取り出すＸ線取出窓５が設けられている。さらに、Ｘ線管１は、ターゲット面４ｂに反射電子を吸収する反射電子吸収層６が取り付けられている。
【００２６】
管球容器２は、金属製の完全密封型の円筒状容器であり、内部を真空状態に保持する。管球容器２は、内部に電子発生部２ａとＸ線発生部２ｂを形成している。電子発生部２ａには電子銃３が収容され、電子銃３はその中心軸ＧＡが管球容器２の中心軸ＣＡと一致するように配置される。Ｘ線発生部２ｂにはターゲット４が収容され、ターゲット４はその中心軸ＴＡが管球容器２の中心軸ＣＡと直交するように配置される。
【００２７】
電子銃３は、カソード３ａ及びグリッド電極３ｄ，３ｄ等を備えている。カソード３ａは、電力供給により発熱し、電子を発生する。集束電極３ｂは、電子レンズとして機能し、フォーカスアパーチャ３ｃに電界を形成し、ターゲット面４ｂに向けて放射された入射電子ビームＩＢを集束させるとともに加速させる。そして、電子銃３では、カソード３ａから放射する際の電子ビームの形状やフォーカスアパーチャ３ｃに形成する電界の作用によって円形の入射電子ビームＩＢを形成し、その入射電子ビームＩＢをターゲット面４ｂに向けて出射する。
【００２８】
ターゲット４は、アノードとして機能し、金属製で中空部４ａを形成している。ターゲット４は、その中心軸ＴＡが電子入射方向ＩＤ（管球容器２の中心軸ＣＡ）と直交するように配置される。さらに、ターゲット４は、その電子ビーム入射面であるターゲット面４ｂが電子入射方向ＩＤに対して所定角θ傾斜させて形成されている。つまり、入射電子ビームＩＢは、ターゲット面４ｂに対して入射角θで入射する。そして、ターゲット４では、高加速された入射電子ビームＩＢがターゲット面４ｂに衝突すると、Ｘ線を発生する。この際、ターゲット４では入射電子ビームＩＢの一部をターゲット面４ｂで反射し、その反射電子ビームＲＢがターゲット面４ｂに対して反射角θで出射する。
【００２９】
さらに、ターゲット４では、冷却手段としてポンプ（図示せず）により中空部４ａ内で水が循環され、その水の流量が制御されることによって温度が調整される。ターゲット４では、この冷却手段により電子の衝突等によって発生する熱による温度上昇を防止し、ターゲット面４ｂの損傷を和らげ、形状を安定させている。そのため、Ｘ線焦点位置も、ずれることなく安定する。なお、ターゲット４は、アノードとして機能するが、グランド電位としている。このため、ターゲット４と管球容器２（Ｘ線取出窓５）とを近づけて配置し、マイクロフォーカスで高い拡大率とすることができるとともに、ターゲット４を水冷式で冷却することができる。
【００３０】
Ｘ線取出窓５は、ベリリウム等のＸ線を透過する材料で形成され、板状である。Ｘ線取出窓５は、その中心線ＸＬ（Ｘ線取出窓５に対して垂線）がターゲット面４ｂからの電子ビームの反射方向ＲＤ（ターゲット面４ｂと反射角θをなす方向）と一致する位置に配置される。そのために、管球容器２の先端面の一部を形成する傾斜面２ｃは、Ｘ線取出窓５の中心線ＸＬ（反射方向ＲＤ）と直交するように、ターゲット４側に傾斜させて形成されている。そして、Ｘ線取出窓５は、その傾斜面２ｃに開口された開口部２ｄにロウ付けにより接着され、このロウ付けにより管球容器２との気密性を保持している。
【００３１】
なお、Ｘ線管１では、上記のように、電子をターゲット面４ｂに入射角θで入射させてその角θでＸ線を取り出すとともに管球容器２の傾斜面２ｃをターゲット４側に傾斜させることによって、ターゲット面４ｂとＸ線取出窓５との間隔を短くしている。
【００３２】
反射電子吸収層６は、電子の吸収性及びＸ線の透過性に優れ、熱伝導率が良い低原子番号の材料（例えば、ベリリウム、ダイヤモンド、グラファイト等）で形成される。反射電子吸収層６は、板状であり、その半面６ａがターゲット４の電子銃３に対して反対面４ｃにロウ付けにより接着されている。さらに、接着されていない半面６ｂが、反射方向ＲＤと直交するように、ターゲット面４ｂ側に折り曲げられている。したがって、反射電子吸収層６の非接着半面６ｂは、ターゲット面４ｂとＸ線取出窓５との間に位置するとともに、Ｘ線取出窓５と平行である。非接着半面６ｂの長さ及び幅は、反射電子を十分に遮断できる大きさかつＸ線取出窓５で取り出されるＸ線を十分に通過させるだけの大きさを有している。
【００３３】
反射電子吸収層６は、反射電子ビームＲＢが衝突して熱を発しても、ロウ付けによりターゲット４と密着しているので、ターゲット４からの冷却作用により温度が上昇しない。また、反射電子吸収層６は、Ｘ線取出窓５や管球容器２とは所定空間離れているので、反射電子ビームＲＢによって加熱されたとしても、その熱がＸ線取出窓５や管球容器２には伝わらない。
【００３４】
それでは、図１及び図２を参照して、Ｘ線管１における動作について説明する。
【００３５】
電子銃３では、カソード３ａに電流が供給されて発熱し、電子を発生する。このカソード３ａで発生した電子は、カソード３ａとターゲット４との間の高電位差により、ターゲット４側に加速されて放射される。カソード３ａから放出された電子は、集束電極３ｂのフォーカスアパーチャ３ｃにより形成されている電界の電子レンズを通過することによって集束される。そして、円形の入射電子ビームＩＢとなって、ターゲット面４ｂに入射角θで入射する。
【００３６】
ターゲット４では、高速の入射電子ビームＩＢがターゲット面４ｂに衝突すると、Ｘ線が発生し、ターゲット面４ｂからＸ線が放射される。また、高速の入射電子ビームＩＢがターゲット面４ｂに入射すると、その電子の一部が反射角θで反射する。この際、ターゲット４では、電子の衝突によって発熱しても、水の循環による冷却作用により温度上昇が抑えられる。
【００３７】
そして、ターゲット面４ｂからのＸ線ビームＸＢ及び反射電子ビームＲＢは、反射電子吸収層６に達する。この際、ターゲット４で発生したＸ線のうち反射方向ＲＤに放射されたＸ線ビームＸＢは、反射電子吸収層６を透過してＸ線取出窓５に向かう。一方、反射電子の中でも特に反射電子ビームＲＢは、反射電子吸収層６に吸収されてその進行が遮断され、Ｘ線取出窓５には到達しない。この際、反射電子吸収層６では、電子の衝突によって発熱しても、ターゲット４における冷却作用により温度上昇が抑えられる。
【００３８】
反射電子吸収層６を透過したＸ線ビームＸＢは、Ｘ線取出窓５を透過してＸ線管１外に取り出される。この取り出されたＸ線ビームＸＢは、ターゲット面４ｂから放射されたＸ線の中でも円形の入射電子ビームＩＢが反射方向ＲＤに放射されたＸ線であるので、その焦点形状が円形となっている。
【００３９】
Ｘ線管１によれば、反射電子吸収層６によってＸ線取出窓５に向かう反射電子の進行を遮断することができるので、Ｘ線取出窓５では反射電子が衝突することはなく、反射電子による熱の影響を受けない。また、Ｘ線管１によれば、反射電子吸収層６をターゲット４に取り付けることによって、反射電子吸収層６を管球容器２及びＸ線取出窓５から空間的に隔離しているので、反射電子吸収層６で熱が発生してもその熱が管球容器２及びＸ線取出窓５に伝わらない。その結果、管球容器２及びＸ線取出窓５は直接的にも間接的にも反射電子に起因する熱の影響を受けないので、Ｘ線管１の気密性を保持することができる。
【００４０】
さらに、Ｘ線管１によれば、ターゲット４に冷却手段を設けることによって、ターゲット４のみならず反射電子吸収層６にも冷却作用を及ぼす。反射電子吸収層６の熱がＸ線取出窓５等に伝わらないので、Ｘ線管１の気密性を保持することができる。また、Ｘ線管１によれば、電子の反射方向ＲＤに放射されたＸ線を取り出す位置にＸ線取出窓５を配置したので、円形の入射電子ビームＩＢにより円形のＸ線ビームＸＢを取り出すことができる。
【００４１】
図３を参照して、開放型のＸ線管１１の構成について説明する。図３は、第１の実施の形態に係る開放型のＸ線管の構成を示す一部断面の平面図である。Ｘ線管１１は、密封型のＸ線管１と管球容器の構成のみ異なるので、その点についてのみ説明する。なお、Ｘ線管１１では、Ｘ線管１と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４２】
Ｘ線管１１は、Ｘ線の発生時には管球容器１２によって真空状態が保持される。管球容器１２は、カソード３ａやターゲット４ｂの交換等のメンテナンスを可能とするために、開閉機構（図示せず）を備えている。管球容器１２は、この開閉機構による開放後も真空状態を保持するために排気機構を備えている。排気機構としては、管球容器１２に開口された排気口１２ｅに排気管１２ｆが接続され、その排気管１２ｆに排気ポンプ１２ｇが接続されている。Ｘ線管１１では、Ｘ線の発生時には、管球容器１２の開閉機構が閉じられるとともに、排気ポンプ１２ｇが作動して真空状態を保持している。
【００４３】
Ｘ線管１１によれば、Ｘ線管１の効果に加えて、カソード３ａやターゲット４ｂ等のメンテナンスを行うことができる。
【００４４】
次に、第２の実施の形態について説明する。図４及び図５を参照して、密封型のＸ線管２１の構成について説明する。図４は、第２の実施の形態に係る密封型のＸ線管の構成を示す平断面図である。図５は、図４のターゲット近傍の拡大断面図である。なお、第２の実施の形態では、第１の実施の形態に係るＸ線管１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４５】
Ｘ線管２１は、マイクロフォーカスＸ線検査装置に組み込まれるＸ線管であり、円形のＸ線ビームや高拡大率とするためにターゲット２４とＸ線取出窓２５間の短間隔等が求められる。また、Ｘ線管２１は、ターゲット２４とＸ線取出窓２５間とを短間隔とするため及びターゲット２４を水冷式で冷却するために、ターゲット２４をグランド電位としている。さらに、Ｘ線管２１では、反射電子がＸ線取出窓２５や管球本体２２に衝突することを防止する。
【００４６】
Ｘ線管２１は、管球容器２２によって真空密封されており、官球容器２２の内部に電子を発生する電子銃２３及びＸ線を発生するターゲット２４が設けられている。また、Ｘ線管２１は、管球容器２２にターゲット２４で発生したＸ線を取り出すＸ線取出窓２５が設けられている。さらに、Ｘ線管２１は、ターゲット２４に反射電子を吸収する反射電子吸収部２４ｄが形成されている。
【００４７】
管球容器２２は、金属製の完全密封型の円筒状容器であり、内部を真空状態に保持する。管球容器２２は、内部に電子発生部２２ａとＸ線発生部２２ｂを形成している。電子発生部２２ａには電子銃２３が収容され、電子銃２３はその中心軸ＧＡが管球容器２２の中心軸ＣＡと一致するように配置される。Ｘ線発生部２２ｂにはターゲット２４が収容され、ターゲット２４はその中心軸ＴＡが管球容器２２の中心軸ＣＡと直交するように配置される。
【００４８】
電子銃２３は、カソード３ａ及び集束電極３ｂ等を備えている。なお、電子銃２３では、第１の実施の形態に係る電子銃３とは異なり、カソード３ａから放射する際の電子ビームの形状やフォーカスアパーチャ３ｃにより形成される電界の電子レンズの作用によって楕円形の入射電子ビームＩＢを形成し、その入射電子ビームＩＢをターゲット２４に向けて出射する。この楕円形の形状は、Ｘ線取出窓２５から焦点形状が円形となるＸ線ビームＸＢを取り出せるような形状に調整されている。
【００４９】
ターゲット２４は、アノードとして機能し、金属製で中空部４ａを形成している。ターゲット２４は、その中心軸ＴＡが電子入射方向ＩＤ（管球容器２２の中心軸ＣＡ）と直交するように配置される。さらに、ターゲット２４は、その先端面であるターゲット面４ｂが電子入射方向ＩＤに対して所定角θ傾斜させて形成されている。そして、ターゲット２４では、高加速された入射電子ビームＩＢがターゲット面４ｂに衝突すると、Ｘ線を発生する。この際、ターゲット２４では入射電子ビームＩＢの一部をターゲット面４ｂで反射し、その反射電子ビームＲＢがターゲット面４ｂに対して反射角θで出射する。さらに、ターゲット２４は、第１の実施の形態に係るターゲット４と同様の冷却手段を備えている。
【００５０】
また、ターゲット２４には、反射電子を吸収するために、その形状の一部を変形させた反射電子吸収部２４ｄが形成されている。反射電子吸収部２４ｄは、板状であり、ターゲット面４ｂ上の電子銃２３から最も離れた位置に突出している。そして、反射電子吸収部２４ｄは、反射方向ＲＤと直交するように、ターゲット面４ｂに対して電子銃２３側に傾斜している。反射電子吸収部２４ｄの長さ及び幅は、反射電子を十分に遮断できる大きさかつＸ線取出窓２５で取り出されるＸ線を遮断しない大きさを有している。
【００５１】
反射電子吸収部２４ｄは、反射電子ビームＲＢが衝突して熱を発しても、ターゲット２４と一体で形成されているので、ターゲット２４での冷却作用により温度が上昇しない。また、反射電子吸収部２４ｄは、Ｘ線取出窓２５や管球容器２２とは所定空間離れているので、反射電子ビームＲＢに加熱されたとしても、その熱がＸ線取出窓２５や管球容器２２には伝わらない。
【００５２】
なお、反射電子吸収部２４ｄは、ターゲット２４と同一の材料で形成されているので、電子のみならずＸ線も吸収してしまう。そのために、第１の実施の形態のようにＸ線取出窓を反射方向ＲＤ上に配置させると、Ｘ線取出窓からＸ線を取り出すことができない。そこで、第２の実施の形態では、Ｘ線を反射方向ＲＤとは異なる方向から取り出している。
【００５３】
Ｘ線取出窓２５は、ベリリウム等のＸ線を透過する材料で形成され、板状である。Ｘ線取出窓２５は、その中心線ＸＬ（Ｘ線取出窓２５に対して垂線）がターゲット面４ｂからの電子ビームの反射方向ＲＤと異なる位置（具体的には、中心線ＸＬとターゲット面４ｂとのなす角θ’が反射方向ＲＤとターゲット面４ｂとの反射角θより大きくなる位置）に配置される。この中心線ＸＬとターゲット面４ｂとのなす角θ’は、Ｘ線取出窓２５に反射電子が入射しない角度（θより大きい角度）であり、その条件を満たす角度の中でも出来るだけ小さい角度に設定されている。そのために、管球容器２２の先端面の一部を形成する傾斜面２２ｃは、Ｘ線取出窓２５の中心線ＸＬと直交するように、ターゲット２４側に傾斜させて形成されている。そして、Ｘ線取出窓２５は、その傾斜面２２ｃに開口された開口部２２ｄにロウ付けにより接着され、このロウ付けにより管球容器２２との気密性を保持している。
【００５４】
なお、Ｘ線管２１では、上記のように、電子ビームをターゲット面４ｂに入射角θで入射させて、その角θより大きいが出来る限り小さく設定された角度であるθ’でＸ線を取り出すとともに管球容器２２の傾斜面２２ｃをターゲット２４側に傾斜させることによって、ターゲット面４ｂとＸ線取出窓２５との間隔を短くしている。
【００５５】
それでは、図４及び図５を参照して、Ｘ線管２１における動作について説明する。
【００５６】
電子銃２３では、カソード３ａに電流が供給されて発熱し、電子を発生する。このカソード３ａで発生した電子は、カソード３ａとターゲット２４との間の高電位差により、ターゲット２４側に加速されて放射される。カソード３ａから放射された電子は、集束電極３ｂのフォーカスアパーチャ３ｃにより形成されている電界の電子レンズを通過することによって集束される。そして、楕円形の入射電子ビームＩＢとなって、ターゲット面４ｂに入射角θで入射する。
【００５７】
ターゲット２４では、高速の入射電子ビームＩＢがターゲット面４ｂに衝突すると、Ｘ線が発生し、ターゲット面４ｂからＸ線が放射される。また、高速の入射電子ビームＩＢがターゲット面４ｂに入射すると、その電子ビームの一部が反射角θで反射する。この際、ターゲット２４では、電子の衝突によって発熱しても、水の循環による冷却作用により温度上昇が抑えられる。
【００５８】
そして、ターゲット面４ｂからの反射電子ビームＲＢは、反射電子吸収部２４ｄに達する。反射電子ビームＲＢは、反射電子吸収部２４ｄに吸収されてその進行が遮断され、管球容器２２には到達しない。この際、反射電子吸収部２４ｄでは、電子の衝突によって発熱しても、ターゲット２４における冷却作用により温度上昇が抑えられる。
【００５９】
ターゲット２４で発生したＸ線のうち反射方向ＲＤより深い角度で放射されたＸ線ビームＸＢは、Ｘ線取出窓２５を透過してＸ線管２１外に取り出される。この取り出されたＸ線ビームＸＢは、反射方向ＲＤより深い角度でＸ線を取り出すために、電子銃２３で入射電子ビームの形状を楕円形状に調整しているので、その焦点形状が円形となっている。
【００６０】
Ｘ線管２１によれば、反射電子吸収部２４ｄによって反射電子の進行を遮断するとともにＸ線の取出方向を電子ビームの反射方向ＲＤからずらしているので、管球容器２２及びＸ線取出窓２５では反射電子が衝突することなく、反射電子による熱の影響を受けない。また、Ｘ線管２１によれば、反射電子吸収部２４ｄをターゲット２４に一体で形成することによって、反射電子吸収部２４ｄを管球容器２２及びＸ線取出窓２５から空間的に隔離しているので、反射電子吸収部２４ｄで熱が発生してもその熱が管球容器２２及びＸ線取出窓２５に伝わらない。その結果、管球容器２２及びＸ線取出窓２５は直接的にも間接的にも反射電子に起因する熱の影響を受けないので、Ｘ線管２１の気密性を保持することができる。
【００６１】
さらに、Ｘ線管２１によれば、ターゲット２４に冷却手段を設けることによって、ターゲット２４に一体で形成された反射電子吸収部２４ｄにも冷却作用を及ぼす。特に、Ｘ線管２１では、ターゲット２４に楕円形の入射電子ビームＩＢを入射させているので、円形の入射電子ビームに比べてターゲット２４に熱的な作用を及ぼさない。そのため、ターゲット面４ｂの電子ビームによる損傷を和らげる。また、ターゲット面４ｂの形状が安定し、Ｘ線焦点位置がずれない。また、Ｘ線管２１によれば、Ｘ線の取出方向を電子ビームの反射方向ＲＤからずらしているので、反射電子を吸収する手段をＸ線透過材料で形成する必要がなく、ターゲット２４と同じ材料により、ターゲット２４と一体で反射電子吸収部２４ｄを形成することができる。そのため、別体で反射電子吸収手段を設ける必要がないので、部品点数が削減する。
【００６２】
なお、Ｘ線管２１を、第１の実施の形態で示したように、開放型のＸ線管として構成してもよい。
【００６３】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【００６４】
例えば、本実施の形態では冷却手段としてターゲット支持体の中空部内で水をポンプにより循環させる構成としたが、水道管に接続して水を流すだけでもよいし、水冷式以外の別の手段により冷却してもよいし、あるいは、大型のターゲット支持体の場合にはそれ自体がヒートシンクとして機能するので、冷却手段を設けなくてもよい場合がある。
【００６５】
また、本実施の形態ではＸ線取出窓から円形のＸ線ビームを取り出したが、Ｘ線取出窓から楕円のＸ線ビームを取り出して、その楕円のＸ線ビームを、Ｘ線取出窓から垂直ではなく、浅い角度で取り出すことにより円形のＸ線ビームを見かけ上取り出すことも可能である。
【００６６】
また、本実施の形態ではマイクロフォーカスＸ線装置で用いられるＸ線管に適用したが、医療用の検査装置等の他の装置に適用してもよい。
【００６７】
また、本実施の形態では反射電子吸収層や反射電子吸収部では反射電子を遮断しているが、反射電子のみならず、後方散乱電子等の他の電子も遮断する。
【００６８】
【発明の効果】
本発明に係るＸ線管は、電子遮断手段によりターゲットからの反射電子を遮断するので、反射電子がＸ線取出窓や管球容器に衝突しない。また、その電子遮断手段がターゲット支持体に設けられてＸ線取出窓や管球容器と空間的に離れているので、電子遮断手段で熱が発生してもその熱がＸ線取出窓等に伝わらない。そのため、Ｘ線取出窓等が反射電子に起因する熱の影響を受けない。
【００６９】
特に、本発明に係るＸ線管は、Ｘ線の取出方向と電子ビームの反射方向とを一致させている場合、ターゲットに円形の電子ビームを入射させることにより、円形の焦点形状のＸ線ビームを取り出すことができる。また、本発明に係るＸ線管は、Ｘ線の取出方向と電子ビームの反射方向とを異ならせている場合、ターゲットに楕円形の電子ビームを入射させることにより、円形の焦点形状のＸ線ビームを取り出すことができる。
【００７０】
さらに、本発明に係るＸ線管は、冷却手段によりターゲットおよびターゲット支持体を冷却することによって、ターゲットおよびターゲット支持体とともに電子遮断手段も冷却できるので、電子遮断手段が反射電子によって加熱されても温度上昇しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る密封型のＸ線管の構成を示す平断面図である。
【図２】図１のターゲット近傍の拡大断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る開放型のＸ線管の構成を示す一部断面の平面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る密封型のＸ線管の構成を示す平断面図である。
【図５】図４のターゲット近傍の拡大断面図である。
【符号の説明】
１，１１，２１…Ｘ線管、２，１２，２２…管球容器、２ａ…電子発生部、２ｂ…Ｘ線発生部、２ｃ，２２ｃ…傾斜面、２ｄ，２２ｄ…開口部、１２ｅ…排気口、１２ｆ…排気管、１２ｇ…排気ポンプ、３，２３…電子銃、３ａ…カソード、３ｂ…集束電極、３ｃ…フォーカスアパーチャ、３ｄ…グリッド電極、４，２４…ターゲット、４ａ…中空部、４ｂ…ターゲット面、４ｃ…反対面、２４ｄ…反射電子吸収部、５，２５…Ｘ線取出窓、６…反射電子吸収層、６ａ…接着半面、６ｂ…非接着半面、ＣＡ…管球容器の中心軸、ＧＡ…電子銃の中心軸、ＩＢ…入射電子ビーム、ＩＤ…電子入射方向、ＲＢ…反射電子ビーム、ＲＤ…反射方向、ＴＡ…ターゲットの中心軸、ＸＢ…Ｘ線ビーム、ＸＬ…Ｘ線取出窓の中心線
【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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