(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光の入射により光電子を放出する光電面を備えた光電子放出板と、
該光電子放出板の光電面より放出された光電子を加速する光電子加速手段と、
該光電子加速手段により加速された前記光電子が衝突することによりＸ線を放出するＸ線ターゲットと、
前記光電子放出板の前記光電面に入射する前記レーザ光の形状を変更するためのスリット幅を変更可能な可動スリット部、及び入射する前記レーザ光の位置を変更するための角度変更可能な可動ミラー部とを含むレーザ光入射条件変更手段と、を有し、
前記レーザ光源と前記レーザ光入射条件変更手段とが前記真空容器の外部に装備され、
前記光電子放出板と前記光電子加速手段と前記Ｘ線ターゲットとが前記真空容器の内部に装備され、
前記真空容器の容器壁に、前記真空容器外から前記レーザ光を前記真空容器内に入射するためのレーザ光入射窓と、前記真空容器内から前記Ｘ線を前記真空容器外に出射するためのＸ線出射窓と、が設けられていることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
前記Ｘ線ターゲットが、異なる材質のターゲット領域を持つことを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
【請求項３】
前記光電子の加速軌道を補正するためのバイアス電極を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線発生装置。
【請求項４】
前記Ｘ線ターゲットが回転式であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【請求項５】
前記Ｘ線ターゲットが固定式であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を光電子放出板の光電面に照射し、光電面から放出された光電子を高電場で加速してＸ線ターゲットに衝突させることによってＸ線を発生させるＸ線発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、タングステンのフィラメントを電流加熱することによって放出する熱電子を電子源として、該熱電子を加速し、Ｘ線ターゲットに衝突させることにより、Ｘ線を発生させるＸ線発生装置が広く知られている。また、カーボンナノチューブで発生する冷陰極電子を電子源として用いる方法（特許文献１参照）や、紫外線励起による電子源を用いる方法（特許文献２参照）も知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２５０４９６号公報
【特許文献２】特許第２７７０５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、分析機器等の分野で利用されるＸ線源は、分析目的、試料のサイズ、利用するＸ線光学素子などに依存して、様々なＸ線焦点サイズが要求される。
【０００５】
しかし、熱電子を電子源とする場合、Ｘ線焦点サイズの変更は、電子の加速軌道を補正するためのバイアス電極を含めたフィラメント部分（カソード）一式を交換するしか方法がなかった。このため、Ｘ線焦点サイズを変更するためには、いったん真空容器の真空を開放し、カソードを交換した後、再び真空引きを始めるという手続きが必要となり、所定の安定したＸ線を得るまでに長い時間がかかるという問題があった。
【０００６】
また、カーボンナノチューブ等の仕事関数の低い材料を用いた冷陰極を電子源として利用する方法や、紫外線を励起光として用いる方法においても、電子を放出する領域を外部から変更する手段は知られていない。
【０００７】
また、放出された電子の加速軌道を補正するために設けられたバイアス電極の電位を変化させることによって、Ｘ線焦点サイズをある程度は変化させることができるが、この機能は、所定の焦点サイズに修正するためのものであって、焦点サイズを変更できる範囲が非常に狭い範囲に限定されるものであるため、様々なＸ線焦点サイズに変更できるようにするという本来の要求に応えることまではできなかった。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮し、真空容器の真空を開放することなく、Ｘ線の焦点サイズと位置を容易に変更可能なＸ線発生装置を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明のＸ線発生装置は、真空容器と、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光の入射により光電子を放出する光電面を備えた光電子放出板と、該光電子放出板の光電面より放出された光電子を加速する光電子加速手段と、該光電子加速手段により加速された前記光電子が衝突することによりＸ線を放出するＸ線ターゲットと、前光電子放出板の前記光電面に入射する前記レーザ光の形状と位置を変更するレーザ光入射条件変更手段と、を有し、前記レーザ光源と前記レーザ光入射条件変更手段とが前記真空容器の外部に装備され、前記光電子放出板と前記光電子加速手段と前記Ｘ線ターゲットとが前記真空
容器の内部に装備され、前記真空容器の容器壁に、前記真空容器外から前記レーザ光を前記真空容器内に入射するためのレーザ光入射窓と、前記真空容器内から前記Ｘ線を前記真空容器外に出射するためのＸ線出射窓と、が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明に記載のＸ線発生装置において、前記Ｘ線ターゲットが、異なる材質のターゲット領域を持つことを特徴としている。
【００１１】
第３の発明は、第１または２の発明に記載のＸ線発生装置において、前記光電子の加速軌道を補正するためのバイアス電極を備えることを特徴としている。
【００１２】
第４の発明は、第１〜３の発明のいずれか１項に記載のＸ線発生装置において、前記Ｘ線ターゲットが回転式であることを特徴としている。
【００１３】
第５の発明は、第１〜３の発明のいずれか１項に記載のＸ線発生装置において、前記Ｘ線ターゲットが固定式であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、レーザ光入射条件変更手段により、Ｘ線ターゲットと対面している光電子放出板の光電面上に照射されるレーザ光の形状と位置を変更することによって、光電子放出板の光電面上の光電子発生領域を変更することができる。即ち、光電子放出板の光電面上における光電子の放出は、光電面上のレーザ光の被照射域に限定されるので、レーザ光の形状や位置を変更することによって、光電子が放出される領域を変えることができる。これにより、Ｘ線ターゲット上に衝突する光電子の分布を変えることができ、結果として、Ｘ線ターゲットから放出されるＸ線の焦点の形状と位置を変更することができる。
【００１５】
この場合、レーザ光源とレーザ光入射条件変更手段を真空容器外に装備しているので、レーザ光の形状と位置を真空容器外で容易に変更することができる。従って、真空容器の真空を開放しないでも、Ｘ線の焦点の形状と位置を容易に変更することができる。
【００１６】
また、Ｘ線ターゲットに異なる材質のターゲット領域を設けておき、Ｘ線ターゲット上に光電子を衝突させる位置を変えて、異なる材質のターゲット領域に光電子を当てることにより、異なる波長分布を持つＸ線を発生させることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態としての垂直入射式のＸ線発生装置の概略構成を示す断面図である。
【００１８】
このＸ線発生装置は、容器壁１１の内部を真空に保持可能な真空容器１０と、レーザ光Ａを出射するレーザ光源１２と、レーザ光Ａの入射により光電子Ｂを放出する光電面を備えた光電子放出板１４と、光電子放出板１４の光電面より放出された光電子Ｂを加速する光電子加速手段１６と、光電子Ｂの加速軌道を補正するためのバイアス電極１８と、光電子加速手段１６により加速された光電子Ｂが衝突することによりＸ線Ｃ（図１の紙面と垂直な方向にＸ線を取り出す場合を示すので、図においては便宜的に矢印で示す）を放出する回転式のＸ線ターゲット（アノード）２０と、光電子放出板１４の光電面に入射するレーザ光Ａの形状と位置を変更するレーザ光入射条件変更手段３０と、を有している。また、図において、４１は、光電子放出板１４とバイアス電極１８との間にバイアス電位を印加するバイアス電位印加手段、４２は、光電子放出板１４とＸ線ターゲット２０との間に加速電位を印加する加速電位印加手段である。そして、光電子加速手段１６は、光電子放
出板１４とＸ線ターゲット２０と加速電位印加手段４２とから構成されている。
【００１９】
ここで、レーザ光源１２とレーザ光入射条件変更手段３０は、真空容器１０の外部に装備され、光電子放出板１４と光電子加速手段１６とＸ線ターゲット２０は、真空容器１０の内部に装備されている。また、真空容器１０の容器壁１１には、真空容器１０外からレーザ光Ａを真空容器１０内に入射するためのレーザ光入射窓２２と、真空容器１０内からＸ線Ｃを真空容器１０外に出射するためのＸ線出射窓（不図示）とが設けられている。なお、Ｘ線出射窓は、図１の紙面に垂直な方向の容器壁１１に設けられていることから、図示されていない。
【００２０】
レーザ光入射条件変更手段３０は、光電子放出板１４の光電面に入射するレーザ光Ａの形状と位置を変更するために、例えば、縦制限スリット３１および横制限スリット３２と、可動ミラー３６およびその駆動機構３７とを有している。この場合、縦制限スリット３１および横制限スリット３２のスリットの大きさを調整することで、光電子放出板１４の光電面に入射するレーザ光Ａの形状を変更することができる。また、可動ミラー３６の姿勢を駆動機構３７により調整することで、光電子放出板１４の光電面に入射するレーザ光Ａの位置を変更することができる。
【００２１】
なお、このＸ線発生装置は、レーザ光Ａが光電子放出板１４の光電面に対して僅かな傾きを持って、ほぼ垂直に入射するように構成されているので、垂直入射式と呼ばれる。
【００２２】
このＸ線発生装置においては、レーザ光源１２から出射されたレーザ光Ａは、縦制限スリット３１および横制限スリット３２を通り、可動ミラー３６で反射された後、真空容器１０の容器壁１１に設けられたレーザ光入射窓２２を通り、真空容器１０内に配置された光電子放出板１４の光電面に入射する。この際、垂直入射式であるから、光電子放出板１４の光電面に対して効率良くレーザ光Ａを入射させることができる。
【００２３】
光電子放出板１４の光電面にレーザ光Ａが入射すると、光電面から光電子Ｂが放出される。この場合の光電子Ｂの放出は、光電面上のレーザ光Ａの被照射域に限定されるので、レーザ光Ａの形状や位置を変更することによって、光電子Ｂが放出される領域（光電子発生領域）を変えることができる。放出された光電子Ｂは、光電子加速手段１６により加速され、バイアス電極１８により加速軌道を補正され、Ｘ線ターゲット２０に衝突し、Ｘ線ターゲット２０からＸ線Ｃが放出され、Ｘ線出射窓から真空容器１０外に出射される。
【００２４】
この場合、回転式のＸ線ターゲット２０上に光電子Ｂが入射する際の回転軸方向（図１の紙面に垂直な方向）のフォーカスサイズは、光電子放出板１４の光電面に入射するレーザ光Ａの同方向の幅に依存して決まる。実際には、バイアス電極１８の同方向の形状にも依存する。また、回転式のＸ線ターゲット２０上に光電子Ｂが入射する際の回転面内（図１の紙面と平行な方向）のフォーカスサイズは、光電子放出板１４の光電面に入射するレーザ光Ａの同方向の幅に依存して決まる。実際には、バイアス電極１８のバイアス電位や光電子放出板１４の光電面の傾き（Ｘ線ターゲットの回転軸と平行な面内での傾き）にも依存する。
【００２５】
従って、主としてレーザ光入射条件変更手段３０によって、光電子放出板１４の光電面に入射するレーザ光Ａの形状と位置を変えることにより、Ｘ線ターゲット２０上に衝突する光電子Ｂの分布を変えることができ、結果として、Ｘ線ターゲット２０から放出されるＸ線Ｃの焦点の形状と位置を変更することができる。
【００２６】
特に、このＸ線発生装置では、レーザ光源１２とレーザ光入射条件変更手段３０を真空容器１０の外部に装備しているので、レーザ光Ａの形状と位置を真空容器１０外で容易に
変更することができる。従って、真空容器１０の真空を開放しないでも、Ｘ線Ｃの焦点の形状と位置を容易に変更することができる。
【００２７】
また、Ｘ線ターゲット２０に異なる材質のターゲット領域を設けておいた場合は、Ｘ線ターゲット２０上に光電子Ｂを衝突させる位置を変えて、異なる材質のターゲット領域に光電子Ｂを当てることにより、異なる波長分布を持つＸ線Ｃを発生させることもできる。
【００２８】
＜第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態としての水平入射式のＸ線発生装置の概略構成を示す断面図である。
【００２９】
このＸ線発生装置は、第１実施形態と同様に、容器壁６１の内部を真空に保持可能な真空容器６０と、レーザ光Ａを出射するレーザ光源６２と、レーザ光Ａの入射により光電子Ｂを放出する光電面を備えた光電子放出板６４と、光電子放出板６４の光電面より放出された光電子Ｂを加速する光電子加速手段６６と、光電子Ｂの加速軌道を補正するためのバイアス電極６８と、光電子加速手段６６により加速された光電子Ｂが衝突することによりＸ線Ｃを放出する回転式のＸ線ターゲット（アノード）７０と、光電子放出板６４の光電面に入射するレーザ光Ａの形状と位置を変更するレーザ光入射条件変更手段８０と、を有している。また、図において、９１は、光電子放出板６４とバイアス電極６８との間にバイアス電位を印加するバイアス電位印加手段、９２は、光電子放出板６４とＸ線ターゲット７０との間に加速電位を印加する加速電位印加手段である。そして、光電子加速手段６６は、光電子放出板６４とＸ線ターゲット７０と加速電位印加手段９２とから構成されている。
【００３０】
ただし、本実施形態のＸ線発生装置では、レーザ光Ａが光電子放出板６４の光電面に対して僅かな傾きを持ってほぼ平行に入射するように構成されている。
【００３１】
この場合も、レーザ光源６２とレーザ光入射条件変更手段８０は、真空容器６０の外部に装備され、光電子放出板６４と光電子加速手段６６とＸ線ターゲット７０は、真空容器６０の内部に装備されている。また、真空容器６０の容器壁６１には、真空容器６０外からレーザ光Ａを真空容器６０内に入射するためのレーザ光入射窓７２と、真空容器６０内からＸ線Ｃを真空容器６０外に出射するためのＸ線出射窓７４とが設けられている。
【００３２】
また、レーザ光入射条件変更手段８０は、光電子放出板６４の光電面に入射するレーザ光Ａの形状と位置を変更するために、例えば、縦制限スリット８１および横制限スリット８２と、可動ミラー８６およびその駆動機構８７とを有している。
【００３３】
このＸ線発生装置においては、レーザ光源６２から出射されたレーザ光Ａは、縦制限スリット８１および横制限スリット８２を通り、可動ミラー８６で反射された後、真空容器６０の容器壁６１に設けられたレーザ光入射窓７２を通り、真空容器６０内に配置された光電子放出板６４の光電面に入射する。
【００３４】
光電子放出板６４の光電面にレーザ光Ａが入射すると、光電面から光電子Ｂが放出される。この場合の光電子Ｂの放出は、光電面上のレーザ光Ａの被照射域に限定されるので、レーザ光Ａの形状や位置を変更することによって、光電子Ｂが放出される領域（光電子発生領域）を変えることができる。放出された光電子Ｂは、光電子加速手段６６により加速され、バイアス電極６８により加速軌道を補正され、Ｘ線ターゲット７０に衝突し、Ｘ線ターゲット２０からＸ線Ｃが放出され、Ｘ線出射窓７４から真空容器６０外に出射される。
【００３５】
この場合も、第１実施形態と同様に、レーザ光Ａが光電子放出板６４の光電面上で作る照射領域の形状を変えることによって、Ｘ線ターゲット７０上のフォーカス形状を変えることができる。実際には、バイアス電極６８にかけるバイアス電位にも依存する。
【００３６】
従って、主としてレーザ光入射条件変更手段８０によって、光電子放出板６４の光電面に入射するレーザ光Ａの形状と位置を変えることにより、Ｘ線ターゲット７０上に衝突する光電子Ｂの分布を変えることができ、結果として、Ｘ線ターゲット７０から放出されるＸ線Ｃの焦点の形状と位置を変更することができる。
【００３７】
この実施形態の場合も、レーザ光源６２とレーザ光入射条件変更手段８０を真空容器６０の外部に装備しているので、レーザ光Ａの形状と位置を真空容器６０外で容易に変更することができる。従って、真空容器６０の真空を開放しないでも、Ｘ線Ｃの焦点の形状と位置を容易に変更することができる。
【００３８】
また、Ｘ線ターゲット７０に異なる材質のターゲット領域を設けておいた場合は、Ｘ線ターゲット７０上に光電子Ｂを衝突させる位置を変えて、異なる材質のターゲット領域に光電子Ｂを当てることにより、異なる波長分布を持つＸ線Ｃを発生させることもできる。
【００３９】
なお、上記実施形態では、Ｘ線ターゲットとして回転式のものを用いた場合を示したが、もちろん固定式のものを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態としての反射型垂直入射式のＸ線発生装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態としての反射型水平入射式のＸ線発生装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０，６０  真空容器
１１，６１  容器壁
１２，６２  レーザ光源
１４，６４  光電子放射板
１６，６６  光電子加速手段
１８，６８  バイアス電極
２０，７０  Ｘ線ターゲット
２２，７２  レーザ光入射窓
３０，８０  レーザ光入射条件変更手段
７４  Ｘ線出射窓
【図１】
0005340635.tif 000002
【図２】
0005340635.tif 000003