(57)【要約】【課題】大電流量の電子ビームの発生を抑制して電子源の損傷を防止できるＸ線源を提供する。【解決手段】Ｘ線源10は、透過ターゲット17を備えた真空容器14内に、電子源22を収納する。電源回路12の高電圧電源29から電子源22に高電圧を印加し、電子源22から透過ターゲット17に照射する電子ビーム21を発生させる。高電圧電源29と電子源22との間に保護手段36を設置し、保護手段36により電子ビーム電流量を制限する。【選択図】図１
2013004246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過ターゲットを備えた真空容器と、
この真空容器内に収納され、前記透過ターゲットに照射する電子ビームを発生する電子源と、
前記電子源に高電圧を印加して電子ビームを発生させる高電圧電源、およびこの高電圧電源と前記電子源との間に設置されて電子ビーム電流量を制限する保護手段を有する電源回路と
を具備していることを特徴とするＸ線源。
【請求項２】
前記電子源に接続されて前記電子源を加熱する一対のヒータを具備し、
前記保護手段は、前記一対のヒータに接続される一対の分圧抵抗を有し、これら一対の分圧抵抗の接続点に前記高電圧電源から高電圧が印加される
ことを特徴とする請求項１記載のＸ線源。
【請求項３】
前記保護手段は、前記一対の分圧抵抗の中間に接続される保護抵抗を有し、この保護抵抗に前記高電圧電源から高電圧が印加される
ことを特徴とする請求項２記載のＸ線源。
【請求項４】
前記真空容器は、前記電子源と接続されたコネクタ受部を有し、
前記電源回路は、前記高電圧電源に接続されるケーブル、およびこのケーブルの先端に設けられ前記コネクタ受部に接続されるコネクタを有し、
前記保護手段は、前記コネクタに配設されている
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載のＸ線源。
【請求項５】
前記真空容器は、前記電子源と接続されたコネクタ受部を有し、
前記電源回路は、前記高電圧電源に接続されるケーブル、およびこのケーブルの先端に設けられ前記コネクタ受部に接続されるコネクタを有し、
前記保護手段は、前記コネクタの近傍で前記ケーブルに配設されている
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載のＸ線源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線を発生するＸ線源に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な微小焦点を有するＸ線源は、マイクロフォーカスＸ線源として既に製品化がなされており、対象物の微小領域を高分解能で検査する非破壊検査装置などに広く利用されている。このＸ線源は、電子源から放出された電子ビームを電界レンズまたは磁界レンズなどの電子光学系により収束させ、透過ターゲットの表面のμｍオーダ、またはそれ以下の狭い領域に入射させることにより、この透過ターゲットでＸ線を発生させ、この発生したＸ線を透過ターゲットを透過して放出する構成が採られている。
【０００３】
ここで、微小な物質を測定するためにはＸ線の発生を微小口径にする必要があり、Ｘ線発生源である透過ターゲットに電子ビームを微小口径に収束する必要がある。このためには、高真空で維持された真空容器内に、電子源、電子をビーム流量にする高電圧を印可する引出電極、電子ビームにエネルギーを加える高電圧を印可する加速電極、および電子ビームを微小口径に収束させる高電圧を印可するレンズ電極などの構成が必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４０６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、発生するＸ線量は、電子ビーム量、つまり電子ビーム電流量に比例するため、所定のＸ線量を得るためにはそれに応じた電流を流す必要があるが、微小口径に電子ビームを収束させると、電子ビームの電流密度が増加し、電子ビームが入射する透過ターゲットが過熱して透過ターゲット内に含まれるガスが真空容器内に飛散し、真空容器内の内部抵抗を大きく低下させる恐れがある。発生するガスは、水素や酸素、アルゴンガスなどの金属製の透過ターゲットの製作時の残留ガスである。
【０００６】
高真空に維持されている真空容器内にガスが飛散することにより、真空容器内の抵抗値が低下するため、大電流量の電子ビームが発生して電子源を損傷させる恐れがある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、大電流量の電子ビームの発生を抑制して電子源の損傷を防止できるＸ線源を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態のＸ線源は、透過ターゲットを備えた真空容器内に、電子源を収納する。電源回路の高電圧電源から電子源に高電圧を印加し、電子源から透過ターゲットに照射する電子ビームを発生させる。高電圧電源と電子源との間に保護手段を設置し、保護手段により電子ビーム電流量を制限する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態を示すＸ線源の構成図である。
【図２】同上Ｘ線源のＸ線管本体の断面図である。
【図３】同上Ｘ線源のＸ線管本体に接続するコネクタの断面図である。
【図４】同上Ｘ線源の電子源に流れるエミッション電流の変化を示すグラフである。
【図５】第２の実施形態を示すＸ線源のＸ線管本体に接続するコネクタの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、第１の実施形態を、図１ないし図４を参照して説明する。
【００１１】
図１に示すように、Ｘ線源10は、特に例えば形状が微小でかつＸ線透過率が相対的に大きい樹脂等の低エネルギーＸ線で測定する必要がある物質測定用、例えばＸ線断層撮影装置としてのＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置を有する立体透視画像構成装置に用いるものである。
【００１２】
そして、このＸ線源10は、Ｘ線管本体11、およびこのＸ線管本体11を駆動する電源回路12を備えている。
【００１３】
図１および図２に示すように、Ｘ線管本体11は、内部が真空保持される筒状の真空容器14を有している。この真空容器14は、金属製の容器本体15を有し、この容器本体15の一端にＸ線16を外部に放出する透過ターゲット17が配設され、容器本体15の他端に絶縁部18を介して支持部19が配設されている。支持部19には、凹状のコネクタ受部20が形成されている。
【００１４】
真空容器14内の他端側には、透過ターゲット17に向けて電子ビーム21を発生させる電子源22が配置されているとともに、この電子源22の両端に接続されて電子源22を加熱する一対のヒータ23a，23bが配置されている。これらヒータ23a，23bがコネクタ受部20に貫通して真空容器14外から電流を入力するための支持端子24a，24bで支持されている。
【００１５】
透過ターゲット17は、Ｘ線16の減衰の小さい例えばベリリウムを構造材として、その表面に電子ビーム21の入射によってＸ線16を放出する例えばタングステンなどの金属材料がコーティングされて形成されている。
【００１６】
なお、真空容器14内には、図示していないが、電子源22から電子ビーム21を引き出す引出電極、電子ビーム21を加速する加速電極、および電子ビーム21を透過ターゲット17に収束照射させるレンズ電極が設置されている。
【００１７】
また、電源回路12は、電源26、およびこの電源26とＸ線管本体11とを接続する配線装置27を備えている。
【００１８】
電源26は、ヒータ23a，23bにヒータ加熱電流を供給するヒータ用直流安定化電源であるヒータ電源28、および電子源22に高電圧（約３０ｋＶ）を印加する高電圧直流安定化電源である高電圧電源29を備えている。高電圧電源29には、リップル低下用のコンデンサ30が接続されている。
【００１９】
図１および図３に示すように、配線装置27は、Ｘ線管本体11のコネクタ受部20に接続されるコネクタ31、およびこのコネクタ31と電源26とを接続するケーブル32を備えている。
【００２０】
コネクタ31には、一対の支持端子24a，24bに接続される一対の接続端子33a，33b、これら一対の接続端子33a，33bに一端が接続された一対の分圧抵抗34a，34b、およびこれら分圧抵抗34a，34bの他端の接続点に一端が接続された保護抵抗35が配設されている。保護抵抗35が、高電圧電源29と電子源22との間に設置されて電子ビーム電流量を制限する保護手段36として構成されている。
【００２１】
ケーブル32は、ヒータ電源28と、コネクタ31の接続端子33a，33bと分圧抵抗34a，34bとの間を接続するケーブル37a，37b、さらに、高電圧電源29と保護抵抗35の他端とを接続するケーブル38a、および接地電位の容器本体15とを接続するケーブル38bを備えている。
【００２２】
次に、Ｘ線源10の作用を説明する。
【００２３】
ヒータ電源28からヒータ23a，23bにヒータ加熱電流を供給し、ヒータ23a，23bで電子源22を加熱する。
【００２４】
高電圧電源29から電子源22に高電圧を印加する。すなわち、高電圧電源29からケーブル38a、保護抵抗35、分圧抵抗34a，34b、ヒータ23a，23bを介した電子源22と、接地電位の容器本体15に設けられている透過ターゲット17との間に高電圧を印加する。これにより、電子源22から熱電子が発生し、発生した熱電子が引出電極により電子ビーム21として引き出され、この電子ビーム21が加速電極により加速されるとともにレンズ電極によって微小口径に収束されて透過ターゲット17に入射する。これにより、透過ターゲット17からＸ線16が放射され、この放射されたＸ線16が透過ターゲット17を透過して外部に放出される。
【００２５】
ところで、Ｘ線16による透過撮影を行うとき、Ｘ線発生源を小口径とすることで撮影分解能力が向上するため、透過ターゲット17に収束照射する電子ビーム21の口径を小さくすることが望まれている。しかし、透過ターゲット17に収束照射する電子ビーム21の口径を小さくすると、電子ビーム21の電流密度が増加し、透過ターゲット17が非常に高温に加熱されるため、透過ターゲット17内に含まれるガスが真空容器14内に飛散する。真空容器14内に飛散したガスにより真空容器14内の抵抗値が大幅に低下し、図４の破線に示すように、電子源22から大電流量の電子ビーム21が発生し、電子源22が損傷する恐れがある。
【００２６】
そこで、本実施形態では、高電圧電源29と電子源22との間に設置されて電子ビーム電流量を制限する保護手段36として保護抵抗35を用いているため、電子ビーム21が照射される透過ターゲット17から真空容器14内にガスが飛散して真空容器14内の抵抗値が低下しても、図４に実線で示すように、電子ビーム電流が大きく増加するのを保護抵抗35で規制することができ、電子源22の損傷を防止できる。
【００２７】
また、保護抵抗35をコネクタ31に設置しているため、ケーブル32で発生する浮遊のコンデンサに蓄えられた電荷によるエネルギーに対しても、保護抵抗35によって電子ビーム21の電流の最大値を低下させることができる。この電流値は、高電圧電源29の電圧と、この高電圧電源29に接続されたリップル低下用のコンデンサ30で供給される電圧と、真空容器14内の抵抗値とで決定されるが、真空容器14内でのガス発生による放電抵抗の低下速度が大きく、ケーブル32と保護抵抗35とによって真空容器14に印加する電圧は低下するため、実際の電子ビーム電流の値を小さくすることができる。
【００２８】
保護抵抗35の抵抗値は、大きいほど保護機能は働くが、あまり大きいと電子ビーム21の揺らぎで真空容器14に印加される電圧値が変動するため、例えば５０から１００キロオームの範囲が好ましい。
【００２９】
また、第２の実施形態を、図５に示す。なお、第１の実施形態と同一構成については同一符号を用いてその説明を省略する。
【００３０】
分圧抵抗34a，34bを、保護手段36として用いてもよい。この場合にも、第１の実施形態と同様に、高電圧電源29と電子源22との間に設置されて電子ビーム電流量を制限する保護手段36として分圧抵抗34a，34bを用いているため、電子ビーム21が照射される透過ターゲット17から真空容器14内にガスが飛散して真空容器14内の抵抗値が低下しても、電子ビーム電流が大きく増加するのを分圧抵抗34a，34bで規制することができ、電子源22の損傷を防止できる。さらに、第１の実施形態に比べて、保護抵抗35を省略できる分、構成を簡素化できる。
【００３１】
なお、保護手段36は、コネクタ31内に配設する例に限らず、コネクタ31の近傍でケーブル38aに配設してもよい。
【００３２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３３】
10    Ｘ線源
12    電源回路
14    真空容器
17    透過ターゲット
20    コネクタ受部
21    電子ビーム
22    電子源
23a，23b    ヒータ
29    高電圧電源
31    コネクタ
32    ケーブル
34a，34b    分圧抵抗
35    保護抵抗
36    保護手段
【図１】
2013004246.tif 000003
【図２】
2013004246.tif 000004
【図３】
2013004246.tif 000005
【図４】
2013004246.tif 000006
【図５】
2013004246.tif 000007