(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極フィラメントから放出された電子を加速して電子ビームを形成し、これを収束させて陽極ターゲットに衝突させ、透過方向にＸ線を発生させる開放構造型のＸ線管であって、ネジ部を有するＸ線管本体部と、電子ビームの中心軸に対してターゲットを偏心して装着できるターゲット押え具と、前記Ｘ線管本体部のネジ部と嵌合するネジ部を有しこれにより前記ターゲット押え具をＸ線管本体部に固定する固定リングとを備え、前記ターゲットは偏心させた距離以上の半径を有するものとし、前記ネジ部を緩めて前記ターゲットを回転させることによって前記電子ビームの中心軸に同じターゲットの新しいターゲット面をセットできるようにしたことを特徴とする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、工業用及び分析用分野のＸ線検査及び分析に用いられるＸ線管に係わり、特に、開放構造型透過Ｘ線管のターゲットの装着部に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微細な内部構造を非破壊検査法で観察する手法が各分野で要求されている。例えば、半導体パッケージの開発や実装検査・品質保証のために、微小焦点を有するＸ線管を使って内部の欠陥などが調べられている。このＸ線管は開放型構造で、ターゲットに厚さが薄いタングステンプレートを使用し、収束された電子ビームをこのターゲットに打ち込み、そこで発生するＸ線を透過した裏側から放射するものである。検査部品の微細な構造を観察するため、焦点寸法は微小なものが使われている。
図２に開放透過型Ｘ線管の断面構造を示す。このＸ線管はカソード部５０（下部）とアノード部５１（中部）とターゲット部５２（上部）、から構成されており、各部はＯリングで互いに真空気密に連結されており、ターボポンプとロータリーポンプ（図示せず）による２段引きがされた真空チャンバ５を形成している。カソード部５０は高圧ケーブル挿込み口３４に高圧ケーブルが挿し込まれ、ウエネルト２の電極とフィラメント１に負の高電圧が印加される。アノード部５１、ターゲット部５２及び真空チャンバ５の外装は接地電位に保たれている。高圧ケーブル（図示されていない）からフィラメント１に電圧が印加され電流が流れ加熱されると、熱電子が放出されアノード４に向かって加速され、電子ビームＥを形成する。アノード部５１はレンズホルダ７にアノード４とパイプ６を組み込んだものである。電子ビームＥはパイプ６の中空部を通り、ターゲット部５２の収束コイル８によって、微小な径の電子ビームＥに収束されターゲット１２に突入する。ターゲット部５２はポールピース９の円筒内に収束コイル８を組み込み、ポールピース１０（ＴＯＰ）の上部と、ターゲットホルダ１１の間にターゲット基台１１Ｋがサンドイッチされた状態で組込まれており、ターゲット基台１１Ｋ上の内側にターゲット１２がマウントされている。ターゲット１２は例えば厚さが０．０５ｍｍ程度のタングステン薄膜が使われている。このターゲット１２に電子ビームＥが突入すると、そこでＸ線を放射する。その放射方向は指向性を持っており、透過した方向のＸ線ビームが利用される。Ｘ線管のＸ線条件は管電圧は５〜１６０ｋＶ、管電流は〜０．３ｍＡ程度で、焦点寸法は１〜２００μｍ程度のものが使われている。
ターゲット１２に衝突した電子の運動エネルギーの一部はＸ線に変換され、その強度はＩ＝ｋ・ｉ・Ｚ・Ｖ２により与えられる。ここでＩはＸ線強度、ｋは定数、ｉは管電流、Ｚはターゲット元素の原子番号、Ｖは加速電圧である。ターゲット１２は固定式で、ターゲット基台１１Ｋに厚み一定の箔または薄膜が取り付けられており、発生するＸ線の強度は波長分布を持ち、その分布は、加速電圧Ｖ、ターゲット１２の材質、厚みにより決定される。ターゲット基台１１ＫもそのためＸ線透過率の良い材料が使われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＸ線管は以上のように構成されているが、厚みがある金属材料の試料の透過検査を行なう場合には、加速電圧Ｖを上げて波長の短いエネルギーの高いＸ線（硬Ｘ線）を発生させて、試料の透過能力を上げている。加速電圧Ｖをあげて電子ビームＥのエネルギーを高くすると、高速の電子ビームＥの衝撃によりターゲット１２の表面が荒れたりスパッターされたりして、Ｘ線変換効率が低下し、Ｘ線の波長分布特性が変化する。そのためターゲット１２を有したターゲット基台１１Ｋを使用状態に応じて交換している。
【０００４】
この交換頻度を少なくするために、図３に示すようなターゲット保持機構のＸ線管が最近使われている。このＸ線管は、本体部１８の上部にＸ線ビーム中心軸ＸをセンターにしてＯリング１６を備え、その上にターゲット１２を有したターゲット基台１１Ｋを、ターゲット１２が内側になるようにセットされ、その上から押え具開口部１７を有したターゲット押え具１３を、リング状の板バネ２０ａを挟み、ターゲット基台１１Ｋの位置に合わせてセットし、そして、上から固定リング１４を載せ、円周部のネジ１５を締め付け、ターゲット押え具１３を固定リング１４で固定し、ターゲット基台１１Ｋを固定している。ネジ１５は固定リング１４の横長穴１４ａを通して本体部１８の取付ネジ穴で固定される。
この構造にすることにより、周辺部のネジ１５を緩めて、横長穴１４ａの横方向に固定リング１４をスライドさせ、図3に示すように、ターゲット基台中心ＴをＸ線ビーム中心軸ＸからΔｄだけずらせることで、新しいターゲット１２を電子ビームＥのＸ線ビーム中心軸Ｘの位置にセットすることができる。またターゲット基台１１Ｋを少しターゲット基台中心Ｔの周りに回転させることにより、新しいターゲット１２を電子ビームＥのＸ線ビーム中心軸Ｘの位置にセットすることができる。
しかし、ターゲット基台１１Ｋはターゲット押え具１３と固定リング１４が周辺部の複数個のネジ１５で固定されているため、ターゲット１２の電子ビームＥが当たる位置を変更するためには、周辺部の複数個のネジ１５を緩めて作業する必要があった。また、ターゲット１２を有したターゲット基台１１Ｋを交換する場合も同様の作業が必要であった。この作業はドライバーを使用して複数個のネジ１５を各々緩め、あるいは取り外すことになり、手間がかかるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、新しいターゲット１２を電子ビームＥのＸ線ビーム中心軸Ｘの位置に、手間をあまりかけずに容易にセットすることができるＸ線管を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のＸ線管は、陰極フィラメントから放出された電子を加速して電子ビームを形成し、これを収束させて陽極ターゲットに衝突させ、透過方向にＸ線を発生させる開放構造型のＸ線管であって、ネジ部を有するＸ線管本体部と、電子ビームの中心軸に対してターゲットを偏心して装着できるターゲット押え具と、前記Ｘ線管本体部のネジ部と嵌合するネジ部を有しこれにより前記ターゲット押え具をＸ線管本体部に固定する固定リングとを備え、前記ターゲットは偏心させた距離以上の半径を有するものとし、前記ネジ部を緩めて前記ターゲットを回転させることによって前記電子ビームの中心軸に同じターゲットの新しいターゲット面をセットできるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
本発明のＸ線管は上記のように構成されており、電子ビームの中心軸に対し偏心してターゲットを装着でき、そのターゲットを押さえている偏心した開口部を有するターゲット押え金具を、電子ビーム中心軸がセンターである固定リングを介して、Ｘ線管本体部の外周部のネジで固定しているので、外周部の固定リングを回転するだけでターゲットがフリーになり、ターゲットを回転させることができ、電子ビーム中心軸に新しいターゲットをセットすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のＸ線管の一実施例を図１を参照しながら説明する。本発明のＸ線管は図２に示す従来のＸ線管のカソード部５０とアノード部５１については同様な構造をしているが、ターゲット部５２のターゲット１２の保持機構に大きな相違がある。図１の本体部１８は、上部にＯリング１６を備え、そのＯリング１６の中心がＸ線ビーム中心軸ＸとΔｄだけ偏心した位置に備えられ、周辺部に固定リング１４の雌ネジと噛み合うネジ嵌合部１９を備えている。ターゲット１２は、例えばタングステンの薄膜が使用され、Ｘ線の透過性の良い高融点の金属材料、例えばベリリュームのターゲット基台１１Ｋの裏面上にマウントされる。その薄膜の大きさは半径で上記の偏心Δｄよりも大きく、Ｏリングの内径よりも小さくて良い。実際に使用するターゲットの電子ビームＥが当たる位置で所定の幅のリング状の薄膜で良い。また分析用のＸ線管では所定の特性Ｘ線が要求されるので、その特性Ｘ線を発生する金属が選択されて薄膜として使用される。ターゲット押え具１３は、押え具開口部１７が前記Ｏリングに対向した位置、即ち押え具開口部１７の中心がＸ線ビーム中心軸ＸとΔｄだけ偏心した位置に設けられ、その開口径はＯリング１６の径より少し小さくされ、ターゲット基台１１ＫをＯリング１６を介して本体部１８に一様に押さえつけることができる構造である。リング状板バネ２０は、固定リング１４を回転してターゲット押え具１３を締め付ける時に、全周にわたって一様に力が分散して加わるようにするためと、固定リングを回転する時にターゲット押え具１３が回転し難いようにするための役割を果たす。固定リング１４は、外周の内側に本体部１８の外周部の雄ネジと噛み合うネジ嵌合部１９を備えている。
【０００９】
高速の電子ビームＥの衝撃によりターゲット１２の表面が荒れたりスパッターされたりして、Ｘ線変換効率が低下し、Ｘ線の波長分布特性が変化したりする。そのときターゲット１２を新しい位置にセットしたり、交換したりする手順について説明する。
まず、本体部１８内の真空状態を真空排気系のリークバルブ（図示せず）を開けて、Ｘ線管内を大気圧にする。次に固定リング１４の外周部を掴み、ネジ嵌合部１９を反時計方向に回転して緩める。ターゲット１２を新しい位置にセットする場合は、ターゲット基台１１Ｋを少し回転（１〜２度程度）する。その状態のまま固定リング１４を時計回りに回し固定する。そして真空排気系によりＸ線管を真空排気する。ターゲット１２を交換する場合は、上記のネジ嵌合部１９を反時計方向に回転して緩め、さらに回転して取り外し、そしてリング状板バネ２０をはずし、ターゲット押え具１３を取り除く。そしてターゲット１２がついているターゲット基台１１Ｋを、新しいターゲット１２が付いているターゲット基台１１Ｋに交換する。そしてターゲット押え具１３を載せ、リング状板バネ２０を嵌め、固定リング１４を締め付け、ターゲット基台１１Ｋを固定する。そして真空排気系によりＸ線管を真空排気する。
【００１０】
上記の実施例ではターゲット基台１１Ｋをセットする場所の段差は、図１に示すように、本体部１８側に設けているが、この段差は本体部１８側でなくターゲット押え具１３側に設けることも可能である。本体部１８側に設ける方がターゲット基台１１Ｋの位置が安定する。しかしターゲット押え具１３側に設けると製作加工が容易になる。
【００１１】
さらに固定リング１４と本体部１８のネジ嵌合部１９に付いての雄ネジ、雌ネジの関係はどちらに装備しても良い。
【００１２】
【発明の効果】
本発明のＸ線管は上記のように構成されており、電子ビームの中心軸に対し偏心してターゲットを装着でき、そのターゲットを押さえている偏心した開口部を有するターゲット押え金具を、電子ビーム中心軸がセンターである固定リングを介して、Ｘ線管本体部の外周部のネジで固定しているので、外周部の固定リングを回転するだけでターゲットがフリーになり、ターゲットを回転させることができ、電子ビーム中心軸に新しいターゲットをセットすることができて、ターゲットにまつわる作業、時間の大幅な短縮ならびに、作業工具が不用になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のＸ線管の一実施例を示す図である。
【図２】  従来の開放型透過Ｘ線管の断面を示す図である。
【図３】  従来の開放型透過Ｘ線管のターゲット保持部分を示す図である。
【符号の説明】
１…フィラメント                    ２…ウエネルト
３…高電圧レセプタクル              ４…アノード
５…真空チャンバ                    ６…パイプ
７…レンズホルダ                    ８…収束コイル
９…ポールピース                  １０…ポールピース
１１…ターゲットホルダ              １１Ｋ…ターゲット基台
１２…ターゲット                    １３…ターゲット押え具
１４…固定リング                    １４ａ…横長穴
１５…ネジ                          １６…Ｏリング
１７…押え具開口部                  １８…本体部
１９…ネジ嵌合部                    ２０…リング状板バネ
２０ａ…板バネ                      ３４…高圧ケーブル挿込み口
５０…カソード部                    ５１…アノード部
５２…ターゲット部                    Ｘ…Ｘ線ビーム中心軸
Ｅ…電子ビーム                      Ｔ…ターゲット基台中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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