(57)【要約】【課題】透過型Ｘ線発生管において、簡易な構成によりターゲット上の電子線の焦点を移動させて性能維持寿命の延長を図る。【解決手段】絶縁管３と陽極７と陰極１９とを備え、陰極１９がネック部１４の陽極７側に電子源１２を備えた電子銃１８を有し、ネック部１４が柱１５ａ，１５ｂと該柱１５ａ，１５ｂに接触する発熱体２３ａ，２３ｂを有し、発熱体２３ａ又は２３ｂに通電して柱１５ａ又は１５ｂを絶縁管３の管軸方向に膨張させ、電子源１２のターゲット４に対する向きに傾動を生じさせることで、電子源１２からの電子源１の放出方向を絶縁管３の管軸方向から傾け、ターゲット４上に形成される電子線１２の焦点８の位置をターゲット４の中心から絶縁管３の半径方向に移動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁管と、
電子線の照射によりＸ線を発生するターゲットと、前記ターゲットを保持し、前記絶縁管の一端に接続された陽極部材と、を備えた陽極と、
前記絶縁管の他端に接続された陰極部材と、一端が前記陰極部材に接続され他端に電子源が固定されたネック部を有し、前記電子源より放出された電子線を前記ターゲットに照射する電子銃と、を備えた陰極と、
を有するＸ線発生管において、
前記ネック部が変形部を有し、前記変形部の変形が、前記ターゲットに対する前記電子源の向きに傾動を生じさせるか、前記ネック部の長手方向と交差する向きに前記電子源の位置を移動させることを特徴とするＸ線発生管。
【請求項２】
前記ネック部の変形が、前記変形部と前記変形部以外の領域との温度差によって生じることを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生管。
【請求項３】
前記変形部の温度を制御する制御手段が前記Ｘ線発生管の内部に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のＸ線発生管。
【請求項４】
前記ネック部は軸方向の一端が前記陰極部材に取り付けられた円筒体を備え、前記制御手段は前記円筒体に接触する発熱体であり、前記変形部は前記円筒体の前記発熱体が接触する領域とその近傍であることを特徴とする請求項３に記載のＸ線発生管。
【請求項５】
前記ネック部は一端が前記陰極部材に取り付けられた複数本の柱を備え、前記制御手段は少なくとも１本の柱に接触する発熱体であり、前記変形部は前記発熱体が接触する前記柱であることを特徴とする請求項３に記載のＸ線発生管。
【請求項６】
前記制御手段は前記柱毎に配置され、個別に通電制御可能であることを特徴とする請求項５に記載のＸ線発生管。
【請求項７】
前記変形部はバイメタルからなることを特徴とする請求項５又は６に記載のＸ線発生管。
【請求項８】
前記変形部は湾曲方向が前記絶縁管の半径方向において互いに逆方向となるように直列に配置された二つのバイメタルからなることを特徴とする請求項５又は６に記載のＸ線発生管。
【請求項９】
前記ネック部は一端が前記陰極部材に取り付けられた複数本の柱と前記複数本の柱を互いに連結する連結部とを備え、各柱が前記陰極部材と接続される一端に前記変形部を備え、前記変形部は湾曲方向が前記絶縁管の半径方向において全ての柱で同方向となるように配置されたバイメタルからなり、前記制御手段は前記変形部に接触する発熱体であることを特徴とする請求項３に記載のＸ線発生管。
【請求項１０】
前記変形部の温度を制御する制御手段が前記Ｘ線発生管の外部に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のＸ線発生管。
【請求項１１】
前記ネック部は一端が前記陰極部材に取り付けられた複数本の柱を備え、前記制御手段は前記Ｘ線発生管の外部であって前記柱が前記陰極部材に取り付けられた位置の少なくとも一つに接触する発熱体であり、前記変形部は前記陰極部材を介して前記発熱体が接触する位置に一端を有する前記柱であることを特徴とする請求項１０に記載のＸ線発生管。
【請求項１２】
前記ネック部は一端が前記陰極部材に取り付けられた複数本の柱を備え、前記制御手段は前記Ｘ線発生管の外部であって前記柱が前記陰極部材に取り付けられた位置の少なくとも一つに接触可能な放熱体であり、前記変形部は前記陰極部材を介して前記放熱体が接触可能な位置に一端を有する前記柱であることを特徴とする請求項１０に記載のＸ線発生管。
【請求項１３】
前記ネック部は一端が前記陰極部材に取り付けられた複数本の柱を備え、前記変形部は少なくとも１本の柱の前記陰極部材と接続される一端に配置された圧電素子であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生管。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のＸ線発生管と、前記Ｘ線発生管を収納した収納容器と、前記収納容器の内部の余空間に充填された絶縁性流体と、を備えたことを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のＸ線発生装置と、
前記Ｘ線発生装置から発生し被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線発生装置と前記Ｘ線検出器とを連携制御するシステム制御装置とを有することを特徴とするＸ線撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療機器における診断応用及び産業機器分野における非破壊Ｘ線撮影等に適用されるＸ線発生管及びこれを備えたＸ線発生装置とＸ線撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品実装基板の高密度実装化が進み、検査対象が微細化している。これら微細部品の不良箇所を検出するためのＸ線撮影システムにおいては、１μｍ乃至数μｍ程度の解像度を実現可能なＸ線発生装置が用いられている。
【０００３】
一般に透過型Ｘ線発生管は、反射型Ｘ線発生管と比較して観察対象をターゲット近傍へより近付けることが可能であり、高倍率観察に対して有利である。透過型Ｘ線発生管では、焦点位置で発生するＸ線をターゲット材料自身を透過して外部へ取り出す必要があるため、ターゲットである重金属を数ミクロン程度の薄膜にして用いる必要がある。また、高解像度を実現する上で、Ｘ線を発生するターゲットへ入射する電子線の焦点サイズを解像度と同程度のサイズに微小化する必要があるため、電子線のエネルギーを厚さ数ミクロン程度の薄膜材料内の１０μｍ以下の領域に集中させる必要がある。
【０００４】
上記のように透過型Ｘ線発生管において、薄膜材料であるターゲット上の定位置に長時間電子線を照射し続けた場合、電子線の焦点でターゲット材料の蒸発、マイグレーション等により材料の損耗が生じるため性能維持寿命を短縮させることがあった。性能維持寿命を延長するためには、電子線の照射量に応じてターゲット上の微小な焦点を適宜移動させる手法が有効である。例えば、特許文献１には、Ｘ線発生管の真空容器の一部に真空ベローズを設け、陰極側を可動フランジとし、前記フランジに固定された電子銃の軸方向を微小に偏向可能とした構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公平４−３３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１に開示されたＸ線発生管は、高価な真空ベローズを用いなければならず、また長期間使用した場合にベローズから真空リークなどが発生する懸念がある。
【０００７】
本発明の課題は、高解像度のＸ線発生装置に用いられる透過型Ｘ線発生管において、簡易な構成によりターゲット上の電子線の焦点を移動させて性能維持寿命の延長を図ることにある。さらに本発明は、性能維持寿命が延長されたＸ線発生管を用いたＸ線発生装置、Ｘ線撮影システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一は、絶縁管と、
電子線の照射によりＸ線を発生するターゲットと、前記ターゲットを保持し、前記絶縁管の一端に接続された陽極部材と、を備えた陽極と、
前記絶縁管の他端に接続された陰極部材と、一端が前記陰極部材に接続され他端に電子源が固定されたネック部を有し、前記電子源より放出された電子線を前記ターゲットに照射する電子銃と、を備えた陰極と、
を有するＸ線発生管において、
前記ネック部が変形部を有し、前記変形部の変形が、前記ターゲットに対する前記電子源の向きに傾動を生じさせるか、前記ネック部の長手方向と交差する向きに前記電子源の位置を移動させることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第二は、上記本発明のＸ線発生管と、前記Ｘ線発生管を収納した収納容器と、前記収納容器の内部の余空間に充填された絶縁性流体と、を備えたことを特徴とするＸ線発生装置である。
【００１０】
本発明の第三は、上記本発明のＸ線発生装置と、
前記Ｘ線発生装置から発生し被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線発生装置と前記Ｘ線検出器とを連携制御するシステム制御装置とを有することを特徴とするＸ線撮影システムである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、単純な構成で陰極部材から突出した電子銃のネック部に絶縁管の軸方向を中心として非対称な変形を発生させることにより、電子源の向き或いは位置をずらせてターゲット上の電子線の焦点を絶縁管の半径方向にずらせることができる。よって、Ｘ線発生管の性能維持寿命の延長を図り、長時間の使用が可能なＸ線発生管、該Ｘ線発生管を用いることで長期間、安定した性能が得られるＸ線発生装置、Ｘ線撮影システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のＸ線発生管の一実施形態の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は主要部材を示す平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【図２】図１のＸ線発生管において、ターゲット上の電子線の焦点を移動させた状態を示す図であり、（ａ）は主要部材を示す平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】本発明のＸ線発生管の他の実施形態の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は主要部材を示す平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】本発明のＸ線発生管の他の実施形態の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は主要部材を示す平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【図５】本発明のＸ線発生管の他の実施形態の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は主要部材を示す平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【図６】図５のＸ線発生管において、ターゲット上の電子線の焦点を移動させた状態を示す図であり、（ａ）は主要部材を示す平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【図７】本発明のＸ線発生管の他の実施形態の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は主要部材を示す平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【図８】図７のＸ線発生管において、ターゲット上の電子線の焦点を移動させた状態を示す図であり、（ａ）は主要部材を示す平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【図９】本発明のＸ線発生管の他の実施形態の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は主要部材を示す平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【図１０】図９のＸ線発生管において、ターゲット上の電子線の焦点を移動させた状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【図１１】本発明のＸ線発生管の他の実施形態の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は主要部材を示す平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【図１２】本発明のＸ線発生管の他の実施形態の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は主要部材を示す平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【図１３】本発明のＸ線発生管の他の実施形態の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は主要部材を示す平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【図１４】本発明のＸ線発生装置の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図１５】本発明のＸ線撮影システムの実施形態の構成を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１乃至図１３は、本発明のＸ線発生管の実施形態の構成を模式的に示す図であり、各図において（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図、即ち絶縁管の管軸を含む断面図である。尚、各図の（ａ）においては、説明に必要な主要な部材のみを示し、他の部材については図示を省略する。これらの実施形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲を限定するものではない。また、本明細書で特に図示又は記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。
【００１４】
先ず、図１及び図２を用いて本発明のＸ線発生管におけるターゲット上の電子線の焦点の移動について説明する。
【００１５】
本発明のＸ線発生管は、透過型のＸ線発生管であり、図１に示されるように、絶縁管３と陽極７と陰極１９とを備えている。陽極７は、電子線１の照射によりＸ線２を発生する透過型のターゲット４と、ターゲット４を保持する陽極部材６とを備え、陽極部材６が周縁部において絶縁管１の管軸方向の一端に接続されている。
【００１６】
ターゲット４は、電子線１の照射によりＸ線２を発生するターゲット層４ａと、Ｘ線透過性の高い材料からなるターゲット支持基板４ｂとからなり、ターゲット層４ａはターゲット支持基板４ｂの中央に本例では同心円状に配置されている。よって、絶縁管３の半径方向において、ターゲット４の中心はターゲット層４ａの中心でもある。
【００１７】
ターゲット支持基板４ｂは、Ｘ線の透過性が高く、熱伝導が良く、真空封止に耐える必要がある。例えば、ダイヤモンド、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミ、グラファイト、ベリリウム等を用いることができる。より好ましくは、Ｘ線の透過率がアルミニウムよりも小さく熱伝導率がタングステンよりも大きい、ダイヤモンド、窒化アルミ、窒化ケイ素が望ましい。支持基板４ｂの厚さは、上記の機能を満足すれば良く、材料によって異なるが、０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下が好ましい。特に、ダイヤモンドは、他の材料に比べて熱伝導性が極めて大きく、放射線の透過性も高く、真空を保持しやすいためより優れている。
【００１８】
ターゲット層４ａには、通常、原子番号２６以上の金属材料を用いることができる。より好適には、熱伝導率が大きく融点が高いものほど良い。具体的には、タングステン、モリブデン、クロム、銅、コバルト、鉄、ロジウム、レニウム等の金属材料、又はこれらの合金材料を好適に用いることができる。ターゲット層４ａの厚さは、加速電圧によってターゲット層４ａへの電子線１の浸入深さ、即ち放射線の発生領域が異なるため、最適な値は異なるが、１μｍ乃至１５μｍである。ターゲット支持基板４ｂへのターゲット層４ａの形成は、スパッタ、蒸着、スクリーン印刷等の手段により行なうことができ、ターゲット４とすることができる。また、別の方法としては、別途、圧延や研磨により所定の厚さのターゲット層４ａを作製し、ターゲット支持基板４ｂに高温高圧下で拡散接合することによりターゲット４とすることも可能である。
【００１９】
絶縁管３は、通常、円管が用いられるが、本発明においてはこれに限定されず、多角管であっても良い。尚、絶縁管３が多角管の場合には、多角の中心を通る軸が管軸であり、該管軸に直交する方向が半径方向となる。絶縁管３はガラスやセラミックス等で構成することができ、放射線発生管１の内部は真空排気（減圧）された空間となっている。Ｘ線発生管の内部は、平均自由行程として、電子源１２とＸ線を放出するターゲット層４ａとの間の距離を、少なくとも電子が飛翔可能なだけの圧力下で実現される程度の真空度であれば良く、１×１０-4Ｐａ以下の真空圧力が適用可能である。使用する電子源１２や、動作する温度等を考慮して適宜選択することが可能であり、冷陰極型電子放出源等の場合は、１×１０-6Ｐａ以下の真空圧力とするのがより好ましい。Ｘ線発生管内の真空圧力の維持の為に、ゲッター（不図示）を絶縁管３内部に配置するか、もしくは内部空間に連通している補助スペース（不図示）に設置することも可能である。
【００２０】
陽極部材６，陰極部材１１には、銅やアルミニウム、コバールなどの金属材料が好ましく用いられる。
【００２１】
陰極１９は、絶縁管３の管軸方向の他端に接続された陰極部材１１と、陰極部材１１から陽極７に向かって突出する電子銃１８を備えている。電子銃１８は、陰極部材１１に一端が接続されたネック部１４を有しており、ネック部１４の陽極７側の他端には、電子源１２が固定されている。本例においては、ネック部１４は、２本の柱１５ａ，１５ｂを備え、ネック部１４の陽極７側に電子線集束部１３が取り付けられ、電子源１２は電子線集束部１３の基底に不図示の絶縁部材を介して取り付けられている。係る電子線集束部１３は柱１５ａ，１５ｂを介して陰極部材１１の電位に規定されるか、或いは、別途電位規定手段を介して独立に電位を規定される。電子源１２には、絶縁材料で構成された電流導入端子部２２を通して外部に引き出される配線２１を介してＸ線発生管の外部から電子放出が制御される。尚、電子源１２は柱１５ａ、１５ｂに直接、取り付け部材を介して取り付けても良い。
【００２２】
電子源１２の電子放出機構としては、真空容器の外部から電子放出量を制御可能な電子源であれば良く、熱陰極型電子源、冷陰極型電子源等を適宜適用することが可能である。
【００２３】
上記構成において、電気配線２１を介して電子源１２に電力を供給し、電子線１を放出させる。放出された電子線１は、電子線集束部１３により集束され、ターゲット層４ａに入射し、Ｘ線２が発生し、Ｘ線２は、ターゲット層４ａ自体とターゲット支持基板４ｂとを透過して外部へ放射される。図１中の８は電子線１のターゲット層４ａ上の焦点である。
【００２４】
本例においては、ネック部１４を構成する柱１５ａ，１５ｂのそれぞれに発熱体２３ａ，２３ｂを接触させることにより、柱１５ａ，１５ｂを管軸方向に伸縮可能な変形部としている。発熱体２３ａ，２３ｂは、不図示の配線によって外部より個別に通電制御可能に構成されている。
【００２５】
図１のＸ線発生管において、発熱体２３ａ，２３ｂに通電しなかった場合、柱１５ａと１５ｂの管軸方向の長さは等しく、電子源１２の陽極７側の表面は図２（ｂ）の２５の位置にある。そのため、電子源１２から放出された電子線１は管軸方向に平行に直進してターゲット４の中心に入射し、焦点８を形成する。
【００２６】
発熱体２３ａに通電すると、図２（ｂ）に示されるように、柱１５ａが発熱体２３ａによる加熱によって熱膨張を生じ、管軸方向の全長が柱１５ｂよりｔだけ長くなる。その結果、ネック部１４の先端において、柱１５ａ側が柱１５ｂ側よりも陽極７側に突出し、電子線集束部３の基底が傾いて電子源１２の表面は２６の位置に移動し、ターゲット４に対して傾くため、管軸方向から傾いた方向に電子線１が放出される。電子源１２から傾いて放出された電子線１は傾いた状態で電子線集束部１３内を通過した後、陽極７に向かって管軸方向に平行に進む。そして電子線１のターゲット４上の焦点８’は電子線集束部１３を通過する間に偏向した分だけ、ターゲット４上で本来の焦点８よりもずれた位置に形成される。尚、電子線集束部１３を用いない構成においても、電子源１２から電子線１が傾いて放出された場合には、当初の焦点８よりもずれた位置に焦点８’が形成される。
【００２７】
また、発熱体２３ｂに通電し、柱１５ｂに熱膨張を生じさせた場合には、発熱体２３ａに通電した場合とは逆方向に電子源１２が傾き、電子線１の焦点８は、図２（ａ）に示された焦点８’とは逆方向、即ち柱１５ａ側に移動する。
【００２８】
上記のように、ターゲット４上で電子線１の焦点８を移動させることで、電子線のエネルギー集中により局所的にターゲット層４ａが損耗する位置をずらして広範囲でターゲット層４ａを利用することができる。これにより、ターゲット層４ａの寿命が延び、Ｘ線発生管を長時間使用することが可能となる。
【００２９】
図１、図２では、複数本の柱毎に発熱体を接触させているが、どちらか一方でもかまわない。その場合、電子線１の焦点８の移動先は一箇所のみとなる。
【００３０】
さらに、柱の数は３本以上としても良い。図３に示す例では、４本の柱１５ａ乃至１５ｄにそれぞれ発熱体２３ａ乃至２３ｄを接触させ、それぞれ個別に通電制御可能とし、通電する発熱体を選択することで、電子線１の焦点８をより広範囲にずらせることができる。具体的には、発熱体２３ａ乃至２３ｄのいずれか一つに通電することで、電子線１の焦点８は通電された発熱体が接触する柱から離れる方向４箇所に移動することができる。また、発熱体２３ａと２３ｂ、２３ｂと２３ｃ、２３ｃと２３ｄ、２３ｄと２３ａのように隣り合う二つの発熱体に通電することで、いずれか一つに通電した場合に移動する焦点位置の間に移動させることができる。
【００３１】
また、図１乃至図３の例ではネック部１４を複数本の柱で構成していたが、図４に示されるように、円筒体３１で構成してもよい。この場合、円筒体３１の発熱体２３を接触させた領域及びその近傍が本発明に係る変形部に相当する。また、発熱体２３は二箇所以上に配置し、個別に通電可能とすることで、より広範囲に電子線１の焦点８を移動させることができる。
【００３２】
さらに、図５に、変形部をバイメタルで構成した例を示す。本例は、２本の柱１５ａ，１５ｂのうちの１本１５ａを高膨張金属３６と低膨張金属３７とからなるバイメタル３５で構成し、制御手段としての発熱体２３を係るバイメタル３５に接触させている。係る構成において、発熱体２３に通電してバイメタル３５を加熱すると、図６（ｂ）に示されるように、バイメタル３５が内側に凸となるように湾曲し、バイメタル３５側でネック部１４の管軸方向の長さが短くなり、電子源１２の表面が傾く。その結果、電子源１２が傾く前は図５（ａ）に示されるように焦点８はターゲット４の中央に位置していたが、電子源１２が傾くことで、図６（ａ）に示されるように、電子線１の焦点８’はターゲット４の中央からずれた位置に移動する。
【００３３】
尚、図５，図６では複数本の柱のうち１本をバイメタルで構成した例を示したが、複数本の柱全てをバイメタルで構成し、それぞれに個別に通電制御可能な発熱体を接触させてもよい。この場合、ターゲット４上の電子線１の焦点８を２方向に移動させることができ、より広範囲にターゲット４を用いることができる。また、各バイメタルの湾曲方向は逆、即ち外側に凸であってもかまわない。
【００３４】
また、バイメタルを用いた他の構成例としては、図７に示されるように、２本の柱１５ａ，１５ｂのうちの１本１５ａを変形部としてバイメタル３５ａ，３５ｂを上下に直列に配置した構成も挙げられる。この構成では、柱１５ａに接触させた発熱体２３に通電して加熱した場合に、図８（ｂ）に示されるように上下のバイメタル３５ａ，３５ｂの湾曲方向が絶縁管３の半径方向において互いに逆方向となるように配置する。即ち、高膨張金属３６ａ，３６ｂ及び低膨張金属３７ａ，３７ｂの半径方向の位置をバイメタル３５ａ，３５ｂで逆となるようにする。係る構成で発熱体２３に通電し、バイメタル３５ａ，３５ｂを加熱すると、図８（ｂ）に示されるように上下のバイメタル３５ａ，３５ｂが湾曲し、柱１５ａの管軸方向の長さが柱１５ｂより短くなる。その結果、図８（ａ）に示されるように焦点８’はターゲット４の中央からずれた位置に形成される。尚、本例についても、複数本の柱全てをバイメタルで構成し、それぞれに個別に通電制御可能な発熱体を接触させ、より広範囲に焦点８を移動させることができる。
【００３５】
上記した図１乃至図８の実施形態では、ターゲット４に対する電子源１２の向きに傾動を生じさせることで電子線１の焦点８を移動させる形態を示した。本発明では、電子源１２をネック部１４の長手方向と交差する向き、即ち管軸に直交する方向に移動させても同様の効果が得られる。
【００３６】
図９に示される実施形態は、ネック部１４が複数本の柱１５ａ、１５ｂと、該複数本の柱１５ａ，１５ｂを互いに連結する連結部材３９を備え、柱１５ａ、１５ｂがそれぞれ、陰極部材１１側にバイメタル３５ａ，３５ｂを備えている。バイメタル３５ａ，３５ｂは、それぞれにおける高膨張金属３６ａ，３６ｂと低膨張金属３７ａ，３７ｂの配置が同じであり、発熱体２３ａ，２３ｂに同時に通電して加熱した際に、図１０（ｂ）に示されるように、絶縁管３の半径方向において同方向に湾曲する。その結果、柱１５ａ，１５ｂが絶縁管３の半径方向において同方向に移動するのに伴い、電子源１２も柱１５ａ，１５ｂの移動方向と同じ方向に移動し、図１０（ａ）に示されるように、焦点８’はターゲット４の中央からずれた位置に形成される。
【００３７】
上記した図１乃至図１０の実施形態では、変形部の変形を制御する制御手段としての発熱体を柱や円筒体に接触させた形態を示したが、係る発熱体は変形部に取り付けても、別途不図示の支持部材で変形部に接触するように固定しても良い。また、上記実施形態では、制御手段をＸ線発生管の内部に配置した構成を示したが、本発明においては、外部に制御手段を配置することもできる。
【００３８】
図１１はＸ線発生管の外部において陰極部材１１に発熱体２３ａ，２３ｂを接触させた形態であり、発熱体２３ａ，２３ｂはそれぞれ、ネック部１４の柱１５ａ，１５ｂの陰極部材１１への取り付け位置に接触させている。発熱体２３ａ，２３ｂはそれぞれ個別に通電制御可能である。よって、発熱体２３ａ又は２３ｂによって陰極部材１１を介して柱１５ａ又は１５ｂを加熱し、膨張させることで柱１５ａと１５ｂとの管軸方向の長さに差を生じせしめ、ターゲット４に対する電子源１２の向きを傾けることができる。
【００３９】
さらに、ネック部１４を外部から変形させる方法としては、発熱体に限らず、図１２に示されるように、ネック部１４の柱１５ａ，１５ｂの陰極部材１１への取り付け位置に放熱体３８ａ，３８ｂを接触させても良い。本例では、放熱体３８ａ，３８ｂのいずれかを接触させる、両方を接触させない、の３つの状態を切り替えることで、ターゲット４に対する電子源１２の向きを切り替え、ターゲット４上の電子線１の焦点８の位置を３箇所のいずれかに切り替えることができる。
【００４０】
一般にＸ線発生管は、１００ｋＶ程度の高電圧が印加されて使用されている。また発熱量も大きいため、電気絶縁と冷却のために絶縁性油や絶縁性ガス中に設置されて使用される。電子源１２としては通常加熱フィラメントを有しており、一般に約１０００℃程度の高温状態で電子を放出させており、Ｘ線発生管の内部は真空であるため、電子源１２で発生した熱は、ネック部１４を介して陰極部材８の表面から外部へ放出される。よって、柱１５ａ，１５ｂの陰極部材１１への取り付け位置に放熱体３８ａ，３８ｂを接触可能に配置し、上記３つの状態を切り替えることで、ターゲット４上の電子線１の焦点８を３箇所に切り替えることができる。
【００４１】
上記図１乃至図１２の実施形態においては、発熱体や放熱体などを制御手段としてネック部１４の変形部の温度を制御し、変形部と変形部以外の領域との温度差によってネック部１４を変形させる形態を示した。本発明においては、係る形態に限定されず、変形部の変形を直接電気信号などで制御する形態でも良い。例えば、図１３に示されるように、ネック部１４が２本の柱１５ａ，１５ｂを備え、それぞれの陰極部材１１側の端部を圧電素子４１ａ，４１ｂで構成し、変形部とすることができる。係る形態では、不図示の配線を介して外部から圧電素子４１ａ又は４１ｂに通電する。その結果、圧電素子４１ａ又は４１ｂに絶縁管３の管軸方向に沿った伸縮を生じせしめ、柱１５ａと１５ｂの管軸方向の長さに差を生じさせてターゲット４に対する電子源１２の向きに傾動を生じさせることができる。圧電素子は柱１５ａ，１５ｂのいずれか一方のみでも良いし、また、柱の本数を３本以上としても良い。
【００４２】
次に、本発明のＸ線発生装置について説明する。図１４は本発明のＸ線発生管を備えるＸ線発生装置の構成の一例を示す断面模式図である。本発明のＸ線発生装置６０は、図１４に示されるように、本発明のＸ線発生管５０と、これを収容する収納容器５２とを備え、収納容器５２の余空間には冷却媒体として絶縁性流体５３が充填されている。
【００４３】
収納容器５２の内部には、不図示の回路基板及び絶縁トランス等から構成される駆動回路５１を設けても良い。駆動回路５１を設けた場合、例えばＸ線発生管５０に駆動回路５１から所定の電圧信号が印加され、Ｘ線の発生を制御することができる。
【００４４】
収納容器５２は、容器としての十分な強度を有していれば良く、金属やプラスチックス材料等から構成される。収納容器５２には、Ｘ線を透過し収納容器５２の外部にＸ線を取り出すためのＸ線放出窓５３が設けられている。Ｘ線発生管５０から放出されたＸ線はこのＸ線放出窓５３を通して外部に放出される。Ｘ線放出窓５３には、ガラス、アルミニウム、ベリリウム等が用いられる。
【００４５】
絶縁性流体５４は、電気絶縁性が高く、冷却能力が高く、熱による変質の少ない絶縁性液体が好ましく、例えば、シリコーン油、トランス油、フッ素系オイル等の電気絶縁油、ハイドロフルオロエーテル等のフッ素系の絶縁性液体等が使用可能である。
【００４６】
次に、図１５に基づいて、本発明に係るＸ線撮影システムの一実施形態を説明する。図１５に示されるように、本発明のＸ線発生装置６０は、そのＸ線放出窓５３部分に可動絞りユニット５５を有していてもよい。可動絞りユニット５５は、Ｘ線発生管５０から照射されるＸ線２の照射野の広さを調整する機能を有する。また、可動絞りユニット５５として、Ｘ線２の照射野を可視光により模擬表示できる機能が付加されたものを用いることもできる。
【００４７】
システム制御装置６２は、Ｘ線発生装置６０とＸ線検出装置６１とを連携制御する。駆動回路５１は、システム制御装置６２の制御の下に、Ｘ線発生管５０に各種の制御信号を出力する。この制御信号により、Ｘ線発生装置６０から放出されたＸ線２は、被検体６４を透過してＸ線検出器６６で検出される。Ｘ線検出器６６は、検出したＸ線を画像信号に変換して信号処理部６５に出力する。信号処理部６５は、システム制御装置６２による制御の下に、画像信号に所定の信号処理を施し、処理された画像信号をシステム制御装置６２に出力する。システム制御装置６２は、処理された画像信号に基づいて、表示装置６３に画像を表示させるための表示信号を表示装置６３に出力する。表示装置６３は、表示信号に基づく画像を、被検体６４の撮影画像としてディスプレイに表示する。本発明のＸ線撮影システムは、工業製品の非破壊検査や人体や動物の病理診断に用いることができる。
【実施例】
【００４８】
（実施例１）
図１，図２に示されるＸ線発生管を作製した。陰極部材１１と陽極部材６とは、厚さ５ｍｍで熱膨張係数がセラミックスに近いコバール合金で形成し、厚さ５ｍｍ、外径６０ｍｍ、長さ１１０ｍｍのアルミナセラミックスからなる絶縁管３に接合して気密封止した。Ｘ線発生管の内部は、不図示の排気管により真空排気した後に封止し、内部を真空に保持した。
【００４９】
電子源１２は含浸型電子源であり、電子線集束部１３は、ＳＵＳ３０４ステンレス合金で構成し、絶縁管３の管軸方向の長さ２８ｍｍ、外径１６ｍｍとした。柱１５ａ，１５ｂは、ステンレス（ＳＵＳ３０４）製で絶縁管３の管軸方向の長さが７０ｍｍ、半径方向の厚さ１ｍｍ、幅３ｍｍ、半径方向の柱１５ａと１５ｂとの距離は１５ｍｍとした。
【００５０】
ターゲット層４ａは、Ｘ線放射効率の高い重金属として厚さ４μｍのタングステン薄膜を用いた。ターゲット支持基板４ｂには、厚さ０．６ｍｍの多結晶人工ダイヤモンド基板を使用し、ろう着けによって陽極部材６に接合した。電子源１２からターゲット４までの距離は４０ｍｍとした。
【００５１】
上記Ｘ線発生管を絶縁油中に浸漬し、陰極１９と陽極７との間の加速電圧を１００ｋＶ、電子線集束部１３の電子出射面における電位を１．８ｋＶとし、Ｘ線放出駆動を行った。柱１５ａ，１５ｂに接触させた発熱体２３ａ，２３ｂに通電せずに駆動した場合、電子線１の焦点８はターゲット４の中心に位置した。
【００５２】
次に、柱１５ａに接触させた発熱体２３ａにのみ通電して、柱１５ａの平均温度が柱１５ｂに対して＋５℃となるように調整した。この状態で柱１５ａは１５ｂに対して＋６μｍ程度の伸長を生じ、ネック部１４の先端は傾き、電子線１の焦点８’はターゲット４上で焦点８から１２μｍ移動したのが観察された。また、発熱体２ｂにのみ通電して、柱１５ｂの平均温度が柱１５ａに対して＋５℃となるように調整した場合には、ネック部１４の先端が逆方向に傾き、電子線１の焦点８はターゲット４上で中心から上記とは逆の方向に１２μｍ移動するのが観察された。
【００５３】
本例のＸ線発生管は、ターゲット４上での電子線１の焦点８のサイズが約７μｍであり、発熱体の通電を制御することで、焦点８を焦点サイズよりも大きな移動量でターゲット４の中心から互いに逆方向の２箇所に移動させることができた。よって、薄膜からなるターゲット層４ａの履歴に応じて適宜焦点８の位置を変更し、Ｘ線発生管の性能維持寿命を３倍に延長することが可能となった。
【符号の説明】
【００５４】
１：電子線、２：Ｘ線、３：絶縁管、４：ターゲット、６：陽極部材、７：陽極、１１：陰極部材、１２：電子源、１４：ネック部、１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ：柱、１８：電子銃、１９：陰極、２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ：発熱体、３１：円筒体、３５，３５ａ，３５ｂ：バイメタル、３８ａ，３８ｂ：放熱体、３９：連結部材、４１ａ，４１ｂ：圧電素子、５０：Ｘ線発生管、５４：絶縁性流体、６０：Ｘ線発生装置、６２：システム制御装置、６４：被検体、６６：Ｘ線検出器
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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