(57)【要約】【課題】回転対陰極を用いたＸ線発生装置及びＸ線発生方法において、前記回転対陰極の電子線照射による消耗を抑制する。【解決手段】回転対陰極に対して、前記回転対陰極の回転に起因した遠心力と同方向に電子線を照射し、Ｘ線を発生させるとともに、前記回転対陰極に対して被膜形成用気体を供給し、少なくとも前記電子線の照射部を覆い、前記電子線の前記照射部からの前記回転対陰極の構成部材の蒸発を抑制する被膜を形成する。【選択図】図１
2009048805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転対陰極と、
前記回転対陰極に対して、前記回転対陰極の回転に起因した遠心力と同方向に電子線を照射してＸ線を発生させるための電子線源と、
少なくとも前記回転対陰極の前記電子線の照射部を覆うようにして設けられ、前記電子線の前記照射部からの前記回転対陰極の構成部材の蒸発を抑制する被膜を形成させるための被膜形成用気体を供給すべく被膜形成用気体供給機構と、
を具えることを特徴とする、回転対陰極Ｘ線発生装置。
【請求項２】
前記被膜形成用気体導入機構は、前記回転対陰極の前記電子線の前記照射部近傍に前記被膜形成用気体を供給し、前記回転対陰極の、前記電子線照射による熱によって前記被膜形成用気体が前記被膜に変換されるようにして構成したことを特徴とする、請求項１に記載の回転対陰極Ｘ線発生装置。
【請求項３】
前記被膜形成用気体導入機構は、前記電子線の経路中に前記被膜形成用気体を供給し、前記電子線の照射によって前記被膜形成用気体が前記被膜に変換されるようにして構成したことを特徴とする、請求項１又は２に記載の回転対陰極Ｘ線発生装置。
【請求項４】
前記被膜形成用気体導入機構は、前記回転対陰極Ｘ線発生装置内の圧力が１０−５Ｔｏｒｒオーダ以下の圧力に保持されるようにして、前記被膜形成用気体を供給するように構成したことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の回転対陰極Ｘ線発生装置。
【請求項５】
前記被膜形成用気体導入機構は、被膜形成用気体源及び減圧タンクを含むことを特徴とする、請求項４に記載の回転対陰極Ｘ線発生装置。
【請求項６】
前記被膜は、前記回転対陰極に対して固溶せず、前記回転対陰極部材より比重の小さな材料からなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の回転対陰極Ｘ線発生装置。
【請求項７】
前記被膜は、黒鉛、ダイヤモンド、アルミナ、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、炭化チタン、ホウ素及び窒化ホウ素からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする、請求項６に記載の回転対陰極Ｘ線発生装置。
【請求項８】
前記被膜は、黒鉛を含むことを特徴とする、請求項７に記載の回転対陰極Ｘ線発生装置。
【請求項９】
前記被膜形成用気体は、ハイドロカーボンガスを含むことを特徴とする、請求項８に記載の回転対陰極Ｘ線発生装置。
【請求項１０】
前記回転対陰極は、その少なくとも一部を前記電子線によって溶解するように構成したことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一に記載の回転対陰極Ｘ線発生装置。
【請求項１１】
前記電子線源は、前記電子線のビーム径を制御し、前記被膜形成用気体に対して前記電子線を照射する際のビーム径を、前記回転対陰極に対して前記電子線を照射する際のビーム径よりも大きくしたことを特徴とする、請求項３〜１０のいずれか一に記載の回転対陰極Ｘ線発生装置。
【請求項１２】
回転対陰極に対して、前記回転対陰極の回転に起因した遠心力と同方向に電子線を照射し、Ｘ線を発生させるステップと、
前記回転対陰極に対して被膜形成用気体を供給し、少なくとも前記電子線の照射部を覆い、前記電子線の前記照射部からの前記回転対陰極の構成部材の蒸発を抑制する被膜を形成するステップと、
を具えることを特徴とする、Ｘ線発生方法。
【請求項１３】
前記回転対陰極の、前記電子線の前記照射部近傍に前記被膜形成用気体を供給し、前記回転対陰極の、前記電子線照射による熱によって前記被膜形成用気体を前記被膜に変換することを特徴とする、請求項１２に記載のＸ線発生方法。
【請求項１４】
前記電子線の経路中に前記被膜形成用気体を供給し、前記電子線の照射によって前記被膜形成用気体を前記被膜に変換することを特徴とする、請求項１２又は１３に記載のＸ線発生方法。
【請求項１５】
雰囲気圧力が１０−５Ｔｏｒｒオーダ以下の圧力に保持されるようにして、前記被膜形成用気体を供給することを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか一に記載のＸ線発生方法。
【請求項１６】
前記被膜を、前記回転対陰極に対して固溶しないせず、前記回転対陰極部材より比重の小さな材料から構成することを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれか一に記載のＸ線発生方法。
【請求項１７】
前記被膜は、黒鉛、ダイヤモンド、アルミナ、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、炭化チタン、ホウ素及び窒化ホウ素からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のＸ線発生方法。
【請求項１８】
前記被膜は、黒鉛を含むことを特徴とする、請求項１７に記載のＸ線発生方法。
【請求項１９】
前記被膜形成用気体は、ハイドロカーボンガスを含むことを特徴とする、請求項１８に記載のＸ線発生方法。
【請求項２０】
前記回転対陰極は、その少なくとも一部を前記電子線によって溶解することを特徴とする、請求項１２〜１９のいずれか一に記載のＸ線発生方法。
【請求項２１】
前記電子線のビーム径を制御し、前記被膜形成用気体に対して前記電子線を照射する際のビーム径を、前記回転対陰極に対して前記電子線を照射する際のビーム径よりも大きくすることを特徴とする、請求項１４〜２０のいずれか一に記載のＸ線発生方法。
【請求項２２】
前記被膜は、前記Ｘ線を発生させるステップにおけるなまし運転中に形成することを特徴とする、請求項２１に記載のＸ線発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高輝度を実現できる回転対陰極Ｘ線発生装置及びＸ線発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線回折測定等においては、可能なかぎり強い強度のＸ線を試料に照射して測定を行う必要のある場合がある。この様な場合に用いられるＸ線発生装置として従来から回転対陰極Ｘ線発生装置が知られている。
【０００３】
この回転対陰極Ｘ線発生装置は、内部に冷却媒体を流通させた円柱状の対陰極（ターゲット）を高速で回転させながら、その外周表面に電子線を照射してＸ線を発生させるものである。この回転対陰極Ｘ発生装置は、ターゲットを固定した固定ターゲットのタイプに比較してターゲット上の電子線の照射位置が時々刻々と変化するので冷却効率が極めて高く、したがって、対陰極に大電流の電子線を照射することができ、強力な（高輝度の）Ｘ線を発生させることができる。
【０００４】
ところで、一般的にＸ線の出力は陰極と対陰極との間に印加する電力（電流×電圧）に対応する。一方、Ｘ線の輝度は（上記電力）／（ターゲット上の電子ビームの面積）であるので、上記電力の最大値はターゲット上の電子ビームの面積に大きく依存する。例えば銅をターゲットとした理化学用Ｘ線発生装置の出力強度をこの電力で表示すると、上記従来の回転対陰極Ｘ線発生装置では、ターゲット上に０．１×１ｍｍの電子ビームを照射する汎用の理化学用Ｘ線発生装置の場合は、最大１．２ｋＷ程度、超高輝度といわれるものでも最大３．５ｋＷ程度の出力を得るのが限界であった。
【０００５】
このような問題に鑑みて、特開２００４−１７２１３５号公報には、回転対陰極Ｘ線発生装置の、回転中心を中心軸とする筒状部分の内側に対して電子線を照射し、かかる部分をその融点以上にまで加熱して、高輝度のＸ線を発生することが試みられている。この場合、前記電子線の照射部は前記回転対陰極の融点以上にまで加熱されるので、前記照射部は少なくとも部分的に溶解するようになる。しかしながら、前記照射部は前記回転対陰極の回転に伴って発生する遠心力によって前記筒状部分に保持されるようになるので、前記照射部の、溶解部分の外方への飛散を抑制することができる。
【０００６】
しかしながら、上記技術においては、回転対陰極を電子線照射によってその融点以上にまで加熱し、電子線照射部を部分的に溶解させてしまうので、前記電子線照射部を含む近傍の領域は、比較的高温の状態となり、高い蒸気圧を有するようになる。したがって、前記回転対陰極の電子線照射に伴う消耗が顕著となり、前記回転対陰極の利用効率が極めて悪くなってしまうという問題が生じる。
【特許文献１】特開２００４−１７２１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、回転対陰極を用いたＸ線発生装置及びＸ線発生方法において、前記回転対陰極の電子線照射による消耗を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく、本発明は、
回転対陰極と、
前記回転対陰極に対して、前記回転対陰極の回転に起因した遠心力と同方向に電子線を照射してＸ線を発生させるための電子線源と、
少なくとも前記回転対陰極の前記電子線の照射部を覆うようにして設けられ、前記電子線の前記照射部からの前記回転対陰極の構成部材の蒸発を抑制する被膜を形成させるための被膜形成用気体を供給すべく被膜形成用気体供給機構と、
を具えることを特徴とする、回転対陰極Ｘ線発生装置に関する。
【０００９】
また、本発明は、
回転対陰極に対して、前記回転対陰極の回転に起因した遠心力と同方向に電子線を照射し、Ｘ線を発生させるステップと、
前記回転対陰極に対して被膜形成用気体を供給し、少なくとも前記電子線の照射部を覆い、前記電子線の前記照射部からの前記回転対陰極の構成部材の蒸発を抑制する被膜を形成するステップと、
を具えることを特徴とする、Ｘ線発生方法に関する。
【００１０】
上記回転対陰極Ｘ線発生装置及びＸ線発生方法によれば、Ｘ線を発生させるべく、電子線を回転対陰極に照射してＸ線を発生させる際に、前記装置内に被膜形成用気体を供給し、この被膜形成用気体を所定の被膜物質に変換させて、前記回転対陰極の表面上に形成される被膜により電子線照射部を覆うようにしている。したがって、前記電子線照射部が例えば前記回転対陰極を構成する部材の融点以上にまで加熱されて、その蒸気圧が増大したとしても、前記被膜によって前記回転対陰極の蒸発が抑制されるようになる。結果として、前記回転対陰極の電子線照射による消耗を抑制することができるようになる。
【００１１】
また、上記回転対陰極Ｘ線発生装置及びＸ線発生方法によれば、電子線照射によるＸ線の発生と並行して被膜形成を行うことができる。すなわち、回転対陰極の電子線照射部に対して予め被膜を形成することなく、Ｘ線生成の工程と同時に前記被膜の形成を行うことができる。したがって、前記回転対陰極Ｘ線発生装置及び前記Ｘ線発生方法の運転効率を向上させることができる。
【００１２】
さらに、前記被膜形成は、前記回転対陰極Ｘ線発生装置の運転開始初期におけるなまし運転中において実施することもできる。これによって、実際のＸ線発生工程中には既に回転対陰極の電子線照射部が前記被膜で覆われることになるので、Ｘ線発生工程初期におけるターゲットの蒸発を抑制することができる。
【００１３】
また、本発明の一態様において、前記被膜形成用気体導入機構を、前記回転対陰極の前記電子線の前記照射部近傍に前記被膜形成用気体を供給し、前記回転対陰極の、前記電子線照射による熱によって前記被膜形成用気体が前記被膜に変換するように構成することができる。この場合は、前記被膜形成用気体が熱によって分解及び／又は合成がなされ、目的とする被膜を前記回転対陰極の電子線照射部において形成することができる。
【００１４】
また、本発明の一態様においては、前記被膜形成用気体導入機構を、前記電子線の経路中に前記被膜形成用気体を供給し、前記電子線の照射によって前記被膜形成用気体が前記被膜に変換するようにして構成することができる。この場合は、前記被膜形成用気体が前記電子線照射によって励起され、その結果、分解及び／又は合成がなされて、目的とする被膜を前記回転対陰極の電子線照射部において形成することができる。
【００１５】
なお、前記電子線源は、前記電子線のビーム径を制御し、前記被膜形成用気体に対して前記電子線を照射する際のビーム径を、前記回転対陰極に対して前記電子線を照射する際のビーム径よりも大きくするように構成できる。これは、上述したように、電子線を利用して被膜形成用気体を分解及び／又は合成する際に要求される電子線の強度と、Ｘ線を発生させる際に要求される電子線の強度とが異なることに起因する。すなわち、高輝度のＸ線を発生させる際には、電子線のビーム径を絞って高強度の電子線を照射することが要求されるが、前記被膜形成用気体を分解及び／又は合成する際には、さほど強度の強い電子線は要求されず、前記電子線のビーム径を増大させて前記被膜形成用気体に対する照射面積を増大させた方が、前記被膜の形成効率が増大するためである。
【００１６】
また、前記被膜形成用気体導入機構は、前記回転対陰極Ｘ線発生装置内の圧力が１０−５Ｔｏｒｒオーダ以下の圧力に保持されるようにして、前記被膜形成用気体を供給するように構成することが好ましい。前記圧力が１０−５Ｔｏｒｒオーダを超えて高くなると、陰極を痛めたり、放電を生じる恐れがある。
【００１７】
また、上記のように、回転対陰極Ｘ線発生装置内の圧力が１０−５Ｔｏｒｒオーダ以下の圧力に保持されるようにして、前記被膜形成用気体を供給する際には、前記被膜形成用気体導入機構を、被膜形成用気体源及び減圧タンクを含むように構成することが好ましい。この場合、前記減圧タンクによって、前記装置内に供給する前記被膜形成用気体の圧力を所定の圧力にまで減圧しておくことができるので、上述したような１０−５Ｔｏｒｒオーダ以下の圧力を簡易に設定することができるようになる。
【００１８】
なお、前記被膜は、前記回転対陰極に対して固溶しない材料から構成することが好ましい。もし、前記被膜が前記回転対陰極に対して固溶してしまうと被膜として存在しなくなり、ターゲット金属の蒸発を抑える効果が激減する場合がある。
【００１９】
また、前記被膜は、黒鉛、ダイヤモンド、アルミナ、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、炭化チタン、ホウ素及び窒化ホウ素からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、特には黒鉛を含むことが好ましい。これらの材料は、比重が比較的小さく、高温でも蒸気圧が低いため、上述したように、回転対陰極を構成する構成材料、例えばＣｕやＣｏなどの材料に対して固溶しにくい物質を選ぶ事により、前記電子線照射による蒸発の度合いを小さくすることができる。さらに、ある程度の導電性を有する場合には、前記電子線を照射した際にチャージアップを抑制することができ、前記被膜の破壊などを効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、回転対陰極を用いたＸ線発生装置及びＸ線発生方法において、前記回転対陰極の電子線照射による消耗を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の回転対陰極Ｘ線発生装置の一例における要部を示す概略構成図であり、図２は、図１に示す回転対陰極発生装置の、電子線照射部近傍を拡大して示す図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態における回転対陰極Ｘ線発生装置１０は、回転対陰極１１と電子線源としての電子銃１５とを具えている。回転対陰極１１は、回転軸１２に機械的に接続された本体部分１１１と、この本体部分１１１の側端部において、本体部分１１１に対して略垂直に立設した側壁部としての筒状部分１１２とを有している。回転対陰極１１は略円形状を呈し、筒状部分１１２は本体部分の側端部の全周に亘って設けられている。また、回転対陰極１１は、その下部（本体部分１１１）に取り付けられた回転軸１２の回りに、例えば矢印で示すような方向に回転するように構成されている。
【００２３】
なお、回転対陰極１１及び電子銃１５は所定の真空容器２０内に配設されている。
【００２４】
また、電子銃１５からは電子線４０が水平方向に出射され、偏向電子レンズ１６によって約１８０度の方向転換を受け、回転対陰極１１の筒状部分１１２の内壁に照射されることにより、電子線照射部１１Ａを形成する。電子線照射部１１Ａは電子線照射によって励起され、所定のＸ線６０を生成するようになる。
【００２５】
また、真空容器２０の外側には被膜形成用気体供給機構３０が設けられている。この被膜形成用気体供給装置３０は被膜形成用気体源３１、弁３２、減圧タンク３３、流量調整バルブ３４及びノズル３５を含んでいる。被膜形成用気体源３１内には、回転対陰極１１の電子線照射部１１Ａを覆う被膜の原料となる単一あるいは複数の気体が充填されている。被膜形成用気体源３１中には、前記原料気体が圧縮された状態で充填されているので、被膜形成用気体源３１から直接に真空容器２０内に前記気体を導入すると、多量の前記原料気体が真空容器２０内に一度に導入されてしまう恐れがある。
【００２６】
かかる観点より、被膜形成用気体供給機構３０は、被膜形成用気体源３１と真空容器２０との間に減圧タンク３３を含んでおり、被膜形成用気体源３１からの原料気体は弁３２を通過した後、一旦減圧タンク３３内に保持されるようになる。なお、前記原料気体は減圧タンク３３内で約１〜２×１０−５Ｔｏｒｒの圧力に保持される。その後、前記原料気体は、流量調整バルブ３４で所定の流量に調整された後、ノズル３５を介して真空容器２０内に供給されるようになっている。
【００２７】
なお、上述した被膜形成用気体供給機構３０の構成はあくまでも本実施形態における一例であって、本発明の作用効果を奏する限りにおいて、任意の構成とすることができる。
【００２８】
本実施形態において、前記原料気体は、参照数字５０で示すように、ノズル３５から回転対陰極１１の電子線照射部１１Ａの近傍に向けて供給されている。従って、原料気体５０は、電子線照射部１１Ａからの輻射熱分解及び／又は合成がなされ、目的とする被膜を電子線照射部１１Ａ及びその周りに形成することができるようになる。
【００２９】
また、本実施形態では、原料気体５０は電子線照射部１１Ａを構成する電子線４０の照射の影響をも受ける。すなわち、被膜形成用気体供給機構３０のノズル３５から真空容器２０内に供給された原料気体５０は電子線４０の経路を通過することになり、これによって電子線４０が照射されるようになる。したがって、原料気体５０は電子線４０の照射によって励起され、その結果、分解及び／又は合成がなされて、目的とする被膜を回転対陰極１１の電子線照射部１１Ａ及びその周りにおいて形成することになる。
【００３０】
このように本実施形態では、電子線照射部１１Ａからの輻射熱及び電子線４０の照射による励起によって、原料気体５０が目的とする被膜に変換されるように構成しているが、前記輻射熱及び電子線４０のいずれか一方のみを用いても前記被膜への変換を十分に行うことができる。
【００３１】
また、本実施形態では、原料ガス５０からの被膜形成をＸ線６０の生成工程中で実施しているが、別途励起手段などを設け、この励起手段による励起によって原料ガス５０を被膜に変換することもできる。但し、本実施形態で示すように、Ｘ線６０の生成過程における電子線のエネルギーや輻射熱などを利用することにより、前記被膜を効率的に形成することができ、装置全体の構成を簡略化することができる。
【００３２】
なお、被膜形成用気体導入機構３０は、真空容器２０内の圧力が１０−５Ｔｏｒｒオーダ以下の圧力に保持されるようにして、原料気体５０を供給するように構成することが好ましい。前記圧力が１０−５Ｔｏｒｒオーダを超えて高くなると、電子銃１５の陰極と陽極間で放電を起こしやすくなる。また、前記陰極からの電子放出能が低下する。更に電子銃１５の壁に被膜物質の一部が蒸着し陰極と陽極間の絶縁破壊の要因になり、陰極の消耗の原因にもなる。
【００３３】
本実施形態では、被膜形成用気体導入機構３０に減圧タンク３３を設け、被膜形成用気体源３１からの原料気体５０を減圧タンク３３内で約１〜２×１０−５Ｔｏｒｒにまで減圧している。したがって、このような圧力下にある原料気体５０を、流量調整バルブ３４及びノズル３５を介して真空容器２０内に供給することにより、上述した１０−５Ｔｏｒｒオーダ以下の圧力を簡易に実現することができる。
【００３４】
次に、電子線照射部１１Ａの構成について、図２を参照して詳細に説明する。上述したように、電子線照射部１１Ａは筒状部分１１２の内壁部に形成されるが、本実施形態では、図２に示すように、筒状部分１１２の内壁部分に逆台形状の溝部１１Ｂを形成し、この溝部１１Ｂ内に電子線照射部１１Ａが位置するようにする。また、電子線照射部１１Ａは、上述した被膜形成用気体導入機構３０を用いるとともに、上述した条件で原料ガス５０を供給することによって形成された被膜１７で覆われている。なお、被膜１７は、電子線照射部１１Ａを覆うようにして、溝部１１Ｂ内に形成されている。また、筒状部分１１２の裏面側は適当な方法によって適宜冷却することもできる。
【００３５】
被膜１７の具体的な構成材料に関しては、以下のＸ線発生方法に関連させて説明する。
【００３６】
なお、溝部１１Ｂの端部の立上がり角度αは、生成したＸ線６０が前記端部に入射して吸収されないような角度、例えば数度以下とする。但し、上述のような溝部１１Ｂを形成することは必須の構成要件ではなく、溝部１１Ｂを形成しなくても良い。
【００３７】
次に、図１及び２に示す回転対陰極Ｘ線発生装置を用いたＸ線の発生過程について説明する。図１及び２に示すように、回転対陰極１１は、図示しないモータなどの駆動系によって回転軸１２の回りに所定の角速度で回転する。すると、回転対陰極１１には、回転軸１２を中心としてその外方に遠心力Ｇが生成されるようになる。次いで、電子銃１５から電子線４０が出射され、偏向電子レンズ１６によって１８０度の方向転換を受けた後、回転対陰極１１の筒状部分１１２の内壁に照射されて電子線照射部１１Ａを形成するようになる。
【００３８】
なお、本実施形態では、電子線照射部１１Ａは筒状部分１１２の内壁表面に形成しているので、回転対陰極１１の遠心力Ｇの方向と電子線４０の照射方向とを同方向となるような要件を満足するような電子線照射部１１Ａを、回転対陰極１１において簡易に形成することができる。
【００３９】
このとき、電子線照射部１１Ａは、電子線４０の照射によって励起され所定のＸ線６０を生成するようになる。また、図１及び２から明らかなように、回転対陰極１１の回転による遠心力Ｇの方向と、電子線４０の照射方向とが一致している。したがって、電子線４０の強度を増大させて、回転対陰極１１、すなわち電子線照射部１１Ａが部分的に或いは数百ミクロンの深さまで溶解するようにした場合においても、その溶解部分は遠心力Ｇによって筒状部分１１２に固定されることになる。一方、電子線照射部１１Ａは強度の増大した電子線４０が照射されるようになるため、かかる部分から生成されるＸ線の輝度が増大するようになる。
【００４０】
また、このような場合において、電子線照射部１１Ａ及び／又はその近傍の領域は、上述した溶解に伴って、回転対陰極１１の融点以上の温度にまで加熱される。したがって、上述したＸ線６０の発生と相伴って、被膜がない場合には回転対陰極１１の構成部材の蒸発が顕著となる。
【００４１】
しかしながら、本実施形態では、上述したＸ線６０の生成と同時に、被膜形成用気体供給機構３０から原料気体５０を好ましくは真空容器２０内の圧力が１０−５Ｔｏｒｒオーダ以下の圧力となり、電子線照射部１１Ａの近傍に向けて照射するようにしている。したがって、原料ガス５０は電子線照射部１１Ａからの輻射熱と、電子線４０が直接照射されることによる励起との相互作用によって分解及び／又は合成し、電子線照射部１１Ａを覆うようにして被膜１７が形成されるので、上述した回転対陰極１１の構成部材の蒸発を抑制することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、電子線照射部１１Ａは、回転対陰極１１の筒状部分１１２における逆台形状の溝部１１Ｂ内に位置するように構成し、被膜１７は、溝部１１Ｂ内に形成するようにしている。被膜物質の比重はターゲット物質の比重より小さな物質を用いるので、被膜１７は溝部１１Ｂにおいて遠心力により固定されるようになり、Ｘ線発生過程における電子線照射などによって、被膜１７が回転対陰極１１から離脱或いは融解したターゲット物質とまざるようなことがなくなる。
【００４３】
なお、被膜１７は、回転対陰極１１、すなわち電子線照射部１１Ａに対して固溶しない材料から構成することが好ましい。もし、被膜１７が回転対陰極１１、すなわち電子線照射部１１Ａに対して固溶してしまうと、被膜として存在しなくなるため被膜としての効果は期待できなくなってしまう場合がある。
【００４４】
具体的に、被膜１７は、黒鉛、ダイヤモンド、アルミナ、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、炭化チタン、シリコン、ホウ素及び窒化ホウ素からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、特には黒鉛を含むことが好ましい。これらの材料は、比重が比較的小さく、高温でも蒸気圧が低いため、上述したように、回転対陰極を構成する構成材料、例えばＣｕやＣｏなどの材料に対して固溶しにくい物質を選ぶ事により、前記電子線照射による蒸発の度合いを小さくすることができる。さらに、ある程度の導電性を有する場合には、前記電子線を照射した際にチャージアップを抑制することができ、前記被膜の破壊などを効果的に抑制することができる。
【００４５】
なお、原料気体５０は、被膜１７の構成材料に応じて適宜に選択する必要がある。例えば、被膜１７を黒鉛から構成する場合、原料気体５０は、ハイドロカーボンガスを用いることができる。このハイドロカーボンガスは、メタン、エタン、プロパン及びアセチレンなどのガスの他、ベンゼンやナフタレンなどの蒸気を用いることができる。
【００４６】
また、上述したその他の材料から被膜１７を構成する場合においては、被膜１７を例えば汎用のＣＶＤ法を用いて形成する場合に使用する原料気体を用いることができる。例えば、炭化チタンなどは、四塩化チタン及びメタンなどを用いて形成することができる。さらに、シリコンについてはシランガスを用いて形成することができる。
【００４７】
以上、本発明を上記実施形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【００４８】
例えば、上記実施形態では、Ｘ線６０の生成と被膜１７の形成とを同時に実施しているが、被膜１７の形成を、回転対陰極Ｘ線発生装置１０の運転開始初期におけるなまし運転中において実施することもできる。これによって、実際のＸ線６０の発生工程中には既に回転対陰極１１の電子線照射部１１Ａが被膜１７で覆われることになるので、Ｘ線発生工程初期におけるターゲットの蒸発を抑制することができる。
【００４９】
また、電子銃１５は、電子線４０のビーム径を制御し、原料気体５０に対して電子線４０を照射する際のビーム径を、高輝度Ｘ線発生を目的として回転対陰極１１に対して電子線４０を照射する際のビーム径よりも大きくするように構成できる。これは、電子線４０を利用して原料気体５０を分解及び／又は合成する際に要求される電子線４０の強度と、Ｘ線を発生させる際に要求される電子線４０の強度とが異なることに起因する。すなわち、高輝度のＸ線６０を発生させる際には、電子線４０のビーム径を絞って高強度の電子線４０を照射することが要求されるが、原料気体５０を分解及び／又は合成する際には、さほど強度の強い電子線４０は要求されず、電子線４０のビーム径を増大させて原料気体５０に対する照射面積を増大させた方が、被膜１７の形成効率が増大するためである。
【００５０】
この場合、Ｘ線６０の生成過程において、被膜１７が減少し、消失してきたような場合には、一時的に電子線４０のビーム径を拡大して被膜１７の減少あるいは消失部分を補うようにすることができる。
【００５１】
なお、上述した電子銃１５の特性は、特に被膜１７の形成をなまし運転中に行う際に有効である。すなわち、なまし運転中に、被膜形成用気体供給機構３０から原料気体５０を供給した状態で、電子銃１５よりビーム径の大きな電子線４０を回転対陰極１１に向けて照射するようにしておけば、回転対陰極Ｘ線発生装置１０の立ち上げ時間を利用して、被膜１７の形成を行うことができる。したがって、回転対陰極Ｘ線発生装置１０の所定の駆動時間内において、被膜１７を電子線照射部１１Ａを覆うようにして当初より形成しておくことができる。
【００５２】
また、被膜形成用気体供給機構３０は、生成したＸ線を使用する場合などにおいて操作の邪魔となるような場合、取り外し自在に構成することができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、筒状部分１１２を本体部分１１１の側端部において略垂直に立設させているが、回転軸１２に向けて数度の角度で傾斜するようにすることができる。この場合、電子線照射部１１Ａが溶解してもそれが回転対陰極１１の外部に飛散するのをより効果的に抑制することができる。また、筒状部分１１２を回転軸１２から外方へ向けて傾斜するようにすることができる。この場合には、Ｘ線６０の取り出しが容易になる。
【００５４】
さらに、上記実施形態では、電子銃１５及び回転対陰極１１を同一の真空容器２０内に入れているが、真空容器２０の略中央に隔壁を設け、電子銃１５及び回転対陰極１１を事実上独立した真空容器中に配置するような構成とすることもできる。この場合、差動排気によって、電子銃１５が配置された部屋と回転対陰極１１が配置された部屋とを別々に排気するようにすることができる（一般には、電子銃１５が配置された部屋の真空度を約２〜３桁程度高くする）。また、電子線４０は、上記隔壁に設けたスリットを介して回転対陰極１１に照射する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の回転対陰極Ｘ線発生装置の一例における要部を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す回転対陰極発生装置の、電子線照射部近傍を拡大して示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  回転対陰極Ｘ線発生装置
１１  回転対陰極
１１１  回転対陰極の本体部分
１１２  回転対陰極の筒状部分
１１Ａ  電子線照射部
１１Ｂ  溝部
１２  回転軸
１５  電子銃
１６  偏向電子レンズ
１７  被膜
２０  真空容器
３０  被膜形成用気体供給装置
３１  被膜形成用気体源
３２  弁
３３  減圧タンク
３４  流量調整バルブ
３５  ノズル
４０  電子線
５０  原料気体
６０  Ｘ線
Ｇ  遠心力
【図１】
2009048805.tif 000003
【図２】
2009048805.tif 000004