(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管において、
a)  Ｘ線管軸線に同心状であり、カソード直径を画定する環状の形状を有して電子ビームを発生するカソード（１０）と、
b)  前記環状のカソードに同心状であって、前記Ｘ線管軸線の周りに前記カソード直径よりも小さい直径の範囲内に位置し、前記電子ビームが照射した際にＸ線を発生するアノード（１４）と、
c)  前記カソード、アノードのエンベロープであって、
i)  このエンベロープの前記Ｘ線管軸線方向の一方の端部に設け、前記アノードから発生したＸ線放射を受け入れる出口窓（６）、
ii)  前記Ｘ線管軸線に同心状であり、幅広端部及び幅狭端部を有し、この幅広端部は前記カソード直径よりも大きい直径を有し、前記幅狭端部には前記出口窓を支持した円錐部（１６）
を有する該エンベロープと
を具え、
d)  前記出口窓を、均一で薄い材料厚さの軸線方向のシール板に支持し、
e)  前記円錐部の円錐角を４５゜よりも僅かに小さい角度にし、前記円錐部の前記円錐角と４５°の円錐角との範囲内で冷却ダクトを前記エンベロープの周りに配置し、
f)  前記円錐部を、前記カソードと前記アノードとの間の電子経路を決定する電子光学的な電極として作用させ、従って、Ｘ線管のカソード‐アノード空間に他の電極を設ける必要性を排除し、またアノード表面と前記出口窓の表面との間の距離を短くした
ことを特徴とするＸ線管。
【請求項２】
前記アノードの前記出口窓に対向する平面状の表面からの軸線方向距離を正確に決定し、前記アノード表面に対する心決めを行うよう、前記アノード表面に平行な衝合面を前記エンベロープに設けた請求項１記載のＸ線管。
【請求項３】
Ｘ線管の軸線方向に延在するアノードパイプの端部に前記アノードを配置し、前記電子光学装置のカソードとしての電極を前記アノードパイプの周りに環状に配置するとともに、スリーブ形状とし、このスリーブ形状の環状電極を、できるかぎりアノード表面に接近させた前記出口窓に対向するよう、前記アノードパイプの周りに同軸状に配置した請求項１又は２記載のＸ線管。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載のＸ線管を具えたＸ線管分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、Ｘ線管、より詳しくは、カソードと、アノードと、電子光学装置とをそなえ、この電子光学装置を、一方の軸方向端部に放射線の出口窓を有する円筒形のエンベロープに収容したＸ線管及びかかるＸ線管を具備したＸ線分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のＸ線管は、ヨーロッパ特許第4390852 号により知られている。上記ヨーロッパ特許に記載のＸ線管は、窓を支持する円錐形の軸方向端部と、アノードパイプに隣接して配置したカソードと、電子光学装置とをそなえ、この電子光学装置は、アノードとカソードとの間に配置した偏向電極と、カソードハウジングに設けたアパーチャと、アノード自体とを具備する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この電子光学装置を用いて、カソードにより放出される電子ビームをアノード表面に指向させ、Ｘ線を発生させるための電子をアノード表面に少なくともおよそ45°の角度で入射させる。このようなＸ線管は、Ｘ線分析装置における被照射物又は試料に照射するための比較的短い作用距離を実現するために、比較的高い照射パワーを有することにより、Ｘ線源としての要求を満足する。種々の用途のために、出力に関連する作用距離は依然として大きすぎ、適切な計測を最大限に発揮させることができない場合があった。
上記の要求に最大限に適合させることがこの発明の目的である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明Ｘ線管は、
a)  Ｘ線管軸線に同心状であり、カソード直径を画定する環状の形状を有して電子ビームを発生するカソードと、
b)  前記環状のカソードに同心状であって、前記Ｘ線管軸線の周りに前記カソード直径よりも小さい直径の範囲内に位置し、前記電子ビームが照射した際にＸ線を発生するアノードと、
c)  前記カソード、アノードのエンベロープであって、
i)   このエンベロープの前記Ｘ線管軸線方向の一方の端部に設け、前記アノードから発生したＸ線放射を受け入れる出口窓、
ii)  前記Ｘ線管軸線に同心状であり、幅広端部及び幅狭端部を有し、この幅広端部は前記カソード直径よりも大きい直径を有し、前記幅狭端部には前記出口窓を支持した円錐部
を有する該エンベロープと
を具え、
d)   前記出口窓を、均一で薄い材料厚さの軸線方向のシール板に支持し、
e)  前記円錐部の円錐角を４５゜よりも僅かに小さい角度にし、前記円錐部の前記円錐角と４５°の円錐角との範囲内で冷却ダクトを前記エンベロープの周りに配置し、
f)  前記円錐部を、前記カソードと前記アノードとの間の電子経路を決定する電子光学的な電極として作用させ、従って、Ｘ線管のカソード‐アノード空間に他の電極を設ける必要性を排除し、またアノード表面と前記出口窓の表面との間の距離を短くした
ことを特徴とする。
【０００５】
【作用】
この発明にかかるＸ線管の特徴部分が、分析装置におけるアノード−被照射物間の距離をが最短距離となるようにするために、十分な利得が得られた。
【０００６】
特に、出口窓を、均一で薄い材料厚みを有する軸方向のシール板で支持する。窓板は、通常ベリリウムよりなり、特別な取り付け用リムや凹みなしに端部シール板に取り付けることから、全体のシール板は均一な厚みを有し、この厚みは管の適度な真空密を達成するために選択し、例えば、鉄−ニッケル又は銅−ニッケル板ではおよそ１mmの厚みとする。とりわけ膨張係数の理由から、銅−ニッケル板は特にベリリウム窓に使用するのに好適である。
【０００７】
好適な実施例において、円錐形状の最適な角度は、実際には正確に45°であり、この円錐部は電子光学装置の一部を構成する。円錐形の管壁部自体が電気光学的機構の一部を形成することから、アノードパイプと円錐部との間に偏向電極を配置した場合とに比べて、管の横寸法を大幅に減少させることができ、かくして分析装置に取り付けた場合に、十分な利得が得られる。とりわけ、ほぼ円錐部から突出部分がないようにするために、冷却ダクトを管の回りに配置する。種々の寸法に関して異なる選択を行うことにより、円錐部の角度をわずかに45°よりも小さくすることができ、かくして円錐部の外側端縁部で節約した空間を利用して、冷却ダクトを区切ることができる。
【０００８】
さらに好適な実施例において、Ｘ線管に、分析装置に取り付けるための外側衝合面を設け、この衝合面とアノード衝合面との間の距離を正確に規定する。
【０００９】
好ましい実施例において、カソードの電子エミッターを、カソードハウジングに収容し、アノードパイプの回りに取り付けた環状エミッターとする。
この発明の好ましい実施例の幾つかを、図面を参照して以下具体的に説明する。
【００１０】
【実施例】
図１に示すＸ線管１は、コネクターソケット４と窓６とを有するエンベロープ２の内部に電子エミッター10をそなえ、この電子エミッター10を、カソードスリーブ８に収容し、例えばフィラメントにより構成する。電子エミッター10より放出された電子は、アノード14に向けて指向する。電子経路を、カソードスリーブと、カソードと、アノードとのジオメトリーにより決定し、この例では、Ｘ線管のエンベロープの円錐部16の形状によっても決定する。Ｘ線管の円錐部16のジオメトリーを、アノード14と被照射体との間の作用距離が最短距離になるように選択する。他の電子光学素子もまた、アノード14と窓６との間の距離が最短距離となる状態で動作できるように選択する。このことが、かかる円錐部16が電子光学的な電極として動作し、Ｘ線管のカソード−アノード間に付加的な電極の使用を必要としない理由である。窓６を円錐部上に、最短の構造長になるように取り付ける。このことは、例えば窓を支持すべく円錐部の窓の端縁部に凹みを設ける代わりに、極小限の厚みの端縁部に直接、窓を取り付けることによって達成される。管の内側又は外側に取り付けることも可能である。このようにして作用距離は、スリーブの内部ジオメトリー、照射端部の外部ジオメトリーによって、並びに先の２つの要素の相乗作用によって得られる。作用距離が小さいことから、放射線が適切に再現できるようにアノードと試料表面との間の距離を正確に規定しかつ把握することが望ましい。この端部において、Ｘ線管内のアノードの位置を、管外側のフランジ20に対応して決定する。表面22をＸ線分析装置にＸ線管を取り付けるための基準面として利用する。
【００１１】
図２に、同時式分光計に取り付けたＸ線管を示し、この分光計は、試料テーブル30と、取り付け板32と、例えば基準面として使用できる表面部34と、多数の測定チャンネル用のハウジング36と、被検体又は試料40に対して対称に配置した２個のチャンネル42，44とをそなえる。照射効率の観点から、管の窓６と試料40との間の距離をが最短距離となるようにすることが重要である。図から明らかなように、管の厚み及び円錐部16の形状がこの点で極めて重要である。管自体の最適化と関連し取り付けることにより生じる二次的な条件に支配された上述の厚さと形状の最適化により、管の有効寿命、測定速度、解像度などとしての照射効率の点で十分な利得が得られる。
【００１２】
図３に、逐次式分光計におけるＸ線管の取り付け状況を示し、この逐次式分光計は、Ｘ線管１と試料40との間の実現可能な取り付け距離が、入射側のコリメータ50のための空間により制限され、このコリメータは、好ましくは位置を変えることのできる幾つかの部分からなり、その結果、比較的大きな空間を占め、その空間にＸ線管のジオメトリーが適合しなければならない。この作用距離の最適化は、やはり円錐部16を好適な形状にすることを要求し、同時式分光計の位置に対応するジオメトリーによって同様の形状になる。この逐次式分光計は、結晶タレット52と、検出装置54とをそなえ、この検出装置54は、図示の実施例では一例として、第１検出コリメータ56、ガスイオン化検出器58、第２検出コリメータ60及びシンチレーション検出器62を有する。両者の位置は、およそ45°の円錐角の円錐形状に帰結する。ジオメトリー又は電子光学的理由から、他のパラメータで望ましい場合には異なる角度を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のＸ線管の線図的断面図である。
【図２】放射線源としてＸ線管を取り付けた同時式分光計の関連部分を示す線図的一部断面図である。
【図３】この発明のＸ線管の形式のＸ線源を有する逐次式分光計の関連部分を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  Ｘ線管
２  エンベロープ
４  コネクターソケット
６  窓
８  カソードスリーブ
10  電子エミッター
14  アノード
16  円錐部
20  フランジ
22  表面
30  試料テーブル
32  取り付け板
34  表面部
36  ハウジング
40  試料
42  チャンネル
44  チャンネル
50  コリメータ
52  結晶タレット
54  検出装置
56  第１の検出コリメータ
58  ガスイオン化検出器
60  第２の検出コリメータ
62  シンチレーション検出器
【図１】
0003769029.tif 000002
【図２】
0003769029.tif 000003
【図３】
0003769029.tif 000004