JP7370899B2

JP7370899B2 - Ｘ線管

Info

Publication number: JP7370899B2
Application number: JP2020029358A
Authority: JP
Inventors: 辰光小澤
Original assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2020-02-25
Filing date: 2020-02-25
Publication date: 2023-10-30
Anticipated expiration: 2040-02-25
Also published as: JP2021136083A

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線管に関する。

一般に、Ｘ線管では、陰極フィラメントから放出された電子を陽極ターゲットに衝突させて、Ｘ線を発生させている。発生したＸ線は、真空外囲器の出力窓から出力される。陽極ターゲットでは、電子が衝突すると、Ｘ線を発生すると同時に２次電子が発生し、この２次電子が陽極ターゲット以外の部分に衝突して不純線を励起する場合がある。
特に、分析用Ｘ線管においては、高純度のＸ線を出力し、分析精度を向上することが要求されている。

特開平５－１３５７１８号公報特開平９－８２２５２号公報特開平１１－２２４６２６号公報

本実施形態の目的は、分析精度を向上することができるＸ線管を提供することにある。

本実施形態のＸ線管は、
Ｘ線を透過する出力窓が設けられた真空外囲器と、前記真空外囲器内に設けられ、前記出力窓に対向する陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットを囲むように設けられた収束電極と、前記収束電極の外側に設けられ、前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極フィラメントと、を備え、前記収束電極において、前記陽極ターゲットに面する内周面は、前記陽極ターゲットと同じ材質のコーティング層でコーティングされている。

図１は、本実施形態のＸ線管１の一構成を概略的に示す断面図である。図２は、図１に示したＸ線管１の内部構造を示す斜視図である。図３は、図１に示したＸ線管１の内部構造を示す平面図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

図１は、本実施形態のＸ線管１の一構成を概略的に示す断面図である。ここで説明するＸ線管１は、例えば分析用Ｘ線管である。

Ｘ線管１は、真空外囲器２と、陽極ターゲット３と、陽極支持体４と、収束電極５と、陰極フィラメント６と、陰極支持体７と、を備えている。

真空外囲器２は、先端部分の外径が徐々に細くなっており、先端は平坦になっている。Ｘ線を透過する出力窓８は、真空外囲器２の平坦な部分が設けられている。出力窓８は、Ｘ線の減衰が少ない材料、例えばＢｅ（ベリリウム）で形成されており、また、数１０～数１００μｍの厚さを有している。

陽極ターゲット３、陽極支持体４、収束電極５、陰極フィラメント６、陰極支持体７などは、真空外囲器２の内部に設けられている。

陽極ターゲット３は、出力窓８に対向するように配置されている。陽極ターゲット３は、円板状に形成されており、例えば、Ｒｈ（ロジウム）、Ｗ（タングステン）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）等で形成されている。陽極支持体４は、全体的に先端ほど細くなるように形成されており、例えばＣｕ（銅）で形成されている。陽極支持体４は、その先端において陽極ターゲット３を支持している。

収束電極５は、陽極ターゲット３を囲むように設けられている。収束電極５は、陽極ターゲット３とは異なる材料で形成されており、例えば、鉄（Ｆｅ）、ステンレス等で形成されている。陰極フィラメント６は、収束電極５の外側に設けられ、陽極ターゲット３に照射する電子９を放出するものである。陰極支持体７は、収束電極５の外側に設けられ、陰極フィラメント６を支持している。陰極支持体７は、例えばステンレスで形成されている。

収束電極５において、陽極ターゲット３に面する内周面５Ａは、陽極ターゲット３と同じ材質のコーティング層１０でコーティングされている。コーティング層１０は、ロジウム（Ｒｈ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）等で形成されている。例えば、陽極ターゲット３がＲｈ（ロジウム）で形成された場合には、同じＲｈのコーティング層１０が適用され、陽極ターゲット３がＷ（タングステン）で形成された場合には、同じＷのコーティング層１０が適用される。コーティング方法としては、メッキ、溶射、蒸着等が適用可能である。

なお、Ｘ線管１の外側において、出力窓８の前方には、測定資料２０及び検出器２１が配置されている。出力窓８を透過したＸ線２２が測定資料２０に照射されることで、測定資料２０は蛍光Ｘ線２３を励起し、励起された蛍光Ｘ線２３はスリットや分光結晶等の機構を通して検出器２１で検出される。そして、検出器２１では、検出された蛍光Ｘ線２３に基づき、測定資料２０を構成する物質が分析される。

図２は、図１に示したＸ線管１の内部構造を示す斜視図である。図３は、図１に示したＸ線管１の内部構造を示す平面図である。
収束電極５は、円筒状に形成され、その一部に切欠部５Ｂを有している。内周面５Ａは、円筒状に形成され、陽極ターゲット３のほぼ全周（陰極フィラメント６と対向する一部分を除いて）を囲んでいる。コーティング層１０は、内周面５Ａのほぼ全体に亘って形成されている。
陰極支持体７は、切欠部５Ｂに設けられ、収束電極５とは電気的に絶縁されている。すなわち、図３に示すように、収束電極５と陰極支持体７との間には、絶縁材３０が介在している。絶縁材３０は、例えばセラミックスで形成されている。
収束電極５の印加電圧は、陰極フィラメント６及び陰極支持体７の印加電圧より高く、陽極支持体４の印加電圧より低い。

次に、本実施形態にかかるＸ線管１の作用・効果について説明する。
図１に示すように、Ｘ線管１の動作状態では、陰極フィラメント６から電子９が発生する。電子９は、陰極フィラメント６と陽極ターゲット３との間の電位差の電圧で加速されると共に、収束電極５によって収束され、陽極ターゲット３に衝突して、Ｘ線２２を発生する。陽極ターゲット３で発生したＸ線２２は、そのほとんどが出力窓８の方向に出射される。発生したＸ線２２は、出力窓８を透過して、測定資料２０に照射される。

一方、陽極ターゲット３では、電子９が衝突したときに、Ｘ線２２と同時に２次電子２４を発生する。２次電子２４は、陽極ターゲット３の全周方向へ散乱し、一部の２次電子２４は、収束電極５の内周面５Ａに衝突する。収束電極５は、陽極ターゲット３とは異なる金属材料によって形成されているため、２次電子２４が収束電極５に直接衝突した場合、本来必要とされるＸ線２２とは異なる波長のＸ線（不純線）が励起される。このような不純線は、分析精度の悪化を招く一因となる。

本実施形態では、収束電極５の印加電圧が、陰極フィラメント６及び陰極支持体７の印加電圧より高く、陽極支持体４の印加電圧より低いため、陽極ターゲット３で発生した２次電子２４は、収束電極５に吸収される。これにより、不純線を発生し得る部分、例えば陽極支持体４などへの２次電子２４の衝突を抑制することができる。
また、収束電極５の内周面５Ａには、陽極ターゲット３と同じ材質のコーティング層１０がコーティングされている。収束電極５に向かって散乱した２次電子２４が内周面５Ａのコーティング層１０に衝突した際、Ｘ線が励起される。コーティング層１０で発生したＸ線は、陽極ターゲット３で発生するＸ線２２と同等波長の真正なＸ線である。
したがって、Ｘ線管内での不純線の発生を抑制することができる。

これにより、陽極ターゲット３で発生したＸ線２２のみならず、コーティング層１０で発生したＸ線も、測定資料２０の分析に利用することができ、高強度のＸ線出力を得ることができる。また、不純線が低減されるため、高純度のＸ線出力を得ることができる。
以上説明した本実施形態によれば、分析精度を向上することができるＸ線管を提供することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…Ｘ線管２…真空外囲器３…陽極ターゲット４…陽極支持体
５…収束電極５Ａ…内周面５Ｂ…切欠部
６…陰極フィラメント７…陰極支持体８…出力窓８
１０…コーティング層
３０…絶縁材

Claims

Ｘ線を透過する出力窓が設けられた真空外囲器と、
前記真空外囲器内に設けられ、前記出力窓に対向する陽極ターゲットと、
前記陽極ターゲットを囲むように設けられた収束電極と、
前記収束電極の外側に設けられ、前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極フィラメントと、
前記陰極フィラメントを支持する陰極支持体と、
前記陽極ターゲットを支持する陽極支持体と、
を備え、
前記収束電極において、前記陽極ターゲットに面する内周面は、前記陽極ターゲットと同じ材質のコーティング層でコーティングされ、
前記収束電極の印加電圧は、前記陰極フィラメント及び前記陰極支持体の印加電圧より高く、前記陽極支持体の印加電圧より低い、Ｘ線管。
前記コーティング層は、ロジウム（Ｒｈ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）のいずれかによって形成されている、請求項１に記載のＸ線管。
前記収束電極は、円筒状に形成されるとともに、その一部に切欠部を有し、
前記陰極支持体は、前記切欠部に設けられ、
前記収束電極と前記陰極支持体との間に絶縁材が介在している、請求項１に記載のＸ線管。