JPH06215710A - 異種波長ｘ線を発生可能なｘ線発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異なる波長の複数のＸ線を同時に発生するこ
とができ、それら個々のＸ線の強度をそれぞれ独自に調
節可能であり、しかも小型であるＸ線発生装置を提供す
る。 【構成】 ターゲット２は、電気絶縁領域５によって２
つのＸ線焦点領域４ａ，４ｂに分けられている。加熱に
よりフィラメント３ａ，３ｂから飛び出した電子が個々
のＸ線焦点領域４ａ，４ｂに衝突し、ラインフォーカス
のＸ線Ｒ１及びポイントフォーカスのＸ線Ｒ２が同時に
発生する。各Ｘ線焦点領域４ａ，４ｂは互いに異なる金
属によって形成されていて、それらから発生するＸ線Ｒ
１，Ｒ２は、互いに波長が異なっている。絶縁領域５を
設けてあるので各Ｘ線Ｒ１，Ｒ２の強度を独自に調節で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線を発生するＸ線発
生装置、特に異なる波長のＸ線を発生できるＸ線発生装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にＸ線発生装置は、通電によって発
熱して電子を放出するフィラメント、すなわち陰極と、
そのフィラメントに対向して配置されたターゲット、す
なわち対陰極又は陽極とによって構成される。また、フ
ィラメントから放出される電子が所望の焦点形状でター
ゲットに当たるように電子の流れを制御するウエネルト
も多く用いられる。このＸ線発生装置では、ターゲット
に電子が高速で衝突したときにそのターゲットからＸ線
が放射される。そしてこのときに放射されるＸ線の波長
は、ターゲットの材質によって決定される。

【０００３】Ｘ線発生装置を使用する機器の１つとして
Ｘ線回折装置が広く知られている。このＸ線回折装置で
は、例えば、測定対象である試料にＸ線を照射し、そし
て試料で回折したＸ線をＸ線検出器で検出することによ
り、その試料の組成や、内部結晶構造等を判定する。

【０００４】上記のＸ線回折装置には、測定方法に応じ
て構造の異なる種々の装置がある。これら種々のＸ線回
折装置は、波長の異なったＸ線をＸ線源として要求する
ことが多い。例えば、通常広く用いられている広角ゴニ
オメータは銅（Ｃｕ）ターゲットから発生されるライン
フォーカスのＸ線を要求することが多い。一方、微小部
Ｘ線回折装置はクロム（Ｃｒ）ターゲットから発生され
るポイントフォーカスのＸ線を要求することが多い。

【０００５】また、広角ゴニオメータで液体、非晶質等
に関して構造解析測定、いわゆる動径分布関数の測定を
行う場合には、銅、モリブデン（Ｍｏ）、そして銀（Ａ
ｇ）の各ターゲットから発生する互いに波長の異なるＸ
線で個別に測定を行って、得られたデータを繋ぎ合わせ
て評価を行う。

【０００６】以上のように、Ｘ線回折装置においては、
異なる波長のＸ線をＸ線源として用いる場合がある。こ
のような要求を満足するため、従来、一対のフィラメン
ト及びターゲットから成る独立したＸ線管球を複数個設
置し、それらのうちの１つを電源の切り換えによって選
択して使用するようにしたＸ線発生装置がある。

【０００７】また、別の装置として、異種金属から成る
複数のＸ線焦点領域を備えたターゲットに１つのフィラ
メントを対向して配置し、フィラメント又はターゲット
のいずれか一方を平行移動することにより、フィラメン
トから飛び出す電子が衝突するターゲット金属を切り換
えるようにしたＸ線回折装置も知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、独立し
たＸ線管球を複数個設置した方式の従来のＸ線発生装置
は、装置全体がきわめて大型になること及び異なる波長
のＸ線を同時に発生できないとことという問題を有して
いた。また、フィラメント又はターゲットのいずれか一
方を平行移動させてＸ線の波長を選択するようにした従
来のＸ線発生装置は、やはり異なる波長のＸ線を同時に
発生できないという問題を有していた。また、Ｘ線の波
長を選択するに際してフィラメントを平行移動する場合
には、ターゲットのＸ線放射位置が変化してＸ線の光軸
がズレるという問題があった。

【０００９】本発明は、従来のＸ線発生装置における上
記の問題点を解消するためになされたものであって、異
なる波長の複数のＸ線を同時に発生することができ、そ
れら個々のＸ線の強度をそれぞれ独自に調節可能であ
り、しかも小型であるＸ線発生装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係るＸ線発生装置は、回転軸線に沿って隣
接して設けられた異種金属から成る複数のＸ線焦点領域
を備えたターゲットと、各Ｘ線焦点領域の間に設けられ
た電気絶縁領域と、個々のＸ線焦点領域に対向して配置
された複数のフィラメントと、各Ｘ線焦点領域に対応し
て設けた複数のＸ線取出窓とを有することを特徴として
いる。

【００１１】

【作用】個々のフィラメントには個別且つ同時に電流が
流されて電子が同時に放出される。各フィラメントから
放出された電子は、異種金属から成るターゲットのＸ線
焦点領域に個別に照射される。よって、各Ｘ線焦点領域
から波長の異なったＸ線が同時に発生し、これらは異な
るＸ線取出窓から外部へ個別に取り出される。

【００１２】こうして同時に取り出された波長の異なる
Ｘ線によって、異種のＸ線回折測定が同時に行われる。
ターゲットそれ自体は１個であってそれに複数種のＸ線
焦点領域が形成されているだけなので、フィラメントと
ターゲットの１対から成るＸ線管球を複数個設置する場
合に比べてＸ線発生装置の全体形状が小型になる。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明に係るＸ線発生装置をＸ線回
折装置に用いた場合の実施例を示している。同図におい
て、Ｘ線発生装置１は、円錐形状の外周面を有するター
ゲット２と、そのターゲット２の手前側に配置された２
個のフィラメント３ａ及び３ｂとを有している。ターゲ
ット２は、例えば銅（Ｃｕ）によって形成された円錐状
の帯状表面である第１Ｘ線焦点領域４ａと、例えばクロ
ム（Ｃｒ）によって形成された同じく円錐状の帯状表面
である第２Ｘ線焦点領域４ｂと、そして両Ｘ線焦点領域
４ａ，４ｂの間に帯状に位置する電気絶縁領域５とによ
って形成されている。第１フィラメント３ａは第１Ｘ線
焦点領域４ａに対向し、第２フィラメント３ｂは第２Ｘ
線焦点領域４ｂに対向している。ターゲット２及びフィ
ラメント３ａ，３ｂのまわりは真空状態に保持されてい
る。

【００１４】ターゲット２を支持する駆動ユニット６の
中には、ターゲット２及びフィラメント３ａ，３ｂのま
わりを真空で塵のない状態に保持するための軸封装置
や、ターゲット２を高速回転させるためのダイレクトド
ライブモータや、ターゲット２を冷却するための冷却水
循環路等が格納されている。ターゲット２は、冷却水に
よって冷却されながら、ダイレクトドライブモータによ
って駆動されて軸線Ｌのまわりに高速で回転する。

【００１５】Ｘ線発生装置１の側壁には、２つのＸ線取
出窓２２ａ及び２２ｂが形成されている。これらの窓
は、Ｘ線を通過させることが可能な材料、例えばベリリ
ウム（Ｂｅ）等によって形成されている。

【００１６】Ｘ線発生装置１の右側に広角ゴニオメータ
７が配設され、Ｘ線発生装置１の手前側に微小部Ｘ線回
折装置８が配設されている。広角ゴニオメータというの
は、測定対象である試料にＸ線を照射し、その試料で回
折した回折線をＸ線カウンタによって検出することによ
りその試料の組成等を判別する装置であり、特に試料に
入射する入射Ｘ線に対する回折線の回折角度（一般に角
度２θと呼ばれる）を広い範囲でＸ線カウンタによって
走査する形式のＸ線回折装置である。微小部Ｘ線回折装
置というのは、試料の一つの微少部分やきわめて微少な
試料を測定対象とするものであって、ポイントフォーカ
スのＸ線源から放射されたＸ線をコリメータによって微
小断面のＸ線ビームに成形し、そのＸ線ビームを微少試
料等に照射してＸ線回折測定を行うというものである。
広角ゴニオメータ７及び微小部Ｘ線回折装置８は共に、
Ｘ線発生装置１のＸ線取出窓２２ａ及び２２ｂに対応す
る位置にＸ線取り込み用の窓２３を備えている。

【００１７】図４は、図１のＸ線発生装置に付設される
電気回路の一実施例を示している。同図の右側にＸ線発
生装置１、フィラメント３ａ，３ｂ、そしてＸ線焦点領
域４ａ及び４ｂを備えたターゲット２が示してある。

【００１８】第１フィラメント３ａには第１フィラメン
ト電源９が接続され、そして第２フィラメント３ｂには
第２フィラメント電源１０が接続されている。これらの
電源は、それぞれ、第１管電流制御回路１１及び第２管
電流制御回路１２から出力される制御信号に基づいた大
きさの電流を、それぞれ、第１フィラメント３ａ及び第
２フィラメント３ｂに供給する。各フィラメント３ａ，
３ｂとターゲット２との間には高圧電源１３が接続され
ている。この高圧電源１３は、管電圧制御回路１４から
出力される制御信号に基づいた大きさの電圧を各フィラ
メント３ａ，３ｂとターゲット２との間に印加する。

【００１９】ここにいう管電流とは、加熱されたフィラ
メント３ａ，３ｂから飛び出した電子がターゲット２に
到達するときにその逆方向に流れる電流のことである。
一方、管電圧とは、フィラメント３ａ，３ｂとターゲッ
ト２との間に印加される電圧のことである。通常、管電
流と管電圧との積（管電流×管電圧）の値はターゲット
２に加えられる負荷と呼ばれており、この負荷について
の最大許容値はターゲット２を構成する金属材料及びタ
ーゲット２に付設される冷却装置の冷却能力等に応じて
一定の値が決められている。例えば、従来広く用いられ
ているＸ線発生装置では、銅（Ｃｕ）ターゲットに関し
て１８ｋｗ程度の最大許容負荷が決められている。ター
ゲット２に加わる負荷がこの最大許容負荷を越えると、
ターゲット２が異常発熱して損傷するおそれがある。

【００２０】上記の管電圧は、分圧回路１５によって検
出され、バッファアンプ１６を介して管電圧制御回路１
４にフィードバックされる。第１フィラメント３ａ及び
第２フィラメント３ｂのそれぞれについての管電流はバ
ッファアンプ１７及び１８を介して第１管電流制御回路
１１及び第２管電流制御回路１２にフィードバックされ
る。

【００２１】管電圧バッファアンプ１６の出力並びに管
電流バッファアンプ１７及び１８の出力は負荷判定回路
１９にも送られる。この負荷判定回路１９は、それらの
信号に基づいて、例えばＬＥＤ等の複数の発光セグメン
トから成る表示装置２１及び電圧遮断回路２０を駆動す
る。

【００２２】本実施例に係るＸ線発生装置は以上のよう
に構成されているので、第１フィラメント電源９からの
給電により第１フィラメント３ａが発熱し、同時に第２
フィラメント電源１０からの給電により第２フィラメン
ト３ｂが発熱する。またその時、高圧電源１３の作用に
より、ターゲット２の第１Ｘ線焦点領域４ａと第１フィ
ラメント３ａとの間及び第２Ｘ線焦点領域４ｂと第２フ
ィラメント３ｂとの間に管電圧が印加される。

【００２３】各フィラメント３ａ及び３ｂが発熱すると
それらから電子が飛び出し、その飛び出した電子が管電
圧によって加速されて各Ｘ線焦点領域４ａ及び４ｂに衝
突する。そして電子が衝突した部分のＸ線焦点領域４ａ
及び４ｂからＸ線が放射される。図１に示すように、第
１Ｘ線焦点領域４ａから放射されてＸ線取出窓２２ａに
よって外部へ取り出されるＸ線Ｒ１はラインフォーカス
を有している。一方、第２Ｘ線焦点領域４ｂから放射さ
れてＸ線取出窓２２ｂによって外部へ取り出されるＸ線
Ｒ２はポイントフォーカスを有している。また、これら
のＸ線Ｒ１及びＲ２は、各Ｘ線焦点領域４ａ及び４ｂを
形成する材料、すなわち銅（Ｃｕ）及びクロム（Ｃｒ）
に応じた、それぞれ異なる波長を有している。

【００２４】これらのＸ線Ｒ１及びＲ２は、同時に発生
するので、広角ゴニオメータ７によるＸ線回折測定及び
微小部Ｘ線回折装置によるＸ線回折測定は同時に行われ
る。

【００２５】図４において、第１フィラメント３ａに関
する管電流は第１管電流制御回路１１及び第１フィラメ
ント電源９によって独自に制御され、一方、第２フィラ
メント３ｂに関する管電流は、第２管電流制御回路１２
及び第２フィラメント電源１０によって独自に制御され
る。従って、ラインフォーカスのＸ線Ｒ１のＸ線強度及
びポイントフォーカスのＸ線Ｒ２のＸ線強度は、それぞ
れ、独自に希望する値に設定できる。そのため、広角ゴ
ニオメータ７及び微小部Ｘ線回折装置８のＸ線回折測定
の条件を他方に左右されることなく自由に設定できる。

【００２６】ところで、ターゲット２に加えることがで
きる最大許容負荷は、一定の値に制限されていて、それ
を越えることはできない。本実施例では、図４に示した
負荷判定回路１９によってその負荷制御を行っている。
すなわち、負荷判定回路１９は、第１フィラメント３ａ
に関する管電流、第２フィラメント３ｂに関する管電流
及び両フィラメント３ａ及び３ｂに関する管電圧のそれ
ぞれを入力し、各フィラメント・ターゲット対に関する
管電圧×管電流の値、すなわち負荷を算出し、さらにそ
れらを加算して負荷の総和を算出し、その算出結果を最
大許容負荷として予め設定された値と比較する。その比
較の結果、ターゲット２にかかっている実際の負荷が最
大許容負荷を越える場合には、電源遮断回路２０を作動
させて第１フィラメント電源９、第２フィラメント電源
１０及び高圧電源１３への給電を遮断して安全を確保
し、さらに表示装置２１にその旨を表示して作業者に告
知する。

【００２７】図２は、本発明にかかるＸ線発生装置の他
の実施例を示している。この実施例では、円錐面状のＸ
線焦点領域に代えて円筒面状のＸ線焦点領域２４ａ及び
２４ｂを用いている。そして、両Ｘ線焦点領域２４ａ，
２４ｂから、いずれもラインフォーカスのＸ線Ｒ３及び
Ｒ４が同時に取り出される。もちろん、Ｘ線焦点領域２
４ａ及び２４ｂは、異なる波長のＸ線を発生するため
に、互いに異なる金属によって形成されている。

【００２８】図３は、Ｘ線発生装置のさらに他の実施例
を示している。この実施例は、異なる材質の金属によっ
て形成された２つのＸ線焦点領域２４ａ，２４ｂから、
いずれもポイントフォーカスの、しかし互いに波長の異
なる２つのＸ線Ｒ５及びＲ６を同時に取り出す。

【００２９】以上、いくつかの好ましい実施例をあげて
本発明を説明したが、本発明はそれらの実施例に限定さ
れるものではない。例えば、Ｘ線焦点領域とフィラメン
トとの対数は、実施例のような２組に限られず、３組以
上とすることができる。

【００３０】本発明にかかるＸ線発生装置を用いるＸ線
回折装置は、図１に示したような、広角ゴニオメータと
微小部Ｘ線回折装置とから成るシステムに限られず他の
任意の構成とすることができる。

【００３１】図４に示した回路では、第１フィラメント
３ａ−第１Ｘ線焦点領域４ａ対に管電圧を印加する高圧
電源と、第２フィラメント３ｂ−第２Ｘ線焦点領域４ｂ
対に管電圧を印加する高圧電源とを共通の電源１３によ
って賄った。しかしながら、各対に対して個別の高圧電
源を設けることもできる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、異なる金属材料によっ
て形成された複数のＸ線焦点領域に対応させて個々にフ
ィラメントを設け、各フィラメントに同時に管電流及び
管電圧をかけることにしたので、異なる波長の複数のＸ
線を同時に発生することができる。

【００３３】また、各Ｘ線焦点領域の間に電気絶縁領域
を設けたので、発生される個々のＸ線の強度をそれぞれ
独自に調節できる。

【００３４】さらに、１個のフィラメントと１個のター
ゲットとから成るＸ線管球を複数個設置する構造に比べ
てＸ線発生装置の全体の形状がきわめて小型である。

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＸ線発生装置をＸ線回折装置に用
いた場合の一実施例を示す斜視図である。

【図２】本発明に係るＸ線発生装置の他の実施例を示す
斜視図である。

【図３】本発明に係るＸ線発生装置のさらに他の実施例
を示す斜視図である。

【図４】図１の実施例に用いられる電気回路の一例を示
す回路図である。

【符号の説明】

２ ターゲット ３ａ 第１フィラメント ３ｂ 第２フィラメント ４ａ 第１Ｘ線焦点領域 ４ｂ 第２Ｘ線焦点領域 ５ 電気絶縁領域 ９ 第１フィラメント電源 １０ 第２フィラメント電源 １９ 負荷判定回路 ２２ａ Ｘ線取出窓 ２２ｂ Ｘ線取出窓 ２４ａ 第１Ｘ線焦点領域 ２４ｂ 第２Ｘ線焦点領域 Ｌ ターゲットの回転軸線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸線に沿って隣接して設けられた異
   種金属から成る複数のＸ線焦点領域を備えたターゲット
   と、各Ｘ線焦点領域の間に設けられた電気絶縁領域と、
   個々のＸ線焦点領域に対向して配置された複数のフィラ
   メントと、各Ｘ線焦点領域に対応して設けた複数のＸ線
   取出窓とを有することを特徴とする異種波長Ｘ線を発生
   可能なＸ線発生装置。
2. 【請求項２】 フィラメントに電流を供給するためのフ
   ィラメント電源が上記複数のフィラメントに対して個々
   に設けられることを特徴とする請求項１記載の異種波長
   Ｘ線を発生可能なＸ線発生装置。
3. 【請求項３】 フィラメントとターゲットとの間に印加
   される管電圧と、フィラメントとターゲットとの間を流
   れる管電流との積によって表される負荷に関し、個々の
   フィラメント・ターゲット対の負荷の総和と許容最大負
   荷とを比較する負荷判定装置を設けたことを特徴とする
   請求項２記載の異種波長Ｘ線を発生可能なＸ線発生装
   置。