JPS6012656A - 集束度の異なる電子ビ−ム光学系を有した走査電子ビ−ム計算断層撮影スキヤナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般に、引算断層撮影Ｘ線伝送スキャナにＸ
線を発生ずるための走査電子ビームを制御する技術に係
り、特に、集束度の異なるビーム光学系を使用してスキ
ャナの全分解能を改善することに係る。

従来の技術 Ｘ線伝送スキャナシステムには多数の色々な形式のもの
があり、Ｂｏｙｄ氏の米国特許第４　、３５２．０２１
号を含む多くの文ｉ：ｉＪに述べられている。上記特許
に開示されたシステムでは、電子銃により高真空の室内
に電子ビームが発生される。ビーム内の電子は静電気に
よって互いに反発するためにビームはその発イ］二点か
ら次第に太くなる。ビームは、充分に広がったところ゛
乙磁気レンズ（ソレノイド）及びダイポール偏向磁石を
通り、該磁石はビームを曲げる【屈曲平面内で）と同時
に、円錐形の真空室の遠方端に配置されたタングステン
のターゲットに沿って方位方向にビームを走査する。説
明を明瞭化するため、以下に述べることを良く理解され
たい。電子ビームの屈曲面は、人４・１及び偏向ビーム
の軸とスキャナの軸を含む平面である。又、屈曲面は、
スキャナの半径方向平面でもある。電子ビームの横方向
平面は上記屈曲面に垂直であり、偏向ビームの軸を含ん
でいる。又、」二足横方向平面は走査平面とも称する。

これら面の位置は、偏向された電子ビームが走査管内を
回転するにつれて連続的に変化する。上記半径方向は、
偏向された電子ビームに垂直な半径平面内の方向である
。方位方向は、この半径方向及びスキャナの軸に垂直で
ある。軸方向はスキャナの軸に平行である。

上記のソレノイドは、ビームをターケンｌ−上の小さな
スポットに集束し、これにより、電子ビームスポットの
大きさに基づいた有効焦点スポットサイズをもつＸ′ａ
ビームが発生される。電子ビーム路全体にわたり、ビー
ム自体の力は、その空間電荷、即ち、互いに反発する電
子によって左右される。この反発により、最小ビームス
ボソトサイズ（ひいては、Ｘ線ビームの有効焦点スポッ
トサイス）が限定され、このサイズは、単位ビームの光
学拡大の場合及びビーム軸に対して円筒対称の場合には
、電子銃における最初のビームくびれのサイズに等しい
。

以上の説明では、ダイポールの集束特性が円筒対称でな
いことが無視され°ζいる。一般に、ダイポールは、屈
曲平面よりも横方向平面の方が集束度が大きい。これに
より、ソレノイド／ダイポール組合せ体の主要点は屈曲
平面よりも横方向平面の方がターゲットにより接近させ
られる。従って、単にヒー１、光学的な理由で（即ぢ、
空間電荷が無視できるような電子ビームに対し）、方位
方向く横方向）の電子ビームスボッ１−サイズが半径方
向（屈曲平面）ビームスボンドサイズより小さくなる。

これは、スキャナの全空間分解能からみれば望ましい特
性である。というのは、Ｘ線の有効焦点サイズが方位方
向（走査方向）には小さいが、電子ビームの半径方向１
１Ｊ（走査方向に直角な）に相当する軸方向には大きな
ものとなり、これは、以下で明らかとなるように、ター
ゲットの角度を調整することによって補償できるか゛ら
である。この点については、方位方向のビームスボア　
１・中がＸ線及び電子に対して同じであることに注意さ
れたい。

発明の構成 上記した所望の集束特性は、２つの平面における主要点
の相対的な変位によって左右される。以下−の説明で明
らかとなるように、空間電荷が制限されたビームの場合
には、集束度の異なるビーム光学構成体を使用していて
、２つの平面内の主要点の変位によって左右されないよ
うな本発明の好ましい実施例を用いることによって、同
様の然もより重要な効果が得られる。実際に、簡単な薄
いレンズの近似体を用いてこの効果を示すことができる
。この条件の下では集束度が異なっても、空間電荷を無
視できるような非常に低電流のビームについては光学的
に何ら効果が現われない。

−Ｃ的に非円筒対称のビームを形成すると（集束度の相
違によって）、ビーム自体の空間電荷によるビーム自体
の反発が減少する。ビーム電流が大きいと、円筒ビーム
の場合に比べて方位方向のビームスボンドサイズを相当
に減少するような効果が上記作用から得られ、然も半径
方向のビームスポットＩｌｌは適度に増加するだけであ
って、同じ集束度差に対し低電流ビームのスボッ１司１
ｊよりも大きくなる必要はない。もちろん、必要ならば
、ターゲットの用爪を調整してこの半径方向増加を補償
することができる。主として、集束度差とターゲット角
を適切に選択することにより、大きなビーム電流におい
てＸ線の有効焦点スポットの寸法を実質的に減少し、ス
キ中すの全分解能を改善することができる。

集束度が異なるごとにより得られる効果は、計算され、
実験によって確認されている。

空間電荷が制限された電子ビームの場合には、屈曲平面
よりも横方向平面におい゛ζ集束度を大きくするごとに
よってのみ方位方向のビーム＋１１を小さくできること
に注意されたい。一般に、ビームは、ターゲットに当た
る前に、屈曲平面内でくびれてはならない。方位方向の
ビーム′す°イズの減少ば、横方向平面内でのビーム包
絡線の初期傾斜のみによって決定されるものではなく、
両手面内でのビームのふるまいによっても左右される。

このモードで使用する時のスキャナの重要な要素は、ダ
イポール磁石の内部に設置される１組の磁気４極コイル
である。これらのコイルは、複合磁気レンズ（ソレノイ
ド、ダイポール、４極コイル）の集束度の相違を最適な
ものにするために使用される。又、ダイポールの磁界ば
回転するから、４極電流は、ダイポール電流と同期して
２倍の周波数で走査されねばならない。

本発明の好ましい実施例を上記で簡単に述べたが、これ
については以下で詳細に説明すると共に本発明を一般的
に説明する。本発明は、ｌ′Ｌ空室を画成する手段と、
該室の１つの位置に空間型？；ｉ７が制限された電子ビ
ームを発生してこれを第２の位置へ案内する手段と、電
子ビームが当たることによりＸ線を発生ずる形式の細長
いターゲット（これも上記室内に配置される）とを備え
た走査電子ビーム計算断層撮影スキャナに係る。又、こ
のスキャナは、電子ビームをターゲットの長さに沿って
走査してターゲットの長さに沿“った全ての点に電子ビ
ー１、を当で、ターゲットによってＸ線を発生さ−Ｕて
放射さ−Ｕるような構成体も（Ｉｆ＃えている。

本発明によれば、この構成体は、成る平面の方がその直
交平面よりも低い収斂度で電子ビームを収斂させる手段
を偏えており、これにより、ターゲットとの衝突点にお
いてビームの断面は一般的に１４１円形となり、ターゲ
ットの長さに沿った全ての点でその寸法が一定となる。

好ましい実施例において、電子ビームに異なった収斂度
を与えそしてビームの断面形状を楕円形に保つと共にそ
の大きさを一定に保つ」−記の手段は、電子ビームをタ
ーゲット十のスポットに集束する手段を含み、この集束
手段は、′１１′に、ビームの走査路に沿ったいかなる
瞬間においても、ビームの走査平面における集束度を、
−その瞬間の半径方向平面の集束度よりも大きなものに
する。これは、特に、１組の磁気４極コイルを含むダイ
ポール磁石の組立体によって達成される。

以下、添イ」図面を参照し本発明及びその好ましい実施
例を詳細に説明する。

実施例 さて、添４１図面の第１図には、本発明によって構成さ
れた走査電子ビーム計算断層撮影スキャナが参照番号１
０で一般的に示されている。以下で説明する本発明の部
分を除りば、このスキャナ１０は、Ｂｏｙｄ氏の特許第
４，３５２，０２１号に開示されたスキャナ、及び／又
は本出願人の１９８２年１０月１４日イ（Ｊの米１月特
ａり出）′９．１１第４３４．２５２号（以下、ｌｌ　
ａ　ｎ　ｄ特許出願と称する）に開示されたスキャナと
同じである。このため、スキャナ１０ば、真空室１６の
１つの区分１４を画成する手段１２と、真空室１６の第
２の区分２０を画成する手段１８と、真空室に作用する
真空ポンプ２１とを備えている。電子銃２２及びそれ自
体の真空ポンプ２１を含んでいて、真空室１〔；の最後
部端に配置された手段は、空間電荷が制限された電子ビ
ーム２４を発生するように動き、ごの電子ビームは室区
分１４を経て連続的に延びるようにｙＰ平方向に室区分
１４の最前端へと案内され、ここて、後述するように作
用する。電子銃２２と室区分Ｉ４の最前端との間の電子
ビーム２４の１ｌＪｉ面は、円形である。

第１１図に示されたように、室区分２０を画成する手段
１８は、少なくとも室区分１４から下方及び外方にう一
−バ（＝Ｊげされるような程度まで、若干目釘ｒ状の室
区分を画成するように構成される。この室区分の最前端
において、スキャナ１０は、電子ビーム２４の衝突によ
ってＸ線２８　（第１Ａ図）を発生ずるよ・）な形式の
１組のターゲットを備えている。典型的なターゲラＩ・
２６は、一般的に円弧の形状であり、室区分２０の最前
端において該区分２０の内部に延びている。第１Ａ図に
最も良く示されたよ・うに、ターゲットは一連の段々面
３０を形成し、これらの面はターゲットの全長に延びて
いると共Ｃに、室区分２０の最前端に向いていて、電子
ビーム２４をさえ切り、その結果、電子ビーム２４がこ
れらの面に当たってＸ　Ｍビーム２８が発生される。電
子ビーム２４をターゲツト面３０に案内する方法は、本
発明の部分を（ｊ・１成するものであり、これについて
は以下に述べる。ここでは、発生されたＸ　＋Ｖｌ！ビ
ーＪ、の有効焦点スポットの軸方向中を減少するように
上記面３０が入って来る電子ビームに対して成る角度に
されることを述べれば充分であろう。Ｘ線ビーム２８は
、恵＠（図示せず）を通して多数の検出器３２の１つへ
と上方に向けられる。スキャナの全作動は、３４で部分
的に示されたコンピュータ処理手段によって制御される
。

以上に述べた全スキャナ１０を構成する各要素は、前記
のＢｏｙｄ氏等の特許及び／又は本出願人の特許出願第
４３４，２５２号の部）Ｉ）を構成するものであるから
、ここで４Ｊこれ以」二説明しない。詳細な説明につい
ては、１ｌｏｙｄ氏等の特許及びＩｆ　ａ　ｎ　ｄ特許
出願を参照されたい。この点に一ノい°ζば、スキャナ
１０が、本発明の部分を１ｊＦＩ成しない他の要素（ご
こに開示しない）であって、全スキートすの作動に必要
もしくは所望されるような要素を含んでもよいごとに注
意されたい。これら要素の説明についても、Ｉｔ　ｏ　
ｙ　ｄ氏等の′］、テ許及びＲａｎｄ特許出願を参１（
（（されたい。

本発明によれば、スキャナ１ｏは、ソレノイドコイル３
６及びダイポールコイル３８の組立体を６ｆｆｆえてお
り、ダイポールコイル３８は１組の磁気４極コイル４０
を含んでいる。これら３つの要素、即ら、ソレノイドコ
イルと、ダイポールコイルの８、■立体と、ｌ　＆Ｊｌ
の４極コイルは、当業技術で個々には知られているが、
これらが本発明によって組合わされ−ご、室区分１６の
最前端及び室区分２゜Ｏ）ｉυｊわ；１．：に全（１ｊ
）成体４２が作られ、これは、ビーム２４を典型的なタ
ーゲラ１へ２６の長さに沿って走査せしめて、段々面３
ｏの長さに沿った全ての点で段々面３０の１つにビーム
２４を当て、ターゲットからＸＨｉ２８を発化し”ζ射
出せしめる。以下で述へるように、上記要素の構成体４
２は、電子ビーム２４の収斂度を半径方向平面よりも走
査平面において人きく保ら、従って、電子ビーム２４の
１９１面は、ターゲットとの衝突点においては、一般的
に楕円形となり（円形ではなり）、ターゲットの長さに
沿った全ての点においてその大きさが一定にされる。更
に、ターゲットとの衝突点における電子ビームの断面形
状の向きは、ビームの走査路に対して固定される。特に
、ここに示す実施例では、衝突点に°おける楕円形ビー
ムの長軸はその走査路に対して常に直角である。以下で
述べるように、これば、集束度の異なる光学系を用いて
電子ビームをターゲット上のスポットに集束するように
ダイポールコイルと組合わせた４極コイル４０によって
達成される。従って、これを用いて、Ｘ線ターゲット上
のスポットの方位方向り°イスを、前記したようにビー
ムが空間電荷制限された時の円形ビームスポットで可能
なり゛イスよりも減少することができ、ひいては、スキ
ャづ川０の全分解能を改善するごとができる。

本発明は、第２Ａ図ないし第２Ｇ図に最も良く示されて
いる。先ず、第２Ａ図を説明すれば、電子ビーム２４が
円弧状ターゲット２６に幻して走査モードで概略的に示
されている。この概略図において、電子ビームの円弧状
走査路が４４で示されており、これはターゲットの１つ
の弧の長さに相当する。第２Ｂ図に最も良く示されたよ
うに、の走査路は、互いに垂直なＡ（方位方向）軸とＲ
（半径方向）軸との交点によって所与の点が決まる。方
位方向軸はビームの移動方向にあり、そして半径方向軸
はこれに対して垂直である。全構成体４２ば、第２Ｂ図
に最も良（示されたように、電子ビーム２４をターゲッ
ト２６の面３０上のスポット４６へと集束する。本発明
によれば、このスポットは一般的に楕円形であって、タ
ーゲット２６の長さに沿った全一（の点でその大きさが
固定され、そして重要なごとに、その長軸は走査路に対
して常に直角で、即ち半径方向にあり、一方、その短軸
は常に力位方向にある。上記したように、これば、第２
Ｃ図、第２１）図及び第２Ｅ図に概略的に示された集束
度の異なる光学系によって得られる。

第２Ｃ図、第２Ｄ図及び第２Ｅ図に示されたように、構
成体４２は、広がりつつある電子ビーム２４（第２Ｄ図
及び第２Ｅ図に点４ｊｌｆで示された）をさえ切り、そ
して方位方向平面及び半径方向平面に異なった集束度で
このビームをターゲラＩ・２６（これも第２Ｄ図及び第
２Ｅ図に点線で示されている）″集束“する。第２１〕
図に示されたように、半径方向平面における集束ビーム
の収斂度は、走査平面におけるビームの収斂度より実質
的に小さい。従って、ターゲットにおける（実際には構
成体４２とターゲット２６との間に延びるビーム長さの
全ての点にお＆、Ｊる）ビーノ・断面は、第２Ｃ図に最
も良く示されたように、楕円形である。

この楕円の長袖は半径方向にありそして短軸は方位方向
にあることを注意されたい。前記したように、ビー１４
．４がターゲット２６の長さに沿って走査される時に、
楕円形断面の長軸は常に半径方向に保たれ、即ら、走査
路に垂直に保たれるが、その短軸は常に走査路に正接す
るように保たれる。

集束度の異なるビーム光学系を設ける理由は、ターゲッ
ト２６の位置の走査平面にビームのくびれの位置を維持
しつつ、半径方向平面においてビ−ム中を増加するよう
に電子ビーム２４の収斂度を減少するためである。これ
により、空間電荷が制限されたビーム内の電子の相互反
発が円形断面ビームの場合の相互反発に比べて減少され
、従って、走査平面におりるビームのくびれのサイズ−
これは、ターリ゛ソト上の電子ビームスボッ１〜の方位
方１１旧１＋［）ａである−が減少される。この１１１
Ｄ、はＸ　線Ｌ−’−ムの有効焦点スポットの方位方向
ｒｌ＋でもあるから、スキャナの空間分解能が改善され
る。電子ビームスポットの方位方向１１１がこのように
減少されると、その半径方向［ＩＩ　Ｄ　ｒが増加され
る。従って、電子ビームスポットが楕円形となる。ター
ゲットにおけるこの楕円の向き、及び２つの平面間の集
束度の差は、ダイポール内の４極コイルによって制御さ
れる。電子ビームスポットの半径方向中が増加されても
何ら問題が生しることはない。というのは、Ｘ線ビーム
の有効焦点スポットの軸方向Ｉｌｌ　４よこの半径方向
中のみによって左右されるのではなく、ターゲットの面
３０の角度を変えることによって減少できるからである
。

これは、クーゲット２６の面３０と、電子ビーム２４及
びＸ線ビーム２８との間の相互関係を概略的に示した第
２Ｆ図及び第２Ｇ図に最も良く示されている。

第２Ｆ図は、電子ビームが半径方向平面においてターゲ
ットの面３０にいかに当たるかを特に示している。電子
ビームがターゲソＩ・に当たることにより生じるＸ線ビ
ーム２８が同じ平面におい“ζ示されている。入って来
る電子ビームとタープ・ノドの面は成る角度関係にある
ので、Ｘ線ビームの有効焦点スポットの軸方向Ｉｌｌ　
Ａは、電子ビームスポットの半径方向ｒｌ＋　Ｄ　、よ
り実質的に小さいことに注意されたい。第２Ｆ図から明
らかなように、入って来るビームとターゲットの面との
角度関係を変えて、電子ビームスポットの半径方向中と
Ｘ線ビームの有効焦点スボッ１−の軸方向中との関係を
同じ平面内で変えることができる。然し乍ら、電子ビー
ムとターゲットの面との角度関係を適切なものにするだ
けで、半径方向平面内のＸ線ビームの有効焦点スポット
の軸方向中を同し平面における電子ビームスポットより
狭くできることに注目するのが重要である。これは、Ｘ
線ビームに対し、同じ平面内で電子ビームのサイズを実
１際上減少する必要なくこのようにサイズを減少するの
と同じ作用を有する。一方、電子ビームとタープ・ノド
の面との間に同じ角度関係が与えられた場合には、電子
ビームとターゲットの面との間の実際の角度には拘りな
く、走査平面におけるＸ線ビームの有効焦点スポットの
方位方向１１１がこの同じ平面における電子ビームスポ
ットの中に等しくなることが第２Ｇ図から明らかとなろ
う。それ故、走査平面においてＸ線ビームの有効焦点ス
ポットのサイズを減少するためには、走査平面において
電子ビームスポットのサイズを減少することが必要とな
る。」二足したように、集束度の異なるビーム光学系を
設けるごとにより、半径方向平面でのビームサイズを犠
牲にして、走査平面内で電子ビームスポットを減少する
ことができる。これにより生じる楕円形ビームスポット
を、その長袖が半径方向平面内に来るように方向付けず
れば、電子ビームとターゲットとの角度関係によって、
この平面内でのイ」加的な巾を補償することができる。

これと同時に、この角度関係によって補償することの出
来ない走査平面内の短軸が、必要な小ささにされる。こ
れにより、Ｘ線ビームの有効焦点スボ・ノドの全断面形
状は、空間電荷が制限された円筒対称の電子ビームを用
いることによって可能となるものよりも小さくなり、ひ
いては、スキャナ１０の全分解能が改善される。

本発明を更に充分に理解するため、空間電荷か制限され
た楕円形電子ビーム特性の理論について以下に説明する
。それ自体の力（静電及び磁気）の作用のもとて均一な
電流密度を有した楕円形断面の電子ビームの包絡綿を表
す方程式は、次ぎの通りである。

ｄ２”　ｘ＋　ｙＸ　３ （１） ｄｚ”　ｘ＋ｙ　ｙ３ （υし、Ｘは半径平面におりる横方向寸法であり、ｙは
走査平面における横方向寸法であり、２は電子の運動方
向であり、 Ｓはそれ自体の力を示すものであり、 εはビーム放射度である。

パラメータＳは次式で表される。

５＝２ｒｒｔ　ηｏ　［／ｌ５Ａｒ 但し、Ｉｎは電子の静止質量（ボルト）であり、η。−
３０Ωは自由空間の抵抗値であり、Ｋば電子鏡のパービ
アンスであり、 １５．アは飽和ビーム電流であって、 これは次式で表される。

ｊｓＡｔ　−１（（Ｔ　（１＋”Ｆ／　２　ｍ）　）　
””但し、′１゛はビーム電子の運動エネルギ（ボルト
）である。

スキャナ内でビームが次第に広がる部分は円筒対称であ
る。この場合、弐（１１は次のようになる。

ｄ％　２ｒ　ｒ’ 但し、ｒはビームの半径である。

この式の解決は、他の文献に示されている。ここで取り
上げる場合には、電子銃における所Ｊ４のビームくびれ
半径に対して磁気レンズでのビーム包絡体半径を計算す
るためにこの式が主として使用される。

ビームの収斂部について式（１）を解くには、数値解析
が必要である。ここでは、４次界関数までの項を含むテ
ィラー級数の項の解を使用するにの解は次の通りである
。

３） 但しｓ　ｚ　＝２０　＋　ｈ ごこで、ザフィソクス″０″は、２の各増分に対する初
期状態を示している。

ｙの導関数についても同様の式で表される。

集束度の異なるビーム光学系の利点を説明するため、は
ヌ原型走査電子ビームＸ線管を示ず４莫型を使用し、式
（１１を用いてビーム包絡綿の計算を行っ）と。

磁気レンズは、薄いレンズの近似体によって説明する。

使用した固定パラメータは次の通りである。電子ビーム
の運動エネルギー１０旧＜ｅＶ　、ビーム放射度−１１
，０π闘ｍｒ　、銃からレンズまでの距離−２００ｃｍ
、レンズからターゲソＩ−：Ｉ：での距離−２００ｃｍ
、レンズ（両生面）におりるビーム半径（半ｒｌ＋半最
大値）−５，０ｃｍ。各組の条件に対し、走査（ｙ）平
面におりるビーム包路体の初期傾斜を、横方向のビーム
くびれがターゲットで生じるように選択した。（これは
、必ずしも、ターゲットでビームｔｌ＋を最小にするた
めの条件ではないが、一般的にこのような最適な状態に
近いものである。）使用した可変パラメータは次の通り
である。走査平面のレンズ強度□半径平面のレンズ強度
−０（円筒）　、０．０８ｍ−’及び０．１６ｍ−’、
ビーム電流−〇、３００ｍ八、６００ｍＡ及び９００ｍ
Ａ。（半ｒｌ＋半最大値ビーム包絡体については、包絡
体内部の電流がこれら値の３／４である。Ｓの対応値は
、０．１．８７５ｘｔｏ−’、３．７５ｘｌＱ−４，５
，６２５Ｘ１０−４である。

計算結果が第３図、第４図及び第５図にｘ、ｙビーｌ、
包絡曲線で示されている。これらは、集束度の差が増加
するにつれ−Ｃビームスポットの横方向中が減少するこ
とを明確に示している。Ｘ線の自効焦点スポットの軸方
向ｔｉＪを電子ビームスポットの半径方向中の１１５に
減少するようなターゲット角を仮定すると、Ｘ線有効焦
点スポットの形状ば第６図に示したようになる。各々の
ビーム電流に対し、ス；１−ヤナの分解能を決定するＸ
線ビーム有効焦点スポソ１−の方位方向＋１Ｊは集束度
の差を増加することによって必要に応じて減少できるが
、Ｘ線ビームの有効焦点スポットの軸方向１目よゆっく
り増大するだけであることが分かろう。例えば、９００
ｍＡの電子ビームの場合には、集束度の差を０から０．
１６ｍ−’までｊ曽力■することによって得られるＸ線
ビーム有効焦点スポットの力位方向直径は５．３の係数
で減少するが、その軸方向の直径は２．０の係数で増加
するにｊ過ぎない。この増加は、ターゲット角を変える
ことによって更に少なくすることができる。

３５０ｍ＾、１００ＫｅＶの電子に対し“ζ原型スキャ
ナで実際に測定したビーム形状が第７図に示されている
。これらの測定値は、５１初値と同し傾向を示している
が、レンズにおける実際のビーム断面が厳密に円形では
ないから厳密には対応してはいない。

以上の説明を要約すれば、集束度の異なる電子ビーム光
学系を走査電子ビーム計算断層撮影スキャナに使用して
、軸方向ビームスボッＩ・１１１をあまり増加せずにＸ
線ビームの方位方向有効焦点スポラＩ・中を減少できる
ことが示された。この効果は、空間電荷が制限された楕
円形電子ビームの性り１によって得られるもので、ビー
ムが半径方向平面よりも走査平面においてより強力に集
束されて、一般に、走査平面内でのくびれが最初に半径
方向平面でのくびれに非常に接近して生じる場合にのみ
得ることができる。スキ中すの偏向グイボールは当然電
子ビームを所要のやり方で集束するが、補助的な磁気４
極コイルをダイポール及びソレノイドと共に使用して集
束度の差を最適なものにすると共に、ビームがターゲッ
トに沿って走査される時にこの差を一足に維持すること
が必要である。

以上の説明を更に要約すれば、種々の平面、特に半径方
向平面と走査平面との間の特定の位置関係について全ス
キャナを説明したことに注意されたい。明らかなように
、この位置関係は、電子ビームとターゲットとの間の物
理的な角度関係と共に集束度の異なる電子ビーム光学系
を用いることによってＸ線ビームの有効焦点スポラ１−
の断面積を減少できるという本発明範囲から逸脱せずに
、変えることができる。換言すれば、スキャナＩＯは、
本発明から逸脱せずにその種々の要素間に異なった位置
関係を与えるように段重できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によつ゛Ｃ構成された走査電子ビーム
計算断層スキャナを示す概略図、第１Ａ図は、第１図の
スキャナの１部分を形成するＸ線発生ターゲット組立体
を示す概略図、第２Ａ図及び第２Ｂ図は、第１図のス：
１−ヤナが、特定の断面形状をもつ電子ビームを第１Ａ
図Ｏ）Ｘ線発生ターゲットにいかに案内して、Ｘ線を発
生ずるかを示した概略図、 第２Ｃ図、第２Ｄ図及び第２１Ｌ図は、第１図に示した
スキャナの集束度の異なるビーム光学系が走査平面より
も半径平面において電子ビーＪ、の収斂度をいかに小さ
くするかを示した概略図、第２Ｆ図及び第２Ｇ図は、互
いに１ｐ名働するターゲソ１〜及び電子ビームがいかに
して軸方向中を改善してＸ線ビーム有効焦点スボ・ノド
を形成するかを示す概略図、 第３図は、第１図に示された形式のスキャナにおいてレ
ンズからターゲットまでの１００ＫｅＶ電子ビームの計
算ビーム包絡線（ＨＷＨＭ）を、特にビーＪ、が円筒対
称で且つビーム電流が０１３００．６００．９００ｍＡ
の場合について示したグラフ、第４図は、第３図に示し
たグラフと同様であるが、（１、０８ｍ−’のレンズ集
束度差（１／ｆｙ−１／ｒｘ）で形成された楕円形ビー
ムについて、ｙ　（力位力量）包絡綿を上方にプロット
しそしてＸ（半径方向）包絡綿を下方にプロソトシて形
成したグラフ、 第５図は、第４図に示されたグラフと同様であるが、０
．ｌＧｍ−’のレンズ集束度差について示したグラフ、 第６図は、上記パラメータを有しているが、ターケラ１
−の角度によって軸方向の寸法が１１５に減少されたよ
うな楕円形電子ビームで形成された計算：Ｘ線有効焦点
スポットを示す概略図、そして第７図は、１００ＫｅＶ
　、３５０　ｍＡ電子ビームに対し、レンズ集束度差を
は一〇、１６ｍ−’にして実験的に測定したビーム包絡
綿を示すグラフである。 １０−スキャナ、１４−室区分、１Ｇ−真空室、２〇−
室区分、２１−・−真空ポンプ、２２−電子銃、２４−
電子ビーム、２６−ターゲット、２　Ｌ−Ｘ線ビーム、
３０−ターゲットの面、３２−検出器、３６−・ソレノ
イドコイル、３８−ダイポールコイル、４０−磁気４極
コイル、４２−構成体。 ｌ　ＦＩＧご２Ｂ ＦＩＧ、−４ ＦＩＧ、−５

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空室を画成する手段と、空間電荷が制限された
   電子ビームを上記室の１つの位置に発生してこれを第２
   の位置へ案内する手段と、上記電子ビームが当たるごと
   によってＸ線を発生ずる形式の細長いターゲットと、上
   記第２の位置にあって、上記ビームを上記ターゲットの
   長さに沿って走査して上記ターゲットの長さに沿った全
   ての点に上記ビームを当て、上記ターゲットでＸ線を発
   生させてここから放射させるようにする構成体とをＯｊ
   ｕえ、この構成体は、上記電子ビームを上記ターケン１
   〜上のスポットに収斂させる手段を含め、この手段は、
   成る平面の方がその直交−１１′面、１；りも低い収斂
   度で上記ビームを収斂！Ｉ−るよ・月、ンロしめ“ζ、
   」二足ビーム内の電子の相互反発を減少すると共に、上
   記ビームが上記ターゲットとの衝突点において収斂度の
   大きい平面の方向にビーム寸法が小さくなるようＧこし
   、これにより、形成されるビームスポットが一般的に楕
   円形となり且つ上記ターリーソ１−の長さに沿った全て
   の点で大きさが一定となるようにすることを特徴とする
   走査電子ビーム旧算断層撮影スキャナ。
2. （２）真空室を画成する手段と、」−配室の１−′）の
   位置に電子ビームを発生してこれを第２の位置へ案内す
   る手段と、上記電子ビームが当たることによってＸ線を
   発生ずる形式の細長いターゲットと、」二足第２の位置
   にあって、」−記ヒーｌ、を上記ターゲットの長さに沿
   って走査して上記ターゲットの長さに沿った全ての点に
   上記ビームを当て、上記ターゲソ１−でＸ線を発生させ
   −にこから放射させるようにする構成体とを備え、この
   構成体は、上記電子ビームを上記ターリーソト上のスポ
   ットに集束さ−Ｕる手段を」二足第２の位置に含み、こ
   の集束手段は、上記走査路に沿ったいかなる瞬間にも、
   上記ビームの移動平面の力が、該移動平面に直角で且つ
   その瞬間に電子ビームの軸を含むような平面よりも大き
   な集東強疫を示すことを特徴とする走査電子ビーム計算
   Ｕｒ層撮影スキヤリ−０
3. （３）走査電子ビーム計算断層撮影スキャナにＸ線を発
   生ずる方法において、真空室をｉ！！ｉｉ成し、該室の
   １つの位置に電子ビームを発生してこれを第２の位置へ
   案内し、上記電子ビームの衝突によってＸ線を発生ずる
   形式の細長いターゲットを上記室の第３の位置に設け、
   そして上記第２の位置におい′Ｃ１上記ビームを上記タ
   ーゲットの長さに沿って走査して上記ターゲットの長さ
   に沿った全ての点にビームを当て、上記ターゲ７１でＸ
   線を発生させてここから放射せしめるという段階を備え
   、上記の走査段階は、上記第２の位；ξから上記クーゲ
   ット上のスポットに上記ビームを集束するという段階を
   含み、この集束段階により、上記電子ビームは、その走
   査路に沿ったいかなる瞬間にも、上記ビームの移動平面
   の方が、該移動平面に直角で且つその瞬間に電子ビーム
   の軸も含むような平面よりもより強く収斂されることを
   特徴とする方法。