JPS6122545A - Ｘ線管 - 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】 本発明はＸ線管、特に電子輝度の高い微小焦点を作り出
すことができる微小焦点式Ｘ線管に係る。

微小焦点式Ｘ線管は工業、医学、科学など、応用分野は
広（なるばかりである。その数多い用途＋７）中ニハマ
イクロエレクトロニクス工業におけるＸ線ＩＪ　）グラ
フィ、金属工業における非破壊試験、医学における腫瘍
の診断、すなわち乳癌の早期発見などがある。

これまでにも多くの微小焦点式Ｘ線管が開発されて現在
使用されているが、これら周知のものはまだ全（満足で
きるものとはいえない。周知のＸ線管の生み出す焦点は
、大抵１６０〜７５０　ミクロン程度のものであるが、
多くの用途では１００ミクロンまたはそれ以下と、これ
よりずっと小さな焦点が求められている。他にこれ位小
さな焦点を作れる周知のＸ線管では、輝度が足りない。

さらに焦点が小さくしかも輝度も高いＸ線管もあるが、
これらは構成が非常に複雑で高価につ（上、通常は磁界
を生成するために重い磁石が必要であり、および／′！
ｉ＋たは個々の用途毎に電極を特別な幾何学的配置にす
ることが必要である。

本発明の目的は上述のような面で利点を有する微小焦点
式Ｘ線管を提供することである。

より詳細に言うと、本発明の目的は、輝度の高い微小焦
点を形成し得ると共に、構成が単純かつ小型化されてお
り、個々の用途の要件に従って広範囲の電圧、電流、お
よび焦点の大きさで動作できる微小焦点式Ｘ線管を提供
することである。

本発明によると、真空エンベロープから成り、前記エン
ベロープ内の陰極が電子ビームを発生し、前記エンベロ
ープ内の標的陽極が電子ビームの衝突全党けてその中に
ある窓を通してエンベロープ外部にＸ線を発生し、前記
陰極と標的陽極との間にある電極システムが前記標的陽
極に電子ビームが衝突する前にその電子ビームを制御す
る微小焦点式Ｘ線管であって、前記陰極は電流密度が高
（て均等であり輝度の高い電子ビームを放出する電子ビ
ーム放出面を有するピアス銃型式のディスペンサ陰極で
あり、前記電極システムが、前記ディスペンサ陰極を取
囲みかつ電子ビームを初期的に集束するビーム集束構造
を有するピアス銃型式の第１開口電極と、第１電極の前
方に間隔をあけて配置されかつ電子ビームの流れを制御
するための電位がかかるように構成された第２開口電極
と、前記第２電極の前方に配置されて電子ビームが前記
標的陽極に衝突する前にさらに電子ビームを集束するさ
らに別の電極手段とを含んでいることを特徴とするＸ線
管が提供される。

以千に説明する本発明の好適実施態様では、最後に挙げ
たさらに別の電極手段は、第２電極の前方に間隔をあけ
て配置されておりかつ電子ビームをさらに集束するため
の電位がかかるように構成された第３の開口電極と、第
３電極の前方に間隔をあけて配置されておりかつ電子ビ
ームをさらに集束するための電位がかかるように構成さ
れた第４の開口電極とを含んでいる。

Ｘ線管において一般的に用いられる従来型式の陰極線管
電子銃の代わりに、本発明のｘｍ管はディスペンサ陰極
と、このディスペンサ陰極を取囲むピアス鏡型の集束電
極とを用いている。ピアス銃は普通マイクロ波管に用い
られるものであるが、このような用途では電子ビームを
微小な点に集束する必要はないため、主として電子ノイ
ズを防止するための層流を作り出すのに使用されている
。

ピアス銃集束電極はビームをその初めの直径の約２分の
１から３分の１に集束するが、これでは微小焦点Ｘ線管
にはまだまだ不十分である。しかし本発明による新規の
Ｘ線管は、ピアス銃型式のディスペンサ陰極を用いて電
流密度が均等で高り４、−輝度も高いビーム金供する。

また電子顕微鏡のシステムにいくらか似た電極システム
も含まれており、電子ビームが標的陽極に衝突する前に
それを集束する働きをする。このように、マイクロ波管
に使用される従来型のピアス銃が最終的電子ビーム径を
元の直径の約２分の１から３分の１にするのに対し、本
発明のＸ線管は電子ビーム径を元の約１６分の１ｔたは
それ以下にする。

以下により詳細な説明をするが、微小焦点式Ｘ線管は本
発明のもつ以上のような特徴に従って構成されることに
よって、径が非常に小さく（４０ミクロン程度の）、電
子輝度の高いＸ線スポットを生み出すことができ、しか
も個々の用途における要件に従って変化する電圧、電流
、焦点の大きさなどを含むいろいろな動作条件に幅広く
対応できる。もう１つ重要な利点は、本発明のＸ線管は
磁石や特別の幾何学的配置をもつ複雑な電極システムを
必要としないため、非常に簡単でコンノ３クトな形に構
成できる点である。

本発明のその他の特徴および利点については、以下の説
明から明らかとなろう。

ここに添付図面を参照しなから釈明する本発明は単なる
例示である。

第１図に示されたＸ線管は、例えばガラスまたはセラミ
ックス製の真空エンベロープ２から成り、真空エンベロ
ープ２は１端部で電子銃アセンブリ３を取囲んでおり、
また反対側の端部では電子ビームが衝突して窓５を通し
てＸ線を管の外側に向けて放出する標的陽極４を含む陽
極アセンブリを取囲んでいる。電子銃アセンブリ３につ
いては第２図により詳細に後述することにする。陽極ア
センブリは従来型式のもので良いが、標的陽極４はタン
グステンめっきした銅製とし、油などの冷却流体が循環
できるように中空構造とする。管の窓５もベリリウムな
どの従来型の構造で良い。標的陽極から発生されたＸ線
は、従来構造のＸ線管の場合と同様、窓５から出る前に
まず非集束７アラデーケージ６を通過する。

しかし電子銃アセンブリ３の方は特殊な構成であって、
第２図により詳細に示されている。図示のように、電子
銃アセンブリ３はディスペンサ陰極ｌＯから成る陰極ア
センブリを含み、ディスペンサ陰極１０は電流密度が均
等で高く、輝度も、高い電子ビームを放出する電子放出
表面１１を有する。陰極１０は導線１３を経由して電流
の供給を受けるヒータフィラメント１２より間接的に加
熱される。

ディスペンサ陰極１０の電子放出面１１は開口電極１４
に取囲１れており、開口電極１４はピアス銃型式でもあ
り電子ビームに初期的集束効果を与えるビーム集束構造
を有している。したがって陰極の電子放出表面１１は断
面円形のビームを放出するべく円形形状とし、電極１４
は陰極の電位となるが、従来のピアス銃構造と同様陰極
表面１１から放出させるビームを元の直径の２分の１ま
たは３分の１に集束するべ（凹形形状とする。

但し従来のピアス銃と異なる点は、電極１４と標的陽極
４（第１図）の間の電極システムの中にさらに３つの開
口電極が含まれる点である。つまり開口電極１５はピア
ス型集束電極のすぐ前にあって電子ビームの電流を制御
する電位がかかるように構成されている。開口電極１６
は電極１５のすぐ前にあり、電子ビームをさらに集束す
るための電位がかかるように構成されている。そして平
面部分１７ａとビーム集束部分１７ｂを含む電極１７は
電極１６のすぐ前にあり、電子ビームをさらに集束する
ための電位がかかるように構成されている。

電極１５，１６．１７およびフィラメントヒータ１２を
含む陰極アセンブリへの電気的結線は、管の基部を貫通
する導体ピン２０を通って行われる。

さらに陰極アセンブリは内側対流熱遮蔽２１と外側放射
遮蔽２２も含み、どちらも金属製で周知の構造のもので
ある。

図示の構造では、ディスペンサ陰極１０の電子放出表面
１１は直径１〜２ａｓ＋のものである。ピアス型集束電
極１４は電子ビームの直径を約２分の１に縮小するよう
に構成されている。電極１５は電極１４の０．８〜１．
２２鱈前方に、望ましくは１．９篩前方に配置されてお
り、電子ビームの電流を制ａするべり２００〜１．５０
０ボルトの電位がかかるように構成されている。電極１
６は電極１５の１．６〜２．４−１望ましくは２．０閣
前方に配置されており、８００〜１．５００ボルトの電
位がかかるように構成されていてその開口部を通過する
電子ビームに対して集束作用を与える。電極１７の平面
部分１７ａは電極１６の１．６〜２．４　ａｎ、望まし
くは２．０問前方に配置されており、１，０００〜５，
０００ボルトの電位がかかるように構成されていて電子
ビームにさらに集束作用を与えるため、電子ビームの直
径は最終的に、ディスペンサ陰極１０の電子放出表面１
１から放出された時の元の直径の１６分の１またはそれ
以下まで小さくなる。陽極・陰極電圧は５ｋＶから１０
０ｋＶまで変化し得る。また電子流は２ｍＡから２０ｍ
Ａまで変化できる・このようなＸ線管では電子ビーム輝
度（Ｂｌが１１００ｋ／ｓｎ２で４０ミクロンから１，
５００ミク四ンの間の大きさのスポットを作り出すこと
ができ、動作時間としては１．　ＯＯＯ時間期待できる
ことがこれまでに分かつている・このような微小焦点Ｘ
線管は、特に乳癌の早期発見に有用であることも分かつ
ている。

以上、本発明を１つの好適実施態様に関連して説明して
来たが、この他多くの変更ができるし用途も数多くある
ことは理解されるであろう。例を挙げると、ピアス型集
束電極１４の角度を変えて、例えば特定の用途に適する
ようにその集束作用を強めることなどもできる。さらに
電圧の作用範囲についても、管の大きさを変えることに
よって拡大することができる。

本発明のその他多くの変形例、修正例、および用途は明
らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って構成された微小焦点Ｘ線管の１
つの形式を示す長手方向の断面図、第２図は、第１図の
Ｘ線管の電子銃を示す拡大図である０ ２・・・真空エンベロープ、３・・・電子銃アセンブリ
、４・・・標的陽極、５・・・窓、１０・・・デイスペ
ンサ陰極、１１・・・電子放出面、１２・・・ヒータフ
ィラメント、１４・・・ピアス銃型開口電極、１５〜１
７・・・開口電極、２１．２２・・・熱遮蔽。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空エンベロープ、このエンベロープ内にあって
   電子ビームを発生させる陰極、該エンベロープ内にあっ
   て電子ビームが衝突し内部の窓を通して該エンベロープ
   の外部に放出されるＸ線を発生させる標的陽極、および
   上記電子ビームを該標的陽極に衝突する前に制御するべ
   く該陰極と標的陽極との間にある電極システムより成る
   微小焦点式Ｘ線管であって、前記陰極は電流密度が高く
   均等であり輝度の高い電子ビームを放出する電子放出面
   を有するピアス銃型式のディスペンサ陰極であり、前記
   電極システムが、前記ディスペンサ陰極を取囲みかつ電
   子ビームを初期的に集束するビーム集束構造を有するピ
   アス銃型式の第１開口電極と、第１電極の前方に間隔を
   あけて配置されかつ電子ビームの電流を制御するための
   電位がかかるように構成された第２開口電極と、前記第
   ２電極の前方に配置されて電子ビームが前記標的陽極に
   衝突する前にさらに電子ビームを集束するさらに別の電
   極手段とを含んでいることを特徴とするＸ線管。
2. （２）前記さらに別の電極手段が、第２電極の前方に間
   隔をあけて配置されかつ電子ビームをさらに集束するた
   めの電位がかかるように構成された第３開口電極を含む
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のＸ線
   管。
3. （３）前記第３電極が前記第２電極に向き合う平面部分
   と、前記平面部分の前方にあって前記電子ビームをさら
   に集束するビーム集束部分とを含んでいることを特徴と
   する、特許請求の範囲第２項に記載のＸ線管。
4. （４）前記第２電極が平坦状であり、第１電極の前方に
   ０．８〜１．２ｍｍ距離をあけて配置されることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１〜３項の何れかに記載のＸ
   線管。
5. （５）前記第２電極が前記第１電極の前方に１．０ｍｍ
   距離をあけて配置されていることを特徴とする、特許請
   求の範囲第４項に記載のＸ線管。
6. （６）前記第３電極が平坦状であり、前記第２電極の前
   方に１．６〜２．４ｍｍ距離をあけて配置されているこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第２項または第３項に
   記載のＸ線管。
7. （７）前記第３電極が前記第２電極の前方に２．０ｍｍ
   距離をあけて配置されていることを特徴とする、特許請
   求の範囲第６項に記載のＸ線管。
8. （８）前記ディスペンサ陰極が円形状をしており、その
   直径が１〜２ｍｍであることを特徴とする、特許請求の
   範囲第１〜７項の何れかに記載のＸ線管。
9. （９）前記ディスペンサ陰極の直径が１．５ｍｍである
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第８項に記載のＸ線
   管。
10. （１０）前記ディスペンサ陰極がその中に配置されたヒ
    ータフィラメントにより間接的に加熱され、端部壁が前
    記電子放出面を形成していることを特徴とする、特許請
    求の範囲第１〜９項の何れかに記載のＸ線管。
11. （１１）前記ヒータフィラメントを取囲む熱遮蔽をさら
    に含むことを特徴とする、特許請求の範囲第９項に記載
    のＸ線管。