CN1698175A

CN1698175A - X射线装置

Info

Publication number: CN1698175A
Application number: CNA2004800000684A
Authority: CN
Inventors: 下野隆; 清水克则
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2005-11-16
Also published as: WO2004064106A1; JP2004265602A; EP1596417A1; US7206381B2; US20050141669A1

Abstract

一种X射线装置，X射线管壳(1)将从阴极(18)照射的电子束向靶(36)进行冲撞，从而射出X射线。在X射线管壳(1)工作时，每隔一定时间转动磁铁部(40)，定位在规定的转动位置上。通过磁铁部(40)的旋转，使永久磁铁(42)形成的磁场发生变化，电子束在靶(36)上的照射位置进行移动。由此，电子束向靶(36)上的新的位置进行照射，产生与初期性能相等的X射线量。

Description

X射线装置

技术领域

本发明涉及将电子束向靶进行照射产生X射线的X射线装置。

背景技术

以往，作为X射线装置，比如已知有一种微焦点(マイクロフオ一カス)X射线发生装置中使用的透过型微焦点X射线发生管壳(以下简称为X射线管壳)。该X射线管壳小型，可将检查物与X射线源接近地配设，能增大放大倍率，可进行超紧密的X射线透过检查。

但是，此类X射线管壳中，是将电子束朝靶照射产生X射线的，靶的微小面积上照射大的电力的电子束，该电子束的能量几乎都变为热，故靶劣变，而靶存在寿命的问题。为此，在透过型微焦点X射线发生装置中，将装置做成可开放的结构，需要将靶定期地进行更换，导致结构复杂、大型且高价。

近年来，开发了小型、结构简单的密封的X射线管壳。但是，由于靶的热劣变而寿命变短，焦点尺寸为5μm的场合，2W左右的输入是靶的极限。

为此，比如作为延长靶的寿命的结构，已知有一种在真空容器内配设有将电子束进行照射的阴极及将来自该阴极的电子束进行照射而产生X射线的靶，将该靶朝与电子束的轴向正交的方向可移动地进行配设，将该靶通过真空容器外部的磁铁进行移动，使靶上电子束照射的位置不同，当靶的电子束照射的某一位置寿命到了的场合，通过磁铁使靶移动，以恢复初期的性能的结构(比如，参照日本专利特开平3-22331号公报(第2页-第3页，图1))。

但是，如上所述，将真空容器内的靶进行移动的场合，在将靶本身做成可移动的同时，需要配设用于移动靶的磁铁等，存在结构复杂的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种以简单的结构实现长寿命化的X射线装置。

本发明的实施例的X射线装置，包括：将电子束进行照射的阴极；被该电子束照射而产生X射线的靶；使该靶上被电子束照射的照射位置移动的磁铁部。因此，曾将电子束照射产生X射线的靶上的照射位置即使到了寿命，也可通过旋转磁铁部，将电子束的照射位置移动至靶的其他位置，因而可得到初期的性能，实现长寿命化。

附图说明

图1是表示本发明的实施例的微焦点X射线发生管壳的剖视图。

图2是表示图1的X射线管壳的俯视图。

图3是将图1的X射线管壳的真空管壳的卡止孔放大表示的剖视图。

图4是将其他实施例的X射线管壳的外装金属件放大表示的剖视图。

图5是表示其他实施例的X射线管壳的俯视图。

图6是表示又一实施例的X射线管壳的俯视图。

具体实施方式

以下，作为本发明的实施例的X射线装置，参照附图对微焦点X射线发生装置的透过型的微焦点X射线发生管壳(以下简称为X射线管壳)进行说明。

图1表示的是X射线管壳1的剖视图。X射线管壳1具有作为保持真空气密的真空容器的真空管壳2。该真空管壳2具有圆筒状的筒状部3，在该筒状部3上形成用于安装真空排气用的排气管(未图示)的排气管安装部4。该排气管安装部4将真空管壳2进行真空排气后，进行密封。

在筒状部3的基端侧(图中下端侧)安装有圆环凸缘状的管壳安装构件5。该管壳安装构件5具有多个螺钉插通孔6。将用于固定管壳安装构件5的螺钉插通螺钉插通孔6。在管壳安装构件5的背面侧(图中下面侧)形成用于安装防止冷却用的油漏出的O形环(未图示)的环状的安装槽7。

在成为筒状部3的基端侧的管壳安装构件5的背面侧安装有使基端侧封闭的双层筒状的玻璃容器11。在玻璃容器11的开放的外筒的前端，金属性的圆环状的外筒连接体12通过熔接等一体地安装在玻璃容器11上。该外筒连接体12被焊接在管壳安装构件5上，从而气密地封固。

另外，在玻璃容器11的内筒的内周侧形成有封闭内筒的封闭部13。而且，在玻璃容器11的内筒的前端，金属性的圆环状的内筒连接体14通过熔接等一体地安装在玻璃容器11上。该内筒连接体14的前端连接有支承体15。

在支承体15的前端安装有圆环板状的保持体16。该保持体16的内部安装有阴极保持体17。并且，该阴极保持体17上安装有阴极18。该阴极18内置有未图示的灯丝，对该灯丝加热，以放出热电子束。

另外，阴极18，在其基端侧具有灯丝支承部21。在该灯丝支承部21上连接有以气密状态贯通玻璃容器11的封闭部13的灯丝端子22。并且，来自外部的电力从该灯丝端子22借助灯丝支承部21供给阴极18。

在保持体16上安装有一体形成的成为电子透镜的静电型的聚焦电极体23。并且，利用该聚焦电极体23及阴极18形成微小焦点电子枪。

聚焦电极体23具有安装在保持体16上的棒状的电极保持绝缘体24，沿着该电极保持绝缘体24从阴极侧依次具有：第1聚焦电极25、第2聚焦电极26及第3聚焦电极27。第1聚焦电极25外加负的数百V的电压。第2聚焦电极26外加正的数kV的电压。第3聚焦电极27相对于第2聚焦电极26，被隔着稍大的间隙配置，外加正的数kV的电压。

另外，在第1聚焦电极25、第2聚焦电极26的中心，开口形成有未图示的电子束穿通孔。并且，在第3聚焦电极27的中心形成有在第1聚焦电极25及第2聚焦电极26的电子束穿通孔的延长线上直线连通的电子束穿通孔28。

在筒状部3的前端侧安装有朝着前端直径减小的盖体31。在盖体31的前端形成具有开口33的安装部32。具有开口35的靶保持体34保持在安装部32上。成为窗的透过型的靶36作为真空管壳2的一部分气密地安装在靶保持体34上。

靶36通过第1聚焦电极25的电子束穿通孔、第2聚焦电极26的电子束穿通孔及第3聚焦电极的电子束穿通孔28与阴极18相对配设着。另外，靶36具有作为真空气密的隔壁的作用，故由厚度为数百μm的铍薄板或Al基板等的X射线透过损失少的板材形成。并且，在该板材的真空侧形成比如厚度为5μm至10μm的钨等成为X射线源的薄膜。钨薄膜的厚度根据电子束潜入深度和发生的X射线的衰减量进行设计。

而且，图2所示，在真空管壳2的外周安装有磁铁部40。磁铁部40具有与真空管壳2之间隔着间隙配设的圆环状的磁铁保持体41。磁铁保持体41相对于真空管壳2比如可手动旋转地进行安装。在与磁铁保持体41的径向相对的位置安装有永久磁铁42、42。永久磁铁42、42，将相互不同的极以相对的状态带有方向性地配设，以使电子束通过的路径上形成约10高斯至50高斯的强度的磁通。

如图3所示，在真空管壳2的外周比如在每18°共20处形成圆锥状的卡止孔43。另一方面，在磁铁保持体41的内周上每90°共4处形成槽孔44，该槽孔44内插入推球弹簧45，在该推球弹簧45的前端安装有可插入槽孔44内的大小的定位用的球46。

并且，磁铁保持体41的球46被推球弹簧45朝真空管壳2的中心方向施力而与真空管壳2的卡止孔43卡止，由此，磁铁保持体41定位在规定的旋转位置上。另外，相互相对的永久磁铁42，连接两者的朝径向延伸的线与通过靶36的中心的轴线交叉，且沿轴向的位置处于包含在从阴极18的前端至最靠近靶36侧的第3聚焦电极27为止的图1中的L的范围内的位置上。

下面，对上述X射线管壳1的工作原理进行说明。

首先，对内置于阴极18的灯丝进行通电加热，从阴极18放出热电子束。电子束通过聚焦电极体23向靶36进行照射。具体地说，从阴极18放出的电子束由第1聚焦电极25的负的数百V的电压引起的电子透镜聚焦，由第2聚焦电极26及第3聚焦电极27的正的数kV的电压进一步聚焦，对靶36外加大约100kV的电压，成为2μm至5μm比如约为5μm的直径的电子束，在靶36的真空侧面上成像。

此时，电子束在磁铁部40的永久磁铁42形成的磁场作用下在靶36的稍偏离中心的位置成像。

并且，通过成像的电子束在该靶36的真空侧面上的冲撞，从靶36的钨薄膜产生X射线，该X射线透过铍薄板向外部取出，作为精密检查装置的X射线源加以利用。

但是，由于在数微米的焦点直径上施加数W的能量，故钨薄膜等的X射线源的成膜面变为高温而劣变，随着时间的推移X射线的发生量下降。并且，钨薄膜的寿命在数百小时至1000小时左右。

为此，当钨薄膜到了寿命的数百小时，比如从300小时至800小时左右，将磁铁部40的磁铁保持体41以真空管壳2的中心作为旋转轴手动或机械动力地旋转18°。当将磁铁保持体41旋转后，球46克服推球弹簧45的施力而暂时收容在槽孔44内，在相邻的卡止孔43的位置，球46再次被推球弹簧45朝真空管壳2的中心方向施力，被真空管壳2的卡止孔43卡止。由此，旋转后的磁铁保持体41在转动了18°的规定的位置处被定位。

通过该磁铁保持体41的旋转，由永久磁铁42形成的磁场的径向的角度发生变化，电子束对靶36的照射位置与以前不同。比如，在偏离50μm至100μm左右的位置成像。通过该电子束的成像位置的变更，电子束与靶36的钨薄膜上的新的位置进行冲撞，从而产生与初期性能相等的X射线量。通过该转动动作，可将磁铁保持体41定位在20个不同的转动位置，故可将电子束在靶36上的照射位置变更20次。

通过将磁铁保持体41进行旋转，使X射线的照射位置从最初的位置依次移动，但其移动距离在0.3mm以下，故不需要对X射线照射后的检查装置的成像侧进行调整。

如上所述，本实施例，每过一定时间将磁铁保持体41依次转动，故作为焦点尺寸为数μm的密封透过型的微焦点X射线发生管壳1，实现了超过1万小时的寿命。

另外，通过加强永久磁铁42的磁力，也可增大对于磁铁保持体41的旋转角度的照射位置的移动距离，可根据目的或装置的大小任意地设定电子束的照射位置的移动量。采用本实施例那样利用永久磁铁42将电子束的焦点进行偏移的方式的场合，需要在成为电子透镜的第1聚焦电极25、第2聚焦电极26及第3聚焦电极27的性能不恶化的情况下在靶36上成像。

另外，从永久磁铁42的强度、照射位置的移动距离、焦点的直径、靶36的使用寿命的关系，来设定永久磁铁42的最佳配置位置。永久磁铁42的沿电子束的轴向的位置，如在从第1聚焦电极25至靶36之间的话，可将成为照射位置的焦点位置进行移动，但当处于从第3聚焦电极27至靶36之间的话，随着磁铁保持体41的转动，焦点尺寸变得不均匀、或周边变得模糊等而不稳定，存在性能下降的担忧。

因此，永久磁铁42的沿电子束的轴向的位置处于阴极18至第3聚焦电极27之间是非常重要的。由此，相对于从阴极18放出的电子束，在初期阶段磁场引起的自旋起作用，可使焦点形状的变形和模糊最小。

下面，参照图4对本发明的其他实施例进行说明。

图4所示的实施例中，在真空管壳2的外周没有卡止孔43的传统的X射线管壳的真空管壳2上嵌合截面L字形的环状的外装构件51，在该外装构件51的外侧装有上述的磁铁部40。在外装构件51上事先形成起到与图1至图3所说明的实施例的卡止孔43相同的功能的卡止孔52。即，通过将磁铁保持体41的球46与该卡止孔52卡止，将磁铁保持体41定位在规定的旋转位置上。

如上所述，本实施例，不用对X射线管壳本身进行改造就可将外装构件51安装在真空管壳2上，通过将磁铁保持体41安装在该外装构件51的外侧，对传统的不具有磁铁部40的X射线管壳也可应用本发明。即，本实施例，也可将靶36上的电子束的照射位置进行移动，可实现X射线装置的长寿命化。

下面，参照图5对本发明的其他实施例进行说明。

图5所示的实施例，基本上与图1至图3所作的说明的实施例相同，但磁铁部60，在真空管壳2的周围等间隔地固定配设了12个电磁铁61来代替永久磁铁42。各电磁铁61通过改变通电方向，可改变磁极的方向。

在使该X射线管壳1进行工作的场合，选择在径向相对的一对电磁铁61，使不同的极相对地对这一对电磁铁61进行通电，产生磁场。并且，当根据靶36的寿命经过了一定时间后，改变通电的电磁铁61的组，将电子束的靶36上的照射位置朝靶36的圆周方向移动。重复该动作，将电子束依次对沿靶36的圆周方向不同的12个部位进行照射。而且，通过改变电磁铁61的磁场强度，也可将电子束的照射位置改变至靶36的径向的不同位置。

如上所述，采用本实施例，消除了机械式移动部分，有选择性地对电磁铁61进行通电，同时仅利用改变电流值的电气控制，就可将电子束照射在靶36的任意的位置上，可将电子束的照射位置进行移动。即，本实施例，也可实现X射线装置的长寿命化。

另外，电磁铁61的磁通，取为对第1聚焦电极25至第3聚焦电极27的聚焦不产生影响的范围的强度，以使不对聚焦产生不良影响。

下面参照图6对本发明的又一实施例进行说明。

图6所示的实施例，基本上与利用图5进行说明的实施例相同，是使用电磁铁的结构，但磁铁部65，在真空管壳2的周围以每90°等间隔固定配设2对合计4个电磁铁66，将这些电磁铁66通过控制装置67进行通电控制。

在使该X射线管壳1进行工作的场合，通过控制装置67对4个电磁铁66的通电量及电流方向进行控制，改变在管轴上交叉的2个磁通的方向及强度，合成任意的磁通。由此，可将电子束向靶36上的任意的位置进行照射。

因此，本实施例中，也可利用更少的电磁铁66将电子束向靶36上的任意的位置进行照射，使电子束的照射位置自由地移动。即，本实施例，也可实现X射线装置的长寿命化。

产业上利用的可能性

采用本发明，即使电子束进行照射，产生X射线的照射位置到了寿命，利用磁铁部的作用，可将电子束的照射位置移动至靶的其他位置，故通过将照射位置改变到靶的未到寿命的位置，就可得到初期的性能，实现长寿命化。

Claims

1.一种X射线装置，其特征在于，包括：

将电子束进行照射的阴极；

被该电子束照射而产生X射线的靶；

使该靶上被电子束照射的照射位置移动的磁铁部。

2.如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，所述靶相对于所述阴极固定地配置。

3.如权利要求2所述的X射线装置，其特征在于，所述磁铁部产生横切所述电子束的磁场。

4.如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，所述磁铁部设置成能以电子束的轴向为中心旋转，通过该旋转改变电子束的照射位置。

5.如权利要求4所述的X射线装置，其特征在于，所述磁铁部具有一对使在其旋转的径向分开并不相同的磁极相对的磁铁。

6.如权利要求4所述的X射线装置，其特征在于，所述磁铁部夹着电子束而相对地配设。

7.如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，所述磁铁部包括：夹着电子束相对的多对电磁铁；使由这些电磁铁形成的合成磁场变化的控制装置。

8.如权利要求7所述的X射线装置，其特征在于，所述控制装置对所述多对电磁铁的通电量及电流方向的至少一方进行控制。

9.如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，

所述磁铁部具有夹着电子束相对的多对电磁铁，

向所选择的一对电磁铁通电，对电子束在所述靶上的照射位置进行控制，经过一定时间后，向其他组的电磁铁通电。

10.如权利要求1至9中任一项所述的X射线装置，其特征在于，

在所述靶与所述阴极之间还具有多个聚焦电极，

所述磁铁部的电子束的轴向位置，位于最靠靶侧的聚焦电极与阴极之间。