專利名稱：X射線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將電子束向靶進(jìn)行照射產(chǎn)生X射線的X射線裝置。
背景技術(shù)：
以往，作為X射線裝置，比如已知有一種微焦點(diǎn)(マイクロフオ一カス)X射線發(fā)生裝置中使用的透過型微焦點(diǎn)X射線發(fā)生管殼(以下簡(jiǎn)稱為X射線管殼)。該X射線管殼小型，可將檢查物與X射線源接近地配設(shè)，能增大放大倍率，可進(jìn)行超緊密的X射線透過檢查。
但是，此類X射線管殼中，是將電子束朝靶照射產(chǎn)生X射線的，靶的微小面積上照射大的電力的電子束，該電子束的能量幾乎都變?yōu)闊?，故靶劣變，而靶存在壽命的問題。為此，在透過型微焦點(diǎn)X射線發(fā)生裝置中，將裝置做成可開放的結(jié)構(gòu)，需要將靶定期地進(jìn)行更換，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大型且高價(jià)。
近年來，開發(fā)了小型、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的密封的X射線管殼。但是，由于靶的熱劣變而壽命變短，焦點(diǎn)尺寸為5μm的場(chǎng)合，2W左右的輸入是靶的極限。
為此，比如作為延長靶的壽命的結(jié)構(gòu)，已知有一種在真空容器內(nèi)配設(shè)有將電子束進(jìn)行照射的陰極及將來自該陰極的電子束進(jìn)行照射而產(chǎn)生X射線的靶，將該靶朝與電子束的軸向正交的方向可移動(dòng)地進(jìn)行配設(shè)，將該靶通過真空容器外部的磁鐵進(jìn)行移動(dòng)，使靶上電子束照射的位置不同，當(dāng)靶的電子束照射的某一位置壽命到了的場(chǎng)合，通過磁鐵使靶移動(dòng)，以恢復(fù)初期的性能的結(jié)構(gòu)(比如，參照日本專利特開平3-22331號(hào)公報(bào)(第2頁-第3頁，圖1))。
但是，如上所述，將真空容器內(nèi)的靶進(jìn)行移動(dòng)的場(chǎng)合，在將靶本身做成可移動(dòng)的同時(shí)，需要配設(shè)用于移動(dòng)靶的磁鐵等，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)長壽命化的X射線裝置。
本發(fā)明的實(shí)施例的X射線裝置，包括將電子束進(jìn)行照射的陰極；被該電子束照射而產(chǎn)生X射線的靶；使該靶上被電子束照射的照射位置移動(dòng)的磁鐵部。因此，曾將電子束照射產(chǎn)生X射線的靶上的照射位置即使到了壽命，也可通過旋轉(zhuǎn)磁鐵部，將電子束的照射位置移動(dòng)至靶的其他位置，因而可得到初期的性能，實(shí)現(xiàn)長壽命化。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例的微焦點(diǎn)X射線發(fā)生管殼的剖視圖。
圖2是表示圖1的X射線管殼的俯視圖。
圖3是將圖1的X射線管殼的真空管殼的卡止孔放大表示的剖視圖。
圖4是將其他實(shí)施例的X射線管殼的外裝金屬件放大表示的剖視圖。
圖5是表示其他實(shí)施例的X射線管殼的俯視圖。
圖6是表示又一實(shí)施例的X射線管殼的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
以下，作為本發(fā)明的實(shí)施例的X射線裝置，參照附圖對(duì)微焦點(diǎn)X射線發(fā)生裝置的透過型的微焦點(diǎn)X射線發(fā)生管殼(以下簡(jiǎn)稱為X射線管殼)進(jìn)行說明。
圖1表示的是X射線管殼1的剖視圖。X射線管殼1具有作為保持真空氣密的真空容器的真空管殼2。該真空管殼2具有圓筒狀的筒狀部3，在該筒狀部3上形成用于安裝真空排氣用的排氣管(未圖示)的排氣管安裝部4。該排氣管安裝部4將真空管殼2進(jìn)行真空排氣后，進(jìn)行密封。
在筒狀部3的基端側(cè)(圖中下端側(cè))安裝有圓環(huán)凸緣狀的管殼安裝構(gòu)件5。該管殼安裝構(gòu)件5具有多個(gè)螺釘插通孔6。將用于固定管殼安裝構(gòu)件5的螺釘插通螺釘插通孔6。在管殼安裝構(gòu)件5的背面?zhèn)?圖中下面?zhèn)?形成用于安裝防止冷卻用的油漏出的O形環(huán)(未圖示)的環(huán)狀的安裝槽7。
在成為筒狀部3的基端側(cè)的管殼安裝構(gòu)件5的背面?zhèn)劝惭b有使基端側(cè)封閉的雙層筒狀的玻璃容器11。在玻璃容器11的開放的外筒的前端，金屬性的圓環(huán)狀的外筒連接體12通過熔接等一體地安裝在玻璃容器11上。該外筒連接體12被焊接在管殼安裝構(gòu)件5上，從而氣密地封固。
另外，在玻璃容器11的內(nèi)筒的內(nèi)周側(cè)形成有封閉內(nèi)筒的封閉部13。而且，在玻璃容器11的內(nèi)筒的前端，金屬性的圓環(huán)狀的內(nèi)筒連接體14通過熔接等一體地安裝在玻璃容器11上。該內(nèi)筒連接體14的前端連接有支承體15。
在支承體15的前端安裝有圓環(huán)板狀的保持體16。該保持體16的內(nèi)部安裝有陰極保持體17。并且，該陰極保持體17上安裝有陰極18。該陰極18內(nèi)置有未圖示的燈絲，對(duì)該燈絲加熱，以放出熱電子束。
另外，陰極18，在其基端側(cè)具有燈絲支承部21。在該燈絲支承部21上連接有以氣密狀態(tài)貫通玻璃容器11的封閉部13的燈絲端子22。并且，來自外部的電力從該燈絲端子22借助燈絲支承部21供給陰極18。
在保持體16上安裝有一體形成的成為電子透鏡的靜電型的聚焦電極體23。并且，利用該聚焦電極體23及陰極18形成微小焦點(diǎn)電子槍。
聚焦電極體23具有安裝在保持體16上的棒狀的電極保持絕緣體24，沿著該電極保持絕緣體24從陰極側(cè)依次具有第1聚焦電極25、第2聚焦電極26及第3聚焦電極27。第1聚焦電極25外加負(fù)的數(shù)百V的電壓。第2聚焦電極26外加正的數(shù)kV的電壓。第3聚焦電極27相對(duì)于第2聚焦電極26，被隔著稍大的間隙配置，外加正的數(shù)kV的電壓。
另外，在第1聚焦電極25、第2聚焦電極26的中心，開口形成有未圖示的電子束穿通孔。并且，在第3聚焦電極27的中心形成有在第1聚焦電極25及第2聚焦電極26的電子束穿通孔的延長線上直線連通的電子束穿通孔28。
在筒狀部3的前端側(cè)安裝有朝著前端直徑減小的蓋體31。在蓋體31的前端形成具有開口33的安裝部32。具有開口35的靶保持體34保持在安裝部32上。成為窗的透過型的靶36作為真空管殼2的一部分氣密地安裝在靶保持體34上。
靶36通過第1聚焦電極25的電子束穿通孔、第2聚焦電極26的電子束穿通孔及第3聚焦電極的電子束穿通孔28與陰極18相對(duì)配設(shè)著。另外，靶36具有作為真空氣密的隔壁的作用，故由厚度為數(shù)百μm的鈹薄板或Al基板等的X射線透過損失少的板材形成。并且，在該板材的真空側(cè)形成比如厚度為5μm至10μm的鎢等成為X射線源的薄膜。鎢薄膜的厚度根據(jù)電子束潛入深度和發(fā)生的X射線的衰減量進(jìn)行設(shè)計(jì)。
而且，圖2所示，在真空管殼2的外周安裝有磁鐵部40。磁鐵部40具有與真空管殼2之間隔著間隙配設(shè)的圓環(huán)狀的磁鐵保持體41。磁鐵保持體41相對(duì)于真空管殼2比如可手動(dòng)旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行安裝。在與磁鐵保持體41的徑向相對(duì)的位置安裝有永久磁鐵42、42。永久磁鐵42、42，將相互不同的極以相對(duì)的狀態(tài)帶有方向性地配設(shè)，以使電子束通過的路徑上形成約10高斯至50高斯的強(qiáng)度的磁通。
如圖3所示，在真空管殼2的外周比如在每18°共20處形成圓錐狀的卡止孔43。另一方面，在磁鐵保持體41的內(nèi)周上每90°共4處形成槽孔44，該槽孔44內(nèi)插入推球彈簧45，在該推球彈簧45的前端安裝有可插入槽孔44內(nèi)的大小的定位用的球46。
并且，磁鐵保持體41的球46被推球彈簧45朝真空管殼2的中心方向施力而與真空管殼2的卡止孔43卡止，由此，磁鐵保持體41定位在規(guī)定的旋轉(zhuǎn)位置上。另外，相互相對(duì)的永久磁鐵42，連接兩者的朝徑向延伸的線與通過靶36的中心的軸線交叉，且沿軸向的位置處于包含在從陰極18的前端至最靠近靶36側(cè)的第3聚焦電極27為止的圖1中的L的范圍內(nèi)的位置上。
下面，對(duì)上述X射線管殼1的工作原理進(jìn)行說明。
首先，對(duì)內(nèi)置于陰極18的燈絲進(jìn)行通電加熱，從陰極18放出熱電子束。電子束通過聚焦電極體23向靶36進(jìn)行照射。具體地說，從陰極18放出的電子束由第1聚焦電極25的負(fù)的數(shù)百V的電壓引起的電子透鏡聚焦，由第2聚焦電極26及第3聚焦電極27的正的數(shù)kV的電壓進(jìn)一步聚焦，對(duì)靶36外加大約100kV的電壓，成為2μm至5μm比如約為5μm的直徑的電子束，在靶36的真空側(cè)面上成像。
此時(shí)，電子束在磁鐵部40的永久磁鐵42形成的磁場(chǎng)作用下在靶36的稍偏離中心的位置成像。
并且，通過成像的電子束在該靶36的真空側(cè)面上的沖撞，從靶36的鎢薄膜產(chǎn)生X射線，該X射線透過鈹薄板向外部取出，作為精密檢查裝置的X射線源加以利用。
但是，由于在數(shù)微米的焦點(diǎn)直徑上施加數(shù)W的能量，故鎢薄膜等的X射線源的成膜面變?yōu)楦邷囟幼?，隨著時(shí)間的推移X射線的發(fā)生量下降。并且，鎢薄膜的壽命在數(shù)百小時(shí)至1000小時(shí)左右。
為此，當(dāng)鎢薄膜到了壽命的數(shù)百小時(shí)，比如從300小時(shí)至800小時(shí)左右，將磁鐵部40的磁鐵保持體41以真空管殼2的中心作為旋轉(zhuǎn)軸手動(dòng)或機(jī)械動(dòng)力地旋轉(zhuǎn)18°。當(dāng)將磁鐵保持體41旋轉(zhuǎn)后，球46克服推球彈簧45的施力而暫時(shí)收容在槽孔44內(nèi)，在相鄰的卡止孔43的位置，球46再次被推球彈簧45朝真空管殼2的中心方向施力，被真空管殼2的卡止孔43卡止。由此，旋轉(zhuǎn)后的磁鐵保持體41在轉(zhuǎn)動(dòng)了18°的規(guī)定的位置處被定位。
通過該磁鐵保持體41的旋轉(zhuǎn)，由永久磁鐵42形成的磁場(chǎng)的徑向的角度發(fā)生變化，電子束對(duì)靶36的照射位置與以前不同。比如，在偏離50μm至100μm左右的位置成像。通過該電子束的成像位置的變更，電子束與靶36的鎢薄膜上的新的位置進(jìn)行沖撞，從而產(chǎn)生與初期性能相等的X射線量。通過該轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作，可將磁鐵保持體41定位在20個(gè)不同的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，故可將電子束在靶36上的照射位置變更20次。
通過將磁鐵保持體41進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使X射線的照射位置從最初的位置依次移動(dòng)，但其移動(dòng)距離在0.3mm以下，故不需要對(duì)X射線照射后的檢查裝置的成像側(cè)進(jìn)行調(diào)整。
如上所述，本實(shí)施例，每過一定時(shí)間將磁鐵保持體41依次轉(zhuǎn)動(dòng)，故作為焦點(diǎn)尺寸為數(shù)μm的密封透過型的微焦點(diǎn)X射線發(fā)生管殼1，實(shí)現(xiàn)了超過1萬小時(shí)的壽命。
另外，通過加強(qiáng)永久磁鐵42的磁力，也可增大對(duì)于磁鐵保持體41的旋轉(zhuǎn)角度的照射位置的移動(dòng)距離，可根據(jù)目的或裝置的大小任意地設(shè)定電子束的照射位置的移動(dòng)量。采用本實(shí)施例那樣利用永久磁鐵42將電子束的焦點(diǎn)進(jìn)行偏移的方式的場(chǎng)合，需要在成為電子透鏡的第1聚焦電極25、第2聚焦電極26及第3聚焦電極27的性能不惡化的情況下在靶36上成像。
另外，從永久磁鐵42的強(qiáng)度、照射位置的移動(dòng)距離、焦點(diǎn)的直徑、靶36的使用壽命的關(guān)系，來設(shè)定永久磁鐵42的最佳配置位置。永久磁鐵42的沿電子束的軸向的位置，如在從第1聚焦電極25至靶36之間的話，可將成為照射位置的焦點(diǎn)位置進(jìn)行移動(dòng)，但當(dāng)處于從第3聚焦電極27至靶36之間的話，隨著磁鐵保持體41的轉(zhuǎn)動(dòng)，焦點(diǎn)尺寸變得不均勻、或周邊變得模糊等而不穩(wěn)定，存在性能下降的擔(dān)憂。
因此，永久磁鐵42的沿電子束的軸向的位置處于陰極18至第3聚焦電極27之間是非常重要的。由此，相對(duì)于從陰極18放出的電子束，在初期階段磁場(chǎng)引起的自旋起作用，可使焦點(diǎn)形狀的變形和模糊最小。
下面，參照?qǐng)D4對(duì)本發(fā)明的其他實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖4所示的實(shí)施例中，在真空管殼2的外周沒有卡止孔43的傳統(tǒng)的X射線管殼的真空管殼2上嵌合截面L字形的環(huán)狀的外裝構(gòu)件51，在該外裝構(gòu)件51的外側(cè)裝有上述的磁鐵部40。在外裝構(gòu)件51上事先形成起到與圖1至圖3所說明的實(shí)施例的卡止孔43相同的功能的卡止孔52。即，通過將磁鐵保持體41的球46與該卡止孔52卡止，將磁鐵保持體41定位在規(guī)定的旋轉(zhuǎn)位置上。
如上所述，本實(shí)施例，不用對(duì)X射線管殼本身進(jìn)行改造就可將外裝構(gòu)件51安裝在真空管殼2上，通過將磁鐵保持體41安裝在該外裝構(gòu)件51的外側(cè)，對(duì)傳統(tǒng)的不具有磁鐵部40的X射線管殼也可應(yīng)用本發(fā)明。即，本實(shí)施例，也可將靶36上的電子束的照射位置進(jìn)行移動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)X射線裝置的長壽命化。
下面，參照?qǐng)D5對(duì)本發(fā)明的其他實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖5所示的實(shí)施例，基本上與圖1至圖3所作的說明的實(shí)施例相同，但磁鐵部60，在真空管殼2的周圍等間隔地固定配設(shè)了12個(gè)電磁鐵61來代替永久磁鐵42。各電磁鐵61通過改變通電方向，可改變磁極的方向。
在使該X射線管殼1進(jìn)行工作的場(chǎng)合，選擇在徑向相對(duì)的一對(duì)電磁鐵61，使不同的極相對(duì)地對(duì)這一對(duì)電磁鐵61進(jìn)行通電，產(chǎn)生磁場(chǎng)。并且，當(dāng)根據(jù)靶36的壽命經(jīng)過了一定時(shí)間后，改變通電的電磁鐵61的組，將電子束的靶36上的照射位置朝靶36的圓周方向移動(dòng)。重復(fù)該動(dòng)作，將電子束依次對(duì)沿靶36的圓周方向不同的12個(gè)部位進(jìn)行照射。而且，通過改變電磁鐵61的磁場(chǎng)強(qiáng)度，也可將電子束的照射位置改變至靶36的徑向的不同位置。
如上所述，采用本實(shí)施例，消除了機(jī)械式移動(dòng)部分，有選擇性地對(duì)電磁鐵61進(jìn)行通電，同時(shí)僅利用改變電流值的電氣控制，就可將電子束照射在靶36的任意的位置上，可將電子束的照射位置進(jìn)行移動(dòng)。即，本實(shí)施例，也可實(shí)現(xiàn)X射線裝置的長壽命化。
另外，電磁鐵61的磁通，取為對(duì)第1聚焦電極25至第3聚焦電極27的聚焦不產(chǎn)生影響的范圍的強(qiáng)度，以使不對(duì)聚焦產(chǎn)生不良影響。
下面參照?qǐng)D6對(duì)本發(fā)明的又一實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖6所示的實(shí)施例，基本上與利用圖5進(jìn)行說明的實(shí)施例相同，是使用電磁鐵的結(jié)構(gòu)，但磁鐵部65，在真空管殼2的周圍以每90°等間隔固定配設(shè)2對(duì)合計(jì)4個(gè)電磁鐵66，將這些電磁鐵66通過控制裝置67進(jìn)行通電控制。
在使該X射線管殼1進(jìn)行工作的場(chǎng)合，通過控制裝置67對(duì)4個(gè)電磁鐵66的通電量及電流方向進(jìn)行控制，改變?cè)诠茌S上交叉的2個(gè)磁通的方向及強(qiáng)度，合成任意的磁通。由此，可將電子束向靶36上的任意的位置進(jìn)行照射。
因此，本實(shí)施例中，也可利用更少的電磁鐵66將電子束向靶36上的任意的位置進(jìn)行照射，使電子束的照射位置自由地移動(dòng)。即，本實(shí)施例，也可實(shí)現(xiàn)X射線裝置的長壽命化。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性采用本發(fā)明，即使電子束進(jìn)行照射，產(chǎn)生X射線的照射位置到了壽命，利用磁鐵部的作用，可將電子束的照射位置移動(dòng)至靶的其他位置，故通過將照射位置改變到靶的未到壽命的位置，就可得到初期的性能，實(shí)現(xiàn)長壽命化。
權(quán)利要求
1.一種X射線裝置，其特征在于，包括將電子束進(jìn)行照射的陰極；被該電子束照射而產(chǎn)生X射線的靶；使該靶上被電子束照射的照射位置移動(dòng)的磁鐵部。
2.如權(quán)利要求1所述的X射線裝置，其特征在于，所述靶相對(duì)于所述陰極固定地配置。
3.如權(quán)利要求2所述的X射線裝置，其特征在于，所述磁鐵部產(chǎn)生橫切所述電子束的磁場(chǎng)。
4.如權(quán)利要求1所述的X射線裝置，其特征在于，所述磁鐵部設(shè)置成能以電子束的軸向?yàn)橹行男D(zhuǎn)，通過該旋轉(zhuǎn)改變電子束的照射位置。
5.如權(quán)利要求4所述的X射線裝置，其特征在于，所述磁鐵部具有一對(duì)使在其旋轉(zhuǎn)的徑向分開并不相同的磁極相對(duì)的磁鐵。
6.如權(quán)利要求4所述的X射線裝置，其特征在于，所述磁鐵部夾著電子束而相對(duì)地配設(shè)。
7.如權(quán)利要求1所述的X射線裝置，其特征在于，所述磁鐵部包括夾著電子束相對(duì)的多對(duì)電磁鐵；使由這些電磁鐵形成的合成磁場(chǎng)變化的控制裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的X射線裝置，其特征在于，所述控制裝置對(duì)所述多對(duì)電磁鐵的通電量及電流方向的至少一方進(jìn)行控制。
9.如權(quán)利要求1所述的X射線裝置，其特征在于，所述磁鐵部具有夾著電子束相對(duì)的多對(duì)電磁鐵，向所選擇的一對(duì)電磁鐵通電，對(duì)電子束在所述靶上的照射位置進(jìn)行控制，經(jīng)過一定時(shí)間后，向其他組的電磁鐵通電。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的X射線裝置，其特征在于，在所述靶與所述陰極之間還具有多個(gè)聚焦電極，所述磁鐵部的電子束的軸向位置，位于最靠靶側(cè)的聚焦電極與陰極之間。
全文摘要
一種X射線裝置，X射線管殼(1)將從陰極(18)照射的電子束向靶(36)進(jìn)行沖撞，從而射出X射線。在X射線管殼(1)工作時(shí)，每隔一定時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)磁鐵部(40)，定位在規(guī)定的轉(zhuǎn)動(dòng)位置上。通過磁鐵部(40)的旋轉(zhuǎn)，使永久磁鐵(42)形成的磁場(chǎng)發(fā)生變化，電子束在靶(36)上的照射位置進(jìn)行移動(dòng)。由此，電子束向靶(36)上的新的位置進(jìn)行照射，產(chǎn)生與初期性能相等的X射線量。
文檔編號(hào)H01J35/18GK1698175SQ200480000068
公開日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2004年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月10日
發(fā)明者下野隆, 清水克則 申請(qǐng)人:東芝電子管件株式會(huì)社, 株式會(huì)社東芝