JP2001250496A - X-ray generator - Google Patents
X-ray generatorInfo
- Publication number
- JP2001250496A JP2001250496A JP2000059916A JP2000059916A JP2001250496A JP 2001250496 A JP2001250496 A JP 2001250496A JP 2000059916 A JP2000059916 A JP 2000059916A JP 2000059916 A JP2000059916 A JP 2000059916A JP 2001250496 A JP2001250496 A JP 2001250496A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- power supply
- potential
- wehnelt
- target
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は陰極に特徴のある
Ｘ線発生装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray generator characterized by a cathode.
【０００２】[0002]
【従来の技術】Ｘ線発生装置の陰極としては、タングス
テン・フィラメントが代表的である。その動作温度は２
０００〜２３００℃と非常に高温である。タングステン
以外の熱陰極としては、トリウム入りタングステンや、
六ホウ化ランタンなども使われている。それらの動作温
度は１０００〜１５００℃で、タングステンよりは温度
が低いが、それでもかなり高温である。いずれの熱陰極
もかなり高出力の加熱電源が必要となる。また、トリウ
ム入りタングステンや、六ホウ化ランタンの熱陰極は、
安定したエミッション電流を得るためには高真空が必要
である。タングステン・フィラメントに必要な真空度は
「１×１０のマイナス３乗」Ｐａ以下であるが、トリウ
ム入りタングステンや六ホウ化ランタンの熱陰極に必要
な真空度は「１×１０のマイナス５乗」Ｐａ以下であ
る。2. Description of the Related Art As a cathode of an X-ray generator, a tungsten filament is typical. Its operating temperature is 2
Very high temperature of 000-2300 ° C. As a hot cathode other than tungsten, tungsten containing thorium,
Lanthanum hexaboride is also used. Their operating temperature is 1000-1500 ° C., lower than tungsten, but still quite high. Both hot cathodes require a heating power supply with a considerably high output. Also, hot cathodes of thorium-containing tungsten and lanthanum hexaboride
High vacuum is required to obtain a stable emission current. The degree of vacuum required for the tungsten filament is “1 × 10 −3” Pa or less, but the degree of vacuum required for the thorium-containing tungsten or lanthanum hexaboride hot cathode is “1 × 10 −5”. Pa or less.
【０００３】ところで、最近、Ｘ線発生装置以外の技術
分野では、冷陰極電子放出源としてカーボンナノチュー
ブが注目されている。カーボンナノチューブは直径がナ
ノメータ（１０のマイナス９乗メートル）オーダの円筒
構造を持つ炭素材料である。このカーボンナノチューブ
は、電子放出部を平面状にしても（すなわち、針状にし
なくても）、常温において電界放出による電子放出が可
能である。カーボンナノチューブからなる冷陰極電子放
出源は、平面ディスプレイの電子源として用いることが
知られている（特開平１１−１９４１３４、特開平１０
−１９９３９８、特開平１０−１４９７６０、特開平１
０−１２１２４）。すなわち、この冷陰極電子放出源か
ら放出された電子を蛍光体に衝突させて発光式のディス
プレイとするものである。そのほかに、カーボンナノチ
ューブをブラウン管の電子銃として使うことも知られて
いる（特開平１１−２６０２４４、特開平１１−１１１
１５８）。[0003] Recently, in technical fields other than X-ray generators, carbon nanotubes have attracted attention as cold cathode electron emission sources. A carbon nanotube is a carbon material having a cylindrical structure with a diameter on the order of nanometers (10 minus 9 meters). This carbon nanotube can emit electrons by field emission at room temperature even if the electron emission portion is made flat (that is, it is not made acicular). It is known that a cold cathode electron emission source made of carbon nanotubes is used as an electron source for a flat panel display (JP-A-11-194134, JP-A-10-194134).
199398, JP-A-10-149760, JP-A-1
0-12124). That is, electrons emitted from the cold cathode electron emission source are made to collide with the phosphor to form a light emitting display. In addition, it is also known to use carbon nanotubes as an electron gun for a cathode ray tube (JP-A-11-260244, JP-A-11-111).
158).
【０００４】また、炭素系材料からなる冷陰極電子放出
源としては、カーボンナノチューブのほかに、フラーレ
ンも知られている（特開平１０−１４９７６０）。[0004] In addition to carbon nanotubes, fullerene is also known as a cold cathode electron emission source made of a carbon-based material (Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-149760).
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来のＸ線発生装置は
熱陰極を用いているので、次のような問題が生じてい
る。（１）熱陰極を使うと、高出力の加熱源が必要にな
る。そして、熱陰極から熱電子を放出させるためには熱
陰極に大電流（例えば、十数アンペア）を流す必要があ
り、このような大電流を流すためのケーブルが必要にな
る。（２）陰極が非常に高温なので、周辺の熱対策設計
が必要である。（３）六ホウ化ランタン等の熱陰極では
高真空が必要である。（４）熱陰極は高温になり、陰極
からの放出ガスがＸ線発生装置に悪影響を及ぼす。した
がって、Ｘ線発生装置を実際に使う前に、しばらくの
間、熱陰極を加熱してガスを放出させ、実際に使うとき
のガス放出を少なくする必要がある。（５）熱陰極から
は、陰極材料がわずかずつではあるが蒸発して飛散し、
これがターゲット表面に付着してコンタミネーションと
なり、付着物質（陰極材料）に起因する特性Ｘ線を放出
してしまう問題もある。Since the conventional X-ray generator uses a hot cathode, the following problems occur. (1) The use of a hot cathode requires a high-power heating source. In order to emit thermoelectrons from the hot cathode, it is necessary to flow a large current (for example, tens of amperes) to the hot cathode, and a cable for flowing such a large current is required. (2) Since the temperature of the cathode is very high, it is necessary to design a heat countermeasure for the surrounding area. (3) High vacuum is required for hot cathodes such as lanthanum hexaboride. (4) The temperature of the hot cathode becomes high, and the gas released from the cathode adversely affects the X-ray generator. Therefore, before actually using the X-ray generator, it is necessary to release the gas by heating the hot cathode for a while to reduce the gas emission during actual use. (5) From the hot cathode, the cathode material evaporates and scatters little by little,
There is also a problem that this adheres to the target surface to cause contamination and emits characteristic X-rays caused by the adhered substance (cathode material).
【０００６】この発明はこのような問題を解決するため
になされたものであり、その目的は、炭素系材料からな
る冷陰極電子放出源を陰極として採用することによっ
て、熱陰極を使用することに伴うさまざまな問題点を解
消したＸ線発生装置を提供することにある。The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to use a hot cathode by employing a cold cathode electron emission source made of a carbon-based material as a cathode. An object of the present invention is to provide an X-ray generator that has solved various problems.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明のＸ線発生装置
は陰極のエミッタ材料としてカーボンナノチューブを使
うことを特徴としている。このカーボンナノチューブの
エミッタは電界放出の原理で電子を放出するものであ
り、冷陰極電子放出源となる。そして、この発明では、
カーボンナノチューブを採用するための工夫として、電
子ビームの集束制御とは独立して管電流を制御するため
に、次のような構成のいずれかを採用している。第１の
構成は、陰極の近傍に引き出し電極を配置して、ウェネ
ルトの電位と引き出し電極の電位とを独立して制御する
ようにしている。第２の構成は、陰極の背後に電子放出
源を配置して、電子放出源からの電子を陰極の背面に衝
突させて、これにより陰極の温度を室温から１００℃程
度までの温度範囲内で制御し、もって陰極のエミッタか
らの電子放出量を制御するようにしている。第３の構成
は、陰極にヒータを設けて、陰極の温度を室温から１０
０℃程度までの温度範囲内で制御し、もって陰極のエミ
ッタからの電子放出量を制御するようにしている。An X-ray generator according to the present invention is characterized in that carbon nanotubes are used as a cathode emitter material. The carbon nanotube emitter emits electrons on the principle of field emission, and serves as a cold cathode electron emission source. And in this invention,
As a device for adopting the carbon nanotube, any of the following configurations is employed to control the tube current independently of the focusing control of the electron beam. In the first configuration, an extraction electrode is arranged near the cathode, and the potentials of Wehnelt and the extraction electrode are controlled independently. In the second configuration, an electron emission source is disposed behind the cathode, and electrons from the electron emission source collide with the back surface of the cathode, thereby keeping the temperature of the cathode within a temperature range from room temperature to about 100 ° C. Control, thereby controlling the amount of electrons emitted from the cathode emitter. In the third configuration, a heater is provided on the cathode to raise the temperature of the cathode from room temperature to 10 degrees.
Control is performed within a temperature range of about 0 ° C., thereby controlling the amount of electrons emitted from the cathode emitter.
【０００８】カーボンナノチューブのエミッタを使う
と、従来の熱陰極に比べて、次のような利点がある。
（１）陰極を高温に加熱する必要がないので省電力であ
る。（２）高温加熱用の大電流ケーブルが不要になる。
（３）陰極が室温に近い温度なので周辺の熱対策が不要
である。（４）高温加熱部分がないので、ガス放出のた
めの陰極加熱作業が不要であり、すぐにＸ線発生装置を
使うことができる。（５）高温の陰極から陰極材料が蒸
発してこれがターゲットに付着することがないので、タ
ーゲットの汚染が少なくなる。（６）「１×１０のマイ
ナス３乗」Ｐａ程度の圧力で安定したエミッション電流
が得られ、高真空にする必要がない。The use of the carbon nanotube emitter has the following advantages over the conventional hot cathode.
(1) Since it is not necessary to heat the cathode to a high temperature, power is saved. (2) A large current cable for high-temperature heating becomes unnecessary.
(3) Since the temperature of the cathode is close to room temperature, there is no need to take measures against the surrounding heat. (4) Since there is no high-temperature heating portion, a cathode heating operation for releasing gas is not required, and the X-ray generator can be used immediately. (5) Since the cathode material does not evaporate from the hot cathode and adhere to the target, contamination of the target is reduced. (6) A stable emission current can be obtained at a pressure of about “1 × 10 −3” Pa, and there is no need to make a high vacuum.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、この発
明の実施形態を説明する。図１は、この発明の第１の実
施形態における電子銃ユニットの切断端面図である。こ
の切断端面図はＸ線発生装置の電子銃ユニット１０を側
面から見たときの切断端面図である。この電子銃ユニッ
トはウェネルト１２を備えており、このウェネルト１２
の内部に陰極１４がある。陰極１４は、陰極ベース２２
と、その表面に固定されたエミッタ２４とからなる。陰
極ベース２２は厚さ０．５ｍｍのニッケル板で作られて
いる。エミッタ２４は電子放出用の部材であって、カー
ボンナノチューブで作られている。この電子銃ユニット
１０に対向するようにターゲット１６が配置されてい
る。陰極１４と引き出し電極１８およびターゲット１６
とで作られる電界の作用でエミッタ２４から放出された
電子は、ウェネルト１２の窓２０で絞られ、陰極１４と
ターゲット１６間にかけられた電界により加速されて、
ターゲット１６の表面に衝突し、Ｘ線を発生させる。エ
ミッタ２４からウェネルト１２の表面までの距離Ｌ１は
６〜７ｍｍである。ウェネルト１２の表面からターゲッ
ト１６の表面までの距離Ｌ２は約１２ｍｍである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cut end view of the electron gun unit according to the first embodiment of the present invention. This cut end view is a cut end view when the electron gun unit 10 of the X-ray generator is viewed from the side. The electron gun unit includes a Wehnelt 12 and the Wehnelt 12
There is a cathode 14 inside. The cathode 14 has a cathode base 22.
And an emitter 24 fixed to the surface. The cathode base 22 is made of a nickel plate having a thickness of 0.5 mm. The emitter 24 is a member for emitting electrons, and is made of carbon nanotubes. A target 16 is arranged to face the electron gun unit 10. Cathode 14, extraction electrode 18, and target 16
Electrons emitted from the emitter 24 by the action of the electric field created by the above are throttled by the window 20 of the Wehnelt 12, accelerated by the electric field applied between the cathode 14 and the target 16, and
It collides with the surface of the target 16 and generates X-rays. The distance L1 from the emitter 24 to the surface of the Wehnelt 12 is 6 to 7 mm. The distance L2 from the surface of the Wehnelt 12 to the surface of the target 16 is about 12 mm.
【００１０】図２は引き出し電極１８の正面図（ターゲ
ットの側から見た図）である。引き出し電極１８は全体
として矩形であり、矩形の開口部３８を備えている。引
き出し電極１８の二つの脚部４０は絶縁碍子３２（図１
を参照）で支持されている。ターゲットの方向から見る
と、引き出し電極１８はウェネルトの窓２０の中に見え
る。そして、引き出し電極１８の開口部３８の中にエミ
ッタ２４が見える。FIG. 2 is a front view of the extraction electrode 18 (viewed from the target side). The extraction electrode 18 is rectangular as a whole and has a rectangular opening 38. The two legs 40 of the extraction electrode 18 are connected to the insulator 32 (FIG. 1).
See). When viewed from the target, the extraction electrode 18 can be seen in the window 20 of Wehnelt. Then, the emitter 24 can be seen in the opening 38 of the extraction electrode 18.
【００１１】ウェネルトの窓２０の開口寸法は１０ｍｍ
×１０ｍｍ程度である。引き出し電極１８の開口部３８
の寸法は７ｍｍ×７ｍｍ程度である。引き出し電極１８
は０.５〜１.０ｍｍの板材で作られている。エミッタ２
４の電子放出領域の寸法は５ｍｍ×５ｍｍ程度である。The opening size of the Wehnelt window 20 is 10 mm.
It is about 10 mm. Opening 38 of extraction electrode 18
Is about 7 mm × 7 mm. Lead electrode 18
Is made of a plate material of 0.5 to 1.0 mm. Emitter 2
The size of the electron emission region of No. 4 is about 5 mm × 5 mm.
【００１２】図１に戻って、このＸ線発生装置の電気回
路を説明する。陰極１４は電気絶縁性の碍子２８で支持
されており、この陰極１４は陰極配線３０に接続してい
る。引き出し電極１８は電気絶縁性の絶縁碍子３２で支
持されており、この引き出し電極１８は引き出し電極配
線３３に接続している。ウェネルト１２はウェネルト配
線３４に接続している。ターゲット１６はターゲット配
線３６に接続している。Returning to FIG. 1, the electric circuit of the X-ray generator will be described. The cathode 14 is supported by an electrically insulating insulator 28, and the cathode 14 is connected to a cathode wiring 30. The lead electrode 18 is supported by an electrically insulating insulator 32, and the lead electrode 18 is connected to a lead electrode wiring 33. Wehnelt 12 is connected to Wehnelt wiring 34. The target 16 is connected to a target wiring 36.
【００１３】陰極配線３０とターゲット配線３６の間に
は第１電源４２が接続されていて、陰極１４の電位に対
してターゲット１６の電位（管電圧）が０〜６０ｋＶに
設定される。陰極１４のエミッタ２４から放出された電
子はこの管電圧で加速されてターゲット１６に衝突す
る。陰極配線３０とウェネルト配線３４の間には第２電
源４４が接続されていて、陰極１４の電位に対してウェ
ネルト１２の電位は０〜マイナス１０００Ｖに設定され
る。陰極１４のエミッタ２４から放出された電子は、陰
極１４に対してマイナスの電位となっているウェネルト
１２の窓によって絞られて、ターゲット１６の表面の所
定位置に集束する。陰極配線３０と引き出し電極配線３
３の間には第３電源４６が接続されていて、陰極１４の
電位に対して引き出し電極１８の電位はマイナス１００
０Ｖ〜プラス１０００Ｖに設定される。この引き出し電
極１８の電位を制御することにより、エミッタ２４から
放出される電子の電流（管電流）を制御することができ
る。通常は、引き出し電極１８の電位を陰極１４に対し
てプラス側に設定して管電流を調整することになるが、
管電流を抑制するためにマイナス側に設定することも有
り得る。カーボンナノチューブからなるエミッタ２４
は、１平方センチメートル当たり１００ｍＡ〜１Ａ程度
の電流密度を得ることができる。A first power supply 42 is connected between the cathode wiring 30 and the target wiring 36, and the potential (tube voltage) of the target 16 is set to 0 to 60 kV with respect to the potential of the cathode 14. Electrons emitted from the emitter 24 of the cathode 14 are accelerated by this tube voltage and collide with the target 16. A second power supply 44 is connected between the cathode wiring 30 and the Wehnelt wiring 34, and the potential of the Wehnelt 12 is set to 0 to −1000 V with respect to the potential of the cathode 14. Electrons emitted from the emitter 24 of the cathode 14 are focused by a window of the Wehnelt 12 having a negative potential with respect to the cathode 14 and are focused on a predetermined position on the surface of the target 16. Cathode wiring 30 and extraction electrode wiring 3
3, a third power supply 46 is connected, and the potential of the extraction electrode 18 is minus 100 with respect to the potential of the cathode 14.
It is set to 0V to plus 1000V. By controlling the potential of the extraction electrode 18, the current (tube current) of electrons emitted from the emitter 24 can be controlled. Normally, the tube current is adjusted by setting the potential of the extraction electrode 18 to the plus side with respect to the cathode 14,
It may be set to the minus side to suppress the tube current. Emitter 24 made of carbon nanotube
Can obtain a current density of about 100 mA to 1 A per square centimeter.
【００１４】上述の第２電源４４は陰極１４に対してウ
ェネルト１２の電位を制御するものであって、電子ビー
ムをターゲット上に集束させる機能を有する。この第２
電源を制御することにより、ターゲット上の焦点サイズ
を調節できる。一方、上述の第３電源は陰極１４に対し
て引き出し電極１８の電位を制御するものであって、管
電流の大きさを制御する機能を有する。従来の熱フィラ
メントを使うタイプの陰極ではフィラメント電流を制御
することで管電流を制御することができるが、エミッタ
２４にカーボンナノチューブを使う場合は、陰極自体に
管電流制御機能がないので、上述のように引き出し電極
の電位を制御することで管電流を制御するようにしてい
る。The second power source 44 controls the potential of the Wehnelt 12 with respect to the cathode 14, and has a function of focusing an electron beam on a target. This second
By controlling the power supply, the focus size on the target can be adjusted. On the other hand, the third power source controls the potential of the extraction electrode 18 with respect to the cathode 14, and has a function of controlling the magnitude of the tube current. In a conventional cathode using a hot filament, the tube current can be controlled by controlling the filament current. However, when a carbon nanotube is used for the emitter 24, the cathode itself has no tube current control function. The tube current is controlled by controlling the potential of the extraction electrode as described above.
【００１５】カーボンナノチューブをエミッタとして使
った陰極は、エミッタを高温に加熱する必要がないの
で、高出力の加熱電源が不要であり、従来の熱陰極と比
較して消費エネルギーが少ない。A cathode using a carbon nanotube as an emitter does not need to heat the emitter to a high temperature, and therefore does not require a high-output heating power supply and consumes less energy than a conventional hot cathode.
【００１６】ところで、Ｘ線発生装置では管電流を高精
度に安定させることが要求される。具体的には、管電流
の許容変動幅は０.１％程度である。このように管電流
を安定させるには、上述の第２電源４４と第３電源４６
を使って、ウェネルト１２と引き出し電極１８とを独立
して制御することが必要である。引き出し電極１８を省
略することも考えられるが、そうすると、ウェネルト１
２の電位を制御することによってターゲット上の焦点サ
イズと管電流の両方を制御しなければならず、焦点サイ
ズとは独立に管電流を精密に制御することができない。Incidentally, in the X-ray generator, it is required to stabilize the tube current with high accuracy. Specifically, the allowable variation width of the tube current is about 0.1%. In order to stabilize the tube current in this manner, the second power supply 44 and the third power supply 46 described above are used.
, It is necessary to control the Wehnelt 12 and the extraction electrode 18 independently. Although it is conceivable to omit the extraction electrode 18, the Wehnelt 1
By controlling the potential of 2, both the focus size on the target and the tube current must be controlled, and the tube current cannot be precisely controlled independent of the focus size.
【００１７】次に、この発明の第２の実施形態を説明す
る。図３は第２の実施形態における電子銃ユニットの切
断端面図である。この実施形態が第１の実施形態と異な
るところは、引き出し電極が存在しないことであり、そ
の代わりに、陰極１４の背後に電子放出用のタングステ
ン・フィラメント４８が配置されている。このフィラメ
ント４８の両端はフィラメント加熱電源５０に接続して
いる。このフィラメント加熱電源５０はフィラメント４
８の両端に０〜２Ｖ程度の小さな電圧を印加することで
フィラメント４８の加熱温度を制御する。そして、この
フィラメント加熱回路５２と陰極配線３０との間には第
３電源５４が接続されていて、陰極１４の電位に対して
フィラメント４８の電位が０〜マイナス３００Ｖに設定
される。陰極１４に対するフィラメント４８の電位を制
御することにより、フィラメント４８から放出された電
子が陰極１４の背面に衝突するときのエネルギーを制御
することができる。これにより、陰極１４の加熱温度が
制御されて、エミッタ２４からの電子放出量が増減す
る。その結果、管電流が制御される。なお、フィラメン
ト４８からの電子の衝突によって陰極１４の温度を上昇
させる場合に、その温度はそれほど大きくする必要はな
く、室温からせいぜい１００℃程度までの温度範囲で足
りる。第１電源４２と第２電源４４は第１の実施形態と
同じである。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a cut end view of the electron gun unit according to the second embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in that no extraction electrode is provided. Instead, a tungsten filament 48 for emitting electrons is arranged behind the cathode 14. Both ends of the filament 48 are connected to a filament heating power supply 50. This filament heating power supply 50 is
The heating temperature of the filament 48 is controlled by applying a small voltage of about 0 to 2 V to both ends of the filament 8. A third power supply 54 is connected between the filament heating circuit 52 and the cathode wiring 30, and the potential of the filament 48 is set to 0 to −300 V with respect to the potential of the cathode 14. By controlling the potential of the filament 48 with respect to the cathode 14, it is possible to control the energy when electrons emitted from the filament 48 collide with the back surface of the cathode 14. Thereby, the heating temperature of the cathode 14 is controlled, and the amount of electrons emitted from the emitter 24 increases or decreases. As a result, the tube current is controlled. When the temperature of the cathode 14 is increased by the collision of electrons from the filament 48, the temperature does not need to be so high, and a temperature range from room temperature to at most about 100 ° C. is sufficient. The first power supply 42 and the second power supply 44 are the same as in the first embodiment.
【００１８】次に、この発明の第３の実施形態を説明す
る。図４は第３の実施形態における電子銃ユニットの切
断端面図である。この実施形態が第１の実施形態と異な
るところは、引き出し電極が存在しないことであり、そ
の代わりに、陰極１４の背面にヒータ５６が密着してい
る。このヒータ５６の両端はヒータ加熱電源５８に接続
しいる。このヒータ加熱電源５８はヒータ５６の加熱温
度を制御し、これによって、陰極１４の温度を制御して
いる。その結果、エミッタ２４からの電子放出量が増減
し、管電流が制御される。なお、陰極１４の温度はそれ
ほど大きくする必要はなく、室温からせいぜい１００℃
程度までの温度範囲で足りる。第１電源４２と第２電源
４４は第１の実施形態と同じである。Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a cut end view of the electron gun unit according to the third embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in that no extraction electrode is provided. Instead, a heater 56 is in close contact with the back surface of the cathode 14. Both ends of the heater 56 are connected to a heater heating power source 58. The heater heating power supply 58 controls the heating temperature of the heater 56, thereby controlling the temperature of the cathode 14. As a result, the amount of electrons emitted from the emitter 24 increases or decreases, and the tube current is controlled. Note that the temperature of the cathode 14 does not need to be so large,
A temperature range up to the extent is sufficient. The first power supply 42 and the second power supply 44 are the same as in the first embodiment.
【００１９】上述の三つの実施形態では、エミッタ２４
としてカーボンナノチューブを用いているが、カーボン
ナノチューブの代わりにフラーレンを用いることもでき
る。フラーレンは、炭素原子の結合構造として５角形と
６角形からなる多面体構造をしたものであり、代表的な
ものは６０個の炭素原子からなる球状のものである。こ
のようなフラーレンもＸ線発生装置の陰極エミッタとし
て使うことができる。In the three embodiments described above, the emitter 24
Is used, but fullerene can be used instead of the carbon nanotube. Fullerene has a polyhedral structure composed of a pentagon and a hexagon as a bonding structure of carbon atoms, and a typical one is a spherical one composed of 60 carbon atoms. Such a fullerene can also be used as a cathode emitter of an X-ray generator.
【００２０】上述の三つの実施形態では、エミッタ２４
の表面は平面状であるが、これをターゲットに向かって
凹面または凸面にすることもできる。このような曲面に
することで、電子ビームの集束性を改善することができ
る。In the three embodiments described above, the emitter 24
Is flat, but it could be concave or convex toward the target. With such a curved surface, the convergence of the electron beam can be improved.
【００２１】[0021]
【発明の効果】この発明のＸ線発生装置は、陰極のエミ
ッタ材料としてカーボンナノチューブを使っているの
で、従来の熱陰極に比べて、次のような利点がある。
（１）陰極を高温に加熱する必要がないので省電力であ
る。（２）高温加熱用の大電流ケーブルが不要になる。
（３）陰極が室温に近い温度なので周辺の熱対策が不要
である。（４）高温加熱部分がないので、ガス放出のた
めの陰極加熱作業が不要であり、すぐにＸ線発生装置を
使うことができる。（５）高温の陰極から陰極材料が蒸
発してこれがターゲットに付着することがないので、タ
ーゲットの汚染が少なくなる。（６）「１×１０のマイ
ナス３乗」Ｐａ程度の圧力で安定したエミッション電流
が得られ、高真空にする必要がない。Since the X-ray generator of the present invention uses carbon nanotubes as the cathode emitter material, it has the following advantages over the conventional hot cathode.
(1) Since it is not necessary to heat the cathode to a high temperature, power is saved. (2) A large current cable for high-temperature heating becomes unnecessary.
(3) Since the temperature of the cathode is close to room temperature, there is no need to take measures against the surrounding heat. (4) Since there is no high-temperature heating portion, a cathode heating operation for releasing gas is not required, and the X-ray generator can be used immediately. (5) Since the cathode material does not evaporate from the hot cathode and adhere to the target, contamination of the target is reduced. (6) A stable emission current can be obtained at a pressure of about “1 × 10 −3” Pa, and there is no need to make a high vacuum.
【図１】この発明の第１の実施形態の電子銃ユニットの
切断端面図である。FIG. 1 is a cut end view of an electron gun unit according to a first embodiment of the present invention.
【図２】引き出し電極の正面図である。FIG. 2 is a front view of an extraction electrode.
【図３】この発明の第２の実施形態の電子銃ユニットの
切断端面図である。FIG. 3 is a cut end view of an electron gun unit according to a second embodiment of the present invention.
【図４】この発明の第３の実施形態の電子銃ユニットの
切断端面図である。FIG. 4 is a cut end view of an electron gun unit according to a third embodiment of the present invention.
１０ 電子銃ユニット １２ ウェネルト １４ 陰極 １６ ターゲット １８ 引き出し電極 ２０ 窓 ２２ 陰極ベース ２４ エミッタ ４２ 第１電源 ４４ 第２電源 ４６ 第３電源 Reference Signs List 10 electron gun unit 12 Wehnelt 14 cathode 16 target 18 extraction electrode 20 window 22 cathode base 24 emitter 42 first power supply 44 second power supply 46 third power supply
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成１３年２月１９日（２００１．２．１
９）[Submission date] February 19, 2001 (2001.2.1)
9)
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項２[Correction target item name] Claim 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
Claims (5)
された陰極と、陰極に対向して配置されたターゲットと
を備えるＸ線発生装置において、次の構成を備えるＸ線
発生装置。 （ａ）前記陰極のエミッタがカーボンナノチューブで構
成されている。 （ｂ）前記陰極の近傍に引き出し電極が配置されてい
る。 （ｃ）前記陰極と前記ターゲットの間に第１電源が接続
されていて、この第１電源によって前記陰極の電位に対
する前記ターゲットの電位が制御される。 （ｄ）前記陰極と前記ウェネルトの間に第２電源が接続
されていて、この第２電源によって前記陰極の電位に対
する前記ウェネルトの電位が制御される。 （ｅ）前記陰極と前記引き出し電極の間に第３電源が接
続されていて、この第３電源によって前記陰極の電位に
対する前記引き出し電極の電位が制御される。1. An X-ray generator comprising a Wehnelt, a cathode arranged inside the Wehnelt, and a target arranged facing the cathode, comprising the following configuration. (A) The emitter of the cathode is made of carbon nanotube. (B) An extraction electrode is arranged near the cathode. (C) A first power supply is connected between the cathode and the target, and the first power supply controls a potential of the target with respect to a potential of the cathode. (D) A second power supply is connected between the cathode and the Wehnelt, and the potential of the Wehnelt relative to the potential of the cathode is controlled by the second power supply. (E) A third power supply is connected between the cathode and the extraction electrode, and the third power supply controls the potential of the extraction electrode with respect to the potential of the cathode.
された陰極と、陰極に対向して配置されたターゲットと
を備えるＸ線発生装置において、次の構成を備えるＸ線
発生装置。 （ａ）前記陰極のエミッタがカーボンナノチューブで構
成されている。 （ｂ）前記陰極の背後に電子放出源が配置されていて、
この電子放出源から放出される電子が前記陰極の背面に
衝突するようになっている。 （ｃ）前記陰極と前記ターゲットの間に第１電源が接続
されていて、この第１電源によって前記陰極の電位に対
する前記ターゲットの電位が制御される。 （ｄ）前記陰極と前記ウェネルトの間に第２電源が接続
されていて、この第２電源によって前記陰極の電位に対
する前記ウェネルトの電位が制御される。 （ｅ）前記陰極と前記引き出し電極の間に第３電源が接
続されていて、この第３電源によって、前記陰極の電位
に対する前記電子放出源の電位が制御される。2. An X-ray generator comprising a Wehnelt, a cathode disposed inside the Wehnelt, and a target disposed opposite to the cathode, comprising the following configuration. (A) The emitter of the cathode is made of carbon nanotube. (B) an electron emission source is arranged behind the cathode,
Electrons emitted from the electron emission source collide with the back surface of the cathode. (C) A first power supply is connected between the cathode and the target, and the first power supply controls a potential of the target with respect to a potential of the cathode. (D) A second power supply is connected between the cathode and the Wehnelt, and the potential of the Wehnelt relative to the potential of the cathode is controlled by the second power supply. (E) A third power supply is connected between the cathode and the extraction electrode, and the third power supply controls a potential of the electron emission source with respect to a potential of the cathode.
された陰極と、陰極に対向して配置されたターゲットと
を備えるＸ線発生装置において、次の構成を備えるＸ線
発生装置。 （ａ）前記陰極のエミッタがカーボンナノチューブで構
成されている。 （ｂ）前記陰極にヒータが設けられている。 （ｃ）前記陰極と前記ターゲットの間に第１電源が接続
されていて、この第１電源によって前記陰極の電位に対
する前記ターゲットの電位が制御される。 （ｄ）前記陰極と前記ウェネルトの間に第２電源が接続
されていて、この第２電源によって前記陰極の電位に対
する前記ウェネルトの電位が制御される。 （ｅ）前記ヒータは第３電源によって加熱温度が制御さ
れる。3. An X-ray generator comprising a Wehnelt, a cathode disposed inside the Wehnelt, and a target disposed opposite to the cathode, comprising the following configuration. (A) The emitter of the cathode is made of carbon nanotube. (B) The cathode is provided with a heater. (C) A first power supply is connected between the cathode and the target, and the first power supply controls a potential of the target with respect to a potential of the cathode. (D) A second power supply is connected between the cathode and the Wehnelt, and the potential of the Wehnelt relative to the potential of the cathode is controlled by the second power supply. (E) The heating temperature of the heater is controlled by a third power supply.
で構成されていることを特徴とするＸ線発生装置。4. An X-ray generator according to claim 1, wherein the cathode has an emitter made of carbon nanotubes.
載のＸ線発生装置において、前記カーボンナノチューブ
の代わりにフラーレンを用いることを特徴とするＸ線発
生装置。5. The X-ray generator according to claim 1, wherein fullerene is used instead of the carbon nanotube.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000059916A JP2001250496A (en) | 2000-03-06 | 2000-03-06 | X-ray generator |
| US09/797,101 US6456691B2 (en) | 2000-03-06 | 2001-03-01 | X-ray generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000059916A JP2001250496A (en) | 2000-03-06 | 2000-03-06 | X-ray generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001250496A true JP2001250496A (en) | 2001-09-14 |
Family
ID=18580309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000059916A Pending JP2001250496A (en) | 2000-03-06 | 2000-03-06 | X-ray generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001250496A (en) |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004024986A1 (en) * | 2002-07-23 | 2004-03-25 | Postech Foundation | Method of creating nanoparticle and electroless plating using irradiation of synchrotron x-ray |
| JP2004511884A (en) * | 2000-10-06 | 2004-04-15 | ザ ユニバーシティ オブ ノース カロライナ − チャペル ヒル | X-ray generation mechanism using electron field emission cathode |
| KR100665881B1 (en) | 2005-12-30 | 2007-01-09 | 한국전기연구원 | Carbon nanotube based electron beam emitting cathode module of x-ray tube |
| JP2007504636A (en) * | 2003-05-30 | 2007-03-01 | シンテック，インコーポレイテッド | Apparatus and method for generating multiple x-ray beams from multiple locations |
| JP2007066694A (en) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Hamamatsu Photonics Kk | X-ray tube |
| JP2007080704A (en) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Mie Univ | Field emission type electron gun and its power supply voltage control method |
| KR100789592B1 (en) | 2006-03-24 | 2007-12-27 | 박래준 | Soft x-ray tube with field emission cold cathode by using carbon nano tube |
| JP2008311174A (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Jfe Engineering Kk | Electron beam generator and its control method |
| KR100941689B1 (en) | 2004-08-12 | 2010-02-17 | 윈테크주식회사 | Soft X-ray tube for static charge eliminator |
| US7751528B2 (en) | 2007-07-19 | 2010-07-06 | The University Of North Carolina | Stationary x-ray digital breast tomosynthesis systems and related methods |
| KR101023704B1 (en) | 2008-07-08 | 2011-03-25 | 한국전기연구원 | X-ray Generation Apparatus using Carbon Nano-tube |
| KR20130141790A (en) * | 2012-06-18 | 2013-12-27 | 한국전자통신연구원 | Field emission x-ray tube and method of focusing electron beam using the same |
| US8873715B2 (en) | 2010-07-30 | 2014-10-28 | Rigaku Corporation | Industrial X-ray tube |
| JP2015504583A (en) * | 2011-11-28 | 2015-02-12 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | X-ray tube having a heatable field emission electron emitter and method of operating the same |
| US8995608B2 (en) | 2009-01-16 | 2015-03-31 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Compact microbeam radiation therapy systems and methods for cancer treatment and research |
| JP2016517151A (en) * | 2013-05-08 | 2016-06-09 | 重慶啓越涌陽微電子科技発展有限公司Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｑｉｙｕｅｙｏｎｇｙａｎｇ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ | Graphene and X-ray tube used as cathode of X-ray tube |
| WO2016120104A1 (en) * | 2015-01-27 | 2016-08-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Apparatus for generating x-ray radiation in an external magnetic field |
| JP2017510051A (en) * | 2014-02-10 | 2017-04-06 | ルクスブライト・アーベー | X-ray device |
| US9782136B2 (en) | 2014-06-17 | 2017-10-10 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Intraoral tomosynthesis systems, methods, and computer readable media for dental imaging |
| WO2020085291A1 (en) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | 学校法人早稲田大学 | Carbon-metal structure and method for manufacturing carbon-metal structure |
| US10980494B2 (en) | 2014-10-20 | 2021-04-20 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Systems and related methods for stationary digital chest tomosynthesis (s-DCT) imaging |
-
2000
- 2000-03-06 JP JP2000059916A patent/JP2001250496A/en active Pending
Cited By (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004511884A (en) * | 2000-10-06 | 2004-04-15 | ザ ユニバーシティ オブ ノース カロライナ − チャペル ヒル | X-ray generation mechanism using electron field emission cathode |
| WO2004024986A1 (en) * | 2002-07-23 | 2004-03-25 | Postech Foundation | Method of creating nanoparticle and electroless plating using irradiation of synchrotron x-ray |
| JP2007504636A (en) * | 2003-05-30 | 2007-03-01 | シンテック，インコーポレイテッド | Apparatus and method for generating multiple x-ray beams from multiple locations |
| KR100941689B1 (en) | 2004-08-12 | 2010-02-17 | 윈테크주식회사 | Soft X-ray tube for static charge eliminator |
| JP2007066694A (en) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Hamamatsu Photonics Kk | X-ray tube |
| JP2007080704A (en) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Mie Univ | Field emission type electron gun and its power supply voltage control method |
| KR100665881B1 (en) | 2005-12-30 | 2007-01-09 | 한국전기연구원 | Carbon nanotube based electron beam emitting cathode module of x-ray tube |
| KR100789592B1 (en) | 2006-03-24 | 2007-12-27 | 박래준 | Soft x-ray tube with field emission cold cathode by using carbon nano tube |
| JP2008311174A (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Jfe Engineering Kk | Electron beam generator and its control method |
| US7751528B2 (en) | 2007-07-19 | 2010-07-06 | The University Of North Carolina | Stationary x-ray digital breast tomosynthesis systems and related methods |
| KR101023704B1 (en) | 2008-07-08 | 2011-03-25 | 한국전기연구원 | X-ray Generation Apparatus using Carbon Nano-tube |
| US8995608B2 (en) | 2009-01-16 | 2015-03-31 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Compact microbeam radiation therapy systems and methods for cancer treatment and research |
| US8873715B2 (en) | 2010-07-30 | 2014-10-28 | Rigaku Corporation | Industrial X-ray tube |
| JP2015504583A (en) * | 2011-11-28 | 2015-02-12 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | X-ray tube having a heatable field emission electron emitter and method of operating the same |
| KR20130141790A (en) * | 2012-06-18 | 2013-12-27 | 한국전자통신연구원 | Field emission x-ray tube and method of focusing electron beam using the same |
| KR101868009B1 (en) | 2012-06-18 | 2018-06-18 | 한국전자통신연구원 | Field Emission X-ray Tube and Method of Focusing Electron Beam Using the Same |
| JP2016517151A (en) * | 2013-05-08 | 2016-06-09 | 重慶啓越涌陽微電子科技発展有限公司Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｑｉｙｕｅｙｏｎｇｙａｎｇ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ | Graphene and X-ray tube used as cathode of X-ray tube |
| US10825635B2 (en) | 2014-02-10 | 2020-11-03 | Luxbright Ab | Electron emitter for an x-ray tube |
| JP2017510051A (en) * | 2014-02-10 | 2017-04-06 | ルクスブライト・アーベー | X-ray device |
| JP2017510052A (en) * | 2014-02-10 | 2017-04-06 | ルクスブライト・アーベー | Electron emitter for X-ray tube |
| US10319555B2 (en) | 2014-02-10 | 2019-06-11 | Luxbright Ab | X-ray device |
| US9782136B2 (en) | 2014-06-17 | 2017-10-10 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Intraoral tomosynthesis systems, methods, and computer readable media for dental imaging |
| US9907520B2 (en) | 2014-06-17 | 2018-03-06 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Digital tomosynthesis systems, methods, and computer readable media for intraoral dental tomosynthesis imaging |
| US10980494B2 (en) | 2014-10-20 | 2021-04-20 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Systems and related methods for stationary digital chest tomosynthesis (s-DCT) imaging |
| WO2016120104A1 (en) * | 2015-01-27 | 2016-08-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Apparatus for generating x-ray radiation in an external magnetic field |
| US9960003B2 (en) | 2015-01-27 | 2018-05-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Apparatus for generating x-ray radiation in an external magnetic field |
| WO2020085291A1 (en) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | 学校法人早稲田大学 | Carbon-metal structure and method for manufacturing carbon-metal structure |
| KR20210077739A (en) * | 2018-10-26 | 2021-06-25 | 각코호진 와세다다이가쿠 | Carbon metal structure and method of manufacturing carbon metal structure |
| JPWO2020085291A1 (en) * | 2018-10-26 | 2021-09-24 | 学校法人早稲田大学 | Carbon-Metal Structure and Method for Manufacturing Carbon-Metal Structure |
| US11527378B2 (en) | 2018-10-26 | 2022-12-13 | Waseda University | Carbon-metal structure and method for manufacturing carbon-metal structure |
| KR102565282B1 (en) | 2018-10-26 | 2023-08-09 | 각코호진 와세다다이가쿠 | Carbon metal structure and manufacturing method of carbon metal structure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6456691B2 (en) | X-ray generator | |
| JP2001250496A (en) | X-ray generator | |
| JP4878311B2 (en) | Multi X-ray generator | |
| KR101868009B1 (en) | Field Emission X-ray Tube and Method of Focusing Electron Beam Using the Same | |
| US6661876B2 (en) | Mobile miniature X-ray source | |
| US3691417A (en) | X-ray generating assembly and system | |
| US7868850B2 (en) | Field emitter array with split gates and method for operating the same | |
| US7778391B2 (en) | Field emission cathode and x-ray tube embodying same | |
| KR100895067B1 (en) | The discretely addressable large area x-ray system | |
| KR20090065108A (en) | The compactive x-ray tube with triode structure using cnt | |
| US3751701A (en) | Convergent flow hollow beam x-ray gun with high average power | |
| JPS6122545A (en) | X-ray tube | |
| US8750458B1 (en) | Cold electron number amplifier | |
| CA2697845A1 (en) | X-ray tube with enhanced small spot cathode and methods for manufacture thereof | |
| JP2001266780A (en) | X-ray generating apparatus | |
| KR101324480B1 (en) | Micro focus x-ray tube | |
| KR102283035B1 (en) | Electronically amplified compact x-ray tube | |
| JP5312555B2 (en) | Multi X-ray generator | |
| CN214123833U (en) | Electron gun, X ray source and CT machine | |
| JP2002022899A (en) | Electron beam irradiator | |
| JP2903880B2 (en) | Cold cathode electron gun | |
| KR20160102748A (en) | Field Emission X-Ray Source Device | |
| US3363131A (en) | Grid controlled x-ray generator with magnetic field | |
| CN214753635U (en) | Microfocus X-ray tube | |
| JP2005190757A (en) | X-ray generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060320 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071113 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071127 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080401 |