JP2002008572A - X-ray tube - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray tube which can produce a high-definition perspective image through micronization of an X-ray tube focus in a wide range of tube voltage. SOLUTION: Electron emitted from a thermionic cathode 1 is drawn out by a control grid electrode 2, which electron beam is accelerated by a perforated positive electrode 3. A motor with a decelerator 25 is operated to move the perforated positive electrode 3 to a driving direction 26 through screw parts 22, 21, with which a crossover diameter of the electron beam is diminished, and the electron beam is introduced into a vacuum pipe 12. Then, a direction is adjusted by a convergence coil 4, and the beam is irradiated at a target by converging it with the convergence coil. An X-ray tube focus is micronized by moving the perforated positive electrode 3 to and fro according to the tube voltage, and a high-definition perspective image can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線管に係わり、
特に、電子ビームを有孔陽極の孔を通してターゲットに
収束させるために、加速電圧に対応した陰極と陽極間の
距離を調整するＸ線管に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an X-ray tube,
In particular, the present invention relates to an X-ray tube for adjusting a distance between a cathode and an anode corresponding to an acceleration voltage in order to converge an electron beam on a target through a hole of a perforated anode.

【０００２】[0002]

【従来の技術】微細な内部構造を非破壊検査法で観察す
る手法が各分野で要求されている。例えば半導体パッケ
ージングの開発や実装検査・品質保証のために、微小焦
点を有するＸ線管を使って内部の欠陥などが調べられて
いる。このようなＸ線管は一般に「マイクロフォーカス
Ｘ線管」と呼ばれており、以下マイクロフォーカスＸ線
管と称する。このマイクロフォーカスＸ線管は真空容器
内で熱陰極から出発した電子ビームを電子レンズにより
収束させて、タングステンなどの重元素材料からなるタ
ーゲット上の直径１μ〜２００μｍの寸法の微小領域に
打ち込み、そこで生じるＸ線を利用するものである。マ
イクロフォーカスＸ線管のうち、特に焦点寸法が微小化
できるものは、開放型と呼ばれるタイプのものである。
開放型のマイクロフォーカスＸ線管は、真空容器の開閉
機構と、真空排気ポンプを具備しており、熱陰極やター
ゲット材を交換できるという特徴をもつ。このため、開
放型のマイクロフォーカスＸ線管では熱陰極やターゲッ
トの寿命を犠牲にして陰極の熱陰極の温度を上げて焦点
寸法を微細化したり、高管電圧、高管電流の条件で焦点
寸法を微細化することが可能である。開放型のマイクロ
フォーカスＸ線管は、さらに透過型と反射型と呼ばれる
２つのタイプに分類される。透過型では、ターゲット面
から見て電子ビームと出力Ｘ線が反対側に位置するのに
対し、反射型では、ターゲット面から見て電子ビームと
出力Ｘ線が同一側に位置する。透過型、反射型とも、電
子ビームをターゲット上の微小領域に収束してＸ線の焦
点寸法を微細化する機構は同じである。例として、図３
に開放型のマイクロフォーカスＸ線管のうち、透過型の
ものの断面構造を示す。このＸ線管は、高電圧碍子１４
に保持されたカソード部の熱陰極１と、熱陰極１から放
出された電子をビームとして成形する静電レンズとして
機能する制御格子電極２と、電子を加速する有孔陽極３
と、有孔陽極３の中央の穴を通過し真空パイプ１２の中
の電子ビーム８の方向を調整する偏向コイル４と、調整
された電子ビーム８を収束するヨーク６内に格納された
収束コイル５と、収束された電子ビーム８が衝突しＸ線
を放射するターゲット７と、各部はＯ−リング（図示せ
ず）で互いに真空気密に連結されており、ターボポンプ
とロータリーポンプ（図示せず）による２段引きの真空
ポンプ１３に接続された真空容器１１とから構成されて
いる。カソード部は高電圧碍子１４に高圧ケーブルが挿
し込まれ、ウエネルトの電極とフィラメントからなる熱
陰極１に負の高電圧が印加される。アノード部のターゲ
ット７、ヨーク６、真空パイプ１２及び真空容器１１の
外装は、接地電位に保たれている。高圧ケーブル（図示
されていない）から熱陰極１に電圧が印加され電流が流
れ加熱されると、熱電子が放出され制御格子電極２によ
って引き出され、有孔陽極３に向かって加速される。制
御格子電極２と有孔陽極３で形成される電子レンズによ
り、電子ビーム８は断面直径が１０〜５００μｍの領域
に収束されるクロスオーバー９を形成する。そして、電
子ビーム８は有孔陽極３の中央の孔を通り偏向コイル４
により、その方向が調整される。そして収束コイル５に
よって、微小な径の電子ビーム８に収束され、ターゲッ
ト７に突入する。2. Description of the Related Art Techniques for observing a fine internal structure by a nondestructive inspection method are required in various fields. For example, for the development of semiconductor packaging, mounting inspection, and quality assurance, internal defects and the like are examined using an X-ray tube having a minute focus. Such an X-ray tube is generally called a “microfocus X-ray tube”, and is hereinafter referred to as a microfocus X-ray tube. This microfocus X-ray tube converges an electron beam starting from a hot cathode in an evacuation vessel by an electron lens, and strikes a minute region having a diameter of 1 μm to 200 μm on a target made of a heavy element material such as tungsten. It utilizes the generated X-rays. Among the microfocus X-ray tubes, those whose focal dimensions can be miniaturized are of the so-called open type.
The open type microfocus X-ray tube includes a vacuum vessel opening / closing mechanism and a vacuum exhaust pump, and has a feature that a hot cathode and a target material can be exchanged. For this reason, in an open-type microfocus X-ray tube, the focal length is reduced by raising the temperature of the hot cathode of the cathode at the expense of the life of the hot cathode or the target, or by reducing the focal length under high tube voltage and high tube current conditions. Can be miniaturized. The open type microfocus X-ray tube is further classified into two types called a transmission type and a reflection type. In the transmission type, the electron beam and the output X-ray are located on opposite sides when viewed from the target surface, whereas in the reflection type, the electron beam and the output X-ray are located on the same side when viewed from the target surface. The mechanism for converging an electron beam to a minute region on a target and reducing the focal size of X-rays is the same for both the transmission type and the reflection type. As an example, FIG.
2 shows a cross-sectional structure of a transmission-type microfocus X-ray tube of the open type. This X-ray tube is a high-voltage insulator 14
A hot cathode 1 of a cathode portion held by a cathode, a control grid electrode 2 functioning as an electrostatic lens for shaping electrons emitted from the hot cathode 1 into a beam, and a perforated anode 3 for accelerating electrons
A deflection coil 4 that passes through a central hole of the perforated anode 3 and adjusts the direction of the electron beam 8 in the vacuum pipe 12; and a focusing coil stored in a yoke 6 that focuses the adjusted electron beam 8. 5 and a target 7 which collides with the converged electron beam 8 and emits X-rays, and each part is vacuum-tightly connected to each other by an O-ring (not shown), and includes a turbo pump and a rotary pump (not shown). ) And a vacuum vessel 11 connected to a two-stage vacuum pump 13. In the cathode section, a high-voltage cable is inserted into a high-voltage insulator 14, and a negative high voltage is applied to the hot cathode 1 composed of a Wehnelt electrode and a filament. The exterior of the target 7, the yoke 6, the vacuum pipe 12, and the vacuum vessel 11 at the anode section is kept at the ground potential. When a voltage is applied from a high-voltage cable (not shown) to the hot cathode 1 and a current flows and is heated, thermoelectrons are emitted, extracted by the control grid electrode 2, and accelerated toward the perforated anode 3. The electron lens 8 formed by the control grid electrode 2 and the perforated anode 3 forms a crossover 9 in which the electron beam 8 is converged in a region having a cross-sectional diameter of 10 to 500 μm. Then, the electron beam 8 passes through the center hole of the perforated anode 3 and the deflection coil 4
, The direction is adjusted. The electron beam 8 having a small diameter is converged by the converging coil 5 and enters the target 7.

【０００３】ターゲット７は、アルミニウムの厚みＴ＝
０．５ｍｍ程度のＸ線透過窓上の内側にマウントされて
いる。ターゲット７は、例えば、厚さが５μｍ程度のタ
ングステンが使われたり、ターゲット材をＸ線透過窓に
直接成膜したりしている。このターゲット７に電子ビー
ム８が突入するとそこでＸ線１０を放射する。その放射
方向は、指向性を持っており、透過した方向のＸ線１０
を利用している。Ｘ線管のＸ線条件は、管電圧が５〜１
６０ｋＶ、管電流が〜０．３ｍＡ程度で、マイクロフォ
ーカスＸ線管の場合、ターゲット７上での電子ビーム８
の断面直径は、近似的に、クロスオーバー９の直径に電
子レンズの倍率を乗じた値となり、通常その値は焦点寸
法として、０．３〜２００μｍとなる。このＸ線管の微
焦点化のためには、クロスオーバー９の直径を小さくす
ることが重要である。マイクロフォーカスＸ線管におい
て電子ビームのクロスオーバーの直径を小さくするため
には、陽極―陰極間の電界強度を大きくすることが必要
である。これは、陽極―陰極間の電界強度が小さい場
合、空間電荷効果により熱陰極の電子放出面積が大きく
なり、ひいては電子ビームのクロスオーバーも大きくな
ってしまうからである。図４、図５に、この現象を模式
的に示す。低電界の場合（図４（ｂ））、空間電荷効果
により熱陰極１表面の出射電子密度が低くなり、同じ管
電流でも高電界の場合（図４（ａ））に比べて電子放出
面積が大きくなってしまう。陰極表面の電子放出面積が
大きくなると、電子ビーム８の断面積が大きくなり、ク
ロスオーバー９の直径も大きくなるので、結果的に低電
界の場合（図５（ｂ））では高電界の場合（図５
（ａ））に比べてＸ線焦点の寸法が大きくなってしま
う。The target 7 has a thickness T = aluminum of aluminum.
It is mounted inside an X-ray transmission window of about 0.5 mm. As the target 7, for example, tungsten having a thickness of about 5 μm is used, or a target material is formed directly on the X-ray transmission window. When the electron beam 8 enters the target 7, X-rays 10 are emitted there. The radiation direction is directional, and the X-ray 10
I use. The X-ray condition of the X-ray tube is such that the tube voltage is 5-1.
In the case of a microfocus X-ray tube at 60 kV and a tube current of about 0.3 mA, the electron beam 8 on the target 7
Is approximately the value obtained by multiplying the diameter of the crossover 9 by the magnification of the electron lens, and usually the value is 0.3 to 200 μm as the focal dimension. It is important to reduce the diameter of the crossover 9 to make the X-ray tube finely focused. In order to reduce the crossover diameter of the electron beam in the microfocus X-ray tube, it is necessary to increase the electric field intensity between the anode and the cathode. This is because, when the electric field intensity between the anode and the cathode is small, the electron emission area of the hot cathode increases due to the space charge effect, and the crossover of the electron beam also increases. FIG. 4 and FIG. 5 schematically show this phenomenon. In the case of a low electric field (FIG. 4B), the emitted electron density on the surface of the hot cathode 1 is reduced by the space charge effect, and the electron emission area is smaller than that in the case of a high electric field (FIG. 4A) even at the same tube current. It gets bigger. When the electron emission area on the cathode surface increases, the cross-sectional area of the electron beam 8 increases, and the diameter of the crossover 9 also increases. As a result, in the case of a low electric field (FIG. 5B), the case of a high electric field ( FIG.
The size of the X-ray focal point becomes larger than in (a).

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来における開放型の
マイクロフォーカスＸ線管では、陽極―陰極間の距離
が、定格管電圧に耐えうる絶縁強度を持つ距離に固定さ
れているので、このＸ線管を低い管電圧で使用する場
命、陽極―陰極間の電界強度が小さくなり、空間電有効
果により電子ビーム８のクロスオーバー９の直径が大き
くなってしまうので、高い管電圧で使用する場合に比べ
てＸ線焦点２０の寸法が大きくなってしまうという問題
がある。In the conventional open-type microfocus X-ray tube, the distance between the anode and the cathode is fixed to a distance having an insulation strength that can withstand the rated tube voltage. When the tube is used at a low tube voltage, the electric field intensity between the anode and the cathode becomes small, and the diameter of the crossover 9 of the electron beam 8 becomes large due to the effect of space electricity. However, there is a problem that the size of the X-ray focal point 20 becomes large as compared with the above.

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、高電圧でも低電圧でも広い管電圧範囲
で、Ｘ線焦点の寸法を微小化することができるＸ線管を
提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an X-ray tube capable of miniaturizing the size of an X-ray focal point in a wide tube voltage range regardless of whether the voltage is high or low. The purpose is to do.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明のＸ線管は、熱陰極フィラメントと、制御格子
電極と、放出された電子ビームを加速し中央に通過孔を
有する有孔陽極と、加速された電子ビームをターゲット
上に収束させる電磁レンズと、ターゲットとを設け、タ
ーゲットから透過又は反射してＸ線を射出するＸ線管に
おいて、前記有孔陽極の位置を陰極に対して前後に移動
できる移動手段を備えるものである。管電圧が高くなる
ほど陰極との距離が広がるよう、移動手段は有孔陽極を
移動させる。In order to achieve the above object, an X-ray tube according to the present invention comprises a hot cathode filament, a control grid electrode, and a perforated hole having a central through-hole for accelerating an emitted electron beam. An anode, an electromagnetic lens that focuses the accelerated electron beam on the target, and a target are provided. In an X-ray tube that emits X-rays by transmitting or reflecting from the target, the position of the perforated anode is set with respect to the cathode. And moving means for moving back and forth. The moving means moves the perforated anode so that the distance from the cathode increases as the tube voltage increases.

【０００７】また本発明のＸ線管は、熱陰極フィラメン
トと、制御格子電極と、放出された電子ビームを加速し
中央に通過孔を有する有孔陽極と、加速された電子ビー
ムをターゲット上に収束させる電磁レンズと、ターゲッ
トとを設け、ターゲットからＸ線を射出するＸ線管にお
いて、有孔陽極と陰極との距離が可変となるよう形状の
異なる複数種類の有孔陽極または陰極のいずれかまたは
両方を着脱する着脱手段を備えるものである。Further, the X-ray tube of the present invention comprises a hot cathode filament, a control grid electrode, a perforated anode having a central through-hole for accelerating the emitted electron beam, and applying the accelerated electron beam to a target. In an X-ray tube provided with an electromagnetic lens for focusing and a target and emitting X-rays from the target, any one of a plurality of types of perforated anodes or cathodes having different shapes so that the distance between the perforated anode and the cathode is variable Or, it is provided with attaching / detaching means for attaching / detaching both.

【０００８】本発明のＸ線管は上記のように構成されて
おり、Ｘ線管の外部より有孔陽極の位置を陰極に対して
前後に移動することで、また、Ｘ線管を開放し、有孔陽
極に形状の異なる複数種類の有孔陽極を着脱することが
できるので、陰極と陽極間の電界強度を変化させて、即
ち、広い管電圧の範囲でＸ線焦点の寸法を微小化させて
用いることが出来る。The X-ray tube of the present invention is constructed as described above, and the position of the perforated anode is moved back and forth from the outside of the X-ray tube with respect to the cathode to open the X-ray tube. Since a plurality of types of perforated anodes having different shapes can be attached to and detached from the perforated anode, the intensity of the electric field between the cathode and the anode is changed, that is, the size of the X-ray focal point is reduced in a wide range of the tube voltage. Can be used.

【０００９】[0009]

【発明の実施の形態】本発明のＸ線管の一実施例を図１
を参照しながら説明する。図１は、本発明のＸ線管の有
孔陽極３と陰極の制御格子電極２との部分の断面を示す
図である。本Ｘ線管は、陰極を構成する熱陰極１と制御
格子電極２と、陽極を構成する駆動機構を備えた有孔陽
極３と、加速された電子ビーム８の方向を調整する偏向
コイル４と、その電子ビーム８を収束させる収束コイル
５（図示せず）と、収束された電子ビーム８が衝突しＸ
線を発生するターゲット７（図示せず）とから構成され
ている。本発明のＸ線管は、図３に示す従来のＸ線管と
電極構成は同じであるが、従来の有孔陽極３は固定され
ているのに対し、図１の本Ｘ線管の有孔陽極３は、前後
に移動できる駆動機構を備えている。有孔陽極３に連結
された駆動機構は、有孔陽極３が制御格子電極２に対し
前後に移動することが出来る機構を備えている。減速器
付きモータ２５が真空容器１１の有孔陽極３の近辺の外
側に設けられ、その駆動軸の真空容器１１の内部に歯車
２３が取付けられている。歯車２３は内側に設けられた
有孔陽極３の歯車２４と噛み合い、有孔陽極３を回転さ
せる。有孔陽極３が回転すると真空パイプ１２のネジ部
２１に沿って有孔陽極３のネジ部２２が回転し、有孔陽
極３の駆動方向２６に前後に移動する。この駆動機構を
付けることにより、真空容器１１を開放することなく、
外部から有孔陽極３と制御格子電極２間の距離を変える
ことが出来る。FIG. 1 shows an embodiment of an X-ray tube according to the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a view showing a cross section of a part of a perforated anode 3 and a control grid electrode 2 of a cathode of an X-ray tube according to the present invention. The X-ray tube includes a hot cathode 1 and a control grid electrode 2 constituting a cathode, a perforated anode 3 having a drive mechanism constituting an anode, and a deflection coil 4 for adjusting the direction of an accelerated electron beam 8. The convergence coil 5 (not shown) for converging the electron beam 8 collides with the converged electron beam 8 and X
And a target 7 (not shown) for generating a line. The X-ray tube of the present invention has the same electrode configuration as the conventional X-ray tube shown in FIG. 3, but the conventional perforated anode 3 is fixed, whereas the X-ray tube of FIG. The hole anode 3 has a drive mechanism that can move back and forth. The driving mechanism connected to the perforated anode 3 includes a mechanism that allows the perforated anode 3 to move back and forth with respect to the control grid electrode 2. A motor 25 with a speed reducer is provided on the outside of the vacuum vessel 11 near the perforated anode 3, and a gear 23 is mounted inside the vacuum vessel 11 of the drive shaft. The gear 23 meshes with the gear 24 of the perforated anode 3 provided inside, and rotates the perforated anode 3. When the perforated anode 3 rotates, the screw portion 22 of the perforated anode 3 rotates along the screw portion 21 of the vacuum pipe 12 and moves back and forth in the driving direction 26 of the perforated anode 3. By attaching this drive mechanism, without opening the vacuum vessel 11,
The distance between the perforated anode 3 and the control grid electrode 2 can be changed from the outside.

【００１０】次に、本発明のＸ線管の他の実施例を図２
を参照しながら説明する。図２は、本発明のＸ線管の有
孔陽極３と陰極の制御格子電極２との部分の断面を示す
図である。（ａ）は有孔陽極３ａと制御格子電極２の距
離を離して、高電界で使用する場合を示す。（ｂ）は有
孔陽極３ｂと制御格子電極２の距離を近づけて、低電界
で使用する場合を示す。本Ｘ線管は、陰極を構成する熱
陰極１と制御格子電極２と、陽極を構成する着脱可能な
有孔陽極３ａ（又は３ｂ）と、有孔陽極３ａ（又は３
ｂ）を交換するために真空容器蓋部１１ｂと真空容器本
体１１ａをヒンジ２７を介して開放する機構を有した真
空容器１１と、有孔陽極３ａ（又は３ｂ）の内側とそれ
を保持する真空パイプ１２に設けられたネジ嵌合部２８
と、加速された電子ビーム８の方向を調整する偏向コイ
ル４と、その電子ビーム８を収束させる収束コイル５
（図示せず）と、収束された電子ビーム８が衝突しＸ線
を発生するターゲット７（図示せず）とから構成されて
いる。本Ｘ線管は、ヒンジ２７を中心にして、真空容器
本体１１ａから真空容器蓋部１１ｂを開放するすること
が出来る機構を備えている。そして、大きさと形状の異
なる有孔陽極（３ａ、３ｂ）を真空パイプ１２のネジ嵌
合部２８にねじ込んで真空容器蓋部１１ｂ上に取付ける
ことができる。それにより有孔陽極３ａ（又は３ｂ）か
ら制御格子電極２間の距離を変更することができ、その
両者間の電界強度を変更することが出来る。図２の
（ａ）は、両者間の距離を離して高電圧で使用する場合
の例で、距離を離して電子ビーム８のクロスオーバー９
の直径を小さくした例である。（ｂ）は、両者間の距離
を近づけて低電圧で使用する場合の例で、逆に距離を近
づけて電子ビーム８のクロスオーバー９の直径を小さく
した例である。本実施例では、形状の異なる有孔陽極を
着脱することにより陽極から陰極管までの距離を可変と
した例を示したが、陰極について、形状の異なる数種類
の陰極を着脱する方法によっても同様の効果が得られ
る。なお、陰極を着脱する場合には、陰極と制御格子電
極が一体化したアセンブリを着脱する方法が望ましい。
これは、Ｘ線管においては陰極の先端と制御格子電極の
相対位置が±０．１ｍｍ程度の精度で調整されなければ
ならないという事情による。Next, another embodiment of the X-ray tube of the present invention is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a view showing a cross section of a portion of the perforated anode 3 and the control grid electrode 2 of the cathode of the X-ray tube of the present invention. (A) shows a case in which the distance between the perforated anode 3a and the control grid electrode 2 is increased and the device is used in a high electric field. (B) shows a case in which the distance between the perforated anode 3b and the control grid electrode 2 is reduced and used in a low electric field. This X-ray tube includes a hot cathode 1 and a control grid electrode 2 constituting a cathode, a detachable perforated anode 3a (or 3b) constituting an anode, and a perforated anode 3a (or 3).
b) The vacuum vessel 11 having a mechanism for opening the vacuum vessel lid 11b and the vacuum vessel main body 11a via the hinge 27 to replace the vacuum vessel lid, the inside of the perforated anode 3a (or 3b) and the vacuum holding the same. Screw fitting portion 28 provided on pipe 12
A deflection coil 4 for adjusting the direction of the accelerated electron beam 8 and a converging coil 5 for converging the electron beam 8
(Not shown), and a target 7 (not shown) that generates an X-ray by collision with the converged electron beam 8. The X-ray tube includes a mechanism that can open the vacuum vessel lid 11b from the vacuum vessel main body 11a around the hinge 27. Then, perforated anodes (3a, 3b) having different sizes and shapes can be screwed into the screw fitting portions 28 of the vacuum pipe 12 and mounted on the vacuum vessel lid 11b. As a result, the distance between the perforated anode 3a (or 3b) and the control grid electrode 2 can be changed, and the electric field strength between the two can be changed. FIG. 2A shows an example of a case where the two are used at a high voltage with a distance therebetween.
This is an example in which the diameter of is reduced. (B) shows an example in which the distance between the two is reduced and the device is used at a low voltage, and conversely, the diameter is reduced and the diameter of the crossover 9 of the electron beam 8 is reduced. In the present embodiment, an example was shown in which the distance from the anode to the cathode tube was made variable by attaching and detaching perforated anodes having different shapes, but the same applies to the method of attaching and detaching several types of cathodes having different shapes. The effect is obtained. When attaching and detaching the cathode, a method of attaching and detaching an assembly in which the cathode and the control grid electrode are integrated is desirable.
This is due to the fact that in an X-ray tube, the relative position between the tip of the cathode and the control grid electrode must be adjusted with an accuracy of about ± 0.1 mm.

【００１１】真空の絶縁強度は約１０ｋＶ／ｍｍである
が、実用上は安全をみて、通常１１ｋＶ／ｍｍの絶縁強
度をもとに制御格子電極２から有孔陽極３までの距離を
決定している。図３に示すＸ線管の定格管電圧は一例と
して１６０ｋＶであり、この定格管電圧に耐える制御格
子電極２から有孔陽極３までの距離は１８ｍｍとなる。
一般に、工業用Ｘ線管では、使用者は透視しようとする
試料の材質や厚さに応じて管電圧を随時変更するので、
定格電圧よりかなり低い管電圧で使用されることは、実
際にしばしば起こり得ることである。例えば、定格管電
圧１６０ｋＶのＸ線管が、３０ｋＶの管電圧でしばしば
使用される。この管電圧３０ｋＶの場合、絶縁上は、制
御格子電極２から有孔陽極３までの距離は３．３ｍｍ以
上あれば十分である。本発明の図１に示すＸ線管の駆動
機構を用いて、有孔陽極３の位置を制御格子電極２に近
づけると、制御格子電極２から有孔陽極３間の電界強度
が大きくなるので電子ビームのクロスオーバーの直径を
小さくすることが出来る。制御格子電極２から有孔陽極
３までの間の距離が近づきすぎると、制御格子電極２の
窪みが作る静電レンズの効果が弱くなるので、実際には
制御格子電極２から有孔陽極３までの間の距離が３．３
ｍｍ以上の範囲で、電子ビーム８のクロスオーバー９、
ひいては、Ｘ線管焦点サイズが最小になるように、有孔
陽極３の位置を調整する。なお上記の管電圧、制御格子
電極２から有孔陽極３までの間の距離は一例を示したも
のである。また本発明のＸ線管はマイクロフォーカスＸ
線管として適用できることはもちろん可能である。Although the insulation strength of the vacuum is about 10 kV / mm, in practice, for safety, the distance from the control grid electrode 2 to the perforated anode 3 is usually determined based on the insulation strength of 11 kV / mm. I have. The rated tube voltage of the X-ray tube shown in FIG. 3 is, for example, 160 kV, and the distance from the control grid electrode 2 that withstands the rated tube voltage to the perforated anode 3 is 18 mm.
Generally, in an industrial X-ray tube, the user changes the tube voltage at any time according to the material and thickness of the sample to be viewed.
It is very often possible in practice to use a tube voltage that is significantly lower than the rated voltage. For example, an x-ray tube with a rated tube voltage of 160 kV is often used at a tube voltage of 30 kV. In the case of this tube voltage of 30 kV, it is sufficient for the insulation to have a distance of 3.3 mm or more from the control grid electrode 2 to the perforated anode 3. When the position of the perforated anode 3 is brought closer to the control grid electrode 2 using the driving mechanism of the X-ray tube shown in FIG. 1 of the present invention, the electric field intensity between the control grid electrode 2 and the perforated anode 3 increases, so that the electron The diameter of the beam crossover can be reduced. If the distance between the control grid electrode 2 and the perforated anode 3 is too small, the effect of the electrostatic lens created by the depression of the control grid electrode 2 becomes weak. Distance between is 3.3
mm, the crossover 9 of the electron beam 8,
Consequently, the position of the perforated anode 3 is adjusted so that the focal spot size of the X-ray tube is minimized. The tube voltage and the distance from the control grid electrode 2 to the perforated anode 3 are merely examples. The X-ray tube of the present invention is a micro focus X-ray tube.
It is, of course, possible to apply it as a wire tube.

【００１２】また、本発明のＸ線管は、Ｘ線がターゲッ
ト７を透過して電子ビーム照射面の反対側に出力される
「透過型」と呼ばれるＸ線管と、Ｘ線がターゲット７の
電子ビーム照射面側に出力される「反射型」と呼ばれる
Ｘ線管に実施できる。また、本発明のＸ線管は、図１で
説明した所定の形状をした有孔陽極３を用いてそれを移
動させるものと、図２で説明した予め形状の異なる有孔
陽極（３ａ、３ｂ等）を複数種類準備しておき、使用す
る管電圧に応じて最適な形状を有する陽極に交換するも
のとの形態に適用される。後者のものは、消耗品である
熱陰極を交換できる、いわゆる開放型のマイクロフォー
カスＸ線管としても容易に実現できる。Further, the X-ray tube according to the present invention includes an X-ray tube called “transmission type” in which X-rays pass through the target 7 and are output to the opposite side of the electron beam irradiation surface, The present invention can be applied to an X-ray tube called “reflection type” that is output to the electron beam irradiation surface side. Further, the X-ray tube of the present invention uses the perforated anode 3 having a predetermined shape described in FIG. 1 to move it, and the perforated anode (3a, 3b) having a different shape previously described in FIG. ) Are prepared in advance, and the anode is replaced with an anode having an optimal shape according to the tube voltage to be used. The latter can be easily realized as a so-called open-type microfocus X-ray tube in which a hot cathode which is a consumable can be replaced.

【００１３】[0013]

【発明の効果】本発明のＸ線管は上記のように構成され
ており、使用者は、予め透視しようとする試料の材質や
厚さによって、Ｘ線管電圧を想定し、Ｘ線管容器の外部
に設けられ陽極を移動させる機構により、適正な位置に
陽極を移動させて、又は、Ｘ線管を開放し、陽極に形状
の異なる陽極を着脱して、その管電圧で陽極と陰極間の
電界強度を変え、電子ビームのクロスオーバの直径を小
さくして、ターゲット上の微小領域へ収束させることが
出来る。従って、広い管電圧の範囲でＸ線管焦点を微小
化することができ、それにより高精細な透視画像を得る
ことが出来る。The X-ray tube of the present invention is constructed as described above, and the user presumes the X-ray tube voltage depending on the material and thickness of the sample to be seen through, and sets the X-ray tube container. The anode is moved to an appropriate position by a mechanism provided outside of the anode, or the X-ray tube is opened, and an anode with a different shape is attached to and detached from the anode. Of the electron beam, the diameter of the crossover of the electron beam can be reduced, and the electron beam can be focused on a minute area on the target. Therefore, the focal point of the X-ray tube can be reduced in a wide range of the tube voltage, whereby a high-definition fluoroscopic image can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 本発明のＸ線管の一実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of an X-ray tube of the present invention.

【図２】 本発明のＸ線管の他の実施例を示す図であ
る。FIG. 2 is a view showing another embodiment of the X-ray tube of the present invention.

【図３】 従来のＸ線管の構造断面を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a structural cross section of a conventional X-ray tube.

【図４】 Ｘ線管の熱陰極の電子放出面の広がりを説明
するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the spread of an electron emission surface of a hot cathode of an X-ray tube.

【図５】 Ｘ線管の電子ビームクロスオーバーの広がり
を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the spread of an electron beam crossover of an X-ray tube.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…熱陰極 ２…制御格子電極 ３、３ａ、３ｂ…有孔陽極 ４…偏向コイル ５…収束コイル ６…ヨーク ７…ターゲット ８…電子ビーム ９…クロスオーバー １０…Ｘ線 １１…真空容器 １１ａ…真空容器本体 １１ｂ…真空容器蓋部 １２…真空パイプ １３…真空ポンプ １４…高電圧碍子 １５…電子 １６…電界 １７…電子の進行方向 １８…電子同士の斥力 １９…電子放出面 ２０…Ｘ線焦点 ２１…ネジ部 ２２…ネジ部 ２３…歯車 ２４…歯車 ２５…減速器付きモータ ２６…駆動方向 ２７…ヒンジ ２８…ネジ嵌合 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hot cathode 2 ... Control grid electrode 3, 3a, 3b ... Perforated anode 4 ... Deflection coil 5 ... Focusing coil 6 ... Yoke 7 ... Target 8 ... Electron beam 9 ... Crossover 10 ... X-ray 11 ... Vacuum container 11a ... Vacuum container body 11b Vacuum container lid 12 Vacuum pipe 13 Vacuum pump 14 High voltage insulator 15 Electron 16 Electric field 17 Electron traveling direction 18 Repulsive force between electrons 19 Electron emission surface 20 X-ray focal point DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Screw part 22 ... Screw part 23 ... Gear 24 ... Gear 25 ... Motor with reduction gear 26 ... Drive direction 27 ... Hinge 28 ... Screw fitting

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】熱陰極フィラメントと、制御格子電極と、
放出された電子ビームを加速し中央に通過孔を有する有
孔陽極と、加速された電子ビームをターゲット上に収束
させる電磁レンズと、ターゲットとを設け、ターゲット
から透過又は反射してＸ線を射出するＸ線管において、
前記有孔陽極の位置を陰極に対して前後に移動できる移
動手段を備えることを特徴とするＸ線管。1. A hot cathode filament, a control grid electrode,
A perforated anode that accelerates the emitted electron beam and has a through hole in the center, an electromagnetic lens that focuses the accelerated electron beam on the target, and a target are provided, and X-rays are emitted by transmitting or reflecting from the target. X-ray tube
An X-ray tube comprising moving means for moving the position of the perforated anode back and forth with respect to the cathode. 【請求項２】熱陰極フィラメントと、制御格子電極と、
放出された電子ビームを加速し中央に通過孔を有する有
孔陽極と、加速された電子ビームをターゲット上に収束
させる電磁レンズと、ターゲットとを設け、ターゲット
からＸ線を射出するＸ線管において、前記有孔陽極と陰
極との距離が可変とできるよう、形状の異なる複数種類
の有孔陽極または陰極のいずれかまたは両方を着脱する
着脱手段を備えることを特徴とするＸ線管。2. A hot cathode filament, a control grid electrode,
An X-ray tube that has a perforated anode having a through hole at the center thereof for accelerating an emitted electron beam, an electromagnetic lens for converging the accelerated electron beam on a target, and a target, and emitting X-rays from the target An X-ray tube, comprising: a detachable means for attaching and detaching one or both of a plurality of types of perforated anodes and cathodes having different shapes so that a distance between the perforated anode and the cathode can be changed.