JP2002352754A - Transmission type x-ray target - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、透過型Ｘ線管のタ
ーゲットに係わり、特に、ターゲット金属に電子をあ
て、そこから発生する透過軟Ｘ線を用いて、Ｘ線非破壊
検査やＸ線分析を行なう透過型マイクロフォーカスＸ線
管の透過型Ｘ線ターゲットに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a target of a transmission type X-ray tube, and more particularly, to an X-ray non-destructive inspection and an X-ray tube using a soft X-ray generated by irradiating a target metal with electrons. The present invention relates to a transmission type X-ray target of a transmission type microfocus X-ray tube for performing analysis.
【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Ｘ線管は開放型構造で、ターゲットに厚さが
薄いタングステンプレートを使用し、収束された電子ビ
ームをこのターゲットに打ち込み、そこで発生するＸ線
を透過した裏側から放射するものである。検査部品の微
細な構造を観察するため、焦点寸法は微小なものが使わ
れている。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. This X-ray tube has an open structure, uses a thin tungsten plate as a target, shoots a focused electron beam into the target, and radiates X-rays generated therethrough from the back side. In order to observe the fine structure of the inspection component, a minute focal spot size is used.
【０００３】図４に開放透過型Ｘ線管の断面構造を示
す。このＸ線管はカソード部２０（下部）とアノード部
２１（中部）とターゲット部２２（上部）、から構成さ
れており、各部はＯ−リング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段引きがされた真空チャンバ１１を形成し
ている。カソード部２０は、高圧ケーブル挿込み口１７
に高圧ケーブルが挿し込まれ、ウエネルト９の電極とフ
ィラメント１０に負の高電圧が印加される。アノード部
２１、ターゲット部２２及び真空チャンバ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）からフィラメント１０に電圧が印加され電流
が流れ加熱されると、熱電子が放出されアノード１９に
向かって加速され、電子ビーム１を形成する。アノード
部２１はレンズホルダ２５にアノード１９とパイプ２６
を組み込んだものである。FIG. 4 shows a sectional structure of an open transmission X-ray tube. The X-ray tube includes a cathode section 20 (lower section), an anode section 21 (middle section), and a target section 22 (upper section). Each section is connected to each other by an O-ring in a vacuum-tight manner. The vacuum chamber 11 is formed by a two-stage drawing by a rotary pump (not shown). The cathode section 20 is connected to the high-voltage cable insertion port 17.
, A high negative voltage is applied to the electrodes of the Wehnelt 9 and the filament 10. The anode unit 21, the target unit 22, and the exterior of the vacuum chamber 11 are kept at the ground potential. When a voltage is applied to the filament 10 from a high-voltage cable (not shown) and a current flows, the thermoelectrons are emitted and accelerated toward the anode 19 to form the electron beam 1. The anode part 21 is provided with the anode 19 and the pipe 26 on the lens holder 25.
It incorporates
【０００４】電子ビーム１はパイプ２６の中空部を通
り、ターゲット部２２の電子レンズ８によって、微小な
径の電子ビーム１に収束されターゲット金属２に突入す
る。ターゲット部２２はポールピース２７の円筒内に電
子レンズ８を組み込み、ポールピースＴＯＰ２３の上部
と、ターゲットホルダ１４の間にＸ線透過窓基材３が、
サンドイッチされた状態で組込まれており、図５に示す
ように、アルミニウムの厚みｔ＝０．５ｍｍ程度のＸ線
透過窓基材３上の内側にターゲット金属２がマウントさ
れている。ターゲット金属２は、例えば、厚さが５０μ
ｍ程度のタングステンが使われたり、ターゲット金属２
をＸ線透過窓基材３に直接成膜したりしている。このタ
ーゲット金属２に電子ビーム１が突入すると、そこでＸ
線４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４を利用している。Ｘ線管のＸ線条
件は、管電圧が５〜１６０ｋＶ、管電流が〜０．３ｍＡ
程度で、マイクロフォーカスにより焦点寸法は１〜２０
０μｍ程度のものが使われている。The electron beam 1 passes through the hollow portion of the pipe 26 and is converged by the electron lens 8 of the target portion 22 into the electron beam 1 having a small diameter and enters the target metal 2. The target part 22 incorporates the electron lens 8 in the cylinder of the pole piece 27, and the X-ray transmission window base material 3 is provided between the upper part of the pole piece TOP 23 and the target holder 14.
As shown in FIG. 5, the target metal 2 is mounted inside the X-ray transmission window substrate 3 having a thickness t of about 0.5 mm of aluminum, as shown in FIG. The target metal 2 has a thickness of, for example, 50 μm.
m of tungsten or target metal 2
Is formed directly on the X-ray transmission window substrate 3. When the electron beam 1 enters the target metal 2, X
Emit line 4. The radiation direction is directional,
X-rays 4 in the transmitted direction are used. The X-ray conditions of the X-ray tube are as follows: a tube voltage of 5 to 160 kV and a tube current of 0.3 mA.
Degree, focal size is 1-20 by micro focus
Those having a thickness of about 0 μm are used.
【０００５】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、閉放型
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、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。[0005] Of the microfocus X-ray tubes, those whose focal dimensions can be miniaturized are of the type called open type. The open type 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 a closed-type microfocus X-ray tube, the temperature of the hot cathode and the temperature of the hot cathode are sacrificed at the expense of the service life of the hot cathode and the target, and the focal size is reduced. It is possible to reduce the size.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の透過型Ｘ線ター
ゲットは以上のように構成されており、ターゲット金属
２に衝突した電子の運動エネルギーの一部はＸ線に変換
され、その強度はＩ＝ｋ・ｉ・Ｚ・Ｖ２により与えられ
る。ここでＩはＸ線強度、ｋは定数、ｉは管電流、Ｚは
ターゲット元素の原子番号、Ｖは加速電圧である。ター
ゲット金属２は固定式で、Ｘ線透過窓基材３に厚み一定
の箔または薄膜が付けられており、発生するＸ線の強度
は波長分布を持ち、その分布は加速電圧Ｖとターゲット
金属２の材質と厚みなどにより決定される。厚みが厚い
金属（ターゲット金属２＋Ｘ線透過窓基材３）は、厚み
が薄い金属（ターゲット金属２＋Ｘ線透過窓基材３）に
比べて、光子エネルギーの低い領域におけるＸ線強度が
大きく異なる。これは光子エネルギーの低い領域のＸ
線、つまり波長が長いＸ線（軟Ｘ線）は、短い波長のＸ
線（硬Ｘ線）に比べて金属（ターゲット金属２＋Ｘ線透
過窓基材３）の内部吸収により大きく減衰するためであ
る。したがって、透過型Ｘ線管において発生するＸ線の
スペクトルは、加速電圧Ｖ、ターゲット金属２とＸ線透
過窓基材３の材質、及び、ターゲット金属２とＸ線透過
窓基材３の厚みにより決定される。軟Ｘ線はＸ線吸収率
が大きく、試料の厚さが薄い場合や、樹脂材料などのＸ
線吸収が少ない試料については、コントラストがつきや
すく有利である。The conventional transmission type X-ray target is constructed as described above, and a part of the kinetic energy of the electrons colliding with the target metal 2 is converted into X-rays, and the intensity is I-ray. = K · i · Z · V 2 . Here, I is the X-ray intensity, k is a constant, i is the tube current, Z is the atomic number of the target element, and V is the acceleration voltage. The target metal 2 is of a fixed type, a foil or a thin film having a constant thickness is attached to the X-ray transmission window base material 3, and the intensity of the generated X-ray has a wavelength distribution. It is determined by the material and thickness of the material. A thick metal (target metal 2 + X-ray transmitting window substrate 3) has a significantly different X-ray intensity in a region with low photon energy than a thin metal (target metal 2 + X-ray transmitting window substrate 3). This is the X in the low photon energy region
X-rays with a longer wavelength (soft X-rays)
This is because attenuation is larger due to internal absorption of the metal (target metal 2 + X-ray transmission window substrate 3) as compared with the line (hard X-ray). Therefore, the spectrum of the X-rays generated in the transmission type X-ray tube depends on the acceleration voltage V, the materials of the target metal 2 and the X-ray transmission window substrate 3, and the thickness of the target metal 2 and the X-ray transmission window substrate 3. It is determined. Soft X-rays have a large X-ray absorptivity and a small sample thickness,
For a sample with little line absorption, contrast is easily obtained, which is advantageous.
【０００７】そのため、Ｘ線透過窓基材３もＸ線透過率
の良い材料と適正な厚みが要求される。しかしながら、
Ｘ線４が透過していくＸ線透過窓基材３の厚みが、従来
のものはアルミニウム板０．５ｍｍ程度と厚いため、こ
の厚みが厚いと１〜１０ｋｅＶの軟Ｘ線が遮蔽されてし
まう。そのため、ベリリウムなどのＸ線透過性の良い材
料を用い、又は、Ｘ線透過窓基材３の厚さをできるだけ
薄くするなどの工夫がなされている。しかし、Ｘ線透過
窓基材３の材料として、アルミニウム、ベリリウム特性
以上の基材のものがなく、厚さを薄くすることも強度的
に限界がある。アルミニウムよりＸ線透過性の良い金属
材料としてベリリウムＢｅがあるが、ベリリウムは室温
では硬くて脆く、圧延、伸延等の加工が難しい。そのう
え、ベリリウムは酸素に対して親和力を有するので、加
工は水素気中、または真空中で高い温度で加工される
か、酸でエッチングするか、Ｂｅ粉末に注意を払って研
磨して製作される。ベリリウム板は高価で、その加工は
上記のように困難であるので、一般にはＸ線透過窓基材
３としては薄いアルミニウム板が用いられる。しかし、
従来のＸ線透過窓基材３の０．５ｍｍ程度の厚みでは、
波長の長い軟Ｘ線成分が吸収されてしまい、波長の短い
硬Ｘ線を薄い試料に照射しても、試料透過能力が高すぎ
て、十分な内部構造のコントラストを得ることが難しい
という問題があった。For this reason, the X-ray transmission window substrate 3 also requires a material having a good X-ray transmittance and an appropriate thickness. However,
The thickness of the X-ray transmission window base material 3 through which the X-rays 4 are transmitted is as thick as about 0.5 mm in the conventional aluminum plate, so that if the thickness is large, soft X-rays of 1 to 10 keV are blocked. . For this reason, various measures have been taken such as using a material having good X-ray transmission properties such as beryllium, or reducing the thickness of the X-ray transmission window substrate 3 as much as possible. However, as the material of the X-ray transmission window base material 3, there is no base material having aluminum or beryllium properties or more, and there is a limit in strength in reducing the thickness. Beryllium Be is a metal material having better X-ray transparency than aluminum, but beryllium is hard and brittle at room temperature, and is difficult to process such as rolling and elongation. In addition, since beryllium has an affinity for oxygen, the processing is performed at a high temperature in a hydrogen atmosphere or in a vacuum, etched with an acid, or polished with care for Be powder. . Since a beryllium plate is expensive and its processing is difficult as described above, a thin aluminum plate is generally used as the X-ray transmission window substrate 3. But,
With a thickness of about 0.5 mm of the conventional X-ray transmission window substrate 3,
The problem is that the soft X-ray component with a long wavelength is absorbed, and even if hard X-rays with a short wavelength are irradiated on a thin sample, the sample transmission ability is too high and it is difficult to obtain sufficient contrast of the internal structure. there were.
【０００８】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、厚さの薄い試料やＸ線吸収が少ない試
料や微小試料について、コントラストのある鮮明なＸ線
画像を得ることができる透過型Ｘ線ターゲットを提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to obtain a clear X-ray image with contrast for a sample having a small thickness, a sample having a small X-ray absorption, and a minute sample. It is an object of the present invention to provide a transmission type X-ray target that can be used.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の透過型Ｘ線ターゲットは、陰極のフィラメ
ントから放出された電子を加速収束させて陽極側のＸ線
透過窓基材上に設けられたターゲット金属に衝突させ、
透過方向にＸ線を発生させるＸ線管の透過型Ｘ線ターゲ
ットにおいて、前記Ｘ線透過窓基材にセラミックまたは
ガラスを用い、そのＸ線透過窓基材の内面に前記ターゲ
ット金属を蒸着したものである。In order to achieve the above object, the transmission type X-ray target of the present invention accelerates and converges the electrons emitted from the filament of the cathode to form the X-ray target on the anode side X-ray transmission window substrate. Collision with the target metal provided in
A transmission type X-ray target of an X-ray tube for generating X-rays in a transmission direction, wherein ceramic or glass is used for the X-ray transmission window substrate, and the target metal is deposited on an inner surface of the X-ray transmission window substrate. It is.
【００１０】また、本発明の透過型Ｘ線ターゲットは、
陰極のフィラメントから放出された電子を加速収束させ
て陽極側のＸ線透過窓基材上に設けられたターゲット金
属に衝突させ透過方向にＸ線を発生させるＸ線管の透過
型Ｘ線ターゲットにおいて、前記Ｘ線透過窓基材にセラ
ミックまたはガラスを用い、そのＸ線透過窓基材の内面
にターゲット金属以外の金属からなる帯電防止膜を形成
し、その帯電防止膜上に前記ターゲット金属を蒸着した
ものである。Further, the transmission type X-ray target of the present invention comprises:
In a transmission type X-ray target of an X-ray tube which accelerates and converges electrons emitted from a cathode filament to collide with a target metal provided on an X-ray transmission window substrate on the anode side to generate X-rays in a transmission direction. And forming an antistatic film made of a metal other than the target metal on the inner surface of the X-ray transmission window substrate, using ceramic or glass for the X-ray transmission window substrate, and depositing the target metal on the antistatic film. It was done.
【００１１】そして、請求項３の透過型Ｘ線ターゲット
は、前記Ｘ線透過窓基材にアルミナ又は窒化アルミニウ
ム又は炭化珪素又は窒化珪素又は前記セラミックの混合
物のセラミックを用いたものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a transmission type X-ray target in which alumina, aluminum nitride, silicon carbide, silicon nitride, or a ceramic mixture thereof is used for the X-ray transmission window substrate.
【００１２】また、請求項４の透過型Ｘ線ターゲット
は、前記ターゲット金属にタングステン又はタングステ
ンレニウム合金を用いたものである。Further, the transmission type X-ray target according to claim 4 uses tungsten or a tungsten rhenium alloy as the target metal.
【００１３】また、請求項５の透過型Ｘ線ターゲット
は、前記ターゲット金属にタングステン又はタングステ
ンレニウム合金にトリウムをドーブした金属を用いたも
のである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a transmission type X-ray target wherein a metal obtained by doping thorium into tungsten or a tungsten rhenium alloy is used as the target metal.
【００１４】そして、請求項６の透過型Ｘ線ターゲット
は、Ｘ線透過窓基材の内面に形成されたターゲット金属
以外の金属からなる前記帯電防止膜にアルミニウム又は
アルミニウム合金又はベリリウムを用いたものである。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a transmission type X-ray target wherein aluminum, an aluminum alloy, or beryllium is used for the antistatic film made of a metal other than the target metal formed on the inner surface of the X-ray transmission window substrate. It is.
【００１５】本発明の透過型Ｘ線ターゲットは上記のよ
うに構成されており、Ｘ線透過窓基材に、アルミナ又は
窒化アルミニウム又は炭化珪素又は窒化珪素又は前記セ
ラミックの混合物のセラミック、又はガラスを用い、そ
して、Ｘ線透過窓基材上にターゲット金属以外の金属、
例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金又はベリリ
ウムからなる帯電防止膜を形成し、その後、その帯電防
止膜上にタングステン又はタングステンレニウム合金、
又は、それにトリウムをドーブしたターゲット金属を蒸
着して構成される。The transmission type X-ray target of the present invention is constituted as described above, and alumina, aluminum nitride, silicon carbide, silicon nitride or a mixture of the above ceramics or glass is coated on the X-ray transmission window substrate. Used, and a metal other than the target metal on the X-ray transmission window substrate,
For example, an antistatic film made of aluminum or an aluminum alloy or beryllium is formed, and then, on the antistatic film, tungsten or a tungsten rhenium alloy,
Alternatively, it is formed by vapor deposition of a target metal doped with thorium.
【００１６】そのため、Ｘ線透過窓基材は、Ｘ線の減弱
が少なく、強度上も強く、熱伝導性も良いセラミック、
又はガラスが用いられ、軟Ｘ線吸収が少なく、そして、
ターゲット金属には、タングステン又はタングステンレ
ニウム合金を用い、さらにトリウムをドーブすること
で、ターゲット表面の電子衝撃による熱的な表面あれを
少なくし、Ｘ線放射効率の低下を低減することができ
る。また、ターゲットに衝撃した電子を周辺にチャージ
アップさせないように帯電防止膜が設けられているの
で、安定して動作することができる。そして、軟Ｘ線成
分の多いＸ線で、厚さの薄い試料やＸ線吸収が少ない試
料について、コントラストのあるＸ線画像を得ることが
できる。[0016] Therefore, the X-ray transmission window substrate is made of a ceramic which has a small attenuation of X-rays, a high strength and a good thermal conductivity.
Or, glass is used, soft X-ray absorption is low, and
By using tungsten or a tungsten-rhenium alloy as the target metal and further doping with thorium, thermal surface roughness due to electron impact on the target surface can be reduced, and reduction in X-ray radiation efficiency can be reduced. Further, since the antistatic film is provided so as not to charge up the electrons that have impacted on the target to the periphery, it can operate stably. Then, with respect to an X-ray having a large soft X-ray component and a sample having a small thickness or a sample having a small X-ray absorption, an X-ray image with contrast can be obtained.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】本発明の透過型Ｘ線ターゲットの
一実施例を、図１を参照しながら説明する。図１は本発
明の透過型Ｘ線ターゲットの断面を示す図である。本透
過型Ｘ線ターゲットは、図４におけるアノード１９側に
設けられ外部にＸ線４を透過させるＸ線透過窓基材とし
てのセラミック基材５と、そのセラミック基材５上に蒸
着形成され図４に示す陰極のフィラメント１０から放出
された電子ビーム１が加速収束されて衝突しＸ線４を透
過方向に放射する蒸着ターゲット６とから構成されてい
る。本透過型Ｘ線ターゲットは、従来の透過型Ｘ線ター
ゲットと異なるところは、従来の透過型Ｘ線ターゲット
のＸ線透過窓基材がアルミニウム合金板を用いているの
に対し、本透過型Ｘ線ターゲットのＸ線透過窓基材とし
て、Ｘ線透過性がよく、強度も強く、熱伝導性も良いセ
ラミック、又はガラスが用いられている点にある。これ
により軟Ｘ線成分を多く放射することができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the transmission type X-ray target of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a view showing a cross section of a transmission type X-ray target of the present invention. The transmission type X-ray target is provided on the anode 19 side in FIG. 4 and is a ceramic base 5 as an X-ray transmission window base for transmitting the X-rays 4 to the outside, and is formed by vapor deposition on the ceramic base 5. The electron beam 1 emitted from the cathode filament 10 shown in FIG. 4 is accelerated and converged, collides and collides, and emits X-rays 4 in the transmission direction. The present transmission type X-ray target is different from the conventional transmission type X-ray target in that the X-ray transmission window substrate of the conventional transmission type X-ray target uses an aluminum alloy plate, whereas The point is that ceramic or glass having good X-ray transparency, high strength, and good thermal conductivity is used as the X-ray transmission window substrate of the X-ray target. Thereby, a large amount of soft X-ray components can be emitted.
【００１８】また、従来の透過型Ｘ線ターゲットのター
ゲット金属は、タングステン箔をスポット溶接し、又は
タングステンを蒸着しているのに対して、本透過型Ｘ線
ターゲットの蒸着ターゲット６は、タングステンあるい
はタングステンレニウム合金を、ＣＶＤ法を用いて形成
している点にある。これにより緻密な金属層を形成する
ことができる。また、本透過型Ｘ線ターゲットのターゲ
ット金属材は、タングステンあるいはタングステンレニ
ウム合金にトリウムをドーブして、形成される点にあ
る。これによりターゲット表面の電子衝撃による熱的な
表面あれが少なくなり、Ｘ線放射効率を上げることがで
きる。The target metal of the conventional transmission X-ray target is spot-welded with tungsten foil or tungsten is deposited, whereas the deposition target 6 of the transmission X-ray target is tungsten or tungsten. The point is that the tungsten rhenium alloy is formed by using the CVD method. Thereby, a dense metal layer can be formed. Further, the target metal material of the transmission type X-ray target is formed by doping thorium into tungsten or a tungsten rhenium alloy. As a result, thermal surface roughness due to electron impact on the target surface is reduced, and X-ray radiation efficiency can be increased.
【００１９】セラミック基材５は、Ｘ線透過窓基材とし
て用いられ、Ｘ線透過性が良く、強度も強く、局所的に
高温度になっても破損せず、さらに熱伝導性のよいセラ
ミックが用いられる。例えば、アルミナ、又は窒化アル
ミニウム、又は炭化珪素、又は窒化珪素、又はこれらの
混合物のセラミックが用いられる。それらの中でも窒化
アルミニウムが熱伝導性に優れるため最も好ましい。そ
の厚さは、限定されるものではないが、ｔ＝０．１〜
１．０ｍｍの間の任意の値のものが用いられる。これら
の材料は軟Ｘ線に対する減弱が少ない。また、セラミッ
ク基材５の替りにガラス基材、特に硬質ガラス基材を用
いても同様な特性を満たすことができる。The ceramic substrate 5 is used as an X-ray transmission window substrate, has good X-ray transparency, high strength, does not break even when locally heated to a high temperature, and has good thermal conductivity. Is used. For example, a ceramic of alumina, aluminum nitride, silicon carbide, silicon nitride, or a mixture thereof is used. Among them, aluminum nitride is most preferable because of its excellent thermal conductivity. The thickness is not limited, but t = 0.1 to
Any value between 1.0 mm is used. These materials have little attenuation to soft X-rays. Similar characteristics can be satisfied by using a glass substrate, particularly a hard glass substrate, instead of the ceramic substrate 5.
【００２０】蒸着ターゲット６は、ターゲット金属材と
して機能するために、原子番号が大であること、加速さ
れた電子ビーム１が衝突し局所的に高温度になるので溶
融点の高いこと、真空中で使用されるので蒸気圧の低い
こと、放熱を行なうために熱伝導率が良く、そして、電
気伝導率の良いことなどから、タングステン、あるいは
タングステンレニウム合金が用いられる。そして、その
膜厚は０．１〜１５μｍの任意の値に製作され、その製
作法はＣＶＤ法が用いられる。Since the vapor deposition target 6 functions as a target metal material, it has a large atomic number, has a high melting point because the accelerated electron beam 1 collides and locally rises in temperature, and has a high melting point. Tungsten or a tungsten rhenium alloy is used because of its low vapor pressure, good thermal conductivity for heat dissipation, and good electrical conductivity. The film thickness is manufactured to an arbitrary value of 0.1 to 15 μm, and the manufacturing method is a CVD method.
【００２１】ＣＶＤ法は高温において化学反応による薄
膜生成の熱ＣＶＤ法が用いられる。高温における膜生成
は、緻密で高純度物質の膜がしかもきわめて強い付着強
度で得られ、内部歪やピンホールの少ない膜となり、密
着性に優れた膜となる。熱ＣＶＤ法においては、膜にし
ようとする材料の揮発性化合物（ソース）を気化し、高
温加熱した基板上になるべく均一になるように送り込
み、基板上で分解、還元、酸化、置換などの化学反応を
おこなわせ、基板上に薄膜を形成する。タングステンの
薄膜を形成するためには、揮発性化合物としてハロゲン
化物のＷＦ６又はＷ（ＣＯ）６を用い、その揮発性ガス
を気化し、ＡｒまたはＨｅなどのキャリアガスに混ぜ
て、又は、ＷＣｌ６を用い気化し、Ｈ２などのキャリア
ガスに混ぜて反応室に送り込み、気相反応によりタング
ステンの薄膜を形成する。As the CVD method, a thermal CVD method of forming a thin film by a chemical reaction at a high temperature is used. When a film is formed at a high temperature, a dense film of a high-purity substance is obtained with an extremely high adhesion strength, and a film having little internal strain and pinholes is obtained, and a film having excellent adhesion is obtained. In the thermal CVD method, a volatile compound (source) of a material to be formed into a film is vaporized and sent so as to be as uniform as possible on a substrate heated at a high temperature, and then subjected to chemical treatment such as decomposition, reduction, oxidation and substitution on the substrate. The reaction is performed to form a thin film on the substrate. To form a tungsten thin film, halide WF 6 or W (CO) 6 is used as a volatile compound, and the volatile gas is vaporized and mixed with a carrier gas such as Ar or He, or WCl 6 vaporized with, fed into the reaction chamber mixed with a carrier gas such as H 2, to form a thin film of tungsten by a vapor phase reaction.
【００２２】本Ｘ線透過型ターゲットは、ターゲット金
属材のタングステンあるいはタングステンレニウム合金
にトリウムをドーブすることが好ましい。このドーブさ
れたトリウムは、集束された電子ビーム１が蒸着された
蒸着ターゲット６に衝突すると、タングステン薄膜層が
高温になり、タングステンの結晶粒間に歪が発生する
が、トリウムが結晶粒の粒界を拡散し表面に達し、それ
が表面に広がってトリウムの単原子層を形成する。その
ため、タングステン金属材の表面が荒れた状態になりに
くくなる。これによりＸ線放射効率（電子ビームエネル
ギーからＸ線エネルギーに変換される効率）の低下を低
減することができる。In the present X-ray transmission type target, it is preferable that thorium is doped into tungsten or a tungsten rhenium alloy as a target metal material. When this focused thorium collides with the deposition target 6 on which the focused electron beam 1 is deposited, the temperature of the tungsten thin film layer becomes high and strain is generated between the tungsten crystal grains. The field diffuses to the surface, which spreads to form a monolayer of thorium. Therefore, the surface of the tungsten metal material is less likely to be rough. Thereby, it is possible to reduce a decrease in X-ray radiation efficiency (efficiency of converting electron beam energy to X-ray energy).
【００２３】図２に本Ｘ線透過型ターゲットの他の実施
例を示す。図１に示すものは蒸着ターゲット６がセラミ
ック基材５の中央部分に蒸着されたものであるが、セラ
ミック基材５が絶縁物であり、電子ビーム１が蒸着ター
ゲット６に衝突して、その電子が周辺部に表面上を流れ
るが、その流れをよくするために蒸着ターゲット６ａを
セラミック基材５の全域に形成したものである。FIG. 2 shows another embodiment of the present X-ray transmission type target. FIG. 1 shows an example in which a deposition target 6 is deposited on a central portion of a ceramic base 5. The ceramic base 5 is an insulator, and the electron beam 1 collides with the deposition target 6, and the electron beam is irradiated. Flows on the surface to the peripheral portion, and a vapor deposition target 6a is formed over the entire area of the ceramic substrate 5 to improve the flow.
【００２４】また、図３に本Ｘ線透過型ターゲットの他
の実施例を示す。図３のものは、図２に示すような蒸着
ターゲット６ａをセラミック基材５の全域に形成するの
でなく、Ｘ線透過性の良い導電性の帯電防止膜７の薄
膜、例えば、アルミニウムあるいはアルミニウム合金あ
るいはベリリウムの薄膜を形成し、その後にターゲット
金属材である蒸着ターゲット６をＣＶＤ法により形成し
たものである。これにより、セラミックなどの絶縁物上
に衝突後の電子のチャージアップが無くなり、安定した
動作をすることができる。この場合、セラミック基材５
が強度を有するので、帯電防止膜７は厚さを薄くするこ
とができ、軟Ｘ線成分の吸収を小さくすることができ
る。FIG. 3 shows another embodiment of the present X-ray transmission type target. In FIG. 3, instead of forming the deposition target 6a as shown in FIG. 2 over the entire area of the ceramic substrate 5, a thin film of a conductive antistatic film 7 having good X-ray transparency, for example, aluminum or aluminum alloy Alternatively, a beryllium thin film is formed, and thereafter, a deposition target 6 as a target metal material is formed by a CVD method. Thus, charge-up of electrons after collision with an insulator such as ceramic is eliminated, and stable operation can be performed. In this case, the ceramic substrate 5
Has strong strength, the antistatic film 7 can be reduced in thickness, and the absorption of soft X-ray components can be reduced.
【００２５】上記の実施例のように、集束された電子ビ
ーム１が蒸着ターゲット６に衝突するとそのエネルギー
の大部分は熱になり、蒸着ターゲット６を局所的に高温
度に加熱する。蒸着ターゲット６のタングステンにトリ
ウムをドーブした場合には、タングステン表面のあれを
防ぎ、衝突後の電子はターゲット中及び帯電防止膜７中
を通過して周辺部にチャージアップすることがない。そ
して、蒸着ターゲット６で発生したＸ線４は、Ｘ線透過
性の良いセラミック基材５を透過し軟Ｘ線成分を減弱さ
せることなく外部に放射される。Ｘ線透過窓基材として
セラミック基材５は、強度を有し、軟Ｘ線成分の減弱を
少なくして、厚さの薄い試料やＸ線吸収が少ない試料や
微小試料について、コントラストのある鮮明なＸ線画像
を得ることができる。As in the above embodiment, when the focused electron beam 1 collides with the vapor deposition target 6, most of the energy becomes heat, and the vapor deposition target 6 is locally heated to a high temperature. When thorium is doped into the tungsten of the vapor deposition target 6, the surface of the tungsten is prevented from being roughened, and the electrons after collision do not pass through the target and the antistatic film 7 to be charged up to the peripheral portion. Then, the X-rays 4 generated in the vapor deposition target 6 pass through the ceramic base material 5 having good X-ray transparency and are radiated to the outside without attenuating the soft X-ray component. The ceramic base material 5 as the X-ray transmission window base material has strength, reduces attenuation of soft X-ray components, and provides clear and sharp contrast for a sample having a small thickness, a sample having a small X-ray absorption, and a small sample. X-ray images can be obtained.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明の透過型Ｘ線ターゲットは上記の
ように構成されており、Ｘ線透過窓基材に、セラミック
又はガラスを用いているので、軟Ｘ線吸収が少なく、強
度上も強く、熱伝導性も良い。そして、Ｘ線透過窓基材
上にアルミニウム等からなる帯電防止膜を形成し、その
後、その上にタングステン又はタングステンレニウム合
金にトリウムをドーブしたターゲット金属を蒸着して形
成した場合は、ターゲットに衝撃した電子を周辺にチャ
ージアップすることもなく、安定して動作し、また、電
子衝突による熱的な表面あれが少なく、Ｘ線放射効率の
低下を低減することができる。これにより、軟Ｘ線成分
の多いＸ線で、厚さの薄い試料やＸ線吸収が少ない試料
について、コントラストのあるＸ線画像を得ることがで
きる。The transmission type X-ray target of the present invention is constructed as described above. Since ceramic or glass is used for the X-ray transmission window base material, soft X-ray absorption is small and strength is improved. Strong and good thermal conductivity. When an antistatic film made of aluminum or the like is formed on the X-ray transmission window base material, and then a target metal obtained by doping thorium in tungsten or a tungsten-rhenium alloy is formed thereon, the impact may be applied to the target. The charged electrons do not charge up to the periphery, operate stably, and the thermal surface roughness due to electron collision is small, so that a decrease in X-ray radiation efficiency can be reduced. This makes it possible to obtain an X-ray image having a high contrast for a sample having a small soft X-ray component and a small X-ray absorption.
【図１】 本発明の透過型Ｘ線ターゲットの一実施例を
示す図である。FIG. 1 is a view showing one embodiment of a transmission type X-ray target of the present invention.
【図２】 本発明の透過型Ｘ線ターゲットの蒸着ターゲ
ットを全面に蒸着した実施例を示す図である。FIG. 2 is a view showing an embodiment in which a vapor deposition target of a transmission type X-ray target of the present invention is vapor-deposited on the entire surface.
【図３】 本発明の透過型Ｘ線ターゲットの他の実施例
を示す図である。FIG. 3 is a view showing another embodiment of the transmission type X-ray target of the present invention.
【図４】 透過型Ｘ線管を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a transmission type X-ray tube.
【図５】 従来の透過型Ｘ線ターゲットを示す図であ
る。FIG. 5 is a view showing a conventional transmission X-ray target.
１…電子ビーム ２…ターゲット金属 ３…Ｘ線透過窓基材 ４…Ｘ線 ５…セラミック基材 ６、６ａ…蒸着ターゲット ７…帯電防止膜 ８…電子レンズ ９…ウエネルト １０…フィラメント １１…真空チャンバ １２…試料 １４…ターゲットホルダ １５…Ｘ線検出器 １７…高圧ケーブル挿込み口 １８…高電圧レセプタクル １９…アノード ２０…カソード部 ２１…アノード部 ２２…ターゲット部 ２３…ポールピースＴＯＰ ２５…レンズホルダ ２６…パイプ ２７…ポールピース DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron beam 2 ... Target metal 3 ... X-ray transmission window base material 4 ... X-ray 5 ... Ceramic base material 6, 6a ... Evaporation target 7 ... Antistatic film 8 ... Electronic lens 9 ... Wehnelt 10 ... Filament 11 ... Vacuum chamber DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Sample 14 ... Target holder 15 ... X-ray detector 17 ... High voltage cable insertion port 18 ... High voltage receptacle 19 ... Anode 20 ... Cathode part 21 ... Anode part 22 ... Target part 23 ... Pole piece TOP 25 ... Lens holder 26 … Pipe 27… pole piece
Claims (6)
加速収束させて陽極側のＸ線透過窓基材上に設けられた
ターゲット金属に衝突させ、透過方向にＸ線を発生させ
るＸ線管の透過型Ｘ線ターゲットにおいて、前記Ｘ線透
過窓基材にセラミックまたはガラスを用い、そのＸ線透
過窓基材の内面に前記ターゲット金属を蒸着したことを
特徴とする透過型Ｘ線ターゲット。1. An X-ray tube for generating X-rays in a transmission direction by accelerating and converging electrons emitted from a cathode filament to collide with a target metal provided on an anode-side X-ray transmission window base material. A transmission type X-ray target, wherein ceramic or glass is used for the X-ray transmission window substrate, and the target metal is deposited on an inner surface of the X-ray transmission window substrate.
加速収束させて陽極側のＸ線透過窓基材上に設けられた
ターゲット金属に衝突させ、透過方向にＸ線を発生させ
るＸ線管の透過型Ｘ線ターゲットにおいて、前記Ｘ線透
過窓基材にセラミックまたはガラスを用い、そのＸ線透
過窓基材の内面にターゲット金属以外の金属からなる帯
電防止膜を形成し、その帯電防止膜上に前記ターゲット
金属を蒸着したことを特徴とする透過型Ｘ線ターゲッ
ト。2. An X-ray tube for generating X-rays in a transmission direction by accelerating and converging electrons emitted from a cathode filament to collide with a target metal provided on an anode-side X-ray transmission window base material. In a transmission type X-ray target, ceramic or glass is used for the X-ray transmission window substrate, and an antistatic film made of a metal other than the target metal is formed on the inner surface of the X-ray transmission window substrate. A transmission type X-ray target, wherein the target metal is deposited on the target.
ニウム又は炭化珪素又は窒化珪素又は前記セラミックの
混合物のセラミックを用いたことを特徴とする請求項１
あるいは請求項２記載の透過型Ｘ線ターゲット。3. An X-ray transmission window base material comprising alumina, aluminum nitride, silicon carbide, silicon nitride, or a ceramic of a mixture of said ceramics.
Alternatively, the transmission type X-ray target according to claim 2.
ステンレニウム合金を用いたことを特徴とする請求項１
あるいは請求項２記載の透過型Ｘ線ターゲット。4. The method according to claim 1, wherein tungsten or a tungsten-rhenium alloy is used as the target metal.
Alternatively, the transmission type X-ray target according to claim 2.
ステンレニウム合金にトリウムをドーブした金属を用い
たことを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の透
過型Ｘ線ターゲット。5. The transmission type X-ray target according to claim 1, wherein a metal obtained by doping tungsten or tungsten rhenium alloy with thorium is used as the target metal.
ット金属以外の金属からなる帯電防止膜にアルミニウム
又はアルミニウム合金又はベリリウムを用いたことを特
徴とする請求項２記載の透過型Ｘ線ターゲット。6. The transmission type X according to claim 2, wherein aluminum, an aluminum alloy or beryllium is used for the antistatic film made of a metal other than the target metal formed on the inner surface of the X-ray transmission window substrate. Line target.
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