JP2011181276A - X-ray generating device and static eliminator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology capable of improving life of a field emission type X-ray generator as compared with a conventional one. <P>SOLUTION: The X-ray generating device is provided with an X-ray tube including an electron emission part as a cold cathode emitting electrons, a target as a counter electrode generating X rays as electrons emitted from the electron emission part are irradiated, and a transmission window connected with the target and emitting X rays generated at the target outside. It is further provided with a power source part for impressing a predetermined voltage on the X-ray tube, a current detecting part for detecting a current value of the current flowing in the X-ray tube, and a control part for controlling the power source part based on the current value detected by the current detecting part so as to restrain deterioration of the emission capacity of the electrons of the electron emission part. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、Ｘ線発生装置、及びＸ線発生装置を用いる除電装置の技術に関する。   The present invention relates to a technique of an X-ray generator and a static eliminator using the X-ray generator.

電子を電子放出部から放出して金属膜からなるターゲットに照射し、Ｘ線を発生させるＸ線発生装置が知られている。Ｘ線発生装置としては、電子放出部にフィラメントを用いる熱電子放出型（例えば、特許文献１、２を参照。）や、電子放出部にカーボンナノチューブ等を用いる電界放出型（例えば、特許文献３、４、５）がある。   There is known an X-ray generator that emits electrons from an electron emitting portion and irradiates a target made of a metal film to generate X-rays. Examples of the X-ray generator include a thermionic emission type using a filament for an electron emission part (see, for example, Patent Documents 1 and 2), and a field emission type using a carbon nanotube or the like for an electron emission part (for example, Patent Document 3). 4, 5).

特許文献１には、熱電子放出型のＸ線発生装置に関する技術として、Ｘ線を発生させる際の熱を抑えるため、Ｘ線管に水冷装置を設ける技術が開示されている。特許文献２には、熱電子放出型のＸ線発生装置に関する技術として、フィラメントが高温になることを抑えるため、Ｘ線管を流れる電流を抑制する技術が開示されている。特許文献３には、電界放出型のＸ線発生装置に関する技術として、発熱量を抑えると共に寿命を延ばすため、電子放出部の表面にダイヤモンド粒子かなる薄膜を形成する技術が開示されている。また、特許文献４には、電界放出型のＸ線発生装置に関する技術として、漏洩電流の発生を防止するため、電子放出部とターゲットの間に絶縁部材を設けることでターゲットに照射される電子の範囲を規制する技術が開示されている。更に、特許文献５には、電界放出型のＸ線発生装置に関する技術として、電子流密度を高めて詳細にフォーカスするため、ターゲットに抵抗を入れて電流を制御する技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique relating to a thermionic emission type X-ray generation apparatus in which a water cooling device is provided in an X-ray tube in order to suppress heat generated when X-rays are generated. Patent Document 2 discloses a technique for suppressing a current flowing through an X-ray tube as a technique related to a thermionic emission type X-ray generation apparatus in order to suppress the filament from becoming high temperature. Patent Document 3 discloses a technique for forming a thin film made of diamond particles on the surface of an electron emission portion in order to suppress the amount of heat generation and extend the life as a technique related to a field emission type X-ray generator. In Patent Document 4, as a technique related to a field emission type X-ray generator, in order to prevent generation of a leakage current, an insulating member is provided between an electron emission portion and a target, and electrons emitted to the target are detected. A technique for regulating the scope is disclosed. Further, Patent Document 5 discloses a technique for controlling a current by adding a resistance to a target in order to increase the electron current density and focus in detail as a technique related to a field emission type X-ray generator.

特開２００１−２７３９９９号公報JP 2001-273999 A 特開２００８−２５１３００号公報JP 2008-251300 A 特開２００７−３０５５６５号公報JP 2007-305565 A 特開２００９−２１０３２号公報JP 2009-21032 A 特開２００７−８０７０４号公報JP 2007-80704 A

電子を電子放出部から放出して金属膜からなるターゲットに照射し、Ｘ線を発生させるＸ線発生装置として、熱電子放出型のＸ線発生装置や、電界放出型のＸ線発生装置が知られている。ここで、例えば、熱電子放出型のＸ線発生装置の寿命が８０００時間であるあるのに対し、電界放出型のＸ線発生装置の寿命はその１０分の１程度若しくはそれ以下とも言われており、熱電子放出型のＸ線発生装置は、電界放出型のＸ線発生装置に比べて寿命が長い。但し、熱電子放出型のＸ線発生装置は、熱電子を放出するために加熱が必要であり、電界放出型のＸ線発生装置に比べて多くのエネルギーを必要とする。また、熱電子放出型のＸ線発生装置は、Ｘ線を発生する際の熱による弊害を防止するための冷却装置が必要とされる。   As an X-ray generator that emits electrons from an electron-emitting portion and irradiates a target made of a metal film to generate X-rays, a thermionic emission X-ray generator and a field emission X-ray generator are known. It has been. Here, for example, the lifetime of a thermionic emission X-ray generator is 8000 hours, whereas the lifetime of a field emission X-ray generator is said to be about 1/10 or less. The thermionic emission X-ray generator has a longer life than the field emission X-ray generator. However, the thermionic emission X-ray generator requires heating to emit thermoelectrons, and requires more energy than the field emission X-ray generator. Further, the thermionic emission type X-ray generator requires a cooling device for preventing adverse effects caused by heat when X-rays are generated.

一方、電界放出型のＸ線発生装置は、電子を放出するための加熱が不要であり、Ｘ線を発生する際の熱の発生が少ないことから、エネルギー効率の高い技術として種々の分野で普及が望まれている。但し、従来の電界放出型のＸ線発生装置では、時間の経過に伴う電子放出部の劣化が早いことが懸念されている。電子放出部の劣化は、例えば数ｋＶから数十ｋＶといった高圧電圧をＸ線管に印加する場合に特に顕著となる。そして劣化の原因としては、Ｘ線管の真空管内に残存するガスのイオンと熱の影響による電子放出部の原子レ
ベルでの表面性状の変化（例えば、表面形状の変化）や、ターゲットからスパッタされた物質が電子放出部の表面への付着することなどが挙げられる。このように、従来の電界放出型のＸ線発生装置は、熱電子放出型のＸ線発生装置に比べて寿命が短いことから、長寿命化を可能とする技術の開発が望まれている。 On the other hand, field emission type X-ray generators do not require heating to emit electrons and generate little heat when generating X-rays. Is desired. However, in the conventional field emission type X-ray generator, there is a concern that the electron emission portion is rapidly deteriorated with the passage of time. Deterioration of the electron emitting portion is particularly noticeable when a high voltage such as several kV to several tens kV is applied to the X-ray tube. The causes of deterioration include changes in the surface properties at the atomic level of the electron emission part (for example, changes in the surface shape) due to the influence of gas ions and heat remaining in the vacuum tube of the X-ray tube, and sputtering from the target. The adhering substance adheres to the surface of the electron emission part. As described above, the conventional field emission type X-ray generator has a shorter lifetime than that of the thermionic emission type X-ray generator. Therefore, it is desired to develop a technique capable of extending the lifetime.

本発明は、上記の問題に鑑み、電界放出型のＸ線発生装置において、従来よりも寿命を向上することが可能な技術を提供することを課題とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a technique capable of improving the lifetime of a field emission type X-ray generator as compared with the related art.

本発明は、上述した課題を解決するため、電子放出部の電子の放出能力の低下を抑制するように、検知される電流に基づいて、電源を制御してＸ線管の電圧を変化させることとした。   In order to solve the above-described problems, the present invention controls the power supply to change the voltage of the X-ray tube based on the detected current so as to suppress a decrease in the electron emission capability of the electron emission unit. It was.

詳細には、本発明は、電子を放出する冷陰極としての電子放出部と、前記電子放出部から放出された電子が照射されることでＸ線を発生する対極としてのターゲットと、前記ターゲットと接続され、該ターゲットで発生したＸ線を外部に放出する透過窓とを含むＸ線管を備えるＸ線発生装置であって、前記Ｘ線管に対して所定の電圧を印加する電源部と、前記Ｘ線管を流れる電流の電流値を検知する電流検知部と、前記電子放出部の電子の放出能力の低下を抑制するように、前記電流検知部によって検知される電流値に基づいて、前記電源部を制御する制御部と、を備える。   Specifically, the present invention includes an electron emission portion as a cold cathode that emits electrons, a target as a counter electrode that generates X-rays when irradiated with electrons emitted from the electron emission portion, and the target. An X-ray generation apparatus comprising an X-ray tube connected and including a transmission window for emitting X-rays generated at the target to the outside, a power supply unit for applying a predetermined voltage to the X-ray tube; Based on the current value detected by the current detection unit so as to suppress a decrease in the electron emission capability of the electron emission unit and a current detection unit that detects a current value of the current flowing through the X-ray tube, A control unit that controls the power supply unit.

本発明に係るＸ線発生装置は、冷陰極としての電子放出部を備える、いわゆる電界放出型のＸ線発生装置である。従って、本発明に係るＸ線発生装置では、電子を放出するための加熱が不要であり、Ｘ線を発生する際の熱の発生が少ないことから、エネルギー効率が高い。また、制御部が、電流検知部によって検知される電流に基づいて電源を制御してＸ線管の電圧を変化させることで、電子放出部の電子の放出能力の低下が抑制される。つまり、電子放出部の劣化が抑制されることから、従来の電子放出型のＸ線発生装置よりも寿命を向上させることができる。   The X-ray generator according to the present invention is a so-called field emission X-ray generator provided with an electron emission portion as a cold cathode. Therefore, the X-ray generator according to the present invention does not require heating for emitting electrons, and generates less heat when generating X-rays, so that energy efficiency is high. In addition, the control unit controls the power source based on the current detected by the current detection unit to change the voltage of the X-ray tube, thereby suppressing a decrease in the electron emission capability of the electron emission unit. That is, since the deterioration of the electron emission portion is suppressed, the lifetime can be improved as compared with the conventional electron emission type X-ray generator.

ここで、本発明において、冷陰極とは、熱電子放出型のＸ線発生装置に用いられるフィラメント等の加熱を必要とする熱陰極と区別されるものである。つまり、本発明の冷陰極としての電子放出部は、所定の電圧を印加することで加熱をせずに電子を放出する。所定の電圧は、Ｘ線発生装置を用いる用途などに応じて適宜設定できる他、本発明では電子放出部を活性化可能な値として設定される。なお、Ｘ線管に印加される所定の電圧、換言すると、Ｘ線管の電圧とは、電子放出部とターゲット間の電位差であり、負電圧であることが好ましい。Ｘ線管を流れる電流とは、電子放出部から放出された電子がターゲットに照射されることで、Ｘ線管内を流れる電流である。また、電子の放出能力とは、換言すると、所定の電圧下において電子を放出できる能力をいい、従来の電界放出型のＸ線発生装置では、この電子の放出能力が時間の経過と共に低下することが懸念されていた。なお、電子の放出能力の低下は、Ｘ線発生装置から照射するＸ線の線量の低下を意味する。   Here, in the present invention, a cold cathode is distinguished from a hot cathode that requires heating of a filament or the like used in a thermionic emission type X-ray generator. That is, the electron emission part as the cold cathode of the present invention emits electrons without heating by applying a predetermined voltage. The predetermined voltage can be set as appropriate according to the use of the X-ray generator, and is set as a value that can activate the electron-emitting portion in the present invention. The predetermined voltage applied to the X-ray tube, in other words, the voltage of the X-ray tube is a potential difference between the electron emission portion and the target, and is preferably a negative voltage. The current flowing through the X-ray tube is a current flowing through the X-ray tube by irradiating the target with electrons emitted from the electron emission unit. In addition, the electron emission ability means, in other words, the ability to emit electrons under a predetermined voltage. In a conventional field emission type X-ray generator, the electron emission ability decreases with time. There was concern. Note that the decrease in the electron emission capability means a decrease in the dose of X-rays emitted from the X-ray generator.

本発明の制御部による処理は、換言すると、電子の放出能力の低下を抑制するように、電源部を制御することでＸ線管に印加される電圧を昇圧又は減圧させるものである。電圧を昇圧するとは、換言すると、負電圧側により大きくすることを意味する。そして、この昇圧又は減圧は、Ｘ線管を流れる電流の電流値に基づいて行われる。Ｘ線管を流れる電流の電流値に基づく、Ｘ線管に印加される電圧の昇圧や減圧の態様としては、電流値が所定の値を下回った場合に電圧を昇圧させる態様や、電流が一定の値に保持されるよう電圧を昇圧又は減圧させる態様が例示される。   In other words, the processing by the control unit of the present invention is to increase or decrease the voltage applied to the X-ray tube by controlling the power supply unit so as to suppress a decrease in the electron emission capability. In other words, boosting the voltage means increasing the voltage to the negative voltage side. And this pressure increase or pressure reduction is performed based on the current value of the current flowing through the X-ray tube. Based on the current value of the current flowing through the X-ray tube, the voltage applied to the X-ray tube is boosted or reduced in pressure when the current value falls below a predetermined value, or the current is constant. A mode in which the voltage is boosted or depressurized so as to be held at the value of is exemplified.

そこで、本発明に係るＸ線発生装置において、前記制御部は、前記検知部によって検知
される電流値が下限電流値を下回った場合、前記Ｘ線管に印加される電圧を昇圧（負電圧側により大きくする）させるようにしてもよい。Ｘ線管に印加する電圧を昇圧することで、Ｘ線管内に残存するガスのイオンと熱の影響による電子放出部の原子レベルでの表面性状の変化（例えば、表面形状の変化）が改善され、また、ターゲットからスパッタされ電子放出部の表面へ付着した物質が離脱される。表面形状の変化については、電子放出部が真空容器内に封入されていることから外部からの確認は基本的には困難であるが、本発明者らは次のように考えている。すなわち、針状の先端部が消耗することで、鋭角な形状から丸みを帯びた形状となり、昇圧により再び先端が鋭化すると考える。更に、昇圧による容器内部の高温化が不純物の離脱を促進すると考えている。換言すると、時間の経過によって劣化した電子放出部が活性化され、電子放出部の電子の放出能力が回復する。つまり、Ｘ線管を流れる電流値を再び高めることができる。 Therefore, in the X-ray generator according to the present invention, when the current value detected by the detection unit falls below a lower limit current value, the control unit boosts the voltage applied to the X-ray tube (on the negative voltage side). It may be made larger). By increasing the voltage applied to the X-ray tube, changes in the surface properties at the atomic level of the electron emission part (for example, changes in the surface shape) due to the influence of ions and heat of the gas remaining in the X-ray tube are improved. In addition, the substance sputtered from the target and attached to the surface of the electron emission portion is released. Regarding the change of the surface shape, since the electron emission portion is sealed in the vacuum vessel, it is basically difficult to confirm from the outside, but the present inventors consider as follows. That is, when the needle-shaped tip is consumed, the sharp shape is changed to a rounded shape, and the tip is sharpened again by pressure increase. Furthermore, it is considered that the high temperature inside the container by pressurization promotes the detachment of impurities. In other words, the electron emission part deteriorated with the passage of time is activated, and the electron emission ability of the electron emission part is restored. That is, the value of the current flowing through the X-ray tube can be increased again.

下限電流値は、時間の経過と共に低下する電子の放出能力の傾向、換言すると、時間の経過と共に低下するＸ線発生装置から照射されるＸ線線量の低下の傾向と、低下した際のＸ線管を流れる電流の電流値とに基づいて予め設定することができる。例えば、下限電流値は、少なくとも所定のＸ線線量を照射可能な時点の電流値として設定することができる。なお、Ｘ線管に印加される電圧を昇圧するに際しては、電子放出部を活性化できる電圧値として予め設定した所定の電圧値まで昇圧することが好ましい。また、過剰な昇圧は、過剰な電流の上昇を招き、Ｘ線発生装置の故障などにつながる虞があることから、制御部は、検知部によって検知される電流値が所定の電流値を上回った場合、昇圧を解除するようにしてもよい。換言すると、制御部は、検知部によって検知される電流値が、Ｘ線発生装置の動作開始時におけるＸ線管を流れる電流の電流値を上回った場合、通常の電圧値に戻すようにしてもよい。所定の電流値は、Ｘ線発生装置の動作開始時における電流よりも高い値として、Ｘ線発生装置に故障などの支障をきたさない上限電流値としてもよい。   The lower limit current value is the tendency of the electron emission ability to decrease with the passage of time, in other words, the tendency of the X-ray dose to be emitted from the X-ray generator that decreases with the passage of time, and the X-rays at the time of reduction. It can be preset based on the current value of the current flowing through the tube. For example, the lower limit current value can be set as a current value at the time when at least a predetermined X-ray dose can be irradiated. When boosting the voltage applied to the X-ray tube, it is preferable to boost the voltage to a predetermined voltage value set in advance as a voltage value that can activate the electron emission portion. In addition, since excessive boosting may cause an excessive current increase and lead to failure of the X-ray generator, the control unit has exceeded the predetermined current value detected by the detection unit. In this case, the boosting may be released. In other words, when the current value detected by the detection unit exceeds the current value of the current flowing through the X-ray tube at the start of the operation of the X-ray generator, the control unit may return the current value to a normal voltage value. Good. The predetermined current value may be a value higher than the current at the start of the operation of the X-ray generator, and may be an upper limit current value that does not cause trouble such as failure in the X-ray generator.

また、本発明に係るＸ線発生装置において、前記制御部は、前記検知部によって検知される電流が一定の電流値となるよう、前記Ｘ線管に印加される電圧を繰り返し昇圧させ、前記昇圧に伴って前記検知部によって検知される電流値が上限電流値に達した場合、前記Ｘ線管に印加される電圧を減圧させるようにしてもよい。一定の電流値は、Ｘ線発生装置の動作開始時におけるＸ線管を流れる電流とすることができる。これにより、時間の経過によって劣化する電子放出部を常時活性化することができ、電子放出部の放出能力をＸ線発生装置の動作開始時の能力に維持することができる。つまり、電子放出部の劣化を常に抑制することで、Ｘ線発生装置の寿命を向上することができる。なお、上限電流値は、Ｘ線発生装置の動作開始時における電流よりも高い値として、Ｘ線発生装置に故障などの支障をきたさない値とすることができる。   Further, in the X-ray generator according to the present invention, the control unit repeatedly boosts the voltage applied to the X-ray tube so that the current detected by the detection unit has a constant current value. Accordingly, when the current value detected by the detection unit reaches the upper limit current value, the voltage applied to the X-ray tube may be reduced. The constant current value can be a current flowing through the X-ray tube at the start of operation of the X-ray generator. Thereby, the electron emission part which deteriorates with the passage of time can always be activated, and the emission capability of the electron emission part can be maintained at the capability at the start of the operation of the X-ray generator. That is, the life of the X-ray generator can be improved by always suppressing the deterioration of the electron emission portion. Note that the upper limit current value can be set to a value that does not cause trouble such as a failure in the X-ray generator as a value higher than the current at the start of operation of the X-ray generator.

ここで、本発明に係るＸ線発生装置において、前記電流検知部は、前記Ｘ線管を流れる電流の電流値として、前記Ｘ線管の前後の電流値を検知し、前記制御部は、前記Ｘ線管の前後の電流値の差分に基づいて、漏洩電流の有無を判断するようにしてもよい。Ｘ線管の前後のうち、Ｘ線管の前とは、Ｘ線管の上流側、換言すると、電源部とＸ線管の間におけるＸ線管の近傍である。また、Ｘ線管の後とは、Ｘ線管の下流側、換言すると、Ｘ線管と接地の間におけるＸ線管の近傍である。また、漏洩電流とは、Ｘ線管以外に流れる電流である。漏洩電流の有無を判断することで、制御部による制御の精度をより高めることができる。漏洩電流が認められる場合における電流の低下は、時間経過による電流の低下とは異なるものである。そして、漏洩電流が認められる場合において、電源部を制御して電圧を高めても電子放出部の十分な活性化を実現することはできない。従って、漏洩電流の発生が認められる場合には、これを報知するなどして、漏洩電流の発生が認められない場合と区別される処理を行うことで、制御部による制御の精度をより高めることができ、その結果、より確実に電子放出部を活性化することができる。   Here, in the X-ray generator according to the present invention, the current detection unit detects a current value before and after the X-ray tube as a current value of the current flowing through the X-ray tube, and the control unit The presence or absence of leakage current may be determined based on the difference between the current values before and after the X-ray tube. Of the front and rear of the X-ray tube, the front of the X-ray tube is the upstream side of the X-ray tube, in other words, the vicinity of the X-ray tube between the power supply unit and the X-ray tube. The term “after the X-ray tube” refers to the downstream side of the X-ray tube, in other words, the vicinity of the X-ray tube between the X-ray tube and the ground. The leakage current is a current that flows outside the X-ray tube. By determining the presence or absence of leakage current, the accuracy of control by the control unit can be further increased. The decrease in current when leakage current is observed is different from the decrease in current over time. And when leakage current is recognized, sufficient activation of the electron emission part cannot be realized even if the voltage is increased by controlling the power supply part. Therefore, when the occurrence of leakage current is recognized, this is informed so that the accuracy of control by the control unit is further improved by performing processing that is different from the case where the occurrence of leakage current is not recognized. As a result, the electron emission portion can be more reliably activated.

漏洩電流の有無を制御部によって判断させる場合には、漏洩電流の有無を外部に対して出力する出力部を更に設けることが好ましい。これにより、漏洩電流の有無を報知することが可能となる。なお、Ｘ線管の前後の電流を検知することで、制御部による制御の精度をより高めることができるが、電流検知部は、Ｘ線管の前若しくは後の何れか一方の電流を検知するものでもよい。   When the control unit determines whether or not there is a leakage current, it is preferable to further provide an output unit that outputs the presence or absence of the leakage current to the outside. Thereby, it is possible to notify the presence or absence of leakage current. Although the accuracy of control by the control unit can be further improved by detecting the current before and after the X-ray tube, the current detection unit detects either the current before or after the X-ray tube. It may be a thing.

ここで、本発明に係るＸ線発生装置において、前記電源部は、前記Ｘ線管に対して、−９ｋＶから−１６ｋＶの負電圧を印加し、前記Ｘ線管には、０．１５ｍＡから１．０ｍＡの電流が流れるようにしてもよい。Ｘ線管に印加される所定の電圧の範囲は、特に限定されるものではない。但し、電子放出部の劣化は、高電圧を印加した場合により顕著となることから、本発明は、上記のような高圧電源を用いるＸ線発生装置としてより好適に用いることができる。   Here, in the X-ray generator according to the present invention, the power supply unit applies a negative voltage of −9 kV to −16 kV to the X-ray tube, and 0.15 mA to 1 is applied to the X-ray tube. A current of 0.0 mA may flow. The range of the predetermined voltage applied to the X-ray tube is not particularly limited. However, since the deterioration of the electron emission portion becomes more conspicuous when a high voltage is applied, the present invention can be more suitably used as an X-ray generator using the above-described high-voltage power supply.

上述した本発明に係るＸ線発生装置は、Ｘ線写真を撮影するＸ線写真装置、試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置など、Ｘ線発生装置を要する種々の分野で用いることができる。また、本発明に係るＸ線発生装置は、熱の発生がなく、エネルギー効率が高く、更に、高圧電源を印加しても十分な寿命を有することから、半導体集積回路、液晶パネルなどの製造工場における静電気対策としての除電装置に特に好適である。   The X-ray generation apparatus according to the present invention described above can be used in various fields that require an X-ray generation apparatus, such as an X-ray photography apparatus that takes an X-ray photograph and a fluorescent X-ray analysis apparatus that analyzes a sample. The X-ray generator according to the present invention does not generate heat, has high energy efficiency, and has a sufficient life even when a high-voltage power supply is applied, so that it is a manufacturing factory for semiconductor integrated circuits, liquid crystal panels, etc. It is particularly suitable for a static eliminator as a countermeasure against static electricity.

本発明によれば、電界放出型のＸ線発生装置において、従来よりも寿命を向上することが可能な技術を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the field emission type | mold X-ray generator, the technique which can improve a lifetime compared with the past can be provided.

実施形態に係るＸ線発生装置の構成を示す。The structure of the X-ray generator which concerns on embodiment is shown. 実施形態に係るＸ線発生装置で実行される昇圧制御処理フローを示す。The boost control processing flow performed with the X-ray generator which concerns on embodiment is shown. 実施形態に係るＸ線発生装置で実行される定電流制御処理フローを示す。The constant current control processing flow performed with the X-ray generator which concerns on embodiment is shown. 実施形態に係るＸ線発生装置で実行される漏洩電流判断処理フローを示す。The leakage current judgment processing flow performed with the X-ray generator which concerns on embodiment is shown. 試作したＸ線発生装置のＸ線管を流れる電流の時間依存性であって、昇圧制御処理を行った場合を示す。This shows the time dependence of the current flowing through the X-ray tube of the prototype X-ray generator, and shows a case where the boost control process is performed. 試作したＸ線発生装置のＸ線管を流れる電流の時間依存性であって、定電流制御処理を行った場合を示す。It shows the time dependency of the current flowing through the X-ray tube of the prototype X-ray generator, and shows a case where constant current control processing is performed.

次に、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。以下に説明する実施形態は例示にすぎず、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is merely an example, and the present invention is not limited to the embodiment described below.

＜構成＞
図１は、実施形態に係るＸ線発生装置１の構成を示す。実施形態に係るＸ線発生装置１は、Ｘ線管２、電流モニタ回路３Ａ、３Ｂ、制御部４を備える。実施形態に係るＸ線発生装置１は、箱型形状を有するが、細長のバー形状としてもよく、また、円筒形としてもよい。 <Configuration>
FIG. 1 shows a configuration of an X-ray generator 1 according to the embodiment. The X-ray generator 1 according to the embodiment includes an X-ray tube 2, current monitor circuits 3 </ b> A and 3 </ b> B, and a control unit 4. Although the X-ray generator 1 according to the embodiment has a box shape, it may have an elongated bar shape or a cylindrical shape.

実施形態に係るＸ線管２は、Ｘ線管の筐体２１、電子放出部としてのエミッタ２２、ターゲット２３、透過窓２４を備える。   The X-ray tube 2 according to the embodiment includes an X-ray tube casing 21, an emitter 22 as an electron emission unit, a target 23, and a transmission window 24.

Ｘ線管の筐体２１は、６枚の板によって構成され内部に密閉空間を有する。Ｘ線管の筐体２１は、絶縁体であるガラスによって構成してもよく、また、外部をＡｌ（アルミニウム）等によって構成し、内側面に絶縁処理を施すようにしてもよい。   The X-ray tube casing 21 is composed of six plates and has a sealed space inside. The housing 21 of the X-ray tube may be made of glass as an insulator, or the outside may be made of Al (aluminum) or the like, and the inner surface may be insulated.

Ｘ線管の筐体２１の内部には、エミッタ２２とターゲット２３が対向して平行に配置されている。エミッタ２２は、本発明の電子放出部に相当し、導線を介して電源部５と接続されており、電源部５からの電力供給を受けて電子を放出する。エミッタ２２は、例えばニッケル板といった導電性基板と、その表面に形成されるカーボンナノチューブなどの薄膜を備える。このようなエミッタ２２は、フィラメントのような加熱が不要であり、冷陰極と称される。なお、薄膜は、カーボンナノダイヤモンドでもよい。   Inside the X-ray tube casing 21, an emitter 22 and a target 23 are arranged in parallel to face each other. The emitter 22 corresponds to the electron emission portion of the present invention, and is connected to the power supply unit 5 through a conducting wire. The emitter 22 receives electrons from the power supply unit 5 and emits electrons. The emitter 22 includes a conductive substrate such as a nickel plate and a thin film such as a carbon nanotube formed on the surface thereof. Such an emitter 22 does not require heating like a filament and is called a cold cathode. The thin film may be carbon nanodiamond.

ターゲット２３は、エミッタ２２から放出された電子が照射されることでＸ線を発生する。ターゲット２３は、電子が照射されることでＸ線を発生させることが可能な材料であるタングステンによって構成することができる。なお、ターゲット２３は、タングステン（Ｗ）に代えて、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍ）、銅（Ｃｕ）によって構成してもよい。なお、ターゲット２３は、透過窓２４を介して接地されている。   The target 23 generates X-rays when irradiated with electrons emitted from the emitter 22. The target 23 can be made of tungsten, which is a material that can generate X-rays when irradiated with electrons. The target 23 may be made of titanium (Ti), molybdenum (M), or copper (Cu) instead of tungsten (W). The target 23 is grounded through the transmission window 24.

透過窓２４は、ターゲット２３と接続され、ターゲット２３で発生したＸ線を外部に放出する。図１では簡略化されているが、実際には、透過窓２４の内面側にターゲット２３が成膜されている。透過窓２４は、例えばＸ線の透過能力に優れたベリウム（Ｂｅ）によって構成することができる。なお、透過窓２４は、ベリウム以外の材料によって構成することができるが、透過窓２４の材料には、Ｘ線の透過能力が高く、かつ、Ｘ線管の筐体２１の構成部材として機械的強度を有しているものが好ましい。透過窓２４は、接地されており、また、透過窓２４とターゲット２３は接地電位に維持されている。   The transmission window 24 is connected to the target 23 and emits X-rays generated at the target 23 to the outside. Although simplified in FIG. 1, the target 23 is actually formed on the inner surface side of the transmission window 24. The transmission window 24 can be made of, for example, beryllium (Be) having excellent X-ray transmission capability. The transmission window 24 can be made of a material other than beryllium. However, the material of the transmission window 24 has a high X-ray transmission capability and is mechanically used as a constituent member of the casing 21 of the X-ray tube. What has intensity | strength is preferable. The transmission window 24 is grounded, and the transmission window 24 and the target 23 are maintained at the ground potential.

電流モニタ回路３Ａ、３Ｂ（以下、両者を纏めて単に電源モニタ回路３とも称する。）は、本発明の電流検知部に相当し、Ｘ線管２を流れる電流の値を検知する。実施形態では、図１に示すように、Ｘ線管２の上流側及び下流側の２箇所に抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２（以下、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２を単に抵抗ともいう。）が設けられ、抵抗毎に設けられた電流モニタ回路３は、Ｘ線管２の上流側、下流側の電流を検知する。各電流モニタ回路３で検知された電流値は信号として制御部４へ送られる。実施形態では、抵抗Ｒ１がＸ線管２の上流側、換言すると電源部５とＸ線管２の間に設けられている。また、抵抗Ｒ２は、Ｘ線管２の下流側、換言するとＸ線管２と接地の間に設けられている。このように、Ｘ線管２の上流側及び下流側の双方の電流を検知することで、制御部４による制御の精度をより高めることが可能となる。その結果、より確実に電子放出部を活性化することができる。   The current monitor circuits 3A and 3B (hereinafter collectively referred to simply as the power supply monitor circuit 3) correspond to the current detection unit of the present invention and detect the value of the current flowing through the X-ray tube 2. In the embodiment, as shown in FIG. 1, resistors R <b> 1 and R <b> 2 (hereinafter, resistors R <b> 1 and R <b> 2 are also simply referred to as resistors) are provided at two locations upstream and downstream of the X-ray tube 2. The current monitor circuit 3 provided for each detects the current on the upstream side and the downstream side of the X-ray tube 2. The current value detected by each current monitor circuit 3 is sent to the control unit 4 as a signal. In the embodiment, the resistor R <b> 1 is provided on the upstream side of the X-ray tube 2, in other words, between the power supply unit 5 and the X-ray tube 2. The resistor R2 is provided on the downstream side of the X-ray tube 2, in other words, between the X-ray tube 2 and the ground. Thus, by detecting the currents on both the upstream side and the downstream side of the X-ray tube 2, it is possible to further improve the accuracy of control by the control unit 4. As a result, the electron emission part can be activated more reliably.

なお、実施形態では、Ｘ線管２の上流側と下流側の双方から２つの電流値を検知したが、Ｘ線発生装置１をより簡易な構成とするため、電流値の検知は、Ｘ線管の上流側と下流側のうちいずれか一方で行うようにしてもよい。   In the embodiment, two current values are detected from both the upstream side and the downstream side of the X-ray tube 2. However, since the X-ray generator 1 has a simpler configuration, the detection of the current value is performed by X-ray detection. You may make it carry out by any one of the upstream of a pipe | tube, and the downstream.

電源部５は、接地され、また、高圧発生部５１、電圧制御回路部５２、及び電流制御回路部５３を有し、所定の電圧をＸ線管２に対して印加する。例えば、電源部５は、Ｘ線発生装置１が設置される室内等に設けられている電源と接続することで必要な電力を得る。高圧発生部５１は、例えば、−９ｋＶから−１６ｋＶといった高圧の負電圧を発生させる。電圧制御回路部５２は、制御部４からの信号に基づいて、Ｘ線管２に印加する電圧を調整する。電流制御回路部５３は、制御部４からの信号に基づいて、Ｘ線管２を流れる電流を調整する。   The power supply unit 5 is grounded and includes a high voltage generation unit 51, a voltage control circuit unit 52, and a current control circuit unit 53, and applies a predetermined voltage to the X-ray tube 2. For example, the power supply unit 5 obtains necessary power by connecting to a power supply provided in a room where the X-ray generator 1 is installed. The high voltage generator 51 generates a high voltage negative voltage such as −9 kV to −16 kV, for example. The voltage control circuit unit 52 adjusts the voltage applied to the X-ray tube 2 based on the signal from the control unit 4. The current control circuit unit 53 adjusts the current flowing through the X-ray tube 2 based on the signal from the control unit 4.

制御部４は、エミッタ２２から放出される電子の放出能力の低下を抑制するように、電流モニタ回路３によって検知される電流値に基づいて、Ｘ線管２に印加する電圧を変化させる。制御部４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１、メモリ４２を有するコン
ピュータと、コンピュータ上で実行されるプログラムによって実現される。具体的には、制御部４は、電流値取得部４３、判断部４４、実行部４５を含む機能部を備える。そして、これら機能部の有する機能がコンピュータによって実行されることで、Ｘ線管２に印加
される電圧やＸ線管２を流れる電流が調整される。なお、これらの機能部は、専用のプロセッサとして構成してもよい。 The control unit 4 changes the voltage applied to the X-ray tube 2 based on the current value detected by the current monitor circuit 3 so as to suppress a decrease in the emission ability of electrons emitted from the emitter 22. The control unit 4 is realized by a computer having a CPU (Central Processing Unit) 41 and a memory 42 and a program executed on the computer. Specifically, the control unit 4 includes functional units including a current value acquisition unit 43, a determination unit 44, and an execution unit 45. The functions of these functional units are executed by the computer, whereby the voltage applied to the X-ray tube 2 and the current flowing through the X-ray tube 2 are adjusted. Note that these functional units may be configured as a dedicated processor.

電流値取得部４３は、電流モニタ回路３で検知されたＸ線管２を流れる電流の電流値を電気信号として取得する。取得されるＸ線管２の電流値には、Ｘ線管２の上流側で取得された電流値と、Ｘ線管２の下流側で取得された電流値が含まれる。   The current value acquisition unit 43 acquires the current value of the current flowing through the X-ray tube 2 detected by the current monitor circuit 3 as an electrical signal. The acquired current value of the X-ray tube 2 includes a current value acquired on the upstream side of the X-ray tube 2 and a current value acquired on the downstream side of the X-ray tube 2.

判断部４４は、電流値取得部４３で取得された電流値が下限電流値を下回っていないか否かの判断を含め、Ｘ線発生装置１で行われる必要な判断を行う。詳細については、後述する。   The determination unit 44 makes necessary determinations to be made by the X-ray generation device 1 including determination of whether or not the current value acquired by the current value acquisition unit 43 is less than the lower limit current value. Details will be described later.

実行部４５は、判断部４４の判断結果に基づいて、電源部５、すなわち、高圧発生部５１、電圧制御回路部５２、及び電流制御回路部５３を制御する。詳細については、後述する。   The execution unit 45 controls the power supply unit 5, that is, the high voltage generation unit 51, the voltage control circuit unit 52, and the current control circuit unit 53 based on the determination result of the determination unit 44. Details will be described later.

（昇圧制御処理）
ここで、図２は、Ｘ線発生装置１で実行される昇圧制御処理フローを示す。まず、ステップＳ０１では、Ｘ線管２を流れる電流の電流値が取得される。具体的には、電流モニタ回路３が、Ｘ線管２の上流側、下流側の夫々の電流値を検知する（以下、上流側の電流値を上流側電流値、下流側の電流値を下流側電流値とも称する。）。各電流モニタ回路３で検知された電流値は電気信号として制御部４の電流値取得部４３へ送られ、電流値取得部４３は、電流値を取得する。電流値が取得されるとステップＳ０２へ進む。 (Boosting control process)
Here, FIG. 2 shows a boost control processing flow executed by the X-ray generator 1. First, in step S01, the current value of the current flowing through the X-ray tube 2 is acquired. Specifically, the current monitor circuit 3 detects current values on the upstream and downstream sides of the X-ray tube 2 (hereinafter, the upstream current value is the upstream current value, and the downstream current value is the downstream value). Also referred to as side current value). The current value detected by each current monitor circuit 3 is sent as an electrical signal to the current value acquisition unit 43 of the control unit 4, and the current value acquisition unit 43 acquires the current value. When the current value is acquired, the process proceeds to step S02.

ステップＳ０２では、判断部４４は、電流値が下限電流値を下回っていないか判断する。下限電流値は、時間の経過と共に低下する電子の放出能力の傾向、換言すると、時間の経過と共に低下するＸ線発生装置１から照射されるＸ線線量の低下の傾向と、低下した際のＸ線管２を流れる電流とに基づいて予め設定することができる。例えば、下限電流値は、少なくとも所定のＸ線線量を照射可能な時点の電流値として設定することができる。電流値が下限電流値を下回っていると判断された場合には、ステップＳ０３へ進む。一方、電流値が下限電流値を下回っていると判断されなかった場合には、再度ステップＳ０１へ進む。   In step S02, the determination unit 44 determines whether the current value is below the lower limit current value. The lower limit current value is the tendency of the electron emission ability to decrease with time, in other words, the tendency of the X-ray dose irradiated from the X-ray generator 1 to decrease with time, and the X at the time of decrease. It can be set in advance based on the current flowing through the tube 2. For example, the lower limit current value can be set as a current value at the time when at least a predetermined X-ray dose can be irradiated. If it is determined that the current value is below the lower limit current value, the process proceeds to step S03. On the other hand, when it is not determined that the current value is lower than the lower limit current value, the process proceeds to step S01 again.

ステップＳ０３では、電圧制御回路部５２は、Ｘ線管２に対して過電圧を印加する。具体的には、判断部４４の判断結果が電気信号として実行部４５に入力され、実行部４５は、電圧制御回路部５２に対して負電圧としての過電圧を印加するよう電気信号を送る。この電気信号を受けると、電圧制御回路部５２は、実行部４５からの命令に従って所定の過電圧を印加する。印加する電圧値は、エミッタ２２を活性化できる電圧値として予め設定した値とすることができる。過電圧が印加されるとステップＳ０４へ進む。   In step S <b> 03, the voltage control circuit unit 52 applies an overvoltage to the X-ray tube 2. Specifically, the determination result of the determination unit 44 is input to the execution unit 45 as an electric signal, and the execution unit 45 sends an electric signal to the voltage control circuit unit 52 so as to apply an overvoltage as a negative voltage. Upon receiving this electrical signal, the voltage control circuit unit 52 applies a predetermined overvoltage in accordance with a command from the execution unit 45. The voltage value to be applied can be a value set in advance as a voltage value that can activate the emitter 22. If an overvoltage is applied, it will progress to step S04.

ステップＳ０４では、Ｘ線管２を流れる電流の電流値が再取得される。具体的には、電流モニタ回路３が、各電流モニタ回路３によって、Ｘ線管２の上流側、下流側の夫々の電流値を検知する。各電流モニタ回路３で検知された電流値は電気信号として制御部４の電流値取得部４３へ送られ、電流値取得部４３は、電流値を再取得する。電流値が再取得されるとステップＳ０５へ進む。   In step S04, the current value of the current flowing through the X-ray tube 2 is acquired again. Specifically, the current monitor circuit 3 detects current values on the upstream side and the downstream side of the X-ray tube 2 by each current monitor circuit 3. The current value detected by each current monitor circuit 3 is sent as an electric signal to the current value acquisition unit 43 of the control unit 4, and the current value acquisition unit 43 acquires the current value again. When the current value is acquired again, the process proceeds to step S05.

ステップＳ０５では、判断部４４は、再取得された電流値が初期電流値を上回ったか否かを判断する。初期電流値は、Ｘ線発生装置１の動作開始時におけるＸ線管２を流れる電流値として設定することができる。再取得された電流値が初期電流値を上回った場合には、ステップＳ０６へ進む。一方、再取得された電流値が初期電流値を上回っていない場合には、再度ステップＳ０３へ進む。   In step S05, the determination unit 44 determines whether or not the re-acquired current value exceeds the initial current value. The initial current value can be set as a current value flowing through the X-ray tube 2 when the operation of the X-ray generator 1 is started. If the re-acquired current value exceeds the initial current value, the process proceeds to step S06. On the other hand, if the re-acquired current value does not exceed the initial current value, the process proceeds to step S03 again.

ステップＳ０６では、電圧制御回路部５２は、Ｘ線管２に対して初期電圧を印加する。具体的には、判断部４４の判断結果が電気信号として実行部４５に入力され、実行部４５は、電圧制御回路部５２に対して初期電圧を印加するよう電気信号を送る。換言すると、実行部４５は、電圧制御回路部５２に対して初期電圧に戻すよう電気信号を送る。この電気信号を受けると、電圧制御回路部５２は、実行部４５からの命令に従って初期電圧を印加する。初期電圧は、Ｘ線発生装置１の動作開始時におけるＸ線管２に印加される電圧値として設定することができる。その後、再度ステップＳ０１へ進み、昇圧制御処理が繰り返し実行される。   In step S06, the voltage control circuit unit 52 applies an initial voltage to the X-ray tube 2. Specifically, the determination result of the determination unit 44 is input to the execution unit 45 as an electrical signal, and the execution unit 45 sends an electrical signal to the voltage control circuit unit 52 so as to apply an initial voltage. In other words, the execution unit 45 sends an electric signal to the voltage control circuit unit 52 so as to return it to the initial voltage. Upon receiving this electrical signal, the voltage control circuit unit 52 applies an initial voltage in accordance with a command from the execution unit 45. The initial voltage can be set as a voltage value applied to the X-ray tube 2 when the operation of the X-ray generator 1 is started. Thereafter, the process proceeds to step S01 again, and the boost control process is repeatedly executed.

以上説明した昇圧制御処理が実行されることで、Ｘ線管２内に残存するガスのイオンと熱の影響による電子放出部の原子レベルでの表面性状の変化（例えば、表面形状の変化）が改善される。また、ターゲットからスパッタされ電子放出部の表面へ付着した物質が離脱される。すなわち、時間の経過によって劣化したエミッタ２２が活性化され、エミッタ２２の電子の放出能力が回復する。つまり、過電圧を印加することで、Ｘ線発生装置１の寿命を向上することができる。   By performing the pressure increase control processing described above, the surface property change (for example, the surface shape change) at the atomic level of the electron emission portion due to the influence of ions and heat of the gas remaining in the X-ray tube 2 is caused. Improved. Further, the substance sputtered from the target and adhered to the surface of the electron emission portion is released. That is, the emitter 22 that has deteriorated over time is activated, and the electron emission ability of the emitter 22 is restored. That is, the lifetime of the X-ray generator 1 can be improved by applying an overvoltage.

（定電流制御処理）
ここで、図３は、Ｘ線発生装置１で実行される定電流制御処理フローを示す。まず、ステップＳ１１では、昇圧制御処理におけるステップ０１と同じく、Ｘ線管２を流れる電流の電流値が取得される。電流値が取得されるとステップＳ１２へ進む。 (Constant current control processing)
Here, FIG. 3 shows a constant current control processing flow executed in the X-ray generator 1. First, in step S11, the current value of the current flowing through the X-ray tube 2 is acquired as in step 01 in the boost control process. When the current value is acquired, the process proceeds to step S12.

ステップＳ１２では、Ｘ線管２を流れる電流の電流値が一定となるよう電圧が印加される。ステップＳ１２における処理は、換言するとフィードバック処理であり、電流値の取得と電圧の印加が繰り返し行われることで、Ｘ線管２を流れる電流の電流値が一定の値に維持される。電流値が一定となるよう電圧が印加されるとステップＳ１３へ進む。   In step S12, a voltage is applied so that the current value of the current flowing through the X-ray tube 2 is constant. In other words, the process in step S12 is a feedback process, and the current value of the current flowing through the X-ray tube 2 is maintained at a constant value by repeatedly obtaining the current value and applying the voltage. When a voltage is applied so that the current value becomes constant, the process proceeds to step S13.

ステップＳ１３では、Ｘ線管２を流れる電流の電流値が再取得される。具体的には、電流モニタ回路３が、Ｘ線管２の上流側、下流側の夫々の電流値を検知する。各電流モニタ回路３で検知された電流値は電気信号として制御部４の電流値取得部４３へ送られ、電流値取得部４３は、電流値を再取得する。電流値が再取得されるとステップＳ１４へ進む。   In step S13, the current value of the current flowing through the X-ray tube 2 is acquired again. Specifically, the current monitor circuit 3 detects the current values on the upstream side and the downstream side of the X-ray tube 2. The current value detected by each current monitor circuit 3 is sent as an electric signal to the current value acquisition unit 43 of the control unit 4, and the current value acquisition unit 43 acquires the current value again. When the current value is acquired again, the process proceeds to step S14.

ステップＳ１４では、判断部４４は、再取得された電流値が上限電流値を上回ったか否かを判断する。上限電流値は、Ｘ線管２に過電流が流れることでＸ線発生装置１に故障などの支障をきたさない電流値として設定することができる。なお、上限電流値は、上述した初期電流値としてもよい。再取得された電流値が上限電流値を上回った場合には、ステップＳ１５へ進む。一方、再取得された電流値が上限電流値を上回っていない場合には、再度ステップＳ１１へ進む。   In step S14, the determination unit 44 determines whether or not the re-acquired current value exceeds the upper limit current value. The upper limit current value can be set as a current value that does not cause trouble such as a failure in the X-ray generator 1 due to an overcurrent flowing through the X-ray tube 2. The upper limit current value may be the initial current value described above. If the re-acquired current value exceeds the upper limit current value, the process proceeds to step S15. On the other hand, if the re-acquired current value does not exceed the upper limit current value, the process proceeds to step S11 again.

ステップＳ１５では、電圧制御回路部５２は、Ｘ線管２に対して初期電圧を印加する。具体的には、判断部４４の判断結果が電気信号として実行部４５に入力され、実行部４５は、電圧制御回路部５２に対して初期電圧を印加するよう電気信号を送る。換言すると、実行部４５は、電圧制御回路部５２に対して初期電圧に戻すよう電気信号を送る。この電気信号を受けると、電圧制御回路部５２は、実行部４５からの命令に従って初期電圧を印加する。初期電圧は、Ｘ線発生装置１の動作開始時におけるＸ線管２に印加される電圧値として設定することができる。その後、再度ステップＳ１１へ進み、定電流制御処理が繰り返し実行される。   In step S <b> 15, the voltage control circuit unit 52 applies an initial voltage to the X-ray tube 2. Specifically, the determination result of the determination unit 44 is input to the execution unit 45 as an electrical signal, and the execution unit 45 sends an electrical signal to the voltage control circuit unit 52 so as to apply an initial voltage. In other words, the execution unit 45 sends an electric signal to the voltage control circuit unit 52 so as to return it to the initial voltage. Upon receiving this electrical signal, the voltage control circuit unit 52 applies an initial voltage in accordance with a command from the execution unit 45. The initial voltage can be set as a voltage value applied to the X-ray tube 2 when the operation of the X-ray generator 1 is started. Then, it progresses to step S11 again and a constant current control process is repeatedly performed.

以上説明した定電流制御処理が実行されて、上限電流値に対応した電圧の印加に至ることで、Ｘ線管２内に残存するガスのイオンと熱の影響による電子放出部の原子レベルでの
表面性状の変化が改善され、ターゲットからスパッタされ電子放出部の表面へ付着した物質が離脱される。すなわち、時間の経過によって劣化した電子放出部が活性化され、エミッタ２２の電子の放出能力が回復する。つまり、過電圧を印加することで、Ｘ線管２を流れる電流の電流が上昇して回復することから、Ｘ線発生装置１の寿命を向上することができる。なお、上述した昇圧制御処理では、Ｘ線管２を流れる電流の電流値が連続的に低下する傾向を示すが、定電流制御処理によれば、初期電流値を維持する制御であることから、印加する電圧の出力の変動幅を抑えることができる。そして、例えば管電圧が一定の上限に達した後に降圧させることで、エミッタの破損その他の故障を防止し、装置寿命を長く維持することができる。 The constant current control process described above is executed, and the application of a voltage corresponding to the upper limit current value leads to the atomic level of the electron emission portion due to the influence of the ions of the gas remaining in the X-ray tube 2 and heat. The change in surface properties is improved, and the substance sputtered from the target and attached to the surface of the electron emission portion is released. That is, the electron emission portion that has deteriorated over time is activated, and the electron emission capability of the emitter 22 is restored. That is, by applying an overvoltage, the current of the current flowing through the X-ray tube 2 is increased and recovered, so that the life of the X-ray generator 1 can be improved. In the boost control process described above, the current value of the current flowing through the X-ray tube 2 tends to decrease continuously. However, according to the constant current control process, the initial current value is maintained. The fluctuation range of the output of the applied voltage can be suppressed. For example, by reducing the voltage after the tube voltage reaches a certain upper limit, damage to the emitter and other failures can be prevented, and the device life can be maintained long.

（漏洩電流判断処理）
次に、漏洩電流判断処理について説明する。この漏洩電流判断処理は、上述した昇圧制御処理又は定電流制御処理とともに実行することで、より精度の高い処理を実現することができる。漏洩電流とは、Ｘ線管２以外に流れる電流であり、このような漏洩電流の有無を判断することで、より精度の高い処理が実現する。すなわち、漏洩電流が認められる場合における電流の低下は、時間経過による電流の低下とは異なるものであり、漏洩電流が認められる場合において、上述した処理を実行してもエミッタ２２の十分な活性化を実現することはできない。そこで、以下に説明する漏洩電流判断処理では、漏洩電流の発生が認められる場合には、これを報知し、漏洩電流の発生が認められない場合のみ上述した昇圧制御処理又は定電流制御処理を行うものである。 (Leakage current judgment processing)
Next, the leakage current determination process will be described. By executing this leakage current determination process together with the above-described boost control process or constant current control process, a process with higher accuracy can be realized. The leakage current is a current that flows outside the X-ray tube 2, and more accurate processing is realized by determining the presence or absence of such a leakage current. That is, when the leakage current is recognized, the current decrease is different from the current decrease over time. When the leakage current is recognized, the emitter 22 is sufficiently activated even if the above-described processing is performed. Cannot be realized. Therefore, in the leakage current determination process described below, when the occurrence of leakage current is recognized, this is notified, and the above-described boost control process or constant current control process is performed only when the occurrence of leakage current is not recognized. Is.

図４は、Ｘ線発生装置１で実行される漏洩電流判断処理フローを示す。まず、ステップＳ２１では、Ｘ線管２を流れる電流の電流値が取得される。具体的には、電流モニタ回路３が、上流側電流値と下流側電流値を検知する。各電流モニタ回路３で検知された上流側電流値と下流側電流値電流値は電気信号として夫々制御部４の電流値取得部４３へ送られ、電流値取得部４３は、上流側電流値と下流側電流値電流値を取得する。上流側電流値と下流側電流値電流値が取得されるとステップＳ２２へ進む。   FIG. 4 shows a leakage current determination processing flow executed by the X-ray generator 1. First, in step S21, the current value of the current flowing through the X-ray tube 2 is acquired. Specifically, the current monitor circuit 3 detects an upstream current value and a downstream current value. The upstream current value and the downstream current value detected by each current monitor circuit 3 are sent as electric signals to the current value acquisition unit 43 of the control unit 4, respectively. The current value acquisition unit 43 Downstream current value Obtains the current value. When the upstream current value and the downstream current value current value are acquired, the process proceeds to step S22.

ステップＳ２２では、判断部４４は、上流側電流値と下流側電流値との差分が所定の範囲内であるか否かを判断する。所定の範囲は、測定誤差等を考慮して設定することができる。上流側電流値と下流側電流値電流値との差分が所定の範囲内であると判断された場合には、ステップＳ０１へ進む。ステップＳ０１へ進むと、上述した図２に示すステップＳ０１からステップＳ０６からなる昇圧制御処理が実行される。また、上流側電流値と下流側電流値電流値との差分が所定の範囲内であると判断された場合には、ステップＳ１１へ進むようにしてもよい。この場合、上述した図３に示すステップＳ１１からステップＳ１５からなる定電流制御処理が実行される。一方、上流側電流値と下流側電流値電流値との差分が所定の範囲内であると判断されなかった場合には、ステップＳ２３へ進む。   In step S22, the determination unit 44 determines whether or not the difference between the upstream current value and the downstream current value is within a predetermined range. The predetermined range can be set in consideration of measurement error and the like. If it is determined that the difference between the upstream current value and the downstream current value current value is within the predetermined range, the process proceeds to step S01. When the process proceeds to step S01, the step-up control process including steps S01 to S06 shown in FIG. 2 described above is executed. If it is determined that the difference between the upstream current value and the downstream current value current value is within a predetermined range, the process may proceed to step S11. In this case, the constant current control process including Step S11 to Step S15 shown in FIG. 3 described above is executed. On the other hand, if it is not determined that the difference between the upstream current value and the downstream current value current value is within the predetermined range, the process proceeds to step S23.

ステップＳ２３では、報知部は、漏洩電流が発生していることを外部に対して報知する。報知の態様として、ランプを点灯させるなどの視覚を通じた報知や、音を鳴らすなどの聴覚を通じた報知が例示される。   In step S23, the notification unit notifies the outside that a leakage current has occurred. Examples of the notification mode include visual notification such as lighting a lamp and notification through hearing such as sounding.

以上説明した漏洩電流判断処理を実行することで、漏洩電流の発生が認められない場合のみ上述した昇圧制御処理又は定電流制御処理が行われるので、より精度の高い処理が実現可能となる。また、漏洩電流の発生が認められる場合には、その旨が報知されるので、修理等による対応が可能となる。   By executing the leakage current determination process described above, the above-described step-up control process or constant current control process is performed only when the occurrence of a leakage current is not recognized, so that a more accurate process can be realized. Further, when the occurrence of leakage current is recognized, the fact is notified, so that it is possible to deal with repairs or the like.

＜実施例＞
次に上述した実施形態に係るＸ線発生装置１におけるエミッタの活性化について、実施例に基づいて説明する。以下、上述した昇圧制御処理に対応する第一実施例と、上述した
定電流制御処理に対応する第二実施例について説明する。第一実施例と第二実施例では、いずれもＸ線管２の筐体２１の材料には、ガラスを用い、エミッタ２２には、グラファイトを用い、ターゲット２３には、タングステンを用い、透過窓２４には、ベリウムを用いた。 <Example>
Next, activation of the emitter in the X-ray generator 1 according to the above-described embodiment will be described based on examples. Hereinafter, a first embodiment corresponding to the above-described boost control process and a second embodiment corresponding to the above-described constant current control process will be described. In both the first and second embodiments, glass is used for the material of the casing 21 of the X-ray tube 2, graphite is used for the emitter 22, tungsten is used for the target 23, and a transmission window is used. For 24, beryllium was used.

（第一実施例）
図５は、試作したＸ線発生装置１のＸ線管２を流れる電流の時間依存性であって、昇圧制御処理を行った場合を示す。以下、Ｘ線管２を流れる電流は、管電流とも称し、また、Ｘ線管２に印加される電圧は、管電圧とも称する。図５に示す例では、初期出力は、管電圧−１０ｋＶ、管電流５００μＡである。なお、第一実施例では、上流側電流値と下流側電流値の双方の値が下限電流値３００μＡを下回った場合に昇圧するよう設定した。図５によれば、Ｘ線発生装置１の動作時間の経過に伴い、管電流が減少、すなわち、Ｘ線管２が劣化していることが確認できる。動作開始から約１０００時間経過後、管電流が予め設定した電流下限値に達した時点で、管電圧を−１２ｋに昇圧した。すると、管電流は、増加し、その後しばらくすると急激に増加し、設定した上限電流値（過電流−１０００μＡ）に達した時点で、管電圧を初期電圧である−１０ｋＶに戻した。その結果、管電流は、再度５００μＡとなり、エミッタ２２が活性化され、電子放出性能が動作初期と同等の性能に塑性されたことが実証された。すなわち、高電圧の印加によりエミッタ２２の先端部分の形状変化が改善され、若しくは、吸着物質の再離脱が生じさせることで、エミッタ２２の電子放出能力が改善されることが確認された。すなわち、昇圧制御処理によりエミッタ２２の寿命、すなわちＸ線発生装置１の寿命が向上できることが確認された。 (First Example)
FIG. 5 shows the time dependence of the current flowing through the X-ray tube 2 of the prototype X-ray generator 1, and shows a case where the boost control process is performed. Hereinafter, the current flowing through the X-ray tube 2 is also referred to as tube current, and the voltage applied to the X-ray tube 2 is also referred to as tube voltage. In the example shown in FIG. 5, the initial output is a tube voltage of −10 kV and a tube current of 500 μA. In the first embodiment, the voltage is boosted when both the upstream current value and the downstream current value are below the lower limit current value of 300 μA. According to FIG. 5, it can be confirmed that the tube current decreases, that is, the X-ray tube 2 is deteriorated as the operation time of the X-ray generator 1 elapses. After about 1000 hours from the start of the operation, the tube voltage was increased to −12 k when the tube current reached a preset current lower limit value. Then, the tube current increased and then increased rapidly after a while. When the set upper limit current value (overcurrent −1000 μA) was reached, the tube voltage was returned to the initial voltage of −10 kV. As a result, the tube current again became 500 μA, the emitter 22 was activated, and it was demonstrated that the electron emission performance was plasticized to the same performance as in the initial operation. That is, it was confirmed that the shape change of the tip portion of the emitter 22 was improved by applying a high voltage, or that the electron emission ability of the emitter 22 was improved by causing resorption of the adsorbed substance. That is, it was confirmed that the lifetime of the emitter 22, that is, the lifetime of the X-ray generator 1 can be improved by the boost control process.

（第二実施例）
第二実施例では、試作したＸ線発生装置１において定電流制御処理を行った。図６は、試作したＸ線発生装置１のＸ線管２を流れる電流の時間依存性であって、定電流制御処理を行った場合を示す。第二実施例では、管電流が５００μＡで一定となるよう設定した。その結果、図６に示すように、管電圧は徐々に上昇し（負電圧側に大きくなり）、管電圧が一定の値（−１２ｋＶ）を超えたときにエミッタ２２が活性化されることが確認された。すなわち、定電流制御処理によっても、Ｘ線発生装置１の寿命が向上できることが確認された。 (Second embodiment)
In the second embodiment, constant current control processing was performed in the prototype X-ray generator 1. FIG. 6 shows the time dependence of the current flowing through the X-ray tube 2 of the prototype X-ray generator 1 when a constant current control process is performed. In the second embodiment, the tube current was set to be constant at 500 μA. As a result, as shown in FIG. 6, the tube voltage gradually increases (increases toward the negative voltage side), and the emitter 22 may be activated when the tube voltage exceeds a certain value (−12 kV). confirmed. That is, it was confirmed that the lifetime of the X-ray generator 1 can be improved also by the constant current control process.

以上説明したように、実施形態に係るＸ線発生装置１によれば、昇圧制御処理、定電流制御処理のいずれによってもＸ線発生装置１の寿命を向上可能であることが確認された。ここで、Ｘ線管２から照射されるＸ線の線量は、管電圧の２乗に比例することから、昇圧制御処理では、下限電流で決定されるＸ線線量以上が補償されることになる。また、定電流制御処理では、Ｘ線発生装置１の動作開始時の管電圧の値及び管電流の値で決定されるＸ線線量以上が補償されることになる。このように、実施形態に係るＸ線発生装置１によれば、何れの制御処理によってもＸ線管の寿命を向上することができる。   As described above, according to the X-ray generator 1 according to the embodiment, it has been confirmed that the lifetime of the X-ray generator 1 can be improved by either the boost control process or the constant current control process. Here, since the dose of X-rays emitted from the X-ray tube 2 is proportional to the square of the tube voltage, the boost control process compensates for the X-ray dose or more determined by the lower limit current. . In the constant current control process, the X-ray dose or more determined by the tube voltage value and the tube current value at the start of the operation of the X-ray generator 1 is compensated. Thus, according to the X-ray generator 1 which concerns on embodiment, the lifetime of an X-ray tube can be improved by any control processing.

（用途）
上述した実施形態に係るＸ線発生装置１は、除電装置として好適に用いることができる。例えば、Ｘ線発生装置１を備える除電装置をフラットパネルディスプレイ、半導体、フィルム等の製造装置に設置する。除電装置には、上記製造装置に設置されている直流電源から電力が供給され、Ｘ線管には、例えば、−９ｋＶから−１６ｋＶといった高圧の負電圧が印加される。その結果、軟Ｘ線（エネルギーが低くて透過性の弱いX線）が上記製造
装置内に照射される。その結果、空気中の分子がイオン化され、上記製造装置内に存在する半導体集積回路や液晶パネルなどが除電される。 (Use)
The X-ray generator 1 according to the above-described embodiment can be suitably used as a static eliminator. For example, a static eliminator provided with the X-ray generator 1 is installed in a manufacturing apparatus such as a flat panel display, a semiconductor, or a film. Power is supplied to the static eliminator from a DC power source installed in the manufacturing apparatus, and a high-voltage negative voltage such as −9 kV to −16 kV is applied to the X-ray tube. As a result, soft X-rays (X-rays with low energy and low transparency) are irradiated into the manufacturing apparatus. As a result, molecules in the air are ionized, and the semiconductor integrated circuit, liquid crystal panel, and the like existing in the manufacturing apparatus are neutralized.

また、実施形態に係るＸ線発生装置１は、Ｘ線写真を撮影するＸ線写真装置、試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置など、Ｘ線発生装置を要する種々の分野で用いることができる。   Further, the X-ray generator 1 according to the embodiment can be used in various fields that require an X-ray generator, such as an X-ray photograph device that takes an X-ray photograph and a fluorescent X-ray analyzer that analyzes a sample.

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明に係るＸ線発生装置はこれらに限らず、可能な限りこれらの組合せを含むことができる。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, the X-ray generator which concerns on this invention is not restricted to these, It can include these combinations as much as possible.

１・・・Ｘ線発生装置
２・・・Ｘ線管
３・・・電流モニタ回路
４・・・制御部
５・・・電源部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... X-ray generator 2 ... X-ray tube 3 ... Current monitor circuit 4 ... Control part 5 ... Power supply part

Claims (6)

電子を放出する冷陰極としての電子放出部と、前記電子放出部から放出された電子が照射されることでＸ線を発生する対極としてのターゲットと、前記ターゲットと接続され、該ターゲットで発生したＸ線を外部に放出する透過窓とを含むＸ線管を備えるＸ線発生装置であって、
前記Ｘ線管に対して所定の電圧を印加する電源部と、
前記Ｘ線管を流れる電流の電流値を検知する電流検知部と、
前記電子放出部の電子の放出能力の低下を抑制するように、前記電流検知部によって検知される電流値に基づいて、前記電源部を制御する制御部と、
を備えるＸ線発生装置。 An electron emitting portion serving as a cold cathode that emits electrons, a target serving as a counter electrode that generates X-rays by irradiation with electrons emitted from the electron emitting portion, and the target is connected to the target and generated at the target. An X-ray generator comprising an X-ray tube including a transmission window for emitting X-rays to the outside,
A power supply unit for applying a predetermined voltage to the X-ray tube;
A current detector for detecting a current value of a current flowing through the X-ray tube;
A control unit for controlling the power supply unit based on a current value detected by the current detection unit so as to suppress a decrease in the electron emission capability of the electron emission unit;
An X-ray generator comprising: 前記制御部は、前記検知部によって検知される電流値が下限電流値を下回った場合、前記Ｘ線管に印加される電圧を昇圧させる、請求項１に記載のＸ線発生装置。   The X-ray generation device according to claim 1, wherein the control unit boosts a voltage applied to the X-ray tube when a current value detected by the detection unit falls below a lower limit current value. 前記制御部は、前記検知部によって検知される電流が一定の電流値となるよう、前記Ｘ線管に印加される電圧を繰り返し昇圧させ、前記昇圧に伴って前記検知部によって検知される電流値が上限電流値に達した場合、前記Ｘ線管に印加される電圧を減圧させる、請求項１に記載のＸ線発生装置。   The control unit repeatedly boosts the voltage applied to the X-ray tube so that the current detected by the detection unit becomes a constant current value, and the current value detected by the detection unit along with the boosting The X-ray generator according to claim 1, wherein when the voltage reaches an upper limit current value, the voltage applied to the X-ray tube is reduced. 前記電流検知部は、前記Ｘ線管を流れる電流の電流値として、前記Ｘ線管の前後の電流値を検知し、
前記制御部は、前記Ｘ線管の前後の電流値の差分に基づいて、漏洩電流の有無を判断する、請求項１から３の何れか１項に記載のＸ線発生装置。 The current detection unit detects a current value before and after the X-ray tube as a current value of a current flowing through the X-ray tube,
The X-ray generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit determines whether or not there is a leakage current based on a difference between current values before and after the X-ray tube. 前記電源部は、前記Ｘ線管に対して、−９ｋＶから−１６ｋＶの負電圧を印加し、
前記Ｘ線管には、０．１５ｍＡから１．０ｍＡの電流が流れる、請求項１から４の何れか１項に記載のＸ線発生装置。 The power supply unit applies a negative voltage of −9 kV to −16 kV to the X-ray tube,
The X-ray generator according to any one of claims 1 to 4, wherein a current of 0.15 mA to 1.0 mA flows through the X-ray tube. 請求項１から５の何れか１項に記載のＸ線発生装置を有する除電装置。   The static elimination apparatus which has an X-ray generator of any one of Claim 1 to 5.
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