JP7394271B1

JP7394271B1 - Ｘ線発生装置、ｘ線撮像装置、および、ｘ線発生装置の調整方法

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Publication number: JP7394271B1
Application number: JP2023557819A
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Inventors: 洋一安藤
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Filing date: 2022-09-15
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Abstract

Ｘ線発生装置は、電子銃および前記電子銃から放射される電子線を受けてＸ線を発生させるターゲットを含むＸ線発生管と、前記電子線を偏向させる偏向器と、前記電子銃のカソードと前記ターゲットとの間に加速電圧を与える駆動回路と、前記加速電圧の変化による前記ターゲットへの前記電子線の入射位置の変化を低減するように、前記加速電圧又は前記加速電圧の変化量に応じて前記偏向器による前記電子線の偏向を調整するための調整部と、を備える。

Description

本発明は、Ｘ線発生装置、Ｘ線撮像装置、および、Ｘ線発生装置の調整方法に関する。

透過型のＸ線管では、電子線をターゲットに照射することでターゲットからＸ線が放射される。カソードにおいて発生した電子線は、加速電圧によって加速されてターゲットに照射される。この加速電圧を変化させると、ターゲットに衝突する電子線が持つエネルギーが変化する。特許文献１には、Ｘ線透過窓と、Ｘ線透過窓の真空側に設けられたＸ線ターゲットを形成する金属薄膜と、電子ビームを発生する電子銃と、電子ビームを偏向させる偏向電極とを有する透過型Ｘ線管装置が記載されている。この金属薄膜は、徐々に変化する厚さを有する。このＸ線管装置では、金属薄膜の厚さと電子が進入する深さとが一致する場所に電子ビームが照射される。これは、電子銃から発生する電子ビームの加速電圧に対応させて、偏向電極に印加される偏向電圧を変化させることによって実現される。

Ｘ線発生装置が組み込まれたＸ線撮像装置において、Ｘ線発生装置が発生するＸ線のエネルギーあるいはエネルギー分布を変化させるために加速電圧が変更されうる。しかし、加速電圧が変更されたときに、それに応じてターゲットに対する電子ビームの入射位置が変化すると、それに応じてＸ線の発生位置、つまりＸ線撮像装置における焦点位置が変化する。したがって、加速電圧を変更する度に、Ｘ線発生装置から放射されるＸ線を検出するためのＸ線検出器を位置合わせする必要があった。

特開２００１－１２６６５０号公報

本発明は、加速電圧の変更によるＸ線の発生位置の変化を低減するために有利な技術を提供しうる。

本発明の第１の側面は、Ｘ発生装置に係り、前記Ｘ線発生装置は、電子銃および前記電子銃から放射される電子線を受けてＸ線を発生させるターゲットを含むＸ線発生管と、前記電子線を偏向させる偏向器と、前記電子銃のカソードと前記ターゲットとの間に加速電圧を与える駆動回路と、前記加速電圧の変化による前記ターゲットへの前記電子線の入射位置の変化を低減するように、前記加速電圧又は前記加速電圧の変化量に応じて前記偏向器による前記電子線の偏向を調整するための調整部と、を備える。

本発明の第２の側面は、Ｘ線撮像装置に係り、前記Ｘ線撮像装置は、前記第１の側面に係るＸ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置から放射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、を備える。

本発明の第３の側面は、Ｘ線発生装置の調整方法に係り、前記Ｘ線発生装置は、電子銃および前記電子銃から放射される電子線を受けてＸ線を発生させるターゲットを含むＸ線発生管と、前記電子線を偏向させる偏向器と、前記電子銃のカソードと前記ターゲットとの間に加速電圧を与える駆動回路と、を備え、前記調整方法は、前記加速電圧の変化による前記ターゲットへの前記電子線の入射位置の変化を低減するように、前記加速電圧又は前記加速電圧の変化量に応じて前記偏向器による前記電子線の偏向を調整する工程を含む。

一実施形態のＸ線発生管の中心付近の断面構成を模式的に示す図。電子銃から放射された電子線がターゲットに衝突する様子を模式的に示す図。Ｘ線発生装置の第１構成例を説明するための図。Ｘ線発生装置の第１乃至第４構成例を説明するための図。Ｘ線発生装置の第１構成例を説明するための図。Ｘ線発生装置の第１乃至第４構成例を説明するための図。Ｘ線発生装置の第１構成例を説明するための図。Ｘ線発生装置の第１乃至第４構成例を説明するための図。Ｘ線発生装置の第２構成例を説明するための図。Ｘ線発生装置の第２構成例を説明するための図。Ｘ線発生装置の第２構成例を説明するための図。Ｘ線発生装置の第３構成例を説明するための図。Ｘ線発生装置の第３構成例を説明するための図。Ｘ線発生装置の第３構成例を説明するための図。Ｘ線発生装置の第４構成例を説明するための図。Ｘ線発生装置の第４構成例を説明するための図。Ｘ線発生装置の第５構成例を説明するための図。一実施形態のＸ線発生装置の構成を示す図。一実施形態のＸ線撮像装置の構成を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

図１には、一実施形態のＸ線発生管ＸＧの中心付近の断面構成が模式的に示されている。Ｘ線発生装置１は、透過型Ｘ線発生装置として構成されうる。Ｘ線発生装置１は、Ｘ線発生管ＸＧを備えている。Ｘ線発生管ＸＧは、電子銃ＥＧと、電子銃ＥＧから放射される電子線ＥＢあるいは電子を受けてＸ線を発生させるターゲット２２とを含みうる。一例において、Ｘ線発生管ＸＧは、２つの開口端を有する絶縁管１０と、絶縁管１０の２つの開口端の一方を閉塞するアノード２０と、絶縁管１０の２つの開口端の他方を閉塞する閉塞部材３０とを備えうる。アノード２０は、ターゲット２２と、ターゲット２２を保持するターゲット保持板２１と、ターゲット保持板２１を支持しつつターゲット保持板２１を介してターゲット２２に電位を与える電極２３とを含みうる。アノード２０は、例えば、接地電位に維持されうる。閉塞部材３０は、電子銃ＥＧを保持するように構成されうる。絶縁管１０、アノード２０および閉塞部材３０は、密閉空間を規定する容器を構成しうる。該密閉空間は、真空、あるいは高い真空度に維持される。

電子銃ＥＧは、カソードＣＴと、カソードＣＴとアノード２０との間に配置された引出電極ＥＥと、引出電極ＥＥとアノード２０との間に配置された収束電極ＣＥとを含みうる。カソードＣＴは、電子を放出する。カソードＣＴとアノード２０との間には、加速電圧が供給される。アノード２０のターゲット２２に時間当たりに入射する電子の量、即ち電流は、管電流と呼ばれ、引出電極ＥＥに供給される引出電位に依存しうる。収束電極ＣＥは、カソードＣＴから放出された電子あるいは電子線を収束させる。収束電極ＣＥは、複数の電極を含んでもよい。

Ｘ線発生装置１は、カソードＣＴにカソード電位を供給するカソード電位供給部４１を備えうる。カソード電位供給部４１は、接地電位に維持されうるアノード２０とカソードＣＴとの間に加速電圧を供給する駆動回路として理解されてもよい。Ｘ線発生装置１は、引出電極ＥＥに引出電位を供給する引出電位供給部４２を備えうる。引出電位供給部４２は、カソードＣＴと引出電極ＥＥとの間に引出電圧を供給する構成要素として理解されてもよい。Ｘ線発生装置１は、収束電極ＣＥに収束電位を供給する収束電位供給部４３を備えうる。収束電位供給部４３は、カソードＣＴと収束電極ＣＥとの間に収束電圧を供給する構成要素として理解されてもよい。

Ｘ線発生装置１は、電子銃ＥＧから放射される電子線ＥＢを偏向させる偏向器５０を更に備えうる。偏向器５０は、Ｘ線発生管ＸＧの外側に配置されうる。偏向器５０は、例えば、偏向器５０を横切る仮想平面ＶＰ３がターゲット２２の電子線入射面（電子銃ＥＧに対面する面）を含む仮想平面ＶＰ１と電子銃ＥＧの先端面（ターゲット２２側の面）を含む仮想平面ＶＰ２との間に位置するように配置されうる。仮想平面ＶＰ１、ＶＰ２、ＶＰ３は、電子銃ＥＧの中心軸ＡＸに垂直に交差する平面として定義されうる。偏向器５０は、電子銃ＥＧから放射された電子線ＥＢに対して磁界を作用させることによって電子線ＥＢを偏向させる。偏向器５０が電子線ＥＢを偏向させる量は、加速電圧に依存しうる。

偏向器５０は、永久磁石で構成されてもよいし、電磁石で構成されてもよいし、永久磁石および電磁石で構成されてもよい。一例において、偏向器５０は、第１磁石および第２磁石を含みうる。第１磁石の第１磁極（例えば、Ｓ極）と第２磁石の第２磁極（例えば、Ｎ極）とは、絶縁管１０あるいはＸ線発生管ＸＧを介して互いに対向するように配置されうる。偏向器５０は、磁極が絶縁管１０あるいはＸ線発生管ＸＧの径方向を向くように配置された１つの磁石で構成されてもよい。

電極２３は、ターゲット２２に電気的に接続されていて、ターゲット２２に電位を与える。ターゲット２２は、電子銃ＥＧからの電子がターゲット２２に衝突することによってＸ線を発生する。ターゲット２２が発生したＸ線は、ターゲット保持板２１を透過してＸ線発生管ＸＧの外部に放射される。アノード２０は、例えば、接地電位に維持されうるが、他の電位に維持されてもよい。ターゲット２２は、金属材料で構成される。ターゲット２２は、融点が高い材料、例えば、タングステン、タンタルまたはモリブデン等で構成されることが望ましく、これらの材料は、Ｘ線の発生効率を向上させるために有利である。ターゲット保持板２１は、例えば、Ｘ線を透過し易い材料、例えば、ベリリウム、ダイヤモンド等で構成されうる。

Ｘ線発生装置１は、加速電圧の変化によるターゲット２２への電子線ＥＢの入射位置の変化を低減するように、該加速電圧又は該加速電圧の変化量に応じて偏向器５０による電子線ＥＢの偏向を調整するための調整部６０を備えうる。ここで、加速電圧は、前述のように、カソード電位供給部４１によってアノード２０とカソードＣＴとの間に供給される電圧である。調整部６０が存在しない場合、加速電圧が変化すると、電子銃ＥＧから放射される電子線ＥＢが偏向器５０によって偏向される量が変化し、これによりターゲット２２への電子線ＥＢの入射位置が変化しうる。加速電圧の変化によってターゲット２２への電子線ＥＢの入射位置が変化すると、Ｘ線発生装置１およびＸ線検出器が組み込まれたＸ線撮像装置において、Ｘ線の発生位置、即ち焦点位置が変化する。この焦点位置の変化は、Ｘ線撮像装置の再調整（例えば、Ｘ線発生装置に対するＸ線検出器の位置合わせ）を要求しうる。そこで、本実施形態のＸ線発生装置１は、加速電圧の変化によるターゲット２２への電子線の入射位置の変化を低減するための調整部６０を備える。ターゲット２２への電子線の入射位置は、電子銃ＥＧの中心軸ＡＸに直交する平面（仮想平面ＶＰ１）における位置である。

偏向器５０が磁石（永久磁石および／または電磁石）を含む場合、調整部６０は、磁石の位置を調整するための調整機構を含みうる。該調整機構は、磁石の位置を調整するための機械的な調整機構であり、例えば、偏向器５０を駆動するアクチュエータを含みうる。該調整機構は、偏向器５０をガイドするガイドを含んでもよい。該調整機構は、偏向器５０を固定する固定機構（例えば、ネジ、バネ）を含んでもよい。調整部６０は、加速電圧の変化によるターゲット２２への電子線ＥＢの入射位置の変化が低減されるように、加速電圧又は加速電圧の変化量に応じて磁石の位置を制御しうる。調整部６０による磁石の位置の制御は、電子銃ＥＧの中心軸ＡＸに平行な方向における磁石の位置の制御を含みうる。あるいは、調整部６０による磁石の位置の制御は、電子銃ＥＧの中心軸を含む直線と磁石との距離の制御を含みうる。あるいは、調整部６０による磁石の位置の制御は、電子銃ＥＧの中心軸ＡＸに平行な方向における磁石の位置の制御、および、電子銃ＥＧの中心軸を含む直線と磁石との距離の制御を含みうる。あるいは、調整部６０は、加速電圧の変化によるターゲット２２への電子線ＥＢの入射位置の変化が低減されるように、加速電圧又は加速電圧の変化量に応じて磁石の回転角を制御してもよい。調整部６０による磁石の回転角の調整は、電子銃ＥＧの中心軸ＡＸに直交する軸の周りでの磁石の回転角の調整を含みうる。偏向器５０が電磁石を含む場合、調整部６０は、加速電圧又は加速電圧の変化量に応じて電磁石が発生する磁界（例えば、磁界の強度）を調整するように構成されてもよい。

図２には、電子銃ＥＧから放射された電子線ＥＢがターゲット２２に衝突する様子が模式的に示されている。図２では、電子銃ＥＧとターゲット２２とが近接して示されているが、電子銃ＥＧとターゲット２２とは、より離隔して配置されうる。電子銃ＥＧから放出された電子線ＥＢは、偏向器５０が発生する磁界によって偏向された後にターゲット２２に入射あるいは衝突する。電子線ＥＢが偏向される量、換言すると、ターゲット２２に対する電子線ＥＢの入射位置は、偏向器５０が発生し電子線ＥＢに作用する磁界、および、加速電圧に依存しうる。

偏向器５０が発生し電子線ＥＢに作用する磁界（強度および方向）が一定の状態で、加速電圧が変化すると、ターゲット２２に対する電子線ＥＢの入射位置は、その加速電圧の変化に応じて変化する。逆に、加速電圧が一定の状態で、偏向器５０が発生し電子線ＥＢに作用する磁界（強度および方向の少なくとも一方）が変化すると、ターゲット２２に対する電子線ＥＢの入射位置は、その磁界の変化に応じて変化する。調整部６０は、加速電圧の変化によるターゲット２２への電子線の入射位置の変化を低減するように、該加速電圧又は該加速電圧の変化量に応じて偏向器５０が電子線ＥＢに作用させる磁界を調整し、これにより偏向器５０による電子線ＥＢの偏向を調整しうる。

図３、図４、図５、図６、図７、図８には、Ｘ線発生装置１の第１構成例が示されている。図３、図４には、加速電圧Ｖａが第１電圧Ｖ１であり、調整部６０による電子線ＥＢの調整が第１状態であるときのＸ線発生装置１が模式的に示されている。偏向器５０は、例えば、中心軸ＡＸを挟んで対向配置された一対の磁石で構成されうる。各磁石は、永久磁石でもよいし、電磁石でもよいし、永久磁石および電磁石の複合体でもよい。調整部６０は、偏向器５０としての磁石の位置を調整するための調整機構を含みうる。該調整機構は、偏向器５０を駆動するアクチュエータ（例えば、モータ）６３を含みうる。調整部６０は、該調整機構として、偏向器５０を保持するアダプタ（ホルダ）６１を含んでもよく、その場合、アクチュエータ６３は、アダプタ６１を駆動することによって偏向器５０を駆動するように構成されうる。該調整機構は、偏向器５０またはアダプタ６１をガイドするガイド６２を含んでもよい。調整部６０は、加速電圧又は加速電圧の変化量に応じて偏向器５０としての磁石の位置が調整されるように動作し、あるいは制御されうる。第１構成例では、調整部６０による磁石の位置の制御は、電子銃ＥＧの中心軸ＡＸに平行な方向における磁石の位置の調整を含む。

図３、図４に示された状態では、電子銃ＥＧから放射された電子線ＥＢは、ターゲット２２の第１位置Ｐ１に入射する。図５、図６には、加速電圧Ｖａが第２電圧Ｖ２であり、調整部６０による電子線ＥＢの調整が第１状態であるときのＸ線発生装置１が模式的に示されている。ここで、第２電圧Ｖ２の絶対値は、第１電圧Ｖ１の絶対値より大きい。なお、加速電圧は、アノード２０の電位からカソードＣＴの電位を減じた値、即ち、正の値として定義されてよいし、カソードＣＴの電位からアノード２０の電位を減じた値、即ち、負の値として定義されてよい。図５、図６に示された状態では、電子銃ＥＧから放射された電子線ＥＢは、ターゲット２２の第２位置Ｐ２に入射する。第２位置Ｐ２は、第１位置Ｐ１よりも、電子銃ＥＧの中心軸ＡＸを含む直線に近い。即ち、第２位置Ｐ２と中心軸ＡＸを含む直線との距離は、第１位置Ｐ１と中心軸ＡＸを含む直線との距離より小さい。

図７、図８には、加速電圧Ｖａが第２電圧Ｖ２であり、調整部６０による電子線ＥＢの調整が第２状態であるときのＸ線発生装置１が模式的に示されている。調整部６０による電子線ＥＢの調整が第２状態であることは、好ましくは、ターゲット２２への電子線ＥＢの入射位置が第１位置Ｐ１であるように調整部６０によって電子線ＥＢが調整された状態である。調整部６０が第２状態であることは、加速電圧Ｖａが第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２に変化したことによるターゲット２２への電子線ＥＢの入射位置の変化（即ち、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２への変化）を低減するように、加速電圧Ｖａ（＝Ｖ２）又は加速電圧の変化量（＝Ｖ１－Ｖ２）に応じて偏向器５０による電子線ＥＢの偏向が調整部６０によって調整された状態である。

上記のような調整部６０による電子線ＥＢの偏向の調整は、加速電圧Ｖａの変化に関係なく、ターゲット２２への電子線ＥＢの入射位置を目標領域内に維持することとして理解されうる。目標領域は、例えば、ターゲット２２における電子ビームＥＢの径の３倍以下の径を有することが好ましい。目標領域をこのように設定して調整部６０による調整を行うことによって、加速電圧に応じてＸ線発生装置に対してＸ線検出器を位置合わせする動作が不要になる。

第１構成例では、加速電圧Ｖａの絶対値が増加する方向に加速電圧Ｖａが変更される場合には、調整部６０は、中心軸ＡＸを含む直線に平行な方向において、ターゲット２２から偏向器５０が遠ざかる方向に偏向器５０の位置を調整する。他の観点では、第１構成例では、加速電圧Ｖａの絶対値が減少する方向に加速電圧Ｖａが変更される場合には、調整部６０は、中心軸ＡＸを含む直線に平行な方向において、ターゲット２２に偏向器５０が近づく方向に偏向器５０の位置を調整する。

加速電圧Ｖａ又は加速電圧の変化量に応じた偏向器５０の位置の調整は、例えば、加速電圧Ｖａの大きさと又は加速電圧の変化量、電子線ＥＢをターゲット２２の目標領域に入射させるための偏向器５０の適正な位置と、の関係を予め実験または計算によって求めておき、その関係に基づいてなされうる。あるいは、加速電圧Ｖａ又は加速電圧の変化量に応じた偏向器５０の位置の調整は、Ｘ線検出器等を用いてターゲット２２に対する電子線ＥＢの入射位置をモニターしながら、ターゲット２２の目標領域内に電子線ＥＢが入射するように調整部６０によって偏向器５０の位置を調整することによってなされうる。

図９、図１０、図１１、図４、図６、図８には、Ｘ線発生装置１の第２構成例が示されている。図９、図４には、加速電圧Ｖａが第１電圧Ｖ１であり、調整部６０による電子線ＥＢの調整が第１状態であるときのＸ線発生装置１が模式的に示されている。偏向器５０は、例えば、中心軸ＡＸを挟んで対向配置された一対の磁石で構成されうる。各磁石は、永久磁石でもよいし、電磁石でもよいし、永久磁石および電磁石の複合体でもよい。調整部６０は、偏向器５０としての磁石の位置を調整するための調整機構を含みうる。該調整機構は、偏向器５０を駆動するアクチュエータ（例えば、モータ）６６を含みうる。該調整機構は、偏向器５０を保持するアダプタ（ホルダ）６４を含んでもよく、その場合、アクチュエータ６６は、アダプタ６４を駆動することによって偏向器５０を駆動するように構成されうる。該調整機構は、偏向器５０またはアダプタ６４をガイドするガイド６５を含んでもよい。調整部６０は、加速電圧又は加速電圧の変化量に応じて偏向器５０としての磁石の位置が調整されるように動作し、あるいは制御されうる。第２構成例では、調整部６０による磁石の位置の制御は、電子銃ＥＧの中心軸ＡＸを含む直線と該磁石との距離に平行な方向における磁石の位置の調整を含む。第２構成例は、第１構成例に組み合わされてもよい。つまり、調整部６０による磁石の位置の制御は、電子銃ＥＧの中心軸ＡＸに平行な方向における該磁石の位置の調整、および、電子銃ＥＧの中心軸ＡＸを含む直線と該磁石との距離の調整を含んでもよい。

図９、図４に示された状態では、電子銃ＥＧから放射された電子線ＥＢは、ターゲット２２の第１位置Ｐ１に入射する。図１０、図６には、加速電圧Ｖａが第２電圧Ｖ２であり、調整部６０による電子線ＥＢの調整が第１状態であるときのＸ線発生装置１が模式的に示されている。ここで、第２電圧Ｖ２の絶対値は、第１電圧Ｖ１の絶対値より大きい。図１０、図６に示された状態では、電子銃ＥＧから放射された電子線ＥＢは、ターゲット２２の第２位置Ｐ２に入射する。第２位置Ｐ２は、第１位置Ｐ１よりも、電子銃ＥＧの中心軸ＡＸを含む直線に近い。即ち、第２位置Ｐ２と中心軸ＡＸを含む直線との距離は、第１位置Ｐ１と中心軸ＡＸを含む直線との距離より小さい。

図１１、図８には、加速電圧Ｖａが第２電圧Ｖ２であり、調整部６０による電子線ＥＢの調整が第２状態であるときのＸ線発生装置１が模式的に示されている。調整部６０による電子線ＥＢの調整が第２状態であることは、好ましくは、ターゲット２２への電子線ＥＢの入射位置が第１位置Ｐ１であるように調整部６０によって電子線ＥＢが調整された状態である。調整部６０が第２状態であることは、加速電圧Ｖａが第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２に変化したことによるターゲット２２への電子線ＥＢの入射位置の変化（即ち、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２への変化）を低減するように、加速電圧Ｖａ（＝Ｖ２）又は加速電圧の変化量（＝Ｖ１－Ｖ２）に応じて偏向器５０による電子線ＥＢの偏向が調整部６０によって調整された状態である。

上記のような調整部６０による電子線ＥＢの偏向の調整は、加速電圧Ｖａの変化に関係なく、ターゲット２２への電子線ＥＢの入射位置を目標領域内に維持することとして理解されうる。目標領域は、例えば、ターゲット２２における電子ビームＥＢの径の３倍以下の径を有することが好ましい。

第２構成例では、加速電圧Ｖａの絶対値が増加する方向に加速電圧Ｖａが変更される場合には、調整部６０は、中心軸ＡＸを含む直線に偏向器５０が近づくように偏向器５０の位置を調整する。他の観点では、第２構成例では、加速電圧Ｖａの絶対値が減少する方向に加速電圧Ｖａが変更される場合には、調整部６０は、中心軸ＡＸを含む直線から偏向器５０が遠ざかるように偏向器５０の位置を調整する。

加速電圧Ｖａ又は加速電圧の変化量に応じた偏向器５０の位置の調整は、例えば、加速電圧Ｖａの大きさ又は加速電圧の変化量と、電子線ＥＢをターゲット２２の目標領域に入射させるための偏向器５０の適正な位置と、の関係を予め実験または計算によって求めておき、その関係に基づいてなされうる。あるいは、加速電圧Ｖａ又は加速電圧の変化量に応じた偏向器５０の位置の調整は、Ｘ線検出器等を用いてターゲット２２に対する電子線ＥＢの入射位置をモニターしながら、ターゲット２２の目標領域内に電子線ＥＢが入射するように調整部６０によって偏向器５０の位置を調整することによってなされうる。

図１２、図１３、図１４、図４、図６、図８には、Ｘ線発生装置１の第３構成例が示されている。図１２、図４には、加速電圧Ｖａが第１電圧Ｖ１であり、調整部６０による電子線ＥＢの調整が第１状態であるときのＸ線発生装置１が模式的に示されている。偏向器５０は、例えば、中心軸ＡＸを挟んで対向配置された一対の磁石で構成されうる。各磁石は、永久磁石でもよいし、電磁石でもよいし、永久磁石および電磁石の複合体でもよい。調整部６０は、偏向器５０としての磁石の位置を調整するための調整機構を含みうる。該調整機構は、偏向器５０を駆動するアクチュエータ（例えば、モータ）６９を含みうる。該調整機構は、偏向器５０を保持するアダプタ（ホルダ）６７を含んでもよく、その場合、アクチュエータ６９は、アダプタ６７を駆動することによって偏向器５０を駆動するように構成されうる。該調整機構は、偏向器５０またはアダプタ６７をガイドするガイド６８を含んでもよい。調整部６０は、加速電圧又は加速電圧の変化量に応じて偏向器５０としての磁石の回転角が調整されるように動作し、あるいは制御されうる。調整部６０による磁石の回転角の制御は、電子銃ＥＧの中心軸ＡＸに直交する軸の周りでの該磁石の回転角の調整を含みうる。第３構成例は、第１及び第２構成例の少なくとも１つと組み合わせて用いられてもよい。

図１２、図４に示された状態では、電子銃ＥＧから放射された電子線ＥＢは、ターゲット２２の第１位置Ｐ１に入射する。図１３、図６には、加速電圧Ｖａが第２電圧Ｖ２であり、調整部６０による電子線ＥＢの調整が第１状態であるときのＸ線発生装置１が模式的に示されている。ここで、第２電圧Ｖ２の絶対値は、第１電圧Ｖ１の絶対値より大きい。図１３、図６に示された状態では、電子銃ＥＧから放射された電子線ＥＢは、ターゲット２２の第２位置Ｐ２に入射する。第２位置Ｐ２は、第１位置Ｐ１よりも、電子銃ＥＧの中心軸ＡＸを含む直線に近い。即ち、第２位置Ｐ２と中心軸ＡＸを含む直線との距離は、第１位置Ｐ１と中心軸ＡＸを含む直線との距離より小さい。

図１４、図８には、加速電圧Ｖａが第２電圧Ｖ２であり、調整部６０による電子線ＥＢの調整が第２状態であるときのＸ線発生装置１が模式的に示されている。調整部６０による電子線ＥＢの調整が第２状態であることは、好ましくは、ターゲット２２への電子線ＥＢの入射位置が第１位置Ｐ１であるように調整部６０によって電子線ＥＢが調整された状態である。調整部６０が第２状態であることは、加速電圧Ｖａが第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２に変化したことによるターゲット２２への電子線ＥＢの入射位置の変化（即ち、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２への変化）を低減するように、加速電圧Ｖａ（＝Ｖ２）又は加速電圧の変化量（＝Ｖ１－Ｖ２）に応じて偏向器５０による電子線ＥＢの偏向が調整部６０によって調整された状態である。

第３構成例では、加速電圧Ｖａの絶対値が増加する方向に加速電圧Ｖａが変更される場合には、調整部６０は、電子線ＥＢに作用する垂直成分の磁界が強くなるように偏向器５０の回転角を調整する。他の観点では、第３構成例では、加速電圧Ｖａの絶対値が減少する方向に加速電圧Ｖａが変更される場合には、調整部６０は、電子線ＥＢに作用する垂直成分の磁界が弱くなるように偏向器５０の回転角を調整する。

加速電圧Ｖａ又は加速電圧の変化量に応じた偏向器５０の回転角の調整は、例えば、加速電圧Ｖａの大きさ又は加速電圧の変化量と、電子線ＥＢをターゲット２２の目標領域に入射させるための偏向器５０の適正な回転角と、の関係を予め実験または計算によって求めておき、その関係に基づいてなされうる。あるいは、加速電圧Ｖａ又は加速電圧の変化量に応じた偏向器５０の回転角の調整は、Ｘ線検出器等を用いてターゲット２２に対する電子線ＥＢの入射位置をモニターしながら、ターゲット２２の目標領域内に電子線ＥＢが入射するように調整部６０によって偏向器５０の回転角を調整することによってなされうる。

図１５、図１６、図１７、図４、図６、図８には、Ｘ線発生装置１の第４構成例が示されている。図１５、図４には、加速電圧Ｖａが第１電圧Ｖ１であり、調整部６０による電子線ＥＢの調整が第１状態であるときのＸ線発生装置１が模式的に示されている。偏向器５０は、例えば、中心軸ＡＸを挟んで対向配置された一対の磁石で構成されうる。各磁石は、少なくとも電磁石を含む。調整部６０は、偏向器５０を構成する電磁石に供給する電流を制御するように構成されうる。調整部６０は、加速電圧又は加速電圧の変化量に応じて、偏向器５０を構成する電磁石が発生する磁界を調整するように構成されうる。調整部６０は、加速電圧に応じて偏向器５０を構成する電磁石に供給する電流を制御しうる。第４構成例は、第１乃至第３構成例の少なくとも１つと組み合わせて用いられてもよい。

図１５、図４に示された状態では、電子銃ＥＧから放射された電子線ＥＢは、ターゲット２２の第１位置Ｐ１に入射する。図１６、図６には、加速電圧Ｖａが第２電圧Ｖ２であり、調整部６０による電子線ＥＢの調整が第１状態であるときのＸ線発生装置１が模式的に示されている。ここで、第２電圧Ｖ２の絶対値は、第１電圧Ｖ１の絶対値より大きい。図１６、図６に示された状態では、電子銃ＥＧから放射された電子線ＥＢは、ターゲット２２の第２位置Ｐ２に入射する。第２位置Ｐ２は、第１位置Ｐ１よりも、電子銃ＥＧの中心軸ＡＸを含む直線に近い。即ち、第２位置Ｐ２と中心軸ＡＸを含む直線との距離は、第１位置Ｐ１と中心軸ＡＸを含む直線との距離より小さい。

図１７、図８には、加速電圧Ｖａが第２電圧Ｖ２であり、調整部６０による電子線ＥＢの調整が第２状態であるときのＸ線発生装置１が模式的に示されている。調整部６０による電子線ＥＢの調整が第２状態であることは、好ましくは、ターゲット２２への電子線ＥＢの入射位置が第１位置Ｐ１であるように調整部６０によって電子線ＥＢが調整された状態である。調整部６０が第２状態であることは、加速電圧Ｖａが第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２に変化したことによるターゲット２２への電子線ＥＢの入射位置の変化（即ち、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２への変化）を低減するように、加速電圧Ｖａ（＝Ｖ２）又は加速電圧の変化量（＝Ｖ１－Ｖ２）に応じて偏向器５０による電子線ＥＢの偏向が調整部６０によって調整された状態である。

第４構成例では、加速電圧Ｖａの絶対値が増加する方向に加速電圧Ｖａが変更される場合には、調整部６０は、偏向器５０を構成する電磁石に供給する電流の大きさを大きくする。他の観点では、第４構成例では、加速電圧Ｖａの絶対値が減少する方向に加速電圧Ｖａが変更される場合には、調整部６０は、偏向器５０を構成する電磁石に供給する電流の大きさを小さくする。

加速電圧Ｖａ又は加速電圧の変化量に応じた偏向器５０の位置の調整は、例えば、加速電圧Ｖａの大きさ又は加速電圧の変化量と、電子線ＥＢをターゲット２２の目標領域に入射させるために偏向器５０に供給される電流の大きさと、の関係を予め実験または計算によって求めておき、その関係に基づいてなされうる。あるいは、加速電圧Ｖａ又は加速電圧の変化量に応じた偏向器５０の位置の調整は、Ｘ線検出器等を用いてターゲット２２に対する電子線ＥＢの入射位置をモニターしながら、ターゲット２２の目標領域内に電子線ＥＢが入射するように調整部６０から偏向器５０に供給される電流を調整することによってなされうる。

図１８には、一実施形態のＸ線発生装置１の構成が示されている。Ｘ線発生装置１は、上記のＸ線発生管ＸＧの他、昇圧回路１１０および駆動回路１２０を備えうる。昇圧回路１１０は、外部から供給される電圧を昇圧した昇圧電圧を発生し、該昇圧電圧を駆動回路１２０に供給しうる。駆動回路１２０は、昇圧回路１１０から供給される昇圧電圧に基づいてＸ線発生管ＸＧを駆動しうる。駆動回路１２０は、前述のカソード電位供給部４１、引出電位供給部４２、収束電位供給部４３を含みうる。

図１９には、一実施形態のＸ線撮像装置２００の構成が示されている。Ｘ線撮像装置２００は、Ｘ線発生装置１と、Ｘ線発生装置１から放射され物体２３０を透過したＸ線ＸＲを検出するＸ線検出装置２４０を備えうる。Ｘ線検出装置２４０は、制御装置２１０および表示装置２２０を更に備えてもよい。Ｘ線検出装置２４０は、Ｘ線検出器２４２および信号処理部２４４を含みうる。制御装置２１０は、Ｘ線発生装置１およびＸ線検出装置２４０を制御しうる。Ｘ線検出器２４２は、Ｘ線発生装置１から放射され物体２３０を透過したＸ線ＸＲを検出あるいは撮像しうる。信号処理部２４４は、Ｘ線検出器２４２から出力される信号を処理して、処理された信号を制御装置２１０に供給しうる。制御装置２１０は、信号処理部２４４から供給される信号に基づいて、表示装置２２０に画像を表示させる。制御装置２１０は、加速電圧の変化によるターゲット２２への電子線ＥＢの入射位置の変化を低減するように、加速電圧又は加速電圧の変化量に応じて調整部６０を制御しうる。

１：Ｘ線発生装置、ＸＧ：Ｘ線発生管、ＥＧ:電子銃、ＣＴ：カソード電極、ＥＥ：引出電極、ＣＥ：収束電極、ＥＢ：電子線、２０：アノード、２１：ターゲット保持板、２２：ターゲット、２３：電極、５０：偏向器、６０：調整部、ＡＸ：中心軸

Claims

電子銃および前記電子銃から放射される電子線を受けてＸ線を発生させるターゲットを含むＸ線発生管と、
前記電子線を偏向させる偏向器と、
前記電子銃のカソードと前記ターゲットとの間に加速電圧を与える駆動回路と、
前記加速電圧の変化による前記ターゲットへの前記電子線の入射位置の変化を低減するように、前記加速電圧又は前記加速電圧の変化量に応じて前記偏向器による前記電子線の偏向を調整するための調整部と、
を備え、
前記偏向器は、永久磁石を含み、
前記調整部は、前記加速電圧又は前記加速電圧の変化量に応じて前記永久磁石の位置を調整するための調整機構を含み、
前記調整機構による前記永久磁石の位置の調整は、前記電子銃の中心軸に平行な方向における前記永久磁石の位置の調整を含む、
ことを特徴とするＸ線発生装置。
前記永久磁石は、前記Ｘ線発生管を介して互いに対向するように配置された第１磁石および第２磁石を含み、
前記調整機構による前記永久磁石の位置の調整によって、前記電子線が前記偏向器によって偏向される量が変更される、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
前記第１磁石および前記第２磁石は、前記第１磁石の第１磁極と前記第２磁石の第２磁極とが前記Ｘ線発生管を介して互いに対向するように配置され、前記第１磁極と前記第２磁極とは、互いに反対の磁極であり、
前記調整機構による前記永久磁石の位置の調整によって、前記電子線が前記偏向器によって偏向される量が変更される、
ことを特徴とする請求項２に記載のＸ線発生装置。
前記調整機構は、前記偏向器を駆動するアクチュエータを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
前記調整機構は、前記偏向器をガイドするガイドを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
前記調整機構は、前記偏向器を固定する固定機構を含む、
ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線発生装置。
前記調整機構は、前記加速電圧の変化による前記ターゲットへの前記電子線の入射位置の変化が低減されるように、前記加速電圧又は前記加速電圧の変化量に応じて前記永久磁石の回転角を調整する機構を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
前記調整機構による前記永久磁石の回転角の調整は、前記電子銃の中心軸に直交する軸の周りでの前記永久磁石の回転角の調整を含む、
ことを特徴とする請求項７に記載のＸ線発生装置。
前記偏向器は、電磁石を更に含む、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
前記入射位置は、前記ターゲットにおける前記電子線の径の３倍以下の径の領域内である、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＸ線発生装置と、
前記Ｘ線発生装置から放射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
を備えることを特徴とするＸ線撮像装置。
電子銃および前記電子銃から放射される電子線を受けてＸ線を発生させるターゲットを含むＸ線発生管と、前記電子線を偏向させる偏向器と、前記電子銃のカソードと前記ターゲットとの間に加速電圧を与える駆動回路と、を備えるＸ線発生装置の調整方法であって、
前記加速電圧の変化による前記ターゲットへの前記電子線の入射位置の変化を低減するように、前記加速電圧又は前記加速電圧の変化量に応じて前記偏向器による前記電子線の偏向を調整する工程を含み、
前記偏向器は、永久磁石を含み、
前記工程では、前記加速電圧又は前記加速電圧の変化量に応じて前記永久磁石の位置の調整を行い、
前記調整は、前記電子銃の中心軸に平行な方向における前記永久磁石の位置の調整を含む、
ことを特徴とするＸ線発生装置の調整方法。