JPH02297850A

JPH02297850A - Ｘ線発生管用ターゲットおよびｘ線発生管

Info

Publication number: JPH02297850A
Application number: JP22084989A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yamaguchi; 山口　政弘; Katsumi Nakamura; 克巳中村
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-08-28
Publication date: 1990-12-10
Anticipated expiration: 2010-05-31
Also published as: JPH0750594B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、固定陽極Ｘ線発生管、特に透過型Ｘ線発生管
のターゲットおよびそのターゲットを用いたＸ線発生管
に関するものである。

〔従来の技術〕

物質分析のための比較的微弱な特定波長のＸ線を発生す
るＸ線発生管として、透過型のＸ線発生管が知られてい
る。この透過型Ｘ線発生管は、電子ビームを放出するカ
ソード、その電子ビームを制御するグリッド、その電子
ビームを受は反対側の面からＸ線を放射する透過型のタ
ーゲット、およびそのＸ線を外部に放出するためのＸ線
透過用窓を基本要素として備えており、これらが気密外
囲器内に収められている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、この種のＸ線発生管に用いられるターゲット
としては、一般に安定な単体金属または合金を薄膜化し
たものが用いられている。このように、単体金属または
合金の薄膜をターゲットとして用いた場合には、ターゲ
ットに撓みが生じ易く、ターゲットに撓みが生じると、
発生するＸ線のユニフォーミティ（均等性）が悪くなる
。このため、ターゲットの機械的強度を保つ必要があり
、その膜厚を電子を受けてＸ線を発生するに最低限必要
とされる厚みよりもこれを大幅に上回った厚みにしなけ
ればならなかった。

しかし、ターゲットの厚みを厚くすると、一旦発生した
Ｘ線がターゲット内部で吸収されてしまい、Ｘ線の放射
効率が低下してしまう。

そこで、上述した事情に鑑み、本発明はＸ線の放射効率
を向上させることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明によるＸ線発生管用
ターゲットにおいては、Ｘ線透過性の基体と、電子を受
けてＸ線を放射する材料で前記基体上に形成されたター
ゲット膜とを備えた構成となっている。

また、本発明によるＸ線発生管においては、このＸ線発
生管用ターゲットを用いたものである。

〔作用〕

この様な構成とすることにより、電子を受けてＸ線を放
射する材料で形成されたターゲット膜の厚さを、Ｘ線を
発生するに必要最低限の厚さとすることが可能となり、
これにより、ターゲット膜内でのＸ線の吸収が最小限に
抑えられる。

また、ターゲット膜の表面に導電性薄膜を形成すること
により、ターゲット膜を絶縁物から形成した場合にも、
Ｘ線出力が安定する。

さらに、基体を熱伝導性の良好な材料で形成することに
より、ターゲット膜の温度上昇が抑制される。

〔実施例〕

第１図は、本発明によるＸ線発生管用ターゲットの一実
施例を示した部分断面斜視図である。

本実施例のＸ線発生管用ターゲット４は、基本的には、
円盤状の基体１と、この基体１上にその外周部を除いて
形成されたターゲット膜２とから構成されている。

基体１は、Ｘ線透過性及び熱伝導性に優れた材料、例え
ば、ベリリウムで形成されており、その厚さは、約１０
０μｍである。このため、基体１は適当な機械的強度を
有している。

ターゲット膜２は、電子を受けてＸ線を放射する材料で
真空蒸着等の方法により形成され、その厚みは、ターゲ
ット膜２を形成する材料によって異なるが、Ｘ線を発生
するに必要最小限の厚さとされることが好ましい。この
ようにすることによって、ターゲット膜２内でのＸ線の
吸収を最小限に抑えることができるからである。なお、
このようにターゲット膜２の厚さを必要最小限の厚さと
しても、ターゲット膜２は適当な機械的強度を有する基
体１に担持されているので、撓みを生じ難（、発生する
Ｘ線のユニフォーミティ　（均等性）が向上する。また
、基体１に熱伝導性に優れた材料を用いたことにより、
ターゲット膜２の放熱性が向上している。したがって、
ターゲットに照射される電子ビームの直径を小さく絞る
ことが可能となると共に、従来よりも大きなターゲット
電流が流れても、ターゲットが赤熱して穴が開くことが
なくなり、Ｘ線の最大発生線量が増大する。また、ター
ゲットの機械的強度及び放熱性の向上により、ターゲッ
ト面積を大きくすることが可能となっている。

ターゲット膜２の材料として安定な単体金属であるチタ
ンを用いた場合には、その厚さは約３０ＯＡとされる。

なお、チタン以外に、かかる材料として、例えば、鉄、
金、タンタル、タングステン等を用いることができる。

また、これらの化合物を用いてもよいし、合金を用いて
もよい。

更に、単体では不安定なカルシウム等の元素をターゲッ
ト膜２の材料として用いることも可能である。カルシウ
ムは、単体では反応性が強く不安定であるが、弗素等と
結合して弗化カルシウム（Ｃａ　Ｆ　２　）等の安定な
化合物を形成する。そこで、この様な安定な化合物でタ
ーゲット膜２を形成すれば、カルシウム等の単体では不
安定な元素の特性Ｘ線を安定して得ることができる。こ
の場合、弗化カルシウムで形成されるターゲット膜２の
厚さは、約３〜１０μｍとされる。なお、カルシウムを
ターゲット材料として用いるために、弗化カルシウムを
用いる以外に、その他の安定な化合物、例えば、酸化カ
ルシウム（Ｃａｂ）を用いることができる。また、同様
にして、カルシウム以外の、単体では不安定な元素をタ
ーゲット材料として用いることができる。たとえば、マ
グネシウム（Ｍｇ）　、バリウム（Ｂａ）、リチウム（
Ｌｌ）、ナトリウム（Ｎａ）などをターゲット材料とし
たい場合には、それぞれの弗化物である弗化マグネシウ
ム（Ｍ　ｇ　Ｆ　２　）　、弗化バリウム（ＢａＦ　　
）、弗化リチウム（Ｌ　ｔ　Ｆ　２　）　、弗化ナトリ
ウム（Ｎ　ａ　Ｆ　２　）や、それぞれの酸化物である
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）　、酸化バリウム（Ｂａｄ
）、酸化リチウム（ＬＬＯ）、酸化ナトリウム（Ｎ　ａ
　Ｏ）などをターゲット膜として用いることができる。

このように、単体では不安定な元素を安定な化合物の形
でターゲット材料として用いることにより、従来は、反
応性が強く単体として扱いが困難な元素や、不安定で高
温に耐えられない元素であって、ターゲットとして利用
することが困難であった元素の特性Ｘ線を得ることがで
きるようになる。したがって、得られる特性Ｘ線の種類
が豊富となる。

そして、上述のようにターゲット膜２が絶縁性の化合物
で形成された場合には、ターゲット膜２の表面及び基体
１の外周部表面に、導電性薄膜３として、アルミニウム
の蒸着膜を約１０００〜２００ＯＡの厚さで形成してお
くことが好ましい。

（第２図参照）。なお、ターゲット膜２が導電棲の金属
等で形成された場合にも、導電性薄膜３を形成すること
は可能である。

第３図は、上述したＸ線発生管用ターゲット４を用いた
Ｘ線発生管の断面図である。ガラスからなる有底円筒状
の外囲器１１の端部には、電子ビームを放出するカソー
ドとしてのフィラメント１２が取り付けられている。そ
の前方には、電子ビームを制御するための円筒状の第１
グリツド１３、第２グリツド１４、及びホーカス用グリ
ッド１５が順に配置されている。そして、ホーカス用グ
リッド１５のさらに前方には、第１図又は第２図に示し
たターゲット４が取り付けられている。

ターゲット４は、コバール合金製のリング１６の内側に
ステンレス製のリング１７が取り付けられた保持体に、
嵌め込まれ保持されている。この保持体の外周にコバー
ル合金製のリングが用いられているのは、膨張係数が外
囲器１１の材料であるガラスとほぼ等しいためであり、
これによって外囲器１１との接合が容易となる。また、
ターゲット４には、正の電圧が印加されており、ホーカ
ス用グリッド１５と電気的に接続されている。ターゲッ
ト４のさらに前方には、Ｘ線透過性の優れたベリリウム
でできたＸ線透過窓１８が設けられている。なお、外囲
器１１はその内部が真空状態になっている。

つぎに、第３図に示したＸ線発生管の動作を説明する。

フィラメント１２が通電により熱せられると、電子ビー
ムが放出される。この電子ビームは、ホーカス用グリッ
ド１５などにより加速され、矢印Ａで示すようにターゲ
ット４に高速で衝突する。ターゲット４のターゲット膜
２は、この電子ビームを受けてその材料固有の特性Ｘ線
を放射する。ここで、基体１がＸ線透過性のベリリウム
でできているため、Ｘ線は主として矢印Ｂで示すように
前方に放射され、さらにＸ線透過窓１８から外部に放射
される。

なお、ターゲット膜２を弗化カルシウム等の化合物で形
成した場合には、電子ビームがターゲット４に衝突した
ときに、カルシウム固有の特性Ｘ線が放射されると同時
に、弗素固有の特性Ｘ線も同時に放射されることになる
。しかし、両者の波長は比較的離れているので、カルシ
ウムの特性Ｘ線だけを後で抽出することは容易である。

また、弗化カルシウム等の化合物は絶縁物であるので、
なんら対策を施さなければ、電子ビームの衝突によりそ
の表面がチャージアップされ、そのためにＸ線出力が変
動してしまう。しかし、本実施例のターゲット４は、タ
ーゲット膜２の表面がアルミニウム蒸着膜等の導電性薄
膜３で被覆され、さらに導電性薄膜３が外周部で基体１
と電気的に接続されているので表面がチャージアップさ
れることがなく、Ｘ線出力が安定している。

また、Ｘ線透過用窓１８および基体１の材料として、ベ
リリウムを用いたがその他のＸ線透過材料、たとえば雲
母などを用いても良い。

また、チャージアップ防止用としての導電性薄膜３とし
て、アルミニウム蒸着膜を用いたが、その他の導電性薄
膜、たとえば金の薄膜でも良い。

ここで、チタンでターゲット膜２を形成した上述の実施
例たるターゲット４を用いたＸ線発生管と、厚さ８μｍ
のチタン薄膜をターゲットとして用いた従来のＸ線発生
管とを比較すると、通常動作条件で、従来のものに比べ
３倍のＸ線出力が得られた。また、従来に比し、ターゲ
ット電流を２桁以上大きくすることができた。また、従
来のＸ線発生管では、ターゲツト電流３０μ八時、電子
ビーム径を３００μｍ程度しか絞れなかったが、これを
数μｍまで絞ることができるようになった。

〔発明の効果〕以上説明したように、本発明のＸ線発生管用ターゲット
およびＸ線発生管によれば、電子を受けてＸ線を放射す
る材料で形成されたターゲット膜の厚さを、Ｘ線を発生
するに必要最低限の厚さとすることが可能となり、これ
により、ターゲット膜内でのＸ線の吸収が最小限に抑え
られ、Ｘ線の放射効率が向上する。また、従来、単体で
は不安定なためターゲット材料とすることができなかっ
た元素を安定な化合物の形で利用することが可能となり
、そのような元素の特性Ｘ線を得ることができる。

また、ターゲット膜の表面に導電性薄膜を形成すること
により、ターゲット膜を絶縁物から形成した場合にも、
Ｘ線出力を安定して売ることができる。

さらに、基体を熱伝導性の良好な材料で形成することに
より、ターゲット膜の温度上昇が抑制される。これによ
り、ターゲット電流を増大させることが可能となり、Ｘ
線の最大発生線量を増大させることが可能となると共に
、ターゲットに照射される電子ビーム径を小さく絞るこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるＸ線発生管用ターゲッ
トを示す斜視断面図、第２図は本発明の他の一実施例で
あるＸ線発生管用ターゲットを示す斜−視断面図、第３
図は本発明の一実施例であるＸ線発生管を示す断面図で
ある。１・・・基体、２・・・ターゲット膜、３・・・導電性
薄膜、４・・・Ｘ線発生管用ターゲット、１１・・・外
囲器、１２・・・フィラメント、１８・・・Ｘ線透過用
窓。代理人弁理士　　　長谷用　　芳　　樹間　　　　　　
　　　　山　　　　１）　　　行　　　　−父添うｆｌ
　２”　おる　〈７−ζグ２ン１第　１・図享ａ騰イｆ＋？めるターゲ少ト賛扼例？りるＸ晩発工τ 第３図

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｘ線透過性の基体と、電子を受けてＸ線を放射する
材料で前記基体上に形成されたターゲット膜とを備えた
Ｘ線発生管用ターゲット。２、前記材料は合金である請求項１記載のＸ線発生管用
ターゲット。３、前記材料は安定な単体金属もしくはこれの化合物で
ある請求項１記載のＸ線発生管用ターゲット。４、前記材料は単体では不安定な元素の安定な化合物で
ある請求項１記載のＸ線発生管用ターゲット。５、前記ターゲット膜の表面に導電性薄膜が形成されて
いる請求項４記載のＸ線発生管用ターゲット。６、単体では不安定な元素がカルシウム、マグネシウム
、バリウム、リチウムまたはナトリウムであるときに、
これらの安定な化合物がそれらの弗化物または酸化物で
ある請求項４または５記載のＸ線発生管用ターゲット。７、前記基体は熱伝導性が良いものである請求項１、２
、３、４、５または６記載のＸ線発生管用ターゲット。８、請求項１、２、３、４、５、６または７記載のＸ線
発生管用ターゲットを用いた透過型Ｘ線発生管。