JPWO2020122257A1 - X線管及びx線検出装置 - Google Patents
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Abstract
X線管は、電子発生部と、前記電子発生部が発生させた電子を電圧によって加速させる電子加速部と、加速された電子が衝突することによってX線を発生させるターゲットと、内部に前記電子発生部が配置された管体部と、前記管体部よりも外径が小さい管状であり、前記管体部に連通しており、前記加速された電子が内部を長手方向に沿って通過する細管部と、前記細管部の内部を通過する電子を磁界によって集束させる磁界レンズ部とを備え、前記ターゲットは、前記細管部の先端部に配置されており、前記細管部の長手方向に沿って前記電子発生部から前記ターゲットまでの間で最も大きい前記管体部の外径に比べて、前記細管部の長手方向に沿って前記電子発生部から前記ターゲットまでの距離は三倍を超過する長さである。
Description
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係るX線検出装置10の構成を示すブロック図である。X線検出装置10は、例えば蛍光X線分析装置である。X線検出装置10は、X線を放射するX線管1と、試料5が載置される試料台45と、X線検出器3とを備えている。X線検出器3は検出部に対応する。X線管1が放射したX線は試料5へ照射される。X線を照射された試料5では、蛍光X線が発生する。X線検出器3は、試料5から発生した蛍光X線を検出する。図中には、X線管1が放射するX線及び試料5から発生する蛍光X線を矢印で示している。X線検出器3は、検出した蛍光X線のエネルギーに比例した信号を出力する。X線管1及びX線検出器3の少なくとも一部は、内部が減圧される容器内に配置されていてもよい。X線検出装置10は、試料台45に載置させる方法以外の方法で試料5を保持する形態であってもよい。
図4は、実施形態2に係る細管部12の先端部16の構成例を示す模式的断面図である。細管部12の中心軸を含む面で先端部16を切断した断面を示す。図4には、細管部12の中心軸を一点鎖線で示す。ターゲット15は平板状であり、細管部12の先端を塞いでいる。ターゲット15の表面は、細管部12の中心軸に対して、直交しておらず、傾斜している。加速された電子はターゲット15へ衝突し、発生したX線は、ターゲット15を通過し、X線管1の外部へ放射される。X線管1のその他の部分の構成、及びX線検出装置10のX線管1以外の部分の構成は、実施形態1と同様である。
図5は、実施形態3に係る細管部12の先端部16の構成例を示す模式的断面図である。細管部12の中心軸を含む面で先端部16を切断した断面を示す。細管部12の先端は封止されている。ターゲット15は、平板状であり、先端部16の内部(先端部16に含まれる空洞内)に配置されている。先端部16の側部には、X線が通過可能な窓164が設けられている。加速された電子はターゲット15へ衝突し、ターゲット15の電子が衝突した面から発生したX線は、窓164を通過し、X線管1の外部へ放射される。図中では、電子を破線矢印で示し、X線を直線矢印で示している。X線管1のその他の部分の構成、及びX線検出装置10のX線管1以外の部分の構成は、実施形態1と同様である。
図6は、実施形態4に係るターゲット15の第1の例を示す模式的平面図である。ターゲット15は、平板状であり、電子が衝突すべき複数の衝突領域151を含んでいる。複数の衝突領域151は、互いに組成が異なっている。例えば、複数の衝突領域151は異なる種類の元素からなる。複数の衝突領域151の組成が異なっているので、衝突領域151に電子が衝突したときに発生する電子のエネルギーは衝突領域151によって異なる。図6には、ターゲット15が二個の衝突領域151を有する例を示したが、ターゲット15は三個以上の衝突領域151を有していてもよい。
図10は、実施形態5に係るX線検出装置10の構成を示すブロック図である。X線管1の構成は、実施形態1〜4の何れかと同様である。X線管1は、X線検出器3に対する位置を変更可能であり、細管部12の先端を試料5へ近接させるようになっている。実施形態1と同様に、X線検出装置10は、電源部2、X線検出器3、制御部41、信号処理部42、分析部43及び表示部44を備えている。X線管1及び電源部2と、X線検出器3、制御部41、信号処理部42、分析部43及び表示部44とは分離していてもよい。この場合、X線管1及び電源部2は、制御部41とは異なる制御部によって制御される。
図11は、実施形態6に係るX線管1を示す模式図である。細管部12は、可撓性を有しており、直線状の形状に限らず、曲線状の形状を有することができる。細管部12は、可撓管を用いて構成されている。例えば、可撓管は、帯状の金属を螺旋状に巻いた螺旋管と、螺旋管を覆う樹脂とを用いて構成されている。
図12は、実施形態7に係るX線管1を示すブロック図である。X線管1は、管体部11及び細管部12の内部を減圧された状態に保つべく管体部11及び細管部12を封止する封止弁19を有している。電源部2は、二次電池を用いた蓄電部21を有している。電源部2は、蓄電部21に蓄電された電力を利用して、X線管1へ電力を供給する。
実施形態1〜7では、X線管1とX線検出器3とが分離している形態を示した。高精度及び高速応答の蛍光X線分析を行うためには、X線管1及びX線検出器3の両方を試料5へ近づけることが望ましい。しかし、試料5が入り組んだ形状を有している場合、X線管1及びX線検出器3の両方を試料5へ近づけることが困難なことがある。実施形態8では、X線管1とX線検出器3とが一体になった形態を示す。
図17は、実施形態9に係るX線管1の内部の構成を示す模式的断面図である。管体部11の先端部分の一部が開口し、開口した部分を塞いでターゲット15が配置されている。ターゲット15は、平板状であり、管体部11の開口した部分にはめ込まれている。ターゲット15の周囲には、X線透過部111が配置されている。X線透過部111は、管体部11の先端部分の一部をなしている。管体部11内には、電子発生部であるフィラメント13と、電子加速部14と、X線検出器3とが配置されている。
電子発生部と、前記電子発生部が発生させた電子が衝突することによってX線を発生させるターゲットと、内部に前記電子発生部及び前記ターゲットが配置された管体部とを備えるX線管において、
前記管体部の内部に配置されたX線検出器を備え、
前記管体部は、X線が透過するX線透過部を有し、
前記X線検出器は、前記X線透過部を透過した外部からのX線が入射する位置に配置されていること
を特徴とするX線管。
前記X線検出器は、板状であり、貫通孔を有し、前記ターゲットから発生するX線の光軸が前記貫通孔を通過するような位置に配置されていること
を特徴とする付記1に記載のX線管。
前記X線検出器は、複数のX線検出素子を有し、
前記複数のX線検出素子は、前記ターゲットから発生するX線の光軸の周囲に配置されていること
を特徴とする付記1に記載のX線管。
前記ターゲットから発生するX線は、前記X線透過部を透過して外部へ放射され、
前記X線検出器は、外部へ放射されX線を照射された試料から発生して前記X線透過部を透過したX線を検出すること
を特徴とする付記1乃至3のいずれか一つに記載のX線管。
前記ターゲットは、前記管体部の開口した部分を塞ぐ位置に配置され、
前記X線透過部は、前記ターゲットの周囲に配置され、
前記X線検出器は、板状であり、貫通孔を有し、前記ターゲットへ衝突する電子の光軸が前記貫通孔を通過するような位置に配置されていること
を特徴とする付記1に記載のX線管。
付記1乃至5のいずれか一つに記載のX線管と、
該X線管に含まれるX線検出器の検出結果に基づいた元素分析を行う分析部と
を備えることを特徴とするX線検出装置。
10 X線検出装置
11 管体部
111 X線透過部
12 細管部
13 フィラメント(電子発生部)
14 電子加速部
15 ターゲット
151 衝突領域
16 先端部
17 磁界レンズ部
19 封止弁
110 セラミックコネクタ
2 電源部
21 蓄電部
3 X線検出器(検出部)
31 放射線検出素子
32 冷却部
33 シールド部
34 貫通孔
5 試料
6 着脱ユニット
61 減圧部
62 給電部
Claims (11)
- 電子発生部と、前記電子発生部が発生させた電子を電圧によって加速させる電子加速部と、加速された電子が衝突することによってX線を発生させるターゲットとを備えるX線管において、
内部に前記電子発生部が配置された管体部と、
前記管体部よりも外径が小さい管状であり、前記管体部に連通しており、前記加速された電子が内部を長手方向に沿って通過する細管部と、
前記細管部の内部を通過する電子を磁界によって集束させる磁界レンズ部とを備え、
前記ターゲットは、前記細管部の先端部に配置されており、
前記細管部の長手方向に沿って前記電子発生部から前記ターゲットまでの間で最も大きい前記管体部の外径に比べて、前記細管部の長手方向に沿って前記電子発生部から前記ターゲットまでの距離は三倍を超過する長さであること
を特徴とするX線管。 - 電子を加速させるために前記電子加速部が発生させる電圧は21kV以上70kV以下であること
を特徴とする請求項1に記載のX線管。 - 前記細管部は、高熱伝導材を用いて構成されており、
前記細管部の外面は磁性材でコーティングされていること
を特徴とする請求項1又は2に記載のX線管。 - 前記磁界レンズ部は、永久磁石を用いて構成されていること
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載のX線管。 - 前記ターゲットは、組成の異なる複数の領域を有し、
前記磁界レンズ部は、前記複数の領域の内で前記加速された電子が衝突する領域を変更すること
を特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載のX線管。 - 前記ターゲットは、前記細管部の先端を塞ぐ位置に配置されてあり、
前記X線は、前記ターゲットを通過して外部へ放射され、
前記先端部の内径は、前記先端にかけて連続的に減少していること
を特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載のX線管。 - 前記細管部は、可撓性を有していること
を特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載のX線管。 - 前記先端部の外径は26mm以下であること
を特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載のX線管。 - 前記電子発生部及び前記電子加速部を稼働させるための電力を蓄電する蓄電部と、
前記管体部に着脱可能であり、前記管体部に装着されている場合に、前記管体部及び前記細管部の内部を減圧し、前記蓄電部に給電する着脱ユニットと、
前記着脱ユニットが前記管体部から離脱している場合に、前記管体部及び前記細管部の内部が減圧された状態を維持するべく、前記管体部及び前記細管部を封止する封止弁と
を更に備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一つに記載のX線管。 - 請求項1乃至9のいずれか一つに記載のX線管と、
該X線管から放射されたX線を照射された試料から発生するX線を検出する検出部と、
該検出部の検出結果に基づいた元素分析を行う分析部と
を備えることを特徴とするX線検出装置。 - 前記検出部は、前記試料から発生し、前記試料を透過したX線を検出すること
を特徴とする請求項10に記載のX線検出装置。
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