JP2009049018A

JP2009049018A - Ｘ線発生装置

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Publication number: JP2009049018A
Application number: JP2008259284A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shimono; 隆下野
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Development and Engineering Corp
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2008-10-06
Publication date: 2009-03-05
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: CN1279795C; US20040114722A1; US6944268B2; KR20030079999A; EP1429587A8; EP1429587A4; TWI279825B; JP4796112B2; KR100567501B1; WO2003019995A1; EP1429587A1; CN1535559A

Abstract

【課題】グリッド電極を接地電位に設定する場合においても、電子ビームの焦点形成に対して電圧変動の影響を抑制する。
【解決手段】カソード電極１５、グリッド電極１７、フォーカス電極１８およびＸ線を放出する陽極ターゲット１４を有するＸ線管と、前記陽極ターゲットに印加する管電圧を生成する管電圧発生部１９と、前記フォーカス電極に印加するフォーカス電圧を生成するフォーカス電圧発生部２３と、前記カソード電極および前記グリッド電極間に印加するバイアス電圧を生成するバイアス電圧発生部２０と、前記フォーカス電圧を分圧してカソード電圧を生成し、このカソード電圧を前記バイアス電圧発生部２０が生成する前記バイアス電圧と合成して前記カソード電極１５に印加する分圧部とを具備する。
【選択図】図６

Description

本発明はＸ線管などを備えたＸ線発生装置に関する。

Ｘ線発生装置は、Ｘ線を放出するＸ線管を組み込んだ装置であり、医療用あるいは工業用の診断装置などに数多く利用されている。Ｘ線管についても、Ｘ線発生装置の用途に応じて種々のものが実用化されている。例えば、Ｘ線で検査対象物の微細構造などを検査する際には、Ｘ線の発生領域である陽極ターゲット上の電子ビームの焦点寸法を数μmから数10μm程度としたＸ線管、いわゆるマイクロフォーカスＸ線管が用いられている（例えば特許文献１参照）。

上述したマイクロフォーカスＸ線管は、例えばＸ線を放出する陽極ターゲットと陰極をそれぞれ真空容器内に配置した構造を有している。陰極はヒータによる加熱で電子ビームを発生するカソード電極、管電流を制御するグリッド電極、陽極ターゲット上における電子ビームの焦点寸法を制御するフォーカス電極などから構成されている。

このような構成を有するＸ線管では、例えばカソード電極、陽極ターゲット、あるいはグリッド電極を接地電位に設定し、陽極ターゲットに所定の管電圧を印加することが一般的である。Ｘ線管の動作状態は、例えばフォーカス電極やグリッド電極に印加する電圧を制御することにより調整される。フォーカス電極に印加する電圧を制御する場合、管電圧を生成する陽極ターゲット用電源とは別に、フォーカス電極に印加するフォーカス電圧を生成するためのフォーカス電極用電源が用いられる。

しかし、フォーカス電圧を制御する方式では、陽極ターゲットに印加する管電圧やフォーカス電極に印加するフォーカス電圧に脈動などの変動があると、電子ビームの焦点形状に影響を与え、微小焦点の形成が困難になる。すなわち、電子ビームの焦点形状を最小にする場合、例えば図６の符号Ｐで示すような管電圧とフォーカス電圧との間の比例関係を維持することが重要である。管電圧やフォーカス電圧が変動すると、図６のような比例関係が保たれず、微小焦点の形成が困難になる。本発明者の実験によれば、管電圧とフォーカス電圧との比が0.15％変動すると、焦点径に大きく影響することが確認されている。

上述したような点に対して、例えば特開平7-29532号公報には、フォーカス電極を接地電位に設定すると共に、陽極ターゲットに印加する電圧の変化に連動させて、一定の比率でカソード電極に印加する電圧を変化させるＸ線発生装置が記載されている。このような従来のＸ線発生装置によれば、フォーカス電極は接地電位を保持して変動することがないため、陽極ターゲットに印加する電圧に脈動などが生じても、微小焦点を安定に保つことができる。

しかしながら、上記公報に記載されたＸ線発生装置はフォーカス電極を接地電位に設定する必要があることから、装置構成上の制約が大きい。例えば、従来のＸ線発生装置では陽極ターゲットやグリッド電極を接地電位に設定することが一般的であるが、このようなＸ線発生装置には上記公報に記載された微小焦点の形成方法を適用することはできない。このようなことから、陽極ターゲットやグリッド電極を接地電位に設定する場合においても、電子ビームの微小焦点の形成に対して電圧変動が影響することを抑制し得る技術が求められている。

また、マイクロフォーカスＸ線管においては、カソード電極とグリッド電極との間にバイアス電圧を印加し、このバイアス電圧でＸ線を発生させる電子ビームの電流（管電流）を制御している。このような管電流の制御方式を適用する場合には、バイアス電圧を生成するための電源を独立して設けることが一般的である。
特開２００１−２７３８６０号公報

しかしながら、上述した管電流の制御方式ではバイアス電圧用の電源が故障した場合などにおいて、Ｘ線管内に過大な管電流が流れてしまう。このような過大な管電流は陽極ターゲットの溶融などの原因となることから、Ｘ線管の特性劣化、さらには破壊などを招いてしまう。そこで、管電流をカソード電極に印加するバイアス電圧で制御する場合において、その信頼性や安全性を高めることが望まれている。

本発明の目的は、陽極ターゲットやグリッド電極を接地電位に設定する場合においても、電子ビームの焦点形成に対して電圧変動の影響を抑制することを可能にしたＸ線発生装置を提供することにある。本発明の他の目的は、管電流をカソード電極に印加するバイアス電圧で制御する場合において、過大な管電流が流れることを防ぐことによって、信頼性や安全性を高めたＸ線発生装置を提供することにある。

本発明は、分圧部でフォーカス電圧を分圧してカソード電圧を生成し、このカソード電圧とバイアス電圧発生部が生成するバイアス電圧とを合成することを特徴としている。また分圧部で生成するカソード電圧は、これと同じ大きさの電圧がカソード電極およびグリッド電極間に印加された場合に管電流が流れない大きさに設定されと、Ｘ線発生装置の安全性を高めることが可能となる。

さらに、電子ビームを発生するカソード電極と、前記カソード電極が発生した前記電子ビームの流れを制御するグリッド電極と、前記電子ビームを集束するフォーカス電極と、前記フォーカス電極で集束された前記電子ビームの衝突によりＸ線を放出する陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットに印加する管電圧を生成する管電圧発生部と、前記フォーカス電極に印加するフォーカス電圧を生成するフォーカス電圧発生部と、前記カソード電極および前記グリッド電極間に印加するバイアス電圧を生成するバイアス電圧発生部と、前記フォーカス電圧を分圧してカソード電圧を生成し、このカソード電圧を前記バイアス電圧と合成して前記カソード電極に印加する分圧部とを具備することを特徴としている。

本発明のＸ線発生装置によれば、電子ビームの焦点形成に対する電圧変動の影響を抑制することができて、陽極ターゲット上に電子ビームの微小焦点を再現性よく形成することが可能となる。さらに、Ｘ線発生装置の信頼性や安全性を高めることができる。このような本発明のＸ線発生装置が、医療用や工業用の診断装置などとして有効に利用されるものである。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。

図１は本発明の参考例によるＸ線発生装置の構成を示す図である。同図に示すＸ線発生装置は、マイクロフォーカスＸ線管１０を有している。マイクロフォーカスＸ線管１０は全体が真空容器１１で構成されており、真空容器１１内の一方の側には陰極１２が配置され、また他方の側には陽極１３が配置されている。陽極１３は陽極ターゲット１４を有している。

陰極１２は、例えば電子ビームｅを発生するカソード電極１５と、カソード電極１５を加熱するヒータ１６と、電子ビームｅの流れ（例えば管電流）を制御するグリッド電極１７と、電子ビームｅを集束して陽極ターゲット１４上に形成される電子ビームの焦点形状を制御するフォーカス電極１８とから構成されている。

この参考例のＸ線発生装置では、グリッド電極１７が接地電位Ｇとされている。陽極ターゲット１４と接地電位Ｇとの間には出力可変の管電圧発生部１９が接続されており、陽極ターゲット１４にはグリッド電極１７に対して正の管電圧Ｖtが印加される。管電圧Ｖtは所定の値に制御されている。

また、カソード電極１５と接地電位Ｇとの間には出力可変のバイアス電圧発生部２０が接続されており、カソード電極１５にはグリッド電極１７に対して正のバイアス電圧Ｖbが印加される。このカソード電極１５とグリッド電極１７との間のバイアス電圧Ｖbによって、マイクロフォーカスＸ線管１０の管電流が制御される。ヒータ１６にはヒータ電圧発生部２１からＤＣあるいはＡＣの所定電力が供給される。

管電圧発生部１９の両端には、分圧部３１が並列に接続されている。分圧部３１は2個の抵抗Ｒ1、Ｒ2により構成されている。これら2個の抵抗Ｒ1、Ｒ2は直列に接続されており、例えば管電圧発生部１９の電位の高い側から順に、第１の抵抗Ｒ1および第２の抵抗Ｒ2とされている。第１の抵抗Ｒ1と第２の抵抗Ｒ2との接続点ａはフォーカス電極１８に接続されており、第２の抵抗Ｒ2の両端の電圧がフォーカス電圧Ｖfを形成している。

すなわち、分圧部３１は管電圧Ｖtを第１の抵抗Ｒ1および第２の抵抗Ｒ2に基づいて分圧し、第２の抵抗Ｒ2の両端にフォーカス電圧Ｖfを生成するものである。そして、フォーカス電極１８と接地電位Ｇとの間には、分圧部３１で管電圧Ｖtを分圧することにより生成したフォーカス電圧Ｖfが印加される。フォーカス電極１８にはグリッド電極１７に対して正のフォーカス電圧Ｖfが印加されている。

上記構成を有するＸ線発生装置において、カソード電極１５で発生した電子ビームｅはグリッド電極１７で管電流が制御され、さらにフォーカス電極１８で集束されて陽極ターゲット１４上に衝突する。陽極ターゲット１４への電子ビームｅの衝突によって、陽極ターゲット１４から例えば矢印Ｙ方向にＸ線が放出される。この際、フォーカス電極１８に印加されるフォーカス電圧Ｖfは、管電圧Ｖtとの関係において、
Ｖf＝Ｖt×Ｒ2／（Ｒ1＋Ｒ2） ……(1)
となる。

(1)式から分かるように、フォーカス電圧Ｖfと管電圧Ｖtは図６に示したような比例関係を有している。このフォーカス電圧Ｖfと管電圧Ｖtの比例関係は、基本的に管電圧Ｖｔに脈動などの変動があっても維持されるため、管電圧Ｖｔの変動が電子ビームの焦点径に与える影響を小さくすることができる。その結果として、陽極ターゲット１４上に電子ビームの微小焦点を再現性よく形成することが可能となる。

このように、参考例のＸ線発生装置によれば、電子ビームの焦点形成に対して電圧変動の影響を少なくすることができ、それによって陽極ターゲット１４上に電子ビームの微小焦点を再現性よく形成することが可能となる。さらに、分圧部３１で管電圧Ｖtを分圧してフォーカス電圧Ｖfを生成しているため、従来のＸ線発生装置のようにフォーカス電圧発生部を管電圧発生部１９とは別途に設ける必要がなく、Ｘ線発生装置の装置構成を簡易化することが可能となる。なお、この実施形態ではグリッド電極１７を接地電位Ｇに設定したが、例えば陽極ターゲット１４を接地電位に設定した場合も同様の動作となる。

次に、本発明の第１の実施形態によるＸ線発生装置について、図２を参照して説明する。図２は本発明の第１の実施形態によるＸ線発生装置の構成を示す図である。なお、図２において、図１と対応する部分には同一符号を付し、重複する説明を一部省略する。

図２に示すＸ線発生装置においては、上述した参考例と同様に、管電圧発生部１９の両端に分圧部３１が並列に接続されている。ただし、この分圧部３１は3個の抵抗Ｒ1、Ｒ21、Ｒ22により構成されている。これら3個の抵抗Ｒ1、Ｒ21、Ｒ22は直列に接続されており、例えば管電圧発生部１９の電位の高い側から順に、第１の抵抗Ｒ1、第２の抵抗Ｒ21および第３の抵抗Ｒ22とされている。

そして、第１の抵抗Ｒ1と第２の抵抗Ｒ21との接続点ａは、参考例と同様にフォーカス電極１８に接続されており、2つの抵抗Ｒ21、Ｒ22の両端の電圧がフォーカス電圧Ｖfとして、フォーカス電極１８と接地電位Ｇとの間に印加されている。フォーカス電圧Ｖfはグリッド電極１７に対して正の電圧である。

第１の実施形態のＸ線発生装置において、フォーカス電圧Ｖfの生成に関する分圧部３１の働きは参考例と同様であり、フォーカス電圧Ｖfは管電圧Ｖtに対して比例関係を有している。すなわち、フォーカス電圧Ｖfは管電圧Ｖtとの関係において、
Ｖf＝Ｖt×（Ｒ21＋Ｒ22）／（Ｒ1＋Ｒ21＋Ｒ22） ……(2)
となる。このように、フォーカス電圧Ｖfと管電圧Ｖtは図６に示したような比例関係を有しており、管電圧Ｖtの変動が電子ビームの焦点径に与える影響を小さくすることができる。

この第１の実施形態のＸ線発生装置では、さらに分圧部３１における第２の抵抗Ｒ21と第３の抵抗Ｒ22の接続点ｂが、バイアス電圧発生部２０を介してカソード電極１５に接続されている。すなわち、分圧部３１はフォーカス電圧Ｖfを第２の抵抗Ｒ21と第３の抵抗Ｒ22に基づいて分圧し、第３の抵抗Ｒ22の両端にグリッド電極１７に対してカソード電極１５が正電圧となるカソード電圧Ｖc（図示せず）を生成している。この第３の抵抗Ｒ22の両端に生成されるカソード電圧Ｖcは、バイアス電圧発生部２０の出力電圧と合成される。

ここで、図２におけるバイアス電圧発生部２０は、グリッド電極１７に対してカソード電極１５が負電圧となるように接続されており、カソード電極１５に負の出力電圧Ｖb′（図示せず）を印加している。そして、第２の抵抗Ｒ21と第３の抵抗Ｒ22の接続点ｂはバイアス電圧発生部２０の正の端子に接続されているため、カソード電極１５には第３の抵抗Ｒ22の両端の電圧（カソード電圧）Ｖcとバイアス電圧発生部２０の出力電圧Ｖb′の差が供給される。

ところで、マイクロフォーカスＸ線管においては、前述したようにカソード電極１５とグリッド電極１７との間のバイアス電圧Ｖbによって管電流が制御される。さらに、バイアス電圧Ｖbとフォーカス電圧Ｖfとの間には図３の符号Ｑで示したような関係がある。図３の横軸はフォーカス電圧[V]、縦軸はバイアス電圧[V]、直線Ｑは管電流遮断バイアス電圧を示している。

図３に示すように、管電流遮断バイアス電圧Ｑを境にして、その上方は管電流が流れない領域、下方は管電流が流れる領域となる。言い換えると、あるフォーカス電圧Ｖfに対して管電流遮断バイアス電圧Ｑより小さいバイアス電圧Ｖbでなければ、管電流は流れない。なお、符号Ｑ1は管電流が40μAの場合を示している。

また、図６の関係から分かるように、管電圧Ｖtの動作範囲が例えば0〜80kVの場合、フォーカス電圧Ｖfの調整範囲は0〜2000Vとなる。この場合、図３の関係から、管電流が流れるバイアス電圧Ｖbの調整範囲は例えば0〜150Vとなる。図１に示した参考例においては、このような範囲（例えば0〜150V）のバイアス電圧Ｖbを、グリッド電極１７に対してカソード電極１５が正の電圧となるように接続したバイアス電圧発生部２０の出力電圧で直接的に調整している。

一方、図２に示した第１の実施形態の分圧部３１において、第３の抵抗Ｒ22の両端に生成される電圧（カソード電圧）Ｖcは、フォーカス電圧Ｖfに比例する。すなわち、第２の抵抗Ｒ21と第３の抵抗Ｒ22の接続点ｂにおける電圧（第３の抵抗Ｒ22の両端の電圧Ｖc）は、
Ｖc＝Ｖf×Ｒ21／（Ｒ21＋Ｒ22） ……(3)
となり、フォーカス電圧Ｖfに比例していることが分かる。また、フォーカス電圧Ｖfは管電圧Ｖtに比例しているため、カソード電圧Ｖcと管電圧Ｖtは比例関係にある。

そこで、第１の実施形態のＸ線発生装置においては、第３の抵抗Ｒ22の両端に生成されるカソード電圧Ｖcを、これと同じ大きさの電圧がカソード電極１５およびグリッド電極１７間に印加された場合に管電流が流れない大きさ、すなわち図３に示した管電流遮断バイアス電圧Ｑに設定し、この管電流遮断カソード電圧Ｖcとバイアス電圧発生部２０の発生電圧Ｖｂ′とを合成してカソード電極１５に印加している。この場合、管電流遮断カソード電圧Ｖcは、例えば管電流遮断バイアス電圧Ｑ（図３）の直線に沿って変化する。

さらに、図３に示した関係から分かるように、管電流を流す場合にはバイアス電圧発生部２０の発生電圧Ｖｂ′は管電流遮断カソード電圧Ｖcを下げる方向のみに制御すればよい。すなわち、正の電圧である管電流遮断カソード電圧Ｖcと負の電圧であるバイアス電圧発生部２０の発生電圧Ｖｂ′とを合成し、これらの差をカソード電極１５にバイアス電圧Ｖb（＝Ｖc−Ｖｂ′）として印加して管電流を制御している。

このため、管電流の制御に必要なバイアス電圧発生部２０の発生電圧Ｖｂ′を、例えば0〜30Vというような範囲とすることができる。このような狭い範囲の発生電圧Ｖｂ′で、管電流を十分に制御することができる。よって、バイアス電圧発生部２０の構成や制御を簡素化することが可能となる。さらに、バイアス電圧発生部２０が故障した場合においても、カソード電極１５には管電流遮断カソード電圧Ｖcが分圧部３１から印加されるため、過大な管電流が流れて陽極ターゲット１４が溶融するような事故の発生を防ぐことができる。

ここで、フォーカス電圧Ｖfを変えた場合の管電流とバイアス電圧発生部２０の発生電圧Ｖｂ′との関係について、図４を参照して説明する。図４の縦軸は管電流[μA]、横軸はバイアス電圧発生部２０の発生電圧Ｖｂ′[V]であり、符号Ｖ1はフォーカス電圧Ｖfが400Vの場合、符号Ｖ2はフォーカス電圧が1000Vの場合である。このように、バイアス電圧発生部２０の発生電圧Ｖｂ′の範囲が例えば0〜30Vの狭い範囲であっても、管電流を必要な範囲に制御することできる。

上述した第１の実施形態のＸ線発生装置によれば、分圧部３１で管電圧Ｖtを分圧してフォーカス電圧Ｖfを生成しているため、電子ビームの焦点形成に対して電圧変動の影響を少なくすることができる。また、分圧部３１で生成した管電流遮断カソード電圧Ｖcとバイアス電圧発生部２０の発生電圧Ｖｂ′との差を、バイアス電圧Ｖｂとしてカソード電極１５に印加しているため、バイアス電圧発生部２０の構成や制御を簡素化することができる。

加えて、バイアス電圧発生部２０が故障した場合においても、カソード電極１５には管電流遮断カソード電圧Ｖcが分圧部３１から印加されるため、過大な管電流によるマイクロフォーカスＸ線管１０の特性劣化や破壊を防ぐことが可能となる。すなわち、Ｘ線発生装置の信頼性や安全性を大幅に高めることができる。なお、この実施形態ではグリッド電極１７を接地電位Ｇに設定した場合について説明したが、例えば陽極ターゲット１４を接地電位に設定した場合も同様の動作となる。

次に、本発明の第２の実施形態によるＸ線発生装置について、図５を参照して説明する。図５は本発明の第２の実施形態によるＸ線発生装置の構成を示す図である。なお、図５において、図１および図２と対応する部分には同一符号を付し、重複する説明を一部省略する。

第２の実施形態のＸ線発生装置は、陽極ターゲット１４すなわちアノードが接地Ｇされている。また、マイクロフォーカスＸ線管１０に供給する電源電圧を発生する高電圧発生部２２、およびこの高電圧発生部２２を制御する制御部３０などが設けられ、高電圧発生部２２は例えば絶縁物に収納されている。分圧部３１の働きは前述した第１の実施形態と同様である。

この第２の実施形態においては、管電圧発生部１９で発生した負電圧がグリッド電極１７に印加されている。また、管電圧発生部１９の出力電圧が管電圧検出部３２で検出される。管電圧検出部３２で検出された管電圧値Ｖ1と設定された管電圧設定値Ｖ0とが、管電圧比較部３３で比較される。この比較データが管電圧制御部３４に送られ、管電圧制御部３４によって管電圧値Ｖ1と管電圧設定値Ｖ0が等しくなるように管電圧発生部１９が制御される。

また、カソード電極１５および陽極ターゲット１４間を流れる管電流Ｉ1は管電流検出部３５で検出される。管電流検出部３５で検出された管電流値Ｉ1と設定された管電流設定値Ｉ0とが、管電流比較部３６で比較される。この比較データがバイアス電圧制御部３７に送られ、バイアス電圧制御部３７によって管電流値Ｉ1と管電流設定値Ｉ0が等しくなるようにバイアス電圧発生部２０が制御される。ヒータ電圧発生部２１はヒータ電圧制御部３８によって制御される。

上記した構成を有するＸ線発生装置において、ヒータ１６による加熱でカソード電極１５から電子ｅが放出して管電流が流れる。カソード電極１５から放出された電子ビームｅは、グリッド電極１７で管電流が制御され、さらにフォーカス電極１８で集束されて陽極ターゲット１４上に衝突し、陽極ターゲット１４から矢印Ｙ方向にＸ線が放出される。

上述した第２の実施形態のＸ線発生装置によれば、陽極ターゲット１４の電圧が脈動などによって変化しても、フォーカス電極１８に最適なフォーカス電圧を印加することができる。これによって、陽極ターゲット１４上に電子ビームの微小焦点を再現性よく形成することが可能となる。また、前述した第１の実施形態と同様に、バイアス電圧の制御範囲を小さくすることができ、簡単な制御回路で高分解能の管電流を安定に制御することが可能となる。

次に、本発明の第３の実施形態によるＸ線発生装置について、図６を参照して説明する。図６は本発明の第３の実施形態によるＸ線発生装置の構成を示す図である。なお、図６において、図１および図２と対応する部分には同一符号を付し、重複する説明を一部省略する。

この第３の実施形態のＸ線発生装置は、グリッド電極１７が接地電位Ｇとされている。陽極ターゲット１４と接地電位Ｇとの間には出力可変の管電圧発生部１９が接続されており、陽極ターゲット１４にはグリッド電極１７に対して正の管電圧Ｖtが印加される。フォーカス電極１８と接地電位Ｇとの間には出力可変のフォーカス電圧発生部２３が接続されており、フォーカス電極１８にはグリッド電極１７に対して正のフォーカス電圧Ｖfが印加される。バイアス電圧発生部２０はカソード電極１５に負の電圧（出力電圧Ｖb′（図示せず））を印加するように、カソード電極１５と接地電位Ｇとの間に接続されている。

フォーカス電圧発生部２３の両端には、分圧部４１が並列に接続されている。この分圧部４１は2個の抵抗Ｒ21、Ｒ22により構成されている。これら2個の抵抗Ｒ21、Ｒ22は直列に接続されており、例えばフォーカス電圧発生部２３の電位Ｖfの高い側から順に、第１の抵抗Ｒ21および第２の抵抗Ｒ22とされている。そして、分圧部４１における第１の抵抗Ｒ21と第２の抵抗Ｒ22の接続点ｂが、バイアス電圧発生部２０を介してカソード電極１５に接続されている。

すなわち、分圧部４１はフォーカス電圧Ｖfを第１の抵抗Ｒ21と第２の抵抗Ｒ22に基づいて分圧し、第２の抵抗Ｒ22の両端にグリッド電極１７に対してカソード電極１５が正の電圧となるカソード電圧Ｖc（図示せず）を生成している。この第２の抵抗Ｒ22の両端に生成されるカソード電圧Ｖcは、バイアス電圧発生部２０の出力電圧Ｖb′と合成される。第１の抵抗Ｒ21と第２の抵抗Ｒ22の接続点ｂはバイアス電圧発生部２０の正の端子に接続されているため、カソード電極１５には第２の抵抗Ｒ22の両端の電圧（カソード電圧）Ｖcとバイアス電圧発生部２０の出力電圧Ｖb′の差が供給される。

この第３の実施形態のＸ線発生装置においては、前述した第２の実施形態と同様に、第２の抵抗Ｒ22の両端に生成されるカソード電圧Ｖcを、これと同じ大きさの電圧がカソード電極１５およびグリッド電極１７間に印加された場合に管電流が流れない大きさに設定している。カソード電極１５には、管電流遮断カソード電圧（正電圧）Ｖcとバイアス電圧発生部２０の発生電圧（負電圧）Ｖｂ′との差（Ｖc−Ｖｂ′）がバイアス電圧Ｖbとして印加され、このバイアス電圧Ｖb（＝Ｖc−Ｖｂ′）によって管電流を制御している。

このように、第３の実施形態のＸ線発生装置によれば、第２の実施形態と同様に、管電流の制御に必要なバイアス電圧発生部２０の調整範囲を狭くすることができる。これによって、バイアス電圧発生部２０の構成や制御を簡素化することが可能となる。さらに、バイアス電圧発生部２０が故障した場合においても、カソード電極１５には管電流遮断カソード電圧Ｖcが分圧部３１から印加されるため、過大な管電流によるマイクロフォーカスＸ線管１０の特性劣化や破壊を防ぐことが可能となる。すなわち、Ｘ線発生装置の信頼性や安全性を大幅に高めることができる。

なお、この実施形態ではグリッド電極１７を接地電位Ｇに設定した場合について説明したが、例えば陽極ターゲット１４を接地電位に設定した場合も同様の動作となる。

本発明の参考例によるＸ線発生装置の概略構成および回路構成を示す図である。本発明の第１の実施形態によるＸ線発生装置の概略構成および回路構成を示す図である。本発明の実施形態におけるＸ線発生装置の管電圧とフォーカス電圧との関係を示す特性図である。本発明の第１の実施形態におけるＸ線発生装置のバイアス電圧発生部の出力電圧と管電流との関係を示す特性図である。本発明の第２の実施形態によるＸ線発生装置の概略構成および回路構成を示す図である。本発明の第３の実施形態によるＸ線発生装置の概略構成および回路構成を示す図である。Ｘ線発生装置における管電圧とフォーカス電圧との関係を示す特性図である。

符号の説明

１０・・・マイクロフォーカスＸ線管
１１・・・真空容器
１２・・・陰極
１３・・・陽極
１４・・・陽極ターゲット
１５・・・カソード電極
１６・・・ヒータ
１７・・・グリッド電極
１８・・・フォーカス電極
１９・・・管電圧発生部
２０・・・バイアス電圧発生部
２３・・・フォーカス電圧発生部
３１、４１・・・分圧部
ｅ・・・電子ビーム
Ｖt・・・管電圧
Ｖf・・・フォーカス電圧
Ｖｂ・・・バイアス電圧
Ｒ1、Ｒ2、Ｒ21、Ｒ22・・・分圧部の抵抗

Claims

電子ビームを発生するカソード電極と、前記カソード電極が発生した前記電子ビームの流れを制御するグリッド電極と、前記電子ビームを集束するフォーカス電極と、前記フォーカス電極で集束された前記電子ビームの衝突によりＸ線を放出する陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットに印加する管電圧を生成する管電圧発生部と、前記フォーカス電極に印加するフォーカス電圧を生成するフォーカス電圧発生部と、前記カソード電極および前記グリッド電極間に印加するバイアス電圧を生成するバイアス電圧発生部と、前記フォーカス電圧を分圧してカソード電圧を生成し、このカソード電圧を前記バイアス電圧発生部が生成する前記バイアス電圧と合成して前記カソード電極に印加する分圧部とを具備することを特徴とするＸ線発生装置。
前記分圧部で生成する前記カソード電圧は、これと同じ大きさの電圧が前記カソード電極および前記グリッド電極間に印加された場合に管電流が流れない大きさに設定されている請求項１記載のＸ線発生装置。