CN1255849C - X射线发生装置 - Google Patents

Abstract

一种X射线发生装置，把象铜、钨、钼那样的特性X射线不同的3个金属对阴极4以直线状拉开所定间隔，按微小尺寸将其模型化并设置在基体材料5上，而在管主体1上设置的该基体材料5，要使其能够经导轨8和密封用的O形环9沿金属对阴极4的并列设置方向进行移动；要使能够正反旋转的电动马达11经齿轨机构10连结并连动基体材料5，并且驱动并移动基体材料5使之能够变更被来自电子源2的电子束所照射的金属对阴极4。

Description

X射线发生装置

技术领域

本发明涉及一种为检查铝制铸件和LSI(大规模集成电路)制品等，用于X射线非破坏性检查、X射线分析、如放大LSI的内部构造来拍摄X光照片那样的工业用X射线装置、以及象拍摄细胞的X光照片那样的X射线装置等能获得微小的X射线焦点的X射线发生装置。

背景技术

以往的X射线发生装置，一般是如图9的简略构成图所示的那样，是在将内部可真空化了的管主体01内设置电子源02和对阴极(X射线管中的靶子)构件03来构成的。对阴极构件03是把钨等的金属对阴极04蒸镀到铝等的基体材料05上来构成的，而该基体材料05则是安装在管主体01上的。

其构成是：在管主体01内设置引出电极06和电子透镜07，聚束来自电子源02的电子束来照射金属对阴极04，使金属对阴极04发射出X射线。

而且，当X射线的照射对象很微小，从而为了制作点光源而有必要缩小X射线的焦点时，利用电子透镜07进一步聚束电子束，使相对于较大的金属对阴极04能够获得较小的X射线焦点。

但是，由于各电子都带有负电荷而相互排斥，所以能够聚束电子束的大小是有限度的。

而且，因为电子透镜07工作时会发热，有必要对其进行冷却，所以就存在着因电子透镜07而使X射线发生装置大型化并使其成本也随之增大这些缺点。

发明内容

鉴于所述情况，本发明的目的在于，提供廉价而且小型化的能够获得较小的X射线焦点的X射线发生装置。

为达成所述目的，与本发明1相关的发明，是具有能将内部真空化的管主体、设在所述管主体上并在所述管主体内发射电子束的电子源、以及设在所述管主体上并利用来自所述电子源的电子束的照射来发射X射线的金属对阴极的X射线发生装置，其特征在于：是利用以X射线焦点尺寸被模型化了的金属薄膜来构成所述金属对阴极的，并将其设置到基体材料上。

而且，与本发明2相关的X射线发生装置的构成是：在与本发明1相关的X射线发生装置的基体材料上设置若干个金属对阴极，并且为了变更来自电子源的电子束所照射的金属对阴极，设置的所述金属对阴极和所述电子源要保证它们能够相对地移动。

而且，与本发明3相关的X射线发生装置的构成是：在与本发明1或本发明2相关的X射线发生装置内设置电子源，使电子束照射到金属对阴极的被照射面的一部分上。

并且，与本发明4相关的X射线发生装置的构成是：把本发明1、本发明2或本发明3相关的X射线发生装置内的金属对阴极埋入(或嵌入)到基体材料中。

本发明的作用如下：

即，根据与本发明1相关的发明的X射线发生装置的构成，是以X射线焦点那样微小尺寸的金属薄膜来构成金属对阴极，无论来自电子源的电子束的大小如何，都能缩小X射线的焦点。

而且，根据与本发明2相关的X射线发生装置的构成，变更电子束所照射的金属对阴极，通过使各对阴极的金属种类互不相同，来使之发射不同特性的X射线，并且通过使各对阴极的尺寸互不相同，来使之能够结合X射线的照射对象来改变X射线焦点的大小。

而且，根据与本发明3相关的X射线发生装置的构成，对用X射线焦点那样微小尺寸的金属薄膜构成的金属对阴极，向其被照射面的一部分照射电子束，就能进一步地缩小X射线的焦点。

而且，根据与本发明4相关的X射线发生装置的构成，能够增大金属对阴极和基体材料之间的接触面积。并且，如使金属对阴极和基体材料成为一面或近似成为一面的状态，则金属对阴极的有电子束照射一侧的外周边缘部就能够成为良好的直角状态。

附图说明

图1是与本发明相关的X射线发生装置的实施例1的简略整体剖视图(纵剖面图)。

图2是主要部分的侧视图。

图3是表示对金属对阴极的电子束的照射构成的变形例的侧视图。

图4是与本发明相关的X射线发生装置的实施例2的简略整体纵剖视图。

图5是与本发明相关的X射线发生装置的实施例3的主要部分的立体图。

图6是与本发明相关的X射线发生装置的实施例4的简略整体纵剖视图。

图7是与本发明相关的X射线发生装置的实施例5的主要部分的纵剖视图。

图8是为说明与本发明相关的X射线发生装置的实施例5的对阴极构件的制造方法而提供的主要部分的剖视图。

图9是表示以往的X射线发生装置例子的简略整体纵剖视图。

图中，1—管主体；2—电子源；4—金属对阴极；5—基体材料。

具体实施方式

下面根据附图来详细地说明本发明的实施例：

图1是与本发明相关的X射线发生装置的实施例1的简略整体剖视图(纵剖面图)，在将内部可真空化了的用不锈钢等制成的管主体1内设置电子源2和对阴极构件3。对阴极构件03是由一个金属对阴极4和一个基体材料5构成的，而该基体材料5是被安装在管主体1上的。

其构成是：在管主体1内设置引出电极6，把来自电子源2的电子束照射到金属对阴极4上，使金属对阴极4发射出X射线。

利用CVD和真空蒸镀法等，把金属对阴极4模型化为一边长为1μm的四角形的微小尺寸，并将其设置到基体材料5上。

如图1及图2的侧视图所示，来自电子源2的电子束B的构成，在金属对阴极4的被照射位置上要使其形成一边长为2μm的四角形状来照射金属对阴极4的被照射面整体，且无论电子束B的大小如何都能获得较小的X射线焦点。

作为基体材料5的构成材料，可以使用铝、镁、铝和镁的合金以及钛等。

而且，作为金属对阴极4的材料，可以使用铜、钨、钼、铼、钍、钨和铼的合金、钼和铼的合金、钨和钼的合金、以及钨和钼和铼三者的合金等。

图3是表示对金属对阴极4的电子束的照射构成的变形例的侧视图，其构成是，所设电子源2和金属对阴极4要使来自电子源2的电子束B照射到金属对阴极的被照射面的一部分上，并要能够获得更小的X射线的焦点。

图4是与本发明相关的X射线发生装置的实施例2的简略整体剖视图(纵剖面图)，它与实施例1的不同之处如下：

即，把3个金属对阴极4以直线状拉开所定间隔，按微小尺寸将其模型化来设置在基体材料5上，而在管主体1上设置的该基体材料5，要使其能够经导轨8和密封用的O形环9沿金属对阴极4的并列设置方向进行移动。

其构成是使能够正反旋转的电动马达11经齿轨机构10来连结并连动基体材料5，并且驱动并移动基体材料5使之能够变更被来自电子源2的电子束照射的金属对阴极4。

金属对阴极4可以用例如所述的铜、钨、钼那样的特性X射线不同的物质等异种类物质来构成。据此，对细胞等照射特性X射线不同的低能量的X射线，能够很容易地进行观察吸收率差的能量减法。

在实施例2中，金属对阴极4能够采用以下各种构成：或通过使之(各金属对阴极)具有不同的尺寸来使之能够变更X射线焦点的大小；或使之为同种类相同尺寸，伴随其损耗来进行替换等。其他的构成则与实施例1相同，通过附之同一图号来省略其说明。

图5是与本发明相关的X射线发生装置的实施例3的主要部分的立体图，它与实施例2的不同之处如下：

即，把金属对阴极4模型化为宽度是微小尺寸的带状，并将其设置到基体材料5上。虽然未加图示，但其构成与实施例2相同，能够驱动基体材料5使之沿金属对阴极4的长度方向移动。

在金属对阴极4的被照射位置上，其构成是：来自电子源2的电子束B是沿着与金属对阴极4的带状被照射面的长度方向相交叉的方向延伸的带状，要使其照射遍及金属对阴极4的带状被照射面的全域。其他的构成则与实施例2相同，在此省略其说明。

图6是与本发明相关的X射线发生装置的实施例4的简略整体剖视图(纵剖面图)，它与实施例2的不同之处如下：

即，设置使螺丝轴12一体化地连接到基体材料5上，同时使该基体材料5和螺丝轴12在管主体1内能够直线移动。

其构成是：在管主体1内设置能够正反旋转的电动马达13和形成有内螺纹的旋转体14，电动马达13和旋转体14经齿轮式传动机构15连结并连动，同时，螺丝轴12螺合旋转体14，利用电动马达13的驱动旋转，来驱动并移动基体材料5使之能够变更被来自电子源2的电子束照射的金属对阴极4。虽然未加图示，但对基体材料5附设有引导，其构成是阻止基体材料5旋转并使之只沿特定的方向进行直线移动。

管主体1 的照射X射线的部分，形成有使用铝和铍的窗16，其他部分则用不锈钢来形成。

其他的构成则与实施例2(实施例1)相同，在此通过附之同一图号来省略其说明。

在所述实施例2、实施例3及实施例4中，作为驱动并移动基体材料5的构成，各种变形是可能的，而且，其构成也可以是：把金属对阴极4沿横竖方向拉开所定间隔设置在基体材料5上，或者，在基体材料5上设置若干行带状的金属对阴极4，不使其进行直线移动，而是利用X-Y工作台来向二次元方向移动。而且，也可以把基体材料5制成圆弧形，在该基体材料5的内周面或外周面上，沿圆周方向拉开所定间隔设置金属对阴极4，在圆弧中心周围驱动并旋转基体材料5。

而且，虽然所述实施例2、实施例3及实施例4的构成是驱动并移动基体材料5的，但本发明的构成也可以是驱动并移动电子源2一侧使之能够改变来自电子源2的电子束所照射的金属对阴极4或照射位置。

图7是与本发明相关的X射线发生装置的实施例5的主要部分的剖视图，它与实施例2的不同之处如下：

即，其构成是把金属对阴极4嵌入基体材料5的凹部17内，并使金属对阴极4和基体材料5的电子源2一侧的面相互成为一面或近似成为一面的状态。其他的构成则与实施例2(实施例1)相同，在此省略其说明。

下面利用图8所示的主要部分的剖视图来就所述实施例5的对阴极构件的制造方法进行说明。

在铝制基体材料5上涂敷保护膜21(参照图8(a))之后使模型曝光，剥去相当于金属对阴极4所嵌入的凹部那一部分的保护膜(参照图8(b))。

接着，蚀刻铝制基体材料5形成金属对阴极4需要的凹部17(参照图8(c))，然后剥去铝制基体材料5上的保护膜(参照图8(d))。

而后，利用真空蒸镀法或CVD，把例如铜、钨、钼那样的金属对阴极4用的材料堆积到凹部17内以及铝制基体材料5上(参照图8(e))。

然后，研磨金属对阴极4用的材料以及铝制基体材料5，使金属对阴极4露出来，使金属对阴极4和基体材料5的电子源2一侧的面相互成为一面或近似成为一面的状态(参照图8(f))。

这样一来，就把金属薄膜的金属对阴极4以微小尺寸模型化了，从而也就得到了实施例5的对阴极构件。

根据所述实施例5的构成有以下优点：金属对阴极4的有电子束照射一侧的外周边缘部能够成为良好的直角状态，易使金属对阴极4具有均一的厚度，能够把金属对阴极4按更小的尺寸来制作。

即，如果只是利用真空蒸镀法或CVD在基体材料5的表面上形成薄膜，则有电子束照射一侧的外周边缘部就会变成所谓的R形曲面，从而因均一厚度部分减少而不能制作成微小尺寸。本发明的方法因为能够避免形成这种R形曲面，所以能够把金属对阴极4按更微小的尺寸来制作。

而且，能够增大金属对阴极4和基体材料5之间的接触面积，易将伴随着来自电子源2的电子束照射所产生的热量疏散到基体材料5中去，能够抑制金属对阴极4的温度上升，具有延长其使用寿命的效果。

而且，如果使金属对阴极4向电子束照射的一侧突出来，则伴随着电子束的照射，电场容易集中到突出来的角部上从而使其易受到损伤；与此相比，本发明的方法也具有延长其使用寿命的效果。

如以上所说明的那样，根据本发明的X射线发生装置可以获得如下的效果。

即，根据与本发明1相关的X射线发生装置，无论来自电子源的电子束的大小如何，都能缩小X射线的焦点，所以不用电子透镜聚束电子束就能很容易地获得较小的X射线的焦点。

而且，根据与本发明2相关的X射线发生装置，通过相对地移动金属对阴极和电子源，使之发射不同特性X射线，并且能够比较容易地结合X射线的照射对象来改变X射线焦点的大小，所以根据X射线所照射的对象来发射X射线就成为可能，从而能够提高其通用性。

而且，当使用若干个相同的金属对阴极时，使用途中因损耗等某一个金属对阴极的性能下降时，只要用其他的金属对阴极来进行替换，就能不中断工作连续地发射X射线，非常便利。

而且，根据与本发明3相关的X射线发生装置，通过对微小尺寸的金属对阴极和来自与此相对的电子源的电子束的照射构成合理地进行构成，就能进一步地缩小X射线的焦点，所以能够提高空间分解能力，即使是对微小的照射对象，也能够用X射线进行良好的照射，从而能够进一步地提高其通用性。

而且，根据与本发明4相关的X射线发生装置，能够增大金属对阴极和基体材料之间的接触面积，所以易将伴随着来自电子源的电子束照射所产生的热量疏散到基体材料中去，能够抑制金属对阴极的温度上升，能够延长其使用寿命，而且因交换频度减少使维修变得简单。

而且，如使金属对阴极和基体材料成为一面或近似成为一面的状态，则金属对阴极的有电子束照射一侧的外周边缘部就能够成为良好的直角状态，易使金属对阴极具有均一的厚度，从而能够把金属对阴极4按更小的尺寸来制作。而且，如果使金属对阴极向电子束照射的一侧突出来，则电场容易集中到该突出来的角部上从而使其易受到损伤；与此相比，本发明的方法也具有延长其使用寿命的效果。

Claims (4)

1.一种能够获得微小的X射线焦点的X射线发生装置，包括能将内部真空化的管主体、设在所述管主体上并在所述管主体内发射电子束的电子源、以及设在所述管主体上并利用来自所述电子源的电子束的照射来发射X射线的金属对阴极；其特征在于：利用以X射线焦点尺寸被模型化了的金属薄膜来构成所述金属对阴极，并将其设置到基体材料上。

2.根据权利要求1所述的X射线发生装置，其特征在于：设置若干个所述金属对阴极，并且把所述金属对阴极设置在与所述电子源能够相对地移动的基体材料上。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的X射线发生装置，其特征在于：设置的所述电子源，或使电子束照射到金属对阴极的被照射面的一部分上。

4.根据权利要求1所述的X射线发生装置，其特征在于：所述的金属对阴极是被埋入到基体材料内的。

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