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JP2004031067A - X-ray equipment - Google Patents

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JP2004031067A
JP2004031067A JP2002184533A JP2002184533A JP2004031067A JP 2004031067 A JP2004031067 A JP 2004031067A JP 2002184533 A JP2002184533 A JP 2002184533A JP 2002184533 A JP2002184533 A JP 2002184533A JP 2004031067 A JP2004031067 A JP 2004031067A
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ray tube
light irradiation
ray apparatus
pulse
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Takahiro Matsumoto
松本 貴裕
Shusuke Mimura
三村 秀典
Junji Matsuda
松田 純司
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Stanley Electric Co Ltd
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  • X-Ray Techniques (AREA)

Abstract

【課題】X線を発生するX線装置において、簡易な構成で、高効率化、小型化及び低価格化を図ることができ、また、より精密なX線測定装置を実現することができ、X線照射の被検体へのダメージも抑制可能にする。
【解決手段】X線管のカソード2に冷陰極源を使用し、アノード3に例えばCuターゲットを使用する。そして、高圧電源1によりカソード2とアノード3の間に直流高電圧を印加して、X線を発生させる。その際、X線検出器6によりX線管から発生したX線を検出し、その検出結果に基きコントローラ5を介してFET4を制御し、X線管に流れる電流を安定化させる。
【選択図】    図1
In an X-ray apparatus that generates X-rays, high efficiency, miniaturization, and low cost can be achieved with a simple configuration, and a more precise X-ray measurement apparatus can be realized. Damage to the subject due to X-ray irradiation can be suppressed.
A cold cathode source is used for a cathode 2 of an X-ray tube, and a Cu target is used for an anode 3, for example. Then, a DC high voltage is applied between the cathode 2 and the anode 3 by the high-voltage power supply 1 to generate X-rays. At this time, the X-ray detector 6 detects X-rays generated from the X-ray tube, and controls the FET 4 via the controller 5 based on the detection result, thereby stabilizing the current flowing through the X-ray tube.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にX線管に冷陰極源を使用したX線装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
X線を発生させる装置としては、従来熱電子を利用したものが多く用いられている。これは、例えば特許公報第271093号、271094号等に示されているように、X線透過性材料により形成された基体の中に、熱電子を受けてX線を放射するターゲット膜を設けたものであり、熱カソードによる電子放出現象を利用したものである。また、冷陰極源を用いたX線装置も知られている。
【0003】
X線は、真空のガラス管の中で、高電圧下にて陰極からでた電子が陽極に衝突したときに発生するが、陰極と陽極の間の管電圧がX線の透過性を決めるポイントとなり、管電圧が低いと透過力の弱い長波長のX線となり、管電圧が高いと透過力の強い短波長のX線となる。
【0004】
また最近では、ナノ構造を利用したX線発生装置も実用化されている。この装置は、CNT(カーボンナノチューブ)並びにスピント(Spindt)型ナノ構造を利用した冷陰極源を作製してなるもので、コールドエミッション(Cold emission)と呼ばれ、電子放出を起こさせるには10−6torr以下の高真空を必要とする。
【0005】
上記のCNTを利用したX線発生装置は、例えば公開特許公報・特開2001−250496に示されているように、CNTからなる冷陰極電子放出源を陰極に用いるようにしたもので、このことによって熱陰極を用いることによる種々の問題を解決することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなカソードからの熱電子を利用する従来のX線発生装置においては、次のような問題点があった。
【0007】
(1)W(タングステン)などの金属カソードを2000℃から3000℃に加熱して電子を発生させているため、電子を発生させるためのエネルギー効率が悪い(通常0.1%程度)。
【0008】
(2)熱を発生させるために大電流電源が必要となり、コストが高くなるとともに、大きな設備(装置の大型化)となってしまう。
【0009】
(3)カソード部分以外が溶解しないようにするため、水冷等の冷却機構が必要となる。
【0010】
(4)カソード部分が高熱になるため、残存する酸素・HOと反応してカソードが劣化あるいは消失してしまう。
【0011】
また、上記の問題を解決するために、冷陰極源を作製してX線発生装置とする場合には、高真空を必要とし、高電圧をカソード及びアノード部分にかけるとその部分に分子等が吸着して電子の放出が不安定になり、ひいては発生するX線が大きく揺らぐという問題点があった。
【0012】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、高効率化、小型化及び低価格化を図ることができ、また、より精密なX線測定装置を実現することができ、X線照射の被検体へのダメージも抑制可能なX線装置を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るX線装置は、次のように構成したものである。
【0014】
(1)X線管と、該X線管に高電圧を供給する高圧電源とを有し、前記X線管に流れる放電電流を制御する制御手段を備えた。
【0015】
(2)上記(1)において、制御手段は、X線管から発生したX線を検出する検出器と、その検出結果に応じて前記X線管の電流を可変する制御素子とからなるようにした。
【0016】
(3)上記(1)において、制御手段は、所定のパルスを発生するパルス発生器と、そのパルスによりX線管をパルス動作させる制御素子とからなるようにした。
【0017】
(4)上記(1)ないし(3)何れかにおいて、制御素子は、X線管と直列接続されたトランジスターとした。
【0018】
(5)上記(1)ないし(3)何れかにおいて、制御素子は、X線管と直列に接続されたオーストンスイッチであるようにした。
【0019】
(6)上記(5)において、オーストンスイッチを動作させるための光照射源は、発光ダイオードであるようにした。
【0020】
(7)上記(5)において、オーストンスイッチを動作させるための光照射源は、レーザーダイオードであるようにした。
【0021】
(8)上記(1)において、制御手段は、カソードに光を照射する光照射源と、この光照射源を制御する制御素子とからなるようにした。
【0022】
(9)上記(8)において、制御素子は、X線管から発生したX線を検出する検出器の検出結果に応じて光照射源の光照射を制御するようにした。
【0023】
(10)上記(8)において、制御素子は、パルス発生器からの所定のパルスにより光照射源を制御してX線管をパルス動作させるようにした。
【0024】
(11)上記(8)ないし(10)何れかにおいて、光照射源は、発光ダイオードからなるようにした。
【0025】
(12)上記(8)ないし(10)何れかにおいて、光照射源は、レーザーダイオードからなるようにした。
【0026】
(13)X線管と、該X線管に高電圧を供給する高圧電源とを有し、前記高圧電源は、前記X線管の電流を可変する制御機能を備えているようにした。
【0027】
(14)X線管と、該X線管に高電圧を供給する高圧電源とを有し、前記高圧電源は、前記X線管をパルス動作させる制御機能を備えているようにした。
【0028】
(15)上記(1)ないし(14)何れかにおいて、X線管は、2極構造であるようにした。
【0029】
(16)上記(1)ないし(14)何れかにおいて、X線管は、3極構造であるようにした。
【0030】
(17)上記(1)ないし(16)何れかにおいて、X線管のアノードは、マイクロフォーカスX線とするために先端部以外を絶縁体でコートした。
【0031】
(18)上記(1)ないし(17)何れかにおいて、X線管のアノードは、マイクロメートル以下の周期的ならびに非周期的微細構造パターンを有するようにした。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面について説明する。
【0033】
図1は本発明の第1の実施例の構成図であり、冷陰極源を用いたX線発生装置の概略構成を模式的に示している。
【0034】
同図において、1は直流の高圧電源で、X線管を構成する冷陰極源のカソード2と金属ターゲットを用いたアノード3の間に高電圧を印加する。4は上記X線管に直列接続された制御素子としての高耐圧FET(トランジスター)で、ゲートにコントローラ5が接続されており、X線管から発生されるX線を検出するX線検出器6の検出結果に応じてX線管に流れる電流を可変し、X線検出器6と共にX線管に流れる放電電流を制御する制御手段を構成している。
【0035】
本実施例では、ガラスチューブに金属のアノード3とカソード2を対向するように配置している。アノード3としては様々な金属が利用可能であり、このターゲットを変えることによって発生する特性X線のエネルギーも変化する。また、特性X線の他に加速電圧に応じて制動放射X線も発生する。
【0036】
カソード2としては、シリコンナノ構造体,CNT、GNF(グラファイトナノファイバー)及び金属や半導体を先鋭化させて電界集中を起こりやすくするようにしたスピント(Spindt)型電極を利用することができるが、パルス的なX線の発生を考える場合には、エミッション電流密度が大きく取れるCNT、GNFが好適である。
【0037】
上記のGNFは、例えば公開特許公報・特開2001−279441に示されるように、比較的大きな基板に均一に成膜形成することができる。またスピント型電極に代表される電界放射陰極においても、安定した放射電流特性を有したものを容易に得ることができる。
【0038】
また、負の電気親和力を有する材料、例えばAIN、BN、ダイヤモンド半導体などを利用することによって、低い電圧から電子放出が起こり、高効率で大きな電流密度を得ることができ、ひいては高輝度のX線を発生させることが可能となる。
【0039】
カソード2とアノード3間の距離は、フィールドエミッション(電界放出)の閾値電圧と発生させる特性X線(ターゲットに依存する)のエネルギーに依存するが、例えばCuとCNTターゲットの組み合わせを用いた場合、CuとCNTの間には10kV以上の電圧をかけないと特性X線が発生しないので、CNTの閾値電圧が4V/μm程度であることから、大体3mm程度の間隔を必要とする。
【0040】
したがって、上記のような間隔でアノード3とカソード2を真空中で配置する。このとき、真空容器としてガラス管を使用する場合には、低エネルギー(2keV−20keV)領域のX線の透過率は悪いので、ガラスに穴あけ加工等を施して、その孔をベリリウム、グラファイト、ポリイミド、アルミニウム、チッカボロン等の薄膜で真空漏れのないように塞ぐ必要がある。
【0041】
このとき、例えば一番安価なポリイミド膜を使用する場合、CuKa、8.04keVのエネルギーで、吸収係数αは6.68cm−1となるので、80%程度の透過率を得るためには、330μm程度の厚さのポリイミドフィルムを使用することが可能となる。
【0042】
そして、上記のようなガラス管を真空ポンプを使用して10−1から10−8torrに引き封じることによって、X線発生装置が完成する。また、発生するX線をマイクロフォーカスにしたい場合は、アノード電極を先鋭化し、先端以外を図11に示すように、テフロン(R)あるいはエナメル等の絶縁材料でコートすることによって、アノード先端部のみに電界集中が起こり、冷陰極から引き出された電子が、被覆していない先端部分に衝突するため、効率良く先端の微小部位からX線が発生し、マイクロフォーカスX線とすることが可能となる。
【0043】
このとき、電子の阻止能と加速電圧の関係は、Cu電極の場合、50keV電子の阻止能は5×10−3(g/cm)であり、またCuの密度は8.94(g/cm)とわかっているので、これらの数値より50keV電子の到達距離は5.6μm程度となる。また、X線発生装置の真空度を保っておきたいときは、ガラスチューブの中にTi等の金属からなるゲッター材を一緒に封入して、真空にしておくと良い。
【0044】
このようにして作製したX線発生装置のX線発生部のグラウンド側にトランジスター(実施例ではFET4)を挿入してカソード2とグラウンド間に流れる電流を外部変調することによって、図2に示すようにX線強度を安定化することが可能になるとともに、図4に示すようにX線を高速で変調することも可能になる。このとき、流れる電流量を精密にコントロールできる高耐圧トランジスターを選択する必要がある。例えば、流れる電流量がマイクロアンペア(μA)の場合、10〜100nA程度の制御性を必要とする。
【0045】
図2は本実施例の動作を示す波形図であり、(a)はFET4がないときのX線強度の時間変化、(b)はFET4を外付けしたときのX線強度の時間変化をそれぞれ示している。
【0046】
次に、図1に示すX線を安定化する装置について説明する。上記の方法によって作製したX線源をフィードバックループを形成することによって安定化を図る。すなわち、X線強度を検出するためのX線検出器6によって現在発生しているX線強度をリアルタイムでモニターする。このとき発生しているX線強度は、図2の(a)に示すように非常に大きく揺らいでいるので、この揺らぎを安定化させるようにFET4に流れる電流量を検出器6の出力を受けて制御するようにする。
【0047】
例えば、正極性のトランジスターを利用する場合、X線出力が下がった場合、ゲート電圧を上げてアノード‐カソード間により多くの電流が流れるようにフィードバックをかける。このとき、フィードバック回路の時定数を適当に調節しないと、かえって揺らぎが大きくなる場合がある(発振現象として既知)。このようにフィードバック回路を形成して安定化を図ることによって、図2の(b)に示すように安定化した出力を得ることができる。
【0048】
図3は本発明の第2の実施例の構成を示す図であり、図1と同一符号は同一構成要素を示している。本実施例は、パルスX線発生装置を構成するもので、上記実施例のX線安定化装置におけるX線モニター、フィードバック回路に代えて、所望の電気的パルスをトランジスターに印加できるようなパルス発生器7を使用している。このことによって、アノード‐カソード間に流れる電流をパルス的に制御し、ひいては図4の(a)に示すように、パルス発生器7に追随したパルスX線を発生させることができる。図4の(a)、(b)は本実施例の動作を示す波形図である。
【0049】
図4では、X線の変調周波数としてkHz程度の結果を示している。これは、一般的なX線検出器の時間分解能がこの程度になっているためであり、X線発生システムの応答速度はもっと高速であることが可能で、MHz以上の変調を行うことが可能である。
【0050】
以上の例では、アノード‐カソードのみを有する2極構造のX線管について説明したが、上述の効果はグリッドを有する3極構造(アノード、カソード、グリッド)のX線管に対しても同様に得ることができる。
【0051】
また、半導体カソードを利用することによって、上記のトランジスターを冷陰極源と一体化して作製することが可能であり、よりコンパクト、低価格化を図ることが可能となる。
【0052】
図9は本発明の第3の実施例を示す構成図である。本実施例では、第1の実施例で使用したトランジスターに変えて、オーストンスイッチ(Auston Switch)11を挿入して、カソードとグラウンド間に流れる電流を外部変調することによって、第1の実施例と同様にX線強度を安定化することが可能となる。
【0053】
ここで、オーストンスイッチ11とは、光スイッチの一種であり、ほぼ絶縁性の半導体に断線(断線部のギャップはおおむね1−10micron)した金属電極を設け、この断線部位にエネルギーギャップ以上の光を半導体発光素子(LED)あるいは半導体レーザーを利用して照射することによってキャリアを発生させ、ひいては断線状態から導通状態に変化させるものである(例えば,光学,1997年,26巻,2号,86p,参照)。
【0054】
図10は本発明の第4の実施例の構成を示す図であり、図9と同一符号は同一構成要素を示している。本実施例は、パルスX線発生装置を構成するもので、上記実施例のX線安定化装置におけるX線モニター、フィードバック回路に代えて、所望の電気的パルスをオーストンスイッチに印加できるようなパルス発生器7を利用している。このことによって、アノード−カソード間に流れる電流をパルス的に制御し、ひいては、図4の(a)、(b)に示す結果と同様な、パルス発生器7に追随したパルスX線を発生させることができる。
【0055】
図5は本発明の第5の実施例の構成を示す図である。本実施例は、冷陰極源にLED(発光ダイオード)光あるいはLD(レーザーダイオード)光を照射して発生するエミッション電流を制御し、ひいては発生するX線強度を安定化させるようにしたものである。同図中、8はその光照射源、9はこれを制御するコントローラである。
【0056】
光照射によってX線発生系を制御するためには、バンドギャップ以上の光を照射して電子を生成し制御するため、電子のないP型あるいは真性半導体がリーク電流も少なく光照射して電子放出を起こさせるには好適な材料となる。ここでは、冷陰極源としてP型GaAs半導体を前述のスピント(Spindt)型に先鋭化させた電極について説明する。
【0057】
カソード2とアノード3の問に特性X線が発生するぐらいの電界をかけておく。ただし、P型半導体を用いているので、電子放出はN型半導体と比較して起こりにくくなっている。このとき、GaAs半導体のバンドギャップ以上のエネルギーを有する光をこのカソード2に図に示すように、例えば裏面から照射することによって、大量の電子をP型半導体中に生成することが可能となる。GaAs半導体は移動度が大きいので(6000cm/Vs)、カソード2の厚さにはそれほど冷陰極放出現象に依存しないが、カソード2に対して照射する光の波長の光吸収係数を考えてカソード2の厚さを選択する(exp(−αd)=0.1から0.01 ただし、αは照射光波長に対する吸収係数、dはカソード2の厚さ)。
【0058】
このように、光照射によって、電子放出を起こすことができ、ひいては照射する光強度を制御することによって、エミッション電流を制御することが可能となる。このため、前述の実施例と同様に、X線モニター、コントローラ9、光照射源8、カソード2の間でフィードバックループを形成することによって、発生するX線の強度を安定化することが可能となる。
【0059】
図6は本発明の第6の実施例の構成を示す図である。本実施例では、光照射によってパルスX線発生装置を構成するために、上述のX線安定化装置におけるX線モニター、フィードバック回路に代えて、所望の電気的パルスをコントローラ9に印加できるようなパルス発生器7を使用している。これによって、光照射によりアノード−カソード間にパルス的な電流発生を行うことができ、ひいては図4の(a)に示すようなパルス発生器7に追随したパルスX線を発生することができる。
【0060】
このとき、より短いパルス発生を行うためには、カソード2に高速フォトダイオード技術をそのまま適用することが可能である。すなわち、光吸収による電子輸送現象を利用することができ、この単一走行キャリアフォトダイオードの技術を適用することによって、300GHz程度の高速変調が可能である。
【0061】
上記の単一走行キャリアフォトダイオードは、電子のみを活性なキャリアとして用いる動作機構を持つもので、高い電子移動度によりキャリア空間電荷量が抑制され、電界変調効果も低減されるので、帯域を確保しつつ高電流、低電圧動作が可能となるものである。
【0062】
また、半導体カソードを利用することによって、上述の発光部と冷陰極源とを一体化して作製することが可能であり、よりコンパクト化、低価格化を図ることができる。なお、上記の例ではGaAsカソードの場合について説明したが、材料はこれに限るものではなく、I−VII、II−VI、III−V、IV属半導体、金属材料、炭素系材料全般にこの技術を適用可能である。
【0063】
以上は、アノード−カソードのみを有する2極構造のX線管について説明したが、上述の効果はグリッドを有する3極構造のX線管に対しても同様の効果を得ることができる。
【0064】
図7及び図8は本発明の第7の実施例及び第8の実施例の構成を示す図である。
【0065】
図中、10はカソード2とアノード3の間に高電圧を印加する高圧電源で、X線管を制御する制御機能を持っており、図7に示す高圧電源10はX線検出器6の検出結果に基づいてX線管の電流を可変する制御機能を有し、図8に示す高圧電源10はパルス発生器7からの所定のパルスによりX線管をパルス動作させる制御機能を有している。
【0066】
本発明は、上述の実施例のように、トランジスター技術、光照射技術を用いなくても高圧電源自体を制御可能なようにしておけば、X線強度の安定化を図ることができ、またX線を高速変調、パルスX線の発生等を行うことが可能である。その際、1KV以上の高圧電源を変調するためには、トランジスター、LED等を用いた値段と比較して、非常に高価な装置となる。
【0067】
また、上記実施例に拘らず、一般的にアノードに特別な工夫を行わないと、入力パワーに対して発生するX線のパワー(外部取り出し量子効率)は0.1%程度となる。しかし、アノードに図12に示すような赤外線の発生、ひいては熱の発生を抑制するようなミクロな微細構造をエッチング等を利用して作り込んで共振器量子電磁力学効果を引き起こすことにより、入力パワーに対して発生するX線の発生パワー(外部取り出し量子効率)を1桁から2桁程度向上させることが可能となる。
【0068】
ここで述べる共振器量子電磁力学とは、同一温度に対する黒体輻射スペクトルの変調方法に関するものである。すなわち、通常の黒体輻射スペクトルは、3次元的に広がりを有する物体が、ある温度に加熱されたときに示すスペクトルであるが、物体を低次元化することによって、系の取り得る状態密度、共振周波数を変調することが可能となり、ひいては、同一温度に対する黒体輻射スペクトルを3次元の場合と比較して、低次元では大きく変調させることが可能となる。この原理を応用することによって、熱の発生を抑えたX線源を作製することが可能となる。
【0069】
例えば白熱電球においては、赤外線の放射を抑えるためにフィラメント表面にナノメートル領域の周期的パターンを加工し、可視光のみを外部へ取り出す方式のものが考案されている。
【0070】
以上、本発明の各実施例について説明したが、上述の実施例によれば、簡易な構成で、高効率化、小型化及び低価格化を図ることができ、また、より精密なX線測定装置を実現することができ、X線照射の被検体へのダメージも抑制可能になる。
【0071】
すなわち、次のような作用効果を得ることができる。
【0072】
(1)熱電子を利用するX線発生装置と比較して、冷陰極源を使用することによって、高効率、小型化、低価格化が図れる。
【0073】
(2)従来の熱カソードを利用するX線発生装置でX線をパルス発生的にする場合は、シャッター方式のため、パルス幅は、msのオーダーであるが、冷陰極源と本発明を組み合わせることによって、3桁から6桁程度パルス幅を短くすることが可能となる。同時に、低価格な装置で超短パルスX線を発生することが可能となる。
【0074】
(3)従来の冷陰極源を利用したX線発生装置では安定化に問題があったが、本発明を利用して、簡単な装置でX線出力を安定化することができるので、より精密な測定装置を提供することができる。
【0075】
(4)従来の冷陰極源を利用したX線発生装置ではパルス発生が困難であったが、本発明を利用することにより、簡単な装置でパルスX線、変調X線を発生することができるので、X線を用いた従来にない検出技術を可能とすることができる。例えば、X線位相検出技術(ロックインアンプとの組み合わせによるより高精度な検出)、ダイナミカルなX線構造解析、X線回折、時間分解X線分光、時間分解蛍光X線分光等、様々な利用を考えることが可能である。また、パルス幅を自在に制御できるので、X線照射量を被検体にダメージを与えないようにコントロールすることが可能となる。
【0076】
(5)アノードに熱エネルギーへの変換過程を制御するような量子力学的な構造を作製しているので、従来より高効率にX線の発生が可能となる。
【0077】
なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、例えば各実施例を種々組み合わせた構成としても良い。また本発明は、例えばレントゲン装置、X線投影画像装置、XPS装置、XRD装置、時間分解X線分光装置、X線非破壊検査装置、X線リソグラフィー光源、X線殺菌装置、X線分光装置、小型SOR装置、X線樹脂硬化装置など、X線を必要とする各種装置に適用することができる。
【0078】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡易な構成で、高効率化、小型化及び低価格化を図ることができ、また、より精密なX線測定装置を実現することができ、X線照射の被検体へのダメージも抑制可能になるという効果がある。
【0079】
すなわち、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
【0080】
(1)熱電子を利用するX線発生装置と比較して、冷陰極源を使用することによって、高効率、小型化、低価格化が図れる。
【0081】
(2)従来の熱カソードを利用するX線発生装置でX線をパルス発生的にする場合は、シャッター方式のため、パルス幅は、msのオーダーであるが、冷陰極源と本特許を組み合わせることによって、3桁から6桁程度パルス幅を短くすることが可能となる。同時に、低価格な装置で超短パルスX線を発生することが可能となる。
【0082】
(3)従来の冷陰極源を利用したX線発生装置では安定化に問題があったが、本発明では簡単な装置でX線出力を安定化することができるので、より精密な測定装置を提供することができる。
【0083】
(4)従来の冷陰極源を利用したX線発生装置ではパルス発生が困難であったが、本発明では簡単な装置でパルスX線、変調X線を発生することができるので、X線を用いた、従来にない検出技術を可能とすることができる。例えば、X線位相検出技術(ロックインアンプとの組み合わせによるより高精度な検出)、ダイナミカルなX線構造解析、X線回折、時間分解X線分光、時間分解蛍光X線分光等、様々な利用を考えることが可能である。また、パルス幅を自在に制御できるので、X線照射量を被検体にダメージを与えないようにコントロールすることが可能となる。
【0084】
(5)アノードに熱エネルギーへの変換過程を制御するような量子力学的な構造を作製しているので、従来より高効率にX線の発生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の構成図
【図2】第1の実施例の動作を示す波形図
【図3】本発明の第2の実施例の構成図
【図4】第2の実施例の動作を示す波形図
【図5】本発明の第5の実施例の構成図
【図6】本発明の第6の実施例の構成図
【図7】本発明の第7の実施例の構成図
【図8】本発明の第8の実施例の構成図
【図9】本発明の第3の実施例の構成図
【図10】本発明の第4の実施例の構成図
【図11】実施例のアノード電極の形状例を示す説明図
【図12】アノードのミクロな微細構造を示す図
【符号の説明】
1 高圧電源
2 カソード
3 アノード
4 FET
5 コントローラ
6 X線検出器
7 パルス発生器
8 光照射源
9 コントローラ
10 高圧電源
11 オーストンスイッチ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention particularly relates to an X-ray apparatus using a cold cathode source for an X-ray tube.
[0002]
[Prior art]
As an apparatus for generating X-rays, an apparatus using thermoelectrons has been widely used. For example, as shown in Patent Publication Nos. 271093 and 271094, a target film that receives thermal electrons and emits X-rays is provided in a substrate formed of an X-ray-transparent material. And utilizes an electron emission phenomenon by a hot cathode. An X-ray apparatus using a cold cathode source is also known.
[0003]
X-rays are generated when electrons from the cathode collide with the anode under high voltage in a vacuum glass tube. The point where the tube voltage between the cathode and anode determines the X-ray transparency When the tube voltage is low, X-rays have a long wavelength with a low transmission power, and when the tube voltage is high, X-rays have a short wavelength with a high transmission power.
[0004]
Recently, an X-ray generator using a nanostructure has been put to practical use. This device, CNT those obtained by making the (carbon nanotube) and Spindt (Spindt) type cold cathode source using nanostructures, called cold emission (Cold emission), the cause electron emission 10 - Requires a high vacuum of 6 torr or less.
[0005]
The X-ray generator using the CNT described above uses a cold cathode electron emission source composed of CNT as a cathode as shown in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2001-250496. Thus, various problems caused by using the hot cathode can be solved.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the conventional X-ray generator utilizing thermionic electrons from the cathode as described above has the following problems.
[0007]
(1) Since a metal cathode such as W (tungsten) is heated from 2000 ° C. to 3000 ° C. to generate electrons, energy efficiency for generating electrons is low (generally about 0.1%).
[0008]
(2) A large current power supply is required to generate heat, which increases the cost and increases the size of the equipment (increased size of the apparatus).
[0009]
(3) A cooling mechanism such as water cooling is required to prevent the parts other than the cathode from melting.
[0010]
(4) Since the heat of the cathode portion is high, the cathode reacts with the remaining oxygen and H 2 O to deteriorate or disappear.
[0011]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, when a cold cathode source is manufactured and used as an X-ray generator, a high vacuum is required, and when a high voltage is applied to the cathode and anode portions, molecules and the like are applied to the portions. There is a problem that the emission of electrons becomes unstable due to the adsorption, and the generated X-ray fluctuates greatly.
[0012]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and can achieve high efficiency, miniaturization, and cost reduction with a simple configuration, and realize a more precise X-ray measurement device. It is an object of the present invention to provide an X-ray apparatus that can perform X-ray irradiation and can also suppress damage to a subject due to X-ray irradiation.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The X-ray apparatus according to the present invention is configured as follows.
[0014]
(1) An X-ray tube and a high-voltage power supply for supplying a high voltage to the X-ray tube, and control means for controlling a discharge current flowing through the X-ray tube are provided.
[0015]
(2) In the above (1), the control means comprises a detector for detecting X-rays generated from the X-ray tube, and a control element for varying the current of the X-ray tube according to the detection result. did.
[0016]
(3) In the above (1), the control means comprises a pulse generator for generating a predetermined pulse and a control element for pulsating the X-ray tube by the pulse.
[0017]
(4) In any of the above (1) to (3), the control element is a transistor connected in series with the X-ray tube.
[0018]
(5) In any one of the above (1) to (3), the control element is an Orston switch connected in series with the X-ray tube.
[0019]
(6) In the above (5), the light irradiation source for operating the Oston switch is a light emitting diode.
[0020]
(7) In the above (5), the light irradiation source for operating the Orston switch is a laser diode.
[0021]
(8) In the above (1), the control means includes a light irradiation source for irradiating the cathode with light, and a control element for controlling the light irradiation source.
[0022]
(9) In the above (8), the control element controls the light irradiation of the light irradiation source according to the detection result of the detector that detects the X-ray generated from the X-ray tube.
[0023]
(10) In the above (8), the control element controls the light irradiation source by a predetermined pulse from the pulse generator to cause the X-ray tube to perform a pulse operation.
[0024]
(11) In any one of the above (8) to (10), the light irradiation source is constituted by a light emitting diode.
[0025]
(12) In any one of the above (8) to (10), the light irradiation source is constituted by a laser diode.
[0026]
(13) An X-ray tube and a high-voltage power supply for supplying a high voltage to the X-ray tube, wherein the high-voltage power supply has a control function for varying the current of the X-ray tube.
[0027]
(14) An X-ray tube and a high-voltage power supply for supplying a high voltage to the X-ray tube, wherein the high-voltage power supply has a control function of pulsating the X-ray tube.
[0028]
(15) In any one of the above (1) to (14), the X-ray tube has a bipolar structure.
[0029]
(16) In any one of the above (1) to (14), the X-ray tube has a three-pole structure.
[0030]
(17) In any one of the above (1) to (16), the anode of the X-ray tube was coated with an insulator except for the tip to make microfocus X-ray.
[0031]
(18) In any one of the above (1) to (17), the anode of the X-ray tube has a periodic and aperiodic fine structure pattern of micrometer or less.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0033]
FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention, and schematically shows a schematic configuration of an X-ray generator using a cold cathode source.
[0034]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a DC high-voltage power supply for applying a high voltage between a cathode 2 of a cold cathode source constituting an X-ray tube and an anode 3 using a metal target. Reference numeral 4 denotes a high withstand voltage FET (transistor) as a control element connected in series to the X-ray tube. A controller 5 is connected to the gate, and an X-ray detector 6 for detecting X-rays generated from the X-ray tube. The control means for varying the current flowing through the X-ray tube in accordance with the detection result of, and controlling the discharge current flowing through the X-ray tube together with the X-ray detector 6.
[0035]
In this embodiment, a metal anode 3 and a cathode 2 are arranged on a glass tube so as to face each other. Various metals can be used as the anode 3, and the energy of characteristic X-rays generated by changing this target also changes. In addition to the characteristic X-rays, bremsstrahlung X-rays are generated according to the acceleration voltage.
[0036]
As the cathode 2, it is possible to use a silicon nanostructure, CNT, GNF (graphite nanofiber), and a Spindt electrode in which a metal or semiconductor is sharpened so that electric field concentration is easily caused. When considering generation of pulsed X-rays, CNT and GNF, which can provide a large emission current density, are preferable.
[0037]
The above-mentioned GNF can be uniformly formed on a relatively large substrate, as shown in, for example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2001-279441. Also, a field emission cathode represented by a Spindt-type electrode having a stable emission current characteristic can be easily obtained.
[0038]
Further, by using a material having a negative electric affinity, for example, AIN, BN, diamond semiconductor, or the like, electrons are emitted from a low voltage, and a high current density can be obtained with high efficiency. Can be generated.
[0039]
The distance between the cathode 2 and the anode 3 depends on the threshold voltage of field emission (field emission) and the energy of characteristic X-rays (depending on the target) to be generated. For example, when a combination of Cu and a CNT target is used, Since a characteristic X-ray is not generated unless a voltage of 10 kV or more is applied between Cu and CNT, an interval of approximately 3 mm is required since the threshold voltage of CNT is approximately 4 V / μm.
[0040]
Therefore, the anode 3 and the cathode 2 are arranged in a vacuum at the above intervals. At this time, when a glass tube is used as a vacuum container, since the transmittance of X-rays in a low energy (2 keV-20 keV) region is poor, the glass is perforated or the like, and the holes are made of beryllium, graphite, polyimide, or the like. It is necessary to block with a thin film such as aluminum, titanium or boron to prevent vacuum leakage.
[0041]
At this time, for example, when the cheapest polyimide film is used, the absorption coefficient α becomes 6.68 cm −1 with CuKa and the energy of 8.04 keV. It is possible to use a polyimide film having a thickness of the order.
[0042]
Then, the glass tube as described above is sealed at 10 -1 to 10 -8 torr using a vacuum pump to complete the X-ray generator. If it is desired to focus the generated X-rays on micro focus, the anode electrode is sharpened, and the other end is coated with an insulating material such as Teflon (R) or enamel as shown in FIG. Electric field concentration occurs, and electrons extracted from the cold cathode collide with the uncoated tip portion, so that X-rays are efficiently generated from a minute portion at the tip, and can be converted into microfocus X-rays. .
[0043]
At this time, the relationship between the stopping power of electrons and the accelerating voltage is as follows. In the case of a Cu electrode, the stopping power of 50 keV electrons is 5 × 10 −3 (g / cm 2 ), and the density of Cu is 8.94 (g / cm 2 ). cm 3 ), the reach of 50 keV electrons is about 5.6 μm from these figures. When it is desired to maintain the degree of vacuum of the X-ray generator, it is preferable to enclose a getter material made of a metal such as Ti in a glass tube to make a vacuum.
[0044]
By inserting a transistor (FET 4 in this embodiment) on the ground side of the X-ray generation unit of the X-ray generation device thus manufactured and externally modulating the current flowing between the cathode 2 and the ground, as shown in FIG. In addition to stabilizing the X-ray intensity, the X-ray can be modulated at a high speed as shown in FIG. At this time, it is necessary to select a high breakdown voltage transistor that can precisely control the amount of current flowing. For example, when the amount of flowing current is microamperes (μA), controllability of about 10 to 100 nA is required.
[0045]
2A and 2B are waveform diagrams showing the operation of the present embodiment. FIG. 2A shows the time change of the X-ray intensity when the FET 4 is not provided, and FIG. 2B shows the time change of the X-ray intensity when the FET 4 is externally attached. Is shown.
[0046]
Next, an apparatus for stabilizing X-rays shown in FIG. 1 will be described. The X-ray source manufactured by the above method is stabilized by forming a feedback loop. That is, the X-ray intensity currently being generated by the X-ray detector 6 for detecting the X-ray intensity is monitored in real time. Since the X-ray intensity generated at this time fluctuates greatly as shown in FIG. 2A, the amount of current flowing through the FET 4 is received by the output of the detector 6 so as to stabilize the fluctuation. Control.
[0047]
For example, when a transistor having a positive polarity is used, when the X-ray output decreases, the gate voltage is increased and feedback is applied so that more current flows between the anode and the cathode. At this time, if the time constant of the feedback circuit is not properly adjusted, the fluctuation may be rather large (known as an oscillation phenomenon). By forming a feedback circuit in this way and stabilizing, it is possible to obtain a stabilized output as shown in FIG.
[0048]
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components. In this embodiment, a pulse X-ray generator is constructed. In place of the X-ray monitor and feedback circuit in the X-ray stabilizer of the above embodiment, a pulse generator capable of applying a desired electric pulse to a transistor is used. The container 7 is used. As a result, the current flowing between the anode and the cathode can be controlled in a pulse manner, and as a result, as shown in FIG. 4A, a pulse X-ray that follows the pulse generator 7 can be generated. FIGS. 4A and 4B are waveform diagrams showing the operation of the present embodiment.
[0049]
FIG. 4 shows a result of about kHz as the X-ray modulation frequency. This is because the time resolution of a general X-ray detector is at this level, and the response speed of the X-ray generation system can be faster, and modulation over MHz can be performed. It is.
[0050]
In the above example, an X-ray tube having a two-electrode structure having only an anode and a cathode has been described. However, the above-described effect is similarly obtained for an X-ray tube having a three-electrode structure having a grid (anode, cathode, grid). Obtainable.
[0051]
In addition, by using a semiconductor cathode, the above-described transistor can be integrated with a cold cathode source and can be manufactured, so that a more compact and lower cost can be achieved.
[0052]
FIG. 9 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, an Auston switch (Auston Switch) 11 is inserted in place of the transistor used in the first embodiment, and the current flowing between the cathode and the ground is externally modulated. It is possible to stabilize the X-ray intensity in the same manner as described above.
[0053]
Here, the Orston switch 11 is a kind of an optical switch, and a metal electrode that has been disconnected (a gap of the disconnected portion is generally 1-10 micron) is provided on a substantially insulating semiconductor, and a light having an energy gap equal to or larger than the energy gap is provided at the disconnected portion. Is irradiated by using a semiconductor light emitting element (LED) or a semiconductor laser to generate carriers, and thereby change from a disconnected state to a conductive state (for example, Optics, 1997, Vol. 26, No. 2, 86p). ,reference).
[0054]
FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the fourth embodiment of the present invention, and the same reference numerals as in FIG. 9 indicate the same components. In this embodiment, a pulse X-ray generator is configured. Instead of the X-ray monitor and the feedback circuit in the X-ray stabilizing device of the above-described embodiment, a desired electric pulse can be applied to the Ooston switch. A pulse generator 7 is used. As a result, the current flowing between the anode and the cathode is controlled in a pulsed manner, and as a result, a pulse X-ray following the pulse generator 7 is generated, similar to the results shown in FIGS. 4A and 4B. be able to.
[0055]
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the emission current generated by irradiating the LED (light emitting diode) light or the LD (laser diode) light to the cold cathode source is controlled, and the generated X-ray intensity is stabilized. . In the figure, 8 is a light irradiation source, and 9 is a controller for controlling the light irradiation source.
[0056]
In order to control the X-ray generation system by irradiating light, it is necessary to irradiate light above the band gap to generate and control electrons. Therefore, a P-type or intrinsic semiconductor without electrons emits electrons by irradiating light with little leakage current. This is a suitable material to cause the occurrence. Here, an electrode in which a P-type GaAs semiconductor is sharpened to the above-mentioned Spindt type as a cold cathode source will be described.
[0057]
An electric field that generates characteristic X-rays is applied between the cathode 2 and the anode 3. However, since a P-type semiconductor is used, electron emission is less likely to occur than in an N-type semiconductor. At this time, a large amount of electrons can be generated in the P-type semiconductor by irradiating the cathode 2 with light having energy equal to or larger than the band gap of the GaAs semiconductor, for example, from the back surface as shown in FIG. Since the GaAs semiconductor has a high mobility (6000 cm 2 / Vs), the thickness of the cathode 2 does not depend much on the cold cathode emission phenomenon. 2 is selected (exp (−αd) = 0.1 to 0.01, where α is the absorption coefficient for the irradiation light wavelength and d is the thickness of the cathode 2).
[0058]
As described above, electron emission can be caused by light irradiation, and emission current can be controlled by controlling irradiation light intensity. Therefore, similarly to the above-described embodiment, it is possible to stabilize the intensity of the generated X-rays by forming a feedback loop between the X-ray monitor, the controller 9, the light irradiation source 8, and the cathode 2. Become.
[0059]
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the sixth embodiment of the present invention. In the present embodiment, in order to configure a pulse X-ray generator by irradiating light, a desired electric pulse can be applied to the controller 9 instead of the X-ray monitor and feedback circuit in the above-described X-ray stabilizer. A pulse generator 7 is used. As a result, a pulse-like current can be generated between the anode and the cathode by light irradiation, and a pulse X-ray that follows the pulse generator 7 as shown in FIG. 4A can be generated.
[0060]
At this time, in order to generate a shorter pulse, the high-speed photodiode technology can be directly applied to the cathode 2. That is, the electron transport phenomenon caused by light absorption can be used, and high-speed modulation of about 300 GHz can be performed by applying the technology of the single traveling carrier photodiode.
[0061]
The above-mentioned single traveling carrier photodiode has an operation mechanism using only electrons as active carriers. The carrier mobility is suppressed by the high electron mobility, and the electric field modulation effect is reduced, so the band is secured. In addition, high-current and low-voltage operation is possible.
[0062]
In addition, by using the semiconductor cathode, the above-described light emitting unit and the cold cathode source can be integrally manufactured, and further reduction in size and cost can be achieved. In the above example, the case of a GaAs cathode has been described, but the material is not limited to this, and this technology is generally applied to I-VII, II-VI, III-V, IV group semiconductors, metal materials, and carbon-based materials. Is applicable.
[0063]
In the above, the description has been given of the X-ray tube having the two-electrode structure having only the anode and the cathode. However, the same effect can be obtained for the X-ray tube having the three-electrode structure having the grid.
[0064]
FIGS. 7 and 8 are diagrams showing the configuration of the seventh and eighth embodiments of the present invention.
[0065]
In the figure, reference numeral 10 denotes a high-voltage power supply for applying a high voltage between the cathode 2 and the anode 3 and has a control function for controlling the X-ray tube. The high-voltage power supply 10 shown in FIG. The high-voltage power supply 10 shown in FIG. 8 has a control function of pulsating the X-ray tube by a predetermined pulse from the pulse generator 7. .
[0066]
The present invention can stabilize the X-ray intensity if the high-voltage power supply itself can be controlled without using the transistor technology and the light irradiation technology as in the above-described embodiment. It is possible to perform high-speed modulation of a line, generate a pulse X-ray, and the like. At that time, in order to modulate a high-voltage power supply of 1 KV or more, it becomes a very expensive device as compared with a price using a transistor, an LED, or the like.
[0067]
Regardless of the above-described embodiment, unless special measures are taken for the anode, the power of the X-rays (external quantum efficiency) generated with respect to the input power is generally about 0.1%. However, by producing a microscopic microstructure that suppresses the generation of infrared rays and, as a result, heat as shown in FIG. , It is possible to improve the generation power (external quantum efficiency) of X-rays generated by about one to two orders of magnitude.
[0068]
The cavity quantum electrodynamics described herein relates to a method of modulating a blackbody radiation spectrum at the same temperature. That is, a normal blackbody radiation spectrum is a spectrum that is shown when an object having a three-dimensional spread is heated to a certain temperature, but by reducing the size of the object, the state density that the system can take, It is possible to modulate the resonance frequency and, as a result, to greatly modulate the blackbody radiation spectrum at the same temperature in a lower dimension than in a three-dimensional case. By applying this principle, it becomes possible to manufacture an X-ray source in which generation of heat is suppressed.
[0069]
For example, in incandescent lamps, a method has been devised in which a periodic pattern in the nanometer region is processed on the filament surface to suppress infrared radiation, and only visible light is extracted to the outside.
[0070]
As described above, each embodiment of the present invention has been described. According to the above-described embodiment, it is possible to achieve high efficiency, miniaturization, and low cost with a simple configuration, and more accurate X-ray measurement. The apparatus can be realized, and damage to the subject due to X-ray irradiation can be suppressed.
[0071]
That is, the following operation and effect can be obtained.
[0072]
(1) Compared to an X-ray generator using thermoelectrons, the use of a cold cathode source can achieve higher efficiency, smaller size, and lower cost.
[0073]
(2) When X-rays are pulse-generated by a conventional X-ray generator using a hot cathode, the pulse width is on the order of ms because of the shutter system, but the cold cathode source is combined with the present invention. This makes it possible to shorten the pulse width by about three to six digits. At the same time, it becomes possible to generate ultrashort pulse X-rays with a low-cost device.
[0074]
(3) The conventional X-ray generator using a cold cathode source has a problem in stabilization. However, the present invention can be used to stabilize the X-ray output with a simple device, so that more accurate X-ray output can be achieved. A simple measuring device.
[0075]
(4) Pulse generation was difficult in a conventional X-ray generator using a cold cathode source, but by using the present invention, pulse X-rays and modulated X-rays can be generated with a simple device. Therefore, an unprecedented detection technique using X-rays can be realized. For example, various applications such as X-ray phase detection technology (more accurate detection by combination with a lock-in amplifier), dynamic X-ray structure analysis, X-ray diffraction, time-resolved X-ray spectroscopy, time-resolved X-ray fluorescence spectroscopy, etc. It is possible to think. In addition, since the pulse width can be freely controlled, it becomes possible to control the X-ray irradiation amount so as not to damage the subject.
[0076]
(5) Since a quantum mechanical structure that controls the process of converting heat energy is formed on the anode, X-rays can be generated with higher efficiency than before.
[0077]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and for example, may be configured by variously combining the embodiments. Further, the present invention provides, for example, an X-ray apparatus, an X-ray projection imaging apparatus, an XPS apparatus, an XRD apparatus, a time-resolved X-ray spectrometer, an X-ray nondestructive inspection apparatus, an X-ray lithography light source, an X-ray sterilizer, an X-ray spectrometer, The present invention can be applied to various devices that require X-rays, such as a small SOR device and an X-ray resin curing device.
[0078]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, with a simple configuration, high efficiency, miniaturization, and cost reduction can be achieved, and a more precise X-ray measurement device can be realized. There is an effect that damage to the subject due to the radiation can be suppressed.
[0079]
That is, according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0080]
(1) Compared to an X-ray generator using thermoelectrons, the use of a cold cathode source can achieve higher efficiency, smaller size, and lower cost.
[0081]
(2) When X-rays are pulse-generated by a conventional X-ray generator using a hot cathode, the pulse width is on the order of ms because of the shutter system, but the cold cathode source and this patent are combined. This makes it possible to shorten the pulse width by about three to six digits. At the same time, it becomes possible to generate ultrashort pulse X-rays with a low-cost device.
[0082]
(3) The conventional X-ray generator using a cold cathode source has a problem in stabilization, but the present invention can stabilize the X-ray output with a simple device. Can be provided.
[0083]
(4) It is difficult to generate a pulse with a conventional X-ray generator using a cold cathode source. However, according to the present invention, a simple device can generate pulse X-rays and modulated X-rays. An unprecedented detection technique used can be made possible. For example, various applications such as X-ray phase detection technology (more accurate detection by combination with a lock-in amplifier), dynamic X-ray structure analysis, X-ray diffraction, time-resolved X-ray spectroscopy, time-resolved X-ray fluorescence spectroscopy, etc. It is possible to think. Further, since the pulse width can be freely controlled, it becomes possible to control the X-ray irradiation amount so as not to damage the subject.
[0084]
(5) Since a quantum mechanical structure that controls the process of converting to heat energy is formed on the anode, X-rays can be generated with higher efficiency than before.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a waveform diagram showing the operation of the first embodiment; FIG. 3 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention; FIG. 5 is a waveform diagram showing the operation of the second embodiment. FIG. 5 is a configuration diagram of a fifth embodiment of the present invention. FIG. 6 is a configuration diagram of a sixth embodiment of the present invention. FIG. 8 is a block diagram of an eighth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a block diagram of a third embodiment of the present invention. FIG. 10 is a block diagram of a fourth embodiment of the present invention. FIG. 11 is an explanatory view showing an example of the shape of an anode electrode in an embodiment. FIG. 12 is a view showing a microscopic fine structure of an anode.
1 High voltage power supply 2 Cathode 3 Anode 4 FET
5 Controller 6 X-ray detector 7 Pulse generator 8 Light irradiation source 9 Controller 10 High voltage power supply 11 Orston switch

Claims (18)

X線管と、該X線管に高電圧を供給する高圧電源とを有し、前記X線管に流れる放電電流を制御する制御手段を備えたことを特徴とするX線装置。An X-ray apparatus comprising: an X-ray tube; a high-voltage power supply for supplying a high voltage to the X-ray tube; and control means for controlling a discharge current flowing through the X-ray tube. 制御手段は、X線管から発生したX線を検出する検出器と、その検出結果に応じて前記X線管の電流を可変する制御素子とからなることを特徴とする請求項1記載のX線装置。2. An X-ray detector according to claim 1, wherein said control means comprises a detector for detecting X-rays generated from the X-ray tube, and a control element for varying the current of said X-ray tube according to the detection result. Line equipment. 制御手段は、所定のパルスを発生するパルス発生器と、そのパルスによりX線管をパルス動作させる制御素子とからなることを特徴とする請求項1記載のX線装置。2. The X-ray apparatus according to claim 1, wherein the control means comprises a pulse generator for generating a predetermined pulse, and a control element for pulsating the X-ray tube by the pulse. 制御素子は、X線管と直列接続されたトランジスターであることを特徴とする請求項1ないし3何れか記載のX線装置。4. The X-ray apparatus according to claim 1, wherein the control element is a transistor connected in series with the X-ray tube. 制御素子は、X線管と直列に接続されたオーストンスイッチであることを特徴とする請求項請求項1ないし3何れか記載のX線装置。The X-ray apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the control element is an Oston switch connected in series with the X-ray tube. オーストンスイッチを動作させるための光照射源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項5記載のX線装置。The X-ray apparatus according to claim 5, wherein the light irradiation source for operating the Orston switch is a light emitting diode. オーストンスイッチを動作させるための光照射源は、レーザーダイオードであることを特徴とする請求項5記載のX線装置。The X-ray apparatus according to claim 5, wherein the light irradiation source for operating the Orston switch is a laser diode. 制御手段は、カソードに光を照射する光照射源と、この光照射源を制御する制御素子とからなることを特徴とする請求項1記載のX線装置。2. The X-ray apparatus according to claim 1, wherein the control means comprises a light irradiation source for irradiating the cathode with light, and a control element for controlling the light irradiation source. 制御素子は、X線管から発生したX線を検出する検出器の検出結果に応じて光照射源の光照射を制御することを特徴とする請求項8記載のX線装置。The X-ray apparatus according to claim 8, wherein the control element controls light irradiation of the light irradiation source according to a detection result of a detector that detects X-rays generated from the X-ray tube. 制御素子は、パルス発生器からの所定のパルスにより光照射源を制御してX線管をパルス動作させることを特徴とする請求項8記載のX線装置。9. The X-ray apparatus according to claim 8, wherein the control element controls the light irradiation source by a predetermined pulse from the pulse generator to cause the X-ray tube to perform a pulse operation. 光照射源は、発光ダイオードからなることを特徴とする請求項8ないし10何れか記載のX線装置。11. The X-ray apparatus according to claim 8, wherein the light irradiation source comprises a light emitting diode. 光照射源は、レーザーダイオードからなることを特徴とする請求項8ないし10何れか記載のX線装置。The X-ray apparatus according to any one of claims 8 to 10, wherein the light irradiation source comprises a laser diode. X線管と、該X線管に高電圧を供給する高圧電源とを有し、前記高圧電源は、前記X線管の電流を可変する制御機能を備えていることを特徴とするX線装置。An X-ray apparatus comprising: an X-ray tube; and a high-voltage power supply for supplying a high voltage to the X-ray tube, wherein the high-voltage power supply has a control function for varying a current of the X-ray tube. . X線管と、該X線管に高電圧を供給する高圧電源とを有し、前記高圧電源は、前記X線管をパルス動作させる制御機能を備えていることを特徴とするX線装置。An X-ray apparatus comprising: an X-ray tube; and a high-voltage power supply that supplies a high voltage to the X-ray tube, wherein the high-voltage power supply has a control function of performing a pulse operation of the X-ray tube. X線管は、2極構造であることを特徴とする請求項1ないし14何れか記載のX線装置。The X-ray apparatus according to any one of claims 1 to 14, wherein the X-ray tube has a bipolar structure. X線管は、3極構造であることを特徴とする請求項1ないし14何れか記載のX線装置。15. The X-ray apparatus according to claim 1, wherein the X-ray tube has a three-pole structure. X線管のアノードは、マイクロフォーカスX線とするために先端部以外を絶縁体でコートしたことを特徴とする請求項1ないし16何れか記載のX線装置。The X-ray apparatus according to any one of claims 1 to 16, wherein an anode of the X-ray tube is coated with an insulator except for a tip portion to obtain microfocus X-rays. X線管のアノードは、マイクロメートル以下の周期的ならびに非周期的微細構造パターンを有することを特徴とする請求項1ないし17何れか記載のX線装置。The X-ray apparatus according to any one of claims 1 to 17, wherein the anode of the X-ray tube has a periodic and aperiodic microstructure pattern of micrometer or less.
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