Ｘ線発生装置
【課題】 マイクロフォーカス型Ｘ線管におけるリーク電流に起因するＸ線管の劣化等についても判定可能としたＸ線発生装置を提供する。
【解決手段】 管体１０内にカソード１２と第１、第２グリッド電極１３、１４と、ターゲット１５とを有し、カソード１２から発せられた電子を第１、第２グリッド電極１３、１４により放出量の調整と収束を行い、ターゲット１５へと衝突させてＸ線を放出させるＸ線発生装置１において、カソード１２に対向する第１グリッド電極１３に流れる電流（グリッド電流）を電流検出回路２１により測定し、予め設定した電流しきい値と比較して比較結果を通信端子３等から出力することで、Ｘ線管１の劣化を判定する。
【解決手段】 管体１０内にカソード１２と第１、第２グリッド電極１３、１４と、ターゲット１５とを有し、カソード１２から発せられた電子を第１、第２グリッド電極１３、１４により放出量の調整と収束を行い、ターゲット１５へと衝突させてＸ線を放出させるＸ線発生装置１において、カソード１２に対向する第１グリッド電極１３に流れる電流（グリッド電流）を電流検出回路２１により測定し、予め設定した電流しきい値と比較して比較結果を通信端子３等から出力することで、Ｘ線管１の劣化を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線発生装置に関し、特に、Ｘ線検査機器等に組み込まれて用いられるＸ線発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の非破壊検査等にＸ線検査装置が用いられている。こうしたＸ線検査装置では、Ｘ線の発生源としてＸ線管を利用したＸ線発生装置が使用される。Ｘ線管は、長期間利用していると管体内部の真空度の劣化や電極等の劣化によりＸ線量が少なくなったり、あるいは所定以上のＸ線量になる。製品の製造ライン中にこうしたＸ線検査装置が組み込まれている（インライン）場合、Ｘ線管が劣化すると、検査精度が低下してしまううえ、その交換のために製造ライン自体を停止させる必要が生ずる。そこで、使用中のＸ線管の劣化や寿命を判定する技術が検討されている（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
特許文献１記載の技術は、一定量の電子放出量を得るように調整される制御格子電圧をモニタリングすることで劣化度合いを判定する。つまり、モニタリングした格子電圧値と予め設定した所定電圧値を比較することで、Ｘ線管の交換や寿命判定の判断材料とするものである。この場合、電子源の電子放出能の低下を制御格子電圧の変動によって判定していることとなる。
【特許文献１】特許第２５９４２００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、マイクロフォーカス型といわれるＸ線発生装置の需要が増えてきている。このマイクロフォーカス型のＸ線発生装置においては、Ｘ線焦点を微小化し、また、Ｘ線焦点（Ｘ線発生点）から被検体までの距離（ＦＯＤ：Focus-Object-Distance）を短くすることによって低出力でも所望の拡大率を得られ、かつ、解像度が高い鮮明なＸ線画像を取得できるようにして、Ｘ線検査装置の小型化と被検体の被爆量低下とともに遮蔽設備の小型化を実現するものである。
【０００５】
この種のマイクロフォーカス型Ｘ線発生装置に用いられるＸ線管においては、Ｘ線焦点の微小化、あるいはＦＯＤを短くするため電子銃部を小型化する必要がある。そのため、電子源であるカソードと電子流調整電極であるグリッド電極の中でもカソードと直接対向して配置されるグリッド電極（カソードと最も近接配置されるグリッド電極）との間および各グリッド電極相互間の距離が近接することとなり、わずかな電気的変動によってでも各電極間で放電しやすくなったり、リーク電流が発生しやすくなっている。そのため、各電極間における所望の電位差の保持ができなくなることがあり、電子銃部において所望の電子放出能を得ることが困難になる。
【０００６】
発明者らは、上述した制御格子電圧をモニタリングする手法では、このリーク電流によるＸ線管の劣化および寿命を判定することが困難であることを見出した。というのも、上述した制御格子電圧をモニタリングする手法では、電子源の電子放出能の低下を補うために、管電流情報を制御格子電圧制御にフィードバックしており、そのフィードバックに基づいて変動される制御格子電圧をモニタリングしている。一方、一般の電源においては、Ｘ線源への電圧の安定供給のために、所定の電流値に到るまでは、所望の大きさの電圧の出力を維持するような回路構成をとっている。そのため、電圧変更の指示がない限りは、リーク電流が前述の所定の電流値に到るまでは、制御格子電圧は一定となるように構成されている。つまり、リーク電流の発生を制御格子電圧から判断可能なのは、前述の所定電流値以上のリーク電流が発生してからとなる。一方、リーク電流に伴なって電圧が変化するように回路を組んだ場合、リーク電流の発生は検出できるが、印加電圧が変動してくるために、より高圧を発生できるような電源が必要になったり、所望のＸ線源出力が得られない。そのため、装置の大型化や、動作安定性に欠けるといった問題が新たに生じる。
【０００７】
そこで本発明は、装置の小型化や動作安定性を保ちつつ、Ｘ線管の電子銃部の小型化に伴うＸ線管の劣化および寿命について判定可能としたＸ線発生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係るＸ線発生装置は、電子源から出射された電子のターゲットへの入射を調整する電子調整電極を少なくとも一つ有するＸ線管と、このＸ線管を制御する制御部とを備えるＸ線発生装置において、この制御部は、電子調整電極のうち電子源と直接対向する位置に配置される電極の電流値を検出する電流検出手段と、この電流検出手段で検出した電流値を所定の電流しきい値と比較する比較手段と、比較手段の判定結果を出力する出力手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、電子源に直接対向する電子調整電極に流れる電流（電子調整電極電流）を検出し、これを予め定めた所定の電流しきい値と比較している。電子銃部を小型化したＸ線管においては、電子源であるカソードと電子調整電極とを近接して配置しているため、当該電極間でのリーク電流が発生しやすい。加えて、Ｘ線管の使用に伴い、蒸発したカソード構成物質がカソードと電子調整電極間に徐々に堆積していくことで、カソード−電子調整電極間の絶縁が保持しづらくなってくることによっても生じやすくなる。これらのリーク電流によってカソードと電子調整電極間に保持されるべき電位差が保てなくなり、電子銃部における電子放出能に影響が生じるが、電子調整電極電流を検出して電流しきい値と比較することで、リーク電流の増大について検出できる。なお、電子源から出射された電子のターゲットへの入射の調整とは、ターゲットへの電子入射量の調整や、ターゲットへの電子入射位置及びターゲット上での電子の収束程度の調整等を指す。
【００１０】
この比較手段は、所定の電流しきい値を複数かつ段階的に設定するか、所定の電流しきい値を段階的に変更することが可能であるとよい。これにより、検出した電子調整電極電流値を段階的に比較して、現在のＸ線管の状況を詳細に判別する。
【００１１】
出力手段は、判定結果に応じて所定の表示を行う表示部を備えているか、判定結果に応じて所定の音声出力を行う音声出力手段を備えているとよい。あるいは、出力手段は、制御部の制御入出力手段を兼ねており、外部の制御装置と有線あるいは無線により接続して、制御情報と比較結果を通信可能であるものでもよい。
【００１２】
判定結果に応じて例えば交換や点検を促すメッセージを文字・数字・記号・画像等により表示するか、同種のメッセージを音声により通知することで操作者によるＸ線管の寿命や劣化状態の把握が容易になる。また、制御情報や比較結果を外部の制御装置と通信可能に構成することで、例えば、接続したコンピュータ等から判定を行うことにより、複数のＸ線検査装置を集中管理してもよい。
【００１３】
さらに、Ｘ線管は、電子調整電極を複数備えており、制御部は、これら複数の電子調整電極のうち、電子源と直接対向する位置に配置される電極以外の電子調整電極の電流値を検出する第２の電流検出手段と、第２の電流検出手段で検出した電流値を所定の第２の電流しきい値と比較する第２の比較手段と、第２の比較手段の判定結果を出力する第２の出力手段と、をさらに備えていてもよい。これにより、個々の電子調整電極と隣接した電極との電位差の保持状態を判定しうる。なお、第２の出力手段は、第１の出力手段と共通であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電子源に直接対向する電子調整電極の電子調整電極電流を検出して、予め設定した電流しきい値と比較することによりリーク電流の増大によるＸ線管の劣化および寿命を総合的に判定することができる。このため、Ｘ線管の交換時期や点検時期を適切に判定することができる。例えば、Ｘ線検査装置が製造設備にインラインで組み込まれている場合には、Ｘ線管の劣化および寿命による検査精度の低下を抑制し、交換を計画的に行うことができ、交換に伴う製造設備の停止といった事態を回避することができる。さらに、他の電子調整電極の電子調整電極電流を検出することで、収束機能の劣化等も判定することが可能となる。
【００１５】
電流しきい値との比較を段階的に行うことで、Ｘ線管の状態を詳細に判定することができ、必要な精度に応じて点検、交換等の時期を適宜設定することができる。
【００１６】
表示出力や音声出力を備える場合には、文字や記号の表示や音声により劣化状況を操作者が容易に認識できる。さらに、外部の制御装置と情報通信可能に構成されている場合には、コンピュータ等によって管理することが可能となり、特に、多数のＸ線発生装置を集中的に管理することができるという利点を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１は本発明に係るＸ線発生装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。このＸ線発生装置１００は、Ｘ線管１を中心に構成されており、Ｘ線管１は、内部が真空に保持された管体１０の一端側に、電子銃部ＥＧを備えている。電子銃部ＥＧはヒータ１１と、カソード１２、第１電子調整電極としての第１グリッド電極１３、第２電子調整電極としての第２グリッド電極１４とからなる。具体的には、管体１０の一端側に電源Ｖｈに接続されたヒータ１１と、カソード１２からなる熱陰極を有し、管体１０の中央部にはカソード１２に対向して第１グリッド電極１３と第２グリッド電極１４が配置されている。他端には、陽極であり、電子入射によりＸ線を放出するターゲット１５が配置される。
【００１９】
陽極となるターゲット１５は、接地電圧に対してＶＴなる高い電圧が印加されている。第２グリッド電極１４への印加電圧は、ほぼ接地電圧に等しい。第１グリッド電極１３には、電源Ｖｋと可変電源ＶＧ１により所定の負電圧値が印加されている。一方、カソード１２には、電源Ｖｋにより所定の負電圧値が印加される。つまり、カソード１２に対する第１グリッド電極１３の印加電圧は負であり、その値はＶＧ１であって、カソード１２に対する第２グリッド電極１４の印加電圧は正であり、その値はＶｋである。カソード１２に対するターゲット１５の印加電圧は正であり、その値は|Ｖｋ|＋ＶＴとなる。ヒータ１１には電圧Ｖｈが印加される。
【００２０】
第１グリッド電極１３の電流（グリッド電流）値は、制御部としての制御装置２の電流検出回路２１で検出されている。電流検出回路２１は、電流検出手段としてのＩＧ１および比較手段としての後述する比較器２５（図示せず）を含むものであり、その出力は、制御装置２内の主制御部２２へ入力される。主制御部２２は、可変電源ＶＧ１の電圧を調整する機能等のＸ線発生装置１００としての主要な制御能を有するとともに、出力手段としての通信制御部２３、通信端子３を通じて外部機器等と接続する機能を有する。通信端子３としては、コンピュータ機器等と接続可能な各種の外部接続端子を用いることができる。なお、電流検出回路においては、グリッド電流のみならず、図１中にＩｋで示されるカソード電流検出回路や、その他の電子調整電極の電流検出回路および各電極の電圧を検出する回路を備えていてもよい。
【００２１】
図２は、Ｘ線管１の詳細構成図である。第１グリッド電極１３は、２枚の中央に開口を有する円盤状のプレート１３０、１３１を重ね合わせたような構造を有しており、プレート１３０と１３１の間の空間にともに円盤状の絶縁セラミック１６と、金属スペーサ１７が配置されている。金属スペーサ１７は、中央に開口を有しており、絶縁セラミック１６の金属スペーサ１７側の表面に載置されるカソード１２が、この開口内に収容されている。この金属スペーサ１７により、カソード１２とこれに対向する第１グリッド電極１３との間隔を所望の間隔に維持することが可能な構成になっている。これにより、第１グリッド電極１３はカソード１２に対して直接対向するような位置に配置され、第１グリッド電極１３を構成する円盤状のプレート１３１の開口は、カソード１２から放出された電子に対する最初の電子ビーム通過アパーチャとなる。
【００２２】
第１グリッド電極１３と第２グリッド電極１４の間にも中央に開口を有する円盤状の絶縁セラミック１８を配置することで、第１グリッド電極１３と第２グリッド電極１４の間隔も所定の間隔に維持することが可能な構成となっている。ターゲット１５のカソード１２へ対向する面１５ａは、カソード１２とターゲット１５とを結ぶ軸線に対して、例えば４５°傾斜しており、ターゲット１５の軸線上の管体１０の側壁には、Ｘ線を通過させる窓１９が設けられる。
【００２３】
このＸ線発生装置１００は、各電源Ｖｈ、Ｖｋ、ＶＧ１、ＶＴにより、ヒータ１１、カソード１２、第１グリッド電極１３、第２グリッド電極１４、ターゲット１５にそれぞれ所定の電圧を印加する。ヒータ１１で熱せられたカソード１２から電子が放出されてターゲット１５へと入射し、Ｘ線が放射される。
【００２４】
ここで、第１グリッド電極１３により形成される電界によりカソード１２から発せられた電子は一部が第１グリッド電極１３の開口を通過し、残りは、再びカソード１２へと戻る。つまり、第１グリッド電極１３で形成する電界を調整することで、カソード１２から取り出す電子の量を調整する。この調整により、ターゲット１５へ入射する電子の量を調整し、Ｘ線量を調整することができる。この電界調整は、第１グリッド電極１３へ印加される電圧（グリッド電圧）を調整することで可能であり、具体的には電源ＶＧ１の電圧を調整することで行われる。
【００２５】
また、第２グリッド電極１４により形成される電界により、第１グリッド電極１３の開口を通過した電子が拡散するのを抑制し、これを加速・収束させてターゲット１５へと入射させる。これにより、焦点の微小化を可能としている。
【００２６】
ここで、微小焦点を達成するためには、カソード１２と第１グリッド電極１３の間隔を狭める必要がある。例えば、カソード１２と第１グリッド電極１３の距離は、１００μｍ以下、第１グリッド電極１３−第２グリッド電極１４間の距離は３００μｍ以下に設定される。さらに、カソード１２と第１グリッド電極１３の電位差は３００Ｖ以上に達することもあり、第１グリッド電極１３−第２グリッド電極１４の電位差は、１ｋＶ以上に達することもある。つまり、微小な間隔を保持した電極間に高い電圧が印加されることになる。
【００２７】
さらにＦＯＤを短くするために、電子銃部ＥＧにおいて、図２のＹ方向の寸法を小さくしたり、Ｘ線焦点の微小化のために第１グリッド電極１３の電子ビーム透過アパーチャー径を小さくすると、カソード１２と第１グリッド電極１３の絶縁距離（空間絶縁距離および沿面絶縁距離）が通常のＸ線管に比べて短くなる。そのため、わずかな電気的影響によってでも、第１グリッド電極１３とカソード１２の間の絶縁保持に影響を及ぼし、結果としてリーク電流が発生したり、第１グリッド電極１３とカソード１２との間で放電してしまうことがある。特に、Ｘ線管１の使用にともない、カソード１２から蒸発した易電子放射物質、例えば酸化バリウム等がカソード１２および絶縁セラミック１６と第１グリッド電極１３の間に堆積するにつれて、第１グリッド電極１３とカソード１２の間のリーク電流が増加していく。絶縁セラミック１６表面を粗面化する等のリーク電流の増大を抑制する工夫は可能であるが、リーク電流の増大を完全に抑制することは困難である。そして、第１グリッド電極１３−第２グリッド電極１４間にも同様なことが起きる可能性がある。
【００２８】
そこで、本発明においては、第１グリッド電極１３に流れる電流を調べて、このリーク電流の増大を調べ、Ｘ線管１の劣化を警告するようにしている。図３は、第１グリッド電極１３の電流検出のための電流検出回路２１の構成例を含む回路図であり、各種電源や、カソード１２に対しての回路も含んでいる。電流検出回路２１のうち、ＩＧ１は電流検出抵抗２１４および検出器２１５とを含み、比較部２５は比較器２５０と基準電源２５１を含む。以下、図中の各構成を説明する。カソード１２に対して交流電源２１１ａ、トランス２１２ａ、ダイオード・ブリッジ２１３ａからなる高圧発生手段２１０ａが、第１グリッド電極１３に対して交流電源２１１ｂ、トランス２１２ｂ、ダイオード・ブリッジ２１３ｂからなる高圧発生手段２１０ｂがそれぞれ設けられており、高圧発生手段２１０ａの直流出力端の負側を接地し、正側をカソード１２と高圧発生手段２１０ｂの直流出力端の負側に接続する。高圧発生手段２１０ｂの直流出力端の正側は、電流検出抵抗２１４を介して第１グリッド電極１３へと接続されている。さらに、電流検出抵抗２１４の両端が差動アンプ等の検出器２１５に接続され、検出器２１５の出力が比較器２５０の負入力端に入力されている。比較器２５０の正入力端には、基準電源２５１から電流しきい値に対応する電圧が入力されており、グリッド電流と電流しきい値との比較が行われる。比較器２５０の比較結果は、主制御部２２へと出力される。
【００２９】
この電流検出回路２１では、設定された基準電流値（電流しきい値）に応じた電圧が比較器２５０の一端に付与され、他端には、グリッド電流に応じた電圧が付与される。このため、グリッド電流が電流しきい値を下回る場合には、比較器２５０の出力はローレベルであるが、グリッド電流が電流しきい値を超えると、比較器２５０の出力はハイレベルとなる。なお、基準電源２５１の出力を調整することで、電流しきい値を変えることもできる。
【００３０】
図４は、第１グリッド電極１３への印加電圧の出力電流（リーク電流）依存性を示したものである。本回路はカソード１２と第１グリッド電極１３との間での電位が必要以上に上昇することによって放電等が発生しないように、所定の最大電圧を超えないような回路としている。また本回路の電流容量を増加させると回路が大型になるため１０ｍＡ程度の電流容量を持たせている。つまり、リーク電流が１０ｍＡ以上に増大すると、印加最大電圧の絶対値が低下していくことがわかる。
【００３１】
図５は、特定のカソード電圧Ｖｋにおけるカソード電流のカソード１２と第１グリッド電極１３間の電位差依存性を示している。電位差が小さくなるほどカソード電流が大きくなるが、これは、第１グリッド電極１３のリーク電流が増えるほど、電位差が小さくなるために、カソード電流を小さくする制御が難しくなること、つまりＸ線発生量を少なくする制御が難しくなることを意味する。つまり、図４で示したように、リーク電流の増大によって、Ｘ線発生量を少なくする制御が難しくなることがわかる。
【００３２】
前述した図４、図５をもとに具体例を挙げて説明する。正常動作可能なＸ線管１の作成直後は、第１グリッド電極１３とカソード１２との間の抵抗は、ヒータ１１作動時には、１０ＭΩ以上であったので、第１グリッド電極１３に−１１０Ｖ印加した際にもリーク電流は１μＡ以下であった。
【００３３】
しかし、長期間Ｘ線管１を動作させると、前述したようなＸ線管１の劣化により、第１グリッド電極１３とカソード１２間の抵抗は１０ｋΩ以下まで低下してしまう。この結果、電源容量を超えた電流が第１グリッド電極１３とカソード１２間に流れてしまい、第１グリッド電極１３に印加できる電圧が低下してしまう。
【００３４】
例えば第１グリッド電極１３とカソード１２間の抵抗が８ｋΩに低下すると、リーク電流は１３．６ｍＡに達し、図４に示されるように第１グリッド電極１３に印加できる電圧は−９２Ｖに低下する。この場合、図５に示されるようにカソード電流は最低でも４０μＡとなり、これより小さく制御することできなくなる。なお、第１グリッド電極１３−第２グリッド電極１４間にリーク電流が生じた場合には、第２グリッド電極１４側への電子の引き出しに加え、電子流の収束（微小焦点化）への影響が考えられる。
【００３５】
そこで、電流検出回路２１により、現在のリーク電流を複数の電流しきい値と比較して主制御部２２がリーク電流のレベルを判定し、そのレベルを通信制御部２３、通信端子３を通じて外部へ出力する。このレベルは、例えば、新品と同等のレベル、リーク電流は増えているが、実用上問題のないレベル、リーク電流増大により交換品の用意を促すべきレベル、即座に交換を要するレベル等に設定しておくとよい。出力結果をコンピュータにより集中的に管理するようにすれば、複数のＸ線管１の状態を集中管理することができるとともに、インライン検査に用いられている場合に、定期点検に合わせて交換を行うことができ、ラインを予定外に停止させることがなく、また、ライン停止を防ぐために充分な性能を有するＸ線管を事前に交換する必要もなく適切な頻度での交換が行える。
【００３６】
なお、リーク電流の検出は、第１グリッド電極１３に対し、絶対値において、できる限り大きな電圧を印加した状態で検出するのが好ましい。つまり、本実施形態においては、可能な限りマイナス高圧を印加しての検出が好ましい。
【００３７】
電流検出回路２１は、図３の構成に限られるものではなく、例えば、図６に示されるように、図３の高圧発生手段２１０ｂの交流電源２１１に代えて２個のＭＯＳＦＥＴ２１６ａ、２１６ｂと直流定電源２１７を用い、トランス２１２ｂのＭＯＳＦＥＴ２１６ａ、２１６ｂの中段から分岐した配線上に電流検出抵抗２１４を配置してもよい。この場合には、グリッド電流を直接検出するのではなく、間接的に検出することになる。
【００３８】
あるいは、図７に示されるように、図３に示される回路に電圧検出抵抗２１８ａ、２１８ｂと、差動アンプ等の検出器２１９を配置することで、第１グリッド電極１３への印加電圧を合わせて検出することも可能である。これにより、カソード１２自体の消耗度も直接的に判定することが可能となり、リーク電流の検出と合わせてより詳細なＸ線管の劣化および寿命の判定が可能となる。また、第２グリッド電極１４に対しても第１グリッド電極１３と同様の回路を有してもよい。
【００３９】
本発明に係るＸ線発生装置のＸ線管は、図１、図２に示される構成のものには限られない。図８は、第２の実施形態におけるＸ線管１ａの構成を示すブロック図である。この実施形態では、ヒータ１１を電子源としてのカソード１２とし、カソード１２（ヒータ１１）に対して第１グリッド電極１３への印加電圧を正電圧としている。このような構成とすることで、カソード１２からの放出電子の初速度分散を少なくして、さらに焦点を小さくすることができる。
【００４０】
第１の実施形態の場合と同様の回路を作成した場合の、印加最大電圧の出力電流（リーク電流）依存性を図９に示す。リーク電流が増大すると、印加最大電圧が低下していくことがわかる。
【００４１】
図１０は、カソード電流のカソード１２と第１グリッド電極１３間の電位差依存性を示している。傾向としては、図５に示される第１の実施形態のＸ線管１の場合と同様に、電位差が増大するほどカソード電流が大きくなる。
【００４２】
例えば、リーク電流が１２ｍＡ流れてしまうと、図９に示されるように第１グリッド電極１３には、最大８３Ｖまでしか印加できなくなり、図１０に示されるようにカソード電流は１６０μＡ以上流せなくなってしまう。この場合には、第１の実施形態とは逆に、カソード１２へ流すべき最大電流が抑制されるために、最大Ｘ線出射量が小さくなってしまう。
【００４３】
なお、本実施形態においても、リーク電流の検出は、第１グリッド電極１３に対し、絶対値において、できる限り大きな電圧を印加した状態で検出するのが好ましい。ただし、本実施形態においては、当該状態は電子を最大限引き出す状態になるため、カソード１２となるヒータ１１を非加熱状態にし、電子を放出しないような状態にしておくのが好ましい。
【００４４】
この場合もリーク電流を把握することで、このような問題の発生を事前に予測して通信手段を通じて操作者に交換を促すなど、必要な措置を講じるよう警報することができるため、同様の効果が得られる。
【００４５】
ここでは、通信制御部２３、通信端子３を通じて、外部機器にグリッド電流の比較結果を出力する例を説明したが、例えば、Ｘ線発生装置１００自体に液晶パネル等の表示装置を設けて比較結果に応じたレベルあるいは操作者へのメッセージを表示するようにしてもよい。また、ここでは、比較器２５０からの出力を主制御部２２へと入力しているが、主制御部２２を介さずともよい。あるいは、ＬＥＤ、ランプ等の発光している数、色、点滅状態等を変化させることで、比較結果に応じたレベルを表示するようにしてもよい。この場合は、取扱説明書や本体に貼付可能なラベル等にレベルに対応するＸ線管の状態を記載しておくとよい。あるいは、汎用のモニターやテレビ等に判定結果を表示しうる映像出力端子を備えてもよい。
【００４６】
さらに、このように視覚的に認識可能とするのではなく、スピーカ等によって音等によりレベルやメッセージを伝えるようにしてもよい。この場合には、メッセージ自体を音声として発する場合のほか、音の高低やその長短、発信音の間隔等によりレベルを伝えるようにしてもよい。この場合も取扱説明書や本体に貼付可能なラベル等にレベルに対応するＸ線管の状態を記載しておくとよい。あるいは、汎用のスピーカー等に音声出力可能な音声出力端子を備えていてもよい。
【００４７】
もちろん、ここで説明した通信機能と表示出力機能、音声出力機能の複数あるいは全部を組み合わせて構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係るＸ線発生装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のＸ線管の詳細構成図である。
【図３】電流検出回路の構成例である。
【図４】図２のＸ線管において、第１グリッド電極への印加電圧の出力電流（リーク電流）依存性を示したグラフである。
【図５】図２のＸ線管において、特定のカソード電圧Ｖｋにおけるカソード電流のカソードと第１グリッド電極間の電位差依存性を示すグラフである。
【図６】電流検出回路の別の構成例である。
【図７】電流検出回路のさらに別の構成例である。
【図８】第２の実施形態におけるＸ線管の構成を示すブロック図である。
【図９】図８のＸ線管において、第１グリッド電極への印加電圧の出力電流（リーク電流）依存性を示すグラフである。
【図１０】図８のＸ線管において、カソード電流のカソードと第１グリッド電極間の電位差依存性を示している。
【符号の説明】
【００４９】
１、１ａ…Ｘ線管、２…制御装置、３…通信端子、１０…管体、１１…ヒータ、１２…カソード、１３…第１グリッド電極、１４…第２グリッド電極、１５…ターゲット、１６、１８…絶縁セラミック、１７…金属スペーサ、１９…窓、２１…電流検出回路、２２…主制御部、２３…通信制御部、１００…Ｘ線発生装置、１３０、１３１…プレート、２１０ａ、２１０ｂ…高圧発生手段、２１１ａ、２１１ｂ…交流電源、２１２ａ、２１２ｂ…トランス、２１３ａ、２１３ｂ…ダイオード・ブリッジ、２１４…電流検出抵抗、２１５、２１９…検出器、２１７…直流定電源、２５０…比較器、２５１…基準電源。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線発生装置に関し、特に、Ｘ線検査機器等に組み込まれて用いられるＸ線発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の非破壊検査等にＸ線検査装置が用いられている。こうしたＸ線検査装置では、Ｘ線の発生源としてＸ線管を利用したＸ線発生装置が使用される。Ｘ線管は、長期間利用していると管体内部の真空度の劣化や電極等の劣化によりＸ線量が少なくなったり、あるいは所定以上のＸ線量になる。製品の製造ライン中にこうしたＸ線検査装置が組み込まれている（インライン）場合、Ｘ線管が劣化すると、検査精度が低下してしまううえ、その交換のために製造ライン自体を停止させる必要が生ずる。そこで、使用中のＸ線管の劣化や寿命を判定する技術が検討されている（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
特許文献１記載の技術は、一定量の電子放出量を得るように調整される制御格子電圧をモニタリングすることで劣化度合いを判定する。つまり、モニタリングした格子電圧値と予め設定した所定電圧値を比較することで、Ｘ線管の交換や寿命判定の判断材料とするものである。この場合、電子源の電子放出能の低下を制御格子電圧の変動によって判定していることとなる。
【特許文献１】特許第２５９４２００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、マイクロフォーカス型といわれるＸ線発生装置の需要が増えてきている。このマイクロフォーカス型のＸ線発生装置においては、Ｘ線焦点を微小化し、また、Ｘ線焦点（Ｘ線発生点）から被検体までの距離（ＦＯＤ：Focus-Object-Distance）を短くすることによって低出力でも所望の拡大率を得られ、かつ、解像度が高い鮮明なＸ線画像を取得できるようにして、Ｘ線検査装置の小型化と被検体の被爆量低下とともに遮蔽設備の小型化を実現するものである。
【０００５】
この種のマイクロフォーカス型Ｘ線発生装置に用いられるＸ線管においては、Ｘ線焦点の微小化、あるいはＦＯＤを短くするため電子銃部を小型化する必要がある。そのため、電子源であるカソードと電子流調整電極であるグリッド電極の中でもカソードと直接対向して配置されるグリッド電極（カソードと最も近接配置されるグリッド電極）との間および各グリッド電極相互間の距離が近接することとなり、わずかな電気的変動によってでも各電極間で放電しやすくなったり、リーク電流が発生しやすくなっている。そのため、各電極間における所望の電位差の保持ができなくなることがあり、電子銃部において所望の電子放出能を得ることが困難になる。
【０００６】
発明者らは、上述した制御格子電圧をモニタリングする手法では、このリーク電流によるＸ線管の劣化および寿命を判定することが困難であることを見出した。というのも、上述した制御格子電圧をモニタリングする手法では、電子源の電子放出能の低下を補うために、管電流情報を制御格子電圧制御にフィードバックしており、そのフィードバックに基づいて変動される制御格子電圧をモニタリングしている。一方、一般の電源においては、Ｘ線源への電圧の安定供給のために、所定の電流値に到るまでは、所望の大きさの電圧の出力を維持するような回路構成をとっている。そのため、電圧変更の指示がない限りは、リーク電流が前述の所定の電流値に到るまでは、制御格子電圧は一定となるように構成されている。つまり、リーク電流の発生を制御格子電圧から判断可能なのは、前述の所定電流値以上のリーク電流が発生してからとなる。一方、リーク電流に伴なって電圧が変化するように回路を組んだ場合、リーク電流の発生は検出できるが、印加電圧が変動してくるために、より高圧を発生できるような電源が必要になったり、所望のＸ線源出力が得られない。そのため、装置の大型化や、動作安定性に欠けるといった問題が新たに生じる。
【０００７】
そこで本発明は、装置の小型化や動作安定性を保ちつつ、Ｘ線管の電子銃部の小型化に伴うＸ線管の劣化および寿命について判定可能としたＸ線発生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係るＸ線発生装置は、電子源から出射された電子のターゲットへの入射を調整する電子調整電極を少なくとも一つ有するＸ線管と、このＸ線管を制御する制御部とを備えるＸ線発生装置において、この制御部は、電子調整電極のうち電子源と直接対向する位置に配置される電極の電流値を検出する電流検出手段と、この電流検出手段で検出した電流値を所定の電流しきい値と比較する比較手段と、比較手段の判定結果を出力する出力手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、電子源に直接対向する電子調整電極に流れる電流（電子調整電極電流）を検出し、これを予め定めた所定の電流しきい値と比較している。電子銃部を小型化したＸ線管においては、電子源であるカソードと電子調整電極とを近接して配置しているため、当該電極間でのリーク電流が発生しやすい。加えて、Ｘ線管の使用に伴い、蒸発したカソード構成物質がカソードと電子調整電極間に徐々に堆積していくことで、カソード−電子調整電極間の絶縁が保持しづらくなってくることによっても生じやすくなる。これらのリーク電流によってカソードと電子調整電極間に保持されるべき電位差が保てなくなり、電子銃部における電子放出能に影響が生じるが、電子調整電極電流を検出して電流しきい値と比較することで、リーク電流の増大について検出できる。なお、電子源から出射された電子のターゲットへの入射の調整とは、ターゲットへの電子入射量の調整や、ターゲットへの電子入射位置及びターゲット上での電子の収束程度の調整等を指す。
【００１０】
この比較手段は、所定の電流しきい値を複数かつ段階的に設定するか、所定の電流しきい値を段階的に変更することが可能であるとよい。これにより、検出した電子調整電極電流値を段階的に比較して、現在のＸ線管の状況を詳細に判別する。
【００１１】
出力手段は、判定結果に応じて所定の表示を行う表示部を備えているか、判定結果に応じて所定の音声出力を行う音声出力手段を備えているとよい。あるいは、出力手段は、制御部の制御入出力手段を兼ねており、外部の制御装置と有線あるいは無線により接続して、制御情報と比較結果を通信可能であるものでもよい。
【００１２】
判定結果に応じて例えば交換や点検を促すメッセージを文字・数字・記号・画像等により表示するか、同種のメッセージを音声により通知することで操作者によるＸ線管の寿命や劣化状態の把握が容易になる。また、制御情報や比較結果を外部の制御装置と通信可能に構成することで、例えば、接続したコンピュータ等から判定を行うことにより、複数のＸ線検査装置を集中管理してもよい。
【００１３】
さらに、Ｘ線管は、電子調整電極を複数備えており、制御部は、これら複数の電子調整電極のうち、電子源と直接対向する位置に配置される電極以外の電子調整電極の電流値を検出する第２の電流検出手段と、第２の電流検出手段で検出した電流値を所定の第２の電流しきい値と比較する第２の比較手段と、第２の比較手段の判定結果を出力する第２の出力手段と、をさらに備えていてもよい。これにより、個々の電子調整電極と隣接した電極との電位差の保持状態を判定しうる。なお、第２の出力手段は、第１の出力手段と共通であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電子源に直接対向する電子調整電極の電子調整電極電流を検出して、予め設定した電流しきい値と比較することによりリーク電流の増大によるＸ線管の劣化および寿命を総合的に判定することができる。このため、Ｘ線管の交換時期や点検時期を適切に判定することができる。例えば、Ｘ線検査装置が製造設備にインラインで組み込まれている場合には、Ｘ線管の劣化および寿命による検査精度の低下を抑制し、交換を計画的に行うことができ、交換に伴う製造設備の停止といった事態を回避することができる。さらに、他の電子調整電極の電子調整電極電流を検出することで、収束機能の劣化等も判定することが可能となる。
【００１５】
電流しきい値との比較を段階的に行うことで、Ｘ線管の状態を詳細に判定することができ、必要な精度に応じて点検、交換等の時期を適宜設定することができる。
【００１６】
表示出力や音声出力を備える場合には、文字や記号の表示や音声により劣化状況を操作者が容易に認識できる。さらに、外部の制御装置と情報通信可能に構成されている場合には、コンピュータ等によって管理することが可能となり、特に、多数のＸ線発生装置を集中的に管理することができるという利点を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１は本発明に係るＸ線発生装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。このＸ線発生装置１００は、Ｘ線管１を中心に構成されており、Ｘ線管１は、内部が真空に保持された管体１０の一端側に、電子銃部ＥＧを備えている。電子銃部ＥＧはヒータ１１と、カソード１２、第１電子調整電極としての第１グリッド電極１３、第２電子調整電極としての第２グリッド電極１４とからなる。具体的には、管体１０の一端側に電源Ｖｈに接続されたヒータ１１と、カソード１２からなる熱陰極を有し、管体１０の中央部にはカソード１２に対向して第１グリッド電極１３と第２グリッド電極１４が配置されている。他端には、陽極であり、電子入射によりＸ線を放出するターゲット１５が配置される。
【００１９】
陽極となるターゲット１５は、接地電圧に対してＶＴなる高い電圧が印加されている。第２グリッド電極１４への印加電圧は、ほぼ接地電圧に等しい。第１グリッド電極１３には、電源Ｖｋと可変電源ＶＧ１により所定の負電圧値が印加されている。一方、カソード１２には、電源Ｖｋにより所定の負電圧値が印加される。つまり、カソード１２に対する第１グリッド電極１３の印加電圧は負であり、その値はＶＧ１であって、カソード１２に対する第２グリッド電極１４の印加電圧は正であり、その値はＶｋである。カソード１２に対するターゲット１５の印加電圧は正であり、その値は|Ｖｋ|＋ＶＴとなる。ヒータ１１には電圧Ｖｈが印加される。
【００２０】
第１グリッド電極１３の電流（グリッド電流）値は、制御部としての制御装置２の電流検出回路２１で検出されている。電流検出回路２１は、電流検出手段としてのＩＧ１および比較手段としての後述する比較器２５（図示せず）を含むものであり、その出力は、制御装置２内の主制御部２２へ入力される。主制御部２２は、可変電源ＶＧ１の電圧を調整する機能等のＸ線発生装置１００としての主要な制御能を有するとともに、出力手段としての通信制御部２３、通信端子３を通じて外部機器等と接続する機能を有する。通信端子３としては、コンピュータ機器等と接続可能な各種の外部接続端子を用いることができる。なお、電流検出回路においては、グリッド電流のみならず、図１中にＩｋで示されるカソード電流検出回路や、その他の電子調整電極の電流検出回路および各電極の電圧を検出する回路を備えていてもよい。
【００２１】
図２は、Ｘ線管１の詳細構成図である。第１グリッド電極１３は、２枚の中央に開口を有する円盤状のプレート１３０、１３１を重ね合わせたような構造を有しており、プレート１３０と１３１の間の空間にともに円盤状の絶縁セラミック１６と、金属スペーサ１７が配置されている。金属スペーサ１７は、中央に開口を有しており、絶縁セラミック１６の金属スペーサ１７側の表面に載置されるカソード１２が、この開口内に収容されている。この金属スペーサ１７により、カソード１２とこれに対向する第１グリッド電極１３との間隔を所望の間隔に維持することが可能な構成になっている。これにより、第１グリッド電極１３はカソード１２に対して直接対向するような位置に配置され、第１グリッド電極１３を構成する円盤状のプレート１３１の開口は、カソード１２から放出された電子に対する最初の電子ビーム通過アパーチャとなる。
【００２２】
第１グリッド電極１３と第２グリッド電極１４の間にも中央に開口を有する円盤状の絶縁セラミック１８を配置することで、第１グリッド電極１３と第２グリッド電極１４の間隔も所定の間隔に維持することが可能な構成となっている。ターゲット１５のカソード１２へ対向する面１５ａは、カソード１２とターゲット１５とを結ぶ軸線に対して、例えば４５°傾斜しており、ターゲット１５の軸線上の管体１０の側壁には、Ｘ線を通過させる窓１９が設けられる。
【００２３】
このＸ線発生装置１００は、各電源Ｖｈ、Ｖｋ、ＶＧ１、ＶＴにより、ヒータ１１、カソード１２、第１グリッド電極１３、第２グリッド電極１４、ターゲット１５にそれぞれ所定の電圧を印加する。ヒータ１１で熱せられたカソード１２から電子が放出されてターゲット１５へと入射し、Ｘ線が放射される。
【００２４】
ここで、第１グリッド電極１３により形成される電界によりカソード１２から発せられた電子は一部が第１グリッド電極１３の開口を通過し、残りは、再びカソード１２へと戻る。つまり、第１グリッド電極１３で形成する電界を調整することで、カソード１２から取り出す電子の量を調整する。この調整により、ターゲット１５へ入射する電子の量を調整し、Ｘ線量を調整することができる。この電界調整は、第１グリッド電極１３へ印加される電圧（グリッド電圧）を調整することで可能であり、具体的には電源ＶＧ１の電圧を調整することで行われる。
【００２５】
また、第２グリッド電極１４により形成される電界により、第１グリッド電極１３の開口を通過した電子が拡散するのを抑制し、これを加速・収束させてターゲット１５へと入射させる。これにより、焦点の微小化を可能としている。
【００２６】
ここで、微小焦点を達成するためには、カソード１２と第１グリッド電極１３の間隔を狭める必要がある。例えば、カソード１２と第１グリッド電極１３の距離は、１００μｍ以下、第１グリッド電極１３−第２グリッド電極１４間の距離は３００μｍ以下に設定される。さらに、カソード１２と第１グリッド電極１３の電位差は３００Ｖ以上に達することもあり、第１グリッド電極１３−第２グリッド電極１４の電位差は、１ｋＶ以上に達することもある。つまり、微小な間隔を保持した電極間に高い電圧が印加されることになる。
【００２７】
さらにＦＯＤを短くするために、電子銃部ＥＧにおいて、図２のＹ方向の寸法を小さくしたり、Ｘ線焦点の微小化のために第１グリッド電極１３の電子ビーム透過アパーチャー径を小さくすると、カソード１２と第１グリッド電極１３の絶縁距離（空間絶縁距離および沿面絶縁距離）が通常のＸ線管に比べて短くなる。そのため、わずかな電気的影響によってでも、第１グリッド電極１３とカソード１２の間の絶縁保持に影響を及ぼし、結果としてリーク電流が発生したり、第１グリッド電極１３とカソード１２との間で放電してしまうことがある。特に、Ｘ線管１の使用にともない、カソード１２から蒸発した易電子放射物質、例えば酸化バリウム等がカソード１２および絶縁セラミック１６と第１グリッド電極１３の間に堆積するにつれて、第１グリッド電極１３とカソード１２の間のリーク電流が増加していく。絶縁セラミック１６表面を粗面化する等のリーク電流の増大を抑制する工夫は可能であるが、リーク電流の増大を完全に抑制することは困難である。そして、第１グリッド電極１３−第２グリッド電極１４間にも同様なことが起きる可能性がある。
【００２８】
そこで、本発明においては、第１グリッド電極１３に流れる電流を調べて、このリーク電流の増大を調べ、Ｘ線管１の劣化を警告するようにしている。図３は、第１グリッド電極１３の電流検出のための電流検出回路２１の構成例を含む回路図であり、各種電源や、カソード１２に対しての回路も含んでいる。電流検出回路２１のうち、ＩＧ１は電流検出抵抗２１４および検出器２１５とを含み、比較部２５は比較器２５０と基準電源２５１を含む。以下、図中の各構成を説明する。カソード１２に対して交流電源２１１ａ、トランス２１２ａ、ダイオード・ブリッジ２１３ａからなる高圧発生手段２１０ａが、第１グリッド電極１３に対して交流電源２１１ｂ、トランス２１２ｂ、ダイオード・ブリッジ２１３ｂからなる高圧発生手段２１０ｂがそれぞれ設けられており、高圧発生手段２１０ａの直流出力端の負側を接地し、正側をカソード１２と高圧発生手段２１０ｂの直流出力端の負側に接続する。高圧発生手段２１０ｂの直流出力端の正側は、電流検出抵抗２１４を介して第１グリッド電極１３へと接続されている。さらに、電流検出抵抗２１４の両端が差動アンプ等の検出器２１５に接続され、検出器２１５の出力が比較器２５０の負入力端に入力されている。比較器２５０の正入力端には、基準電源２５１から電流しきい値に対応する電圧が入力されており、グリッド電流と電流しきい値との比較が行われる。比較器２５０の比較結果は、主制御部２２へと出力される。
【００２９】
この電流検出回路２１では、設定された基準電流値（電流しきい値）に応じた電圧が比較器２５０の一端に付与され、他端には、グリッド電流に応じた電圧が付与される。このため、グリッド電流が電流しきい値を下回る場合には、比較器２５０の出力はローレベルであるが、グリッド電流が電流しきい値を超えると、比較器２５０の出力はハイレベルとなる。なお、基準電源２５１の出力を調整することで、電流しきい値を変えることもできる。
【００３０】
図４は、第１グリッド電極１３への印加電圧の出力電流（リーク電流）依存性を示したものである。本回路はカソード１２と第１グリッド電極１３との間での電位が必要以上に上昇することによって放電等が発生しないように、所定の最大電圧を超えないような回路としている。また本回路の電流容量を増加させると回路が大型になるため１０ｍＡ程度の電流容量を持たせている。つまり、リーク電流が１０ｍＡ以上に増大すると、印加最大電圧の絶対値が低下していくことがわかる。
【００３１】
図５は、特定のカソード電圧Ｖｋにおけるカソード電流のカソード１２と第１グリッド電極１３間の電位差依存性を示している。電位差が小さくなるほどカソード電流が大きくなるが、これは、第１グリッド電極１３のリーク電流が増えるほど、電位差が小さくなるために、カソード電流を小さくする制御が難しくなること、つまりＸ線発生量を少なくする制御が難しくなることを意味する。つまり、図４で示したように、リーク電流の増大によって、Ｘ線発生量を少なくする制御が難しくなることがわかる。
【００３２】
前述した図４、図５をもとに具体例を挙げて説明する。正常動作可能なＸ線管１の作成直後は、第１グリッド電極１３とカソード１２との間の抵抗は、ヒータ１１作動時には、１０ＭΩ以上であったので、第１グリッド電極１３に−１１０Ｖ印加した際にもリーク電流は１μＡ以下であった。
【００３３】
しかし、長期間Ｘ線管１を動作させると、前述したようなＸ線管１の劣化により、第１グリッド電極１３とカソード１２間の抵抗は１０ｋΩ以下まで低下してしまう。この結果、電源容量を超えた電流が第１グリッド電極１３とカソード１２間に流れてしまい、第１グリッド電極１３に印加できる電圧が低下してしまう。
【００３４】
例えば第１グリッド電極１３とカソード１２間の抵抗が８ｋΩに低下すると、リーク電流は１３．６ｍＡに達し、図４に示されるように第１グリッド電極１３に印加できる電圧は−９２Ｖに低下する。この場合、図５に示されるようにカソード電流は最低でも４０μＡとなり、これより小さく制御することできなくなる。なお、第１グリッド電極１３−第２グリッド電極１４間にリーク電流が生じた場合には、第２グリッド電極１４側への電子の引き出しに加え、電子流の収束（微小焦点化）への影響が考えられる。
【００３５】
そこで、電流検出回路２１により、現在のリーク電流を複数の電流しきい値と比較して主制御部２２がリーク電流のレベルを判定し、そのレベルを通信制御部２３、通信端子３を通じて外部へ出力する。このレベルは、例えば、新品と同等のレベル、リーク電流は増えているが、実用上問題のないレベル、リーク電流増大により交換品の用意を促すべきレベル、即座に交換を要するレベル等に設定しておくとよい。出力結果をコンピュータにより集中的に管理するようにすれば、複数のＸ線管１の状態を集中管理することができるとともに、インライン検査に用いられている場合に、定期点検に合わせて交換を行うことができ、ラインを予定外に停止させることがなく、また、ライン停止を防ぐために充分な性能を有するＸ線管を事前に交換する必要もなく適切な頻度での交換が行える。
【００３６】
なお、リーク電流の検出は、第１グリッド電極１３に対し、絶対値において、できる限り大きな電圧を印加した状態で検出するのが好ましい。つまり、本実施形態においては、可能な限りマイナス高圧を印加しての検出が好ましい。
【００３７】
電流検出回路２１は、図３の構成に限られるものではなく、例えば、図６に示されるように、図３の高圧発生手段２１０ｂの交流電源２１１に代えて２個のＭＯＳＦＥＴ２１６ａ、２１６ｂと直流定電源２１７を用い、トランス２１２ｂのＭＯＳＦＥＴ２１６ａ、２１６ｂの中段から分岐した配線上に電流検出抵抗２１４を配置してもよい。この場合には、グリッド電流を直接検出するのではなく、間接的に検出することになる。
【００３８】
あるいは、図７に示されるように、図３に示される回路に電圧検出抵抗２１８ａ、２１８ｂと、差動アンプ等の検出器２１９を配置することで、第１グリッド電極１３への印加電圧を合わせて検出することも可能である。これにより、カソード１２自体の消耗度も直接的に判定することが可能となり、リーク電流の検出と合わせてより詳細なＸ線管の劣化および寿命の判定が可能となる。また、第２グリッド電極１４に対しても第１グリッド電極１３と同様の回路を有してもよい。
【００３９】
本発明に係るＸ線発生装置のＸ線管は、図１、図２に示される構成のものには限られない。図８は、第２の実施形態におけるＸ線管１ａの構成を示すブロック図である。この実施形態では、ヒータ１１を電子源としてのカソード１２とし、カソード１２（ヒータ１１）に対して第１グリッド電極１３への印加電圧を正電圧としている。このような構成とすることで、カソード１２からの放出電子の初速度分散を少なくして、さらに焦点を小さくすることができる。
【００４０】
第１の実施形態の場合と同様の回路を作成した場合の、印加最大電圧の出力電流（リーク電流）依存性を図９に示す。リーク電流が増大すると、印加最大電圧が低下していくことがわかる。
【００４１】
図１０は、カソード電流のカソード１２と第１グリッド電極１３間の電位差依存性を示している。傾向としては、図５に示される第１の実施形態のＸ線管１の場合と同様に、電位差が増大するほどカソード電流が大きくなる。
【００４２】
例えば、リーク電流が１２ｍＡ流れてしまうと、図９に示されるように第１グリッド電極１３には、最大８３Ｖまでしか印加できなくなり、図１０に示されるようにカソード電流は１６０μＡ以上流せなくなってしまう。この場合には、第１の実施形態とは逆に、カソード１２へ流すべき最大電流が抑制されるために、最大Ｘ線出射量が小さくなってしまう。
【００４３】
なお、本実施形態においても、リーク電流の検出は、第１グリッド電極１３に対し、絶対値において、できる限り大きな電圧を印加した状態で検出するのが好ましい。ただし、本実施形態においては、当該状態は電子を最大限引き出す状態になるため、カソード１２となるヒータ１１を非加熱状態にし、電子を放出しないような状態にしておくのが好ましい。
【００４４】
この場合もリーク電流を把握することで、このような問題の発生を事前に予測して通信手段を通じて操作者に交換を促すなど、必要な措置を講じるよう警報することができるため、同様の効果が得られる。
【００４５】
ここでは、通信制御部２３、通信端子３を通じて、外部機器にグリッド電流の比較結果を出力する例を説明したが、例えば、Ｘ線発生装置１００自体に液晶パネル等の表示装置を設けて比較結果に応じたレベルあるいは操作者へのメッセージを表示するようにしてもよい。また、ここでは、比較器２５０からの出力を主制御部２２へと入力しているが、主制御部２２を介さずともよい。あるいは、ＬＥＤ、ランプ等の発光している数、色、点滅状態等を変化させることで、比較結果に応じたレベルを表示するようにしてもよい。この場合は、取扱説明書や本体に貼付可能なラベル等にレベルに対応するＸ線管の状態を記載しておくとよい。あるいは、汎用のモニターやテレビ等に判定結果を表示しうる映像出力端子を備えてもよい。
【００４６】
さらに、このように視覚的に認識可能とするのではなく、スピーカ等によって音等によりレベルやメッセージを伝えるようにしてもよい。この場合には、メッセージ自体を音声として発する場合のほか、音の高低やその長短、発信音の間隔等によりレベルを伝えるようにしてもよい。この場合も取扱説明書や本体に貼付可能なラベル等にレベルに対応するＸ線管の状態を記載しておくとよい。あるいは、汎用のスピーカー等に音声出力可能な音声出力端子を備えていてもよい。
【００４７】
もちろん、ここで説明した通信機能と表示出力機能、音声出力機能の複数あるいは全部を組み合わせて構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係るＸ線発生装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のＸ線管の詳細構成図である。
【図３】電流検出回路の構成例である。
【図４】図２のＸ線管において、第１グリッド電極への印加電圧の出力電流（リーク電流）依存性を示したグラフである。
【図５】図２のＸ線管において、特定のカソード電圧Ｖｋにおけるカソード電流のカソードと第１グリッド電極間の電位差依存性を示すグラフである。
【図６】電流検出回路の別の構成例である。
【図７】電流検出回路のさらに別の構成例である。
【図８】第２の実施形態におけるＸ線管の構成を示すブロック図である。
【図９】図８のＸ線管において、第１グリッド電極への印加電圧の出力電流（リーク電流）依存性を示すグラフである。
【図１０】図８のＸ線管において、カソード電流のカソードと第１グリッド電極間の電位差依存性を示している。
【符号の説明】
【００４９】
１、１ａ…Ｘ線管、２…制御装置、３…通信端子、１０…管体、１１…ヒータ、１２…カソード、１３…第１グリッド電極、１４…第２グリッド電極、１５…ターゲット、１６、１８…絶縁セラミック、１７…金属スペーサ、１９…窓、２１…電流検出回路、２２…主制御部、２３…通信制御部、１００…Ｘ線発生装置、１３０、１３１…プレート、２１０ａ、２１０ｂ…高圧発生手段、２１１ａ、２１１ｂ…交流電源、２１２ａ、２１２ｂ…トランス、２１３ａ、２１３ｂ…ダイオード・ブリッジ、２１４…電流検出抵抗、２１５、２１９…検出器、２１７…直流定電源、２５０…比較器、２５１…基準電源。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子源から出射された電子のターゲットへの入射を調整する電子調整電極を少なくとも一つ有するＸ線管と、前記Ｘ線管を制御する制御部とを備えるＸ線発生装置において、
前記制御部は、前記電子調整電極のうち電子源と直接対向する位置に配置される電極の電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段で検出した電流値を所定の電流しきい値と比較する比較手段と、
前記比較手段の判定結果を出力する出力手段と、
を備えていることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
前記比較手段は、前記所定の電流しきい値を複数かつ段階的に設定することが可能であることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項３】
前記比較手段は、前記所定の電流しきい値を段階的に変更することが可能であることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項４】
前記出力手段は、判定結果に応じて所定の表示を行う表示部を備えていることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項５】
前記出力手段は、判定結果に応じて所定の音声出力を行う音声出力手段を備えていることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項６】
前記出力手段は、前記制御部の制御入出力手段を兼ねており、外部の制御装置と有線あるいは無線により接続して、制御情報と比較結果を通信可能であることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項７】
前記Ｘ線管は、電子調整電極を複数備えており、
前記制御部は、前記複数の電子調整電極のうち、電子源と直接対向する位置に配置される電極以外の電子調整電極の電流値を検出する第２の電流検出手段と、
前記第２の電流検出手段で検出した電流値を所定の第２の電流しきい値と比較する第２の比較手段と、
前記第２の比較手段の判定結果を出力する第２の出力手段と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項１】
電子源から出射された電子のターゲットへの入射を調整する電子調整電極を少なくとも一つ有するＸ線管と、前記Ｘ線管を制御する制御部とを備えるＸ線発生装置において、
前記制御部は、前記電子調整電極のうち電子源と直接対向する位置に配置される電極の電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段で検出した電流値を所定の電流しきい値と比較する比較手段と、
前記比較手段の判定結果を出力する出力手段と、
を備えていることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
前記比較手段は、前記所定の電流しきい値を複数かつ段階的に設定することが可能であることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項３】
前記比較手段は、前記所定の電流しきい値を段階的に変更することが可能であることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項４】
前記出力手段は、判定結果に応じて所定の表示を行う表示部を備えていることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項５】
前記出力手段は、判定結果に応じて所定の音声出力を行う音声出力手段を備えていることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項６】
前記出力手段は、前記制御部の制御入出力手段を兼ねており、外部の制御装置と有線あるいは無線により接続して、制御情報と比較結果を通信可能であることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項７】
前記Ｘ線管は、電子調整電極を複数備えており、
前記制御部は、前記複数の電子調整電極のうち、電子源と直接対向する位置に配置される電極以外の電子調整電極の電流値を検出する第２の電流検出手段と、
前記第２の電流検出手段で検出した電流値を所定の第２の電流しきい値と比較する第２の比較手段と、
前記第２の比較手段の判定結果を出力する第２の出力手段と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−４２５１６（Ｐ２００７−４２５１６Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２７２４５（Ｐ２００５−２２７２４５）
【出願日】平成１７年８月４日（２００５．８．４）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月４日（２００５．８．４）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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