JP6114122B2 - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線発生装置に関する。

従来から、Ｘ線発生装置として、電子ビームを出射する電子銃部と、基板と、基板に埋設されており、電子ビームの入射によりＸ線を発生する材料からなるターゲット体と、を有するターゲット部と、を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のＸ線発生装置では、所定の位置のターゲット体に対して、電子ビームの基板での照射野内にターゲット体が常に含まれるように、照射野をターゲット部上において二次元的に走査させることにより、ターゲット体と電子ビームとの位置関係が変化することを抑制している。

特開２０１１−７１１０１号公報

ターゲット体の位置に関する情報を保持していない場合、Ｘ線発生装置は、基板に埋設されたターゲット体の位置を検出するために、ターゲット部の所定領域内で電子ビームを走査させて、走査させた結果からターゲット体の位置情報を取得する必要がある。Ｘ線発生装置が所定の走査範囲内において電子ビームを水平方向に順次走査させる場合、一般的には鋸波状の制御信号に基づいて偏向コイルを動作させることが考えられる。例えば、図１９に示すターゲット部の走査領域において、水平方向（Ｘ軸方向）に電子ビームを走査させる場合、Ｘ線発生装置は、水平方向に電子ビームを偏向させるための磁力を発生する偏向コイル（スキャンコイル）を動作させる。この場合、Ｘ線発生装置は、図２０（Ａ）に示すような鋸波状の制御信号に対応した鋸波状の入力電圧で偏向コイルを動作させる。

加えて、Ｘ線発生装置は、垂直方向（Ｙ軸方向）に電子ビームを走査させるための磁力を発生する偏向コイル（スキャンコイル）を併用することにより、ターゲット部上において図１９に示す矢印の走査経路で電子ビームを走査させることができる。矢印で示した走査経路の内、実線の矢印は、ターゲット部に入射した電子ビームに基づく入射信号（ターゲット信号）をＸ線発生装置が取得するための走査経路を示す。点線の矢印は、次の水平方向（Ｘ軸方向）の走査の開始部へ折り返すための走査経路を示す。図１９に示すようにターゲット部には、走査範囲のＸ軸方向の端部領域（図面上での右側端部領域）において、Ｙ軸方向全体に延在するようなターゲット体２３が設けられている。

上述のように電子ビームを走査させた場合において、Ｘ線発生装置が、偏向コイルを動作させる制御信号と同期して、ターゲット信号（例えば、ターゲット部における吸収電子量）を取得すると、ターゲット体の吸収電子量が基板の吸収電子量よりも小さい場合には、理想的には図２０（Ｂ）に示すような関係で吸収電子量の変化が見られる。すなわち、Ｘ線発生装置が、ターゲット体に電子ビームを出射している間は、吸収電子量が小さくなる。図２１に、Ｘ線発生装置が図１９に示すターゲット部の走査領域において図２０（Ａ）に示すような鋸波状の制御信号によって電子ビームを走査させ、図２０（Ｂ）に示すような理想的な吸収電子量の変化を持ったデータが得られた場合の画像を示す。図２１に示す画像における領域Ｄがターゲット体２３の位置を示している。

対して、Ｘ線発生装置が、実際に、図１９に示すターゲット部の走査領域において、電子ビームを走査させることで吸収電子量に関するデータを取得し、それに基づいて作成された画像を図２２に示す。図２２に示すように、実際にはターゲット体２３がない位置に、ターゲット体２３を示す像と類似した像である虚像Ｆが発生してしまう場合があり、ターゲット体の位置に関する情報を保持していない場合には、その判別が困難となる場合がある。従って、Ｘ線発生装置は、ターゲット体２３に関する正確な位置情報を取得することが困難な場合があった。

本発明者らは鋭意研究の結果、該虚像Ｆは以下のような原因に基づいて発生することを発見した。図２３（Ａ）に示す点線のような制御信号に基づいて、Ｘ線発生装置が偏向コイルを動作させた場合、発生する磁場は、理想的には制御信号に同期する。しかしながら、実際には、磁場は制御信号の急激な変化（時間軸に対して垂直または垂直に近い角度での立ち上がりまたは立下りであって、この場合は急激な立下り）に追随できず、あたかも図２３（Ａ）に示す実線のような制御信号によって制御されたような特性を示す磁場が発生してしまう。この結果、制御信号に対応した磁場を発生することができず、制御信号と発生する磁場にずれが発生してしまう。

具体的には、図２３（Ａ）に示す期間ａにおいて、Ｘ線発生装置が予定している電子ビームの走査箇所と、実際に電子ビームを走査させている箇所とがずれてしまうため、Ｘ線発生装置は、予定している走査箇所における正確な吸収電子量を得ることができない。

この理由は、制御信号の立下りに応じて、電子ビームが次の水平走査の開始部へ折り返すために要する時間は、理想的には０であるが、実際には偏向コイルで発生した磁場の変化に要する時間に起因して、時間ａ１を必要とするためである。そして、Ｘ線発生装置は、図２３（Ａ）に示す点線のような制御信号と同期してターゲット信号を取得するために、期間ａにおける時間ａ１の間、折り返し経路上においてターゲット信号を取得してしまう。Ｘ線発生装置は、この折り返し経路上において取得したターゲット信号を、次回の水平走査における初期段階の時間ａ１分のターゲット信号と認識してしまうことにより、虚像Ｆを含む画像を作成してしまう場合がある。つまり、水平走査した後の、次の水平走査における初期段階である期間ａの間にＸ線発生装置が取得するターゲット信号は、始まりから時間ａ１に相当する時間までは前回の水平走査の折り返し経路上のターゲット信号であり、それ以降は正しい走査経路上ではあるものの、Ｘ線発生装置が当該時間に予定している走査箇所とはズレ（遅れ）が生じている。このように、鋸波の立下り部分のような、偏向コイルにより発生する磁力による磁場が追随できない急激な制御信号の変化によって、Ｘ線発生装置が予定している走査箇所と、偏向コイルの動作により実際に走査している箇所とがずれてしまう。これにより、Ｘ線発生装置は、ターゲット体２３に関する正確な位置情報を取得することが困難となる場合がある。

本発明は、この知見に基づき、ターゲット体の正確な位置情報を取得し得るＸ線発生装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＸ線発生装置では、電子ビームを出射する電子銃部と、基板と、該基板に埋設されており電子ビームの入射によりＸ線を発生する材料からなるターゲット体と、を有するターゲット部と、電子銃部から出射された電子ビームを、磁力によって基板の電子ビームの入射面に沿う第一方向と第一方向に直交する第二方向に偏向可能な電子ビーム偏向部と、第一方向に電子ビームを偏向させるための第一の制御信号又は第二方向に前記電子ビームを偏向させるための第二の制御信号を電子ビーム偏向部に出力して、電子ビーム偏向部を制御する制御部と、ターゲット部に入射した電子ビームに基づく入射信号を検出する検出部と、検出部が検出した入射信号に基づいて、ターゲット部内のターゲット体の位置情報を取得するターゲット体位置情報取得部と、を備え、制御部は、第一の制御信号として、立下りと立ち上がりとを含み、且つ立下りから立下り後に立ち上がるまで、または立ち上がりから立ち上がり後に立ち下がるまで所定期間有する波形である制御信号を出力することを特徴とする。

本発明に係るＸ線発生装置は、第一の制御信号として、立下りと立ち上がりとを含み、且つ立下りから立ち下り後に立ち上がるまで、または立ち上がりから立ち上がり後に立ち下がるまで所定期間有する波形の制御信号を出力するようにしているので、所定期間を利用して、磁力による磁場を確実に所望の状態とすることができる。よって、Ｘ線発生装置は、制御信号の変化に対して電子ビーム偏向部が追随できなくなることによって、Ｘ線発生装置が予定している走行箇所と、電子ビーム偏向部の動作により実際に走査している箇所とがずれてしまうことを防止することができる。これにより、Ｘ線発生装置は、ターゲット体の正確な位置情報を取得することができる。

制御部は、第一の制御信号として、立ち上がり及び立下りの一方が他方と比して急峻な波形を有する制御信号を出力し、所定期間は急峻な波形の後に設けられた、波形の変化が無い期間である第一の休止期間でもよい。この場合、Ｘ線発生装置は、急峻な波形後の休止期間によって、急峻な波形の前の制御信号に基づく磁力による磁場と、急峻な波形の後の制御信号に基づく磁力による磁場とを確実に分けることができる。よって、Ｘ線発生装置は、制御信号の変化に対して電子ビーム偏向部が追随できなくなることを防止することができる。

制御部は、第二の制御信号として、第一の休止期間に同期した第二の休止期間を有する制御信号を出力してもよい。この場合、Ｘ線発生装置は、第一の制御信号が休止期間であるタイミングで、第二の制御信号も休止期間となるので、走査されない箇所が増えてしまうことを防止することができる。

制御部は、第一の制御信号として、立下りから立下り後に立ち上がるまで、及び立ち上がりから立ち上がり後に立ち下がるまで所定期間有する波形である制御信号を出力してもよい。この場合、Ｘ線発生装置は、制御信号に対して、適切な磁場を確実に追随させることができる。

制御部は、第一の制御信号として、三角波の制御信号を出力してもよい。この場合、Ｘ線発生装置は、簡単な制御信号を用いて、制御信号に対して、適切な磁場を確実に追随させることができる。

制御部は、第二の制御信号として、立下りから立下り後に立ち上がるまで、及び立ち上がりから立ち上がり後に立ち下がるまで所定期間有する波形の制御信号を出力する。この場合、Ｘ線発生装置は、制御信号に対して、適切な磁場を確実に追随させることができるとともに、走査経路を急激な変化の少ない連続的なものにすることができる。よって、Ｘ線発生装置は、Ｘ線発生装置が予定している走行箇所と、電子ビーム偏向部の動作により実際に走査している箇所とがずれてしまうことをさらに防止することができる。

本発明によれば、ターゲット体の正確な位置情報を取得し得るＸ線発生装置を提供することができる。

本実施形態に係るＸ線発生装置を示す概略構成図である。 コイル部の構成を示す図である。 ターゲット部の構成を示す図である。 電子ビームの走査箇所を示す図である。 走査箇所とターゲット電流値との関係を示すグラフである。 電子ビームの走査箇所を示す図である。 走査時の制御信号を示す図である。 走査時の入力電圧を示す図である。 走査時の制御信号を示す図である。 電子ビームの走査箇所を示す図である。 走査時の制御信号を示す図である。 走査時の入力電圧を示す図である。 電子ビームの走査箇所を示す図である。 走査時の制御信号を示す図である。 電子ビームの走査箇所を示す図である。 走査時の制御信号を示す図である。 走査時の制御信号を示す図である。 走査時の制御信号を示す図である。 スキャン領域を示す図である。 スキャンで得られる吸収電子量を示す図である。 理想とするターゲット画像の例を示す図である。 従来技術により得られるターゲット画像の例を示す図である。 従来技術により得られる吸収電子量を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照して、本実施形態に係るＸ線発生装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るＸ線発生装置を示す概略構成図である。

Ｘ線発生装置１は、開放型であり、使い捨てに供される密封型と異なり、真空状態を任意に作り出すことができ、ターゲット部Ｔや電子銃部３のカソード等の交換を可能にしている。Ｘ線発生装置１は、動作時に真空状態になり、導電性材料（例えば、ステンレスなど）からなる円筒形状の筒状部５を有している。筒状部５は、下側に位置し、電子銃３を収容する電子収容部５ａと上側に位置し、ターゲット部Ｔを保持するターゲット保持部５ｂとからなる。ターゲット保持部５ｂはヒンジ（不図示）を介して電子銃収容部５ａに取り付けられている。したがって、ターゲット保持部５ｂが、ヒンジを介して横倒しになるように回動することで、電子銃収容部５ａの上部を開放させることができ、電子銃収容部５ａ内に収容されている電子銃部３（カソード）へのアクセスを可能にする。なお、以降、ターゲット部Ｔ側を上方、電子銃３側を下方とする。

ターゲット保持部５ｂ内には、電子ビーム集束部として機能する筒状のコイル部７と、電子ビーム偏向部として機能する、筒状のコイル部９とが設けられる。コイル部９は、通電によって磁力を発生するスキャンコイルである。ターゲット保持部５ｂ内では、コイル部７，９の中心を通るよう、筒状部５の長手方向に電子通路１１が延在している。

コイル部９は、図２に示すように、電子ビームＥＢをＸ軸方向（基板２１の電子ビームＥＢの入射面に沿う第一方向）に偏向させる、Ｘ軸方向に設けられたコイル部９ｘの組と、電子ビームＥＢをＹ軸方向（第一方向に直交する第二方向）に偏向させる、Ｙ軸方向に設けられたコイル部９ｙの組とからなる。以降、第一方向をＸ軸方向、第二方向をＹ軸方向とする。なお、第一方向をＹ軸方向、第二方向をＸ軸方向としてもよい。

再び図１を参照する。電子通路１１はコイル部７，９で包囲される。ターゲット保持部５ｂの下端にはディスク板１３が蓋をするように固定される。ディスク板１３の中心には、電子通路１１の下端側に一致させる電子導入孔１３ａが形成されている。

ターゲット保持部５ｂの上端は円錐台に形成され、頂部には、電子通路１１の上端側に位置してＸ線出射窓を形成する透過型のターゲット部Ｔが装着されている。ターゲット部Ｔは、接地させた状態で電子通路１１の上端部を真空封止するように、図示しない着脱構造によって着脱自在に固定されている。これにより、Ｘ線発生装置１は、消耗品であるターゲット部Ｔの交換も可能になる。

電子銃収容部５ａには真空ポンプ１７が固定される。真空ポンプ１７は、筒状部５内を高真空状態にする。すなわち、Ｘ線発生装置１が真空ポンプ１７を装備することによって、ターゲット部Ｔやカソード等の交換が可能になっている。

筒状部５の基端側には、電子銃部３との一体化が図られたモールド電源部１９が固定されている。モールド電源部１９は、電気絶縁性の樹脂（例えば、エポキシ樹脂）でモールド成形させたものであると共に、金属製のケース内に収容されている。

モールド電源部１９内には、高電圧（例えば、−数十ｋＶ以下）を発生させるようなトランスを構成させた高圧発生部（不図示）が封入されている。モールド電源部１９は、下側に位置して直方体形状をなすブロック状の電源本体部１９ａと、電源本体部１９ａから上方に向けて電子銃収容部５ａ内に突出する円柱状のネック部１９ｂとからなる。高圧発生部は、電源本体部１９ａ内に電気絶縁性の樹脂によって封入されている。ネック部１９ｂの先端部には、電子通路１１を挟むように、ターゲット部Ｔに対峙させるよう配置させた電子銃部３が装着されている。モールド電源部１９の電源本体部１９ａ内には、高圧発生部に電気的に接続させた電子放出制御部（不図示）が封入されている。電子放出制御部は、電子銃部３に接続されており、電子の放出のタイミングや管電流などを制御している。

ターゲット部Ｔは、図３にも示されるように、基板２１と、ターゲット体２３と、を有しており、Ｘ線発生装置１におけるＸ線出射部となるＸ線出射窓を兼ねた透過型ターゲットとなっている。基板２１は、電子入射によるＸ線の発生が少なく、Ｘ線透過性および放熱性に優れた材料（例えばダイヤモンド）からなる平板状部材である。基板２１は、互いに対向する第一主面２１ａと第二主面２１ｂとを有している。基板２１の厚みは、例えば１００μｍ程度に設定されている。ターゲット体２３は、基板２１の第一主面２１ａ側に位置している。ターゲット体２３は、基板２１とは異なる材料からなる金属（例えば、タングステン、金、白金等）によって円柱状に形成されており、ナノサイズ（例えば、外径が１００ｎｍ程度）とされている。本実施形態では、ターゲット体２３の金属として、タングステン（Ｗ）を採用している。なお、ターゲット部Ｔにおいては、第一主面２１ａ側に電子ビームが入射し、第二主面２１ｂ側から発生したＸ線が取り出される。よって、第一主面２１ａが電子入射側の面であり、第二主面２１ｂがＸ線出射側の面となる。また、図３では、ターゲット部Ｔには、ターゲット体２３が１つのみ設けられているが、同様の構造のターゲット体２３が複数設けられていてもよい。

再び、図１を参照する。Ｘ線発生装置１は、検出部としての電流検出器３１と、制御部及びターゲット体位置情報取得部としてのコントローラ３３と、を備えている。電流検出器３１は、ターゲット部Ｔに入射した電子ビームＥＢに基づく入射信号（ターゲット信号）としての電気信号を検出する際に、電流を検出する。電流検出器３１は、ターゲット部Ｔと電気的に接続されることにより、ターゲット部Ｔにおける吸収電流を検出する。電流検出器３１は、コントローラ３３へターゲット信号（吸収電流値）を出力する。

電子ビームを物質に照射した時、物質の原子番号に依存する量の電子が吸収される。すなわち、原子番号が大きいほど吸収電流値は小さく、原子番号が小さいほど吸収電流値は大きい。本実施形態では、ダイヤモンドからなる基板２１中にタングステンからなるターゲット体２３を埋設しているので、Ｘ線発生装置１は、吸収電流値が小さい場所をターゲット体２３と判定することができる。なお、本実施形態においては、吸収電流値はターゲット電流値として取得される。

コントローラ３３は、Ｘ線発生装置１に関する各種の制御を行い、例えばモールド電源部１９の高圧発生部及び電子放出制御部を制御する。これにより、電子銃部３とターゲット部Ｔ（ターゲット体２３）との間に所定の電流及び電圧が印加され、電子銃部３が電子ビームＥＢを出射する。電子銃部３から出射された電子ビームＥＢは、コントローラ３３により制御されたコイル部７にて適切に集束されて、ターゲット体２３に入射する。ターゲット体２３に電子ビームＥＢが入射すると、ターゲット体２３からＸ線ＸＲが放射され、このＸ線ＸＲは、基板２１を透過して外部に出射される。また、コントローラ３３は、電流検出器３１が検出する吸収電流（ターゲット電流）をリアルタイムに監視する。

また、コントローラ３３は、第一の制御信号として、電子ビームＥＢをＸ軸方向に偏向させる制御信号を、電子ビームＥＢをＸ軸方向に偏向させるコイル部９ｘへ出力する。また、コントローラ３３は、第二の制御信号として、電子ビームＥＢをＹ軸方向に偏向させる制御信号を、電子ビームＥＢをＹ軸方向に偏向させるコイル部９ｙへ出力する。このように、コントローラ３３は、上記２つの制御信号をコイル部９へ出力することにより、コイル部９の動作を制御する。これにより、Ｘ線発生装置１は、電子ビームＥＢを偏向させることができ、ターゲット部Ｔ上に電子ビームＥＢを走査させることができる。

図４に、Ｘ線発生装置１がターゲット部Ｔ上に電子ビームＥＢを走査させる例を示す。図４はターゲット部Ｔの一部領域の拡大図である。図４は、電子ビーム偏向部として機能するコイル部９によって電子ビームＥＢが走査可能な走査範囲を模式的に図示している。説明を分かりやすくするために、ターゲット部Ｔには、走査範囲のＸ軸方向の端部領域（図面上での右側端部領域）において、Ｙ軸方向全体に延在するようなターゲット体２３が設けられている。図４に示すように、コントローラ３３が、ターゲット部Ｔ上における、矢印方向に（ターゲット体２３配置側端部に向かって）順次電子ビームＥＢを走査させる場合の例を示す。

図５は、Ｘ線発生装置１が図４に示したように電子ビームＥＢを走査させた場合における、吸収電流値の変化を示すグラフである。図５に示すように、Ｘ線発生装置１が電子ビームをターゲット体２３へ入射させている時に、吸収電流値が小さくなる。そして、コントローラ３３は、ターゲット信号として各部の吸収電流値を取得し、他の領域と比較して吸収電流値が小さい位置をターゲット体２３がある箇所であると判断する。このように、コントローラ３３は、ターゲット体２３の位置を特定し得る位置情報を取得する。

そして、コントローラ３３は、当該位置情報を出力する。具体例として、コントローラ３３は、当該位置情報を、画像データや座標データ等として、図示しない表示装置へ出力する。このように、コントローラ３３は、ターゲット体位置情報取得部としてのみならず、ターゲット体位置情報出力部としても機能する。

続いて、図６〜１８を参照して、コントローラ３３によるコイル部９の制御の一例について説明する。図６、１０、１３、及び１５は、コントローラ３３によるコイル部９の制御により、電子ビームＥＢが図４に示したターゲット部Ｔ上をどのように走査するかを説明するための図である。図７、９、１１、１４、１６、１７、及び１８は、走査時における、制御信号のグラフである。図８及び１２は、走査時における、制御信号に基づくコイル部９の入力電圧のグラフである。

図６に示すように、Ｘ線発生装置１は、ターゲット部Ｔ上において、Ｘ軸方向（図面上の左右）に電子ビームＥＢを走査させつつ、Ｙ軸方向（図面上の上から下）にも電子ビームＥＢを走査させる。なお、図面上、左から右に向かって、常にＸ軸上及びＹ軸上の座標を変えながら延びる実線の矢印は、ターゲット信号を取得するための走査経路を示す。図面上、右から左に向かって、Ｙ軸の座標は変えずにＸ軸の座標のみを変えながら延びる点線の矢印は、次の水平走査の開始部へ折り返すための走査経路を示す。

図６に示すように電子ビームＥＢを走査させる場合における、Ｘ軸方向に偏向させる制御信号を図７（Ａ）に示し、Ｙ軸方向に偏向させる制御信号を図７（Ｂ）に示す。図７（Ａ）に示す制御信号に基づいてコイル部９（コイル部９ｘ）に入力される電圧のグラフを図８（Ａ）に示す。図７（Ｂ）に示す制御信号に基づいて、コイル部９（コイル部９ｙ）に入力される電圧のグラフを図８（Ｂ）に示す。

図７（Ａ）に示すように、コントローラ３３が出力するＸ軸方向の制御信号では、鋸波が立ち下がった時刻である時刻ｔ４から、当該時刻ｔ４の次に立ち上がる時刻である時刻ｔ５まで波形の変化の無い期間である休止期間Ｔ１（第一の休止期間）を有する。上記制御信号の波形は、休止期間Ｔ１の後に立ち上がる。図７（Ｂ）に示すように、Ｙ軸方向の制御信号の波形は、Ｘ軸方向の制御信号が立ち上がっている間は、一律の変化率で立ち上がり、Ｘ軸方向の制御信号の休止期間Ｔ１と同期して時刻ｔ４から時刻ｔ５まで休止期間Ｔ２（第二の休止期間）を有する。

図７（Ａ）に示すＸ軸方向の制御信号の波形は、立ち上がりの波形に比して立下りが急峻な波形を有し、立下りの後に休止期間Ｔ１を有している。これにより、Ｘ線発生装置１は、休止期間Ｔ１を利用して、コイル部９（コイル部９ｘ）の発生する磁力による磁場を確実に所望の状態とすることができる。

より詳細には、Ｘ線発生装置１は、急峻な立下りによって生じた制御信号に対する磁場のズレ（遅れ）を、休止期間Ｔ１の間に、制御信号（立ち上がり）に適合した磁場状態とする。Ｘ線発生装置１は、休止期間Ｔ１によって、制御信号の先の立ち上がりに基づく磁力による磁場と、次の立ち上がりに基づく磁力による磁場とを確実に分ける（互いへの影響を抑制する）ことができる。これにより、Ｘ線発生装置１は、コントローラ３３が出力した制御信号の変化に対してコイル部９が追随できなくなることを防止することができる。

また、Ｘ線発生装置１は、制御信号と同期させてターゲット信号を取得するので、休止期間Ｔ１の間にはターゲット信号を取得しない。このように、Ｘ線発生装置１は、ターゲット信号を取得しない期間中に磁場を所望の状態にすることにより、Ｘ線発生装置１が予定している走査箇所と、コイル部９の動作により実際に走査している箇所とがずれてしまうことを防止することができる。

従って、Ｘ線発生装置１は、制御信号に対する磁場のズレに起因した虚像Ｆや不適切な情報が混入しない、ターゲット体２３の正確な位置情報が得られるため、正確にターゲット体２３の位置を把握することができる。さらに、Ｘ線発生装置１は、Ｘ軸方向の制御信号が休止期間Ｔ１であるタイミングで、Ｙ軸方向の制御信号も休止期間Ｔ２となるので、ターゲット信号を取得しない状態で走査が進んでしまうこと、すなわち走査されない箇所を増やしてしまうことを防止することができる。

なお、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、Ｘ線発生装置１は、Ｘ軸方向の制御信号のみが休止期間Ｔ１を有するようにしてもよい。この場合、Ｘ線発生装置１は、走査しない領域（未走査領域）を増やしてしまうが、短い時間で走査を完了させることができるので、ターゲット体２３の位置についての概略情報を高速に得ることができる。

ところで、電子ビームＥＢの走査は、次のように走査させることも可能である。

図１０に示すように、Ｘ線発生装置１は、ターゲット部Ｔ上において、Ｘ軸方向（図面上の左右）及びＹ軸方向（図面上の上から下）に連続的に電子ビームＥＢを走査させてもよい。具体的に、Ｘ線発生装置１は、Ｘ軸上及びＹ軸上の座標を常に変えながら、走査範囲内をジグザグ状に電子ビームＥＢを連続走査させて、全ての走査経路においてターゲット信号を取得する。図１０のように電子ビームＥＢを走査させる場合における、Ｘ軸方向に偏向させる制御信号を図１１（Ａ）に示し、Ｙ軸方向に偏向させる制御信号を図１１（Ｂ）に示す。図１１（Ａ）に示す制御信号に基づいてコイル部９（コイル部９ｘ）に入力される電圧のグラフを図１２（Ａ）に示す。図１１（Ｂ）に示す制御信号に基づいて、コイル部９（コイル部９ｙ）に入力される電圧のグラフを図１２（Ｂ）に示す。

コントローラ３３は、Ｘ軸方向の制御信号として、図１１（Ａ）に示すような一般的な三角波の制御信号を出力し、コイル部９は、当該制御信号に基づいた図１２（Ａ）に示す入力電圧にて動作する。図１１（Ａ）に示すように制御信号の波形は、立下りと立ち上がりとを含み、且つ時刻ｔ１に示す波形の立下り時点から、該立下りの後に立ち上がる時刻ｔ２まで所定期間有し、且つ時刻ｔ２に示す波形の立ち上がる時刻から、該立ち上がりの後に立下がる時刻ｔ３まで所定期間有する。

図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示す制御信号の波形には、鋸波のような急激な制御信号の変化をする箇所がなく、いずれも所定期間を持って変化していくので、コントローラ３３が出力した制御信号に基づいてコイル部９が動作しても、コイル部９が制御信号に追随できなくなることがない。すなわち、Ｘ線発生装置１は、制御信号に対して、適切な磁場を確実に追随させることができる。よって、Ｘ線発生装置１は、Ｘ線発生装置１が予定している走査箇所と、コイル部９の動作により実際に走査している箇所とがずれてしまうことを防止することができる。従って、Ｘ線発生装置１は、制御信号に対する磁場のズレに起因した虚像や不適切な情報が混入しない、正確な位置情報が得られるため、正確にターゲット体２３の位置を把握することができる。

また、図１３に示すように、Ｘ線発生装置１は、電子ビームＥＢのＸ軸方向又はＹ軸方向のいずれか一方の位置（座標）を固定して、他方の位置を変動させて、所定位置（座標）まで走査した後に、当該他方の位置（座標）を固定して、一方の位置（座標）を変動させることを繰り返し、中心部まで徐々に集束させるように電子ビームＥＢを走査してもよい。

この場合における、Ｘ軸方向に偏向させる制御信号を図１４（Ａ）に示す。そして、Ｙ軸方向に偏向させる制御信号を図１４（Ｂ）に示す。これらの制御信号に基づいて、コイル部９（コイル部９ｘ、コイル部９ｙ）に電圧が入力される。

この場合、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のいずれの制御信号の波形も、立下りから立下り後に立ち上がるまで、及び立ち上がりから立ち上がり後に立ち下がるまで所定期間有する波形である。すなわち、コイル部９を制御する制御信号の波形は、鋸波のような急激な制御信号の変化をする箇所がなく、いずれも所定期間を持って変化していく。コントローラ３３が、図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示す制御信号に基づいてコイル部９を動作させた場合、コイル部９が制御信号に追随できなくなることがなく、制御信号に対して適切な磁場を確実に追随させることができる。よって、Ｘ線発生装置１は、Ｘ線発生装置１が予定している走査箇所と、コイル部９の動作により実際に走査している箇所とがずれてしまうことを防止することができる。従って、Ｘ線発生装置１は、制御信号に対する磁場のズレに起因した虚像や不適切な情報が混入しない、正確な位置情報が得られるため、正確にターゲット体２３の位置を把握することができる。Ｘ線発生装置１は、急激な変化の少ない連続的な走査経路で電子ビームＥＢを走査させるので、安定な走査が可能となる。

また、図１５に示すように、Ｘ線発生装置１は、電子ビームＥＢをいわゆる螺旋状に走査させるようにしてもよい。この場合における、Ｘ軸方向に偏向させるための制御信号を図１６（Ａ）に示す。そして、Ｙ軸方向に偏向させるための制御信号を図１６（Ｂ）に示す。

図１５に示したように、螺旋状に電子ビームＥＢを走査させた場合、図１６に示すＸ軸方向およびＹ軸方向の制御信号の波形は、立下りから立下り後に立ち上がるまで、及び立ち上がりから立ち上がり後に立ち下がるまで所定期間有する波形である。コイル部９を制御する制御信号の波形は、鋸波のような急激な制御信号の変化をする箇所がなく、いずれも所定期間を持って変化していく。コントローラ３３が、図１６（Ａ）及び（Ｂ）に示す制御信号に基づいてコイル部９を動作させた場合、コイル部９が制御信号に追随できなくなることがなく、制御信号に対して、適切な磁場を確実に追随させることができる。よって、Ｘ線発生装置１は、Ｘ線発生装置１が予定している走査箇所と、コイル部９の動作により実際に走査している箇所とがずれてしまうことを防止することができる。従って、Ｘ線発生装置１は、制御信号に対する磁場のズレに起因した虚像や不適切な情報が混入しない、正確な位置情報が得られるため、正確にターゲット体２３の位置を把握することができる。また、Ｘ線発生装置１は、走査経路を急激な変化の少ない連続的なものにすることができるので、安定な走査が可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

コントローラ３３は、ターゲット信号として、ターゲット部Ｔに入射した電子ビームＥＢの反射電子に関するデータを取得し、当該データに基づいて、ターゲット体２３の位置を特定するようにしてもよい。この場合、Ｘ線発生装置１は、電流検出器３１の代わりに、反射電子を検出する反射電子検出器を設け、コントローラ３３に反射電子に起因する電流値が入力される。

電子ビームＥＢを物質に照射した時、物質の原子番号に依存する量の反射電子が放出される（原子番号が大きいほど、多くの反射電子を放出する）。本実施形態では、ダイヤモンドからなる基板２１中にタングステンからなるターゲット体２３を埋設しているので、Ｘ線発生装置１は、より多くの反射電子を検出した場所をターゲット体２３と判定することができる。なお、ターゲット信号として、吸収電子による信号と反射電子による信号の両方を用いても良いし、吸収電子や反射電子といった電子ビームＥＢの電子による直接的な電気情報ではなく、ターゲットから発生したＸ線の強度やエネルギー帯に基づいてターゲット体２３の位置を特定するようにしてもよい。走査の進行方向は、図面上の左右や上下は逆でもよい。

休止期間Ｔ１は、急峻な立下りの後に設けられていたが、急峻な立ち上がりの後に設けても良い。例えば、図１７（Ａ）に示すように、コントローラ３３が出力するＸ軸方向の制御信号では、鋸波が立ち上がった時刻から、当該時刻の次に立ち下がる時刻である時刻まで波形の変化の無い期間である休止期間を設けて、その後で波形を立ち下げるようにしている。一方、図１７（Ｂ）に示すように、Ｙ軸方向の制御信号の波形も、基本的には一律の変化率で立ち上がる一方で、休止期間と同期して休止期間を設けている。

図１８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、Ｘ線発生装置１は、図１８（Ａ）に示すＸ軸方向の制御信号のみが休止期間を有するようにしてもよい。この場合、Ｘ線発生装置１は、走査しない領域（未走査領域）を増やしてしまうが、短い時間で走査を完了させることができるので、ターゲット体２３の位置についての概略情報を高速に得ることができる。

本発明は、Ｘ線非破壊検査装置に利用できる。

１…Ｘ線発生装置、３…電子銃部、９…コイル部、２１…基板、２３…ターゲット体、３１…電流検出器、３３…コントローラ、ＥＢ…電子ビーム、Ｆ…照射野、Ｔ…ターゲット部、ＸＲ…Ｘ線。

Claims (6)

1. 電子ビームを出射する電子銃部と、
   基板と、該基板に埋設されており前記電子ビームの入射によりＸ線を発生する材料からなるターゲット体と、を有するターゲット部と、
   前記電子銃部から出射された前記電子ビームを、磁力によって前記基板の前記電子ビームの入射面に沿う第一方向と前記第一方向に直交する第二方向に偏向可能な電子ビーム偏向部と、
   前記第一方向に前記電子ビームを偏向させるための第一の制御信号又は前記第二方向に前記電子ビームを偏向させるための第二の制御信号を前記電子ビーム偏向部に出力して、前記電子ビーム偏向部を制御する制御部と、
   前記ターゲット部に入射した前記電子ビームに基づく入射信号を検出する検出部と、
   前記検出部が検出した入射信号に基づいて、前記ターゲット部内のターゲット体の位置情報を取得するターゲット体位置情報取得部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第一の制御信号として、立下りと立ち上がりとを含み、且つ前記立下りから前記立下り後に立ち上がるまで、又は前記立ち上がりから前記立ち上がり後に立ち下がるまで所定期間有する波形である制御信号を出力することを特徴とするＸ線発生装置。
2. 前記制御部は、前記第一の制御信号として、前記立ち上がり及び前記立下りの一方が他方と比して急峻な波形を有する制御信号を出力し、
   前記所定期間は、急峻な波形の後に設けられた、波形の変化が無い期間である第一の休止期間であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
3. 前記制御部は、前記第二の制御信号として、前記第一の休止期間に同期した第二の休止期間を有する制御信号を出力することを特徴とする請求項２に記載のＸ線発生装置。
4. 前記制御部は、前記第一の制御信号として、前記立下りから前記立下り後に立ち上がるまで、及び前記立ち上がりから前記立ち上がり後に立ち下がるまで所定期間有する波形である制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
5. 前記制御部は、前記第一の制御信号として、三角波の制御信号を出力することを特徴とする請求項４に記載のＸ線発生装置。
6. 前記制御部は、前記第二の制御信号として、前記立下りから前記立下り後に立ち上がるまで、及び前記立ち上がりから前記立ち上がり後に立ち下がるまで所定期間有する波形である制御信号を出力することを特徴とする請求項４に記載のＸ線発生装置。

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