X射线发生器和x射线成像装置制造方法
【专利摘要】提供一种X射线发生器，其包括：电子路径8；目标9c，设置在基板9a上，其中，使得已经通过电子路径8的电子（5a）发射到所述目标9c处并且生成X射线（11a），其中：目标9c设置在基板9a的中心区域处；对于当已经从目标反射的电子（5b）进入所述电子路径的内壁时生成的X射线（11b），不被目标9c覆盖的基板9a的外围区域中的至少一部分具有比被目标9c覆盖的基板9a的中心区域更高的透射率。可以通过有效地使用目标9c所反射的电子来改进X射线生成效率。
【专利说明】X射线发生器和X射线成像装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可应用于针对在医疗领域中的诊断、工业机械领域中的非破坏性测试以及其它用途的放射照相的透射型X射线发生器。本发明还涉及该透射型X射线发生器所应用于的X射线成像装置。
【背景技术】
[0002]通常，于在透射目标处发射电子并且使得生成X射线的透射型X射线发生器中，X射线生成效率明显很低。当电子加速到高能量并且在透射目标处发射以使得生成X射线时，变为X射线的电子的能量比率仅为与透射目标碰撞的全部电子中的1%或更少，电子中的其余大约99%或更多变为热量。因此，需要X射线生成效率方面的改进。当电子与透射目标碰撞时，生成反射电子。已知反射电子并不贡献于生成X射线。
[0003]PTLl公开了一种具有改进的X射线生成效率的X射线管。通过以下方式来改进X射线生成效率:具有开孔直径从电子源朝向目标减小的截锥形通道的阳极构件被设置在电子源与目标之间；并且使得电子在通道表面上弹性散射，并且进入目标。
[0004]PTL2公开了一种透射X射线目标，其中目标金属形成在陶瓷或玻璃X射线透射窗口基板上。
[0005]引文列表
[0006]专利文献
[0007]PTLl:日本专利公开 N0.9-171788
[0008]PTL2:日本专利公开 N0.2002-352754
【发明内容】
[0009]技术问题
[0010]PTLl中所描述的技术提供一种具有明显增大数量的进入目标的电子的微焦X射线管。然而，该技术在对于用作X射线成像装置的X射线管的X射线生成效率方面不一定是足够的。PTL2中所描述的技术可以防止对目标充电，但并不改进X射线生成效率。
[0011]问题的解决方案
[0012]根据本发明的X射线发生器包括:电子路径，由围绕所述电子路径的外围的电子路径形成构件形成；目标，设置在绝缘基板上，其中，使得已经通过所述电子路径的电子发射到所述目标处并且生成X射线，其中:所述目标被设置在基板的中心区域处；对于当从所述目标反射的电子照射到所述电子路径的内壁时生成的X射线，不被所述目标覆盖的基板的外围区域中的至少一部分具有比被所述目标覆盖的基板的中心区域更高的透射率。
[0013]本发明的有利效果
[0014]根据本发明，除了在透射目标处生成的X射线之外，还可以高效地取出从在透射目标处生成的反射电子生成的X射线。因此，可以改进X射线生成效率，并且可以提供适合于射线照相的高输出透射型X射线发生器。【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1A是根据本发明第一实施例的X射线发生器的配置的示意图。
[0016]图1B是构成X射线发生器的阳极的配置的示意图。
[0017]图1C是构成X射线发生器的目标区域的配置的示意图。
[0018]图2A和图2B是根据本发明第二实施例的目标区域的另一配置的示意图。
[0019]图2C和图2D是根据本发明第三实施例的目标区域的配置的示意图。
[0020]图3A和图3B是根据本发明第四实施例的目标区域的另一配置的示意图。
[0021]图3C和图3D是根据本发明第五实施例的目标区域的另一配置的示意图。
[0022]图4A和图4B是根据本发明第六实施例的目标区域的另一配置的示意图。
[0023]图4C和图4D是根据本发明第七实施例的目标区域的另一配置的示意图。
[0024]图4E和图4F是根据本发明第八实施例的目标区域的另一配置的示意图。
[0025]图5是根据本发明的透射型X射线发生器所应用于的X射线成像装置的配置图。
【具体实施方式】
[0026]本发明的目标区域9包括目标支撑基底(下文中，“基板”)9a和设置在该基板上的透射目标(下文中，“目标”)9c。
[0027]第一实施例
[0028]图1A是根据该实施例的透射型X射线发生器(下文中，“X射线发生器”)18的示例性配置的截面图。图1B是图1A所示的阳极10的放大截面图。图1C是从目标侧看去的图1A所示的目标区域9的平面图。
[0029]X射线发生器18包括设置在外壳16中的X射线源I和驱动电源15以及填充外壳16中的残余空间的绝缘油14。外壳16具有X射线提取窗口 17。
[0030]X射线源I包括电子源3、阳极10、吸气剂12和真空容器6。
[0031]电子源3包括电流引入端子4和电子发射部分2。用于发射电子的电子源3的机构可以是能够控制从真空容器6外部所发射的电子的量的任何电子源。例如，可以使用热阴极电子源和冷阴极电子源。电子源3电连接到设置在真空容器6外部的驱动电源15，以使得能够经由设置为穿透真空容器6的电流引入端子4控制所发射的电子的量以及电子发射的ON状态和OFF状态。
[0032]从电子发射部分2所发射的电子经由未示出的提取网格(extraction grid)和未示出的加速电极变为具有大约IOkeV至200keV能量的电子束5。电子束5能够进入设置为面对电子发射部分2的目标9c。提取网格和加速电极也可以被包含在热阴极电子枪管中。在用于电子束的照射斑点位置的调整以及电子束的像散调整的校正电极被添加到电子源3的状态下，提取网格和加速电极也可以连接到外部的未示出的校正电路。
[0033]阳极10由基板9a、导电层％、目标9c和电子路径形成构件7构成。基板9a还用作X射线透射窗口。
[0034]基板9a必须是射线透射性好、热传导性好并且对真空封锁(lock)高度可耐受。例如，可以通过金刚石、氮化硅、碳化硅、碳化铝、氮化铝、石墨和铍来制成基板9a。金刚石、氮化铝和氮化硅是尤其期望的，因为这些材料在射线透射性方面比铝更低并且在导热性方面比钨更高。也可以使用绝缘材料。只要执行上述功能，就可以任意地确定基板9a的厚度，期望地，取决于材料，0.3mm或更大至2mm或更小。其中，因为金刚石的高导热性、高射线透射性以及保持真空状态的高能力，所以其是更合适的。这些材料随着温度上升而在导热性方面明显下降:因此，必须尽可能地控制基板9a的温度上升。
[0035]为了防止当以电子束5照射目标9c时电子对目标区域9充电而提供导电层9b。因此，导电层％可以由包括多种金属材料、碳化物和氧化物的任何导电材料来制成。可以通过溅射、蒸镀沉积或其它方法来将导电层％与基板9a集成。如果基板9a是导电材料(如石墨或铍)或能够通过添加物而带有导电性的绝缘材料，则不必提供导电层％。然而，市场上可买到的绝缘材料(如金刚石)通常没有导电性，因此必须提供导电层％。如果提供导电层9b，则可以经由导电层9b将供电电压供应给目标9c。
[0036]如果仅为了防止目标区域9的充电而提供导电层％，则只要导电层9b具有导电性，它们就可以是任何厚度的任何材料。然而，在本发明中，希望导电层％具有提取在电子路径形成构件7所形成的电子路径8的内壁表面处所生成的X射线的功能:因此，导电层9b的材料的类型和厚度是重要的。稍后将描述在电子路径8的内壁表面上生成X射线、用于提取X射线的方法、及导电层9b的材料和类型。
[0037]通常，目标9c可能由原子序号26或更大的金属材料来制成。具有较大导热性和较高熔点的材料是更合适的。也就是说，可以合适地使用金属材料(如钨、钥、铬、铜、钴、铁、铑和铼或其合金)。虽然目标9c的厚度的最优值取决于影响电子束进入目标9c的透射深度(即生成X射线的区域)的加速电压，但厚度是I μ m至15 μ m。可以通过溅射、蒸镀沉积或其它方法来将目标9c与导电层9b集成。在不提供导电层9b的配置中，可以通过溅射、蒸镀沉积或其它方法来将目标9c与基板9a集成。用于集成的另一方法包括:通过滚压(rolling)或抛光来制造预定厚度的目标9c的薄层，然后在高温和高压下执行对基板9a的扩散接合。
[0038]电子路径形成构件7具有在两端开口的电子路径8。电子从电子路径8的一端(SP在电子源3侧的开口)进入，在电子路径8的另一端处(即在与电子源3相对的一侧处)所提供的目标9c受所述电子照射，由此生成X射线。电子路径8用作用于在比目标9c更加朝向电子源3的区域中将电子束5引到目标9c的电子束照射区(即X射线生成区域)的路径。如果以能够屏蔽X射线的材料制成电子路径形成构件7，则从目标9c朝向电子源3 (即后侧)所发射的大多数X射线受电子路径8的内壁(即围绕电子路径8的外围的电子路径形成构件7)屏蔽。电子路径形成构件7在比目标9c更加朝向X射线提取窗口 17的一侧上形成柱形X射线路径。如果以能够屏蔽X射线的材料制成电子路径形成构件7，则从目标9c朝向X射线提取窗口 17 (即前侧)所发射的X射线当中的不必要的X射线受X射线路径的内壁屏蔽。可以例如从圆形、矩形或椭圆形当中合适地选择当从电子源3看去时的电子路径8的形状。虽然稍后将描述细节，但电子路径形成构件7还具有当与目标9c碰撞的电子受反射然后与电子路径8的内壁表面碰撞时生成X射线的功能。电子路径形成构件7与绝缘油14接触。因此，电子路径形成构件7还具有将目标9c中所生成的热量传递到绝缘油14并且使得热量排出X射线源I的功能。
[0039]期望的是，电子路径形成构件7通过能够屏蔽在30kV至150kV所生成的X射线的材料制成。例如，除了钨和钽之外，还可以使用钥、锆和铌及其合金。电子路径形成构件7可以通过电子与材料碰撞时生成X射线的材料来制成。替代地，电子路径形成构件7可以通过当电子与材料碰撞时不生成X射线的材料来制成。在该配置中，当电子与材料碰撞时生成X射线的材料设置在电子路径8的内壁表面的至少一部分处。期望的是，以与目标9c相同的材料制成电子路径形成构件7。期望的是，至少是构成电子路径8的内壁表面的电子路径形成构件7的材料以与目标9c相同的材料制成。这是因为，当从电子发射部分2发射的电子与目标9c直接碰撞时所生成的X射线以及当从目标9c反射的电子与电子路径8的内壁表面碰撞时所生成的X射线具有相同的特性。
[0040]可以通过例如焊接来接合电子路径形成构件7和目标区域9。在真空容器6内部保持真空状态在焊接中是重要的。可以合适地取决于例如电子路径形成构件7的材料或电子路径形成构件7的抗热温度来选择用于焊接的材料。
[0041]可以通过玻璃、陶瓷或其它材料制成真空容器6。真空容器6的内部形成为排空(减压)内部空间13。仅需要确定内部空间13中的真空度，以使得电子可以飞过电子源3和发射X射线的目标9c之间的距离，即电子平均自由路径:例如，真空度可以是I X IO-4Pa或更小。可以取决于所使用的电子源以及操作温度来合适地确定真空度。如果例如使用冷阴极电子源，则真空度期望地是IX 10_6Pa或更小。为了保持真空度，还可以在内部空间13中或在未示出的与内部空间13连通的辅助空间中提供吸气剂12。
[0042]下文中，将参照图1B详细描述阳极10的配置。阳极10包括目标区域9和电子路径形成构件7。目标区域9被配置为在基板9a上提供导电层％，在导电层9b上的中心区域处提供目标9c,如图1B所示。在图1B和图1C中，dl表示目标9c的直径，d2表示电子路径8的内径。通过未示出的焊接材料来将目标区域9和电子路径形成构件7彼此焊接，因此，真空容器6的内部保持在真空状态下。基板9a和导电层9b也焊接到电子路径形成构件7。当目标区域9和电子路径形成构件7彼此接合时，图1C中的虚线外部的区域中的导电层％受电子路径形成构件7覆盖。
[0043]由电子源3生成的电子束5a经由电子路径形成构件7构成的电子路径8与目标9c碰撞，在目标9c处生成X射线11a。X射线Ila的一部分因目标9c的自吸收而衰减，并且还因还用作X射线透射窗口的基板9a而衰减。然而，这种衰减的程度很小，因此基本上是可容忍的。期望地，目标9c的直径dl基本上与电子束5a的截面的直径相同。如果在直径方面存在细微差别，则效果受限但基本上不变。
[0044]与目标9c碰撞的电子束5a的电子的一部分受反射,并且作为反射电子5b与电子路径8的内壁表面碰撞，在此处X射线Ilb (下文中“副X射线”)生成。取决于目标9c的材料或表面条件，与目标9c碰撞的电子当中的反射电子5b的量的比例可达50%。在反射电子5b与电子路径8的内壁表面碰撞时的加速电压低于从电子源3生成的电子束5a的加速电压。程度取决于例如目标9c的材料和表面条件以及反射电子的方向而变化。因此，X射线Ilb的能量小于X射线Ila的能量。X射线Ilb从反射电子5b已经碰撞的电子路径8的内壁表面在所有方向上发射。如果以能够屏蔽X射线的材料制成电子路径形成构件7，则朝向后侧发射的X射线Ilb的大部分受电子路径8的内壁屏蔽。使朝向前侧发射的X射线Ilb透射目标9c并且被发射:因此，可以连同X射线Ila —起取出X射线lib。可以在X射线源I外部提供用于限制X射线场的准直器。
[0045]将描述其中电子路径8的内壁表面变为副X射线生成部分的期望范围。副X射线生成部分被设置为平坦形状，因此将被称为“副X射线生成表面”。将描述电子路径形成构件7的开口大小2R (即电子路径8的直径)和电子路径8的距离Z (即副X射线生成表面的距目标9c的形成距离)的期望范围。可以考虑已经到达外围的反射电子的密度分布来确定距离Z的期望范围。用该到达密度分布，目标9c所反射掉的电子的到达点中的很多(SP大约80%)存在于距目标9c距离(坐标)z为2R或更小的电子路径的外围表面上。当距离z是4R或更小时，到达点中的大约95%存在。如果距离z是20R，则反射电子的到达密度收敛到大约零。因此，当电子路径形成构件7的开口大小设置为2R时，期望副X射线生成表面被形成在距离(大小)Z至少是2R或更小并且优选地是4R或更小的区域中。期望地，关于电子路径形成构件7的开口大小2R与电子路径的距离Z之间的关系，满足以下关系:2R〈=Z〈=20R。还期望满足以下关系:4R〈=Z〈=20R。在该实施例中，距离Z等于电子路径形成构件7的内壁的长度。
[0046]必须确定电子路径形成构件7的开口大小，以使得至少电子束5可以置于其中。因为电子束5的收敛状态取决于电子源3的类型或聚焦电极的类型而变化，所以开口大小并非被唯一地确定。如果开口的形状是圆形，则开口的直径期望地是0.5mm至5.0mm。电子路径8的距离Z必须为Imm或更大，以实现X射线屏蔽效果。因此，距离Z期望地是Imm至25mm0
[0047]当X射线I Ib透射目标区域9时，X射线I Ib的一部分透射两层(即导电层9b和基板9a)，X射线Ilb的其它部分透射三层(即目标9c、导电层9b和基板9a)。目标9c需要以与电子束5a碰撞以高效地生成X射线的材料制成，并且需要具有合适的厚度。因此，需要取决于使用条件来优化目标9c。由于电子束5a很少与导电层9b碰撞并且在导电层9b上生成X射线，因此仅需要考虑关于导电层％的导电性和射线透射性(其为固有特性)。X射线Ilb的能量小于X射线Ila的能量，如上所述。因此，如果导电层9b和目标9c以相同的材料制成并且具有相同的厚度，则X射线的吸收很大，并因此不充分地取出X射线lib。从射线透射性的观点来看，期望不提供导电层％。然而，从防止上面描述的充电的观点来看，需要尽可能薄的导电层％。
[0048]可以用于导电层9b的具有高射线透射性的期望材料是轻元素(如铝、钛、氮化硅、娃或石墨)。仅需要确定在质量上小于目标9c的兀素的情况下的导电层9b的厚度以保持其导电性:该厚度取决于材料可以是大约0.1nm或更大至I μ m或更小。可以通过相同的材料制成导电层9b和目标9c。如果通过相同的材料制成导电层9b和目标9c，则仅需要导电层9b足够薄以便基本上不干扰X射线的透射。如果26或更大的原子序号的金属材料的厚度足够小，则其可以用作目标9c，因此，X射线透射率很高。例如，在使用钨的情况下，如果钨层的厚度是大约0.1nm或更大至0.2 μ m或更小，则钨层仅轻微地屏蔽X射线，因此，可以通过与轻元素相同的方式而被使用。在这样的配置中，关于当目标9c所反射掉的电子进入电子路径8的内壁表面时所生成的X射线(即副X射线)，与不受目标9c覆盖的基板9a的外围区域的透射率相比，在受目标9c覆盖的基板9a的中心区域处的透射率是30%至70%。
[0049]在图1B的示例中，导电层9b设置在基板9a上并且目标9c设置在导电层9b上:然而，该配置并非限制。
[0050]如果目标区域9被配置为使得目标9c被设置在导电层9b上，则期望受目标9c覆盖的区域中的导电层9b的厚度是0.1nm或更大至0.1 μ m或更小。这是因为，如果厚度处于上述范围中，则可以提供在X射线的发射期间的有利线性和输出稳定性。注意，导电层9b的厚度在不受目标9c覆盖的区域中不必在上述范围中。如果以相同的材料制成导电层9b和目标9c，则受目标9c覆盖的区域中的导电层9b的厚度不必在上述范围中。
[0051]如果目标区域9被配置为使得导电层9b被设置在目标9c上，则期望覆盖目标9c的导电层9b的厚度是0.1nm或更大至0.1 μ m。如果导电层9b具有上述厚度，则当电子与导电层％直接碰撞时所生成的X射线量在容限范围内。除了目标9c受覆盖的区域之外的区域中的导电层％的厚度不必在上述范围内，这是因为电子在该区域中并不与导电层9b直接碰撞。如果以相同的材料制成导电层9b和目标9c，则目标9c受覆盖的区域中的导电层9b的厚度不必在上述范围内。
[0052]第二实施例
[0053]将参照附图2A和图2B描述第二实施例。图2A是该实施例的透射型X射线发生器中的目标区域的截面图。图2B是从目标侧看去的图2A的目标区域的平面图。
[0054]该实施例的X射线发生器具有与第一实施例相同的组件，并且除了目标区域9之外具有与第一实施例相同的配置。如图2A所示，目标区域9被配置为使得目标9c设置在基板9a上的中心区域处，并且导电层9b在除了中心区域之外的区域中被设置在基板9a上。目标9c连接到导电层％。可以通过与第一实施例中所描述的相同方式来选择基板9a、导电层9b和目标9c的材料。
[0055]第三实施例
[0056]图2C是该实施例的X射线发生器中的目标区域的截面图。图2D是从目标侧看去的图2C的目标区域的平面图。
[0057]该实施例的X射线发生器具有与第一实施例相同的组件，并且除了目标区域9之外具有与第一实施例相同的配置。如图2C所示，该实施例的目标区域9被配置为使得目标9c设置在基板9a上的中心区域处，并且导电层9b在除了中心区域之外的区域中被设置在基板9a上以及被设置在目标9c上。目标9c受导电层9b覆盖。可以通过与第一实施例中所描述的相同方式来选择基板9a、导电层9b和目标9c的材料。
[0058]第四实施例
[0059]图3A是该实施例的X射线发生器中的目标区域的截面图。图3B是从目标侧看去的图3A的目标区域的平面图。
[0060]该实施例的X射线发生器具有与第一实施例相同的组件，并且除了目标区域9之外具有与第一实施例相同的配置。如图3A所示，该实施例的目标区域9被配置为使得目标9c设置在基板9a上的中心区域处，从中心区域朝向目标区域9的外围延伸的导电层9b在除了中心区域之外的区域的一部分中被设置在基板9a上。目标9c连接到导电层％。在不受目标9c覆盖的基板9a上的外围区域中，导电层9b设置在该外围区域的一部分处，该外围区域的其余部分是基板9a暴露的表面。可以通过与第一实施例中所描述的相同方式来选择基板9a、导电层9b和目标9c的材料。
[0061]第五实施例
[0062]图3C是该实施例的X射线发生器中的目标区域的截面图。图3D是从目标侧看去的图3C的目标区域的平面图。
[0063]该实施例的X射线发生器具有与第一实施例相同的组件，并且除了目标区域9之外具有与第一实施例相同的配置。如图3C所示，该实施例的目标区域9被配置为使得目标9c被提供在基板9a上的中心区域处，并且不提供导电层％。在此情况下，期望基板9a具有微小的导电性。如果导电性不足，则期望限制例如使用条件，以使得不产生充电。可以通过与第一实施例中所描述的相同方式来选择基板9a和目标9c的材料。
[0064]第六实施例
[0065]图4A是该实施例的X射线发生器中的目标区域的截面图。图4B是从目标侧看去的图4A的目标区域的平面图。
[0066]该实施例的X射线发生器具有与第一实施例相同的组件，并且除了目标区域9之外具有与第一实施例相同的配置。如图4A所示，该实施例的目标区域9被配置为使得导电层9b设置在基板9a上的中心区域处，从中心区域朝向基板9a的外围延伸的导电层9b在除了中心区域之外的区域的一部分中进一步被设置在基板9a上。目标9c被设置在位于基板9a上的中心区域处的导电层9b上。在不受目标9c覆盖的基板9a上的外围区域中，导电层％设置在该外围区域的一部分处，该外围区域的其余部分是基板9a暴露的表面。可以通过与第一实施例中所描述的相同方式来选择基板9a、导电层9b和目标9c的材料。
[0067]第七实施例
[0068]图4C是该实施例的X射线发生器中的目标区域的截面图。图4D是从目标侧看去的图4C的目标区域的平面图。
[0069]该实施例的X射线发生器具有与第一实施例相同的组件，并且除了目标区域9之外具有与第一实施例相同的配置。如图3A所示，该实施例的目标区域9被配置为使得目标9c设置在基板9a上的中心区域处，并且导电层9b在除了中心区域之外的区域中设置在基板9a上以及设置在目标9c的外围区域上。可以通过与第一实施例中所描述的相同方式来选择基板9a、导电层9b和目标9c的材料。
[0070]第八实施例
[0071]图4E是该实施例的X射线发生器中的目标区域的截面图。图4F是从目标侧看去的图4E的目标区域的平面图。
[0072]该实施例的X射线发生器具有与第一实施例相同的组件，并且除了目标区域9之外具有与第一实施例相同的配置。如图4E所示，该实施例的目标区域9被配置为使得导电层9b在除了中心区域之外的区域中被设置在基板9a上，目标9c在中心区域中被设置在基板9a上并且在中心区域的外围中设置在导电层9b上。导电层9b的一部分受目标9c覆盖。可以通过与第一实施例中相同的材料来制成基板9a、导电层9b和目标9c。
[0073]如上所述，可以通过上述实施例中任一个在电子路径8的内壁表面处生成副X射线。由于基板9a的不受目标9c覆盖的外围区域被用导电层9b覆盖，所以副X射线在该外围区域中的透射率高于中心区域的透射率。因此,除了在目标9c处所生成的X射线之外，也可以高效地取出从在目标9c所生成的反射电子5b生成的副X射线。以此方式，可以改进X射线生成效率。
[0074]第九实施例
[0075]图5是第九实施例的X射线发生器所应用到的X射线成像装置的示意图。该X射线成像装置具有X射线发生器18、X射线检测器19、信号处理器20、设备控制器(下文中，“控制器”)21和显示单元22。X射线检测器19经由信号处理器20连接到控制器21。控制器21连接到显示单元22和驱动电源15。作为X射线发生器18，第一实施例至第八实施例的任一透射型X射线发生器是合适的。
[0076]控制器21控制X射线发生器18和X射线检测器19彼此配合。X射线检测器19经由样本23来检测从X射线发生器18发射的X射线，样本23的X射线透射图像得以捕获。所捕获的X射线透射图像被显示在显示单元22上。例如，控制器21控制X射线发生器18的驱动，并且控制经由驱动电源15施加到X射线源I的电压信号。
[0077]根据该实施例，由于应用具有改进的X射线生成效率的X射线发生器，所以可以提供紧凑和高分辨率的X射线成像装置。
[0078]下文中，将详细参照示例和比较性示例来描述本发明。
[0079]示例 I
[0080]示例I的X射线发生器是具有图1B的目标区域9的X射线发生器。通过以下方式来制造图1B所示的目标区域9:首先，制备Imm厚和5mm直径的单晶金刚石基板作为基板9a，并且在金刚石基板的整个表面(即电子进入的表面)上把钛层形成为0.1 μ m的厚度作为导电层％ ;然后，Imm直径钨层作为目标9c在其中在金刚石基板的表面上已经形成钛层的中心区域处形成为5μπι的厚度。随后，钨层用作电子路径形成构件7，并且1.5mm直径电子路径8被形成在电子路径形成构件7中。然后，基板9a和导电层9b焊接到电子路径形成构件7，由此制造图1B所示的阳极10。使用该阳极10来制造图1A的X射线发生器。
[0081]示例 2
[0082]示例2的X射线发生器是具有图2A的目标区域9的X射线发生器。通过以下方式来制造图2A所示的目标区域9:首先，制备Imm厚和5mm直径的单晶金刚石基板作为基板9a ;在金刚石基板的表面的中心区域处作为目标9c的Imm直径钨层被形成为5 μ m的厚度；然后，在除了已经形成钨层的区域之外的金刚石基板的整个表面上钛层被形成为0.1 μ m的厚度，作为导电层％。然后，通过与示例I所描述的相同方式来制造阳极10，并且通过与示例I所描述的相同方式来制造阳极10所应用到的X射线发生器。
[0083]示例 3
[0084]示例3的X射线发生器是具有图2C的目标区域9的X射线发生器。通过以下方式来制造图2C所示的目标区域9:首先，制备Imm厚和5mm直径的单晶金刚石基板作为基板9a ;在金刚石基板的表面的中心区域处作为目标9c的Imm直径钨层被形成为5 μ m的厚度；然后，在包括其中已经形成钨层的区域的金刚石基板的整个表面上钛层被形成为0.1 μπι的厚度，作为导电层％。然后，通过与示例I所描述的相同方式来制造阳极10，并且通过与示例I所描述的相同方式来制造阳极10所应用到的X射线发生器。
[0085]示例 4
[0086]示例4的X射线发生器是具有图2C的目标区域9的X射线发生器。示例4的X射线发生器与示例3的不同在于:钨用作导电层％。通过以下方式来制造图2C所示的目标区域9:首先，制备Imm厚和5mm直径的单晶金刚石基板作为基板9a ;在金刚石基板的表面的中心区域处作为目标9c的Imm直径钨层被形成为5 μ m的厚度；然后，在包括其中已经形成钨层的区域的金刚石基板的整个表面上钨层被形成为0.1 ym的厚度，作为导电层％。然后，通过与示例I所描述的相同方式来制造阳极10，并且通过与示例I所描述的相同方式来制造阳极10所应用到的X射线发生器。
[0087]示例5[0088]示例5的X射线发生器是具有图3A的目标区域9的X射线发生器。通过以下方式来制造图3A所示的目标区域9:首先，制备Imm厚和5mm直径的单晶金刚石基板作为基板9a ;在金刚石基板的表面的中心区域处作为目标9c的Imm直径钨层被形成为5 μ m的厚度；然后，0.3mm宽和0.1 μ m厚的钛层被形成为与钨层接触地延伸到除了其中已经形成钨层的区域之外的金刚石基板的表面的外围。然后，通过与示例I所描述的相同方式来制造阳极10，并且通过与示例I所描述的相同方式来制造阳极10所应用到的X射线发生器。
[0089]示例 6
[0090]示例6的X射线发生器是具有图3C的目标区域9的X射线发生器。通过以下方式来制造图3C所示的目标区域:首先，制备Imm厚和5mm直径的单晶金刚石基板作为基板9a ;在金刚石基板的表面的中心区域处作为目标9c的Imm直径钨层被形成为5 μ m的厚度。不提供导电层％。然后，通过与示例I所描述的相同方式来制造阳极10，并且通过与示例I所描述的相同方式来制造阳极10所应用到的X射线发生器。
[0091]比较例
[0092]作为比较性示例，制造包括其中把目标9c设置在基板9a的整个表面上的目标区域9的X射线发生器。通过以下方式来制造比较性示例的目标区域9:首先，制备Imm厚和5mm直径的单晶金刚石基板作为基板9a;作为目标9c，钨层在金刚石基板的整个表面上形成为5μπι的厚度。然后，通过与示例I所描述的相同方式来制造阳极10，并且通过与示例I所描述的相同方式来制造阳极10所应用到的比较性示例的X射线发生器。
[0093]测试方法
[0094]为了比较，使用电离室系统的X射线测量仪器来测量从示例和比较性示例中所制造的X射线发生器的X射线源I获得的X射线量。使得每个X射线源I在以下条件下操作:施加到X射线源I的电压是60kv和IOOkV,电流是1mA，并且操作时间是0.1秒。X射线测量仪器位于距目标区域9的位置Im的距离处，并且X射线量得以测量。
[0095]测量结果和评价
[0096]在示例和比较例中，表1示出根据上述测试方法从X射线源I获得的X射线量的测量结果。在表1中，在60kV和IOOkV在示例I至6中的X射线量由关于参考数100的值表示，其中，100表示在60kV和IOOkV处比较例的X射线量。在60kV处示例I至6的X射线量是114至118，在IOOkV处示例I至6的X射线量是108至110。在每个示例中，与比较例相比，获得更大的X射线量。考虑到在电压施加60kV下所获得的X射线量大于IOOkV的情况的原因是，由于X射线能量很小，所以使用其中在通过电子束直接照射的区域中的层被省略或薄化的配置，要被吸收的X射线量很小。
[0097][表 I]
[0098]
【权利要求】
1.一种透射型X射线发生器，包括: 电子路径，由围绕所述电子路径的外围的电子路径形成构件形成；以及 目标，设置在绝缘基板上， 其中，使已经通过所述电子路径的电子发射到所述目标处并且生成X射线， 其中: 所述目标被设置在基板的中心区域处；以及 对于当从所述目标反射的电子照射到所述电子路径的内壁时生成的X射线，不被所述目标覆盖的基板的外围区域中的至少一部分具有比被所述目标覆盖的基板的中心区域更高的透射率。
2.如权利要求1所述的X射线发生器，其中，对于当从所述目标反射的电子照射到所述电子路径的内壁时生成的X射线，在被所述目标覆盖的基板的中心区域处的透射率是在不被所述目标覆盖的基板的外围区域处的透射率的30%至70%。
3.如权利要求1或2所述的X射线发生器，其中，所述电子路径和所述目标被设置为使得:当所述电子直接发射到所述目标时生成的X射线和当从所述目标反射的电子照射到所述电子路径的内壁表面时生成的X射线二者被发射到外部。
4.如权利要求1所述的X射线发生器，其中，在不被所述目标覆盖的基板的外围区域的至少一部分中提供连接到所述目标的导电层。
5.如权利要求4所述的X射线发生器，其中，所述导电层的厚度大于所述目标的厚度。
6.如权利要求4所述的X射线发生器，其中，所述导电层包括质量上小于所述目标的元素。
7.如权利要求4所述的X射线发生器，其中，所述导电层被设置在不被所述目标覆盖的基板的外围区域的一部分中，并且不被所述目标覆盖的基板的外围区域的其余部分是使基板暴露的表面。
8.如权利要求1至7中任一项所述的X射线发生器，其中，构成所述电子路径的内壁表面的电子路径形成构件的至少一种材料是与所述目标的材料相同的材料。
9.一种X射线成像装置，包括: 如权利要求1至8中任一项所述的X射线发生器； X射线检测器，检测从X射线发生器发射并且透过样本的X射线；以及 控制器，控制所述X射线发生器和所述X射线检测器彼此配合。
【文档编号】H01J35/08GK103765547SQ201280042150
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年8月29日 优先权日:2011年8月31日
【发明者】小仓孝夫, 佐藤安荣 申请人:佳能株式会社