JPS5832200A - 特性ｘ線の単色性を強める方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特性ｘＩＩの単色性を強める方法に関するも
のである。

従来１軟ｘＩＩは、加速電圧を低く　（１０ＩＴ以下）
して得られているが、このようにして得られた軟Ｘｌｌ
は連続軟Ｘ線であるために、物質を構成する元素の５Ｉ
ＩＩ＆：よる吸収の差が平均化されてしまい、そのよう
な連続軟Ｘｌｌを使用した透過軟Ｘ＠写真は、吸収によ
るフントラストが小さくなり鮮明なものが得にくいとい
った問題があった。

本発明は、そのような問題を解決すべくなされたもので
、倫質を構成する元素の＊ｉｉｉによってＸ線の吸収係
数に差があることを利用し、特性ｘ４Ｍの波長より少し
だけ短い波長域に吸収端を有し、対陰極を構成する元素
の１１類に応じて、該対陰極の元素と同檀の元素、また
は原子番号が該対陰極の元素の原子番号よりｌだけ小さ
い員穂の元素で構成されたフィルターを用い、該特性Ｘ
線の波長よりも短い波長の連続Ｘ＠を吸収することによ
り、特性Ｘａの単色性を強める方法を提供しようとする
ものである。

以下、本発明方法の＃顧を図ＥＩｈ−基づいて説明する
。第１図番コ、本発明方法を行なう特性軟ｘＩｉ発生管
球及び装置の一例をポし、（１）は対陰極（ターゲラ）
）、（２１Ｊ電子ビーム源、（３）はコパール硝子製の
真空容器、（４）は銅、（５）は厚さ７０ｓａ前後のベ
リリウムからなる透過窓、（６）はフィルター、（７１
Ｊ被写体、（８目コフイルムである。フィルター（６）
には、対陰極（１）と同種、例えばカリウムターゲット
の！−特性ｘｌｌｉを利用するときは、カリウムのフィ
ルターを用い、同様に、カルシウムターゲラ）ｋ−はカ
ルシウムのフィルターを、スカンジウムターゲラ）には
スカンジウムのフィルターを、チタンターゲラＦ＆：は
チタンのフィルターをという具合に用いる。或いは、対
陰＆（１）と異種、即ち対陰極（１）を構成する元素の
原子番号よりｌだけ小さい原子番号の元素からなるフィ
ルター、例えばノくナジウムターゲットの！−特性Ｘ＠
を利用するときは、バナジウムの原子番号よりｌだけ小
さい原子番号のチタンのフィルターを用い、同様に、ク
ロムターゲットにはバナジウムのフィルターを、マンガ
ンターゲットにはクロムのフィルターをという具合に用
いる。このフィルター（６）は厚さが約コＯμｍａ＠度
の薄膜で、特性ＸＩＭのみを通して透過Ｘ線の単色性を
強める為に−一けている。尚、前記透過窓（５）に、ベ
リリウムの代わりにフィルター（６）を直接取り付けて
透過窓とフィルターとを兼用させることもできるが、そ
の場合は、耐圧を高めるためにフィルター（６）の厚み
を厚くしておく必要がある。

ところで、透過室（５）にベリリウムを用いたのは、ベ
リリウムが透過ＸＩＩＡの強度にほとんど影響を与えな
いためで、そのことを示すべく以下にベリリウムの透過
窓（５）によってチタンの！−特性ｘ騨（波長ム＝２．
ｙｓｉ＞　がどのくらい吸収されるかを概算してみる。

ベリリウムの線吸収係数をμとし、密度をＰとすると、
チタンのＫｍ　　特性ＸＭ　（Ｊ、７３＾）に対しする
ベリリウムの質量吸収係数（μ／ｐ）は７゜４Ｃ１１”
７ｇ、またベリリウムの密度（／ｌ）は１．１であるか
ら、μは／、３．１３♂となり、厚さＩが７０μｍのベ
リリウムの透過ＸＩＩＡ強度比（１／工０）は、後述す
る（４）式〔工／　１　ｏ　＝ｅ−Ｊｆ　）により得ら
れ、この式に上記数値を代入すると〔工／工ｏ＝ｅ＝’
：ｅ−”’　＝　０．　？　／　）となり、透過窓にベ
リリウムを用いても、透過Ｘｌｉの強”度にはとんど変
化がないこと　　□がわかる。コノ透ａＸ１１１１強度
比（Ｉ／Ｉａ）４−４、透過Ｘ＠強度比の減衰をあられ
している。ここで、Ｘは透過１１１強度、ＩＯは入射Ｘ
１ｉ１強度である。

次にチタンターゲラ）を例にとって、チタンに＝ｔ　　
特性Ｘ線（波畏ム＝２．７ｊλ）を透過Ｘ線像の撮廖用
に用いる場合を説明する◎チタンの！燻特性Ｘ線を多量
に発生させるためには、ターゲット原子に電子を衝突さ
せ′るときに、衝突電子が原子のに＠電子を多量に叩き
出してイオン化するほどよい。即ち、！殻電子のイオン
化断面積が最大となるとき、Ｋｍ　　特性Ｘ線の放出量
が最大となるのである。このことから、多量のＫｄ　　
特性Ｘ線が得られる加速電圧を知るに番コ、イオン化断
面積を最大にする衝突電子のエネルギーがわかればよい
。第２図は、チタン及び銅について、非弾性衝突の古典
論の理論式より得られた衝突電子のエネルギーとイオン
化断面積との関係を示すグラフで、横軸に衝突電子のエ
ネルギー（！・Ｖ）を、縦軸にイオン化断面積（〜Ｘ　
／　０”　’ｃｔｇＭ　）をとっている〇このグラフか
ら、イオン化断面積が最大となるときの衝突電子のエネ
ルギーを求めると２０　ＩＯＶとなり、従って、Ｋｅｇ
　　特性Ｘ１ｌｉＪが多重に得られる加速電圧は、２　
ｏ　ｘｖであることがわかる。しかし、より低い加速電
圧で相対的に多量のＫａ　　特性Ｘ線を得る効率を考慮
すると、浦波電圧は、ヲ牛÷イオン化効率 が最もよいｌコ〜ｌ≦！Ｖが遺し゛ている。実際は、電
子がターゲットの表面原子に衝突する場合、１回の衝突
でなく多重衝突も起るので、加速電圧が大きくなるほど
１回目で！殻電子に衝突しなかった電子も、２回目、或
いは３回目の衝突によってＸ殻電子を叩き出す場合もあ
る。従って、１ｇ特性Ｘ線の相対強度（Ｉｈ、、＋）は
、次の（１）式で示すように、加速電圧Ｖの値に応じて
大きくなる。

Ｉｘｍ　＝　ｎｔ（ｖ　−ＶＫ　）”　　　　（１）こ
こで、１は管の形状及び特性できまる定数、ｎ　’＝　
／　−Ａｓ、　ｉは管電流、ｖｋ　　は励起電圧（吸収
端の電圧）である。因みに、チタンではＶＫ４’ｊ４’
−９４ＫＶｘ銅では、ｌ　９１ＫＶＣ１ｏるＯ尚、特性
ｘ４１の強度は、原子番号２とは関係がない。

一方、白色Ｘ　［（Ｆ）総ｘａ強度（Ｉｏｏｎｔ−ｔｏ
ｔａｌ）番コ、次の・（２）式で求められる。

ｌ 工ｅｏｎｔ＊ｔｏｔａｌ　＝　ＡｌｚＶ　　　　　（２
）ここで、ムは管の形状及び特性できまる定数、２は原
子番号で、チタンは２２、鋼は２９である。

第３図は、縦軸にチタンと銅の特性Ｘ線強度（エト、）
を、横軸に加速電圧（Ｘ　Ｖ）をとったもの、また第１
図は、縦軸にチタンと鋼について白色Ｘ線強度（Ｉａｏ
ｎｂ・ｔｏｔａｌＬ　）　Ｃ対する特性１１１強度（Ｘ
　）の比をとり、横軸に加速電圧（ＣＶ）をとったもの
である。

第３図から番ｊ、加速電圧（Ｖ）が大きくなるほど放射
される特性Ｘ線の量が多くなることがわかる・ 白色Ｘ線の量が多くなると、透過Ｘｌｌ’ｊ真のコント
ラストが悪くなるので、白色Ｘ線に比較して強いし　特
性ｘ＃Ｉを得るためには、第１図から、第２図と同様に
、加速電圧がｌコル１６Ｋｖのとき、最も効果的に強い
に一特性Ｘ＠を得られることがわかる。

第５図は、７ＪＯ途璽圧が／ｊＫＶのときのチタンのタ
ーゲットから発生するＸＭ強度の波長分布（実線で示す
）ｋ：対するチタンの質量吸収係数（点線で示す）を示
したものである。この図において、横軸は波長（λ）を
、左＠縦軸はＸ線強度（１）を、右側縦軸は質量吸収係
Ｗ１（μ／ρ）を示している。！−線（ム＝２．７Ｓ＾
）の強度は、その同じ波長の白色Ｘ線の強度の１０倍以
上で、Ｋｐｌｌｌ（）＝２．ｊ／Ａ）の強度番ｊ１その
同じ波長の白色Ｘ１ｌａの強度の、２（１７倍以上゛で
ある。第５図からもわかるように−１，２〜コ、７λの
短い波長の白色Ｘ線が多量に放出されているので、この
ままで透過軟Ｘ＠写真撮影に用いても、この白色Ｘ線の
ために透過軟ＸＩＩＪ像は不鮮明になる。それを防ぐた
めには、これらの多量に出ている短い波長の白色Ｘ線を
吸収して、コントラストの良い鮮明な像を得る工夫が必
要となる６そこで、チタンターゲットに対してチタンの
フィルターを用いると、チタンはその吸収端が２．ｑｑ
本のところにあるので％　Ｋｇ及びに−の特性！線近傍
の波長をよく通し、それよりも短い波長の白色Ｘ線はよ
く吸収するので、透過ｘｉＩの単色性を強めることがで
きる。

厚さがｘ３、密度が−ｇ／（ｚ”　％　”　！Ｉ　ｋ一
対する質量吸収係数がμ／Ｐ　　ｔｘ”７ｇの物質を通
った　Ｘｉｌの強度は次の（一式で求められる。

、ｔ　　Ｉ＝Ｉｏ　　　　　　　（３１尚、ＩＯは入射
ｘＩｍ強度、工は透過Ｘ線強度である。ここで、波長が
２．７ｊ＾のに１特性Ｘ線が、チタンのフィルターによ
ってどのくらい吸収されるかを見積ってみる。チタンの
フィルターの厚さを２０μｍとすると、チタンの質量吸
収係数（ＩＩＩＩ／Ｐ）は１００３濡／ｇとなるので、
チタンの密度ρＰは＃、　！；Ｑ−ｇ／３”であるから
、線吸収係数μは１ＳＩＩ−＊となる。従って、Ｘｉｌ
ｉの吸収による強度− の減衰は、次の（４）式から求められる。

工／工０　＝ｅ”’　　　　　　＋４７この式に上記数
値を代入すると、ｅ＝ｅ＝　０．　Ｉｆ−０３となり、
元の強度の約０．１１倍となる、更に、チタンのフィル
ターによる波長ｉ、ｓｌＩλの白色Ｘ線の！１に収を検
討すると、このとき質量吸収係数μが２０　’ＩＣＩＩ
”／　ｇとなるので、μは９Ｊ４ａｓ−’となり、Ｘを
２０μ臘とすると、強度の減衰は（４）式にこれら数値
を代入して、ｅ′″ｙ　＝＝　ｅ−１″４＋Ｌｅ、ａａ
ｌ＝０．／３７となり、元の強度の約ｏ、ｉｔ倍となる
Ｏ 上記２種（Ｆ）Ｉ！Ｉ　Ｃ０，７！λ、！−／、５１λ
）が吸収される前に仮に同じ強さであったとすると、吸
収された後では、波長１．ｊダ＾の白色Ｘ線は、チタン
の！ぺ　特性Ｘ＠に比べてより侭く吸収される結果、白
色Ｘ１ｌｔｊ特性Ｘ４Ｉ（１）　ＣＯ，Ｉｔｌｏ、　１
Ｉ３＝’／２，６〕の強さに弱められる。

一般に、特性ＸＩＪの強度は、それと同じ波長の白色Ｘ
ＩＪの強度に対して数１０倍の大きさを持っているのて
、第５図で、／−！；ｈ付近の白色Ｘ線が比較的大きな
強度を持っていても、フィルターでより強い＠収を受け
る結果特性Ｘ線の強度の数１０分９１の強度となり、特
性ＸＭ＆：対して白色Ｘ線の影譬は無視できるほど小さ
くなる。この吸収を全波長に亘って計算して表わしたも
のがａ１！≦図で、厚さ２０μ重のチタンのフィルター
による吸収後のＸ線スペクトル分布を示している。この
第、６図は、第５図と同じく縦軸にＸ１１Ｍ強度（１）
、横軸に波長（λ）をとっ、ている。第６図より、！ぺ
及びへ　の特性ｘＩｓが受ける吸収よりも、それより波
長が短いｉ−ｉ、ｓＬの領域の白色ｌ：線が受ける吸収
の方が相対的により強いことがわかる。

この結果、吸収のために全体的に強度は減少しても、白
色Ｘ線に対する特性ｘＭの相対強度は、非常に大きくな
ることが示される。このことから、厚さコＯμｍのチタ
ンのフィルターを装着することにより、／ｊｘｖの加速
電圧を印加したチタン軟ｘｌＩ管の放射ｘＩｓかに、ｉ
　　及びＸβ　線に゛はぼ単色化されることがわかる。

従って、上記Ｘ線管を透過Ｘ線写真撮影の光源に用いわ
ば、非常に鮮明な写真を得ることができる。

尚、上記ターゲット及びフィルターは、チタンに限らな
いこと勿−で、前記したようにターゲットとフィルター
とは同種の元素で構成されたもの、或いは異種の元素で
構成されたものであればよい。□、□□、Ｘ□゛。１．
！□、９ 例に限らないこと勿論である。

以上説明したように、本発明方法によれば、吸収端が特
性Ｘ線の波長より少しだけ短い波長域にある対陰極と同
種、或いは原子番号が対陰極を構成する元素の原子番号
よりｌだけ小さい異種のフィルターを用いるだけで、特
性Ｘ１ｍ１の波長より短い波長の連続軟Ｘ＠を吸収する
ことができ容易に特性Ｘｌｌの単色性を強めることがで
きる。また、フィルターを用いて行なうものであるから
、従来からあるｘＩＭ発生管球を簡単に単色性の硬れた
特性Ｘ線を発生することのできるものに改良することが
できるなど優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第７図は、本発明方法を行なう特性軟ｘＪ１発生管球及
び装置の一例を示す概略図、第２図は、チタン及び銅に
ついて、非弾性衝突の古典論の理論式より得られた衝突
電子のエネルギーとイオン化断面積との関係を示すグラ
フ、第３図は、チタン及び銅の特性１９強度と加速電圧
との関係を示すグラフ、第１図は、チタン及び−につい
て白色Ｘ線強度の比と加速電圧との関係を示すグラフ、
第５図は、加速電圧が７ｊｆＫＶのときのチタンのター
ゲットから発生する１１１１１強度の波長分布に対する
チタンの質ｉｌ＠ｌ検収を示すグラフ、第６図４Ｊ、厚
さコＯμ−のチタンのフィルターによる＠明後ノｘｉｌ
ａスペクトル分布を示すグラフである〇（１）・・・対
陰極　　　　　（６）・・・フィルターほか１名 第１Ｉ７１ 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. υ　特性Ｘ１ｌｋの波長より若干短い波長域＆：＠収端
   を有し、対陰極を構成する元素の種類に応じて、該対陰
   極の元素と同極の元素、または原子番号が該対陰極の元
   素の原子番号よりｌだけ小さい異積の元素で構成された
   フィルターな用い、該特性ＸｔＳの波長よりも短い波長
   の連続ＸＩＩを吸収することにより、特性Ｘ線の単色性
   を強める方法〇