專利名稱：X射線發(fā)生器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如能用于非破壞性檢查的X射線發(fā)生器件。
背景技術(shù)：
作為X射線發(fā)生器件的一個例子的X射線管是一種真空器件，從陰極使電場中加速的電子束碰撞靶，并利用該撞擊產(chǎn)生X射線。X射線管中，將通過使電子束碰撞靶的一個面而從靶的另一個面發(fā)射X射線的稱為透射型X射線管。透射型X射線管用于非破壞性檢查、厚度測量、X射線分析等。例如，對電子部件那樣的小型且高密度的部件作非破壞性檢查時，要求透射型X射線管有微聚焦功能。
發(fā)明內(nèi)容
近年來，電子部件中，例如BGA(Ball Grid Array球柵陣)、CSP(Chip Size Package芯片規(guī)模封殼)那樣的半導體安裝部件不斷發(fā)展小型化、高密度化。對這樣的半導體部件用透射型X射線管進行非破壞性檢查時，需要使透射型X射線管成為高析像度。
本發(fā)明的目的是提供一種高析像度的X射線發(fā)生器件。
本發(fā)明是一種X射線發(fā)生器件，通過使電子束碰撞靶的一個面，從靶的另一個面發(fā)射X射線，其中具有產(chǎn)生電子束的裝置、以及包含位于所述電子束產(chǎn)生裝置側(cè)的一個磁極和位于所述靶側(cè)的另一磁極，并用由這些磁極產(chǎn)生的磁場形成使電子束會聚的電子透鏡的裝置；一個磁極具有出射電子束產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的電子束的第1開口部，另一磁極具有入射從第1開口部出射的電子束的第2開口部，第2開口部直徑的值為第1開口部直徑的值以上。
為了使X射線發(fā)生器件成為高析像度，其方法有例如減小X射線焦點的直徑、加大X射線圖像的放大率、提高X射線圖像的質(zhì)量等。根據(jù)本發(fā)明，由于第2開口部直徑的值為第1開口部直徑的值以上，能使電子透鏡的形成位置靠近靶側(cè)。因此，能減小電子透鏡的放大率，可使入射到靶的電子束的直徑減小。結(jié)果，能減小X射線焦點的直徑，因而可使X射線發(fā)生器件成為高析像度。
本發(fā)明中，另一磁極可具有使入射到第2開口部的電子束往靶出射的第3開口部，并且第3開口部直徑的值小于所述第2開口部直徑的值。
利用這點，可防止靠近靶側(cè)的電子透鏡(磁場分布)擴展到靶的另一面，即擴展到發(fā)射X射線的靶面?zhèn)?。結(jié)果，產(chǎn)生以下兩種效果。一種效果是能防止被測量物的性能因磁場分布而劣化。另一種效果是當被測量物是磁性體時，能防止電子透鏡(磁場分布)形狀變化，因而能使電子束適當會聚。
本發(fā)明中，第3開口部直徑的值可小于第1開口部直徑的值。第3開口部直徑的值可大于第1開口部直徑的值。第3開口部直徑的值也可等于第1開口部直徑的值。
本發(fā)明中，也可使電子透鏡形成裝置的一個磁極包含具有貫通孔的強磁性體，貫通孔成為將電子束產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的電子束引導到第1開口部用的通路，貫通孔具有位于靶側(cè)并且具有第1直徑的第1部分、以及位于電子束產(chǎn)生裝置側(cè)并且具有直徑的值大于第1部分的第2部分，可使第1部分包含第1開口部。
利用這點，能減小第1部分的直徑的值，即能減小第1開口部的直徑的值，因而形成電子透鏡時，能減小電磁鐵的線圈部流通的電流。
本發(fā)明中，還可使X射線發(fā)生器件具有單單將入射到電子透鏡的電子束中通過電子透鏡的中心附近的電子束引導到靶的裝置。
利用這點，不通過電子透鏡中心附近的電子束被所述引導到靶的裝置截斷，不到達靶。因此，能使X射線圖像的質(zhì)量提高。
本發(fā)明中，又可使X射線發(fā)生器件具有讓一個磁極與另一磁極的間隙距離保持恒定用的裝置。
利用這點，由于能使一個磁極與另一磁極的間隙距離保持恒定，因而電子透鏡的形狀能保持恒定。
圖1是本實施形態(tài)的電子透鏡形成部的剖面圖；圖2是本實施形態(tài)的透射型X射線管的剖面圖；圖3是本實施形態(tài)中形成了電子透鏡的狀態(tài)的電子透鏡形成部的剖面圖；圖4是比較例中形成了電子透鏡的狀態(tài)的電子透鏡形成部的剖面圖；圖5是以圖解方式示出本實施形態(tài)中入射到靶的電子束的圖；
圖6是以圖解方式示出比較例中入射到靶的電子束的圖；圖7是比較圖5中參考號4000所示的圖形和圖6中參考號4000所示的圖形的圖；圖8是比較圖5中參考號5000所示的圖形和圖6中參考號5000所示的圖形的圖；圖9是本實施形態(tài)的電子透鏡形成部的第1變形例的剖面圖；圖10是本實施形態(tài)的電子透鏡形成部的第2變形例的剖面圖；圖11是本實施形態(tài)的電子透鏡形成部的第3變形例的剖面圖；圖12是本實施形態(tài)的電子透鏡形成部的第4變形例的剖面圖。
具體實施例方式
用
本發(fā)明的X射線發(fā)生器件的較佳實施形態(tài)。本實施形態(tài)的X射線發(fā)生器件是透射型X射線管。
透射型X射線管概況說明本實施形態(tài)的透射型X射線管的概況。圖2是透射型X射線管1000的剖面圖。透射型X射線管1000具有電子透鏡形成部100A、電子槍200和靶300。
首先，簡單說明透射型X射線管1000的運作。電子槍200是電子束形成裝置的一個例子，其中包含燈絲201。從燈絲201出射電子束。利用電子透鏡形成部100A，使電子束會聚，并且使電子束撞擊靶300的一個面。由此，從靶300的另一個面發(fā)射X射線。
其次，簡單說明透射型X射線管1000的結(jié)構(gòu)。透射型X射線管具有與電子槍200電連接的電源部400。本實施形態(tài)中，電源部與配置電子槍的部分做成綜合為一體的結(jié)構(gòu)，但也可以是非綜合為一體的結(jié)構(gòu)。電源部400對電子槍200進行產(chǎn)生電子束所需高壓的供給和電子發(fā)射的控制。電源部400利用例如環(huán)氧樹脂那樣的電絕緣樹脂加以密封。將電源部400以其部分伸出的狀態(tài)收裝到箱部500中。
箱部500的上面配置筒部600，包圍電源部400的上述伸出部分。筒部600的上面配置內(nèi)部含有電子透鏡形成部100A的筒部700。透射型X射線管1000運作時，使筒部600、700內(nèi)為高真空。筒部700和筒部600之間安裝鉸鏈610。筒部700能將鉸鏈610的軸作為旋轉(zhuǎn)軸，能往箭頭A的方向運動。由此，使筒部700成為翻倒的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，進行燈絲201的更換等維護。筒部600的側(cè)面安裝泵800。進行燈絲201的更換等后，由泵800使筒部600、700內(nèi)形成高真空。這樣，透射型X射線管1000能再次使用。箱部500通過橡膠等組成的振動吸收板910固定在底板900上。
筒部700內(nèi)，在其長度方向配置電子束通行管道710。從電子槍200出射的電子束通過電子束通行管道710，并被引導到電子透鏡形成部100A。筒部700內(nèi)，從電子槍200一側(cè)開始，依次配置包圍電子束通行管道710的線圈部720和730、連接電子束通行管道710的電子透鏡形成部100A。電子透鏡形成部100A包含位于電子槍200一側(cè)的磁極110、和與磁極110設(shè)有規(guī)定間隙并且位于靶300一側(cè)的磁極120。線圈部720與730相互獨立地進行運作。線圈部720為聚光器線圈，線圈部730為目標線圈。
電子透鏡形成部說明下面詳細說明電子透鏡形成部100A。圖1是電子透鏡形成部100A的剖面圖。電子透鏡形成部100A具有強磁性材料做成的磁軛130。磁軛130包含配置在與電子束通行管道710的管軸方向(下文稱為管軸方向)為同軸方向并且成為磁軛130的中心軸的中心軸部131、和與管軸方向為同軸方向并且配置在中心軸部131的周圍的外周部133。
外周部133為圓筒狀，配置成與中心軸部131之間設(shè)有間距。在外周部133與中心軸部131之間的空間內(nèi)，在電子槍一側(cè)安裝有線圈部730。線圈部730配置在管軸方向的同軸方向。外周部133與中心軸部131在電子槍一側(cè)，由與管軸方向正交的正交部136連接外周部133和中心軸部131。
中心軸部131、外周部133都是其前端部135、137位于靶側(cè)。前端部135、137越往靶的方向越細。前端部135的前端成為位于電子槍側(cè)的磁極110。前端部137的前端向與管軸方向正交的方向彎曲，該前端成為位于靶側(cè)的磁極120。
磁極110與磁極120之間設(shè)置規(guī)定的間隙。利用磁極120規(guī)定第2開口部121、第3開口部123。第2開口部的直徑d2的值大于第1開口部111的直徑d1的值。直徑d2的值等于第3開口部123的直徑d3的值。
中心軸部131形成有沿管軸方向延伸的貫通孔139。貫通孔139成為用于將電子槍產(chǎn)生的電子束引導到第1開口部111的通路。貫通孔139中插入電子束通行管道710。電子槍產(chǎn)生的電子束通過電子束通行管道710引導到第1開口部111后，從第1開口部111出射。從第1開口部111出射的電子束入射到第2開口部121。入射到第2開口部121的電子束從第3開口部123往靶300出射。
在由磁極110和磁極120形成的間隙中，配置有隔板140。隔板140的材料例如為SUS。隔板140上形成電子束通孔141。由電子透鏡會聚的電子束中，通過電子透鏡中心附近的電子束(下文稱為中心電子束)通過電子束通孔141導至靶300。不通過電子透鏡中心附近的電子束(下文稱為外圍電子束)被隔板140截斷，不到達靶300。也就是說，中心電子束用于產(chǎn)生X射線，而外圍電子束不用于產(chǎn)生X射線。外圍電子束因電子透鏡的像差而擴大，并到達靶300的一個面。由此產(chǎn)生的X射線成為背景噪聲，是X射線圖像質(zhì)量降低的重要原因。因此，形成電子束通孔141，僅使不容易受透鏡像差影響的中心電子束用于產(chǎn)生X射線。
隔板140還具有使磁極110與磁極130的間隙距離保持恒定的功能。間隙距離一旦變化，則從間隙泄漏的磁束變化，因而電子透鏡的形狀變化。因此，不能得到希望的X射線焦點直徑。
前端部137上安裝靶保持部310，使其覆蓋第3開口部123。靶保持部310具有供第3開口部123出射的電子束通過的貫通孔320。靶300蒸鍍在靶保持部310的表面，使其覆蓋貫通孔320?？蓪η岸瞬?37卸下靶保持部310。利用這點，靶300由于透射型X射線管的使用而消耗時，可將靶保持部300更換成蒸鍍了靶的新的靶保持部。
本實施形態(tài)的效果下面說明本實施形態(tài)的效果。如圖1所示，本實施形態(tài)的電子透鏡形成部100A中，第2開口部121的直徑d2的值大于第1開口部111的直徑d1的值。因此，能減小X射線的焦點直徑，可使透射型X射線管1000成為高析像度。下面，進行詳細說明。
圖3是形成了電子透鏡的狀態(tài)的電子透鏡形成部100A的剖面圖。圖3是將圖1進一步放大的圖。本實施形態(tài)的電子透鏡150A是電磁透鏡。即，通過對線圈部730流通電流，在磁極110與磁極120的間隙產(chǎn)生磁場，將該磁場作為透鏡。電子透鏡150A使電子束會聚。通過使會聚的電子束撞擊靶300的一個面，從靶300的另一個面發(fā)射X射線。電子束會聚的方式根據(jù)磁場分布的形狀變化。
圖4是比較例，是形成了電子透鏡150B的狀態(tài)的電子透鏡形成部100B的剖面圖。與圖3的參考號表示的部分相同的部分附有相同的參考號。與電子透鏡100A的不同點是直徑d1的值與直徑d2的值的關(guān)系。電子透鏡形成部100B中，直徑d1的值大于直徑d2的值。從圖3、圖4可知，相對于直徑d1的值，直徑d2的值大起來時，電子透鏡的形成位置隨之靠近靶300側(cè)。
電子透鏡形成部100A、100B中，從陽極(即電子槍200)附近的假設(shè)點到靶300的距離為D。電子透鏡的中心到靶的距離，電子透鏡形成部100A為DA，電子透鏡100B為DB。
電子透鏡形成部100A的電子透鏡系統(tǒng)的放大率MA為DA/D。電子透鏡形成部100B的電子透鏡系統(tǒng)的放大率MB為DB/D。由于DA小于DB，放大率MA小于放大率MB。因此，電子透鏡150A與電子透鏡150B相比，能使入射到靶300的電子束的直徑小。
圖5以圖解方式示出本實施例中入射到靶300的電子束。圖6以圖解方式示出圖4所示比較例中入射到靶300的電子束。參考號3000以圖解方式示出靶300上的電子束的平面。參考號4000示出在靶300上的x方向通過電子束中心部的部分的電子束密度。參考號5000示出在靶300上的y方向通過電子束中心部的部分的電子束密度。
圖7比較圖5中參考號4000所示的圖形和圖6中參考號4000所示的圖形。圖8比較圖5中參考號5000所示的圖形和圖6中參考號5000所示的圖形。圖7、圖8中，實線為本實施形態(tài)，虛線為比較例。就電子束的寬度而言，本實施形態(tài)小于比較例。
本發(fā)明人根據(jù)以上的比較發(fā)現(xiàn)第2開口部121的直徑d2的值為第1開口部111的直徑d1的值以上，即直徑d2的值等于或大于直徑d1的值時，形成本發(fā)明人所需X射線焦點直徑以下的X射線焦點直徑。因此，根據(jù)本實施形態(tài)，由于能減小X射線焦點直徑，能使透射型X射線管1000成為高析像度。
電子透鏡形成部變形例說明下面說明本實施形態(tài)的電子透鏡形成部的變形例。與圖1所示電子透鏡形成部100A的組成要素相同的要素附有相同的參考號。
變形例1圖9是本實施形態(tài)的電子透鏡形成部變形例1的剖面圖。圖9所示的電子透鏡形成部100C與電子透鏡形成部100A的不同點是開口部的直徑。即，電子透鏡形成部100C中，第2開口部121的直徑d1的值等于第1開口部111的直徑d1的值。如上文所述，直徑d2的值等于直徑d1的值時，與圖4所示第2開口部121的直徑d2的值小于第1開口部111的直徑d1的值時相比，能使入射到靶300的電子束的直徑減小。因此，能減小X射線焦點直徑，可使透射型X射線管1000成為高析像度。再者，電子透鏡形成部100C中，第2開口部121的直徑d2的值等于第3開口部123的直徑d3的值。
變形例2圖10是本實施形態(tài)的電子透鏡形成部變形例2的剖面圖。圖10所示的電子透鏡形成部100D與電子透鏡形成部100A相同，第2開口部121的直徑d2的值大于第1開口部111的直徑d1的值，并且第2開口部121的直徑d2的值等于第3開口部123的直徑d3的值。
電子透鏡形成部100D與電子透鏡形成部100A的不同點是中心軸部131形成的貫通孔139的形狀。貫通孔139包含位于靶側(cè)的第1部分132和位于電子槍側(cè)的第2部分134。第1部分132包含第1開口部111。貫通孔139的第2部分134中插入電子束通行管道710。第2部分134的直徑d4的值大于第1部分132的直徑d1的值。利用電子透鏡形成部100D，則由于能使第1部分的直徑d1的值減小，形成電子透鏡時，可減小線圈部730流通的電流。
變形例3圖11是本實施形態(tài)的電子透鏡形成部變形例3的剖面圖。圖11所示的電子透鏡形成部100E與電子透鏡形成部100A相同，第2開口部121的直徑d2的值大于第1開口部111的直徑d1的值。電子透鏡形成部100E與電子透鏡形成部100A的不同點是第3開口部123的直徑d3的值小于第2開口部121的直徑d2的值。說明這點帶來的效果。
例如，對被測量物2000進行非破壞性檢查時，將被測量物2000放在靶330的X射線發(fā)射面附近。如上文所述那樣，根據(jù)本實施形態(tài)，磁場分布(電子透鏡)擴展到靶側(cè)，因而有時磁場分布擴展到放置被測量物2000的部位。由于此磁場，被測量物2000的性能可能劣化。而且被測量物2000為磁性體時，有時磁場分布的形狀(即電子透鏡的形狀)變化。由于電子透鏡的形狀變化，電子束會聚的狀態(tài)可能變化。
根據(jù)電子透鏡形成部100E，第3開口部123的直徑d3的值小于第2開口部121的直徑d2的值，因而能防止磁場分布擴展到被測量物2000放置的部位。
變形例4圖12是本實施形態(tài)的電子透鏡形成部變形例4的剖面圖。圖12所示的電子透鏡形成部100F，使其第1開口部111的直徑d1的值與圖10所示電子透鏡形成部100D的第1開口部111的直徑d1的值相同。電子透鏡形成部100F，又使其第2開口部121的直徑d2的值與圖11所示電子透鏡形成部100E的第2開口部的直徑d2的值相同。而且，電子透鏡形成部100F，使其第3開口部123的直徑d3的值與電子透鏡100E的第3開口部123的直徑d3的值相同。因此，電子透鏡形成部100F具有變形例2和變形例3的效果。
再者，變形例2、3、4的電子透鏡形成部100D、100E、100F中，第2開口部121的直徑d2的值大于第1開口部111的直徑d1的值，但如電子透鏡形成部100C那樣，直徑d2的值等于直徑d1的值也可。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性根據(jù)本發(fā)明的X射線發(fā)生器件，靶側(cè)的磁極上形成的第2開口部的直徑的值為電子束產(chǎn)生裝置側(cè)的磁極上形成的第1開口部的直徑的值以上。因此，能使電子透鏡的形成位置靠近靶側(cè)，從而可減小X射線焦點直徑。根據(jù)本發(fā)明，能使X射線發(fā)生器件成為高析像度。
權(quán)利要求
1.一種X射線發(fā)生器件，通過使電子束碰撞靶的一個面，從靶的另一個面發(fā)射X射線，其特征在于，具有產(chǎn)生電子束的裝置、以及包含位于所述電子束產(chǎn)生裝置側(cè)的一個磁極和位于所述靶側(cè)的另一磁極，并用由這些磁極產(chǎn)生的磁場形成使電子束會聚的電子透鏡的裝置；所述一個磁極具有出射所述電子束產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的電子束的第1開口部，所述另一磁極具有入射從所述第1開口部出射的電子束的第2開口部，所述第2開口部直徑的值為所述第1開口部直徑的值以上。
2.如權(quán)利要求1所述的X射線發(fā)生器件，其特征在于，所述另一磁極具有使入射到所述第2開口部的電子束往所述靶出射的第3開口部，所述第3開口部直徑的值小于所述第2開口部直徑的值。
3.如權(quán)利要求2所述的X射線發(fā)生器件，其特征在于，所述第3開口部直徑的值小于所述第1開口部直徑的值。
4.如權(quán)利要求2所述的X射線發(fā)生器件，其特征在于，所述第3開口部直徑的值大于所述第1開口部直徑的值。
5.如權(quán)利要求2所述的X射線發(fā)生器件，其特征在于，所述第3開口部直徑的值等于所述第1開口部直徑的值。
6.如權(quán)利要求1～5中任一項權(quán)利要求所述的X射線發(fā)生器件，其特征在于，所述電子透鏡形成裝置的所述一個磁極包含具有貫通孔的強磁性體，所述貫通孔成為將所述電子束產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的電子束引導到所述第1開口部用的通路，所述貫通孔具有位于所述靶側(cè)并且具有第1直徑的第1部分、以及位于所述電子束產(chǎn)生裝置側(cè)并且具有直徑的值大于所述第1部分的第2部分，所述第1部分包含所述第1開口部。
7.如權(quán)利要求1～6中任一項權(quán)利要求所述的X射線發(fā)生器件，其特征在于，所述X射線發(fā)生器件具有單單將入射到所述電子透鏡的電子束中通過所述電子透鏡的中心附近的電子束引導到所述靶的裝置。
8.如權(quán)利要求1～7中任一項權(quán)利要求所述的X射線發(fā)生器件，其特征在于，所述X射線發(fā)生器件具有使所述一個磁極與所述另一磁極的間隙距離保持恒定用的裝置。
全文摘要
本發(fā)明的目的為提供高析像度的透射型X射線管。本發(fā)明的X射線攝像器件中，電子透鏡形成部(100A)包含形成在磁軛(130)內(nèi)部的中心軸部(131)和規(guī)定磁軛(130)的外周的外周部(133)。中心軸部(131)的前端部(135)的一部分成為位于電子槍側(cè)的磁極(110)。由磁極(110)規(guī)定第1開口部(111)。外周部(133)的前端部(137)的一部分成為位于靶(300)側(cè)的磁極(120)。由磁極(120)規(guī)定第2開口部(121)。第2開口部(121)的直徑(d2)的值大于第1開口部(111)的直徑(d1)的值。
文檔編號H01J35/00GK1639829SQ0281080
公開日2005年7月13日 申請日期2002年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月31日
發(fā)明者岡田知幸, 石原良俊 申請人:浜松光子學株式會社