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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022013777
(43)【公開日】2022-01-18
(54)【発明の名称】複数のグリッドを有するＸ線源
(51)【国際特許分類】
H01J 35/06 20060101AFI20220111BHJP
【ＦＩ】
H01J35/06 E
H01J35/06 B
H01J35/06 H
【審査請求】有
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2021104291
(22)【出願日】2021-06-23
(31)【優先権主張番号】20183282
(32)【優先日】2020-06-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】521276412
【氏名又は名称】ブイイーシー イメージング ゲーエムベーハー ウント コー． カーゲー
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】ホウマン ジャファリ
(72)【発明者】
【氏名】ボ ガオ
(72)【発明者】
【氏名】モハメド ザザ
(72)【発明者】
【氏名】ヴァンス ロビンソン
(72)【発明者】
【氏名】コルトン ウッドマン
(57)【要約】 （修正有）
【課題】Ｘ線源内での放電およびイオンボンバードメントを低減し、電界エミッタの損傷を抑制する。
【解決手段】電界エミッタＸ線源１００ａは、ナノチューブエミッタなどの電界エミッタ１０４と、電界エミッタ１０４からの電界放出を制御するように構成された第１のグリッド１０６と、第１のグリッド１０６とアノード１１２との間に第２のグリッド１０８および中間電極１１０を備える。１つ以上の追加のグリッドがアークまたはイオンを遮断する。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】電界エミッタＸ線源１００ａは、ナノチューブエミッタなどの電界エミッタ１０４と、電界エミッタ１０４からの電界放出を制御するように構成された第１のグリッド１０６と、第１のグリッド１０６とアノード１１２との間に第２のグリッド１０８および中間電極１１０を備える。１つ以上の追加のグリッドがアークまたはイオンを遮断する。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アノードと、
電子ビームを生成するように構成された電界エミッタと、
前記電界エミッタからの電界放出を制御するように構成された第１のグリッドと、
前記第１のグリッドと前記アノードとの間に配置された第２のグリッドと、
前記第１のグリッドと前記アノードとの間に配置された中間電極であって、前記第２のグリッドが、前記中間電極と前記アノードとの間に配置される、前記中間電極と
を備える、Ｘ線源。
電子ビームを生成するように構成された電界エミッタと、
前記電界エミッタからの電界放出を制御するように構成された第１のグリッドと、
前記第１のグリッドと前記アノードとの間に配置された第２のグリッドと、
前記第１のグリッドと前記アノードとの間に配置された中間電極であって、前記第２のグリッドが、前記中間電極と前記アノードとの間に配置される、前記中間電極と
を備える、Ｘ線源。
【請求項2】
前記第１のグリッドに第１の電圧を印加し、前記第２のグリッドに第２の電圧を印加するように構成された電圧源をさらに備える、請求項１に記載のＸ線源。
【請求項3】
前記第１の電圧と前記第２の電圧とが同じである、
前記第１の電圧と前記第２の電圧との少なくとも一方がグランドである、
前記第１の電圧と前記第２の電圧とが異なる、または
前記電圧源が可変電圧源であり、前記可変電圧源が、前記第１の電圧及び前記第２の電圧のうちの少なくとも一方を変化させるように構成される、請求項２に記載のＸ線源。
前記第１の電圧と前記第２の電圧との少なくとも一方がグランドである、
前記第１の電圧と前記第２の電圧とが異なる、または
前記電圧源が可変電圧源であり、前記可変電圧源が、前記第１の電圧及び前記第２の電圧のうちの少なくとも一方を変化させるように構成される、請求項２に記載のＸ線源。
【請求項4】
前記第１のグリッドと前記アノードとの間に配置され、かつ前記電界エミッタから前記第２のグリッドと同じ距離に配置された第３のグリッドをさらに備え、
前記電圧源が、前記第３のグリッドに第３の電圧を印加するように構成され、かつ前記電圧源が、前記第３の電圧と前記第２の電圧とを独立して印加するように構成されている、請求項２または請求項３に記載のＸ線源。
前記電圧源が、前記第３のグリッドに第３の電圧を印加するように構成され、かつ前記電圧源が、前記第３の電圧と前記第２の電圧とを独立して印加するように構成されている、請求項２または請求項３に記載のＸ線源。
【請求項5】
前記第１のグリッドと前記アノードとの間に配置されたスペーサと、
前記第１のグリッドと前記アノードとの間に配置された第３のグリッドと、
をさらに備え、
前記第２のグリッド及び前記第３のグリッドが前記スペーサ上に配置されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＸ線源。
前記第１のグリッドと前記アノードとの間に配置された第３のグリッドと、
をさらに備え、
前記第２のグリッド及び前記第３のグリッドが前記スペーサ上に配置されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＸ線源。
【請求項6】
前記スペーサが複数の開口部を備え、
前記電界エミッタが、複数の電界エミッタのうちの１つであり、各電界エミッタが、前記複数の開口部のうちの対応する１つに位置合わせされており、
前記開口部のそれぞれについて、前記第２のグリッドが、前記開口部の第１のエッジに沿って配置され、前記第３のグリッドが、前記第１のエッジの向かい側にある前記開口部の第２のエッジに沿って配置される、請求項５に記載のＸ線源。
前記電界エミッタが、複数の電界エミッタのうちの１つであり、各電界エミッタが、前記複数の開口部のうちの対応する１つに位置合わせされており、
前記開口部のそれぞれについて、前記第２のグリッドが、前記開口部の第１のエッジに沿って配置され、前記第３のグリッドが、前記第１のエッジの向かい側にある前記開口部の第２のエッジに沿って配置される、請求項５に記載のＸ線源。
【請求項7】
前記第１のグリッドと前記アノードとの間に配置された第４のグリッドと、
前記第１のグリッドと前記アノードとの間に配置された第５のグリッドと、
をさらに備え、
前記複数の開口部のそれぞれについて、前記第４のグリッドが、前記第１のエッジに直交する前記開口部の第３のエッジに沿って配置され、前記第５のグリッドが、前記第３のエッジの向かい側にある前記開口部の第４のエッジに沿って配置される、請求項６に記載のＸ線源。
前記第１のグリッドと前記アノードとの間に配置された第５のグリッドと、
をさらに備え、
前記複数の開口部のそれぞれについて、前記第４のグリッドが、前記第１のエッジに直交する前記開口部の第３のエッジに沿って配置され、前記第５のグリッドが、前記第３のエッジの向かい側にある前記開口部の第４のエッジに沿って配置される、請求項６に記載のＸ線源。
【請求項8】
前記第２のグリッドがメッシュグリッドである、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のＸ線源。
【請求項9】
前記電界エミッタと前記第１のグリッドとの間の距離が３００マイクロメートル（μｍ）未満であり、
前記第１のグリッドと前記第２のグリッドとの間の距離が１ミリメートル（ｍｍ）より大きい、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のＸ線源。
前記第１のグリッドと前記第２のグリッドとの間の距離が１ミリメートル（ｍｍ）より大きい、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のＸ線源。
【請求項10】
前記第２のグリッドと前記アノードとの間に配置された第３のグリッドをさらに備える、請求項１から請求項３及び請求項８から請求項９のいずれか１項に記載のＸ線源。
【請求項11】
前記第１のグリッド及び前記第２のグリッドのそれぞれが単一の開口部の列を含む、請求項１から請求項３及び請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載のＸ線源。
【請求項12】
前記第１のグリッドの開口部が、前記第２のグリッドの開口部から横方向にずらされている、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のＸ線源。
【請求項13】
前記第１のグリッドの開口部が、前記第２のグリッドの開口部とは異なる幅を有する、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のＸ線源。
【請求項14】
前記電界エミッタが、真空外囲器内に配置された複数の別個の電界エミッタのうちの１つである、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のＸ線源。
【請求項15】
前記第１のグリッドと前記アノードとの間に配置されたスペーサをさらに備えており、
前記第２のグリッドが前記スペーサ上に配置されている、請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のＸ線源。
前記第２のグリッドが前記スペーサ上に配置されている、請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のＸ線源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｘ線源に関する。
【背景技術】
【0002】
Ｘ線管では、アーク放電及びイオンバックボンバードメントが発生することがある。例えば、Ｘ線管の真空中または誘電体中においてアークが発生することがある。アークは、カソードなどのＸ線管の内部構成要素を損傷させる可能性がある。さらに、アークが真空外囲器内の残留原子をイオン化することにより、及び／または原子が電子ビームによってイオン化されることにより、荷電粒子が形成され得る。このような荷電粒子はカソードに向かって加速され、場合によってはダメージをもたらし得る。
【発明の概要】
【0003】
本発明は、請求項１に定義するＸ線源を提供する。任意選択の特徴が、従属請求項に定義されている。
【図面の簡単な説明】
【0004】
【図1A】いくつかの実施形態による、複数のグリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【図1B】いくつかの実施形態による、複数のグリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【図1C】いくつかの実施形態による、複数のグリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【0005】
【図2】いくつかの実施形態による、複数のメッシュグリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【0006】
【図3A】いくつかの実施形態による、複数のメッシュグリッドを有する電界エミッタＸ線源のメッシュグリッドの例の上面図である。
【図3B】いくつかの実施形態による、複数のメッシュグリッドを有する電界エミッタＸ線源のメッシュグリッドの例の上面図である。
【0007】
【図4】いくつかの実施形態による、複数のアパーチャグリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【0008】
【図5A】いくつかの実施形態による、複数のオフセットメッシュグリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【図5B】いくつかの実施形態による、複数のオフセットメッシュグリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【0009】
【図6A】いくつかの実施形態による、複数のオフセットメッシュグリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【図6B】いくつかの実施形態による、複数のオフセットメッシュグリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【0010】
【図7】いくつかの実施形態による、複数の分割グリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【0011】
【図8】いくつかの実施形態による、メッシュグリッド及びアパーチャグリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【0012】
【図9A】いくつかの実施形態による、複数の電界エミッタを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【図9B】いくつかの実施形態による、複数の電界エミッタを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【0013】
【図10A】いくつかの実施形態による、複数の分割グリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【0014】
【0015】
【図10D】いくつかの実施形態による、複数の分割グリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【0016】
【図11A】いくつかの実施形態による、複数の分割グリッドと複数の電界エミッタとを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【0017】
【図11B】いくつかの実施形態による分割グリッドのブロック図である。
【0018】
【図11C】いくつかの実施形態による、複数の分割グリッドと複数の電界エミッタとを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【0019】
【図11D】いくつかの実施形態による分割グリッドのブロック図である。
【0020】
【図11E】いくつかの実施形態による、複数の分割グリッドと複数の電界エミッタとを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。
【0021】
【図11F】いくつかの実施形態による分割グリッドのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
いくつかの実施形態は、複数のグリッドを有するＸ線源、特に、複数のメッシュグリッドを有するＸ線源に関する。
【0023】
電子ビームがＸ線を発生させる際に、アーク放電及びイオンバックボンバードメント事象によりナノチューブエミッタなどの電界エミッタがダメージを受ける可能性がある。アーク放電は、Ｘ線管によく見られる現象である。真空または他の何らかの誘電物質が高電位勾配を維持できない場合にアークが発生し得る。非常に高いエネルギーの荷電粒子（電子及び／またはイオン）のパルスが、真空または誘電体スペーサを一時的に短絡させる。高エネルギーのアークパルスが起こされると、近接する全ての残留ガス種がイオン化され、イオン化された種の大部分は正に帯電したイオンになり、ナノチューブ（ＮＴ）エミッタを含む負に帯電したカソードに引き付けられる。ＮＴエミッタが、このような高エネルギーイオンパルスにさらされるならば、ＮＴエミッタは大きなダメージを受ける可能性がある。
【0024】
イオンボンバードメントは、Ｘ線管によく見られるもう１つの現象である。電子ビームが活性化され、真空ギャップを経てアノードに到達すると、電子ビームは、管内の残留ガス種、またはターゲットからスパッタリングされたタングステン原子をイオン化し得る。それらが一般には正極性でイオン化されると、そのイオンは、ＮＴエミッタを含むカソードに向かって加速される。
【0025】
本明細書に記載されている実施形態は、アーク放電及び／またはイオンボンバードメントの影響を低減させ得る。１つ以上の追加のグリッドが、アークまたはイオンを遮断し、電界エミッタが損傷する可能性を減らし得る。
【0026】
図１Ａから図１Ｃは、いくつかの実施形態による、複数のグリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。図１Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、Ｘ線源１００ａは、基板１０２、電界エミッタ１０４、第１のグリッド１０６、第２のグリッド１０８、中間電極１１０、及びアノード１１２を含む。いくつかの実施形態では、基板１０２は、セラミック、ガラス、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ケイ素もしくは石英（ＳｉＯ２）、またはその種の他のものなどの絶縁材で形成されている。
【0027】
電界エミッタ１０４は、基板１０２上に配置されている。電界エミッタ１０４は、電子ビーム１４０を生成するように構成されている。電界エミッタ１０４としては、様々なタイプのエミッタがあり得る。例えば、電界エミッタ１０４としては、ナノチューブエミッタ、ナノワイヤエミッタ、スピントアレイ、またはその種の他のものがあり得る。慣例的に、ナノチューブは、中空である構造の少なくとも一部分を有するものであり、これに対してナノワイヤまたはナノロッドは、実質的に中実のコアを有するものである。用語の使用を簡単にするために、本明細書で使用するとき、ナノチューブは、ナノワイヤ及びナノロッドをも意味するものとする。ナノチューブとは、アスペクト比が少なくとも１００：１（長さ：幅または直径）であるナノメートルスケール（ｎｍスケール）の管のような構造のことをいう。いくつかの実施形態では、電界エミッタ１０４は、不純物を加えない形態または加える形態のいずれかで、炭素、金属酸化物（例えば、Ａｌ２Ｏ３、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、または酸化マンガン（ＭｎｘＯｙ、ただしｘ及びｙは整数））、金属、硫化物、窒化物、及び炭化物、またはその種の他のものなどの高抗張力及び高熱伝導性を有する導電性材料で形成される。
【0028】
第１のグリッド１０６は、電界エミッタ１０４からの電界放出を制御するように構成される。例えば、第１のグリッド１０６は、電界エミッタ１０４から約２００マイクロメートル（μｍ）の所に位置付けられ得る。他の実施形態では、第１のグリッド１０６は、約２μｍから約５００μｍまで、または約１０μｍから約３００μｍまでなどの異なる距離に配置され得る。上記にかかわらず、第１のグリッド１０６は、電子の放出を引き起こすのに十分な強さの電場を電界エミッタ１０４で形成するために使用され得る電極である。電界エミッタ１０４の中には、他のグリッド、電極、またはその種の他のものを有するものもあるが、電界放出を制御する構造を、第１のグリッド１０６と呼ぶことにする。いくつかの実施形態では、第１のグリッド１０６（または電子抽出ゲート）は、電界エミッタ１０４からの電界放出を制御するただ１つのグリッドであってもよい。一例では、第１のグリッド１０６は、導電性メッシュ構造または金属メッシュ構造であってもよい。
【0029】
グリッドは、一般にカソードのエミッタとアノードとの間に設置される導電材料で作られた電極である。グリッドに電圧電位が印加されて電場に変化を生じさせ、それによって電子及び／またはイオンへの集束効果または制御効果をもたらす。第１のグリッド１０６は、カソードとアノードとの間の電子の流れを制御するのに用いられ得る。グリッドは、カソード、アノード、及び他のグリッドと同じかまたは異なる電圧電位を有することができる。グリッドは、カソード及びアノードとは絶縁され得る。グリッドは、電子ビームがエミッタからアノードに通過することを可能にするために、少なくとも１つの開口部で電子ビームを少なくとも部分的に取り囲む構造を含み得る。開口部がただ１つのグリッドをアパーチャグリッドと呼ぶことがある。一例では、アパーチャグリッドは、電子ビームの主要部分の経路を妨げることがない。複数の開口部を有するグリッドは、支持構造物が開口部の間にあって、メッシュグリッドと呼ばれる。メッシュは、金属、繊維、またはその他の接続材料の接続されたストランドで作られたバリアであり、接続されたストランド間には開口部がある。接続されたストランド（または棒体）は、電子ビームの経路内にあり、電子ビームの一部を遮断し得る。遮断の加減は、開口部の幅、深さ、または直径と、開口部間のメッシュの接続されたストランドまたは棒体の幅または深さとによって決まり得る。いくつかの例では、メッシュの遮断は、メッシュの開口部を電子が通過するのに比べて小規模にしてもよい。代表的には、アパーチャグリッドの開口部は、メッシュグリッドの開口部よりも大きい。グリッドは、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス鋼、または高熱伝導率（例えば、＞１０ワット／メートル＊ケルビン（Ｗ／ｍ＊Ｋ））、及び／または高溶融温度（＞１０００℃）を有するものを含む他の導電性剛体材料で形成することができる。複数のエミッタを有する例では、各グリッドを単一の電界エミッタ１０４に関連付けられた電極とすることができ、グリッドの電圧電位を、カソード内の電界エミッタ１０４ごとに個々に制御する、または調整することができる。
【0030】
アノード１１２は、電界エミッタ１０４から放出された電子ビーム１４０を受けるためのターゲット（図示せず）を含み得る。アノード１１２は、入射電子ビーム１４０に応答してＸ線を発生させることができる任意の構造を含み得る。アノード１１２には、固定アノードまたは回転アノードがあり得る。アノード１１２は、電圧源１１８から電圧を受けてもよい。アノード１１２に印加される電圧は、（カソードまたはグランドに対して）約２０キロボルト（ｋＶ）から２３０キロボルト（ｋＶ）、約５０ｋＶから１００ｋＶなどであり得る。
【0031】
第２のグリッド１０８は、第１のグリッド１０６とアノード１１２との間に配置されている。いくつかの実施形態では、第２のグリッド１０８は、電界エミッタ１０４から、約１ミリメートル（ｍｍ）から２ミリメートル（ｍｍ）の所に配置され得る。すなわち、第２のグリッド１０８は、電界エミッタ１０４からの電子の放出を効果的に生じさせない位置に配置されている。他の実施形態では、第２のグリッド１０８は、１ｍｍから２ｍｍよりもさらに離れて配置され得る。例えば、第２のグリッド１０８は、電界エミッタ１０４から、１０ｍｍから５０ｍｍなど、電界エミッタ１０４から数十ｍｍの所に配置され得る。いくつかの実施形態では、第２のグリッド１０８は、第１のグリッド１０６からの最小離隔距離が約１ｍｍである。
【0032】
Ｘ線源１００ａは、電圧源１１８を含む。電圧源１１８は、複数の電圧を生成するように構成され得る。この電圧を、Ｘ線源１００ａの様々な構造に印加することができる。いくつかの実施形態では、この電圧は、異なる電圧、一定（すなわち、直流（ＤＣ））の電圧、可変の電圧、パルス状の電圧、依存する電圧、独立した電圧、またはこれらに類する電圧であり得る。いくつかの実施形態では、電圧源１１８には、この電圧を設定可能な電圧に一時的に設定することができる可変電圧源が含まれ得る。いくつかの実施形態では、電圧源１１８には、パルス電圧、任意に変化する電圧、またはこれらに類する電圧などの時間的に変化する電圧を生成するように設定可能な可変電圧源が含まれ得る。破線１１４は、電界エミッタ１０４、グリッド１０６及び１０８、ならびにアノード１１２を収容している真空外囲器１１４ａの壁を表す。フィードスルー１１６により、電圧源１１８からの電圧が真空外囲器１１４ａを透過することが可能になり得る。フィードスルー１１６からの直接接続を例示したが、抵抗器、分圧器、またはその種の他のものなどの他の回路を真空外囲器１１４ａ内に配置してもよい。電圧源１１８によって印加される電圧の例として絶対電圧が用いられ得るが、他の実施形態では、電圧源１１８は、いずれかの１つの電圧の絶対値に関係なく、相対的に同じ分離を有する電圧を印加するように構成され得る。
【0033】
いくつかの実施形態では、電圧源１１８は、電界エミッタ１０４に対して、最低－３キロボルト（ｋＶ）の電圧、または０．５ｋＶと－３ｋＶとの間の電圧を生成するように構成される。第１のグリッド１０６の電圧は、約０ボルト（Ｖ）またはグランドであり得る。第２のグリッド１０８の電圧は、約１００Ｖ、８０Ｖと１２０Ｖとの間、または約１０００Ｖなどであり得る。第２のグリッド１０８の電圧は、負電圧にも正電圧にもすることが可能である。
【0034】
特定の電圧を例として用いてきたが、他の実施形態では、電圧が異なっていてもよい。例えば、第２のグリッド１０８に印加される電圧を、第１のグリッド１０６に印加される電圧よりも、高くしてもよく、または低くしてもよい。第１のグリッド１０６及び第２のグリッド１０８に印加される電圧を同じにしてもよい。いくつかの実施形態では、第２のグリッド１０８の電圧が、第１のグリッド１０６に印加される電圧よりも高い場合に、イオンが放出され得る。いくつかの実施形態では、第２のグリッド１０８を使用して、焦点サイズを調整し、及び／または焦点位置を調整することができる。焦点とは、カソード内の電界エミッタ１０４から飛来する電子ビーム１４０がアノード１１２に当たる領域をいう。電圧源１１８は、第２のグリッド１０８に印加される電圧が、所望の焦点サイズを達成するように調整され得るように、焦点サイズに関連したフィードバックを受け取り、そのようなフィードバックに基づいて、第２のグリッド１０８に印加される電圧の電圧設定値を受け取り、またはその種の他のものを受け取るように構成され得る。いくつかの実施形態では、電圧源１１８は、アークが検出された場合などに、負電圧を第１のグリッドまたは第２のグリッド１０６及び１０８に印加し、及び／または電界エミッタ１０４の電圧を上昇させて、電子ビーム１４０を遮断するように構成されてもよい。正電圧及び負電圧、グランドなどの特定の電位に関連する電圧を例として用いてきたが、他の実施形態では、種々の電圧が、特定の基準電圧に従って異なっていてもよい。
【0035】
真空外囲器１１４ａ内にアークが発生することがある。アークは、電界エミッタ１０４に衝突する可能性があり、電界エミッタ１０４を損傷させまたは破壊し、突発故障をもたらし得る。第２のグリッド１０８に印加される電圧が、アノード１１２よりも電界エミッタ１０４の電圧に近い電圧である場合に、第２のグリッド１０８は、電界エミッタ１０４以外の経路をアークに提供し得る。結果として、電界エミッタ１０４に損傷を与える可能性は、低減または排除され得る。
【0036】
さらに、イオンは、アーク放電によって、及び／またはアノード１１２上の蒸発したターゲット材のイオン化によって、生成され得る。これらのイオンは正に帯電しており、したがって電界エミッタ１０４などの最も負に帯電した表面に引き寄せられ得る。第２のグリッド１０８は、そのようなイオンに対する物理的バリアを提供し、電界エミッタ１０４の上に影を投じることにより、電界エミッタ１０４を保護することができる。さらに、第２のグリッド１０８は、電界エミッタ１０４に入射しまたは衝突するイオンによる損傷を、低減させまたは排除することができるように、イオンを十分に減速させることができる。
【0037】
上記のように、第２のグリッド１０８は、およそ１ｍｍから３０ｍｍまたはそれ以上であるなど、電界エミッタ１０４に比較的近い所にあり得る。電界エミッタ１０４などの電界エミッタを使用することで、電界エミッタ１０４が従来のタングステンカソードよりも低い温度で動作するので、第２のグリッド１０８を、このより近い距離の所に配置できるようになり得る。そのような従来のタングステンカソードからの熱は、第２のグリッド１０８を反らせ、及び／または歪ませ、したがってＸ線源１００ａの集束またはその他の動作パラメータに影響を与える可能性がある。
【0038】
Ｘ線源１００ａは、中間電極１１０を含み得る。いくつかの実施形態では、中間電極１１０は、集束電極として動作し得る。中間電極１１０は、高電圧破壊事象などの間じゅうに、電界エミッタ１０４のための何らかの保護を提供することもできる。複数のエミッタを有する例では、中間電極１１０は、カソードの電界エミッタ１０４に共通の電圧電位を有し得る。一例では、中間電極１１０は、第２のグリッド１０８（または第１のグリッド１０６）とアノード１１２との間にある。
【0039】
図１Ｂを参照すると、いくつかの実施形態において、Ｘ線源１００ｂは、図１ＡのＸ線源１００ａに類似し得る。ただし、いくつかの実施形態では、第２のグリッド１０８の位置が異なり得る。ここでは、第２のグリッド１０８は、中間電極１１０とアノード１１２との間に配置されるように、中間電極１１０の反対側に配置されている。
【0040】
図１Ｃを参照すると、いくつかの実施形態において、Ｘ線源１００ｃは、上記のＸ線源１００ａまたは１００ｂに類似し得る。ただし、Ｘ線源１００ｃは、複数の第２のグリッド１０８（または追加のグリッド）を含む。ここでは、第２のグリッド１０８－１及び１０８－２を例として用いているが、他の実施形態では、第２のグリッド１０８の個数は異なっていてもよい。
【0041】
追加の１つまたは複数の第２のグリッド１０８を、イオンボンバードメント及びアーク放電からのより多くの保護を得るために用いることができる。いくつかの実施形態では、１つの第２のグリッド１０８が十分な保護を提供しない場合には、１つ以上の第２のグリッド１０８を設計に加えてもよい。第２のグリッド１０８またはそれ以上を追加すると、アノード１１２に到達するビーム電流を減少させる可能性があるが、減少したビーム電流は、アーク放電またはイオンボンバードメントからの保護が良好になることで埋め合わされ得る。さらに、第２のグリッド１０８の個数を多くすることにより、電圧源１１８から電圧を印加する中で付加的な柔軟性が提供される。追加の電圧により、一方の第２のグリッド１０８－１が、いくらかの保護を提供することが可能になり得、その一方で、他方の第２のグリッド１０８－２が、電子ビーム１４０の焦点を調整するのに使用されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、第２のグリッド１０８－１と第２のグリッド１０８－２とに印加される電圧は同じであるが、他の実施形態では、電圧は異なる。
【0042】
図に示すように、第２のグリッド１０８－２は、第２のグリッド１０８－１と中間電極１１０との間に配置されている。また一方、他の実施形態では、第２のグリッド１０８－２は、図１Ｂに示すように、中間電極１１０の反対側など、第２のグリッド１０８－１とアノード１１２との間の他の位置に配置されてもよい。いくつかの実施態様では、第２のグリッド１０８の一部または全部が、中間電極１１０の一方の側または他方の側に配置される。
【0043】
いくつかの実施形態では、第２のグリッド１０８－２は、電子の伝播に対する第２のグリッド１０８－２の影響を減らすために、第２のグリッド１０８－１から間隔をおいて配置され得る。例えば、第２のグリッド１０８－２は、第２のグリッド１０８－１から１ｍｍ以上の間隔を空けられてもよい。他の実施形態では、第２のグリッド１０８－２は、焦点サイズの制御に作用するように、第２のグリッド１０８－１から間隔を空けて配置されてもよい。
【0044】
様々な実施形態では、上記のように、様々なグリッド１０６及び１０８を示すために破線が使用された。以下に記載されている他の実施形態は、特定のタイプのグリッドを含む。それらのタイプのグリッドは、上記のグリッド１０６及び１０８として用いることができる。
【0045】
図２は、いくつかの実施形態による、複数のメッシュグリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。図３Ａから図３Ｂは、いくつかの実施形態による、複数のメッシュグリッドを有する電界エミッタＸ線源のメッシュグリッドの例の上面図である。図２及び図３Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、グリッド１０６ｄ及び１０８ｄはメッシュグリッドである。すなわち、グリッド１０６及び１０８は、それぞれ複数の開口部２０６及び２１６を含む。図示のように、開口部２０６及び２１６は、単一の開口部の列に配置されてもよい。特定の数の開口部２０６及び２１６が例として使用されているが、他の実施形態では、いずれかまたは両方の数は異なっていてもよい。
【0046】
いくつかの実施形態では、第１のグリッド１０６ｄの開口部２０６の幅Ｗ１は、約１２５μｍであり得る。いくつかの実施形態では、幅Ｗ１は、第１のグリッド１０６ｄと電界エミッタ１０４との離隔距離よりも小さくてもよい。例えば、幅Ｗ１は２００μｍ未満であってもよい。棒体２０４の幅Ｗ２は、約１０μｍから約５０μｍ、約２５μｍなどであり得る。第２のグリッド１０８ｄの開口部２１６の幅Ｗ３は、約２２５μｍであり得る。第２のグリッド１０８ｄの棒体２１４の幅Ｗ４は、約１０μｍから約５０μｍ、約２５μｍなどであり得る。したがって、いくつかの実施形態では、開口部２０６及び２１６は、異なる幅を有する場合があり、整列しない場合がある。いくつかの実施形態では、グリッド１０６ｄ及び１０８ｄの厚さは、約１０μｍから約１００μｍ、約７５μｍなどであり得る。しかし、他の実施形態では、グリッド１０６ｄ及び１０８ｄの厚さは、互いに異なることを含めて、異なっていてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、第１のグリッド１０６ｄ及び第２のグリッド１０８ｄの幅Ｗ１からＷ４または他の寸法は、第２のグリッド１０８ｄが第１のグリッド１０８ｄよりも電子ビーム１４０に対して透明であるように選択され得る。
【0047】
図３Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、第１のグリッド１０６及び第２のグリッド１０８のうちの少なくとも１つは、各列が複数の開口部を含む複数の列を含み得る。例えば、第１のグリッド１０６ｄ'が２列の複数開口部２０６'を含み、第２のグリッド１０８ｄ'が２列の複数開口部２０８'を含む。例として２つの列を用いてきたが、他の実施形態では、列の個数は異なっていてもよい。第１のグリッド１０６ｄ'と第２グリッド１０８ｄ'とでは同数の列を例として用いているが、他の実施形態では、第１のグリッド１０６ｄ'と第２のグリッド１０８ｄ'との列数が異なっていてもよい。
【0048】
図４は、いくつかの実施形態による、複数のアパーチャグリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。いくつかの実施形態では、Ｘ線源１００ｅは、本明細書に記載されているＸ線源１００に類似し得る。ただし、Ｘ線源１００ｅは、アパーチャグリッドであるグリッド１０６ｅ及び１０８ｅを含む。すなわち、グリッド１０６ｅ及び１０８ｅはそれぞれ、単一の開口部を含む。以下にさらに詳細に説明するように、他の実施形態では、グリッド１０６ｅはメッシュグリッドであってもよいが、グリッド１０８ｅがアパーチャグリッドである。いくつかの実施形態では、アパーチャグリッド１０６ｅまたは１０８ｅは、取り扱い及び製造がより容易であり得る。
【0049】
図５Ａから図５Ｂは、いくつかの実施形態による、複数のオフセットメッシュグリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、Ｘ線源１００ｆは、本明細書に記載されている他のＸ線源１００に類似し得る。いくつかの実施形態では、Ｘ線源１００ｆは、互いに（電界エミッタ１０４の表面に対して）横方向にずらされた第２のグリッド１０８ｆ－１及び１０８ｆ－２を含む。第２のグリッド１０８ｆ－１及び１０８ｆ－２のそれぞれに、異なる電圧を印加してもよい。結果的に、電圧を用いて電子ビーム１４０の向きを操作し得る。例えば、図５Ａでは、第２のグリッド１０８ｆ－２に１００Ｖを印加することがある一方で、第２のグリッド１０８ｆ－１に０Ｖを印加することがある。図５Ｂでは、第２のグリッド１０８ｆ－２に０Ｖを印加することがある一方で、第２のグリッド１０８ｆ－１に１００Ｖを印加することがある。それに応じて、電子ビーム１４０の方向に影響を与えることができる。第２のグリッド１０８ｆ－１及び１０８ｆ－２に印加される電圧の特定の例を例として用いているが、他の実施形態では、電圧は異なっていてもよい。
【0050】
図６Ａから図６Ｂは、いくつかの実施形態による、複数のオフセットメッシュグリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。図６Ａ及び６Ｂを参照すると、Ｘ線源１００ｇは、Ｘ線源１００ｆに類似し得る。ただし、Ｘ線源１００ｇは、グリッド１０８ｇ－１及び１０８ｇ－２としてアパーチャを含む。アパーチャグリッド１０８ｇ－１及び１０８ｇ－２は、図５Ａ及び図５Ｂのメッシュグリッド１０８ｆ－１及び１０８ｆ－２と同じようにして使用することができる。
【0051】
図７は、いくつかの実施形態による、複数の分割グリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。Ｘ線源１００ｈは、図４のＸ線源１００ｅに類似し得る。ただし、Ｘ線源１００ｈは、分割グリッド１０８ｈ－１及び１０８ｈ－２を含み得る。グリッド１０８ｈ－１及び１０８ｈ－２は、電界エミッタ１０４から同じ距離の所に配置してもよい。また一方、電圧源１１８は、分割グリッド１０８ｈ－１及び１０８ｈ－２に独立した電圧を印加するように構成することができる。電圧を、同じにしてもよいが異ならせることもできる。結果的に、電子ビーム１４０ｈの方向を制御し、グリッド１０８ｈ－１及び１０８ｈ－２に印加される電圧に応じて、電子ビーム１４０ｈ－１または１４０ｈ－２をもたらし得る。
【0052】
図８は、いくつかの実施形態による、メッシュグリッド及びアパーチャグリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。Ｘ線源１００ｉは、本明細書に記載されているＸ線源１００に類似し得る。ただし、Ｘ線源１００ｉは、アパーチャグリッド１０８ｉ－１及びメッシュグリッド１０８ｉ－１を含む。いくつかの実施形態では、メッシュグリッド１０８ｉ－１は、電子ビーム１４０の焦点サイズ、形状を調整する、電子ビーム１４０のエッジを鮮明にするか、もしくは他の形でより良く画定する、またはこれらに類することのために使用することができる。良好に画定された電子ビーム１４０のエッジは、画定されていないエッジに比べて、エッジでの短い距離のうちに、ビーム電流束がより大きく変化するエッジであり得る。メッシュグリッド１０８ｉ－２は、イオンを収集すること、及び／または第１のグリッド１０６ｉ、電界エミッタ１０４、またはその種の他のものに保護を提供することのために使用されてもよい。例えば、メッシュグリッド１０８ｉ－１に約－１００Ｖの負のバイアスを印加することにより、電子ビーム１４０を集束させることができる。
【0053】
図９Ａから図９Ｂは、いくつかの実施形態による、複数の電界エミッタを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。図９Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、Ｘ線源１００ｊは、本明細書に記載されている他のＸ線源１００に類似し得る。ただし、Ｘ線源１００ｊは、複数の電界エミッタ１０４ｊ－１から１０４ｊ－ｎ（ｎは１より大きい任意の整数）を含む。アノード１１２は、図９Ａから図９Ｂでは角度が付けられていないように示されているが、いくつかの実施形態では、アノード１１２は、角度が付けられていてもよく、複数の電界エミッタ１０４ｊ－１から１０４ｊ－ｎは、アノードの斜面に垂直な線上に配置されてもよい。すなわち、図９Ａから図９Ｂの図は、図１Ａから図２及び図４から図８の図に対して９０度回転させたものであり得る。
【0054】
電界エミッタ１０４ｊのそれぞれは、対応する電界エミッタ１０４ｊからの電界放出を制御するように構成されている第１のグリッド１０６ｊに関連付けられている。結果的に、電界エミッタ１０４ｊのそれぞれは、対応する電子ビーム１４０ｊを生成するように構成されている。
【0055】
いくつかの実施形態では、単一の第２のグリッド１０８ｊが、電界エミッタ１０４ｊの全体にわたって配置される。第２のグリッド１０８ｊは、第１のグリッド１０６ｊと中間電極１１０ｊとの間に配置されるように示されているが、第２のグリッド１０８ｊは、上記の様々な場所に配置されてもよい。結果的に、第２のグリッド１０８ｊは、上記の追加の保護、向きの操作、及び／または集束を提供することができる。さらに、複数の第２のグリッド１０８ｊを、電界エミッタ１０４ｊの全体にわたって配置してもよい。
【0056】
図９Ｂを参照すると、いくつかの実施形態において、Ｘ線源１００ｋは、Ｘ線源１００ｊに類似し得る。ただし、各電界エミッタ１０４ｊは、対応する第２のグリッド１０８ｋに関連付けられている。したがって、上述の保護、向きの操作、及び／または集束は、電界エミッタ１０４ｋごとに個々に実行することができる。
【0057】
他の実施形態では、電界エミッタ１０４のいくつかは、図９Ａの第２のグリッド１０８ｊと同様の単一の第２のグリッド１０８と関連付けられていてもよいが、他の電界エミッタ１０４は、図９Ｂの第２のグリッド１０８ｋと同様の個々の第２のグリッド１０８と関連付けられていてもよい。
【0058】
いくつかの実施形態では、複数の電界エミッタ１０４は、それぞれが個別に電圧を制御可能である個別の第２のグリッド１０８に関連付けられ得る。また一方、中間電極１１０は、各電界エミッタ１０４に関連付けられている単一の中間電極１１０を含むことができる。いくつかの実施形態では、中間電極１１０－１から１１０－ｎは、別個の構造であってもよいが、電圧源１１８、別の電圧源により、または筐体、真空外囲器などに取り付けられているために、もしくは筐体、真空外囲器の一部であるために、同じ電圧を受け取ってもよい。
【0059】
図１０Ａは、いくつかの実施形態による、複数の分割グリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。Ｘ線源１００ｌは、図７のＸ線源１００ｈに類似し得る。いくつかの実施形態では、基板１０２上に絶縁体１５０－１が配置され得る。第１のグリッド１０６ｌは、絶縁体１５０－１上に配置され得る。第１のグリッド１０６ｌ上に、第２の絶縁体１５０－２が配置され得る。第２のグリッド１０８ｌは、電気的に絶縁された２つの分割グリッド１０８ｌ－１及び１０８ｌ－２を含み、第２の絶縁体１５０－２上に配置され得る。第２のグリッド１０８ｌ上に、第３の絶縁体１５０－３が配置され得る。中間電極１１０は、第３の絶縁体１５０－３上に配置され得る。説明のために特定の寸法の絶縁体１５０を用いてきたが、他の実施形態では、絶縁体１５０は異なる寸法を有し得る。絶縁体１５０は、セラミック、ガラス、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ケイ素もしくは石英（ＳｉＯ２）、またはその種の他のものなどの絶縁材から形成され得る。絶縁体１５０は、同じ材料または異なる材料で形成され得る。
【0060】
いくつかの実施形態では、分割グリッド１０８ｌ－１及び１０８ｌ－２は、異なる電圧を分割グリッド１０８ｌ－１及び１０８ｌ－２に印加することができるように、互いに絶縁されている。これらの異なる電圧を用いて、アノード１１２上の焦点の位置を移動させることができる。例えば、等しい電位が分割グリッド１０８ｌ－１及び１０８ｌ－２の両方に印加される場合、焦点は、電子ビーム１４０ｌ－１が示すアノードの中心内またはその近傍に配置されるはずである。分割グリッド１０８ｌ－２にプッシュ（正）電位が印加され、分割グリッド１０８ｌ－１にプル（負）電位が印加される場合、焦点は、電子ビーム１４０ｌ－２が示す左側に移動する。分割グリッド１０８ｌ－２にプル（負）電位が印加され、分割グリッド１０８ｌ－１にプッシュ（正）電位が印加されると、焦点は、電子ビーム１４０ｌ－３が示す右側に移動させることが可能である。
【0061】
いくつかの実施形態では、分割グリッド１０８ｌ－１及び１０８ｌ－２に印加される電圧を制御することで、アノード１１２表面上の焦点を走査または移動させる方法を提供する。いくつかの実施形態では、非常に小さな焦点サイズを有する固定焦点の代わりに、はるかに大きな面積を有する焦点軌跡においてアノード１１２に電力が分配され得、それによってＸ線管の電力限界を大幅に改善することができる。すなわち、軌跡に沿って焦点を走査することにより、電力をより広い領域にわたって分配させることができる。焦点を図の平面内の方向に移動させることを例として用いているが、他の実施形態では、焦点の移動は、第２のグリッド１０８ｌを電子ビーム１４０ｌの周りの適切な位置に配置して、異なる方向、複数の方向などにしてもよい。いくつかの実施形態では、分割グリッド１０８ｌ－１及び１０８ｌ－２の使用により、焦点の幅、集束、焦点外れなどを調整することができる。
【0062】
図１０Ｂから図１０Ｃは、いくつかの実施形態による、図１０Ａの電圧源１１８ｌのブロック図である。図１０Ａから図１０Ｃを参照すると、いくつかの実施形態では、電圧源１１８ｌ－１及び１１８ｌ－２は、電子制御システム（ＥＣＳ）２１０、トグル制御電源（ＴＣＰＳ）２１２、及びメッシュ制御電源（ＭＣＰＳ）２１６を含み得る。ＥＣＳ２１０、ＴＣＰＳ２１２、及びＭＣＰＳ２１６は、それぞれ、約＋／－１ｋＶ、＋／－１０ｋＶなどの電圧を含む、本明細書に記載されている様々な電圧を生成するように構成された回路を含み得る。ＥＣＳ２１０は、電界エミッタ１０４用の電圧を生成するように構成され得る。ＥＣＳ２１０は、ＴＣＰＳ２１２及びＭＣＰＳ２１６のうちの１つ以上を制御して、第１のグリッド１０６ｌならびに分割グリッド１０８ｌ－１及び１０８ｌ－２のための電圧を生成するように構成され得る。図１０Ｂ及び図１０Ｃ中の破線は、様々なシステム間の制御インタフェースを表す。
【0063】
いくつかの実施形態では、電圧源１１８ｌ－１のＴＣＰＳ２１２は、図１０Ｂに示される第１のグリッド１０６ｌ用の電圧を基準として、分割グリッド１０８ｌ－１及び１０８ｌ－２用の電圧を生成するように構成され得、一方、他の実施形態では、電圧源１１８ｌ－２のＴＣＰＳ２１２は、図１０Ｃに示されるグランド２１６を基準として、分割グリッド１０８ｌ－１及び１０８ｌ－２用の電圧を生成するように構成され得る。例えば、ＴＣＰＳ２１２がＭＣＰＳ２１４を基準とする場合、分割グリッド１０８ｌ－１及び１０８ｌ－２と第１のグリッド１０６ｌとの間の電位差（電場）を同じに保つように、分割グリッド１０８ｌ－１及び１０８ｌ－２の電圧の絶対値が自動的に変調される。ＴＣＰＳ２１２が主グランド２１６を基準とする場合、分割グリッド１０８ｌ－１及び１０８ｌ－２に印加される電圧の絶対値は固定され得、分割グリッド１０８ｌ－１及び１０８ｌ－２と第１のグリッド１０６ｌとの間の電位差（電場）は、第１のグリッド１０６ｌ上の電位の変動に伴って変化し得る。いくつかの実施形態では、電界エミッタ１０４用の電圧は、第１のグリッド１０６ｌの電圧を基準として、ＥＣＳ２１０によって生成され得る。他の実施形態では、ＥＣＳ２１０は、グランド２１６を基準として、電界エミッタ１０４用の電圧を生成するように構成され得る。
【0064】
図１０Ｄは、いくつかの実施形態による、複数の分割グリッドを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。図１０ＤのＸ線源１００ｍは、図１０ＡのＸ線源１００ｌに類似し得る。ただし、いくつかの実施形態では、第１のグリッド１０６ｍの上部にゲートフレーム１５２ｍが追加され得る。ゲートフレーム１５２ｍは、第１のグリッド１０６ｍに、その機械的安定性を向上させるために構造的支持を提供し得る、金属、セラミック、または他の材料で形成され得る。いくつかの実施形態では、ゲートフレーム１５２ｍは、第１のグリッド１０６ｍよりも厚くてもよい。例えば、ゲートフレーム１５２ｍの厚さは約１ｍｍから２ｍｍであってもよく、一方、第１のグリッド１０６ｍの厚さは約５０μｍから１００μｍであってもよい。いくつかの実施形態では、ゲートフレーム１５２ｍは、電子ビーム１４０ｍが通過する開口部内に延在し得る。他の実施形態では、ゲートフレーム１５２ｍは、開口部の周辺部にのみあってもよい。
【0065】
図１１Ａは、いくつかの実施形態による、複数の分割グリッドと複数の電界エミッタとを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。Ｘ線源１００ｎは、図９Ａ及び図９Ｂのシステム１００ｊ及び１００ｋなどの本明細書に記載されているシステム１００に類似し得る。いくつかの実施形態では、Ｘ線源１００ｎは、スペーサ１５６ｎを含む。スペーサは、絶縁体１５０に類似したもの、絶縁体１５０の材料と同じような材料を使用したもの、異なる材料を使用したもの、異なる厚さを有するもの、またはその種の他のものであってよい。分割グリッド１０８ｎ－１及び１０８ｎ－２は、スペーサ１５６ｎ上に形成されていてもよい。スペーサ１５６ｎは、電界エミッタ１０４ｎ－１から１０４ｎ－ｎのそれぞれに共通していてもよい。
【0066】
図１１Ｂは、いくつかの実施形態による分割グリッドのブロック図である。図１１Ａ及び図１１Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、分割グリッド１０８ｎ－１及び１０８ｎ－２は、スペーサ１５６ｎ上に形成され得る。例えば、分割グリッド１０８ｎ－１及び１０８ｎ－２は、スクリーン印刷、熱蒸着、スパッタリング堆積、または他の薄膜堆積プロセスによって形成することができる。分割グリッド１０８ｎ－１及び１０８ｎ－２の電極は、スペーサ１５６ｎの複数開口部１５８を挟んで両側に配置されてもよい。分割グリッド１０８ｎ－１を、互いに電気的に接続することができる。同様に、分割グリッド１０８ｎ－２を、互いに電気的に接続することができる。ただし、分割グリッド１０８ｎが独立して動作し、異なる電位を発生させることを可能にするために、分割グリッド１０８ｎ－１と分割グリッド１０８ｎ－２との間に電気的接続が存在しない場合がある。分割グリッド１０８ｎ－１及び１０８ｎ－２に異なる電位が印加されると、スペーサ１５６ｎの開口部１５８にわたって電場が発生し得る。それによって、上記のように、開口部１５８を通過する電子を偏向させることができる。
【0067】
図１１Ｃは、いくつかの実施形態による、複数の分割グリッドと複数の電界エミッタとを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。図１１Ｄは、いくつかの実施形態による分割グリッドのブロック図である。図１１Ｃ及び図１１Ｄを参照すると、Ｘ線源１００ｏは、図１１ＡのＸ線源１００ｎに類似し得る。ただし、分割グリッド１０８ｏ－１及び１０８ｏ－２は、スペーサ１５６ｎと比較して、スペーサ１５６ｏの開口部１５８の直交する両側に配置されている。結果的に、電子ビーム１４０ｏ－１から１４０ｏ－ｎを、直交する方向に調整することができる。説明を容易にするために、図１１Ｃでは分割グリッド１０８ｏ－２は（図１１Ｃでは分割グリッド１０８ｏ－２は分割グリッド１０８ｏ－１の背後にあるため）示されていない。
【0068】
図１１Ｅは、いくつかの実施形態による、複数の分割グリッドと複数の電界エミッタとを有する電界エミッタＸ線源のブロック図である。図１１Ｂ、図１１Ｄ、及び図１１Ｅを参照すると、Ｘ線源１００ｐは、上記のシステム１００ｎ及び１００ｏに類似し得る。特に、Ｘ線源１００ｐは、分割グリッド１０８ｏ－１及び１０８ｏ－２に類似する分割グリッド１０８ｐ－１及び１０８ｐ－２と、分割グリッド１０８ｎ－１及び１０８ｎ－２に類似する分割グリッド１０８ｐ－３及び１０８ｐ－４とを含む。それに応じて、Ｘ線源１００ｐは、上記のように焦点を複数の方向に、同時に、独立してなど、調整するように構成されてもよい。分割グリッド１０８ｐ－１及び１０８ｐ－２の順序または重ね方を例として用いてきたが、他の実施形態では、順序または重ね方が異なっていてもよい。
【0069】
図１１Ｆは、いくつかの実施形態による分割グリッドのブロック図である。いくつかの実施形態では、図１１Ｂ及び図１１Ｄの分割グリッド１０８ｏ及び１０８ｎが、同じスペーサ１５６ｎ上で組み合わされてもよい。例えば、分割グリッド１０８ｏは、スペーサ１５６ｎを間にして分割グリッド１０８ｎと向かい合って配置されてもよい。分割グリッド１０８ｏの電極は、スペーサ１５６ｎの裏側にある分割グリッド１０８ｏを示すために破線で示されている。いくつかの実施形態では、分割グリッド１０８ｏの電極は、ビア、金属化された穴、または他の電気的接続をスペーサ１５６ｎに通過させて、分割グリッド１０８ｎと同じ側にあってもよい。
【0070】
いくつかの実施形態は、アノード１１２と、電子ビーム１４０を生成するように構成された電界エミッタ１０４と、電界エミッタ１０４からの電界放出を制御するように構成された第１のグリッド１０６と、第１のグリッド１０６とアノード１１２との間に配置された第２のグリッド１０８であって、第２のグリッド１０８がメッシュグリッドである、第２のグリッド１０８とを備えるＸ線源を含む。
【0071】
いくつかの実施形態では、電界エミッタ１０４は、真空外囲器１１４内に配置された複数の別個の電界エミッタ１０４のうちの１つである。
【0072】
いくつかの実施形態では、電界エミッタ１０４は、ナノチューブ電界エミッタ１０４を備える。
【0073】
いくつかの実施形態では、本Ｘ線源は、第１のグリッド１０６とアノード１１２との間に配置されたスペーサをさらに備えており、第２のグリッド１０８が、スペーサ１５２ｍ上に配置されたメッシュグリッドを備えている。
【0074】
いくつかの実施形態では、本Ｘ線源は、第１のグリッド１０６に第１の電圧を印加し、前記第２のグリッド１０８に第２の電圧を印加するように構成された電圧源１１８をさらに備える。
【0075】
いくつかの実施形態では、第１の電圧と第２の電圧とが同じである。
【0076】
いくつかの実施形態では、第１の電圧と第２の電圧とがグランドである。
【0077】
いくつかの実施形態では、第１の電圧と第２の電圧とが異なる。
【0078】
いくつかの実施形態では、電圧源１１８は可変電圧源であり、可変電圧源は、第１の電圧及び第２の電圧のうちの少なくとも一方を変化させるように構成されている。
【0079】
いくつかの実施形態では、本Ｘ線源は、第１のグリッド１０６とアノード１１２との間に配置され、かつ電界エミッタ１０４から第２のグリッド１０８－１と同じ距離に配置された第３のグリッド１０８－２をさらに備え、電圧源は、第３のグリッド１０８－２に第３の電圧を印加するように構成され、第３の電圧が第２の電圧とは異なる。
【0080】
いくつかの実施形態では、本Ｘ線源は、第１のグリッド１０６とアノード１１２との間に配置され、かつ電界エミッタ１０４から第２のグリッド１０８－１と同じ距離に配置された第３のグリッド１０８－２をさらに備え、電圧源は、第３のグリッド１０８－２に第３の電圧を印加するように構成され、かつ電圧源が、第３の電圧と第２の電圧とを独立して印加するように構成されている。
【0081】
いくつかの実施形態では、本Ｘ線源は、第１のグリッド１０６とアノード１１２との間に配置されたスペーサと、第１のグリッド１０６とアノード１１２との間に配置された第３のグリッドとをさらに備えており、第２のグリッド１０８－１及び第３のグリッド１０８－２がスペーサ１５６上に配置されている。
【0082】
いくつかの実施形態では、スペーサ１５６は開口部を備えており、第２のグリッド１０８－１が、開口部の第１のエッジに沿って配置され、第３のグリッド１０８－２が、第１のエッジの向かい側にある開口部の第２のエッジに沿って配置される。
【0083】
いくつかの実施形態では、スペーサ１５６が複数の開口部を備え、電界エミッタ１０４が、複数の電界エミッタ１０４のうちの１つであり、各電界エミッタ１０４が、開口部のうちの対応する１つに位置合わせされており、開口部のそれぞれについて、第２のグリッド１０８－１が、開口部の第１のエッジに沿って配置され、第３のグリッド１０８－２が、第１のエッジの向かい側にある開口部の第２のエッジに沿って配置される。
【0084】
いくつかの実施形態では、本Ｘ線源は、第１のグリッド１０６とアノード１１２との間に配置された第４のグリッド１０８－３と、第１のグリッド１０６とアノード１１２との間に配置された第５のグリッド１０８－４とをさらに備え、開口部のそれぞれについて、第４のグリッド１０８－３が、第１のエッジに直交する開口部の第３のエッジに沿って配置され、第５のグリッド１０８－４が、第３のエッジの向かい側にある開口部の第４のエッジに沿って配置される。
【0085】
いくつかの実施形態では、本Ｘ線源は、第１のグリッド１０６とアノード１１２との間に配置された中間電極１１０をさらに備える。
【0086】
いくつかの実施形態では、第２のグリッド１０８は、中間電極１１０とアノード１１２との間に配置される。
【0087】
いくつかの実施形態では、第２のグリッド１０８は、集束電極と第１のグリッド１０６との間に配置される。
【0088】
いくつかの実施形態では、電界エミッタ１０４と第１のグリッド１０６との間の距離が３００マイクロメートル（μｍ）未満であり、第１のグリッド１０６と第２のグリッド１０８との間の距離が１ミリメートル（ｍｍ）より大きい。
【0089】
いくつかの実施形態では、本Ｘ線源は、第２のグリッド１０８－１とアノード１１２との間に配置された第３のグリッド１０８－２をさらに備える。
【0090】
いくつかの実施形態では、第１のグリッド１０６及び第２のグリッド１０８のそれぞれが、単一の開口部の列を含む。
【0091】
いくつかの実施形態では、第１のグリッド１０６及び第２のグリッド１０８のうちの少なくとも１つは、各列が複数の開口部を含む複数の列を含む。
【0092】
いくつかの実施形態では、第２のグリッド１０８はアパーチャである。
【0093】
いくつかの実施形態では、第１のグリッド１０６の開口部が、第２のグリッド１０８の開口部から横方向にずらされている。
【0094】
いくつかの実施形態では、第１のグリッド１０６の開口部が、第２のグリッド１０８の開口部とは異なる幅を有する。
【0095】
いくつかの実施形態は、真空外囲器１１４と、真空外囲器１１４内に配置されたアノード１１２と、真空外囲器１１４内に配置された複数の電界エミッタ１０４であって、各電界エミッタ１０４が電子ビーム１４０を生成するように構成されている、複数の電界エミッタ１０４と、複数の第１のグリッド１０６であって、各第１のグリッド１０６が、電界エミッタ１０４のうちの対応する１つに関連付けられ、かつ対応する電界エミッタ１０４からの電界放出を制御するように構成される、複数の第１のグリッド１０６と、第１のグリッド１０６とアノード１１２との間に配置された第２のグリッド１０８とを備えるＸ線源を含む。
【0096】
いくつかの実施形態では、第２のグリッド１０８が複数の第２のグリッド１０８を備えており、各第２のグリッド１０８が、第１のグリッド１０６のうちの対応する１つに関連付けられ、対応する第１のグリッド１０６とアノード１１２との間に配置されている。
【0097】
いくつかの実施形態では、本Ｘ線源は、第１のグリッド１０６及び第２のグリッド１０８に電圧を印加するように構成された電圧源をさらに備える。いくつかの実施形態では、本Ｘ線源は、電界エミッタ１０４とアノード１１２との間に配置された第２のグリッド１０８とは別の集束電極をさらに含む。
【0098】
いくつかの実施形態は、場から電子を放出するための手段と、場から電子を放出するための手段からの電子の放出を制御するための手段と、入射電子に応答してＸ線を生成するための手段と、場から電子を放出するための手段からの電子の放出を制御するための手段と、入射電子に応答してＸ線を生成するための手段との間の複数の場所で電場を変化させるための手段とを備える、Ｘ線源を含む。
【0099】
場から電子を放出するための手段の例には、電界エミッタ１０４が含まれる。場から電子を放出するための手段からの電子の放出を制御するための手段の例には、第１のグリッド１０６が含まれる。入射電子に応答してＸ線を生成するための手段の例には、アノード１１２が含まれる。場から電子を放出するための手段からの電子の放出を制御するための手段と、入射電子に応答してＸ線を生成するための手段との間の複数の場所で電場を変化させるための手段の例には、第２のグリッド１０８としてのメッシュグリッドが含まれる。
【0100】
いくつかの実施形態では、場から電子を放出するための手段は、対応する場から電子を放出するための複数の手段のうちの１つであり、電場を変化させるための手段は、対応する場から電子を放出するための複数の手段のそれぞれにわたって電場を変化させるための手段を備える。
【0101】
いくつかの実施形態では、電場を変化させるための手段は、電子を放出するための手段にわたって複数の場所で電場を変化させるための手段を備える。電子を放出するための手段にわたって複数の場所で電場を変化させるための手段を備える、電場を変化させるための手段の例には、第２のグリッド１０８としてのメッシュグリッドが含まれる。
【0102】
いくつかの実施形態では、本Ｘ線源は、場から電子を放出するための手段からの電子の放出を制御するための手段と、入射電子に応答してＸ線を生成するための手段との間の電場を変化させるための手段をさらに備える。場から電子を放出するための手段からの電子の放出を制御するための手段と、入射電子に応答してＸ線を生成するための手段との間の電場を変化させるための手段の例には、第２のグリッド１０８が含まれる。
【0103】
構造、デバイス、方法、及びシステムを、特定の実施形態に従って説明してきたが、当業者であれば、特定の実施形態に対する多くの変形が可能であり、それゆえに、いかなる変形も本明細書に開示される趣旨及び範囲の内にあるものと考えられなければならないことを容易に認識するであろう。したがって、多くの修正は、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、当業者によって行われ得る。
【0104】
この書面による開示に続く請求項は、本明細書により、本書面による開示に明示的に組み込まれ、各請求項は別個の実施形態として独立している。本開示は、独立請求項とその従属請求項についての全ての変形例を含む。さらに、以下の独立請求項及び従属請求項から派生することが可能である追加の実施形態も、本書面での説明に明示的に組み込まれる。これらの追加の実施形態は、所与の従属請求項の依存関係を語句「請求項［ｘ］で始まり、この請求項の直前の請求項で終わる請求項のいずれか」に置き換えることによって決定される。ここで、括弧付きの用語「［ｘ］」は、直近に記載された独立請求項の番号に置き換えられる。例えば、独立請求項１で始まる第１の請求項の組について、請求項４が請求項１及び３のいずれかに従属し、これらの別々の従属関係によって２つの異なる実施形態を得ることができ、請求項５が請求項１、３、または４のいずれか１項に従属し、これらの別々の従属関係によって３つの異なる実施形態を得ることができ、請求項６が請求項１、３、４、または５のいずれか１項に従属し、これらの別々の従属関係によって４つの異なる実施形態を得ることができ、以下同様である。
【0105】
特徴または要素に関する「第１の」という用語の特許請求の範囲における記載は、必ずしも第２または追加のそのような特徴または要素の存在を意味するものではない。手段と機能の形式で具体的に記載されている要素は、もしあれば、米国特許法第１１２条（ｆ）に従って、本書に記載されている対応する構造、材料、または行為、及びそれらの均等物をカバーするように解釈されることが意図されている。排他的財産または特権が主張される本発明の実施形態は、以下のように定義される。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図11E】
【図11F】
【外国語明細書】