以下、添付図面を参照して本発明の好まし� ��実施例について説明する。図1は、本発明の 1実施例による異極像結晶を用いたX線発生装� ��の概略構成を示した断面図である。図1を参 照して、本発明のX線発生装置は、内部に、� �えば、高真空、あるいは、窒素、ネオンま� �はヘリウム等の低圧ガス雰囲気(1~10 ^-4 Pa)を維持する容器1を備えている。この実施� �では、容器1は、X線を透過させない材料から 形成され、両端開口が閉じられた円筒形状を 有している。容器1の形状はこれに限定され� �、任意の形状の容器が使用可能である。容� �1の周壁には、例えばBeまたはX線透過性プラ� ��チックから形成されたX線透過窓2が備えら� �ている。

 また、容器1内の底部にはペルチェ素子3� �配置されている。ペルチェ素子3の電極3a、3b は、容器1の底壁に気密シールされた状態で� �り付けられ、底壁を貫通している。ペルチ� �素子3は、この実施例では、異極像結晶の加� ��および冷却を繰り返し行う加熱・冷却手段� ��して機能するだけでなく、異極像結晶支持� ��段としても機能する。そして、ペルチェ素� ��3の上側の基板上に、異極像結晶4が接合、� �持される。この場合、異極像結晶は、常温� �自発的に分極しており、一方の端面側に正� �電気面が、他方の端面側に負の電気面が生� �ているが、この実施例では、異極像結晶4が� ��負の電気面4aを上向きにしてペルチェ素子3� ��基板上に配置される。なお、異極像結晶4を その正の電気面が上向きになるように配置し てもよい。

 異極像結晶4としては、LiNbO ₃ やLiTaO ₃ 等の公知の異極像結晶を用いることができる 。異極像結晶4の形状や大きさは限定されな� �が、この実施例では、異極像結晶4は、直径� ��10mm、厚さ約5mmの円柱形状を有している。

 容器1の外部には、ペルチェ素子3に電力� �供給する、例えば電池からなる電源部7と、� ��源部7からペルチェ素子3に供給される電流� �切り換えて、ペルチェ素子3の基板上面を発� ��面または吸熱面として機能させる制御部6が 配置される。また、異極像結晶4の適当な位� �に温度センサー5が取付けられ、制御部6は、 温度センサー5の検出信号に基づき、ペルチ� �素子3の動作を制御し得るようになっている� ��

 そして、これらペルチェ素子3、温度セン サー5、電源部7および制御部6から、異極像結 晶4の温度を昇降させる温度昇降手段が構成� �れる。温度昇降手段3、5~7は、異極像結晶4の 温度を、種々の温度勾配で、種々の周期で、 あるいは非周期的に昇降させることができる 。この場合、各温度昇降過程毎に、温度の上 昇時間と下降時間は同じであることが好まし く、また、室温と、異極像結晶4のキューリ� �点以下の適当な高温度との間で温度の昇降� �繰り返されることが好ましい。

 異極像結晶4は、定常状態においても分極 していて、その電荷量と等量で異符号の電荷 が結晶表面に吸着しているため、常時は電気 的に中性である。そして、異極像結晶4が加� �及び冷却を繰り返されると、その温度変化� �伴って結晶内部の自発分極が増減し、表面� �着電荷がその変化に追従できなくなって、� �気的な中和が破られ、結晶の周囲に強い電� �を生じさせる。こうして、温度昇降手段3、5 ~7によって異極像結晶4の温度が昇降せしめら れると、異極像結晶4からまたはこれに向か� �て電界が生じる。

 そして、容器1内であって、異極像結晶4か� �生じる電界の到達範囲内に、X線発生用金属� ��ーゲット8が異極像結晶4から間隔をあけて� �置される。この場合、金属ターゲット8およ� ��異極像結晶4間の間隔が変化すると、発生す るX線の強度が変化する。
 この実施例では、金属ターゲット8は、円錐 形状を有していて、その先端が異極像結晶4� �対向し、かつその傾斜した外周面が容器1のX 線透過窓2に対向するようにして、容器1の内� ��上壁面に取り付けられる。金属ターゲット� ��円錐形の場合、発生するX線の強度は円錐の 中心角に依存し、中心角が90°のとき、円錐� �先端部での電界強度が最大となり、X線強度� ��最大になる。

 金属ターゲット8の形状はこれに限定されず 、異極像結晶4に向かってのびる先の尖った� �起を少なくとも1つ有する任意の形状の金属� ��ーゲットが使用可能であり、例えば、図2(A) のような四角錐形、図2(B)のような楔形、図2( C)のような斜めにカットされた先端面を有す� ��円柱状、または図2(D)のような円錐形の先端 を有する棒状の金属ターゲット8を用いるこ� �ができる。
 金属ターゲット8としては、発生させるべき X線の性質、用途に応じて適当な材料を選択� �ることができる。例えば、本発明のX線発生� ��置をX線分析装置に適用する場合には、分析 目的に適合するAl、Mg、Cu等を使用することが できる。
 また、金属ターゲット8の突起の先端部を、 それ以外の部分とは異なる少なくとも1種類� �金属またはそれらの合金から形成すること� �できる。この場合には、点状のX線源が形成� ��れる。

 次に、本発明のX線発生装置の動作方法につ いて説明する。以下の説明では、装置の容器 内に低圧ガス雰囲気が維持されている。
 異極像結晶4は、定常状態においても分極し ていて、その電荷量と等量で異符号の電荷が 結晶表面に吸着しているため、常時は電気的 に中性である。異極像結晶4の温度が上昇せ� �められると、負の電気面4aでは、自発分極が 小さくなり、よって、負の電荷の表面電荷密 度が減少するが、負の電気面4aに吸着してい� ��正の電荷量はすぐには減少しない。その結� ��、負の電気面4aは正に帯電し、異極像結晶4� ��ら金属ターゲット8に向かう強い電界が生じ る。そして、この電界は金属ターゲット8の� �端の突起部において非常に強くなる。

 この電界により、容器中の残留ガス等の� ��ス原子・分子が電離されて、正イオンと電� ��が生成され、また、金属ターゲット8の先端 から電界放出によって電子が放出される。こ れらの電子は、異極像結晶4の負の電気面4aに 衝突するか、あるいは、負の電気面4aに吸着� ��ている正イオン(外部から見ると、自発分極 の負極に吸着しているので電気的に中性にな っている)に吸着される。電子が異極像結晶4� ��負の電気面4aに衝突すると、制動輻射によ� �て、異極像結晶4の特性X線及び連続X線が発� �する。

 次に、異極像結晶4の温度が下降せしめら れると、負の電気面4aでは、自発分極が大き� ��なり、よって負の電荷の表面電荷密度が増� ��するが、負の電気面4aに吸着している正の� �荷量はすぐには増加しない。その結果、表� �は負に帯電し、金属ターゲット8から異極像� ��晶4に向かう強い電界が生じる。この場合に も、電界は金属ターゲット8の先端の突起部� �おいて非常に強くなる。

 このとき、電界は異極像結晶4の温度上昇時 の電界と逆向きなので、金属ターゲット8か� �電子は放出されない。一方、この電界によ� �、ガス原子・分子が電離して電子が生成さ� �る。また、電子が吸着した正イオンが電界� �よって再び電離して、正イオンと電子の状� �に戻る。これらの電子が金属ターゲット8に� ��けて加速され、金属ターゲット8に衝突し、 制動輻射によって、金属ターゲット8を形成� �る物質に固有の特性X線及び連続X線が発生す る。こうして、本発明によれば、異極像結晶 4から金属ターゲット8に向かい、または金属� ��ーゲット8から異極像結晶4に向かう電界の� �度を強めたことにより、非常に強いX線を発� ��させることができる。
 また、この場合、金属ターゲット8の電子衝 突面が傾斜しているので、X線は電子の衝突� �向に対して横向きに照射され、X線透過窓2を 通って外部に照射される。そして、従来の箔 状の金属ターゲットの場合と異なり、発生す るX線が金属ターゲット中を通過して吸収さ� �ることがないので、X線強度はより大きくな� ��。

 異極像結晶4の温度がさらに下降すると、 異極像結晶4は、再び定常状態に戻り、分極� �電荷量と等量で異符号の電荷が結晶表面に� �着し、電気的に中和状態となる。

 上記説明において、容器内が高真空に維� ��される場合には、容器内に残留ガスが殆ど� ��在せず、よって、容器内には、それらのガ� ��原子・分子の電離による正イオンおよび電� ��が生じない点が、低圧ガス雰囲気が容器内� ��維持される場合と異なるだけである。

 次に、この実施例によるX線発生装置の作用 効果を確認すべく実験を行った。
(実施例)
 図3に示すように、両端開口が閉じられた内 径d=16mmの円筒状のステンレス製容器1を準備� �、容器1内にペルチェ素子3を配置するととも に、ペルチェ素子3の上側基板上に、直径a=10m m、厚さb=5mmの円柱形状のニオブ酸リチウム単 結晶4を、その負の電気面4aが上向きになるよ うにして配置した。さらに、直径d=16mmの底面 を有し、高さh=8mmの円錐形のCu製ターゲット8( 中心角90°)を、容器1の内側上壁面に取り付け た。そして、異極像結晶4と、銅製ターゲッ� �8の先端との距離sが17.5mmとなるように配置し た。また、容器1の周壁には、銅製ターゲッ� �8の傾斜した周面に対向する位置に、直径10mm の円形のBe製X線透過窓2を設けた。

(比較例)
 図4に示すように、実施例と同じ円筒状のス テンレス製容器1を準備し、容器1内には、実� ��例と同じペルチェ素子3を配置するとともに 、その上側基板上に実施例と同じ異極像結晶 4を負の電気面4aが上向きになるようにして配 置した。さらに、異極像結晶4の負の電気面4a から距離L1=16mm離れた位置に、金属ターゲッ� �8’として直径16mmの銅箔を配置した。また、 容器1の上壁に実施例と同じBe製X線透過窓2を� ��けた。この場合、X線透過窓2および金属タ� �ゲット8’間の距離L2は11mmとした。

 実施例及び比較例のそれぞれについて、容� ��内を高真空(10 ^-4 Pa)に維持し、ペルチェ素子に対して2V‐1Aの� �力を供給することによって、異極像結晶4の� ��度を5~80℃の範囲で昇降させ、発生するX線� �強度(cps)を測定した。測定結果を図5のグラ� �に示す。図5のグラフ中、縦軸はX線の強度(cp s)を示し、横軸は温度昇降の繰り返し回数を� ��している。図5のグラフから、実施例では、 比較例と比べて、発生するX線の強度が約1桁� ��きいことがわかる。

 こうして、本発明によれば、金属ターゲ� ��トを円錐形としたことによって、従来の箔� ��の金属ターゲットの場合よりも強いX線を得 ることができることがわかった。しかも、こ の場合、従来例では、X線を異極像結晶の中� �と金属ターゲットの中心を結ぶ直線方向に� �か照射できなかったのに対し、本発明によ� �ば、X線を異極像結晶の中心と金属ターゲッ� ��の中心を結ぶ直線方向に対して横向きに照� ��することができる。したがって、本発明に� ��るX線発生装置を、小型X線撮影装置や小型� �光X線分析装置のX線源として使用することに よって設計の自由度が増大する。