(57)【要約】【課題】製品寿命の長期化を図ることができ、製品信頼性に優れているＸ線管を提供する。【解決手段】Ｘ線管は、開口を有した真空外囲器と、前記真空外囲器に取り付けられ前記開口を気密に閉塞したＸ線透過アセンブリと、前記真空外囲器に収容され電子を放出する陰極と、前記真空外囲器に収容されＸ線を放出する陽極ターゲットと、を備えている。前記Ｘ線透過アセンブリは、前記開口に対向し前記真空外囲器に気密に取り付けられた窓枠と、前記窓枠に収められ前記窓枠とともに前記真空外囲器の内部の気密状態を保持しＸ線を透過させるＸ線透過窓と、前記Ｘ線透過窓を前記窓枠に気密に接合するろう材と、前記ろう材より大気側に位置し、環状に形成され、前記Ｘ線透過窓と前記窓枠とを気密に接合するシール材とを備えている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有した真空外囲器と、
前記真空外囲器に取り付けられ前記開口を気密に閉塞したＸ線透過アセンブリと、
前記真空外囲器に収容され電子を放出する陰極と、
前記真空外囲器に収容されＸ線を放出する陽極ターゲットと、を備え、
前記Ｘ線透過アセンブリは、
前記開口に対向し前記真空外囲器に気密に取り付けられた窓枠と、
前記窓枠に収められ前記窓枠とともに前記真空外囲器の内部の気密状態を保持しＸ線を透過させるＸ線透過窓と、
前記Ｘ線透過窓を前記窓枠に気密に接合するろう材と、
前記ろう材より大気側に位置し、環状に形成され、前記Ｘ線透過窓と前記窓枠とを気密に接合するシール材と、を備える、
Ｘ線管。
【請求項２】
さらに、前記Ｘ線透過窓より大気側に位置し、前記Ｘ線透過窓に形成されたＸ線耐性樹脂フィルムを備える、
請求項１に記載のＸ線管。
【請求項３】
前記Ｘ線透過窓は、ベリリウム、グラファイト、クロロフルオロカーボン、酸化ベリリウム、ホウ素、窒化ホウ素、及び炭化ホウ素の中の少なくとも１つの材料で形成されている、
請求項１又は２に記載のＸ線管。
【請求項４】
前記シール材はシリコン樹脂又はゴムによって形成されている、
請求項１に記載のＸ線管。
【請求項５】
前記窓枠は、前記Ｘ線透過窓に対向する段差を有し、
前記シール材は前記段差に設けられている、
請求項１に記載のＸ線管。
【請求項６】
前記窓枠は、前記開口に対向する貫通孔を有し、
前記Ｘ線透過窓は、前記貫通孔に対向し前記窓枠に対向しない第１領域と、前記窓枠に対向し前記貫通孔に対向しない第２領域と、を有し、
前記シール材は、前記第２領域に重ねられ、前記第１領域に重なっていない、
請求項１に記載のＸ線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、Ｘ線管は、医療診断システムや工業診断システム等に用いられている。上記Ｘ線管は、例えば、工業用分野等で行うＸ線異物検査やＸ線分析に使用される。Ｘ線分析とは、各種材料の成分分析や製品の組成分析である。Ｘ線分析に使用されるＸ線管は、陽極と、陰極と、真空外囲器と、を備えている。また、Ｘ線管は、Ｘ線透過窓としてＢｅ（ベリリウム）窓を有している。Ｂｅ窓は、真空外囲器の一部を構成し、利用Ｘ線束を透過させる（外部に取り出す）。
【０００３】
上記した分析用のＸ線管は、Ｂｅ窓の外表面が大気に露出した状態にてＸ線管を連続的に使用する場合、しばしば使用中にＢｅ窓やＢｅ窓と真空外囲器とのろう接部が腐食され、真空外囲器の真空気密状態が破壊されてしまうという不具合が発生している。分析精度を向上させるためにＢｅ窓を薄くする必要があるが、その場合には特に上記の不具合が助長される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１４５１２号公報
【特許文献２】実開昭６３−１４３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本実施形態の目的は、製品寿命の長期化を図ることができ、製品信頼性に優れたＸ線管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係るＸ線管は、
開口を有した真空外囲器と、前記真空外囲器に取り付けられ前記開口を気密に閉塞したＸ線透過アセンブリと、前記真空外囲器に収容され電子を放出する陰極と、前記真空外囲器に収容されＸ線を放出する陽極ターゲットと、を備え、前記Ｘ線透過アセンブリは、前記開口に対向し前記真空外囲器に気密に取り付けられた窓枠と、前記窓枠に収められ前記窓枠とともに前記真空外囲器の内部の気密状態を保持しＸ線を透過させるＸ線透過窓と、前記Ｘ線透過窓を前記窓枠に気密に接合するろう材と、前記ろう材より大気側に位置し、環状に形成され、前記Ｘ線透過窓と前記窓枠とを気密に接合するシール材とを備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、一実施形態に係るＸ線管の構成断面図である。
【図２】図２は、図１に示したＸ線透過アセンブリを拡大して示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示したＸ線透過アセンブリの正面図である。
【図４】図４は、上記実施形態の変形例１に係るＸ線透過アセンブリを拡大して示す断面図である。
【図５】図５は、上記実施形態の変形例２に係るＸ線透過アセンブリを拡大して示す断面図である。
【図６】図６は、上記実施形態の変形例３に係るＸ線透過アセンブリを拡大して示す断面図である。
【図７】図７は、比較例１のＸ線管のＸ線透過アセンブリを拡大して示す断面図である。
【図８】図８は、比較例２のＸ線管のＸ線透過アセンブリを拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
【０００９】
図１は、一実施形態に係るＸ線管１の概略構成図である。  
図１に示すように、Ｘ線管１は、固定陽極型のＸ線管である。Ｘ線管１は、陽極ターゲット１０と、陰極１２と、真空外囲器１３と、Ｘ線透過アセンブリ２０と、を備えている。
【００１０】
陽極ターゲット１０は真空外囲器１３に収容されている。陽極ターゲット１０は、ターゲット本体１１と、ターゲット層１１ａとを備えている。ターゲット本体１１は銅で形成されている。ターゲット層１１ａはタングステン合金で形成されている。ターゲット層１１ａは、陰極１２と対向したターゲット面１１ｂを有している。ターゲット面１１ｂには、電子が衝突されることによりＸ線を放出する焦点１１ｆが形成される。
【００１１】
陰極１２は真空外囲器１３に収容されている。陰極１２は、陽極ターゲット１０のターゲット面１１ｂに間隔を置いて配置されている。陰極１２は、陽極ターゲット１０に照射する電子を放出する電子放出源（例えばフィラメント）を有している。
【００１２】
真空外囲器１３は、金属及びガラスで形成されている。真空外囲器１３は、ガラスで形成されたガラス外囲器部１３ａを有している。ガラス外囲器部１３ａは、両端部が閉塞された円筒状に形成されている。ガラス外囲器部１３ａは開口１３ｗを有している。この実施形態において、開口１３ｗは円形である。開口１３ｗは、ターゲット面１１ｂ付近に位置し、Ｘ線を出射させる。
【００１３】
真空外囲器１３は、金属で形成された金属外囲器部１３ｂを有している。金属外囲器部１３ｂは、ガラス外囲器部１３ａの外側に位置し、開口１３ｗを取囲むように設けられている。金属外囲器部１３ｂは、ガラス外囲器部１３ａに気密に接続されている。金属外囲器部１３ｂには、Ｘ線透過アセンブリ２０と結合するための鍔部が形成されている。この実施形態において、金属外囲器部１３ｂ（鍔部）は円形枠状に形成されている。
【００１４】
Ｘ線透過アセンブリ２０は、金属外囲器部１３ｂ（真空外囲器１３）に取り付けられ開口１３ｗを気密に閉塞している。これにより、真空外囲器１３は、密閉され、陽極ターゲット１０及び陰極１２等を収容している。真空外囲器１３の内部は真空状態に維持されている。真空外囲器１３には、複数の陰極支持体１４が取り付けられている。
【００１５】
図２は、図１に示したＸ線透過アセンブリ２０を拡大して示す断面図である。  
図２に示すように、Ｘ線透過アセンブリ２０は、窓枠２１と、Ｘ線透過窓２２と、ろう材２３と、シール材２４とを備えている。
【００１６】
窓枠２１は、Ｘ線を出射させるための貫通孔２１ｈと、取付け面Ｓ１と、取付け面Ｓ２と、取付け面Ｓ１と取付け面Ｓ２との間に位置する内壁Ｗと、を有している。この実施形態において、貫通孔２１ｈは円形状であり、取付け面Ｓ１及びＳ２は円形枠状であり、内壁Ｗは円筒状である。取付け面Ｓ１及びＳ２は平坦である。貫通孔２１ｈは図１に示す開口１３ｗに対向している。取付け面Ｓ１は、貫通孔２１ｈの周りに形成され、真空外囲器１３の内側（真空側）に位置している。取付け面Ｓ２は、貫通孔２１ｈの周りに形成され、真空外囲器１３の外側（大気側）に位置している。
【００１７】
Ｘ線透過窓２２は、Ｘ線を透過させるものである。Ｘ線透過窓２２は、Ｘ線透過性を示し、かつ機械的強度の高い材料を利用して形成することができる。この実施形態において、Ｘ線透過窓２２はＢｅ板（ベリリウム薄板：ベリリウムを利用した薄板）で形成されている。なお、Ｘ線透過窓２２は、グラファイト、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、酸化ベリリウム、ホウ素、窒化ホウ素、炭化ホウ素の内の１つを主材料とした薄板で形成されてもよい。
【００１８】
Ｘ線透過窓２２は、平板状に形成されている。この実施形態において、Ｘ線透過窓２２は円板状に形成されている。Ｘ線透過窓２２は、外側（大気側）の主面２２ａと、主面２２aの反対側（真空側）の主面２２ｂと、主面２２ａと主面２２ｂとの間に位置する側面２２ｓと、を有している。主面２２ｂは、取付け面Ｓ２に対向している。Ｘ線透過窓２２は、貫通孔２１ｈと対向し窓枠２１（取りつけ面Ｓ２）と対向していない第１領域と、窓枠２１（取りつけ面Ｓ２）と対向し貫通孔２１ｈと対向していない第２領域と、を有している。
【００１９】
ろう材２３は、主面２２ｂと窓枠２１の取付け面Ｓ２との間及び側面２２ｓと窓枠２１の内周面との間に位置し、Ｘ線透過窓２２と窓枠２１とを気密に接合している。これにより、Ｘ線透過窓２２は、窓枠２１に収められ、窓枠２１とともに真空外囲器１３の内部の気密状態を保持することができる。
【００２０】
シール材２４は、例えば、シリコン樹脂によって環状に形成されている。図示した例では、シール材２４は、貫通孔２１ｈを通過したＸ線に当たらない領域に位置している。言い換えると、シール材２４は、Ｘ線透過窓２２の上記第２領域に重ねられ、Ｘ線透過窓２２の上記第１領域に重なっていない。シール材２４は、取付け面Ｓ２の直上において、Ｘ線透過窓２２の主面２２ａ及びろう材２３のそれぞれに気密に接している。シール材２４は、窓枠２１の内周面に気密に接している。シール材２４は、ろう材２３と大気との間に位置し、ろう材２３を気密に閉塞している。このため、ろう材２３は大気と接していない。
【００２１】
図３は、図２に示したＸ線透過アセンブリ２０の正面図である。Ｘ線透過窓２２とシール材２４とは異なる斜線で示し、Ｘ線透過窓２２とシール材２４とが重さなる領域はクロスハッチングで示している。図３において、ろう材２３の図示を省略している。  
図３に示すように、シール材２４は、窓枠２１の内周面に沿って環状に形成されている。平面視において、シール材２４は、Ｘ線透過窓２２の側面２２ｓと貫通孔２１ｈとの間に位置し、貫通孔２１ｈには重畳していない。
【００２２】
上記のように構成された一実施形態に係るＸ線管１によれば、Ｘ線管１は、例えば分析用のＸ線管として利用することができる。分析用のＸ線管は、様々な材料の元素分析や製品の組成分析などに使用される。例えば、塩化物系物質、硫化物系物質、フッ化系物質、酸類などの分析にも使用される。しかし、Ｘ線の照射に従ってこれらの物質から腐食性のガスが放出され、空気中の水分と結合して塩酸、硫酸、フッ酸などの酸がＸ線透過窓やＸ線透過窓と真空外囲器とのろう接部の外表面（以下ろう接部）の外表面に生成されることがある。また、Ｘ線管使用中にＸ線透過窓の外表面近傍の大気（Ｏ２＋Ｎ２）がＸ線の照射により分解されＮＯガスやＮＯ２ガスやオゾンガスを発生し、これらのガスが空気中の水分と結合して、Ｘ線透過窓や、ろう接部の外表面に硝酸やオゾン水を生成することがある。  
これらの酸は、Ｘ線透過窓の表面やろう接部の外表面に腐食を生じさせ、時間の経過とともに腐食を進行させ、やがて真空部と大気とを貫通する腐食孔を形成し、Ｘ線管（真空外囲器）の真空状態を破壊してしまう。
【００２３】
そこで、本実施形態によれば、Ｘ線透過窓２２と窓枠２１とを気密に接合するろう材２３の大気側の端部がシール材２４に覆われているため、ろう材２３は大気側に発生した腐食物質と接するおそれがない。このため、上記の酸がろう材２３に付着し、ろう材２３の大気側の端部に腐食を生じさせ、腐食孔を形成し、Ｘ線管１の真空状態を破壊することを抑制することができる。また、シール材２４はＸ線が照射されない領域に位置している。たとえ、シール材２４にＸ線が照射されたとしても、シール材２４はシリコン樹脂によって形成されているため、シリコン樹脂にＸ線が照射されても上記の酸を形成しにくい。したがって、製品寿命の長期化を図ることができ、製品信頼性に優れているＸ線管１を得ることができる。
【００２４】
次に、上記実施形態の変形例１の構成例について説明する。図４は、上記実施形態の変形例１に係るＸ線透過アセンブリ２０を拡大して示す断面図である。  
図４に示すように、変形例１の構成例は、上記実施形態の構成例と比較して、Ｘ線透過窓２２の主面２２ａが取付け面Ｓ１に対向している点で相違している。窓枠２１は、内壁Ｗにおいて、取付け面Ｓ１側に段差Ｗｇを有している。Ｘ線透過窓２２の主面２２ａは、段差Ｗｇに対向している。窓枠２１は、段差Ｗｇにより形成された環状の面Ｓ３と、段差Ｗｇにより形成された内周面Ｓ４とを有している。取付け面Ｓ１には、ろう溝Ｇが形成されている。ろう溝Ｇは、製造時にろう材２３の基材を収容するための溝である。ろう溝Ｇは、窓枠２１の周方向において、環状に形成されている。ろう材２３は、取付け面Ｓ１と主面２２ａとの間、側面２２ｓと窓枠２１の内周との間、及びろう溝Ｇに位置している。シール材２４は、段差Ｗｇに設けられ、面Ｓ３、内周面Ｓ４及びＸ線透過窓２２の主面２２ａのそれぞれに接している。図示した例では、シール材２４は、貫通孔２１ｈを通過する利用Ｘ線束の進行領域に延出していない。ろう材２３とシール材２４とは離れているが、ろう材２３とシール材２４とは接していてもよい。
【００２５】
本変形例１の構成例においても、上記実施形態の構成例と同様の効果が得られる。さらに、窓枠２１がシール材２４を収容する段差Ｗｇを有しているため、シール材２４は、貫通孔２１ｈを通過する利用Ｘ線束の進行領域に延出してない。これにより、Ｘ線がシール材２４によって吸収され、Ｘ線の強度が部分的に減少することを抑制できるため、Ｘ線管１から所望の強度のＸ線を照射することができる。
【００２６】
次に、上記実施形態の変形例２の構成例について説明する。図５は、上記実施形態の変形例２に係るＸ線透過アセンブリ２０を拡大して示す断面図である。  
図５に示すように、変形例２の構成例は、上記実施形態の変形例１と比較して、シール材２４が、Ｏリングで形成されている点で相違している。Ｏリングは、例えば、腐食性ガスを発生し難いゴム、過酸化物架橋したエチレンプロピレンゴム、放射線架橋したフッ素ゴム、フェニルメチルシリコーンゴムなどによって形成されている。  
本変形例２の構成例においても、上記実施形態の構成例と同様の効果が得られる。
【００２７】
次に、上記実施形態の変形例３の構成例について説明する。図６は、上記実施形態の変形例３に係るＸ線透過アセンブリ２０を拡大して示す断面図である。  
図６に示すように、変形例３の構成例は、上記実施形態の構成例と比較して、Ｘ線耐性樹脂フィルム２５がＸ線透過窓２２の主面２２ａを覆い、ろう材２３とシール材２４との間に位置している点で相違している。Ｘ線透過窓２２は大気と接していない。Ｘ線耐性樹脂フィルム２５は、例えば、ポリイミド樹脂によって形成されている。シール材２４は、Ｘ線耐性樹脂フィルム２５の大気側に位置している。
【００２８】
本変形例３の構成例においても、上記実施形態の構成例と同様の効果が得られる。さらに、Ｘ線耐性樹脂フィルム２５がＸ線透過窓２２の主面２２ａ（大気側）を覆っているため、Ｘ線透過窓２２は大気に接していない。このため、大気側で生じた酸がＸ線透過窓２２に浸透、到達してＸ線透過窓２２の主面２２ａを腐食するのを抑制することができる。  
以上説明したように、上記実施形態及び各々の変形例によれば、製品寿命の長期化を図ることができ、製品信頼性に優れているＸ線管を得ることができる。
【００２９】
次に、図７及び８を参照しながら、比較例１及び２のそれぞれのＸ線管１について説明する。比較例１の構成例及び比較例２の構成例は、どちらもシール材２４を備えていない。また、腐食物質３０は、例えばＸ線の照射によって形成された酸物質である。
【００３０】
図７は、比較例１のＸ線管１のＸ線透過アセンブリ２０を拡大して示す断面図である。Ｘ線管１は、大気側からＸ線透過窓２２、ろう材２３、窓枠２１の順で組み立てられている。図７に示すように、腐食物質３０はろう材２３とＸ線透過窓２２との接合部又はろう材２３の大気側の端部に発生している。
【００３１】
図８は、比較例２のＸ線管１のＸ線透過アセンブリ２０を拡大して示す断面図である。Ｘ線管１は、大気側から窓枠２１、ろう材２３、Ｘ線透過窓２２の順で組み立てられている。図８に示すように、腐食物質３０は、取り付け面Ｓ１とＸ線透過窓２２の主面２２ａとの間に発生している。
【００３２】
図７及び８に示したそれぞれのＸ線管１のＸ線透過アセンブリ２０によれば、Ｘ線透過窓２２の大気側に発生した腐食物質３０は、ろう材２３中を徐々に拡散浸透して、やがてろう材２３の大気側から真空側まで貫通した腐食孔を形成し、Ｘ線管１の真空状態を破壊してしまう。
【００３３】
なお、本発明の一実施形態を説明したが、上記の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記の新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記の実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１…Ｘ線管、１０…陽極ターゲット、１２…陰極、１３…真空外囲器、１３ｗ…開口、２０…Ｘ線透過アセンブリ、２１…窓枠、Ｗ…内壁、Ｗｇ…段差、２２…Ｘ線透過窓、２３…ろう材、２４…シール材、２５…Ｘ線耐性樹脂フィルム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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