(57)【要約】【課題】耐電圧特性に優れた固定陽極型Ｘ線管装置を提供する。【解決手段】固定陽極型Ｘ線管装置は、真空外囲器２と、陽極ターゲット６と、陰極フィラメント８と、陽極ターゲットに高電圧を供給する給電部と、管容器１５と、高圧ケーブル１３と、絶縁性の固定部材２０と、絶縁材１６とを備えている。高圧ケーブル１３は、管容器１５の一部を貫通して管容器の外部に引き出され、給電部を介して陽極ターゲット６に高電圧を印加する。固定部材２０は、高圧ケーブル１３が挿入された貫通孔２０ｈを有し、高圧ケーブルを固定する。絶縁材１６は、管容器１５内に位置した高圧ケーブル１３の外面を囲み、管容器１５の内部に充填されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を透過する出力窓が形成された真空外囲器と、
前記真空外囲器内に設けられ、前記出力窓に対向した陽極ターゲットと、
前記真空外囲器内に設けられ、前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極フィラメントと、
前記陽極ターゲットに高電圧を供給する給電部と、
前記真空外囲器の一部及び前記給電部を収容する管容器と、
前記給電部に接続され、前記管容器の一部を貫通して前記管容器の外部に引き出され、前記給電部を介して前記陽極ターゲットに高電圧を印加する高圧ケーブルと、
前記管容器の内部及び外部に繋がっているとともに前記高圧ケーブルが挿入された貫通孔を有し、前記管容器内及び前記貫通孔内に位置した前記高圧ケーブルを固定する絶縁性の固定部材と、
前記管容器内に位置した前記高圧ケーブルの外面を囲み、前記管容器の内部に充填された絶縁材と、を備えている固定陽極型Ｘ線管装置。
【請求項２】
前記真空外囲器内に設けられ、前記陽極ターゲットを支持した一端部及び前記真空外囲器の外部に露出した他端部を有した支持体と、
前記支持体の他端部に接続され、前記管容器の一部を構成する絶縁性の放熱体と、をさらに備え、
前記固定部材は、前記放熱体に固定されている請求項１に記載の固定陽極型Ｘ線管装置。
【請求項３】
前記固定部材は、前記貫通孔から外れて位置し、前記管容器の内部及び外部に繋がった貫通部を有し、
前記絶縁材は、前記貫通部を介して充填されている請求項１に記載の固定陽極型Ｘ線管装置。
【請求項４】
前記絶縁材の表面の周縁は、前記貫通孔に囲まれている請求項１に記載の固定陽極型Ｘ線管装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固定陽極型Ｘ線管装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、Ｘ線管装置として、固定陽極型Ｘ線管装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。固定陽極型Ｘ線管装置は、真空外囲器、陽極ターゲット、陰極フィラメント、支持体、放熱体、絶縁材及び高圧ケーブルを備えている。真空外囲器の一端の平坦部にＸ線を透過する出力窓が設けられている。
【０００３】
陽極ターゲットは、真空外囲器の内部に配置され、出力窓に対向している。陰極フィラメントは、真空外囲器の内部に配置され、陽極ターゲットに照射する電子を放出するものである。支持体は、真空外囲器内に設けられている。支持体の一端部は、陽極ターゲットを支持している。支持体の他端部は、真空外囲器に接合され、かつ、真空外囲器の外側に突出している。
【０００４】
放熱体は、支持体の他端部に接続されている。放熱体は、陽極ターゲットで発生して支持体に伝達された熱を放出するためのものである。絶縁材は、放熱体の周り及び放熱体の内側に設けられている。高圧ケーブルは、陽極ターゲットに高電圧を印加するためのものである。より詳しくは、陽極ターゲットへは、給電部を介して高圧ケーブルから高電圧が供給される。
【特許文献１】特開２００７−４２４３４号公報
【特許文献１】特表２００１−５０４９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、Ｘ線管のオイルフリー化により、真空外囲器の外側に充填される絶縁材は絶縁樹脂が採用される傾向にある。一方、高圧端子に高圧ケーブルから高電圧を供給することで、陽極ターゲットには高電圧が印加される。このため、高圧ケーブルから高電圧が供給されても、絶縁材は絶縁特性を保持する必要がある。
【０００６】
絶縁材に絶縁樹脂を用いた場合、高圧ケーブルはその絶縁樹脂を通して、一般的にＸ線管装置の高圧電源に接続される。例えば、Ｘ線管の管軸方向に沿って高圧ケーブルが延出して配置されている場合、管軸方向の力が高圧ケーブルに加わっても絶縁樹脂に力は加わらず、高圧端子と高圧ケーブルの接続が十分為されていれば問題無い。しかし、管軸方向に垂直な方向の力が高圧ケーブルに加わった場合、高圧ケーブルから絶縁樹脂に力が加わり、絶縁樹脂が破損されてしまう恐れがある。
【０００７】
絶縁樹脂が破損すると、Ｘ線管の絶縁特性が著しく劣化し、場合によってはＸ線管として機能しなくなる恐れがある。この問題を絶縁樹脂だけで対策するとなると、絶縁樹脂の硬度を上げる、絶縁樹脂と高圧ケーブルの接触している領域を増やすこと等が考えられる。しかし、樹脂の硬度変更は容易ではない。また、接触領域を増やすとＸ線管の体積が増えるため、コストアップやダウンサイジング化に弊害となる。  
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、耐電圧特性に優れた固定陽極型Ｘ線管装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る固定陽極型Ｘ線管装置は、
Ｘ線を透過する出力窓が形成された真空外囲器と、
前記真空外囲器内に設けられ、前記出力窓に対向した陽極ターゲットと、
前記真空外囲器内に設けられ、前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極フィラメントと、
前記陽極ターゲットに高電圧を供給する給電部と、
前記真空外囲器の一部及び前記給電部を収容する管容器と、
前記給電部に接続され、前記管容器の一部を貫通して前記管容器の外部に引き出され、前記給電部を介して前記陽極ターゲットに高電圧を印加する高圧ケーブルと、
前記管容器の内部及び外部に繋がっているとともに前記高圧ケーブルが挿入された貫通孔を有し、前記管容器内及び前記貫通孔内に位置した前記高圧ケーブルを固定する絶縁性の固定部材と、
前記管容器内に位置した前記高圧ケーブルの外面を囲み、前記管容器の内部に充填された絶縁材と、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、耐電圧特性に優れた固定陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る固定陽極型Ｘ線管装置について詳細に説明する。  
図１に示すように、固定陽極型Ｘ線管装置は、真空外囲器２と、陽極ターゲット６と、支持体９と、陰極フィラメント８と、給電部としての高圧端子１４と、管容器１５と、放熱体１７と、絶縁材１６と、高圧ケーブル１３と、固定部材２０とを備えている。
【００１１】
真空外囲器２は、内部を真空保持している。真空外囲器２は、管軸に沿った方向（以下、管軸方向と称する）ｄの一端側の金属外囲器３と、高電圧絶縁部を構成する部分である他端側の絶縁外囲器４とを組み合わせて構成されている。
【００１２】
金属外囲器３は、その先端外径が徐々に細くなる筒状で、先端面が平坦に形成され、その平坦部分にＸ線を透過する出力窓５が設けられている。この出力窓５は、Ｘ線の減衰が少ない材料として例えばベリリウム（Ｂｅ）で形成されている。絶縁外囲器４は、電気絶縁性セラミックスなどの絶縁材料で筒状に形成されている。
【００１３】
また、真空外囲器２の内部には、出力窓５に管軸方向ｄに対向して陽極ターゲット６が配置され、この陽極ターゲット６の外側に収束電極７が配置され、この収束電極７の外側に陰極フィラメント８が配置されている。陰極フィラメント８は、収束電極７の外周部に固定されている。
【００１４】
また、真空外囲器２内の中心部には支持体９が配置されている。支持体９の一端部が収束電極７の内側に配置されるとともに先端で陽極ターゲット６を支持している。支持体９の他端部は、絶縁外囲器４の他端側から外部に露出するとともに、放熱体１７によって絶縁外囲器４に封止状態に結合されている。ここでは、支持体９の他端部は、絶縁外囲器４の他端側から外部に突出して露出している。支持体９の一端部及び他端部は、管軸方向ｄに対向している。
【００１５】
支持体９の他端部の端面には、支持体９の内部に形成された排気路１１を通じて真空外囲器２内を排気するための排気管１２が設けられているとともに、陽極ターゲット６に高電圧を印加するための高圧ケーブル１３が接続される高圧端子１４が設けられている。
【００１６】
放熱体１７は、支持体９の他端部及び絶縁外囲器４に接続されている。放熱体１７は筒状に形成されている。放熱体１７は、高圧端子１４が露出するよう形成されている。放熱体１７は、一般的に金属等の導電物で形成されている。
【００１７】
高圧ケーブル１３は、管容器１５の内部に位置しているとともに管容器１５の一部を貫通して管容器１５の外部に引き出されている。高圧ケーブル１３は、高圧端子１４に接続されている。高圧ケーブル１３は、高圧端子１４を介して陽極ターゲット６に高電圧を印加するためのものである。  
また、真空外囲器２の一部である絶縁外囲器４、絶縁外囲器４から突出した支持体９の他端部、放熱体１７及び高圧端子１４などが、管容器１５に収容されている。管容器１５は、Ｘ線管の保護のための堅牢さ、成型しやすさ、熱伝導率の良好さ、電位安定さ等から、金属材料、すなわち導電性材料を用いて形成されている。
【００１８】
絶縁性の固定部材２０は、筒状に形成され、管容器１５に固定されている。固定部材２０は、管容器１５の内部及び外部に繋がっているとともに高圧ケーブル１３が挿入された貫通孔２０ｈを有している。固定部材２０は、管容器１５内及び貫通孔２０ｈ内に位置した高圧ケーブル１３を固定するものである。固定部材２０を形成する材料は、エポキシ、ガラスエポキシ、ポリブチレンテレフタレート等の絶縁性の材料であり、かつ成形性が良いものが好ましい。固定部材２０は、管容器１５内及び高圧ケーブル１３間の電気絶縁性を保持している。なお、固定部材２０は、固体であり、硬いものである。
【００１９】
管容器１５の内部には、シリコーン樹脂などのポッティング材である絶縁材１６が充填されている。より詳しくは、絶縁材１６は、管容器１５並びに絶縁外囲器４及び放熱体１７間に充填されている。絶縁材１６は、管容器１５内に位置した高圧ケーブル１３の外面を囲んでいる。
【００２０】
高圧ケーブル１３と貫通孔２０ｈとの間に隙間がある場合、絶縁材１６は高圧ケーブル１３及び貫通孔２０ｈ間に充填されていると好ましく、この場合、絶縁材１６の表面の周縁が貫通孔２０ｈに囲まれているとより好ましい。
【００２１】
なお、図示しないが、管容器１５の外面には、管容器１５を冷却する冷却器が配設されていても良い。すなわち、陽極ターゲット６への電子の衝突によって熱が発生し、この陽極ターゲット６の熱が支持体９に伝わり、この支持体９の他端部に接続されている放熱体１７を介して絶縁外囲器４、管容器１５及び絶縁材１６などへ放散及び伝導され。管容器１５に熱が伝導される。
【００２２】
そこで、上記冷却器を用いることにより、陽極ターゲット６からの熱を管容器１５の外面を冷却する冷却器により放出することができる。冷却器には、固定陽極型Ｘ線管装置の入力に応じて例えば空冷式若しくは液冷式、又はヒートパイプ式を選択できるが、維持管理が容易な空冷式、又はヒートパイプ式が好ましい。冷却器はラジエータであっても良い。
【００２３】
上記したように固定陽極型Ｘ線管装置を構成することにより、高圧ケーブル１３に外部から力が加えられることにより生じる絶縁材１６の破損を防ぐことができるが、以下、その理由について詳細に説明する。
【００２４】
高電圧が印加される高圧ケーブル１３と、導電性の管容器１５との間にはある一定の距離が必要である。容易に一定の距離をとる手段としては、絶縁材１６が樹脂の場合、固定部材２０を設けずに、絶縁材１６で距離をとる手段が考えられる。
【００２５】
しかし、高圧ケーブル１３の軸に対し垂直方向の力が高圧ケーブル１３に加えられた場合、その力は高圧ケーブル１３及び管容器１５間の絶縁材１６に伝わることになる。そして、加えられる力が大きい場合、絶縁材１６を破損してしまうことになる。絶縁材１６の破損は、絶縁特性が著しく劣化してしまうことを意味するものである。このため、場合によっては高電圧を印加することができず、Ｘ線管としての機能をなさなくなる可能性がある。
【００２６】
そこで、上述したように、固定部材２０を管容器１５に固定し、貫通孔２０ｈに高圧ケーブル１３を通している。これにより、高圧ケーブル１３の軸に対し垂直方向の力が高圧ケーブル１３に加えられた場合においても、その力は固定部材２０により制限され、絶縁材１６に加えられる力は激減する。結果、高圧ケーブル１３に力が加えられても絶縁材１６に影響の無い、すなわち、耐電圧特性に優れ、堅牢なＸ線管を得ることができるものである。
【００２７】
上記のように構成された固定陽極型Ｘ線管装置によれば、固定陽極型Ｘ線管装置は、真空外囲器２と、陽極ターゲット６と、支持体９と、陰極フィラメント８と、放熱体１７と、高圧端子１４と、管容器１５と、絶縁材１６と、高圧ケーブル１３と、固定部材２０とを備えている。
【００２８】
固定部材２０は、絶縁性を有するものであり、高圧ケーブル１３が挿入された貫通孔２０ｈを有し、管容器１５内及び貫通孔２０ｈに位置した高圧ケーブル１３を固定するものである。このため、高圧ケーブル１３の軸に対し垂直方向の力が高圧ケーブル１３に加えられた場合においても、その力は固定部材２０により制限され、絶縁材１６に加えられる力を激減させることができる。これにより、高圧ケーブル１３に力が加えられても絶縁材１６に影響の無い、すなわち、耐電圧特性に優れ、堅牢なＸ線管を得ることができるものである。  
上記したことから、耐電圧特性に優れた固定陽極型Ｘ線管装置を得ることができる。
【００２９】
次にこの発明の他の実施の形態に係る固定陽極型Ｘ線管装置について詳細に説明する。この実施の形態において、他の構成は上述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３０】
図２、図３及び図４に示すように、固定陽極型Ｘ線管装置は、真空外囲器２と、陽極ターゲット６と、支持体９と、陰極フィラメント８と、接合体１０と、給電部としての高圧端子１４と、管容器１５と、放熱体１７と、絶縁材１６と、高圧ケーブル１３と、固定部材２０とを備えている。
【００３１】
支持体９の他端部は、接合体１０によって絶縁外囲器４に封止状態に結合されている。放熱体１７は、筒状に形成されている。放熱体１７は、支持体９及び接合体１０に接続されている。放熱体１７は、管容器１５の内部及び外部に繋がっているとともに高圧ケーブル１３が挿入された貫通孔１７ｈを有している。放熱体１７は、支持体９の他端部に接続され、管容器１５の一部を構成している。
【００３２】
放熱体１７は、放熱体１７の内側及び外側に繋がっているとともに、管軸方向ｄに垂直な方向に延びた貫通部１７ｓを有している。放熱体１７は、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導特性及び１０ｋＶ／ｍｍ以上の高電圧絶縁性を有するセラミックスで例えば窒化アルミニウムを用いることにより、９０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導率が得られる。
【００３３】
固定部材２０は、放熱体１７に固定されている。より詳しくは、固定部材２０は、貫通孔１７ｈに固定されている。固定部材２０は、貫通孔２０ｈから外れて位置し、管容器１５の内部及び外部に繋がった貫通部２０ｐを有している。ここでは、固定部材２０は、３個の貫通部２０ｐを有している。貫通部２０ｐは、固定部材２０の内面を凹ませて形成されている。
【００３４】
絶縁材１６は、貫通孔１７ｈ及び貫通部１７ｓにも充填されている。絶縁材１６は、貫通部２０ｐを介して充填されている。絶縁材１６は、放熱体１７の内部及び外部で繋がっている。絶縁材１６の表面の周縁は、貫通孔２０ｈに囲まれている。
【００３５】
次に、放熱体１７に固定部材２０を固定し、堅牢なＸ線管を得たことについて説明する。  
放熱体１７は、接合体１０に接続され、絶縁材１６の間を通り、管容器１５の外部まで配置されることでＸ線管に生じる熱を放熱させるものである。放熱体１７は固体のため、固定部材２０のように高圧ケーブル１３を固定することも不可能ではないが、放熱体１７は高熱伝導特性と高電圧絶縁性を兼ねるセラミックスのため、材料に制限がでてきてしまうことになる。また、放熱体１７は高熱伝導特性であることから高圧ケーブル１３近傍に配置すると高圧ケーブル１３に温度が伝わってしまうこともあり、放熱体１７を高圧ケーブル１３近傍に配置することは得策ではない。
【００３６】
一方、高圧ケーブル１３の周りを絶縁樹脂で満たすと、上述したように、絶縁樹脂が破損する問題が生じてしまう。そこで、このような場合は、放熱体１７に固定部材２０を固定することにより、上記のような堅牢なＸ線管を得ることができることになる。この場合、例えば放熱体１７と固定部材２０にお互い嵌合する溝を形成することにより、すなわち、固定部材２０がネジ、貫通孔１７ｈがネジ穴となることにより容易に固定部材２０を固定することが可能となる。
【００３７】
次に、絶縁材１６を管容器１５内に充填する方向について説明する。  
絶縁材１６の材料特性にもよるが、絶縁材１６を形成するための絶縁樹脂（ポッティング材）を充填していくと、充填された部分から緩やかに硬化が始まる。よって初期に充填された個所と最後に充填された個所では、絶縁材１６の特性が僅かではあるが異なる可能性がある。
【００３８】
基本的に、絶縁樹脂を充填する方向としては、管軸方向ｄ又は管軸方向ｄに垂直な方向が考えられる。但し、管軸方向ｄに垂直な方向から絶縁樹脂を充填すると、管軸に対して非対称に充填されることとなり、仮に上記のような絶縁樹脂のばらつきが生じた場合、Ｘ線管の絶縁特性に影響を与える可能性がある。
【００３９】
一方、管軸方向ｄから充填すると、絶縁樹脂にばらつきが生じてもＸ線管の管軸方向の絶縁特性は均一になるため、Ｘ線管の絶縁特性に影響を与えにくいことになる。よって、充填の方向としては管軸方向ｄから充填したほうが望ましい。
【００４０】
しかし、高圧ケーブル１３がＸ線管の管軸方向ｄに延び、その高圧ケーブルの周りに固定部材２０が配置されている場合、固定部材２０が配置されているため、固定部材２０近傍の充填領域への絶縁樹脂の充填が困難になってしまう問題がある。そこで、固定部材２０の一部に、高圧ケーブル１３を通過させる貫通孔２０ｈ以外に絶縁樹脂を充填するための貫通部２０ｐを設けることで、上記問題を解決することができる。
【００４１】
次に、高圧ケーブル１３が絶縁材１６にダメージを与えないためのより効果的な絶縁材１６の位置について説明する。  
図５に示すように、固定部材２０が絶縁材１６に接していない場合、固定部材２０により高圧ケーブル１３にかかる力は制限されるが、絶縁材１６の表面近傍には力が加わってしまう可能性がある。このため、絶縁材１６が破損する恐れがある。また、図６に示すように、固定部材２０が絶縁材１６に完全に埋まっている場合についても、絶縁材１６の表面に力が加わり、これが起点となり絶縁材１６が破損する恐れがある。
【００４２】
一方、図４に示したように、固定部材２０が絶縁材１６の表面に位置している場合、絶縁材１６の表面は固定部材２０により制限されている。このため、固定部材２０は、絶縁材１６を保護することができ、高圧ケーブル１３にかかる力による絶縁材１６の破損を抑制することができる。よって、固定部材２０の管軸方向ｄの位置に関しては、絶縁材１６の表面に位置しているほうが望ましい。
【００４３】
上記のように構成された固定陽極型Ｘ線管装置によれば、固定陽極型Ｘ線管装置は、真空外囲器２と、陽極ターゲット６と、支持体９と、陰極フィラメント８と、放熱体１７と、接合体１０と、高圧端子１４と、管容器１５と、絶縁材１６と、高圧ケーブル１３と、固定部材２０とを備えている。
【００４４】
固定部材２０は、絶縁性を有するものであり、高圧ケーブル１３が挿入された貫通孔２０ｈを有し、放熱体１７に固定され、管容器１５内、貫通孔１７ｈ及び貫通孔２０ｈに位置した高圧ケーブル１３を固定するものである。絶縁材１６の表面の周縁は、貫通孔２０ｈに囲まれている。
【００４５】
このため、高圧ケーブル１３の軸に対し垂直方向の力が高圧ケーブル１３に加えられた場合においても、その力は固定部材２０により制限され、絶縁材１６に加えられる力を激減させることができる。これにより、高圧ケーブル１３に力が加えられても絶縁材１６に影響の無い、すなわち、耐電圧特性に優れ、堅牢なＸ線管を得ることができるものである。  
上記したことから、耐電圧特性に優れた固定陽極型Ｘ線管装置を得ることができる。
【００４６】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。  
例えば、固定部材２０は、絶縁材１６の破損を抑制することができる程度に、高圧ケーブル１３の外面との間に隙間を置いて形成されていても良い。固定部材２０は、管容器１５に固定されていなくとも良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態に係る固定陽極型Ｘ線管装置を示す断面図。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る固定陽極型Ｘ線管装置を示す断面図。
【図３】図２に示した線Ａ−Ａに沿った固定陽極型Ｘ線管装置の断面図であり、特に、高圧ケーブル、絶縁材、固定部材及び放熱体を示す図。
【図４】図２に示した固定陽極型Ｘ線管装置の一部を拡大して示す断面図。
【図５】図２に示した固定陽極型Ｘ線管装置の比較例を示す断面図。
【図６】図２に示した固定陽極型Ｘ線管装置の他の比較例を示す断面図。
【符号の説明】
【００４８】
２…真空外囲器、５…出力窓、６…陽極ターゲット、８…陰極フィラメント、９…支持体、１０…接合体、１３…高圧ケーブル、１４…高圧端子、１５…管容器、１６…絶縁材、１７…放熱体、１７ｈ…貫通孔、２０…固定部材、２０ｈ…貫通孔、２０ｐ…貫通部、ｄ…管軸方向。
【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】
2010080347.tif 000007
【図６】
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