(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管であって、
真空容器と、
前記真空容器内に配設され、かつ、電子放出体によって放出される電子を受取るように構成された陽極と、
前記真空容器のポート内に配設された真空容器窓であって、第１の軸および第２の軸を含み、前記第１の軸は、前記第２の軸より短い、真空容器窓と、
前記真空容器窓の内部表面に衝当する後方散乱電子の不均一分布に従って前記第１の軸に実質的に平行な方向に前記真空容器窓の外部表面にわたって流れるように冷媒を誘導する冷媒誘導手段とを備え、
前記真空容器窓は、第２の側に比べて第１の側で高濃度の後方散乱電子を受取るように構成され、前記冷媒誘導手段は、前記第１の側から前記第２の側へ前記外部表面にわたって冷媒の流れを誘導するように前記真空容器窓に対して配設されるＸ線管。
【請求項２】
前記冷媒誘導手段は、プレナムである請求項１に記載のＸ線管。
【請求項３】
前記冷媒誘導手段は、前記外部表面にわたって冷媒の流れを変動させる手段をさらに備える請求項１に記載のＸ線管。
【請求項４】
冷媒の流れを変動させる前記手段は、前記冷媒誘導手段内に形成された複数の開口を備え、前記複数の開口は寸法が不均一である請求項３に記載のＸ線管。
【請求項５】
冷媒の流れを変動させる前記手段は、前記冷媒誘導手段内に形成されたテーパ付き開口を備え、前記テーパ付き開口は、中央部および２つの側部を有し、前記テーパ付き開口の前記中央部は、前記テーパ付き開口の前記側部より幅が広い請求項３に記載のＸ線管。
【請求項６】
前記冷媒を循環させるように構成された冷却システムをさらに備え、前記冷却システムは、前記真空容器内に形成された１つまたは複数のキャビティと、冷媒供給部と、冷媒戻り部と、１つまたは複数のホースとを含む請求項１に記載のＸ線管。
【請求項７】
Ｘ線管を冷却する方法であって、
真空容器窓を備えるＸ線管内で冷媒の流れを生成することであって、前記真空容器窓は、第１の軸および第２の軸を含み、前記第１の軸は前記第２の軸より短い、生成すること、
前記第１の軸に実質的に平行な方向に前記真空容器窓の外部表面にわたって冷媒を誘導すること、および、
前記真空容器窓の内部表面に衝当する後方散乱電子の不均一分布に従って前記外部表面にわたって冷媒の流れを最適化することを含み、
前記真空容器窓は、第２の側に比べて第１の側で高濃度の後方散乱電子を受取るように構成されており、前記冷媒の流れは前記第１の側から前記第２の側へ前記外部表面にわたって誘導される、方法。
【請求項８】
前記不均一分布に従って冷媒の流れを最適化することは、前記外部表面にわたって前記冷媒の流れを変動させることを含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記外部表面にわたって前記冷媒の流れを変動させることは、前記外部表面の第２エリアよりも前記外部表面の第１エリアにわたって高体積の冷媒を誘導することを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記外部表面にわたって前記冷媒の流れを変動させることは、前記外部表面の第１エリアにわたって流れる前記冷媒の第１の部分が、前記外部表面の第２エリアにわたって流れる前記冷媒の第２の部分より大きな速度で流れるように誘導することを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記不均一分布に従って冷媒の流れを最適化することは、前記外部表面の第２エリアにわたって前記冷媒を誘導する前に、前記外部表面の第１エリアにわたって最初に前記冷媒を誘導することを含み、前記第１エリアは、前記第２エリアに比べて高集中度の熱エネルギーを有する請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
Ｘ線管であって、
外側ハウジングと、
前記外側ハウジング内に配設された真空容器であって、短軸を有する真空容器窓を含む、真空容器と、
前記真空容器内に配設され、かつ、電子を放出するように構成された電子放出体と、
前記電子放出体によって放出される電子を受取るように前記真空容器内に配設され、かつ、前記短軸に実質的に平行な回転軸を規定する陽極と、
プレナムとを備え、前記プレナムは、前記外側ハウジング内に配設され、かつ、前記プレナム内に形成された少なくとも１つの開口を有する端部を有し、前記プレナムは、前記端部が前記短軸に対し実質的に垂直であるように配列されており、前記プレナムは、前記真空容器窓の内部表面に衝当する後方散乱電子の不均一分布に従って前記短軸に実質的に平行な方向に前記真空容器窓の外部表面にわたって流れるように冷媒を誘導するよう構成されており、
前記真空容器窓は、第２の側に比べて第１の側で高濃度の後方散乱電子を受取るように構成されており、前記プレナムは、前記第１の側から前記第２の側へ前記外部表面にわたって冷媒の流れを誘導するように前記真空容器窓に対して配設されているＸ線管。
【請求項１３】
前記プレナムは、前記少なくとも１つの開口から出て前記真空容器窓の外部表面にわたって冷媒を誘導するように構成された放出プレナムを備える請求項１２に記載のＸ線管。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの開口を有する前記端部は、前記外側ハウジング内において前記第
２の側よりも前記第１の側の近くに配設される請求項１３に記載のＸ線管。
【請求項１５】
前記プレナムは、前記真空容器窓の外部表面にわたって前記少なくとも１つの開口内に冷媒を誘導するように構成された取込みプレナムを備える請求項１２に記載のＸ線管。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの開口を有する前記端部は、前記外側ハウジング内において前記第１の側よりも前記第２の側の近くに配設される請求項１５に記載のＸ線管。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの開口は、寸法が不均一な複数の開口を含む請求項１２に記載のＸ線管。
【請求項１８】
前記複数の開口は、少なくとも、中央開口および２つの端部開口を含み、前記中央開口の寸法は、前記２つの端部開口のいずれの寸法よりも大きい請求項１７に記載のＸ線管。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの開口は、中央部および２つの側部を有するテーパ付き開口を含み、前記テーパ付き開口の前記中央部は、前記テーパ付き開口の前記側部より幅が広い請求項１２に記載のＸ線管。
【請求項２０】
液体冷媒内に少なくとも部分的に浸漬されるように構成されたＸ線管であって、
陰極ハウジング内に少なくとも部分的に配置された陰極と、
第１の材料から形成される缶内に少なくとも部分的に配置された陽極と、
第２の材料から形成されたアパーチャ本体とを備え、前記アパーチャ本体は、前記陰極ハウジングを前記缶に結合し、前記アパーチャ本体は、前記陰極と前記陽極との間に電子が通過し得るアパーチャを画定し、前記アパーチャ本体は、少なくとも２つの外部表面を画定し、前記少なくとも２つの外部表面は、それぞれ、Ｘ線管が少なくとも部分的に浸漬される前記液体冷媒にさらされるように構成されており、
前記Ｘ線管は、
前記Ｘ線管の真空容器のポート内に配設された真空容器窓であって、第１の軸および第２の軸を含み、前記第１の軸は、前記第２の軸より短い、真空容器窓と、
前記真空容器窓の内部表面に衝当する後方散乱電子の不均一分布に従って前記第１の軸に実質的に平行な方向に前記真空容器窓の外部表面にわたって流れるように冷媒を誘導する冷媒誘導手段と、をさらに備え、
前記真空容器窓は、第２の側に比べて第１の側で高濃度の後方散乱電子を受取るように構成されており、前記冷媒誘導手段は、前記第１の側から前記第２の側へ前記外部表面にわたって冷媒の流れを誘導するように前記真空容器窓に対して配設されている、Ｘ線管。
【請求項２１】
前記アパーチャ本体は、少なくとも４つの外部表面を画定し、前記少なくとも４つの外部表面は、それぞれ、Ｘ線管が少なくとも部分的に浸漬される前記液体冷媒にさらされるように構成される請求項２０に記載のＸ線管。
【請求項２２】
前記アパーチャ本体は、前記真空容器窓が取り付けられる窓枠であって、前記陽極で生成されたＸ線が通って前記アパーチャ本体を出ることができる窓枠をさらに画定する請求項２０に記載のＸ線管。
【請求項２３】
前記陰極ハウジング、前記アパーチャ本体、前記真空容器窓、および前記缶は、少なくとも部分的に前記真空容器を画定する請求項２２に記載のＸ線管。
【請求項２４】
前記アパーチャ本体は、前記窓枠を囲む第１の内部冷媒通路をさらに画定する請求項２３に記載のＸ線管。
【請求項２５】
液体冷媒内に少なくとも部分的に浸漬されるように構成されたＸ線管であって、
陰極ハウジング内に少なくとも部分的に配置された陰極と、
第１の材料から形成される缶内に少なくとも部分的に配置された陽極と、
第２の材料から形成されたアパーチャ本体とを備え、前記アパーチャ本体は、前記陰極ハウジングを前記缶に結合し、前記アパーチャ本体は、前記陰極と前記陽極との間に電子が通過し得るアパーチャを画定し、前記アパーチャ本体は、１つまたは複数の外部表面をさらに画定し、前記アパーチャ本体の前記外部表面の面積の少なくとも５０％は、Ｘ線管が少なくとも部分的に浸漬される前記液体冷媒にさらされるように構成されており、
前記Ｘ線管は、
前記Ｘ線管の真空容器のポート内に配設された真空容器窓であって、第１の軸および第２の軸を含み、前記第１の軸は、前記第２の軸より短い、真空容器窓と、
前記真空容器窓の内部表面に衝当する後方散乱電子の不均一分布に従って前記第１の軸に実質的に平行な方向に前記真空容器窓の外部表面にわたって流れるように冷媒を誘導する冷媒誘導手段と、をさらに備え、
前記真空容器窓は、第２の側に比べて第１の側で高濃度の後方散乱電子を受取るように構成されており、前記冷媒誘導手段は、前記第１の側から前記第２の側へ前記外部表面にわたって冷媒の流れを誘導するように前記真空容器窓に対して配設されているＸ線管。
【請求項２６】
前記アパーチャ本体は、前記アパーチャを囲む第１の内部冷媒通路をさらに画定する請求項２５に記載のＸ線管。
【請求項２７】
前記第１の内部冷媒通路内に配置されたフィンをさらに備える請求項２６に記載のＸ線管。
【請求項２８】
前記フィンは、前記アパーチャ本体の窪んだ領域によって、前記第１の内部冷媒通路内の所定場所に固定される請求項２７に記載のＸ線管。
【請求項２９】
前記第１の内部冷媒通路は、前記アパーチャ本体に取り付けられた１つまたは複数の板によって、Ｘ線管が少なくとも部分的に浸漬される前記液体冷媒から、少なくとも部分的に封止される請求項２６に記載のＸ線管。
【請求項３０】
前記アパーチャ本体は、前記真空容器窓が取り付けられる窓枠であって、前記陽極で生成されたＸ線が通って前記アパーチャ本体を出ることができる窓枠をさらに画定し、
前記アパーチャ本体は、前記窓枠を囲む第２の内部冷媒通路をさらに画定する請求項２６に記載のＸ線管。
【請求項３１】
前記真空容器窓の両側で前記アパーチャ本体上に配置された流れガイドをさらに備え、前記流れガイドは、前記真空容器窓にわたって流れるように前記冷媒を誘導するように構成される請求項３０に記載のＸ線管。
【請求項３２】
前記真空容器窓が取り付けられる前記窓枠の部分は、前記アパーチャ本体の上部表面の上に延在する請求項３０に記載のＸ線管。
【請求項３３】
前記第２の内部冷媒通路は、前記第１の内部冷媒通路と重なっている請求項３０に記載のＸ線管。
【請求項３４】
前記第１および第２の内部冷媒通路の重なっている部分は、前記窓枠に近接するトレンチを画定する請求項３３に記載のＸ線管。
【請求項３５】
前記第１の材料は、ステンレス鋼を含み、かつ、第１の熱伝導率を有し、
前記第２の材料は、前記第１の熱伝導率より大きい第２の熱伝導率を有する請求項２５に記載のＸ線管。
【請求項３６】
前記アパーチャ本体の１つまたは複数の外部表面に取り付けられた複数のフィンをさらに備え、前記フィンは、Ｘ線管が少なくとも部分的に浸漬される前記液体冷媒にさらされるように構成される請求項２５に記載のＸ線管。
【請求項３７】
液体冷媒内に少なくとも部分的に浸漬されるように構成されたＸ線管であって、
陰極ハウジング内に少なくとも部分的に配置された陰極と、
ステンレス鋼を含む材料から形成される缶内に少なくとも部分的に配置された陽極と、
銅を含む材料から形成されたアパーチャ本体とを備え、前記アパーチャ本体は、前記陰極ハウジングを前記缶に結合し、前記アパーチャ本体は、前記陰極と前記陽極との間に電子が通過し得るアパーチャを画定し、前記アパーチャ本体は、前記缶によって画定される２つの対応する直交するろう接表面にろう接される、２つの直交するろう接表面をさらに画定しており、
前記Ｘ線管は、
前記Ｘ線管の真空容器のポート内に配設された真空容器窓であって、第１の軸および第２の軸を含み、前記第１の軸は、前記第２の軸より短い、真空容器窓と、
前記真空容器窓の内部表面に衝当する後方散乱電子の不均一分布に従って前記第１の軸に実質的に平行な方向に前記真空容器窓の外部表面にわたって流れるように冷媒を誘導する冷媒誘導手段と、をさらに備え、
前記真空容器窓は、第２の側に比べて第１の側で高濃度の後方散乱電子を受取るように構成されており、前記冷媒誘導手段は、前記第１の側から前記第２の側へ前記外部表面にわたって冷媒の流れを誘導するように前記真空容器窓に対して配設されているＸ線管。
【請求項３８】
前記アパーチャ本体の前記２つの直交するろう接表面は、前記直交するろう接表面に相当する形状を有するろう接ワッシャを使用することによって、前記缶の２つの対応する直交するろう接表面にろう接される請求項３７に記載のＸ線管。
【請求項３９】
前記アパーチャ本体の１つまたは複数の外部表面に取り付けられた複数のフィンをさらに備え、前記フィンは、Ｘ線管が少なくとも部分的に浸漬される前記液体冷媒にさらされるように構成される請求項３７に記載のＸ線管。
【請求項４０】
前記フィンは、前記缶が形成される材料の熱伝導率より大きい熱伝導率を有する材料から形成される請求項３９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、一般に、Ｘ線デバイスに関する。より詳細には、本発明の実施形態は、Ｘ線管の液体冷却のためのデバイス、システム、および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線管は、医療診断および検査イメージング、医療治療、ならびに種々の医療試験および材料分析業界で必須になってきた。こうした機器は、医療および工業診断検査、放射線治療、半導体作製、および材料分析などの領域で一般に使用されている。
【０００３】
Ｘ線管は、通常、陰極組立体および陽極組立体を収容する真空容器を含む。真空容器は、金属、ガラス、セラミック、またはその組合せからなり得、通常、外側ハウジング内に配設される。電気絶縁または同様な冷媒などの冷却媒体は、外側ハウジングと真空容器との間に存在する容積内に配設されて、真空容器の表面からの熱を消散させうる。構成に応じて、ポンプおよび流体導管を介して外部熱交換器に冷媒を循環させることによって、熱が冷媒から除去されうる。そのような技術は特許文献１及び特許文献２に開示されている。陰極組立体は、一般に、金属性陰極ヘッド組立体およびＸ線を発生するために高いエネルギーを供給される電子源からなる。タングステンなどの耐熱性金属から一般に製造される陽極組立体は、陰極組立体から放出される電子を受取るように配向される焦点トラックを含む。
【０００４】
真空容器は、焦点トラックから放出されるＸ線が真空容器を通過して出られるように焦点トラックに整列した真空容器窓を含む。真空容器窓は、通常、真空容器の壁に形成されたポート内に配設され、溶接、ろう接、または他の方法によって真空容器に取り付けられる。
【０００５】
Ｘ線管の作動中、陽極が回転し、陰極が、加熱用電流でチャージされ、それにより、電子が、電子源または放出体から放出される。電位が、陰極と陽極との間に印加されて、放出された電子を、陽極の環状焦点トラックの方に加速する。環状焦点トラックに衝当する高加速電子の一部分によってＸ線が発生する。
【０００６】
高品質なＸ線画像を生成するために、Ｘ線束、すなわち、単位時間当たりに放出されるＸ線光子の数を最大にすることが望ましい。Ｘ線束は、焦点トラックに入射する、電子放出体によって放出される電子の数を増加させることによって増加しうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，２１５，８５２号明細書
【特許文献２】米国特許第６，２６３，０４６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、焦点トラックに衝当する電子の多くは、焦点トラックから真空容器窓の方に、また、陰極組立体と陽極組立体との間に配置される真空容器の部分の方に後方散乱される。後方散乱電子の数は、一般に、焦点トラックに衝当する電子の数に比例する。後方散乱電子が、真空容器または真空容器窓に衝当すると、後方散乱電子の運動エネルギーの相当な量が、熱エネルギーとして、真空容器または真空容器窓に伝達される。有効な冷却機構が無い場合、真空容器および／または真空容器窓は、過熱し、故障する可能性があり、それにより、真空容器およびＸ線管が作動する能力を低下させる。したがって、後方散乱電子の数が、焦点トラックに衝当する電子の数に比例するため、Ｘ線管の冷却の非効率は、電子放出体によって焦点トラックの方に放出されうる電子の最大数に、そして、その結果として、Ｘ線管によって生成されるＸ線画像の品質に事実上制限を課す。
【０００９】
真空容器の故障の可能性の増加に加えて、Ｘ線管作動中に生成される熱はまた、Ｘ線管が少なくとも部分的に浸漬され、かつ、真空容器窓と直接接触状態にある液体冷媒の沸騰をもたらす可能性がある。液体冷媒のこの沸騰は、Ｘ線が、意図されるターゲットに到る途中で沸騰する液体を通過するときに、Ｘ線の減衰に有害な変動をもたらす可能性がある。Ｘ線のこの有害なＸ線減衰変動は、結果として得られるターゲットのＸ線画像の欠陥を生じ、たとえば、Ｘ線照射される患者の誤診断をもたらす可能性がある。
【００１０】
本明細書で請求される主題は、任意の欠点を解決するか、または、上述した環境などの環境だけにおいて作動する実施形態に限定されない。むしろ、この背景は、本明細書で述べる一部の実施形態が実施されてもよい１つの例示的な技術領域を示すために提供されるに過ぎない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一般に、例示的な実施形態は、Ｘ線管の液体冷却のためのデバイス、システム、および方法に関する。
１つの例示的な実施形態は、Ｘ線管を含む。Ｘ線管は、真空容器と、真空容器内に配設された陽極とを含む。陽極は、電子放出体によって放出される電子を受取るように構成される。Ｘ線管は、また、真空容器のポート内に配設された真空容器窓を含む。真空容器窓は、第１の軸および第２の軸を含み、第１の軸は、第２の軸より短い。冷媒の流れを誘導する手段は、冷媒が、第１の軸に実質的に平行な方向に真空容器窓の外部表面にわたって流れるようにさせる。
【００１２】
別の例示的な実施形態は、Ｘ線管を冷却する方法を含む。方法は、真空容器窓を備えるＸ線管内で冷媒の流れを生成することを含み、真空容器窓は、第１の軸および第２の軸を含み、第１の軸は、第２の軸より短い。方法は、また、第１の軸に実質的に平行な方向に真空容器窓の外部表面にわたって冷媒を誘導することを含む。方法は、また、真空容器窓の内部表面に衝当する後方散乱電子の不均一分布に従って外部表面にわたって冷媒の流れ
を最適化することを含む。
【００１３】
なお別の例示的な実施形態は、外側ハウジングと、真空容器と、電子放出体と、陽極と、プレナムとを備えるＸ線管を含む。真空容器は、外側ハウジング内に配設され、短軸を有する真空容器窓を含む。電子放出体は、真空容器内に配設され、かつ、電子を放出するように構成される。陽極は、電子放出体によって放出される電子を受取るように真空容器内に配設される。陽極は、短軸に実質的に平行な回転軸を規定する。プレナムは、外側ハウジング内に配設され、かつ、端部であって、端部に形成された少なくとも１つの開口を有する、端部を有する。プレナムは、端部が短軸に対し実質的に垂直であるように配列される。
【００１４】
なお別の例示的な実施形態では、Ｘ線管は、液体冷媒内に少なくとも部分的に浸漬されるように構成される。Ｘ線管は、陰極ハウジング内に少なくとも部分的に配置された陰極と、缶内に少なくとも部分的に配置された陽極と、陰極ハウジングを前記缶に結合するアパーチャ本体とを含む。缶は第１の材料から形成され、アパーチャ本体は第２の材料から形成される。アパーチャ本体は、陰極と陽極との間に電子が通過することができるアパーチャを画定する。アパーチャ本体は、さらに、少なくとも２つの外部表面を画定し、その少なくとも２つの外部表面は、それぞれ、Ｘ線管が少なくとも部分的に浸漬される液体冷媒にさらされるように構成される。
【００１５】
なお別の例示的な実施形態では、Ｘ線管は、液体冷媒内に少なくとも部分的に浸漬されるように構成される。Ｘ線管は、陰極ハウジング内に少なくとも部分的に配置された陰極と、缶内に少なくとも部分的に配置された陽極と、第２の材料から形成されたアパーチャ本体とを含む。缶は第１の材料から形成され、アパーチャ本体は第２の材料から形成される。アパーチャ本体は、陰極と陽極との間に電子が通過することができるアパーチャを画定する。アパーチャ本体は、さらに、１つまたは複数の外部表面をさらに画定する。アパーチャ本体の外部表面の面積の少なくとも５０％は、Ｘ線管が少なくとも部分的に浸漬される液体冷媒にさらされるように構成される。
【００１６】
なお別の例示的な実施形態では、Ｘ線管は、液体冷媒内に少なくとも部分的に浸漬されるように構成される。Ｘ線管は、陰極ハウジング内に少なくとも部分的に配置された陰極と、缶内に少なくとも部分的に配置された陽極と、陰極ハウジングを前記缶に結合するアパーチャ本体とを含む。缶は、ステンレス鋼を含む材料から形成され、アパーチャ本体は、銅を含む材料から形成される。アパーチャ本体は、陰極と陽極との間に電子が通過することができるアパーチャを画定する。アパーチャ本体は、さらに、缶によって画定される２つの対応する直交するろう接表面にろう接される、２つの直交するろう接表面を画定する。
【００１７】
本発明の例示的な実施形態の、これらのまた他の態様は、以下の説明および添付の特許請求の範囲からより完全に明らかになるであろう。
本発明の一部の実施形態の種々の態様をさらに明確にするために、本発明のより特定の説明が、添付図面に示す本発明の特定の実施形態を参照して行われる。これらの図面は、本発明の典型的な実施形態だけを示し、したがって、その範囲の制限と考えられるべきでないことが理解される。本発明は、添付図面の使用によって、さらなる具体性および詳細を持って述べられ説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明の一部の実施形態による、プレナムを使用するＸ線管の略断面図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＸ線管の斜視図である。
【図１Ｃ】図１ＡのＸ線管のコンポーネントのうちの一部の正面図である。
【図２Ａ】図１ＡのＸ線管で使用できるような、真空容器窓の正面図である。
【図２Ｂ】真空容器窓における、後方散乱電子のｚ軸の例示的な分布をさらに示す、図２Ａの真空容器窓の側断面図である。
【図２Ｃ】真空容器窓における、後方散乱電子のｘ軸の例示的な分布をさらに示す、図２Ｂの真空容器窓および陽極の平面図である。
【図３Ａ】図１Ａのプレナムの斜視図である。
【図３Ｂ】図１Ａのプレナムの平面図である。
【図４Ａ】図１ＡのＸ線管で使用されうるプレナムの代替の実施形態を示す図である。
【図４Ｂ】図１ＡのＸ線管で使用されうるプレナムの別の代替の実施形態を示す図である。
【図５】Ｘ線管を冷却する例示的な方法のフローチャートである。
【図６Ａ】第２の例示的なハウジングおよび第２の例示的なＸ線管の略側面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの例示的なハウジングおよび例示的なＸ線管の拡大側断面図である。
【図７Ａ】図６Ａの例示的なＸ線管の正面斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａの例示的なＸ線管の部分分解正面斜視図である。
【図８Ａ】図６Ａの例示的なアパーチャ本体および例示的なＸ線管の関連するコンポーネントの分解正面斜視図である。
【図８Ｂ】組立後の、図８Ａの例示的なアパーチャ本体および関連するコンポーネントの正面斜視図である。
【図９】図６Ａの例示的なＸ線管の複数の部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態は、一般に、Ｘ線管の液体冷却を対象とする。
少なくとも一部の例示的な実施形態では、Ｘ線管は、真空容器窓に衝当する後方散乱電子によって加熱されるＸ線管の真空容器窓にわたって冷媒の流れを誘導するプレナムまたは他の手段を含む。一部の例示的な実施形態は、真空容器と、真空容器内に配設され、かつ、電子放出体によって放出される電子を受取るように構成された陽極と、真空容器のポート内に配設された真空容器窓と、真空容器に取り付けられ、かつ、真空容器窓の短軸にわたって冷媒の流れを誘導するように構成されたプレナムとを有するＸ線管を含む。一部の実施形態では、真空容器窓の短軸にわたる冷媒の流れは、真空容器窓からの熱伝達率を増加させることができ、一部の他のＸ線管と比較して、信頼性および最大出力性能の増加をもたらす。
【００２０】
少なくとも一部の例示的な実施形態では、Ｘ線管は、液体冷却式アパーチャ本体を含む。液体冷却式アパーチャ本体は、Ｘ線管作動の副産物として発生する熱を収集し、この熱を、アパーチャ本体と接触状態にある循環する液体冷媒に伝達する。循環する液体冷媒へのこの熱伝達は、アパーチャ本体およびアパーチャ本体に結合する他のＸ線管コンポーネント内の熱誘発性変形応力を減少させる。Ｘ線管コンポーネント内のこの熱誘発性変形応力の減少は、Ｘ線管の真空容器における漏洩を低減し、それにより、Ｘ線管の作動寿命を延ばす。さらに、循環する液体冷媒へのこの熱伝達は、Ｘ線管窓と意図されるターゲットとの間に配置される液体冷媒の沸騰を減少させ、結果として得られる意図されるターゲットのＸ線画像の欠陥を低減する。
【００２１】
ここで、図が参照されるが、同様の構造は、同様の参照名称を与えられる。図は、図式的であり、本発明の一部の実施形態の略図であり、本発明の制限ではなく、また、図は、必ずしも一定比例尺に従って描かれるわけではないことが理解される。
【００２２】
Ｉ．第１の例示的な作動環境
最初に、図１Ａを参照する。図１Ａは、全体が１００で示される第１の回転陽極型Ｘ線管の略構造を示す。図１ＡのＸ線管１００は、断面で示される。Ｘ線管１００は、外側ハウジング１０２を含み、その内部に真空容器が配設される。また、冷媒１０５も外側ハウジング１０２内に配設され、真空容器１０４の周りを循環して、Ｘ線管の冷却を補助し、真空容器１０４と外側ハウジング１０２との間の電気絶縁を提供する。一部の実施形態では、冷媒１０５は、一部の用途について所望の熱特性および電気絶縁特性を示す、電気絶縁油などの冷却流体を含むが、これに代えて、または、これに加えて、電気絶縁油以外の冷却流体が、Ｘ線管１００において実施されうる。一部の実施形態では、冷媒１０５は、以下でより詳細に説明されるように、真空容器１０４の周りで特定の高温領域に意図的に誘導される。
【００２３】
真空容器１０４内には、陽極１０６および陰極１０８が配設される。陽極１０６は、陰極１０８から離間し、かつ、陰極１０８に対して対向して配設され、たとえば、少なくとも部分的に、銅またはモリブデン合金などの熱伝導性材料からなってもよい。陽極１０６および陰極１０８は、陽極１０６と陰極１０８との間での高電位の印加を可能にする電気回路内で接続される。陰極１０８は、適切な電力源に接続されるフィラメント（図示せず）を含み、作動中、電流がフィラメントを通って流れ、１１０Ａで示す電子を、熱放出によって陰極１０８から放出させる。陽極１０６と陰極１０８との間での高電圧差の印加は、次いで、陰極フィラメントから、陽極１０６のターゲット１１４上に配置されている焦点トラック１１２に向けて電子１１０Ａを加速させる。焦点トラック１１２は、たとえば、高い原子（「高Ｚ」）番号を有するタングステンまたは他の材料（複数可）からなってもよい。電子１１０Ａは、加速するにつれて、相当な量の運動エネルギーを獲得し、焦点トラック１１２上のターゲット材料に衝当すると、この運動エネルギーの一部は、図１Ａに示す、非常に高い周波数の電磁波、すなわち、Ｘ線１１６に変換される。
【００２４】
焦点トラック１１２は、放出されたＸ線が真空容器窓１１８の方に誘導されるように配向される。真空容器窓１１８は、焦点トラック１１２と整列した地点において真空容器１０４の壁に画定されたポート内に配置される。さらに、真空容器窓１１８は、ベリリウムまたは他の適した材料（複数可）などのＸ線透過性材料からなる。
【００２５】
外側ハウジング窓１２０は、真空容器窓１１８に少なくとも部分的に整列するように配設される。外側ハウジング窓１２０は、同様に、Ｘ線透過性材料からなり、外側ハウジング１０２の壁に画定されたポート内に配設される。真空容器１０４から発し、外側ハウジング窓１２０を通過するＸ線１１６は、その経路が図１Ａの１２２で全体が示される、実質的に円錐状の発散ビームとして放射、通過し得る。
【００２６】
陽極１０６は、陽極支持組立体１２６によって回転可能に支持される。陽極支持組立体１２６は、一般に、回転子スリーブ１２８およびハウジング１３２を有する軸受組立体１３０を備える。ハウジング１３２は、陽極１０６が軸受組立体１３０を介してハウジング１３２によって回転可能に支持されるように、真空容器１０４の一部分に固定して取り付けられ、それにより、陽極１０６がハウジング１３２に対して回転することが可能になる。固定子１３４は、回転子スリーブ１２８の周りに配設され、回転電磁界を利用して、回転子スリーブ１２８を回転させる。回転子スリーブ１２８は、陽極１０６に取り付けられ、それにより、Ｘ線管１００の作動中に陽極１０６の回転が可能になる。
【００２７】
先に説明したように、焦点トラック１１２は、放出されたＸ線１１６が真空容器窓１１８の方に誘導されるように配向される。この焦点トラック１１２の配向によってまた、電子１１０Ａの一部が、焦点トラック１１２からそれて、真空容器窓１１８の内部表面に向
けて偏向される。これらの偏向した電子は、本明細書で「後方散乱電子（ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ）」と呼ばれ、図１Ａにおいて１１０Ｂで示される。後方散乱電子１１０Ｂは、相当な量の運動エネルギーを有する。後方散乱電子１１０Ｂが真空容器窓１１８の内部表面に衝当すると、後方散乱電子１１０Ｂの相当な量の運動エネルギーが、熱エネルギーとして真空容器窓に伝達される。
【００２８】
したがって、Ｘ線管１００は、さらに、真空容器窓１１８にわたって冷媒１０５を誘導するように構成されるプレナム１３６を含む。特に、プレナム１３６は、真空容器窓１１８に近接して配置され、Ｘ線管１００で使用される冷却システムに接続されて、冷媒１０５を、放出する、取出す、またはその他の方法で真空容器窓１１８にわたって誘導しうる。
【００２９】
図１Ｂおよび１Ｃをさらに参照すると、例示的なプレナム１３６および冷却システムの態様が開示される。図１Ｂは、外側ハウジング１０２の一部分が取除かれた、Ｘ線管１００の斜視図を開示し、一方、図１Ｃは、真空容器１０４およびプレナム１３６を含む、Ｘ線管１００のコンポーネントのうちの一部の正面図を開示する。
【００３０】
図１Ａ〜１Ｃに開示するように、プレナム１３６は、真空容器１０４に取り付けられ、真空容器窓１１８に近接して配置されて、真空容器窓１１８にわたって冷媒１０５を誘導する。冷媒１０５の流れは、真空容器窓１１８および／またはＸ線管１００の他の部分を対流によって冷却する。他の実施形態では、プレナム１３６は、外側ハウジング１０２および／またはＸ線管１００の他のコンポーネントに取り付けられうる。
【００３１】
図１Ａ〜１Ｃの実施例では、プレナム１３６は、真空容器窓１１８の陰極側１１８Ａ（図１Ｂ、１Ｃ）から陽極側１１８Ｂ（図１Ｂ、１Ｃ）へ、次に、プレナム１３６内に、真空容器窓１１８にわたって冷媒１０５を誘導するように構成される取込みプレナムを備える。他の実施形態では、プレナム１３６は、陽極側１１８Ｂから陰極側１１８Ａへ、真空容器窓１１８にわたって冷媒１０５を誘導するように配置される。これに代えて、または、これに加えて、プレナム１３６は、プレナム１３６から出て、陰極側１１８Ａから陽極側１１８Ｂへ、また、その逆に、真空容器窓１１８にわたって冷媒１０５を誘導するように配置され構成される放出プレナムを備える。
【００３２】
一部の例示的な実施形態によれば、プレナム１３６は、冷媒供給部１３８（図１Ｂ、１Ｃ）、複数の真空容器キャビティ１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃ（図１Ａ）、第１のホース１４２または他の流体導管（図１Ｂ、１Ｃ）、第２のホース１４４または他の流体導管（図１Ａ〜１Ｃ）、ならびに冷媒戻り部１４６（図１Ａ〜１Ｃ）を含む、冷却システムに接続される。任意選択で、冷媒供給部１３８および冷媒戻り部１４６の接続部は、ポンプおよび／または外部熱交換器に接続される。
【００３３】
冷却システムおよびプレナム１３６の例示的な作動モードを、ここで、冷媒１０５が冷却システムを通って流れるときの、種々の一般的な参照地点を特定する文字Ａ〜Ｇを参照して説明する。Ａ（図１Ｂ、１Ｃ）にて、冷媒１０５は、冷媒供給部１３８を介して外側ハウジング１０２内に流されて、真空容器１０４の周りを循環する。Ｂ（図１Ｂ、１Ｃ）にて、プレナム１３６は、真空容器窓１１８にわたって、真空容器窓１１８の短軸（図２Ａを参照されたい）に実質的に平行な方向に、プレナム１３６内へと冷媒１０５を誘導する。冷媒は、プレナム１３６を通ってＣ（図１Ａ）まで流れ、それにより、冷媒１０５は、真空容器キャビティ１４０Ａ（図１Ａ）内に流れる。冷媒１０５は、真空容器キャビティ１４０Ａを通ってＤ（図１Ａ）まで流れ、それにより、冷媒１０５は、第１のホース１４２（図１Ｂ、１Ｃ）に入る。冷媒１０５は、第１のホース１４２を通ってＥ（図１Ｂ、１Ｃ）まで流れ、次に、真空容器キャビティ１４０Ｂおよび１４０Ｃ（図１Ａ）内に流れ
る。冷媒１０５は、真空容器キャビティ１４０Ｂ、１４０Ｃを通ってＦ（図１Ｃ）まで流れ、次に、第２のホース１４４に入る。冷媒１０５は、第２のホース１４４を通ってＧ（図１Ａ、１Ｃ）まで流れ、冷媒戻り部１４６を介してＸ線管１００を出る。一部の実施例では、冷媒戻り部１４６を出る冷媒１０５は、ポンプによって外部熱交換器に循環されるか、または、冷媒供給部１３８を介してＸ線管１００内に戻るように循環される前に、その他の方法で冷却される。
【００３４】
参照文字Ａ〜Ｇに関して述べた例示的な作動モードは、Ｘ線管１００を通して冷媒を循環させる作動モードの一実施例に過ぎない。他の実施形態では、冷媒１０５は、述べた方向と反対の方向に循環する。たとえば、冷媒１０５は、ＡからＧではなく、ＧからＡへ循環する。これに代えて、または、これに加えて、冷媒は、冷媒供給部１３８、冷媒戻り部１４６、真空容器キャビティ１４０Ａ〜１４０Ｃ、および／またはホース１４２、１４４の１つまたは複数を通して循環されることがなくとも、真空容器窓にわたって誘導されうる。
【００３５】
図１Ａ〜１Ｃは、本発明の実施形態によるプレナム１３６が利用され得る１つの例示的な実施形態を開示する。しかし、プレナム１３６の実施形態がそれについて使用法および用途を見出す、多くの他のＸ線管構成および環境が存在することが理解されるであろう。したがって、本発明の範囲は、図で述べる実施例に限定されない。
【００３６】
ＩＩ．熱エネルギー分布
一部の実施形態によれば、プレナム１３６は、真空容器窓１１８の外部表面にわたる冷媒１０５の流れを最適化するように構成される。冷媒１０５の流れは、後方散乱電子１１０Ｂが真空容器窓１１８の内部表面に衝当するときの、後方散乱電子１１０Ｂの分布に基づいて最適化されうり、その分布は、真空容器窓１１８の内部表面から外部表面への熱エネルギー束および真空容器窓１１８の外部表面の熱エネルギー集中度に直接影響を及ぼす。したがって、冷媒１０５の流れがどのように最適化されるかを説明する前に、以下の段落では、後方散乱電子１１０Ｂが真空容器窓１１８に衝当するときの後方散乱電子１１０Ｂの考えられる１つの分布を述べる。
【００３７】
最初に図２Ａを参照するが、図２Ａは真空容器窓１１８の正面図を開示する。示す実施例では、真空容器窓１１８は、形状が実質的に矩形で、短軸２０２および長軸２０４を含む。一部の実施形態では、真空容器窓１１８は、短軸２０２が陽極１０６の回転軸Ａ１（図２Ｃを参照されたい）に実質的に平行であり、かつ、長軸２０４が短軸２０２に対し実質的に垂直であるように陽極１０６に対して配設される。さらに、図２Ｂおよび２Ｃに最もよく見られるように、真空容器窓１１８は、実質的に平坦であり得る。
【００３８】
他の実施形態では、真空容器窓１１８は、限定はしないが、実質的に楕円、実質的に正方形、または同様なものなどの他の形状を有してもよい。これに代えて、または、これに加えて、真空容器窓１１８は、２つ以上の平面において湾曲または屈曲しうる。これらのまた他の実施形態では、真空容器窓１１８の「短軸（ｓｈｏｒｔ  ａｘｉｓ）」は、対応する陽極の回転軸に実質的に平行であり、かつ、真空容器窓１１８の対応する長軸より短い、真空容器窓１１８の軸を指す。
【００３９】
図２Ａに示すように、真空容器窓１１８は、陰極側１１８Ａおよび陽極側１１８Ｂを含む。一般に、陰極側１１８Ａは、任意に規定されるｚ方向で陰極１０８（図１Ａを参照されたい）に最も近い真空容器窓１１８の側を指す。同様に、陽極側１１８Ｂは、陽極１０６（図１Ａを参照されたい）に対してｚ方向で最も近い真空容器窓１１８の側を指す。
【００４０】
図２Ｂをさらに参照すると、真空容器窓１１８および陽極１０６の略側断面図が開示さ
れる。図示するように、焦点トラック１１２は、任意に規定されるｘ−ｙ平面に対して傾斜を付けられる。一部の実施形態では、とりわけ、焦点トラック１１２の角度のために、後方散乱電子１１０Ｂは、一般に、真空容器窓１１８の内部表面１１８Ｃに衝当する可能性があり、ｚ方向不均一分布は、陽極側１１８Ｂよりも陰極側１１８Ａの近くに集中する。
【００４１】
たとえば、曲線２０６は、後方散乱電子１１０Ｂのｚ方向不均一分布の一実施例を表し、後方散乱電子１１０Ｂは陽極側１１８Ｂよりも陰極側１１８Ａに近い領域Ｒ１に集中する。ｚ方向の後方散乱電子１１０Ｂの分布曲線２０６は、実施例として提供されるだけである。請求される本発明の範囲内の他のＸ線管構成は、同様なまたは異なる分布曲線で表される後方散乱電子のｚ方向不均一分布を有する可能性がある。
【００４２】
後方散乱電子１１０Ｂは、後方散乱電子１１０Ｂが真空容器窓１１８に衝当する地点において、相当な量の運動エネルギーを、熱エネルギーとして真空容器窓１１８に伝達する。その結果、内部表面１１８Ｃにおける熱エネルギーのｚ方向の分布は、一般に、分布曲線２０６で表される後方散乱電子１１０Ｂのｚ方向の分布に関係する。
【００４３】
内部表面１１８Ｃにおける熱エネルギーは、真空容器窓１１８を通して伝導によって伝達される。（たとえば、ｙ方向に測定された）真空容器窓１１８の厚さが、（たとえば、ｚ方向に測定された）高さおよび（たとえば、ｘ方向に測定された）長さより著しく小さいため、真空容器窓１１８の外部表面１１８Ｄにおけるｚ方向の熱エネルギーの分布もまた、一般に、分布曲線２０６で表される後方散乱電子１１０Ｂのｚ方向の分布に関係する。換言すれば、外部表面１１８Ｄは、一般に、陽極側１１８Ｂの近くよりも陰極側１１８Ａの近くで熱い。
【００４４】
図２Ｃをさらに参照すると、真空容器窓１１８および陽極１０６の略正面図が開示される。図２Ｃは、とりわけ、陽極１０６の回転軸Ａ１、および、陰極１０８（図１Ａを参照されたい）によって放出される電子が収束する焦点トラック１１２上の焦点２０８を開示する。図示するように、短軸２０２は、回転軸Ａ１に実質的に平行である。さらに、真空容器窓１１８は、真空容器窓１１８のｘ方向の中心Ｃ、たとえば、真空容器窓１１８において短軸２０２の通る部分が、真空容器窓１１８の他の部分よりも焦点２０８に近くなるように、陽極１０６に対して配置される。
【００４５】
一部の実施形態では、とりわけ、中心Ｃが、真空容器窓１１８の他の部分よりも焦点２０８に近いため、後方散乱電子１１０Ｂは、一般に、ｘ方向不均一分布が中心Ｃの周りに集中した状態で、内部表面１１８Ｃに衝当する。たとえば、曲線２１０は、後方散乱電子１１０Ｂが中心Ｃを中心とする領域Ｒ２に集中する、後方散乱電子１１０Ｂのｘ方向不均一分布の一実施例を表す。ｘ方向の後方散乱電子１１０Ｂの分布曲線２１０は、実施例として提供されるだけであり、請求される本発明の範囲内の他のＸ線管構成は、同様なまたは異なる分布曲線で表される後方散乱電子のｘ方向不均一分布を有し得る。
【００４６】
内部表面１１８Ｃおよび外部表面１１８Ｄのｚ方向における熱エネルギーの分布と同様に、内部表面１１８Ｃおよび外部表面１１８Ｄのｘ方向における熱エネルギーの分布は、一般に、分布曲線２１０で表されるｘ方向の後方散乱電子１１０Ｂの分布に関係する。換言すれば、内部表面１１８Ｃおよび外部表面１１８Ｄは、一般に、真空容器窓１１８の中心Ｃの近くで熱い。
【００４７】
ＩＩＩ．冷媒の流れの最適化
図３Ａおよび３Ｂをさらに参照すると、例示的なプレナム１３６の斜視図および平面図が開示される。図３Ａに示すように、複数の構造３０２が使用されて、プレナム１３６を
形成するように、２つ以上の別個の部品が共に固定される。たとえば、第１のセットの構造３０２は、プレナム１３６の第１の部分上に形成され、第２のセットの構造３０２は、プレナム１３６の第２の部分上に形成され、プレナム１３６の第１の部分および第２の部分はそれぞれ、別個の部品である。プレナム１３６の第１の部分上の構造は、一般に、プレナム１３６の第２の部分上の構造と整列され得、それによって、ネジ、ボルト、接着剤、または他の固定手段を使用して、構造３０２を介して、プレナム１３６の２つの部分を共に固定することができる。他の実施形態では、プレナム１３６は、一体成型コンポーネントである。
【００４８】
一部の実施形態では、プレナム１３６は、複数のタブ３０４であって、タブ３０４内に形成された貫通穴を有する、複数のタブ３０４を含んでもよい。プレナム１３６は、タブ３０４の貫通穴を通して、真空容器１０４または他の構造内にネジまたは他の締結具を挿入することによって、真空容器１０４またはＸ線管１００の他のコンポーネントに固定されうる。ネジ、ボルト、クリップ、ポスト、接着剤、または他の固定手段を実施する他の固定機構が、これに代えて、または、これに加えて、真空容器１０４またはＸ線管１００内の他の構造にプレナム１３６を固定するのに使用されうる。
【００４９】
図３Ａおよび３Ｂに示すように、プレナム１３６は、第１の端部３０６および第２の端部３０８を含む。第１の端部３０６は、図１Ａ〜１Ｃの冷却システムに取り付けられるように構成される。特に、本実施例では、第１の端部３０６は、図１Ａで最もよく見られるように、真空容器キャビティ１４０Ａに取り付けられて、冷媒１０５が、プレナム１３６から真空容器キャビティ１４０Ａ内に流れることを可能にするように構成される。
【００５０】
プレナム１３６は、第２の端部３０８内に形成された１つまたは複数の開口３１０を含み、その開口３１０を通して、冷媒１０５が流れうる。任意選択で、プレナム１３６の実施形態は、１つまたは複数の打ち抜き部分またはノックアウトが第２の端部３０８内に形成されるように製造されうる。一部の実施形態では、打ち抜き部分またはノックアウトは、プレナム１３６を特定のデバイスまたは用途のためにカスタマイズするために、選択的に除去されうる。
【００５１】
プレナム１３６は、一般に、真空容器窓１１８の短軸２０２に実質的に平行な方向に、冷媒が開口３１０を出入りするよう流れるように、真空容器窓１１８に対して配置される。たとえば、示す実施形態では、プレナム１３６は、第２の端部３０８が短軸２０２に対し実質的に垂直であるように配列される。より具体的には、プレナム１３６は、第２の端部３０８が、短軸２０２に実質的に平行な任意の平面に対し実質的に垂直であるように配列される。他の実施形態では、プレナム１３６は、第２の端部３０８が短軸２０２に対し実質的に垂直であるように配列されない。
【００５２】
第２の端部３０８は、真空容器窓１１８の短軸２０２（図２Ａ）に実質的に平行な方向に、真空容器窓１１８の外部表面１１８Ｄにわたって冷媒１０５を誘導するために、真空容器窓１１８に近接して配設されるように構成される。したがって、プレナム１３６は、冷媒の流れを誘導する手段の構造的実施態様の一実施例として役立つ。この実施形態では、その手段は、短軸２０２に実質的に平行な方向に、真空容器窓１１８の外部表面１１８Ｄにわたって冷媒の流れを誘導する。
【００５３】
この実施例および他の実施例では、短軸２０２に実質的に平行な方向に外部表面１１８Ｄにわたって流れるように冷媒を誘導することにより、冷媒１０５が真空容器窓１１８にわたって流れる距離を最小にして、冷媒１０５によって提供される冷却効果を最大にする。対照的に、真空容器窓１１８の長軸にわたって流れを誘導すると、真空容器窓の一端を、優先的に、真空容器窓の他端に比べて大幅に冷却し、窓内に好ましくない応力をもたら
す。
【００５４】
これに代えて、または、これに加えて、プレナム１３６は、一部の実施形態では、真空容器窓１１８の内部表面１１８Ｃにおける後方散乱電子１１０Ｂの不均一分布に従って冷媒１０５の流れを最適化するように構成されうる。一部の実施形態では、不均一分布に従って冷媒１０５の流れを最適化することは、外部表面１１８Ｄの他のエリアに比べて熱エネルギーの高い集中度を有する外部表面１１８Ｄのエリアにわたって最初に冷媒１０５を誘導すること、および、その後、外部表面１１８Ｄの他のエリアにわたって冷媒１０５を誘導することを含む。たとえば、図１Ａで最もよく見られるように、プレナム１３６は、Ｘ線管真空容器窓１１８の外部表面１１８Ｄの、陰極側１１８Ａ、たとえば、熱い側から、陽極側１１８Ｂ、たとえば、比較的冷たい側へ冷媒の流れを誘導するように、１００内に配置され得る。
【００５５】
陰極側１１８Ａから陽極側１１８Ｂへ冷媒の流れを誘導することにより、冷媒１０５と陰極側１１８Ａとの間の温度勾配を最大にして、比較的熱い陰極側１１８Ａから熱を除去する熱伝達を最大にする。結果として、冷媒１０５が陽極側１１８Ｂの方に流れる際に、冷媒１０５の温度は上がる。しかし、ｚ方向の後方散乱電子１１０Ｂの分布が不均一であることで、陽極側１１８Ｂが陰極側１１８Ａより冷たいため、冷媒１０５は、陽極側１１８Ｂにおける冷媒１０５の温度が陰極側１１８Ａよりも高くても、陽極側１１８Ｂを管理可能な温度に冷却するのに十分な熱を陽極側１１８Ｂから除去するように伝達することができる。
【００５６】
したがって、プレナム１３６が、取込みプレナムを備える、すなわちプレナム１３６の第２の端部３０８（図３Ａ〜３Ｂ）において開口３１０を介して冷媒１０５がプレナム１３６内に流れる、図１Ａ〜１Ｃの実施例では、第２の端部３０８は、陰極側１１８Ａより陽極側１１８Ｂの近くに配置される。こうして、冷媒１０５は、第２の端部３０８において開口３１０を介してプレナム１３６内に流れる前に、陰極側１１８Ａから陽極側１１８Ｂへ真空容器窓１１８の外部表面１１８Ｄにわたって誘導される。
【００５７】
これに代えて、または、これに加えて、プレナム１３６が、放出プレナムを備える、すなわち第２の端部３０８（図３Ａ〜３Ｂ）において開口３１０を介して冷媒１０５がプレナム１３６を出るように流れる場合、プレナム１３６は、任意選択で、図１Ａ〜１Ｃに示すのと異なるように配置されうる。特に、プレナム１３６は、第２の端部３０８が陽極側１１８Ｂより陰極側１１８Ａに近い状態で、Ｘ線管１００内に配置されうる。この実施例では、冷媒１０５は、開口３１０を介して第２の端部３０８を出て、陰極側１１８Ａから陽極側１１８Ｂへ真空容器窓１１８の外部表面１１８Ｄにわたって流れる。
【００５８】
これに代えて、または、これに加えて、図２Ａ〜２Ｃに関して開示されたｚ方向分布と実質的に逆である後方散乱電子１１０Ｂのｚ方向不均一分布のために、真空容器窓１１８において陽極側１１８Ｂが陰極側１１８Ａより熱い場合、プレナム１３６は、放出プレナムとして構成され、図１Ａ〜１Ｃに示すのと同じ位置のままにされて、冷媒１０５が、開口３１０から出て、真空容器窓１１８の外部表面１１８Ｄにわたって陽極側１１８Ｂから陰極側１１８Ａへ誘導されうる。
【００５９】
これに代えて、または、これに加えて、図２Ａ〜２Ｃに関して開示されたｚ方向分布と実質的に逆である後方散乱電子１１０Ｂのｚ方向不均一分布のために、真空容器窓１１８において陽極側１１８Ｂが陰極側１１８Ａより熱い場合、プレナム１３６は、図１Ａ〜１Ｃに示すのと異なって配置され、取込みプレナムとして作動しうる。特に、プレナム１３６は、第２の端部３０８（図３Ａ〜３Ｂ）が陽極側１１８Ｂより陰極側１１８Ａに近い状態で、Ｘ線管１００内に配置されうる。この実施例では、プレナム１３６は、冷媒１０５
を、真空容器窓１１８の外部表面１１８Ｄにわたって陽極側１１８Ｂから陰極側１１８Ａへ、次に、開口３１０を介して第２の端部３０８内に誘導することになる。
【００６０】
こうして、外部表面１１８Ｄの冷たいエリアにわたって冷媒を誘導する前に、外部表面１１８Ｄの熱いエリアにわたって最初に冷媒１０５を誘導することは、後方散乱電子１１０Ｂの不均一分布に従って冷媒１０５の流れを最適化する一方法である。別の実施例では、後方散乱電子１１０Ｂの不均一分布に従って冷媒１０５の流れを最適化することは、外部表面１１８Ｄにわたって誘導される冷媒１０５の冷媒の流れ、たとえば、速度および／または流量を、ｘ方向において変更することを含みうる。
【００６１】
たとえば、図４Ａおよび４Ｂは、外部表面１１８Ｄにわたる冷媒１０５の流量を、ｘ方向において変更するように構成されたプレナム４００Ａ、４００Ｂを開示する。図４Ａおよび４Ｂは、プレナム４００Ａ、４００Ｂの平面図を示す。プレナム４００Ａ、４００Ｂは、たとえば、プレナム１３６の代わりに、図１Ａ〜１ＣのＸ線管１００などのＸ線管で使用されうる。
【００６２】
一般に、冷媒１０５によって真空容器窓１１８から熱を除去する対流熱伝達率は、冷媒１０５の流量に比例する。冷媒１０５の流量を、ｘ方向において変更するように、プレナム４００Ａ、４００Ｂを設計することによって、真空容器窓１１８の外部表面１１８Ｄにおける熱伝達率は、外部表面１１８Ｄのｘ方向における異なる場所で異なるようにすることができる。したがって、本発明の実施形態によるプレナムは、種々のニーズに対処するように設計されうる。
【００６３】
図４Ａに示すように、プレナム４００Ａは、冷却システムに取り付けられるように構成される第１の端部４０２を含む。たとえば、第１の端部４０２は、プレナム４００Ａと真空容器キャビティ１４０Ａとの間で冷媒１０５が流れるように図１Ａの真空容器キャビティ１４０Ａに取り付けられるように構成される。
【００６４】
プレナム４００Ａはまた、第２の端部４０４および第２の端部４０４に形成された開口４０６を含む。示す実施例では、開口４０６は、開口４０６の端部よりも、開口４０６の中央部で幅が広いテーパ付き形状を有する。したがって、より大きな体積の冷媒１０５が、開口４０６の端部を出入りするように誘導されるよりも、開口４０６の中央部を出入りするように誘導される。
【００６５】
同様に、また、図４Ｂに示すように、プレナム４００Ｂは、第１の端部４０８および第２の端部４１０を含む。しかし、図４Ａのプレナム４００Ａとは異なり、プレナム４００Ｂは、寸法が不均一である複数の開口４１２Ａ〜４１２Ｅを含む。開口４１２Ａ〜４１２Ｅの不均一性は、大きな体積の冷媒が、他の開口４１２Ａ、４１２Ｂ、４１２Ｄ、４１２Ｅを通るよりも、中央開口４１２Ｃを通って流れることを可能にする。開口４１２Ａ〜４１２Ｅの寸法、形状、数、位置、および向きは、変動させることができ、異なる実施形態について異なりうる。
【００６６】
したがって、図４Ａおよび４Ｂの実施例では、プレナム４００Ａ、４００Ｂは、その側部にわたってよりも、真空容器窓１１８の中心Ｃ（図２Ｃ）にわたってより大きな体積の冷媒１０５を誘導するように構成される。より大きな体積の冷媒１０５は、一般に、より大きな冷却能力を有するが、中心Ｃにわたるより大きな体積の冷媒１０５の誘導は、ｘ方向において最も高い熱エネルギー集中度を有する真空容器窓１１８の部分に対してより大きな冷却効果を提供する。こうして、テーパ付き開口４０６それ自体、および／または、複数の不均一な開口４１２Ａ〜４１２Ｅは、真空容器窓１１８の外部表面１１８Ｄにわたって冷媒の流れを変更する手段の構造的実施態様の実施例として役立つ。
【００６７】
本実施例では、プレナム４００Ａ、４００Ｂの第１の端部４０４、４１０に形成される開口（複数可）４０６、４１２Ａ〜４１２Ｅは、真空容器窓１１８の中心Ｃの近くでより高い濃度を有する後方散乱電子１１０Ｂのｘ方向分布に従って、真空容器窓１１８の中心Ｃにわたってより大きな体積の冷媒１０５を誘導するように構成される。後方散乱電子１１０Ｂのｘ方向分布が、中心Ｃの近くではなく、真空容器窓１１８の１つまたは複数の側部の近くで高い濃度を有する他の実施形態では、開口（複数可）４０６、４１２Ａ〜４１２Ｅは、熱エネルギーの、対応するより高い集中度を有する真空容器窓の対応する部分（複数可）にわたってより大きな体積の冷媒１０５を誘導するように、プレナム４００Ａ、４００Ｂの第１の端部４０４、４１０に形成されうる。
【００６８】
ＩＶ．冷却方法
図１Ａ〜２Ｃおよび５を組合せて参照して、Ｘ線管を冷却する方法５００の一実施形態が開示される。方法５００は、たとえば、図１Ａ〜１ＣのＸ線管１００を含む、種々のデバイスおよび作動環境で使用されうる。方法５００は、Ｘ線管１００の冷却システム内で冷媒の流れを生成すること（５０２）によって開始する。たとえば、冷媒の流れは、冷却システムに接続されるポンプによって生成され（５０２）、そのポンプは、Ｘ線管１００の一部として含まれてもよく、または、Ｘ線管１００と分離してもよい。
【００６９】
冷媒の流れを生成した（５０２）後、方法５００は、真空容器窓１１８の短軸２０２に実質的に平行な方向に、真空容器窓１１８の外部表面１１８Ｄにわたって冷媒１０５を誘導すること（５０４）によって継続する。外部表面１１８Ｄにわたって冷媒１０５を誘導すること（５０４）は、プレナム１３６から出て、そして、外部表面１１８Ｄにわたって冷媒１０５を誘導することを含みうる。あるいは、外部表面１１８Ｄにわたって冷媒１０５を誘導すること（５０４）は、外部表面１１８Ｄにわたって、そして、プレナム１３６内に冷媒１０５を誘導することを含みうる。
【００７０】
方法５００は、さらに、真空容器窓１１８の内部表面１１８Ｃに衝当する後方散乱電子の不均一分布に従って、外部表面１１８Ｄにわたって冷媒の流れを最適化すること（５０６）を含む。不均一分布に従って外部表面１１８Ｄにわたって冷媒の流れを最適化すること（５０６）は、外部表面１１８Ｄにわたって誘導される冷媒１０５の冷媒の流れを変更することを含みうる。外部表面１１８Ｄにわたって誘導される冷媒１０５の冷媒の流れを変更することは、外部表面１１８Ｄの第２のエリアにわたってよりも、外部表面１１８Ｄの第１のエリアにわたってより大きな体積の冷媒を誘導することを含みうる。これに代えて、または、これに加えて、外部表面１１８Ｄにわたって誘導される冷媒１０５の冷媒の流れを変更することは、外部表面１１８Ｄの第２のエリアにわたって流れる冷媒１０５の第２の部分よりも大きな速度で流れるように、外部表面１１８Ｄの第１のエリアにわたって流れる冷媒１０５の第１の部分を誘導することを含みうる。
【００７１】
これに代えて、または、これに加えて、後方散乱電子１１０Ｂの不均一分布によって、陰極側１１８Ａが陽極側１１８Ｂより熱くなる場合、不均一分布に従って外部表面１１８Ｄにわたって冷媒の流れを最適化すること（５０６）は、外部表面１１８Ｄの他のエリアよりも、熱エネルギーの高い集中度を有する外部表面１１８Ｄのエリアにわたって、最初に、冷媒１０５の流れを誘導することを含みうる。特に、冷媒１０５の流れは、より冷たい陽極側１１８Ｂにわたって誘導される前に、より熱い陰極側１１８Ａにわたって最初に誘導されうる。さらに、冷媒１０５は、プレナム１３６から出て、そして、外部表面１１８Ｄにわたって、あるいは、外部表面１１８Ｄにわたって、そして、プレナム１３６内に誘導されうる。
【００７２】
Ｖ．第２の例示的な作動環境
図６Ａおよび６Ｂを最初に参照して、例示的なＸ線管７００を収容する例示的なハウジング６００が開示される。図６Ａに開示するように、例示的なハウジング６００の内部表面は、冷媒リザーバを画定する。さらに、リザーバ窓６０２がハウジング６００内に搭載される。リザーバ窓６０２は、ベリリウムまたは他の適した材料（複数可）などのＸ線透過性材料からなる。
【００７３】
また図６Ａに開示するように、例示的なＸ線管７００は、一般に、陰極ハウジング７０２と、缶７０４と、陰極ハウジング７０２を缶７０４に結合するアパーチャ本体８００とを含み、Ｘ線管窓７０６は、アパーチャ本体８００に取り付けられる。Ｘ線管窓７０６は、ベリリウムまたは他の適した材料（複数可）などのＸ線透過性材料からなる。缶７０４は、第１の材料から形成され、アパーチャ本体８００は、第２の材料から形成される。少なくとも一部の例示的な実施形態では、第１の材料は第１の熱伝導率を有し、第２の材料は、第１の熱伝導率より大きい第２の熱伝導率を有する。
【００７４】
たとえば、缶７０４は、３０４ステンレス鋼などのステンレス鋼から形成されてもよい。この実施例では、アパーチャ本体８００は、それとは異なり、ステンレス鋼の熱伝導率より大きい、特に、３０４ステンレス鋼の熱伝導率より大きい熱伝導率を有する材料から形成されることになる。たとえば、アパーチャ本体８００は、無酸素高伝導率（Ｏｘｙｇｅｎ−Ｆｒｅｅ  Ｈｉｇｈ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）（ＯＦＨＣ）銅などの銅、アルミニウム、銀、金、種々の耐熱材料、または、３０４ステンレス鋼の熱伝導率より大きい熱伝導率を有する任意の他の材料から形成される。一般に、３０４ステンレス鋼の熱伝導率より大きい熱伝導率を有する材料からアパーチャ本体８００を形成することにより、図８Ａおよび８Ｂに関連して以下でより詳細に説明するように、アパーチャ本体８００の外部表面および内部表面に接して流れる液体冷媒によるアパーチャ本体８００の冷却が改善される。
【００７５】
図６Ａに開示するように、陰極ハウジング７０２、アパーチャ本体８００、Ｘ線管窓７０６、および缶７０４は、陰極７０８および陽極７１０がその中に配置される真空容器７０７を少なくとも部分的に画定する。より詳細には、陰極７０８は、陰極ハウジング７０２内に少なくとも部分的に配置され、陽極７１０は、缶７０４内に少なくとも部分的に配置される。陽極７１０は、陰極７０８から離間し、かつ、陰極７０８に対向して配置され、また、たとえば、銅またはモリブデン合金などの熱伝導性材料から少なくとも部分的になってもよい。陽極７１０および陰極７０８は、陽極７１０と陰極７０８との間に高電位の印加を可能にする電気回路内で接続される。陰極７０８は、適切な電力源（図示せず）に接続されるフィラメント（図示せず）を含む。
【００７６】
図６Ｂに開示するように、例示的なＸ線管７００の作動の前に、真空容器７０７は、真空を生成するために排気される。その後、例示的なＸ線管７００の作動中に、電流が、陰極７０８のフィラメントを通って流れ、電子７０８ａを、熱放出によって陰極７０８から放出させる。陽極７１０と陰極７０８との間での高電圧差の印加は、次いで、陰極フィラメントから、アパーチャ本体８００に画定されるテーパ付きアパーチャ８０１を通って、陽極７１０上に配置されている焦点トラック７１２に向けて電子７０８ａを加速させる。焦点トラック７１２は、たとえば、高い原子（「高Ｚ」）番号を有するタングステンまたは他の材料（複数可）からなり得る。電子７０８ａは、加速する際、相当な量の運動エネルギーを獲得し、焦点トラック７１２上のターゲット材料に衝当すると、この運動エネルギーの一部は、Ｘ線７１２ａに変換される。
【００７７】
焦点トラック７１２は、放出されたＸ線７１２ａがＸ線管窓７０６およびリザーバ窓６０２の方に誘導されるように配向される。Ｘ線管窓７０６およびリザーバ窓６０２は共に、Ｘ線透過性材料からなるため、焦点トラック７１２から放出されたＸ線７１２ａは、Ｘ
線管窓７０６およびリザーバ窓６０２を通過して、意図されるターゲット（図示せず）に衝当し、それにより、Ｘ線画像（図示せず）が生成される。したがって、窓７０６は、Ｘ線管７００がその中に少なくとも部分的に浸漬される液体冷媒６２０からの圧力から、Ｘ線管７００の真空容器を真空に封止し、その上、回転陽極７１０によって発生するＸ線７１２ａが、Ｘ線管７００を出て、冷媒６２０を通過し、ハウジング６００内に搭載される対応する窓６０２を通ってハウジング６００を出ることを可能にする。
【００７８】
この焦点トラック７１２の配向によってまた、電子７０８ａの一部が、焦点トラック７１２からそれて、アパーチャ本体８００の種々の内部表面およびＸ線管窓７０６の内部表面に向けて偏向される。これらの偏向した電子は、本明細書で「後方散乱電子（ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ）」７０８ｂと呼ばれる。後方散乱電子７０８ｂは、相当な量の運動エネルギーを有する。後方散乱電子７０８ｂがアパーチャ本体８００およびＸ線管窓７０６の内部表面に衝当すると、後方散乱電子７０８ｂの相当な量の運動エネルギーが、アパーチャ本体８００およびＸ線管窓７０６に熱として伝達される。
【００７９】
例示的なＸ線管７００は、回転陽極Ｘ線管として示されるが、本明細書に開示される例示的な実施形態は、循環性液体冷媒を利用する任意のタイプのＸ線管で使用されてもよい。したがって、本明細書に開示される例示的なＸ線管液体冷媒循環システムは、代替として、たとえば、固定陽極Ｘ線管で使用されてもよい。
【００８０】
ＶＩ．例示的なＸ線管液体冷媒循環システム
継続して図６Ａを参照すると、また、図７Ａおよび７Ｂも参照して、例示的なＸ線管液体冷媒循環システムの態様が開示される。例示的なＸ線管液体冷媒循環システムは、一般に、液体冷媒６２０を循環させることによって、アパーチャ本体８００およびＸ線管窓７０６内の熱を含む、Ｘ線管７００内の熱を消散させるように機能する。１つの例示的な実施形態では、液体冷媒６２０は、電気絶縁性液体冷媒であってよい。電気絶縁性液体の例は、フルオロカーボンまたはシリコンベースオイル、ＳＹＬＴＨＥＲＭ、または脱イオン水を含むが、それに限定されない。例示的なＸ線管液体冷媒循環システムは、熱交換器、または、熱交換器と例示的なハウジング６００とＸ線管７００との間で冷媒６２０を循環するように機能する冷媒６２０（図示せず）を冷却する他の手段を含む。
【００８１】
例示的なＸ線管液体冷媒循環システムの第１の例示的な作動モードをここで開示する。最初に、冷却された冷媒６２０は、ハウジング６００内に画定されるリザーバ内に配置されるホース（図示せず）内に流れる。冷媒ポートＦ（図７Ａおよび７Ｂ）にて、冷媒６２０は、アパーチャ本体８００内に流れる。冷媒６２０は、次いで、図８Ａおよび８Ｂに関連して以下で説明されるように、アパーチャ本体８００の内部冷媒通路８２４および８２６を通って流れる。冷媒６２０は、その後、冷媒ポートＥ（図７Ａおよび７Ｂ）にてアパーチャ本体８００を出て、ホース（図示せず）を通って缶７０４内に画定される種々の内部冷媒通路内に流れる。その後、ポートＣ（図６Ａ）にて、冷媒６２０は、プレナム７２０内に流れる。ポートＢ（図７Ａおよび７Ｂ）にて、冷媒６２０は、プレナム７２０から出て、そして、Ｘ線管窓７０６にわたって誘導される。さらに、Ｘ線管窓７０６のどちらのアパーチャ本体８００上に搭載された流れガイド７２２（図７Ａ）も、さらに、Ｘ線管窓７０６にわたって流れるように冷媒６２０を誘導するのに役立ち得る。プレナム７２０のポートＢを出た後、冷媒６２０は、図６Ａに開示するように、Ｘ線管７００が冷媒６２０内に少なくとも部分的に浸漬されるように、ハウジング６００の内部表面によって画定されるリザーバを充填する。冷媒６２０が、Ｘ線管７００の内部通路を通って活発に循環され、その後、幾らか穏やかにＸ線管７００の外部表面の周りに循環されるため、Ｘ線管７００によって発生する熱が冷媒６２０に伝達されるにつれて、冷媒６２０の温度は上昇する。最後に、熱せられた冷媒６２０はハウジング６００を出る。一部の実施例では、ハウジング６００を出る熱せられた冷媒６２０は、ポンプによって外部熱交換器（図示せず
）に循環されるか、または、ハウジング６００内に戻るように循環される前に、その他の方法で冷却される。
【００８２】
上述した第１の例示的な作動モードは、例示的なＸ線管液体冷媒循環システムについての作動モードの一例に過ぎない。第２の例示的な作動モードでは、冷媒６２０は、上述した方向と反対方向に循環する。
【００８３】
冷媒６２０は、アパーチャ本体８００を通り、また、Ｘ線管窓７０６にわたって循環する際、後方散乱電子７０８ａ（図６Ｂを参照されたい）の衝突によって生じるアパーチャ本体８００およびＸ線管窓７０６内の熱を、循環性冷媒６２０に伝達するように機能する。循環性冷媒６２０へのこの熱の伝達は、Ｘ線管７００のコンポーネント内の熱誘発性変形応力を減少させ、Ｘ線管７００の真空容器７０７の漏洩を低減し、それにより、Ｘ線管７００の作動寿命を延ばす。さらに、循環性冷媒６２０へのこの熱伝達は、Ｘ線管窓７０６と直接接触状態にある冷媒６２０の沸騰を減少させ、結果として得られる意図されるターゲットのＸ線画像の欠陥を低減する。
【００８４】
ＶＩＩ．例示的な外部フィンセット
継続して図７Ａおよび７Ｂを参照すると、フィンセット９００の態様が開示される。図７Ｂに開示するように、各フィンセット９００は、接続表面９０２および複数のフィン９０４を含む。各フィンセット９００は、アパーチャ本体８００の外部表面８０２および８０４または外部表面８０４および８０６に取り付けられるように構成される。少なくとも一部の例示的な実施形態では、フィンセット９００は、缶７０４が形成される材料の熱伝導率より大きい熱伝導率を有する材料から形成され得る。たとえば、フィンセット９００は、アパーチャ本体８００が形成されるのと同じ材料から形成されてもよい。さらにフィンセット９００は、たとえば、銅またはアルミニウムから押出し加工されてもよい。図７Ａおよび７Ｂに開示するように、各フィンセット９００は、締結具９０６を使用してアパーチャ本体８００に取り付けられてもよい。あるいは、各フィンセット９００は、代わりに、たとえば、アパーチャ本体８００に、機械的に取り付けられる、接着剤で取り付けられる、ろう接される、またはその他の方法で取り付けられてもよい。
【００８５】
フィン９０４はそれぞれ、Ｘ線管７００が少なくとも部分的に浸漬される冷媒６２０にさらされるように構成される（図６Ａを参照されたい）。フィン９０４は、アパーチャ本体８００の外部表面８０２、８０４、および８０６の表面積を効果的に拡大し、したがって、これらの表面の熱伝達率を上げる。１２個のフィン９０４が図７Ｂの実施形態で開示されるが、特定の実施形態の所望の熱伝達率に応じて、１２個より少ないフィン９０４または１２個より多いフィン９０４が、代わりにアパーチャ本体８００に取り付けられてもよいことが理解される。
【００８６】
フィンセット９００に加えて、アパーチャ本体８００の１つまたは複数の表面は、さらに、一体の波形表面８０３を含んでもよい。たとえば、図７Ｂに開示するように、波形表面８０３は、窓７０６の近くに配置されて、窓７０６の近くの表面積を効果的に拡大する。この拡大された表面積は、窓７０６の近傍のアパーチャ本体８００の熱伝達率を上げる。
【００８７】
ＶＩＩＩ．例示的なアパーチャ本体
図８Ａおよび８Ｂを参照して、アパーチャ本体８００のさらなる態様が開示される。図８Ａに開示するように、アパーチャ本体８００は、複数の外部表面を画定し、複数の外部表面は、それぞれ、Ｘ線管７００が少なくとも部分的に浸漬される（図６Ａを参照されたい）循環性冷媒６２０にさらされるように構成される。たとえば、アパーチャ本体８００は、それぞれが、循環性冷媒６２０に直接的にさらされるように構成される、外部前部表
面８０２、外部側部表面８０４および８０６、ならびに外部上部表面８０８を画定する。表面８０２〜８０８の表面積を合計すると、アパーチャ本体８００の外部表面の面積の少なくとも５０％が、Ｘ線管７００が少なくとも部分的に浸漬される循環性冷媒６２０に直接的にさらされるように構成されることになる。本明細書で使用される、句「アパーチャ本体８００の外部表面（ｔｈｅ  ｅｘｔｅｒｉｏｒ  ｓｕｒｆａｃｅｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ａｐｅｒｔｕｒｅ  ｂｏｄｙ  ８００）」は、アパーチャ本体８００によって完全に囲まれていないアパーチャ本体８００の表面を指す。たとえば、「アパーチャ本体８００の外部表面」は、以下で説明するように、アパーチャ８０１の内部表面も、内部冷媒通路８２４および８２６の内部表面も含まない。
【００８８】
さらに、アパーチャ本体８００はまた、冷媒６２０に対する直接的な曝露から比較的薄い伝導性材料によって隔てられるだけである、背部表面８１０および底部表面８１２を画定する。特に、背部表面８１０は、比較的薄い伝導性多岐管８１４によって、冷媒６２０に対する直接的な曝露から隔てられ、底部表面８１２は、比較的薄い伝導性板８１６によって、冷媒６２０に対する直接的な曝露から隔てられる。図８Ａに開示するように、多岐管８１４は、締結具８１８を使用してアパーチャ本体８００に取り付けられてもよく、板８１６は、締結具８２０を使用してアパーチャ本体に取り付けられてもよい。
【００８９】
したがって、アパーチャ本体８００は、Ｘ線管７００が少なくとも部分的に浸漬される循環性冷媒６２０（図６Ａを参照されたい）に直接的にさらされるようにそれぞれ構成される４つの外部表面（８０２、８０４、８０６、および８０８）と、Ｘ線管７００が少なくとも部分的に浸漬される冷媒６２０にそれぞれ多岐管８１４および板８１６を介して間接的にさらされる２つの外部表面（８１０および８１２）とを画定する。外部表面８０２、８０４、８０６、８０８、８１０、および８１２が、Ｘ線管７００が少なくとも部分的に浸漬される循環性冷媒６２０に直接的にまたは間接的にさらされるとき、循環性冷媒６２０は、後方散乱電子７０８ｂ（図６Ｂを参照されたい）の衝突によって生じたアパーチャ本体８００内の熱を、循環性冷媒６２０に伝達するように機能する。
【００９０】
図８Ａに開示されるように、アパーチャ本体８００は、さらに窓枠８２２を画定してもよく、Ｘ線管窓７０６（図７Ａを参照されたい）は、この窓枠８２２に取り付けられるように構成され、陽極７１０の焦点トラック７１２で生成されたＸ線７１２ａは、この窓枠８２２を通してアパーチャ本体８００を出る（図６Ｂを参照されたい）。さらに、アパーチャ本体８００は、第１および第２の内部冷媒通路８２４および８２６を画定する。第１および第２の内部冷媒通路８２４および８２６は、たとえば、放電加工（ＥＤＭ）を使用して形成されてもよく、放電加工（ＥＤＭ）は、複雑でかつ精密な通路幾何形状を可能にし、また、アパーチャ本体８００の種々の部分を共にろう接することによって通路を形成することに伴う困難さを回避する。第１の内部冷媒通路８２４は、窓枠８２２を囲み、第２の内部冷媒通路８２６は、アパーチャ８０１を囲む。しかし、一部の例示的な実施形態では、窓枠８２２が、アパーチャ本体８００から分離されてもよく、その実施形態では、第１の内部冷媒通路８２４の少なくとも一部分もまた、アパーチャ本体８００から分離されることになることが理解される。
【００９１】
さらに、図８Ａに開示するように、第１のフィン８２８は、第１および第２の内部冷媒通路８２４および８２６の重なっている部分内に配置されてもよい。さらに、第２のフィン８３０は、第２の内部冷媒通路８２６内に配置されてもよい。第１のフィン８２８および第２のフィン８３０は、オフセットフィンであるが、第１のフィン８２８および／または第２のフィン８３０は、代わりに、波形フィン、ルーバ付きフィン、穴あきフィン、ストレートフィン、またはその何らかの組合せなどの、他のタイプのフィンであってよいことが理解される。さらに、第１のフィン８２８および第２のフィン８３０だけが、図８Ａに開示されるが、１つのフィンセットだけ、または、３つ以上のフィンセットが、代わり
に、アパーチャ本体８００の第１および／または第２の内部冷媒通路内に挿入されてもよいことが理解される。第１のフィン８２８および第２のフィン８３０は第１および第２の内部冷媒通路８２４および８２６の内部表面の表面積を効果的に拡大し、したがって、これらの表面の熱伝達率を増加させる。
【００９２】
第１のフィン８２８は、種々の方法で、第１および第２の内部冷媒通路８２４および８２６の重なっている部分内に固定されてもよい。たとえば、第１のフィン８２８は、第１および第２の内部冷媒通路８２４および８２６の重なっている部分内に挿入され、その後、窪んだ形状を有するように、比較的薄い領域８３２（図７Ａを参照されたい）を内側に変形させることによって所定場所に固定されてもよい。この窪んだ形状は、比較的薄い領域８３２を、たとえば、適切な形状のツールおよびハンマで叩打することによって達成されてもよい。第１のフィン８２８は、これに加えて、または、これに代えて、第１および第２の内部冷媒通路８２４および８２６の重なっている部分の１つまたは複数の内部表面に第１のフィン８２８をろう接することによって所定場所に固定されてもよい。少なくとも一部の例示的な実施形態では、第１のフィン８２８を所定場所に固定するための窪んだ領域８３２の使用によって、第１のフィン８２８を所定場所にろう接する必要性を回避することができ、第１のフィン８２８の固定を簡単にできる。最後に、第１および第２の内部冷媒通路８２４および８２６の重なっている部分は、たとえば、締結具８３６を使用して板８３４をアパーチャ本体８００に取り付けることによって、Ｘ線管７００が少なくとも部分的に浸漬される冷媒６２０（図６Ａを参照されたい）から少なくとも部分的に封止されてもよい。これは、第１および第２の内部冷媒通路８２４および８２６を通って循環する冷媒６２０が、冷媒ポートＢ（図７Ａを参照されたい）を通ってＸ線管７００を出るまで、Ｘ線管７００が少なくとも部分的に浸漬される冷媒６２０（図６Ａを参照されたい）から隔てられたままになることを可能にする。
【００９３】
同様に、第２のフィン８３０は、種々の方法で第２の内部冷媒通路８２６内に固定されてもよい。たとえば、第２のフィン８３０は、第２の内部冷媒通路８２６内に挿入され、その後、たとえば、締結具８２０を使用して板８１６をアパーチャ本体８００に取り付けることによって、所定場所に固定されてもよい。板８１６の取り付けはまた、Ｘ線管７００が少なくとも部分的に浸漬される（図６Ａを参照されたい）冷媒６２０から、第２の内部冷媒通路８２６を少なくとも部分的に封止する。第２のフィン８３０がその中に配置される第２の内部冷媒通路８２６の部分は、アパーチャ本体８００に対する板８１６の取り付けが、板８１６とアパーチャ本体８００との間に第２のフィン８３０を挟むような寸法にされてもよい。第２のフィン８３０は、これに加えて、または、これに代えて、第２の内部冷媒通路８２６の１つまたは複数の内部表面に第２のフィン８３０をろう接することによって所定場所に固定されてもよい。
【００９４】
フィンは、これらの内部冷媒通路の一方または両方内にフィンを一体に形成することによって、第１および／または第２の内部冷媒通路８２４および８２６内に配置されてもよいことも理解される。たとえば、図６Ｂに開示するように、フィン８３１は、第１の内部冷媒通路８２４内に配置される。フィン８３１は、第１の内部冷媒通路８２４内に一体に形成される。フィン８３１は、たとえば、第１の内部冷媒通路８２４の機械加工中に、フィン８３１を機械加工することによって形成されてもよい。フィン８３１は、その後、多岐管８１４をアパーチャ本体８００に取り付けることによって、第１の内部冷媒通路８２４内で封止されうる。
【００９５】
図８Ｂに開示するように、冷媒６２０が、たとえば、ポートＦを通してアパーチャ本体８００内を循環するとき、ポートＥを通ってアパーチャ本体を出る前に、冷媒６２０の一部分は、第１の内部冷媒通路８２４を通って循環し、冷媒６２０の別の部分は、第２の内部冷媒通路８２６を通って循環することになる。冷媒６２０が、第１および第２の内部冷
媒通路８２４および８２６を通って流れ、第１および第２のフィン８２８および８３０を通過するため、循環性冷媒６２０は、後方散乱電子７０８ａ（図６Ｂを参照されたい）の衝突によって生じるアパーチャ本体８００内の熱を、循環性冷媒６２０に伝達するように機能する。さらに、少なくとも一部の例示的な実施形態では、冷媒６２０が、第１および第２の内部冷媒通路８２４および８２６を通って循環するとき、循環性冷媒６２０に対する、後方散乱電子７０８ａ（図６Ｂを参照されたい）の衝突によって生じるアパーチャ本体８００内の熱の伝達率を高めるために、冷媒６２０の沸騰が誘発されてもよい。
【００９６】
図６Ｂを再び参照して、第１および第２の内部冷媒通路８２４および８２６の重なっている部分に画定されるトレンチ８３８の態様が開示される。トレンチ８３８は、窓枠８２２に近接して画定され、第１および第２の内部冷媒通路８２４および８２６の重なっている部分と窓枠８２２との間の比較的薄い壁８４０を伸張するように機能する。アパーチャ本体８００は、Ｘ線管７００の作動中に加熱するにつれて、膨張し変形する傾向がある。比較的薄い壁８４０がＸ線管７００の作動中に膨張し変形するため、トレンチ８３８は、伸張した比較的薄い壁８４０の一部分が、トレンチ８３８内に膨張することを可能にする。こうして、トレンチ８３８は、たとえば、窓７０６、窓枠８２２、および窓７０６と窓枠８２２との間の結合部における応力を除去する。この応力の除去は、窓７０６の、割れなどの応力関連故障の可能性を低減する。
【００９７】
トレンチ８３８に対する１つの代替法は、比較的薄い壁付きの窓枠をアパーチャ本体８００の上部表面８０８の上に拡張させることであり、それが、同様に、たとえば、窓７０６、拡張した窓枠、および窓７０６と拡張した窓枠との間の結合部における応力を除去することになることが理解される。
【００９８】
継続して図６Ｂを参照して、窓枠８２２のさらなる態様が開示される。特に、窓枠８２２は、１つまたは複数の狭くなった部分８４２を含んでもよい。窓枠８２２の１つまたは複数の狭くなった部分８４２は、十分なＸ線７１２ａがＸ線管７００を出ることを可能にするのに十分な幅を依然として維持しながら、窓７０６の後方散乱電子による加熱を最小にし得る。
【００９９】
ＩＸ．アパーチャ本体の缶に対する例示的なろう接
図９を参照して、アパーチャ本体８００および缶７０４のさらなる態様が開示される。図９に開示するように、アパーチャ本体８００は、缶７０４によってそれぞれ画定される２つの対応する直交ろう接表面７０４ａおよび７０４ｂにろう接されるように構成される２つの直交ろう接表面８００ａおよび８００ｂを画定する。１つの例示的な実施形態では、このろう接は、直交ろう接表面８００ａおよび８００ｂならびに７０４ａおよび７０４ｂに対応する形状を有するろう接ワッシャ１０００を使用することによって達成され、これは、アパーチャ本体８００を缶７０４にろう接するプロセスを簡単にし得る。アパーチャ本体８００および缶７０４の直交ろう接表面上でのろう接は、Ｘ線管７００で実施される、逆Ｌ形状アパーチャ本体８００の複雑な幾何形状などの複雑な形状を可能にする。
【０１００】
少なくとも一部の例示的な実施形態では、アパーチャ本体８００および缶７０４の直交ろう接表面が、１つまたは複数の非直交ろう接表面と置換えられてもよいことが理解される。たとえば、単一の傾斜したろう接表面が、図９に開示する２重直交ろう接表面を置換えてもよい。さらに、角板（図示せず）が、真空の漏洩を防止するために、アパーチャ本体８００と缶７０４との間の直交ろう接界面に取り付けられてもよい。角板は、標準的な設計の一部として使用されてもよく、または、あるいは、界面における真空漏洩を補修するのに使用されてもよい。さらに、ろう接リザーバ（図示せず）が、直交ろう接界面で使用されて、アパーチャ本体８００と缶７０４との間のろう接結合部にさらなるろう接を提供してもよい。
【０１０１】
本発明は、本発明の精神または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で具現化されてもよい。述べる実施形態は、全ての点で、制限的でなく、単に例証的であるとして考えられる。したがって、本発明の範囲は、以下の説明ではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求項の均等物の意味および範囲内に入る全ての変更は、特許請求項の範囲内に包含される。
【図１Ｂ】
0005405413.tif 000002
【図２Ａ】
0005405413.tif 000003
【図２Ｂ】
0005405413.tif 000004
【図２Ｃ】
0005405413.tif 000005
【図３Ａ】
0005405413.tif 000006
【図３Ｂ】
0005405413.tif 000007
【図４Ａ】
0005405413.tif 000008
【図４Ｂ】
0005405413.tif 000009
【図５】
0005405413.tif 000010
【図６Ａ】
0005405413.tif 000011
【図８Ｂ】
0005405413.tif 000012
【図１Ａ】
0005405413.tif 000013
【図１Ｃ】
0005405413.tif 000014
【図６Ｂ】
0005405413.tif 000015
【図７Ａ】
0005405413.tif 000016
【図７Ｂ】
0005405413.tif 000017
【図８Ａ】
0005405413.tif 000018
【図９】
0005405413.tif 000019