(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出部から放出させた電子を該電子放出部と対向するグリッド電極を透過させ、該電子を陽極ターゲットに衝突させてＸ線を発生させるＸ線管であって、
前記電子放出部と前記グリッド電極との間に、前記グリッド電極と電気的に絶縁され、前記電子放出部と対向して配置されたゲッター電極を備え、
前記ゲッター電極の前記電子放出部との対向面の少なくとも一部に、非蒸発型ゲッターが形成されていることを特徴とするＸ線管。
【請求項２】
前記陽極ターゲットに電子を衝突させてＸ線を発生させる第一の電界形成モードと、
前記非蒸発型ゲッターに電子を衝突させてゲッターの活性化を行う第二の電界形成モードと、
を独立に制御して駆動可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線管。
【請求項３】
前記第一の電界形成モードに制御してＸ線を発生させるに当たり、前記電子放出部と前記グリッド電極との間の電界を電子放出閾値電界より高く、且つ、前記電子放出部と前記ゲッター電極との間の電界を前記電子放出閾値電界より低く設定し、
前記第二の電界形成モードに制御してゲッターの活性化を行うに当たり、前記電子放出部と前記グリッド電極との間の電界を電子放出閾値電界より低く、且つ、前記電子放出部と前記ゲッター電極との間の電界を前記電子放出閾値電界より高く設定し、
前記第一の電界形成モードと前記第二の電界形成モードとを、独立に制御して駆動可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載のＸ線管。
【請求項４】
前記第一の電界形成モードと前記第二の電界形成モードとは、時間的な重なりがなく駆動可能に構成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のＸ線管。
【請求項５】
前記電子放出部は、位置的に分離した第一の電子放出部と第二の電子放出部に画されており、
前記第一の電子放出部から放出された電子によって、前記第一の電界形成モードでのＸ
線を発生させると共に、
前記第二の電子放出部から放出された電子によって、前記第二の電界形成モードでの前記非蒸発型ゲッターを活性化させる、
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のＸ線管。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１項に記載のＸ線管と、該Ｘ線管における前記第一の電界形成モードと前記第二の電界形成モードを制御する高圧駆動電源と、を備えていることを特徴とするＸ線発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線管およびＸ線発生装置に関し、特に医療機器および産業機器分野における診断応用や非破壊Ｘ線撮影等に適用できる非蒸発型ゲッターを備えたＸ線管、これを搭載したＸ線発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子線管やＸ線管では、部材からの放出ガスによる真空度低下を回避するために、真空容器内にゲッター・ポンプ等が配設されている。
ゲッターには蒸発型ゲッターと非蒸発型ゲッターがあるが、何れも活性金属表面の化学吸着による排気作用を利用したものである。
蒸発型ゲッターは、種々の加熱手段によってＢａＡｌ4等のゲッター材料の蒸着膜を形成して使用されるが、本来的に再生不能であることや、広い蒸着面積を得るためにスペースが必要であること、等に問題点を有している。
また、非蒸発型ゲッターは、種々の加熱手段によってＴｉやＺｒ合金等のゲッター材料の表面を活性化させて使用されるが、材料コストや、ゲッター効率を向上させること、等に問題点を有している。
【０００３】
従来において、特許文献１ではグリッド電極表面に非蒸発型ゲッターを配設した電子線管（陰極線管）が提案されている。
この電子線管では、封止前のベーキングによってゲッターの活性化を行うと共に、動作中の電子線により活性化を行いながら連続的にゲッター機能を発現させるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３３１７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した非蒸発型ゲッターは、機能させるときの温度よりも十分高い温度で活性化した後に、使用するのがより好ましい使用方法である。
上記特許文献１の電子線管では、封止前のベーキングによってゲッターの活性化を行うと共に、動作中の電子線により活性化を行いながら連続的にゲッター機能を発現させている。
しかしながら、このような方法はゲッター効率の向上を図る上で、必ずしも好ましい方法とは言えない。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、非蒸発型ゲッターの効率の向上を図ることができ、長期にわたって均一で安定な特性を有するＸ線管およびＸ線発生装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、つぎのように構成したＸ線管およびＸ線発生装置を提供するものである。
本発明のＸ線管は、電子放出部から放出させた電子を該電子放出部と対向するグリッド電極を透過させ、該電子を陽極ターゲットに衝突させてＸ線を発生させるＸ線管であって、
前記電子放出部と前記グリッド電極との間に、前記グリッド電極と電気的に絶縁され、前記電子放出部と対向して配置されたゲッター電極を備え、
前記ゲッター電極の前記電子放出部との対向面の少なくとも一部に、非蒸発型ゲッターが形成されていることを特徴とする。
また、本発明のＸ線発生装置は、上記したいずれかに記載のＸ線管と、該Ｘ線管における前記第一の電界形成モードと前記第二の電界形成モードを制御する高圧駆動電源と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、非蒸発型ゲッターの効率の向上を図ることができ、長期にわたって均一で安定な特性を有するＸ線管およびＸ線発生装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態及び実施例１におけるＸ線管の構成を説明する模式図。
【図２】本発明の実施形態及び実施例１におけるＸ線管の電子放出部とグリッド電極との間の構成例について説明する断面模式図。
【図３】本発明と従来例における非蒸発型ゲッターの活性化方法を説明する図。図３（ａ）は従来例の電子線管の非蒸発型ゲッターの活性化方法を説明する図であり、図３（ｂ）は本発明のＸ線管に係わる非蒸発型ゲッターの活性化方法を説明する図。
【図４】本発明の実施例２におけるＸ線管の電子放出部とグリッド電極との間の構成例について説明する断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態におけるＸ線管およびＸ線発生装置について説明する。
なお、本実施形態について記載されている部材の材質、寸法、形状、相対配置、等を含むこれらの構成によって、本発明は何ら限定されるものではない。
まず、図１を用いて本実施形態におけるＸ線管の構成例について説明する。
本実施形態のＸ線管では、真空容器１２内に電子源が配置されている。
この電子源は、複数の電子源が配置されるようにしてもよく、その際、各電子源は独立に駆動制御を行うように構成することができる。
以下では、一つの電子源（Ｘ線源）に着目して構成の概略を説明する。
電子源としては電界によって電子放出を制御できるものであればよく、例えば冷陰極型電子源や傍熱型電子源等を好ましく用いることができる。
冷陰極型電子源は、円柱形状の基材２の上面に、電子放出部１を形成したものを使用することができる。
また、傍熱型電子源は、酸化バリウム等を含浸した多孔質タングステンペレットをヒーターによって加熱できる構成としたものを使用することができる。
このような電子源は、電子放出部１とグリッド電極３のギャップを規定するための突き当て部となるセラミック台座に固定され、グリッド電極３に近接して配設される。
電子放出部１とこの電子放出部と対向するグリッド電極３との間には、ゲッターを活性化するための構成部７が配設されている。
このゲッターを活性化するための構成部７は、後述する図２に示されるように、ゲッター電極５の電子放出部１との対向面の少なくとも一部に、非蒸発型ゲッター６を形成することにより構成される。
これにより、Ｘ線を発生させるモード（第一の電界形成モード）と、ゲッターの活性化を行うモード（第二の電界形成モード）とを、独立に制御して行うことができるように構成される。これらの詳細については後述する。
電子放出部１から電界電子放出された電子線はグリッド電極３を透過し、補助レンズ的なグリッド電極支持部材（上部）８およびレンズ電極９によって集束され、陽極ターゲット１０に加速衝突してＸ線を発生する。
陽極ターゲット１０は上下方向から重金属製のＸ線遮蔽板１１によって挟持されており、ここで不要なＸ線が遮蔽される。
さらに、真空容器にはＸ線取り出し方向にＸ線透過窓１３が形成され、ここからＸ線を真空容器外部に取り出す。
【００１１】
つぎに、図２を用いて、本実施形態のＸ線管における電子放出部１とグリッド電極３との間の構成の一例について説明する。
図２においては、図１に示した構成と同様の構成には同一の符号が付されている。
電子放出部１は、例えば冷陰極型電子源としてカーボンナノチューブやグラファイトナノファイバー等の炭素を主成分とするファイバーを好ましく使用することができる。
特に、ナノサイズの直径を有し、ファイバー径に対する長さの比が１０以上、より好ましくは１００以上のものを好適に使用することができる。
基材２は導電性を有することが必要であり、さらに真空容器内部材として、低蒸気圧（高融点）、低放出ガスを満足する材料であることが必要であり、例えばモリブデン、タンタル、タングステン等の金属材料を好適に使用することができる。
グリッド電極は基材と同様の材料を好ましく使用でき、さらに電子放出効率（利得）、印加電界の均一性、熱伝導等に注意して構造設計することが必要である。４はグリッド電極３とゲッター電極５を電気的に分離する絶縁層であり、グリッド電極３とゲッター電極５間の最大電圧差を考慮して、絶縁層の膜厚および沿面距離が決められる。
例えば、スクリーン印刷法により絶縁材料の厚膜をパターニングしたものを好適に使用することができる。
ゲッター電極はこれもスクリーン印刷法によりパターニングした導電性厚膜や、マスク蒸着等によりパターニングした導電性薄膜を好適に使用することができる。
６はチタンやジルコニウム合金等からなる非蒸発型ゲッターであり、材料の厚さや表面積等の排気速度に係わる設計項目は所望真空度から計算して決められる。
【００１２】
つぎに、図３を用いて、本実施形態のＸ線管に係わる非蒸発型ゲッターの活性化方法を、特許文献１に記載されている従来の電子線管との比較により説明する。
従来の電子線管では、非蒸発型ゲッターはグリッド電極表面の電子線透過孔を含む周辺部に形成されており、主電子線を発生すると同時に電子線加熱による活性化を行っていた（図３（ａ））。
しかしながら、この方法では活性化とガス吸着を同時に行うことになり、ゲッターの吸着能の一部を消尽してしまうことになるので効率が悪く、また主電子線束の外周部の電子線を利用した活性化では温度も十分高く設定することができない。そのため、ガス吸着性能（総量）に関しても十分とは言えない。
【００１３】
一方、本実施形態のＸ線管では、前述したゲッターを活性化するための構成部７が、ゲッター電極の電子放出部との対向面の少なくとも一部に、非蒸発型ゲッターを形成することにより構成されている。
そして、これらが電子放出部１とグリッド電極３との間に配設されている。
これにより、Ｘ線を発生させるモード（第一の電界形成モード）と、ゲッターの活性化を行うモード（第二の電界形成モード）とを、全く独立に制御して駆動可能とすることができる。
その際、図３（ｂ）に示されるように、Ｘ線を発生させるモードとゲッターの活性化を行うモードとは、全く時間的な重なりがなく制御して駆動することができる。
したがって、Ｘ線を発生していない状況のもとで、すなわち真空度が悪化していない状況のもとで、ゲッターを活性化することができることから、ゲッター効率を大きく向上させることが可能となる。
さらに、十分な電子線をゲッターに照射することが可能になるので、ゲッターの活性化温度も十分高く設定することができ、ガス吸着性能も大幅に向上させることが可能となる。
【００１４】
以上の本実施形態の構成によれば、電界放出型陰極を用いた電子線管において電子線による非蒸発型ゲッターの活性化とそのゲッタリング動作を独立に制御して行うことにより、ゲッター効率を向上させることが可能となる。
本実施形態においては、これらのＸ線管と、該Ｘ線管における上記した第一の電界形成モードと第二の電界形成モードを制御する高圧駆動電源と、を備えたＸ線発生装置を構成することができる。
そして、Ｘ線管部材からの放出ガスを効率よく排気して高真空を維持できるので、長期にわたり高真空を維持し、均一で安定な特性を有するＸ線管及びＸ線発生装置を実現することができる。
さらに、適宜選択可能な非蒸発型ゲッターの種類が増え、また量的な削減も可能になるので、良好な特性を有するＸ線管およびＸ線発生装置を低コストで実現することができる。
【実施例】
【００１５】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、Ｘ線管およびＸ線管における電子放出部とグリッド電極との間の構成として、上記実施形態における図１および図２に示されたものと、基本構成において同様のものを用いた例について説明する。
基材２には円柱形状のモリブデン製ピンが使用され、この上面にＸｉｎｔｅｋ社製カーボンナノチューブからなる電子放出部１が製膜される。
Ｘｉｎｔｅｋ社製カーボンナノチューブは電子放出の閾値電界が略２Ｖ／μｍであり、Ｘ線源用電子源として好適に用いることができる。
グリッド電極３は板厚２００μｍのタングステン板に開口率６０％で電子線透過孔を形成したものである。
グリッド電極片面にはスクリーン印刷により厚さ１００μｍの絶縁層、さらにゲッター電極が形成され、このゲッター電極の少なくとも一部にジェットプリンティングにより非蒸発型ゲッターが形成される。
本実施例ではジルコニウムとバナジウムを９９．５：０．５の重量比で合金化した材料が使用されている。
電子放出部（カソード）とグリッド電極間のギャップは２００μｍで固定され、さらにレンズ電極９、Ｘ線遮蔽部材１１で挟持された陽極ターゲット１０等を真空容器内に配設して、本実施例のＸ線管が形成される。
なお、後述する比較評価のためにＸ線管内部の圧力を計測するための真空計（不図示）も併せて設置されている。
【００１６】
（比較例）
比較例として、グリッド電極表面に非蒸発型ゲッターを直接形成したものを作製した。
そして、これらを同一の真空容器内に設置して同様の条件〔カソード電流５ｍＡ（ＤＣ）で１分保持〕で電子放出させたときの最大圧力からの圧力減少率（ゲッターの吸着速度）を評価した。
ここで、本実施例では、第一の電界形成モードによりＸ線を発生させる電子放出に先立ち、第二の電界形成モードにより非蒸発型ゲッターの活性化を行っている。
すなわち、電子放出部とグリッド電極との間の電界を電子放出閾値電界より低く、且つ、電子放出部と前記ゲッター電極との間の電界を電子放出閾値電界より高く設定し、活性化を行っている。
具体的には、カソード−グリッド電極間電界を０に設定し、且つ、カソード−ゲッター電極間電界を５Ｖ／μｍに設定し、２ｍＡ（１Ｗ）の電子線により１０分間の活性化を行っている。
このとき非蒸発型ゲッターの温度は約６００℃以上にまで上昇する。
この後、ゲッター温度が室温まで低下して真空度も十分に安定した時点で、
第一の電界形成モードに制御してＸ線を発生させるに当たり、前記電子放出部と前記グリッド電極との間の電界を電子放出閾値電界より高く、且つ、前記電子放出部と前記ゲッター電極との間の電界を前記電子放出閾値電界より低く設定した。
具体的には、カソード−グリッド電極間電界を５Ｖ／μｍに設定し、且つ、カソード−ゲッター電極間電界を０に設定し、５ｍＡ（５Ｗ）の電子線を出した。
これを、さらに電界によって加速し、陽極ターゲットに衝突させることによりＸ線を発生させた。
【００１７】
これらの結果から、本実施例における非蒸発型ゲッターの吸着速度が０．３ｌ／ｓｅｃ・ｃｍ2であるのに対し、比較例では０．２ｌ／ｓｅｃ・ｃｍ2であり、本実施例は比較例に対して大幅にゲッタリング効率が向上していることが明らかとされた。
【００１８】
［実施例２］
本実施例２では、図４を用いて、電子放出部を第一の電子放出部と第二の電子放出部に分離し、位置的に画されるように構成した場合の例について説明する。図４に示されているとおり、実施例１と異なるのは電子放出部１をＸ線発生に作用する電子を電界電子放出する第一の電子放出部１−ａと、非蒸発型ゲッターの活性化に作用する電子を電界電子放出する第二の電子放出部１−ｂに分離した点である。
第一の電子放出部と第二の電子放出部は異なる材料や形態であっても構わないが、本実施例では同じ材料を使用している。
このようにして電子放出部の機能分離をすることにより、第一の電子放出部への駆動負荷が減少し、さらに安定した性能を有する長寿命のＸ線管を実現することができる。
【符号の説明】
【００１９】
１：電子放出部
１−ａ：第一の電子放出部
１−ｂ：第二の電子放出部
２：基材
３：グリッド電極
４：絶縁層
５：ゲッター電極
６：非蒸発型ゲッター
７：ゲッターを活性化するための構成部
８：グリッド電極支持部材
９：レンズ電極
１０：陽極ターゲット
１１：Ｘ線遮蔽板
１２：真空容器
１３：Ｘ線透過窓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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