(57)【要約】      （修正有）【課題】筐体からのアルカリイオンの析出を抑制することにより、安定した動作を実現できるＸ線照射源及びＸ線管を提供する。【解決手段】Ｘ線照射源では、Ｘ線管２１の筐体５１の壁部のうち、アルカリを含むガラスによって形成された対向壁部５１ｂが、いずれも負の高電圧が印加されるフィラメント５２と電界制御電極７１とによって挟まれている。【効果】このような構成により、対向壁部に電界が生じることが抑制され、アルカリイオンがガラスから析出することが抑えられる。したがって、フィラメントや、グリッド、ターゲット等の異なる電位の電極間における電位関係の変化が抑制され、所望のＸ線量を保持することができないといった不具合を生じることなく、安定した動作を維持することが可能となる。【選択図】図６
2014146495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負の高電圧が印加される陰極と、前記陰極からの電子の入射によってＸ線を発生させるターゲットと、前記陰極と前記ターゲットとを収容すると共に前記ターゲットから発生した前記Ｘ線を外部に出射させる出力窓を有する筐体とを有するＸ線管と、
前記陰極に印加される前記負の高電圧を発生させる電源部と、を備え、
前記筐体は、前記出力窓が設けられた窓用壁部と、前記窓用壁部に接合されて前記陰極及び前記ターゲットを収容する収容空間を形成する本体部と、を有し、
前記本体部は、前記窓用壁部と対向して配置され、アルカリを含むガラスによって形成された対向壁部を有し、
前記対向壁部の外面側には、前記電源部から前記陰極に供給される前記負の高電圧と略同等の負の高電圧が印加される電界制御電極が配置されていることを特徴とするＸ線照射源。
【請求項２】
前記陰極は、前記対向壁部の内面に沿って延在しており、
前記電界制御電極は、前記陰極と対向するように前記対向壁部の外面に沿って延在していることを特徴とする請求項１記載のＸ線照射源。
【請求項３】
前記陰極の電子放出部は、前記対向壁部から離間しており、
前記電子放出部と前記対向壁部との間には、前記電源部から前記陰極に供給される前記負の高電圧と略同等の負の高電圧が印加される背面電極が前記陰極と対向するように配置され、
前記電界制御電極は、前記背面電極と対向するように前記対向壁部の外面に沿って延在していることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線照射源。
【請求項４】
前記電界制御電極は、前記対向壁部の外面全体を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のＸ線照射源。
【請求項５】
前記電界制御電極は、前記対向壁部の外面に密着していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のＸ線照射源。
【請求項６】
前記電源部が載置された回路基板を更に備え、
前記筐体は、前記電界制御電極と前記回路基板との間に配置された絶縁性部材を介して前記回路基板に載置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のＸ線照射源。
【請求項７】
前記電源部が載置された回路基板を更に備え、
前記電界制御電極は、前記回路基板上に形成されたパターン電極であり、
前記筐体は、前記パターン電極を介して前記回路基板に載置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のＸ線照射源。
【請求項８】
前記電源部が載置された回路基板を更に備え、
前記回路基板には、前記筐体を嵌合可能な貫通孔が形成され、
前記筐体は、前記対向壁部及び前記電界制御電極を覆うように設けられた絶縁性被覆部によって、前記貫通孔に嵌め込まれた状態で前記回路基板に保持されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のＸ線照射源。
【請求項９】
負の高電圧が印加される陰極と、
前記陰極からの電子の入射によってＸ線を発生させるターゲットと、
前記陰極と前記ターゲットとを収容すると共に前記ターゲットから発生した前記Ｘ線を外部に出射させる出力窓を有する筐体と、を有し、
前記筐体は、前記出力窓が設けられた窓用壁部と、前記窓用壁部に接合されて前記陰極及び前記ターゲットを収容する収容空間を形成する本体部と、を有し、
前記本体部は、前記窓用壁部と対向して配置され、アルカリを含むガラスによって形成された対向壁部を有し、
前記対向壁部の外面には、前記陰極に供給される前記電圧と略同等の負の高電圧が印加される電界制御電極が設けられていることを特徴とするＸ線管。
【請求項１０】
前記陰極は、前記対向壁部の内面に沿って延在しており、
前記電界制御電極は、前記陰極と対向するように前記対向壁部の外面に沿って延在していることを特徴とする請求項９記載のＸ線管。
【請求項１１】
前記陰極の電子放出部は、前記対向壁部から離間しており、
前記電子放出部と前記対向壁部との間には、前記陰極に供給される前記負の高電圧と略同等の負の高電圧が印加される背面電極が前記陰極と対向するように配置され、
前記電界制御電極は、前記背面電極と対向するように前記対向壁部の外面に沿って延在していることを特徴とする請求項９又は１０記載のＸ線管。
【請求項１２】
前記電界制御電極は、前記対向壁部の外面全体を覆うように配置されていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項記載のＸ線管。
【請求項１３】
前記電界制御電極は、前記対向壁部の外面に密着していることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項記載のＸ線管。
【請求項１４】
前記電界制御電極を覆うように絶縁性部材が更に設けられていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項記載のＸ線管。
【請求項１５】
前記絶縁性部材は、絶縁性材料からなるシート状部材であり、
前記電界制御電極は、前記シート状部材上に配置されていることを特徴とする請求項１４記載のＸ線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線照射源及びＸ線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線照射窓を有する筐体内にＸ線管や高圧発生モジュールなどを組み込んで構成されたＸ線照射源が開発されている。例えば特許文献１に記載の工業用Ｘ線発生装置では、昇圧回路の高圧側とＸ線管の陰極とが近接して配置されている。また、例えば特許文献２に記載の軟Ｘ線発生装置では、エミッタの表面に所定の粒径のダイヤモンド粒子からなる薄膜が設けられている。この装置では、Ｘ線管の筐体全体がアルミで形成されており、Ｘ線管のカソード配置面の外側に金属部材が位置した構成となっている。
【０００３】
以上のようなＸ線照射源においては、Ｘ線管の給電端子との熱膨張係数を合わせる観点から、例えばソーダライムガラスといったアルカリを含むガラスを筐体の底板等に用いることが考えられる。このようなガラスの熱膨張係数は、Ｘ線管内に配置される各種の電極や封止材料との熱膨張係数と近いため、真空保持性能の高い真空筐体を形成することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−４９１２３号公報
【特許文献２】特開２００７−３０５５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、Ｘ線管の筐体にアルカリを含むガラスを用いる場合、負の高電圧が印加される陰極等の高圧部と、低電圧（或いは接地電位）が印加される各種の制御回路等の低圧部とでガラスが挟まれると、高圧部の電位に引き寄せられてアルカリイオンがガラスから析出することがある。このようなアルカリイオンの析出が生じ、Ｘ線管内の電極等にアルカリイオンが付着すると、各電極間の電位関係が変化するため、所望のＸ線量を保持することができないといった不具合が生じるおそれがあることが分かった。
【０００６】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、筐体からのアルカリイオンの析出を抑制することにより、安定した動作を実現できるＸ線照射源及びＸ線管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題の解決のため、本発明に係るＸ線照射源は、負の高電圧が印加される陰極と、陰極からの電子の入射によってＸ線を発生させるターゲットと、陰極とターゲットとを収容すると共に前記ターゲットから発生したＸ線を外部に出射させる出力窓を有する筐体とを有するＸ線管と、陰極に印加される負の高電圧を発生させる電源部と、を備え、筐体は、出力窓が設けられた窓用壁部と、窓用壁部に接合されて陰極及びターゲットを収容する収容空間を形成する本体部と、を有し、本体部は、窓用壁部と対向して配置され、アルカリを含むガラスによって形成された対向壁部を有し、対向壁部の外面側には、電源部から陰極に供給される負の高電圧と略同等の負の高電圧が印加される電界制御電極が配置されていることを特徴としている。
【０００８】
このＸ線照射源では、Ｘ線管の筐体の壁部のうち、アルカリを含むガラスによって形成された対向壁部が、いずれも負の高電圧が印加される陰極と電界制御電極とによって挟まれている。このような構成により、対向壁部に電界が生じることが抑制され、アルカリイオンがガラスから析出することが抑えられる。したがって、アルカリイオンの付着による各電極間の電位関係の変化が抑制され、所望のＸ線量を保持することができないといった不具合が生じることなく、安定した動作を維持することが可能となる。
【０００９】
また、陰極は、対向壁部の内面に沿って延在しており、電界制御電極は、陰極と対向するように対向壁部の外面に沿って延在していることが好ましい。陰極が延在する場合には対向壁部でのアルカリイオンの析出も生じ易くなるが、電界制御電極を陰極と対向させることで、アルカリイオンの析出を好適に抑制できる。
【００１０】
また、陰極の電子放出部は、対向壁部から離間しており、電子放出部と対向壁部との間には、電源部から陰極に供給される負の高電圧と略同等の負の高電圧が印加される背面電極が陰極と対向するように配置され、電界制御電極は、背面電極と対向するように対向壁部の外面に沿って延在していることが好ましい。電子放出部が対向壁部と直接的に面していると、対向壁部が帯電して電位が不安定となり、電子の放出も不安定になる場合が考えられる。したがって、背面電極を陰極と対向して配置することにより、かかる不具合を防止できる。一方、対向壁部により近い背面電極が形成する電界によって対向壁部でのアルカリイオンの析出が生じ易くなるが、電界制御電極と背面電極とを対向させることで、安定した電子放出を実現しつつ、アルカリイオンの析出をより好適に抑制できる。
【００１１】
また、電界制御電極は、対向壁部の外面全体を覆うように配置されていることが好ましい。この場合、対向壁部に電界が生じることをより確実に抑制できる。
【００１２】
また、電界制御電極は、対向壁部の外面に密着していることが好ましい。この場合、対向壁部に電界が生じることをより確実に抑制できる。
【００１３】
また、電源部が載置された回路基板を更に備え、筐体は、電界制御電極と回路基板との間に配置された絶縁性部材を介して回路基板に載置されていることが好ましい。この場合、電界制御電極と回路基板との間の電気的な影響を抑制しつつ、Ｘ線管を安定して固定できる。
【００１４】
また、電源部が載置された回路基板を更に備え、電界制御電極は、回路基板上に形成されたパターン電極であり、筐体は、パターン電極を介して回路基板に載置されていることが好ましい。この場合、Ｘ線管を回路基板に固定するだけで電界制御電極を所望の位置に配置できる。また、電界制御電極への給電を安定して実施できる。
【００１５】
また、電源部が載置された回路基板を更に備え、回路基板には、筐体を嵌合可能な貫通孔が形成され、筐体は、対向壁部及び電界制御電極を覆うように設けられた絶縁性被覆部によって、貫通孔に嵌め込まれた状態で回路基板に保持されていることが好ましい。この場合、電界制御電極と回路基板との間の電気的な影響を抑制すると同時にＸ線管を安定して固定できる。また、貫通孔に筐体を嵌め込む分、Ｘ線照射源を小型化できる。
【００１６】
また、本発明に係るＸ線管は、負の高電圧が印加される陰極と、陰極からの電子の入射によってＸ線を発生させるターゲットと、陰極とターゲットとを収容すると共にターゲットから発生したＸ線を外部に出射させる出力窓を有する筐体と、を有し、筐体は、出力窓が設けられた窓用壁部と、窓用壁部に接合されて陰極及びターゲットを収容する収容空間を形成する本体部と、を有し、本体部は、窓用壁部と対向して配置され、アルカリを含むガラスによって形成された対向壁部を有し、対向壁部の外面には、陰極に供給される電圧と略同等の負の高電圧が印加される電界制御電極が設けられていることを特徴している。
【００１７】
このＸ線管では、筐体の壁部のうち、アルカリを含むガラスによって形成された対向壁部が、いずれも負の高電圧が印加される陰極と電界制御電極とによって挟まれている。このような構成により、対向壁部に電界が生じることが抑制され、アルカリイオンがガラスから析出することが抑えられる。したがって、アルカリイオンの付着による各電極間の電位関係の変化が抑制され、所望のＸ線量を保持することができないといった不具合が生じることなく、安定した動作を維持することが可能となる。
【００１８】
また、陰極は、対向壁部の内面に沿って延在しており、電界制御電極は、陰極と対向するように対向壁部の外面に沿って延在していることが好ましい。陰極が延在する場合には対向壁部でのアルカリイオンの析出も生じ易くなるが、電界制御電極を陰極と対向させることで、アルカリイオンの析出を好適に抑制できる。
【００１９】
また、陰極の電子放出部は、対向壁部から離間しており、電子放出部と対向壁部との間には、陰極に供給される負の高電圧と略同等の負の高電圧が印加される背面電極が陰極と対向するように配置され、電界制御電極は、背面電極と対向するように対向壁部の外面に沿って延在していることが好ましい。電子放出部が対向壁部と直接的に面していると、対向壁部が帯電して電位が不安定となり、電子の放出も不安定になる場合が考えられる。したがって、背面電極を陰極と対向して配置することにより、かかる不具合を防止できる。一方、対向壁部により近い背面電極が形成する電界によって対向壁部でのアルカリイオンの析出が生じ易くなるが、電界制御電極と背面電極とを対向させることで、安定した電子放出を実現しつつ、アルカリイオンの析出をより好適に抑制できる。
【００２０】
また、電界制御電極は、対向壁部の外面全体を覆うように配置されていることが好ましい。この場合、対向壁部に電界が生じることをより確実に抑制できる。
【００２１】
また、電界制御電極は、対向壁部の外面に密着していることが好ましい。この場合、対向壁部に電界が生じることをより確実に抑制できる。
【００２２】
また、電界制御電極を覆うように絶縁性部材が更に設けられていることが好ましい。この場合、Ｘ線管を載置する際の電気的絶縁性を良好に確保できる。
【００２３】
さらに、絶縁性部材は、絶縁性材料からなるシート状部材であり、電界制御電極は、シート状部材上に配置されていることが好ましい。この場合、電界制御電極の電気的絶縁性を良好に保ちつつ、電界制御電極を対向壁部に外面により密着させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、筐体からのアルカリイオンの析出を抑制することにより、安定した動作を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＸ線照射源を含んで構成されるＸ線照射装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示したＸ線照射装置の機能的な構成要素を示すブロック図である。
【図３】図１に示したＸ線照射源の斜視図である。
【図４】図３の平面図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】Ｘ線管と回路基板との結合状態を示す断面図である。
【図７】図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】図６に示したＸ線管を底面側から見た図である。
【図９】変形例に係るＸ線照射源を示す平面図である。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るＸ線照射源におけるＸ線管と回路基板との結合状態を示す断面図である。
【図１２】図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【図１３】図１１に示したＸ線管を底面側から見た図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係るＸ線照射源におけるＸ線管と回路基板との結合状態を示す断面図である。
【図１５】図１４におけるＸＶ−ＸＶ線断面図である。
【図１６】本発明の効果確認試験結果を示す図であり、（ａ）は比較例、（ｂ）は実施例の結果である。
【図１７】本発明の別の効果確認試験結果を示す図であり、（ａ）は比較例、（ｂ）は実施例の結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら、本発明に係るＸ線照射源及びＸ線管の好適な実施形態について詳細に説明する。
［第１実施形態］
【００２７】
図１は、本発明の第１実施形態に係るＸ線照射源を含んで構成されるＸ線照射装置を示す斜視図である。同図に示すＸ線照射装置１は、例えば大型ガラスを取り扱う製造ラインにおいてクリーンルーム等に設置され、Ｘ線の照射によって大型ガラスの除電を行うフォトイオナイザ（光照射式除電装置）として構成されている。このＸ線照射装置１は、Ｘ線を照射するＸ線照射源２と、Ｘ線照射源２を制御するコントローラ３とを備えて構成されている。
【００２８】
図２は、Ｘ線照射装置１の機能的な構成要素を示すブロック図である。同図に示すように、コントローラ３は、制御回路１１を含んで構成されている。制御回路１１は、例えばＸ線照射源２に内蔵されるＸ線管２１に向けて電力を供給する電源回路、Ｘ線管２１に向けて駆動及び停止を制御する制御信号を送信する制御信号送信回路などを含んで構成されている。この制御回路１１は、接続ケーブルＣによってＸ線照射ユニット２と接続されている。
【００２９】
次に、上述したＸ線照射源２の構成について詳細に説明する。
【００３０】
図３は、図１に示したＸ線照射源の斜視図である。また、図４は、図３の平面図であり、図５は、図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。図３〜図５に示すように、Ｘ線照射源２は、金属製の略直方体形状の筐体３１内に、Ｘ線管２１及び高圧発生モジュール２２と、Ｘ線管２１及び駆動回路２３の少なくとも一部が搭載される第１の回路基板３２と、高圧発生モジュール２２が搭載される第２の回路基板３３とを有している。
【００３１】
筐体３１は、図３及び図４に示すように、Ｘ線管２１から発生したＸ線を外部に向けて出射させる出力窓３４が形成された長方形状の壁部３１ａ、及びこの壁部３１ａの各辺に設けられた側壁部３１ｂを有して一面側が開口する本体部３５と、壁部３１ａに対向し、本体部３５の開口部分を塞ぐように取り付けられた蓋部３１ｃとを備えている。出力窓３４は、壁部３１ａの略中央部分において、筐体３１の長手方向に沿って長方形状に形成された開口部によって構成されている。
【００３２】
Ｘ線管２１は、図５に示すように、筐体３１に比べて十分に小さい略直方体形状の筐体５１内に、電子ビームを発生させるフィラメント（陰極）５２と、電子ビームを加速させるグリッド５３と、電子ビームの入射に応じてＸ線を発生させるターゲット５４とを有している。筐体５１は、出力窓５７が設けられた窓用壁部５１ａと、窓用壁部５１ａに接合されてフィラメント５２、グリッド５３、及びターゲット５４を収容する収容空間を形成する本体部とを備えている。この本体部は、当該窓用壁部５１ａに対向する対向壁部５１ｂと、窓用壁部５１ａ及び対向壁部５１ｂの外縁に沿う側壁部５１ｃとによって構成されている。窓用壁部５１ａは、例えばステンレス等の金属板によって形成されている。対向壁部５１ｂは、例えばソーダライムガラスやホウケイ酸ガラスといったアルカリ（ここではナトリウム）を含むガラス等の絶縁性材料によって形成されている。また、側壁部５１ｃは、例えばガラス等の絶縁性材料によって形成されている。
【００３３】
側壁部５１ｃの高さは、窓用壁部５１ａ及び対向壁部５１ｂの長手方向の長さよりも小さくなっている。つまり、筐体５１は、窓用壁部５１ａ及び対向壁部５１ｂを平板平面に見立てることができるような、平板状の略直方体形状となっている。窓用壁部５１ａの略中央部分には、Ｘ線出射窓３４に比べて一回り小さい開口部５１ｄが筐体５１の長手方向（窓用壁部５１ａ及び対向壁部５１ｂの長手方向）に沿って長方形状に形成されている。この開口部５１ｄは、出力窓５７を構成する。
【００３４】
フィラメント５２は、対向壁部５１ｂ側に配置され、グリッド５３は、フィラメント５２とターゲット５４との間に配置されている。フィラメント５２及びグリッド５３には、それぞれ複数の給電ピン５５（図７参照）が接続されている。給電ピン５５は、側壁部５１ｃと対向壁部５１ｂとの間を通って筐体５１の幅方向の両側にそれぞれ突出し、第１の回路基板３２上の配線部３８に電気的に接続されている。この配線部３８は、高圧発生モジュール２２に電気的に接続され、本発明における電源部の一部を構成している。フィラメント５２には、配線部３８及び給電ピン５５を介し、例えば−５ｋＶ程度の負の高電圧が高圧発生モジュール２２から印加される。
【００３５】
また、フィラメント５２の電子放出部５２ａは、対向壁部５１ｂから離間しており、電子放出部５２ａと対向壁部５１ｂとの間には、フィラメント５２と対向するように背面電極５８が配置されている。背面電極５８は、その長手方向がフィラメント５２の電子放出部５２ａに沿って延びると共に、その短手方向がフィラメント５２の径に対して十分に大きな長さを有するような矩形状に形成され（図８参照）、対向壁部５１ｂの内面に密着して載置された状態で配置されている。背面電極５８には、フィラメント５２に接続される給電ピン５５とは別の複数の給電ピン５５が接続されており、フィラメント５２と同様に、配線部３８及び給電ピン５５を介して−５ｋＶ程度の負の高電圧が高圧発生モジュール２２から印加される。
【００３６】
一方、窓用壁部５１ａの外面側には、図５に示すように、開口部５１ｄを封止するように、例えばチタンなど、Ｘ線透過性が良く且つ導電性を備えた材料からなる長方形状の窓材５６が密着固定され、ターゲット５４で発生したＸ線をＸ線管２１の外部へ出力させる出力窓５７が構成されている。なお、例えばタングステンなどからなるターゲット５４は、窓材５６の内面に形成されている。
【００３７】
筐体３１内でのＸ線管２１、高圧発生モジュール２２、第１の回路基板３２、及び第２の回路基板３３の固定には、図５に示すように、スペーサ部材６０が採用されている。スペーサ部材６０は、例えばセラミックによって棒状に形成され、非導電性を呈している。スペーサ部材６０は、筐体３１における蓋部３１ｃの内面側に立設され、Ｘ線管２１を搭載した第１の回路基板３２と高圧発生モジュール２２を搭載した第２の回路基板３３とを略平行に支持している。このような構造が設けられた蓋部３１ｃは、Ｘ線管２１の出力窓５７が筐体３１のＸ線出射窓３４から露出するように位置合わせされ、本体部３５に固定されている。
【００３８】
一方、Ｘ線管２１と第１の回路基板３２との固定にあたっては、図６及び図７に示すように、電界制御電極７１と、絶縁シート（絶縁性部材）７２と、絶縁スペーサ（絶縁性部材）７３とが用いられている。電界制御電極７１は、導電性を有する面状の部材であり、例えば銅などからなる導電性テープ等の薄膜や板状の金属部材等である。電界制御電極７１は、テープの接着部を用いて対向壁部５１ｂの外面側に密着して貼り付けられており、フィラメント５２及び背面電極５８と同様に、−５ｋＶ程度の負の高電圧が高圧発生モジュール２２から印加される。これにより、アルカリを含むガラスによって形成された対向壁部５１ｂが、Ｘ線管２１の内部で負の高電圧が印加されるフィラメント５２及び背面電極５８と、Ｘ線管２１の外部で負の高電圧が印加される電界制御電極７１とによって挟まれた状態となっている。
【００３９】
電界制御電極７１は、少なくとも背面電極５８の全体と対向する（全体を含む）領域に配置されていることが好ましい。本実施形態における電界制御電極７１は、例えば図８に示すように、対向壁部５１ｂと等幅で対向壁部５１ｂの長手方向にフィラメント５２の両端部よりも外側の位置まで延びており、フィラメント５２の全体と対向している。図８の例では、電界制御電極７１の両端部は、対向壁部５１ｂの両端部までは到達していないが、電界制御電極７１が対向壁部５１ｂの全面にわたって形成されていてもよい。
【００４０】
絶縁シート７２は、絶縁性材料からなるシート部材であり、例えばシリコーンゴムからなるシート状の部材である。絶縁シート７２は、例えば図８に示すように対向壁部５１ｂの平面形状と略同形の長方形状をなしており、テープによる接着や自己融着性の接着を用いて電界制御電極７１を覆うように電界制御電極７１及び対向壁部５１ｂの外面側に密着して貼り付けられている。
【００４１】
絶縁スペーサ７３は、絶縁性材料からなるブロック状の部材であり、例えばシリコーンゴムからなる。絶縁スペーサ７３は、例えば背面電極５８よりも一回り小さい扁平な略直方体形状をなし、絶縁シート７２及び第１の回路基板３２の略中央部分にそれぞれ接着されている。この絶縁スペーサ７３により、Ｘ線管２１は、絶縁シート７２が配線部３８に接しない程度に第１の回路基板３２から離間した状態となっている。
【００４２】
以上のような構成を有するＸ線照射源２では、Ｘ線管２１の筐体５１の壁部のうち、アルカリを含むガラスによって形成された対向壁部５１ｂが、いずれも負の高電圧が印加されるフィラメント５２と電界制御電極７１とによって挟まれている。このような構成により、対向壁部５１ｂに電界が生じることが抑制され、アルカリイオンがガラスから析出することが抑えられる。
アルカリイオンがガラスから析出すると、以下のような不具合が生じる。例えば析出したアルカリイオンが筐体５１の内壁面等の絶縁部材の表面に付着すると、耐電圧能が低下する可能性がある。このため、フィラメント５２や、グリッド５３、ターゲット５４等の異なる電位の電極間における耐電圧能も低下し、各電極間にＸ線管２１を駆動させるために必要な電圧を印加することが困難となる可能性がある。また、析出したアルカリイオンがグリッド５３に付着すると、グリッド５３を構成する材料と付着したアルカリイオンとの仕事関数の違いによって、フィラメント５２との間の電位関係に変化が生じる可能性があり、フィラメント５２から安定して電子を取り出すことが困難になる可能性がある。
したがって、電界制御電極７１によって対向壁部５１ｂに電界が生じることが抑制され、アルカリイオンがガラスから析出することが抑えられることで、フィラメント５２や、グリッド５３、ターゲット５４等の異なる電位の電極間における電位関係の変化が抑制され、所望のＸ線量を保持することができないといった不具合が生じることなく、安定した動作を維持することが可能となる。また、析出したアルカリイオンがフィラメント５２に付着すると、フィラメント５２の表面状態が変化するために電子放出能も変化する可能性があるが、アルカリイオンがガラスから析出することを抑えることで、このような不具合も抑制することができる。
【００４３】
Ｘ線照射源２では、フィラメント５２が対向壁部５１ｂの内面に沿って長手方向に延在しており、電界制御電極７１は、フィラメント５２の全体と対向するように対向壁部５１ｂの外面に密着している。フィラメント５２が延在する場合には対向壁部５１ｂでのアルカリイオンの析出も生じ易くなるが、電界制御電極７１をフィラメント５２の全体と対向させることで、アルカリイオンの析出を好適に抑制できる。また、電界制御電極７１を対向壁部５１ｂに密着させることで、電界の抑制効果をより高めることができる。なお、図８に示したように、電界制御電極７１が対向壁部５１ｂの両端部まで到達していない場合には、高電圧領域の形成範囲を抑えることができる。一方、電界制御電極７１を対向壁部５１ｂの外面全体にわたって形成する場合には、電界制御電極７１の面積が十分に確保され、対向壁部５１ｂに電界が生じることをより確実に抑制できる。
【００４４】
また、Ｘ線照射源２では、フィラメント５２の電子放出部５２ａが対向壁部５１ｂから離間しており、電子放出部５２ａと対向壁部５１ｂとの間に、高圧発生モジュール２２からフィラメント５２に供給される負の高電圧と略同等の負の高電圧が印加される背面電極５８がフィラメント５２と対向するように配置されている。また、電界制御電極７１は、背面電極５８と対向するように対向壁部５１ｂの外面に沿って延在している。電子放出部５２ａが対向壁部５１ｂと直接的に面していると、対向壁部５１ｂが帯電して電位が不安定となり、電子の放出も不安定になる場合が考えられる。したがって、背面電極５８をフィラメント５２と対向して配置することにより、かかる不具合を防止できる。一方、フィラメント５２と比較してより対向壁部５１ｂに近い背面電極５８が形成する電界によって、対向壁部５１ｂでのアルカリイオンの析出が生じ易くなる。そこで、本実施形態では、電界制御電極７１と背面電極５８とを対向させることで、安定した電子放出を実現しつつ、対向壁部５１ｂからのアルカリの析出をより確実に抑えることが可能となる。
【００４５】
また、Ｘ線照射源２では、電界制御電極７１が絶縁シート７２に覆われていると共に、Ｘ線管２１の筐体５１が絶縁スペーサ７３を介して第１の回路基板３２に載置されている。このような構成により、電界制御電極７１と第１の回路基板３２との絶縁性が十分に担保され、電界制御電極７１と第１の回路基板３２との間の電気的な影響を抑制できるので、電界制御電極７１の電位や第１の回路基板３２の動作を安定に保つことができると共に、Ｘ線管２１を第１の回路基板３２に安定に固定できる。
【００４６】
なお、上述した電界制御電極７１は、導電性テープのほか、対向壁部５１ｂの外面又は絶縁シートに形成した金属蒸着膜であってもよい。また、絶縁シート７２は、シリコーン樹脂、セラミック、ポリイミド等の無機材料フィルムであってもよい。絶縁スペーサ７３は、シリコーン樹脂やウレタンなどであってもよい。対向壁部５１ｂ、電界制御電極７１、絶縁シート７２、及び絶縁スペーサ７３の各部材の結合は、シールや接着剤等のように面同士の密着性を確保できる手法が好ましい。また、絶縁材料については自己融着性の材料を用いることも好ましい。
【００４７】
なお、図９及び図１０に示すように、図４及び図５に示した第１の回路基板３２よりも面積の大きい筐体３１及び第１の回路基板３２を用い、第１の回路基板３２の一面側においてＸ線管２１の幅方向の一方側にＸ線管２１を駆動させる駆動回路２３の配置領域８１を設け、他方側に高圧発生モジュール２２を搭載してもよい。この例では、枠状のスペーサ部材８２を蓋部３１ｃに固定し、スペーサ部材８２の先端に第１の回路基板３２を固定している。この場合、回路基板の数が減少することで、筐体３１の厚みをより小さくすることができる。
［第２実施形態］
【００４８】
図１１及び図１２は、本発明の第２実施形態に係るＸ線照射源におけるＸ線管と回路基板との結合状態を示す断面図である。同図に示すように、第２実施形態に係るＸ線照射源では、Ｘ線管２１と第１の回路基板３２との結合状態が第１実施形態と異なっている。
【００４９】
より具体的には、本実施形態では、絶縁シート７２及び絶縁スペーサ７３が用いられておらず、電界制御電極７１は、第１の回路基板３２上のパターン電極として形成されている。そして、筐体５１は、電界制御電極７１を介して第１の回路基板３２上に載置されている。電界制御電極７１は、第１実施形態と同様に、少なくとも背面電極５８の全体と対向する領域に配置されていることが好ましく、例えば図１３に示すように、対向壁部５１ｂよりも一回り小さい長方形状の領域に、背面電極５８及びフィラメント５２の全体と対向するように設けられている。
【００５０】
このような構成においても、Ｘ線管２１の筐体５１の壁部のうち、アルカリを含むガラスによって形成された対向壁部５１ｂが、いずれも負の高電圧が印加されるフィラメント５２と電界制御電極７１とによって挟まれている。これにより、対向壁部５１ｂに電界が生じることが抑制され、アルカリイオンがガラスから析出することが抑えられる。したがって、フィラメント５２や、グリッド５３、ターゲット５４等の異なる電位の電極間における電位関係の変化が抑制され、所望のＸ線量を保持することができないといった不具合の発生を防止できるので、安定した動作を維持することが可能となる。
また、Ｘ線管２１を第１の回路基板３２に固定するだけで電界制御電極７１を所望の位置に安定して配置できると共に、電界制御電極７１への給電を安定して実施できる。なお、対向壁部５１ｂの平面形状に対応する略長方形状の凹部を第１の回路基板３２に形成し、当該凹部の底部にパターン電極として電界制御電極７１を形成し、当該凹部に筐体５１を嵌め込む形態としてもよい。この場合、凹部の深さの分、装置の厚みを小さくすることが可能となる。
【００５１】
なお、本実施形態においても、図９及び図１０に示したように、第１の回路基板３２よりも面積の大きい筐体３１及び第１の回路基板３２を用い、第１の回路基板３２の一面側においてＸ線管２１の幅方向の一方側にＸ線管２１を駆動させる駆動回路２３の配置領域８１を設け、他方側に高圧発生モジュール２２を搭載してもよい。
［第３実施形態］
【００５２】
図１４及び図１５は、本発明の第３実施形態に係るＸ線照射源におけるＸ線管と回路基板との結合状態を示す断面図である。同図に示すように、第３実施形態に係るＸ線照射源では、Ｘ線管２１と第１の回路基板３２との結合状態が第１実施形態と更に異なっている。
【００５３】
より具体的には、本実施形態では、絶縁シート７２及び絶縁スペーサ７３が用いられておらず、電界制御電極７１のみが対向壁部５１ｂの外面側に設けられている。一方、第１の回路基板３２の略中央部分には、対向壁部５１ｂの平面形状に対応する略長方形状の貫通孔３２ａが形成されている。この貫通孔３２ａの深さ、すなわち、第１の回路基板３２の厚みは、筐体５１における対向壁部５１ｂの厚みと略同一になっている。そして、Ｘ線管２１は、壁部５１ｂが貫通孔３２ａ内に位置し、かつ各給電ピン５５が第１の回路基板３２の配線部３８に接続されることによって、第１の回路基板３２に保持されている。
【００５４】
また、Ｘ線管２１と第１の回路基板３２との結合部分には、モールド部（絶縁性被覆部）７４が設けられている。モールド部７４は、例えばシリコーンやエポキシといった絶縁性樹脂によって形成され、第１の回路基板３２の裏面側において、電界制御電極７１を覆い、かつＸ線管２１と貫通孔３２ａとの間の隙間を覆うように設けられている。このため、電界制御電極７１と第１の回路基板３２との間での放電や静電誘導といった電気的な影響を抑制すると同時に、Ｘ線管２１を安定して固定できる。
【００５５】
このような構成においても、Ｘ線管２１の筐体５１の壁部のうち、アルカリを含むガラスによって形成された対向壁部５１ｂが、いずれも負の高電圧が印加されるフィラメント５２と電界制御電極７１とによって挟まれている。これにより、対向壁部５１ｂに電界が生じることが抑制され、アルカリイオンがガラスから析出することが抑えられる。したがって、フィラメント５２や、グリッド５３、ターゲット５４等の異なる電位の電極間における電位関係の変化が抑制され、所望のＸ線量を保持することができないといった不具合の発生を防止でき、安定した動作を維持することが可能となる。
【００５６】
また、この構成では、貫通孔３２ａに筐体５１を嵌め込むことにより、貫通孔３２ａの深さの分だけ装置の厚みを小さくすることができる。また、モールド部７４が貫通孔３２ａを覆うように設けられていることで筐体５１がモールド部７４で支持され、Ｘ線管２１を第１の回路基板３２に安定して載置できる。
［本発明の効果確認試験］
【００５７】
図１６は、本発明の効果確認試験の結果を示す図である。本試験は、対向壁部に電界制御電極を設けた実施例と、対向壁部に電界制御電極を設けていない比較例とにおいて、動作開始後のＸ線管の管電圧とターゲット電流とをモニタリングしたものである。図１６（ａ）に示すように、比較例では、動作開始からの時間が経過するに伴い、管電圧Ａ１の変化は見られないものの、ターゲット電流Ｂ１が初期値よりも５０μＡ程度上昇している。これに対し、図１６（ｂ）に示すように、実施例では、動作開始からの時間が経過した後でも、管電圧Ａ２及びターゲット電流Ｂ２のいずれにも殆ど変化が見られなかった。この結果から、本発明の電界制御電極がガラスからのアルカリイオンの析出を抑え、Ｘ線照射源の動作の安定に寄与することが確認できた。
【００５８】
また、図１７は、本発明の別の効果確認試験の結果を示す図である。本試験は、対向壁部に電界制御電極を設けた実施例と、対向壁部に電界制御電極を設けていない比較例とにおいて、Ｘ線管の筐体周辺の電位分布をシミュレーションしたものである。図１７（ａ）に示すように、比較例では、絶縁スペーサの上方で対向壁部に高い電界（計算値で２．５Ｅ＋６Ｖ／ｍ）が発生しており、低圧部品が近接している対向壁部の端部付近でも電界の発生が見られた。これに対し、図１７（ｂ）に示すように、実施例では、対向壁部の全体にわたって電界が発生していないことが確認できた。
【符号の説明】
【００５９】
２…Ｘ線照射源、２１…Ｘ線管、２２…高圧発生モジュール（電源部）、３２…第１の回路基板（回路基板）、３２ａ…貫通孔、３８…配線部（電源部）、５１…筐体、５１ａ…窓用壁部、５１ｂ…対向壁部、５２…フィラメント（陰極）、５２ａ…電子放出部、５４…ターゲット、５７…出力窓、５８…背面電極、７１…電界制御電極、７２…絶縁シート（絶縁性部材）、７３…絶縁スペーサ（絶縁性部材）、７４…モールド部（絶縁性被覆部）。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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