(57)【要約】【課題】平型管タイプのＸ線管において制御電極からの放電を防止する。【解決手段】Ｘ線管１は、窓部３が形成されたＸ線不透過性の基板４と、窓部を閉止するＸ線透過窓８と、基板の内面側から窓部に設けたＸ線ターゲット９と、基板の内面側に取り付けられて内部が高真空とされた容器部５と、容器部内に設けられた陰極１１と、電子を引き出す第１制御電極１２と、電子線の照射範囲を規制する箱型の第２制御電極１４とを有する。第２制御電極の角部２０は、これを構成する３枚の板材の角が丸く加工されることにより湾曲状に形成されている。これにより、第２制御電極の角部への電界集中によって放電が発生する可能性が小さく、十分な耐電が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窓部が形成されたＸ線不透過性の基板と、前記基板の外面側から前記窓部を閉止するように設けられたＸ線透過窓と、前記基板の内面側から前記窓部に設けられたＸ線ターゲットと、前記基板の内面側に取り付けられて内部が高真空状態とされた容器部と、前記容器部の内部に設けられて前記Ｘ線ターゲットに電子を供給する電子源と、前記容器部の内部で前記電子源と前記Ｘ線ターゲットの間に配置されて前記電子源から電子を引き出す第１制御電極と、前記容器部の内部で前記電子源と前記第１制御電極を覆うように配置されて電子線の照射範囲を規制する箱型の第２制御電極を備えたＸ線管において、
前記第２制御電極の角部を湾曲状に形成したことを特徴とするＸ線管。
【請求項２】
前記第２制御電極の稜線部を湾曲状に形成したことを特徴とする請求項１に記載のＸ線管。
【請求項３】
４つの角が湾曲状に形成された中央板部と前記中央板部の４辺に連続しており前記中央板部の前記各角に対応する角が湾曲状に形成された４枚の板体とからなる板材を、前記中央板部と前記板体の境で折り曲げ加工して前記第２制御電極を形成したことを特徴とする請求項１に記載のＸ線管。
【請求項４】
窓部が形成されたＸ線不透過性の基板と、前記基板の外面側から前記窓部を閉止するように設けられたＸ線透過窓と、前記基板の内面側から前記窓部に設けられたＸ線ターゲットと、前記基板の内面側に取り付けられて内部が高真空状態とされた容器部と、前記容器部の内部に設けられて前記Ｘ線ターゲットに電子を供給する電子源と、前記容器部の内部で前記電子源と前記Ｘ線ターゲットの間に配置されて前記電子源から電子を引き出す第１制御電極と、前記容器部の内部で前記電子源と前記第１制御電極を覆うように配置されて電子線の照射範囲を規制する開口部を備えた第２制御電極を備えたＸ線管において、
前記第２制御電極を、前記開口部の長手方向と交差する方向の断面を中央部が突出した湾曲状に構成したことを特徴とするＸ線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高真空状態とされたパッケージの内部で電子源から電子を放出させてＸ線ターゲットに衝突させ、Ｘ線ターゲットから放出されたＸ線をパッケージのＸ線透過窓から外部に放射するＸ線管に係り、特に制御電極から発生する放電によりパッケージが損傷して真空度が低下する事象が生じないようにしたＸ線管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、空気にＸ線を照射してイオンガスを生成するためのＸ線発生装置が開示されている。このＸ線発生装置に用いられるＸ線管は、円柱状のパッケージ（バルブ）を本体としており、パッケージ内において、フィラメントから放出された電子は、フォーカスによって集束されて、Ｘ線ターゲットに衝突してＸ線を発生させ、このＸ線は出力窓（Ｘ線透過窓）を透過してパッケージの外部に出射される。
【０００３】
図８は、上述した特許文献１のＸ線管と同様、ガラス製の円柱状のパッケージ１００を本体とする所謂丸型管と呼ばれるタイプのＸ線管の断面図である。この円柱状のパッケージ１００は、その一端面にある円形の開口がベリリウムの膜からなるＸ線透過窓１０１で閉止されており、内部が高真空状態に保持されている。パッケージ１００の内部において、Ｘ線透過窓１０１の内面にはＸ線ターゲット１０２が設けられている。またパッケージ１００の他端面の側には、電子源であるカソード１０３と制御電極１０４が設けられている。そして、カソード１０３から放出された電子は制御電極１０４で加速され、集束されてＸ線ターゲット１０２に衝突し、Ｘ線透過窓１０１からパッケージ１００の外にＸ線を放射するようになっている。なお図８中、Ｘ線透過窓１０１からパッケージ１００の外に放射されるＸ線を模式的に符号Ｘで示すとともに、Ｘ線透過窓１０１におけるＸ線の放射の中心を符号Ｐで示した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５―１１６５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図８に示した従来のＸ線管では、カソード１０３からの電子線がビーム状に絞られており、Ｘ線ターゲット１０２に衝突した位置を中心としてＸ線が放射状に広がる点状のＸ線照射であり（図８において符号Ｐで示す点が中心）、Ｘ線はＸ線透過窓１０１から出た後は円錐状に広がるため（図８において符号Ｘで示す）、照射対象物の大きさに対して有効な照射エリアが狭いという問題があった。従って、このように照射エリアが狭い丸型管のＸ線管を用いて広い範囲にＸ線を照射させるためには、多数のＸ線管を用い、これらを並べて使用する必要があり、設備コストやメンテナンス面での負担が大きかった。
【０００６】
また、Ｘ線を広範囲に照射するには、例えば対象物から遠ざけてＸ線を照射するということも考えられるが、照射対象物に所望のＸ線を照射するには、Ｘ線の照射強度を強くする必要がある。あわせて、不要な箇所にまでＸ線を照射することになり、Ｘ線漏洩の問題が生じてしまう。
【０００７】
そこで、本願発明の発明者等は、このような従来の丸型管タイプのＸ線管の問題点を解決するために、図９及び図１０に示すような平型管タイプのＸ線管を発明した。このＸ線管は、ガラス製の１枚の背面板６１と４枚の側面板６２を箱型に組み立ててなる容器部５１と、該容器部５１の開放側周縁部にＸ線不透過性の金属からなる基板５３とによって構成された箱形のパッケージ５５を本体としている。該パッケージ５５のＸ線放射側となる基板５３には、細いスリット状の開口部５２（例えば幅２ｍｍ程度）が形成されており、この開口部５２には基板５３の外側からチタン箔からなるＸ線透過窓５４が取り付けられている。
【０００８】
パッケージ５５の内部は高真空状態に保持されている。パッケージ５５内において、基板５３の開口部５２に表れているＸ線透過窓５４にはタングステン等のＸ線ターゲット５６が設けられている。また、パッケージ５５の内部には、Ｘ線透過窓５４と反対側の内面に背面電極５７が設けられ、その下方にはフィラメント状のカソード５８と、カソード５８から電子を引き出す第１制御電極５９と、第１制御電極５９が引き出した電子を加速する第２制御電極６０が順次配設されている。
【０００９】
このＸ線管によれば、第１制御電極５９によってカソード５８から引き出された電子は第２制御電極６０によって加速される。そして、Ｘ線ターゲット５６と衝突して発生したＸ線は、Ｘ線透過窓５４を透過してパッケージ５５の外に放射される。
【００１０】
Ｘ線は基板５３の開口部５２で規制されたＸ線透過窓５４から放射されるため、開口部５２の細長いスリット形状の寸法を所望のサイズに設定すれば、Ｘ線が放射される領域を実質的に線状としてＸ線透過窓５４のスリット幅でＸ線が広がるようにすることができる。このため、対象物の大きさに対応して有効な広さの照射エリアを比較的高い自由度で容易に設定することができ、照射エリアが狭い丸型管のＸ線管にはない効果を得ることができる。さらに、開口部５２の寸法・形状を所望のサイズの矩形溝状等に形成すれば、Ｘ線透過窓５４においてＸ線が放射される領域は円形のＸ線透過窓に比べて比較的容易に外形から判断できるため、Ｘ線を所定位置に精密に導く経路の設定をすることが比較的容易であるという利点もある。
【００１１】
図９及び図１０に示す前述した平型管タイプのＸ線管によれば、パッケージ５５は直方体状である。またこのパッケージ５５内で、基板５３と対面する背面板６１の上に配置された第２制御電極６０は、図９及び図１１に示すような略直方体状であり、矩形の板状部材６０ａの四方を、これに対して直角に配置された４枚の板状部材６０ｂに囲まれた箱型の構造となっている。そして、本願発明の発明者等は、このような平型管タイプのＸ線管を開発する過程において、パッケージ５５内でターゲット５６に衝突して反射した電子がパッケージ５５の内面に帯電し、カソード５８の電位を不安定化してしまうという不都合な事象が生じる可能性に気付いた。
【００１２】
そこで、本願発明の発明者等は、特に基板５３と対面する背面板６１の内面に電子が帯電することを防止するため、第２制御電極６０のサイズを可及的に大きくし、基板５３と対面する背面板６１の内面をなるべく広い範囲で覆うようにすることを解決手段として検討した。
【００１３】
しかしながら、直方体状の第２制御電極６０を、直方体状のパッケージ５５の内面に近接したサイズにすると、直方体状の第２制御電極６０の角部とパッケージ５５の内面との距離が極めて近接した状態となる。Ｘ線ターゲット５６に数ｋＶ程度の電圧を加えてＸ線の放射を行なう際には、基板５３の全体に数ｋＶの電圧が印加される。パッケージ５５の容器部５１は絶縁性材料から構成されてはいるが、数ｋＶの電圧が印加された基板５３の電位の影響を受けているため、上述したようにパッケージ５５の内面と第２制御電極６０の角部が近接した状態にあれば、第２制御電極６０と基板５３の間では図１２に示すように放電Ｅが誘発され易い状態となる。このため、パッケージ５５及び第２制御電極６０の組立精度の如何によっては、あるいはＸ線ターゲット５６に加わる電圧がさらに高く設定される場合等には、当該Ｘ線管の耐電圧性能が不十分になる可能性があった。
【００１４】
図１３は、従来構造の平型管タイプのＸ線管の一例において、横軸にＸ線ターゲット電圧Ｅｂ［ｋＶ］をとり、縦軸に放電電流［μＡ］をとり、Ｘ線ターゲットの電流ＴＩ及び第２制御電極の電流ＧＩを示したものであって、このデバイスの耐電圧特性を一例として示したグラフである。この図１３から分かるように、従来構造の平型管タイプのＸ線管では、Ｘ線ターゲット電圧Ｅｂが６〜８［ｋＶ］に達すると放電が始まり、Ｘ線ターゲット５６と第２制御電極６０に同等で向きが逆の放電電流が流れることが分かった。
【００１５】
このように、例えば図１２に示すように第２制御電極６０の角部から基板５３と容器部５１の接合部に放電が発生した場合には、接合部を気密に接合している鉛含有ガラスのシールが破壊され、また第２制御電極６０の角部からＸ線ターゲット５６に放電が発生した場合には、Ｘ線ターゲット５６とＸ線透過窓５４が破壊され、いずれの場合にもパッケージ５５の気密状態が失われてリークが発生し、Ｘ線管として機能できない状態になってしまう。
【００１６】
本発明は上述したような課題に鑑みてなされたものであって、高真空状態とされたパッケージの内部に電子源や箱型の制御電極やＸ線ターゲット等を有する平型管タイプのＸ線管において、特に箱型の制御電極からの放電が生じてパッケージの真空度が低下する事象が発生しないようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
請求項１に記載されたＸ線管は、
窓部が形成されたＸ線不透過性の基板と、前記基板の外面側から前記窓部を閉止するように設けられたＸ線透過窓と、前記基板の内面側から前記窓部に設けられたＸ線ターゲットと、前記基板の内面側に取り付けられて内部が高真空状態とされた容器部と、前記容器部の内部に設けられて前記Ｘ線ターゲットに電子を供給する電子源と、前記容器部の内部で前記電子源と前記Ｘ線ターゲットの間に配置されて前記電子源から電子を引き出す第１制御電極と、前記容器部の内部で前記電子源と前記第１制御電極を覆うように配置されて電子線の照射範囲を規制する箱型の第２制御電極を備えたＸ線管において、
前記第２制御電極の角部を湾曲状に形成したことを特徴としている。
【００１８】
請求項２に記載されたＸ線管は、請求項１に記載のＸ線管において、
前記第２制御電極の稜線部を湾曲状に形成したことを特徴としている。
【００１９】
請求項３に記載されたＸ線管は、請求項１に記載のＸ線管において、
４つの角が湾曲状に形成された中央板部と前記中央板部の４辺に連続しており前記中央板部の前記各角に対応する角が湾曲状に形成された４枚の板体とからなる板材を、前記中央板部と前記板体の境で折り曲げ加工して前記第２制御電極を形成したことを特徴としている。
【００２０】
請求項４に記載されたＸ線管は、
窓部が形成されたＸ線不透過性の基板と、前記基板の外面側から前記窓部を閉止するように設けられたＸ線透過窓と、前記基板の内面側から前記窓部に設けられたＸ線ターゲットと、前記基板の内面側に取り付けられて内部が高真空状態とされた容器部と、前記容器部の内部に設けられて前記Ｘ線ターゲットに電子を供給する電子源と、前記容器部の内部で前記電子源と前記Ｘ線ターゲットの間に配置されて前記電子源から電子を引き出す第１制御電極と、前記容器部の内部で前記電子源と前記第１制御電極を覆うように配置されて電子線の照射範囲を規制する開口部を備えた第２制御電極を備えたＸ線管において、
前記第２制御電極を、前記開口部の長手方向と交差する方向の断面を中央部が突出した湾曲状に構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載されたＸ線管によれば、容器部の内部で電子源と第１制御電極を覆っている第２制御電極は容器部の内面に対面している。ここで、電子をＸ線ターゲットに衝突させてＸ線透過窓からＸ線を放出させるため、Ｘ線ターゲットに高電圧を印加すると、第２制御電極には容器部乃至基板との間で放電を発生させるような電界が加わることが考えられる。しかしながら、このＸ線管によれば、箱型の第２制御電極の角部が湾曲状になっているので、尖った部分への電界の集中によって放電が発生する可能性が小さく、十分な耐電圧を得ることができる。
【００２２】
請求項２に記載されたＸ線管によれば、箱型の第２制御電極の角部を湾曲状に形成することに加え、さらにその稜線部も湾曲状に形成したので、さらに高い耐電圧を達成することができる。
【００２３】
請求項３に記載されたＸ線管によれば、各角を湾曲状に加工した中央板部及び４つの板体からなる板材を折り曲げ加工して第２制御電極を製造したので、絞り加工に比べて製造コストを安価に抑えることができると同時に、出来上がった第２制御電極の角部には板材の湾曲した角で囲まれた孔が生じるため、角を湾曲状に加工しない場合の折り曲げ加工に比べて高い耐電圧性能を得ることができる。
【００２４】
請求項４に記載されたＸ線管によれば、容器部の内部で電子源と第１制御電極を覆っている第２制御電極は容器部の内面に対面している。ここで、電子をＸ線ターゲットに衝突させてＸ線透過窓からＸ線を放出させるため、Ｘ線ターゲットに高電圧を印加すると、第２制御電極には容器部乃至基板との間で放電を発生させるような電界が加わることが考えられる。しかしながら、このＸ線管の第２制御電極は、電子の照射範囲を規制する開口部の長手方向と交差する方向の断面形状を、中央部が突出した湾曲状となるように構成してあるので、尖った部分への電界の集中によって放電が発生する可能性が小さく、十分な耐電圧を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態であるＸ線管の断面図である。
【図２】第１実施形態のＸ線管の第２制御電極を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態のＸ線管の第２制御電極を折り曲げ加工で製造する前の展開状態を示す図である。
【図４】図３に示す展開された第２制御電極の一部を示す拡大図である。
【図５】Ｘ線管におけるＸ線ターゲット電流とＸ線ターゲット電圧の関係を示す耐電圧特性グラフ乃至放電電流特性グラフにおいて、第１実施形態のＸ線管と従来構造のＸ線管の各一例による結果を比較のために並列して示す図である。
【図６】Ｘ線管においてＸ線ターゲットに放電が発生した際の電圧（デバイスとしての耐電圧）の分布と平均値を示す耐電圧分布グラフであって、右側が複数の第１実施形態のＸ線管の耐電圧分布グラフ、左側が複数の従来構造のＸ線管の耐電圧分布グラフである。
【図７】本発明の第２実施形態であるＸ線管の断面図である。
【図８】従来の丸管型のＸ線管の断面図と、そのＸ線照射領域を模式的に示した図である。
【図９】本発明の発明者等が発明したＸ線管の断面図である。
【図１０】本発明の発明者等が発明したＸ線管の正面図である。
【図１１】本発明の発明者等が発明したＸ線管に設けられている第２制御電極の一部を示す斜視図である。
【図１２】従来構造のＸ線管において、第２制御電極の角部を起点としてパッケージとの間に発生する放電の状態を模式的に示した断面図である。
【図１３】従来構造のＸ線管の一例において、Ｘ線ターゲット電圧と、Ｘ線ターゲット電流及び第２制御電極の電流との各関係を示す耐電圧特性グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の第１実施形態を図１〜図６を参照して説明する。
図１に示すＸ線管１は平型管タイプであり、箱型のパッケージ２を本体としている。このパッケージ２は、窓部３が形成されたＸ線不透過性の基板４と、基板４の内面となる側の面に取り付けられた箱型の容器部５によって構成されており、その内部は高真空状態に排気されている。基板４は、Ｘ線不透過性の４２６合金でできた矩形板であり、また容器部５はソーダライムガラスからなる背面板６と側面板７を組み立てて構成したものである。４２６合金とは４２％Ｎｉ、６％Ｃｒ、残部Ｆｅ等の合金であり、ソーダライムガラスと熱膨張係数が略等しい。
【００２７】
図１に示すように、基板４の中央には、Ｘ線を外部に照射するために、細長い矩形状（又はスリット状）の開口である窓部３が形成されている。そして、基板４の外面側には、窓部３よりも大きいチタン箔からなるＸ線透過窓８が窓部３を閉止するように貼付されている。また、パッケージ２の内部において、基板４の窓部３の周囲の内面と、窓部３から覗くチタン箔のＸ線透過窓８の内面には、タングステンの膜が蒸着されることにより、Ｘ線ターゲット９が形成されている。Ｘ線ターゲット９は電子の衝突を受けてＸ線を放出する金属であり、モリブデンなどのタングステン以外の金属を用いることもできる。
【００２８】
次に、パッケージ２の内部の電極構成について説明する。
図１に示すように、パッケージ２の内部には、Ｘ線透過窓８と反対側の容器部５の内面（すなわち基板４と平行な背面板６の内面）に、ガラスへの帯電を防止するための背面電極１０が設けられている。背面電極１０の直上には、電子源である線状の陰極１１が張設されている。陰極１１は、タングステン等からなるワイヤー上の芯線の表面に炭酸塩を施したものであり、芯線を通電加熱することで熱電子を放出することができる。
【００２９】
陰極１１の上方には、陰極１１から電子を引き出すための第１制御電極１２が設けられている。第１制御電極１２には、スリット状の開口部１３が形成されており、その開口部１３内にはメッシュが設けられている。
【００３０】
第１制御電極１２の上方には、電子線の照射範囲を規制する第２制御電極１４が設けられている。第２制御電極１４は、矩形の中央板部１５の四方を板体１６に囲まれた箱型の電極部材であり、背面電極１０と陰極１１と第１制御電極１２を囲んで背面板６の内面上に配置されている。第２制御電極１４の中央板部１５には、線状の陰極１１と対応する位置に、スリットの開口部１７が形成されている。この開口部１７は、第１制御電極１２の開口部１３よりも幅が小さく、第１制御電極１２の開口部１３と同様にメッシュが形成されている。
【００３１】
本実施形態のＸ線管１の電極構造によれば、第２制御電極１４の開口部１７は、基板４の窓部３及びその近傍に設けられたＸ線ターゲット９に対応した配置で形成されており、第１制御電極１２に引き出されて陰極１１から放出された電子の放射範囲を規制し、基板４のＸ線透過窓８に設けられたＸ線ターゲット９とその周辺に電子を衝突させ、Ｘ線ターゲット９から効率的にＸ線を発生させてパッケージ２外に取り出せるようになっている。また、第２制御電極１４とＸ線ターゲット９の距離も、Ｘ線透過窓８に電子が適切な状態で衝突するために適した値に設定されている。
【００３２】
また、陰極１１は、所定の電位が印加された第２制御電極１４等によって周囲を囲われた構成となるので、容器部５の内面の帯電の影響を受けにくい。特に背面板６の内面を帯電させないことによって、陰極１１の周囲の電位を安定化させることができ、これにより安定して電子をＸ線ターゲット９に供給することができる。
【００３３】
なお、制御電極は、第１制御電極１２、第２制御電極１４に加えて、線状の陰極１１とＸ線ターゲット９の距離、管電圧、あるいはＸ線透過窓８から取り出すＸ線の集束度合いに応じて追加しても良い。
【００３４】
また、第１制御電極１２と第２制御電極１４は、ソーダライムガラス製の容器部５と熱膨張係数をほぼ等しくするために、基板４と同様、４２６合金を使用することが望ましい。なお、容器部５の材質がソーダライムガラス以外のガラス板の場合、基板４と第１制御電極１２及び第２制御電極１４は、容器部５の熱膨張係数に略等しくなるように他の材質の金属板を使用しても良い。
【００３５】
図２を参照して、本実施形態のＸ線管における第２制御電極１４の特徴について説明する。図２は、図１において破線で囲んで示した第２制御電極１４の角部２０を拡大して示す斜視図である。前述した通り、本実施形態のＸ線管１の第２制御電極１４は箱型であるが、図２に示すように、その角部２０は尖ってはおらず、湾曲状に形成されている。ここで湾曲状とは、球面乃至曲面の一部からなる滑らかな凸面の形状のみを意味するものではなく、さらに、箱型の角を構成するために接している中央板部１５及び２枚の板体１６，１６の３つの平面の各頂点が曲線状に加工されている構造も含むものとする。すなわち、図２に示した第２制御電極１４の角部２０の構造では、互いに接している中央板部１５及び２枚の板体１６，１６の３つの平面の各頂点が、中心角度が略９０度程度の円弧状（所謂Ｒ状）に加工されており、その角部２０には内部に連通する孔が開いた状態となっているが、この孔の周囲はすべて湾曲状となっている。
【００３６】
図３及び図４を参照して、このような湾曲状の角部２０を有する第２制御電極１４のさらに具体的な形状乃至構造と、その製造方法について説明する。図３は、第２制御電極１４をプレスによる折り曲げ加工で製造する場合の加工前の平面図であり、図４は図３の一部拡大図である。これらの図は、組み立て後にＸ線ターゲット９に対面する側を上面として示している。
【００３７】
図３及び図４に示すように、第２制御電極１４は、開口部１７及びメッシュが形成された矩形の中央板部１５と、中央板部１５の各辺に連続して設けられ、中央板部１５の四方を囲む４枚の板体１６とを有している。中央板部１５の４つの角と、４枚の板体１６の各４つの角は、すべて中心角度が略９０度程度の円弧状（所謂Ｒ状）であり、その円弧の中心半径が例えば１ｍｍ（ＪＩＳの製図記号ではＲ１）となるように加工されている。
【００３８】
前述した通り、本実施形態では、中央板部１５と各板体１６の境界部はプレスによって折り曲げ加工するが、折り曲げ加工によれば、その結果として得られる箱型の稜線、すなわち、中央板部１５と各板体１６の境界部は鋭利な状態にはならず、辺に直交する断面で見れば湾曲形状になっている。
【００３９】
図３及び図４に示すように、４枚の板体１６のうち、中央板部１５の２つの長辺に連続する２枚の長手の板体１６には、その外側の辺の各２箇所から、外方に向けて細長い板状の外部端子２２が延設されている。これら４本の外部端子２２は、組み立てられたＸ線管の内部に配置された第２制御電極１４からパッケージの封止部を気密に貫通して外部に導出される配線部材である。
【００４０】
図５及び図６を参照して、第２制御電極１４の構造に由来する本実施形態のＸ線管における効果について説明する。
本実施形態のＸ線管１によれば、第２制御電極１４は、容器部５の内部において箱型の構造で陰極１１と第１制御電極１２を覆っており、電極類の中で一番外側にあるため、容器部５の内面に直接対面している。そして第２制御電極１４は、特に背面板６に電子をチャージさせないようにするため、背面板６の大部分を覆うような大きさに形成されており、従ってその角部２０はパッケージ２の内面に近接した位置にある。
【００４１】
ここで、Ｘ線を放出するため、Ｘ線ターゲット９に数ｋＶ程度の高電圧を印加すると、第２制御電極１４には強い電界が加わる。しかしながら、このＸ線管１によれば、図２に示すように箱型の第２制御電極１４の角部２０が前述した通り湾曲状になっており、さらに稜線部３０も湾曲状になっているため、これらの部分への電界の集中によって放電が発生する可能性が小さく、十分な耐電圧を得ることができた。すなわち、放電は未然に防止され、放電によるパッケージの損傷等によるリークの発生は確実に防止できる。
【００４２】
図５は、Ｘ線管１におけるＸ線ターゲット電流とＸ線ターゲット電圧の関係を示す耐電圧特性グラフ又は放電電流特性グラフであり、第１実施形態のＸ線管と、従来構造のＸ線管の各一例による結果を、比較のために並列にして示したものである。なお、従来構造のＸ線管とは、図４に示した第１実施形態のＸ線管における第２制御電極と異なり、中央板部の４つの角が直角であり、中央板部の４辺に連続している４枚の板体の角も直角であるような材料を用い、中央板部と板部の境界を折り曲げ加工で直角に曲げて箱型の第２制御電極を形成したものである。従って、このように製造された第２制御電極の角部には、図１１に示すように第１実施形態のような周囲が湾曲状の孔はなく、直角である各板材の角部が接合した閉止された尖った状態になっている。実験においては、背面電極１０、陰極１１、第１及び第２制御電極１２，１４の印加電圧を電流が流れない０Ｖとしておき、陽極となるＸ線ターゲット９に加えるＸ線ターゲット電圧（図５の横軸のＥｂ［ｋＶ］に相当）を徐々に増加させながら、第２制御電極１４からＸ線ターゲット９に流れる電流（図５の縦軸の「放電電流」に相当）の増大を調べる。その結果、放電電流が１．５μＡを越えたところのＸ線ターゲット電圧Ｅｂをもって耐電圧とする。すなわち、この耐電圧以上では、第２制御電極１４とＸ線ターゲット９との絶縁が破壊されて第２制御電極１４からＸ線ターゲット９に過大な放電電流が流れることとなる。
【００４３】
図５に示すように、箱型の第２制御電極の角部が尖った形状である従来構造のＸ線管を用いた実験によれば、第２制御電極の尖った角部に電界が集中するために放電が発生しやすく、Ｘ線ターゲット電圧Ｅｂが８ｋＶで放電電流が１．５μＡを越え、第２制御電極からＸ線ターゲット乃至容器部の内面側に放電が発生している。これに対し、本実施形態のＸ線管１の一例によれば、放電が発生するのはＸ線ターゲット電圧Ｅｂが概ね１３ｋＶを越えた後であり、従来に比べて高い耐電圧を示した。
【００４４】
図６は、図５に示すような実験を、複数の第１実施形態のＸ線管１と、複数の従来構造のＸ線管について行なった結果から得た耐電圧分布グラフであり、Ｘ線管の耐電圧の分布と平均値を示すものである。左側が従来構造のＸ線管の耐電圧分布グラフであり、右側が第１実施形態のＸ線管１の耐電圧分布グラフである。左側に示す従来構造のＸ線管の耐電圧分布グラフによれば、耐電圧の分布は７〜１２ｋＶであり、その平均値は９．５ｋＶである。これに対し、右側に示す第１実施形態のＸ線管１の耐電圧分布グラフによれば、耐電圧の分布は１１〜１４ｋＶであり、その平均値は１３ｋＶであり、分布範囲及び平均値のいずれについても従来構造のものよりも高い。
【００４５】
以上説明した第１実施形態では、中央板部の４辺に４枚の板体が連続している板材を用意し、中央板部と各板体の境界を折り曲げ加工することによって第２制御電極を形成しており、その際、出来上がった箱型の第２制御電極の角部が湾曲状となるように、中央板部の４つの角を湾曲状にするとともに、中央板部の前記各角に対応する板体の各角を湾曲状にしており、第２制御電極の角部には周囲が湾曲状となった孔が形成されるようにした。上述したように、このような構造であっても、箱型構造の角部が尖った形状のものよりは高い耐電圧性能が得られるし、また折り曲げ加工であるために製造コストも安価に抑えることができる。
【００４６】
なお、第２制御電極の角部を湾曲状に形成する製造方法としては、上記第１実施形態で説明した折り曲げ加工による構造の他、これよりもコスト的にはやや高くなるが、絞り加工を採用することもできる。
【００４７】
本発明の第２実施形態を図７を参照して説明する。
図７に示すＸ線管１’は、第１実施形態と基本的構造が同一の平型管タイプであるため、第１実施形態と異なる第２制御電極２４の構造を中心に説明し、その他の部分については第１実施形態に関する説明を援用し、図７には第１実施形態に対応する符号を付すものとする。
【００４８】
本実施形態における第２制御電極２４は、図７に示すように、開口部２５の長手方向と交差する方向の断面がかまぼこ状であり、中央部が突出した湾曲状、又は円筒形を軸方向に平行で軸を通過する断面で２等分割した場合の一方のような形状に構成されている。
【００４９】
本実施形態のＸ線管１’によれば、容器部５の内部で陰極１１と第１制御電極１２を覆っている第２制御電極２４は電極類の一番外側にあるため、容器部５の内面に直接対面している。そして第２制御電極２４は、特に背面板６に電子をチャージさせないようにするため、背面板６の大部分を覆うような大きさに形成されている。
【００５０】
しかしながら、このＸ線管１’によれば、電子の照射範囲を規制する開口部２５の長手方向と交差する方向の断面形状を、中央部が突出した湾曲状となるように構成してあるので、全体として周状の外形となり、部分的にも尖った角部や稜線部がないため、放電を誘発する電界の集中が起きにくくなっている。さらに、いずれの部分においても、パッケージ２の内面からの距離が従来の箱型の第２制御電極に比べて大きくなっている。
【００５１】
ここで、Ｘ線を放出するためにＸ線ターゲット９に数ｋＶ程度の高電圧を印加し、従来の箱型の第２制御電極であれば放電が発生するような電界が加わったとしても、このＸ線管１’によれば、尖った部分への電界の集中によって放電が発生する可能性が小さく、またパッケージ２の内面からの距離が従来よりも大きいので、十分な耐電圧を得ることができた。すなわち、放電は未然に防止され、放電によるパッケージ２の損傷等によるリークの発生は確実に防止できる。
【符号の説明】
【００５２】
１，１’…Ｘ線管
２…パッケージ
３…窓部
４…基板
５…容器部
８…Ｘ線透過窓
９…Ｘ線ターゲット
１１…電子源としての陰極
１２…第１制御電極
１４…第２制御電極
１７…第２制御電極１４の開口部
２０…角部
２４…第２制御電極
２５…第２制御電極２４の開口部
３０…稜線部
【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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