(57)【要約】  電子放出部の変形を抑制しながら、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することが可能なＸ線管装置及び陰極を提供する。  Ｘ線管装置は、陽極と、陽極に対して電子を放出する陰極（１）とを備える。陰極（１）は、平板状に形成された電流通路（１１１）を有する電子放出部（１１）と、電極に接続される一対の端子部（１２）と、端子部（１２）とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部（１１）を支持する支持部（１３ａ，１３ｂ）とを含む。そして、端子部（１２）は、端子部（１２）が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路（１１１）の延びる方向と直交する方向の電流通路（１１１）の断面積よりも大きい断面積を有する拡大部（１２１，１２２）を含む。
2016208012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極に対して電子を放出する、Ｘ線管装置の陰極であって、  通電加熱により電子を放出するとともに、平板状に形成された電流通路を有する電子放出部と、  前記電子放出部からそれぞれ延びるとともに、電極に接続される一対の端子部と、  前記端子部とは別個に設けられ、前記電極に対して絶縁されるとともに、前記電子放出部を支持する支持部とを備え、  前記端子部は、前記端子部が延びる方向と直交する方向の断面積が前記電流通路の延びる方向と直交する方向の前記電流通路の断面積よりも大きい断面積を有する拡大部を含む、陰極。
【請求項２】
前記端子部は、平板状に形成されており、  前記拡大部の延びる方向と直交する方向の前記拡大部の断面の外周の長さは、前記電流通路の延びる方向と直交する方向の前記電流通路の断面の外周の長さよりも大きい、請求項１に記載の陰極。
【請求項３】
前記端子部は、前記電子放出部に接続される部分の近傍が前記拡大部よりも小さい断面積を有するように形成されている、請求項１または２に記載の陰極。
【請求項４】
前記拡大部は、平板状に形成されるとともに、平板状の前記拡大部の延びる方向と直交する方向のうち、幅方向又は厚み方向に拡大するように形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の陰極。
【請求項５】
前記拡大部は、前記電子放出部に対して交差する第１方向に延びる第１部分と、前記第１部分に接続され、前記第１方向と交差する第２方向に延びる第２部分とを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の陰極。
【請求項６】
前記支持部は、前記支持部が延びる方向と直交する方向の断面積が前記電流通路の延びる方向と直交する方向の前記電流通路の断面積よりも小さい断面積を有するように形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の陰極。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の陰極と、前記陽極とを備える、Ｘ線管装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、Ｘ線管装置および陰極に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、Ｘ線管装置が知られている。このようなＸ線管装置は、たとえば、ＷＯ２０１４／０４１６３９Ａ１号公報に開示されている。【０００３】  上記ＷＯ２０１４／０４１６３９Ａ１号公報に開示されているＸ線管装置は、陽極と、陽極に対して電子を放出する陰極とを備えている。また、陰極は、通電加熱により電子を放出するとともに、平板状に形成された電流通路を有する電子放出部と、電子放出部からそれぞれ延びるとともに、電極に接続される一対の端子部と、端子部とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部を支持する支持部とを含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１４／０４１６３９Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  上記ＷＯ２０１４／０４１６３９Ａ１号公報のＸ線管装置では、支持部により電子放出部を支持することにより、電子放出部の変形が抑制されている。しかし、電子放出部に通電する際に、電子放出部を支持する支持部を介して電子放出部の熱が放熱されることによって、支持部と電子放出部の支持部が接続される部分近傍との温度が低くなる一方、通電により端子部と電子放出部の端子部が接続される部分近傍との温度は高くなる。その結果、電子放出部の温度が不均一になる場合がある。このため、電子放出部の変形を抑制しながら、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することが可能な、Ｘ線管装置および陰極が望まれている。【０００６】  この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、電子放出部の変形を抑制しながら、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することが可能なＸ線管装置および陰極を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  Ｘ線管装置の陰極は、陽極に対して電子を放出するものであって、通電加熱により電子を放出するとともに、平板状に形成された電流通路を有する電子放出部と、電子放出部からそれぞれ延びるとともに、電極に接続される一対の端子部と、端子部とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部を支持する支持部とを備え、端子部は、端子部が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路の延びる方向と直交する方向の電流通路の断面積よりも大きい断面積を有する拡大部を含む。さらに、上記陰極と上記陽極とを備えるＸ線管装置という形態で提供されてもよい。【０００８】  拡大部の断面積が大きくなることにより、拡大部における電気抵抗が低下するので、通電時に端子部における発熱を小さくすることができる。また、拡大部の断面積が大きくなることにより、拡大部における熱伝導量が大きくなるので、電子放出部の端子部を介した熱伝導量（放熱量）を大きくすることができる。また、拡大部の断面積の増大に伴って表面積を大きくすることができるので、拡大部における輻射による熱の放出量を大きくすることができる。これらにより、支持部に対して端子部の温度が相対的に大きくなるのを抑制することができる。その結果、電子放出部の端子部が接続される部分近傍の温度が、電子放出部の支持部が接続される部分近傍の温度に対して相対的に大きくなるのが抑制されるので、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することができる。これにより、電子放出部が局所的に高温になるのを抑制することができるので、電子放出部の断線寿命が短くなるのを抑制することができる。また、電子放出部から一様の電子を放出することができる。また、支持部により電子放出部を支持することにより、電子放出部の変形が抑制される。その結果、電子放出部の変形を抑制しながら、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することができる。【０００９】  好ましくは、端子部は、平板状に形成されており、拡大部の延びる方向と直交する方向の拡大部の断面の外周の長さは、電流通路の延びる方向と直交する方向の電流通路の断面の外周の長さよりも大きい。このように構成すれば、拡大部の単位体積あたりの表面積を大きくすることができるので、拡大部における輻射による熱の放出量を容易に大きくすることができる。【００１０】  好ましくは、端子部は、電子放出部に接続される部分の近傍が拡大部よりも小さい断面積を有するように形成されている。このように構成すれば、電子放出部と端子部との境界を折り曲げて一体的に形成する場合に、折り曲げ部の断面積が大きくなるのを抑制することができるので、容易に折り曲げることができる。また、陰極をカバーにより覆う場合に、端子部の電子放出部に接続される部分がカバーに干渉するのを抑制することができる。【００１１】  好ましくは、拡大部は、平板状に形成されるとともに、平板状の拡大部の延びる方向と直交する方向のうち、幅方向又は厚み方向に拡大するように形成されている。幅方向に拡大するように構成すれば、端子部を略同じ厚みの平板状に形成することができるので、拡大部を容易に形成することができる。【００１２】  好ましくは、拡大部は、電子放出部に対して交差する第１方向に延びる第１部分と、第１部分に接続され、第１方向と交差する第２方向に延びる第２部分とを有する。このように構成すれば、第１部分および第２部分を合わせて拡大部の体積を大きくすることができるので、端子部の温度が相対的に大きくなるのを効果的に抑制することができる。【００１３】  好ましくは、支持部は、支持部が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路の延びる方向と直交する方向の電流通路の断面積よりも小さい断面積を有するように形成されている。このように構成すれば、電子放出部から支持部を介して熱が逃げるのを抑制することができるので、電子放出部の支持部が接続される部分近傍の温度が、電子放出部の端子部が接続される部分近傍の温度に対して相対的に小さくなるのを抑制することができる。これにより、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】  上記のように、本発明によれば、電子放出部の変形を抑制しながら、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することが可能なＸ線管装置および陰極を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態によるＸ線管装置の全体構成を示した模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるＸ線管装置の陰極を示す模式的な斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるＸ線管装置の陰極を示した正面図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるＸ線管装置の陰極を示した上面図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるＸ線管装置の陰極を示した側面図である。
【図６】本発明の実施例による陰極の温度分布のシミュレーション結果を示した図である。
【図７】本発明の第２実施形態によるＸ線管装置の陰極を示す模式的な斜視図である。
【図８】本発明の第３実施形態によるＸ線管装置の陰極を示す模式的な斜視図である。
【図９】本発明の第４実施形態によるＸ線管装置の陰極を示す模式的な斜視図である。
【図１０】本発明の第１実施形態の変形例によるＸ線管装置の陰極を示す模式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】  以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】［第１実施形態］（Ｘ線管装置の構成）  まず、図１を参照して、第１実施形態によるＸ線管装置１００の構成について説明する。
【００１８】  図１に示すように、Ｘ線管装置１００は、Ｘ線を発生させるように構成されている。また、Ｘ線管装置１００は、電子ビームを発生させる陰極１と、ターゲット２と、陰極１およびターゲット２を内部に収容する容器３と、電源回路４および５とを備えている。なお、ターゲット２は、請求の範囲の「陽極」の一例である。
【００１９】  陰極１は、ターゲット２に対して電子を放出するように構成されている。陰極１は、ターゲット２に対向するように配置されている。また、陰極１とターゲット２との間には、電源回路４により所定の電圧が印加されるように構成されている。具体的には、陰極１およびターゲット２は、電源回路４に配線４ａを介して接続されており、ターゲット２は陰極１に対し、相対的に正の電圧が印加されるように構成されている。また、陰極１は、電源回路５に配線５ａおよび５ｂを介して接続されている。そして、陰極１は、電源回路５により通電されることによって、加熱されるように構成されている。これにより、陰極１からターゲット２に向かう電子ビーム（熱電子）が発生される。
【００２０】  ターゲット２は、金属により形成されている。たとえば、ターゲット２は、銅、モリブデン、コバルト、クロム、鉄、銀などの金属材料により形成されている。ターゲット２は、陰極１から放出される電子ビーム（熱電子）が衝突すると、Ｘ線を発生させる。
【００２１】  容器３の内部には、陰極１およびターゲット２が配置されている。容器３の内部は、真空排気されている。容器３は、たとえば、ステンレス（ＳＵＳ）などの非磁性の金属材料により形成されている。また、容器３には、Ｘ線を外部に放出させる窓部が設けられている。
【００２２】（陰極の構成）  次に、陰極１の構成について詳細に説明する。図２〜図５に示すように、陰極１は、純タングステンまたはタングステン合金からなり、平板状の電子放出部１１と、一対の端子部１２と、二対の支持部１３ａおよび１３ｂとを一体的に有している。つまり、電子放出部１１、端子部１２、支持部１３ａおよび１３ｂは、同一の部材により一体的に形成されている。第１実施形態では、電子放出部１１と、一対の端子部１２と、二対の支持部１３ａおよび１３ｂとは、単一の平板材料からレーザにより切り出され、曲げ加工によって一体形成されている。電子放出部１１は、電流通路１１１を含む。端子部１２は、拡大部１２１および１２２と、接続部１２３と、電極接続部１２４とを含む。なお、拡大部１２１および１２２は、それぞれ、請求の範囲の「第１部分」および「第２部分」の一例である。
【００２３】  陰極１は、いわゆる熱電子放出型のエミッタであり、一対の端子部１２を介して通電されて、加熱されるように構成されている。これにより、平板状の電子放出部１１が所定電流で所定温度（約２４００Ｋ〜約２７００Ｋ）に通電加熱されることにより、電子放出部１１から電子が放出される。陰極１は、図３に示すように、金属製のカバー１４に覆われている。また、端子部１２、支持部１３ａおよび１３ｂは、電極棒１５に固定されている。電極棒１５は、セラミック製の基台１６に互いに所定の間隔を隔てて固定されている。一対の端子部１２が固定されている電極棒１５には、配線５ａおよび５ｂ（図１参照）が接続されている。
【００２４】  図２および図４に示すように、電子放出部１１は、曲がりくねった形状（ミアンダ形状）の電流通路１１１によって平板状に形成されている。電子放出部１１は、平面的に見て（Ｚ方向に見て）、円形状に形成されている。
【００２５】  図２に示すように、電流通路１１１は、略一定の通路幅Ｗ１で形成されている。電流通路１１１は、略一定の厚みｔ１を有する平板形状に形成されている。電流通路１１１は、電流通路１１１の延びる方向と直交する方向において、断面積Ｓ１を有するように形成されている。電流通路１１１の両端は、それぞれ、端子部１２と接続されている。図４に示すように、電流通路１１１は、平面的に見て、略点対称に形成されている。
【００２６】  図２、図４および図５に示すように、一対の端子部１２は、それぞれ、電流通路１１１（電子放出部１１）の端部に接続されている。また、一対の端子部１２は、電子放出部１１から延びるとともにＺ２方向に曲げられることにより形成されている。つまり、端子部１２は、電子放出部１１の電子放出面に対して略直交する方向に延びるように形成されている。端子部１２は、電子放出部１１の通電加熱のための接続端子として機能するとともに、電極棒１５に固定されることによって電子放出部１１を支持する機能を有している。端子部１２は、電流通路１１１の厚み（ｔ１）と略等しい厚みの平板形状を有する。
【００２７】  端子部１２は、接続部１２３が電子放出部１１に接続されており、電極接続部１２４が電極棒１５に接続されている。接続部１２３および電極接続部１２４は、間に設けられた拡大部１２１および１２２により接続されている。ここで、第１実施形態では、端子部１２の拡大部１２１および１２２は、端子部１２が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路１１１の延びる方向と直交する方向の電流通路１１１の断面積よりも大きい断面積を有する。具体的には、拡大部１２１および１２２は、厚みｔ１を有し、幅Ｗ２を有する平板状に形成されている。なお、幅Ｗ２は、電流通路１１１の通路幅Ｗ１よりも大きい。拡大部１２１および１２２は、電流通路１１１の断面積Ｓ１よりも大きい断面積Ｓ２を有するように形成されている。具体的には、拡大部１２１および１２２は、電流通路１１１の断面積に対して、１倍より大きく３倍以下の断面積を有するように形成されている。
【００２８】  また、端子部１２の拡大部１２１および１２２の延びる方向と直交する方向の拡大部１２１および１２２の断面の外周の長さは、電流通路１１１の延びる方向と直交する方向の電流通路１１１の断面の外周の長さよりも大きくなるように形成されている。つまり、拡大部１２１および１２２の単位体積あたりの表面積は、電流通路１１１の単位体積あたりの表面積よりも大きい。
【００２９】  図５に示すように、拡大部１２１は、電子放出部１１に対して交差する第１方向（Ｚ方向）に延びるように形成され、拡大部１２２は、拡大部１２１に接続され、第１方向と交差する第２方向（Ｙ方向）に延びるように形成されている。接続部１２３および電極接続部１２４は、拡大部１２１と同様にＺ方向に延びるように形成されている。また、端子部１２の拡大部１２１および１２２は、平板状の拡大部１２１および１２２の延びる方向と直交する方向のうち、幅方向に拡大するように形成されている。つまり、拡大部１２１は、Ｙ方向に拡大するように形成され、拡大部１２２は、Ｚ方向に拡大するように形成されている。
【００３０】  図２に示すように、接続部１２３は、電子放出部１１に接続されている。接続部１２３は、端子部１２の電子放出部１１に接続される部分の近傍に配置されている。また、接続部１２３は、拡大部１２１および１２２の断面積Ｓ２よりも小さい断面積Ｓ３を有するように形成されている。具体的には、接続部１２３は、厚みｔ１を有し、幅Ｗ３を有する平板状に形成されている。なお、幅Ｗ３は、電流通路１１１の通路幅Ｗ１と略等しい。つまり、接続部１２３の断面積Ｓ３は、電流通路１１１の断面積Ｓ１と略等しい。
【００３１】  図２に示すように、二対の支持部１３ａおよび１３ｂは、端子部１２とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部１１を支持するように形成されている。支持部１３ａは、端子部１２に隣接するように配置されている。支持部１３ｂは、支持部１３ａに対して端子部１２と反対側に配置されている。支持部１３ａおよび１３ｂは、Ｚ１方向側が電子放出部１１に接続され、Ｚ２方向側が電極棒１５に接続されている。また、支持部１３ａおよび１３ｂは、電子放出部１１から延びるとともにＺ２方向に曲げられることにより形成されている。つまり、支持部１３ａおよび１３ｂは、電子放出部１１の電子放出面に対して略直交する方向に延びるように形成されている。
【００３２】  支持部１３ａおよび１３ｂは、支持部１３ａおよび１３ｂが延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路１１１の延びる方向と直交する方向の電流通路１１１の断面積よりも小さい断面積を有するように形成されている。具体的には、支持部１３ａおよび１３ｂは、厚みｔ１を有し、幅Ｗ４を有する平板状に形成されている。なお、幅Ｗ４は、電流通路１１１の通路幅Ｗ１よりも小さい。支持部１３ａおよび１３ｂは、電流通路１１１の断面積Ｓ１よりも小さい断面積Ｓ４を有するように形成されている。
【００３３】  支持部１３ａおよび１３ｂは、電子放出部１１のうち、電子放出部１１の使用に伴うクリープ変形により電子放出部１１の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部の近傍を支持するように配置されている。また、支持部１３ａおよび１３ｂには、貫通孔１３１が形成されている。これにより、支持部１３ａおよび１３ｂの断面積を部分的に小さくすることができるので、電子放出部１１からの熱の移動を抑制することが可能である。また、支持部１３ａおよび１３ｂに貫通孔１３１を設けずに、幅を小さくした場合に比べて、支持部１３ａおよび１３ｂの強度を確保することが可能である。
【００３４】（実施例）  図６に示すように、第１実施形態による実施例についてシミュレーションを行った。陰極１において、電子放出部１１上に最高温度の地点が位置した。また、端子部１２の温度は、拡大部１２１および１２２を設けない場合に比べて小さくなっている。また、電子放出部１１における温度が略一様に分布していることが分かる。
【００３５】（第１実施形態の効果）  第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００３６】  第１実施形態では、上記のように、端子部１２に、端子部１２が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路１１１の延びる方向と直交する方向の電流通路１１１の断面積よりも大きい断面積を有する拡大部１２１および１２２を設ける。これにより、拡大部１２１および１２２の断面積が大きくなることにより、拡大部１２１および１２２における電気抵抗が低下するので、通電時に端子部１２における発熱を小さくすることができる。また、拡大部１２１および１２２の断面積が大きくなることにより、拡大部１２１および１２２における熱伝導量（放熱量）が大きくなるので、電子放出部１１の端子部１２を介した熱伝導量を大きくすることができる。また、拡大部１２１および１２２の断面積の増大に伴って表面積を大きくすることができるので、拡大部１２１および１２２における輻射による熱の放出量を大きくすることができる。これらにより、支持部１３ａおよび１３ｂに対して端子部１２の温度が相対的に大きくなるのを抑制することができる。その結果、電子放出部１１の端子部１２が接続される部分近傍の温度が、電子放出部１１の支持部１３ａおよび１３ｂが接続される部分近傍の温度に対して相対的に大きくなるのが抑制されるので、電子放出部１１の温度が不均一になるのを抑制することができる。これにより、電子放出部１１が局所的に高温になるのを抑制することができるので、電子放出部１１の断線寿命が短くなるのを抑制することができる。また、電子放出部１１から一様の電子を放出することができる。また、支持部１３ａおよび１３ｂにより電子放出部１１を支持することにより、電子放出部１１の変形が抑制される。その結果、電子放出部１１の変形を抑制しながら、電子放出部１１の温度が不均一になるのを抑制することができる。
【００３７】  また、第１実施形態では、上記のように、拡大部１２１および１２２の延びる方向と直交する方向の拡大部１２１および１２２の断面の外周の長さを、電流通路１１１の延びる方向と直交する方向の電流通路１１１の断面の外周の長さよりも大きくする。これにより、拡大部１２１および１２２の単位体積あたりの表面積を大きくすることができるので、拡大部１２１および１２２における輻射による熱の放出量を容易に大きくすることができる。
【００３８】  また、第１実施形態では、上記のように、端子部１２の電子放出部１１に接続される部分の近傍の接続部１２３を、拡大部１２１および１２２よりも小さい断面積を有するように形成する。これにより、電子放出部１１と端子部１２との境界を折り曲げて一体的に形成する際に、折り曲げ部の断面積が大きくなるのを抑制することができるので、容易に折り曲げることができる。また、陰極１をカバー１４により覆う際に、端子部１２の接続部１２３がカバー１４に干渉するのを抑制することができる。
【００３９】  また、第１実施形態では、上記のように、拡大部１２１および１２２を、平板状の拡大部１２１および１２２の延びる方向と直交する方向のうち、幅方向に拡大するように形成する。これにより、端子部１２を略同じ厚みの平板状に形成することができるので、拡大部１２１および１２２を容易に形成することができる。
【００４０】  また、第１実施形態では、上記のように、電子放出部１１に対して交差する第１方向（Ｚ方向）に延びる拡大部１２１と、拡大部１２１に接続され、第１方向と交差する第２方向（Ｙ方向）に延びる拡大部１２２とを設ける。これにより、拡大部１２１および１２２を合わせた体積を大きくすることができるので、端子部１２の温度が相対的に大きくなるのを効果的に抑制することができる。
【００４１】  また、第１実施形態では、上記のように、支持部１３ａおよび１３ｂを、支持部１３ａおよび１３ｂが延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路１１１の延びる方向と直交する方向の電流通路１１１の断面積よりも小さい断面積を有するように形成する。これにより、電子放出部１１から支持部１３ａおよび１３ｂを介して熱が逃げるのを抑制することができるので、電子放出部１１の支持部１３ａおよび１３ｂが接続される部分近傍の温度が、電子放出部１１の端子部１２が接続される部分近傍の温度に対して相対的に小さくなるのを抑制することができる。これにより、電子放出部１１の温度が不均一になるのを抑制することができる。
【００４２】  また、第１実施形態では、上記のように、端子部１２、支持部１３ａおよび１３ｂを、電子放出部１１の電子放出面に対して略直交する方向に延びるように形成する。これにより、電子放出部１１の変形する方向に端子部１２、支持部１３ａおよび１３ｂを配置することができるので、電子放出部１１の変形を効果的に抑制することができる。
【００４３】  また、第１実施形態では、上記のように、拡大部１２１および１２２を、電流通路１１１の断面積に対して、１倍より大きく３倍以下の断面積を有するように形成する。これにより、拡大部１２１および１２２の断面積を電流通路の断面積に対して１倍より大きくすることにより、拡大部１２１および１２２を含む端子部１２の温度が上がるのを抑制することができる。また、拡大部１２１および１２２の断面積を電流通路の断面積に対して３倍以下にすることにより、端子部１２を含む陰極１が大きくなるのを抑制することができる。
【００４４】  また、第１実施形態では、上記のように、電子放出部１１、端子部１２、支持部１３ａおよび１３ｂを、同一の部材により一体的に形成する。これにより、電子放出部１１、端子部１２、支持部１３ａおよび１３ｂを含む陰極１を容易に形成することができる。
【００４５】  また、第１実施形態では、上記のように、支持部１３ａおよび１３ｂを、電子放出部１１のうち、電子放出部１１の使用に伴うクリープ変形により電子放出部１１の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部の近傍を支持するように配置する。これにより、平坦度の変化が大きい変形部の近傍を支持することによって、効果的に電子放出部１１の変形（サグ現象）を抑制することができる。
【００４６】［第２実施形態］  次に、図７を参照して、本発明の第２実施形態による陰極２０１について説明する。第２実施形態では、支持部を二対設けた上記第１実施形態とは異なり、支持部を一対設けた構成の例について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
【００４７】  図７に示すように、第２実施形態による陰極２０１は、純タングステンまたはタングステン合金からなり、平板状の電子放出部１１と、一対の端子部２１０と、一対の支持部２２０とを一体的に有している。つまり、電子放出部１１、端子部２１０、支持部２２０は、同一の部材により一体的に形成されている。第２実施形態では、電子放出部１１と、一対の端子部２１０と、一対の支持部２２０とは、単一の平板材料からレーザにより切り出され、曲げ加工によって一体形成されている。電子放出部１１は、電流通路１１１を含む。端子部２１０は、拡大部２１１と、接続部２１２と、電極接続部２１３とを含む。
【００４８】  端子部２１０は、接続部２１２が電子放出部１１に接続されており、電極接続部２１３が電極棒１５（図３参照）に接続されている。接続部２１２および電極接続部２１３は、間に設けられた拡大部２１１により接続されている。ここで、第２実施形態では、端子部２１０の拡大部２１１は、端子部２１０が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路１１１の延びる方向と直交する方向の電流通路１１１の断面積よりも大きい断面積を有する。具体的には、拡大部２１１は、厚みｔ１を有し、幅Ｗ２１を有する平板状に形成されている。なお、幅Ｗ２１は、電流通路１１１の通路幅Ｗ１よりも大きい。拡大部２１１は、電流通路１１１の断面積Ｓ１よりも大きい断面積Ｓ２１を有するように形成されている。
【００４９】  一対の支持部２２０は、端子部２１０とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部１１を支持するように形成されている。支持部２２０は、端子部２１０に隣接するように配置されている。支持部２２０は、折れ曲がるように形成されている。これにより、端子部２１０と支持部２２０との距離を大きくすることができるので、陰極２０１を電極棒１５に取り付ける作業を容易に行うことが可能である。
【００５０】  第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５１】（第２実施形態の効果）  第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００５２】  上記のように、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、端子部２１０に、端子部２１０が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路１１１の延びる方向と直交する方向の電流通路１１１の断面積よりも大きい断面積を有する拡大部２１１を設ける。これにより、電子放出部１１の変形を抑制しながら、電子放出部１１の温度が不均一になるのを抑制することができる。
【００５３】  第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５４】［第３実施形態］  次に、図８を参照して、本発明の第３実施形態による陰極３０１について説明する。第３実施形態では、幅方向に拡大した拡大部を端子部に設けた構成の上記第１および第２実施形態とは異なり、厚み方向に拡大した拡大部を端子部に設けた構成の例について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
【００５５】  図８に示すように、第３実施形態による陰極３０１は、純タングステンまたはタングステン合金からなり、平板状の電子放出部１１と、一対の端子部３１０と、二対の支持部３２０および３３０とを一体的に有している。つまり、電子放出部１１、端子部３１０、支持部３２０および３３０は、同一の部材により一体的に形成されている。第３実施形態では、電子放出部１１と、一対の端子部３１０と、二対の支持部３２０および３３０とは、単一の平板材料からレーザにより切り出され、曲げ加工によって一体形成されている。また、エッチング加工により、端子部３１０の拡大部３１１および３１２以外の厚みが小さくなるように加工されている。電子放出部１１は、電流通路１１１を含む。端子部３１０は、拡大部３１１および３１２と、接続部３１３と、電極接続部３１４とを含む。なお、拡大部３１１および３１２は、それぞれ、請求の範囲の「第１部分」および「第２部分」の一例である。
【００５６】  端子部３１０は、接続部３１３が電子放出部１１に接続されており、電極接続部３１４が電極棒１５に接続されている。接続部３１３および電極接続部３１４は、間に設けられた拡大部３１１および３１２により接続されている。ここで、第３実施形態では、端子部３１０の拡大部３１１および３１２は、端子部３１０が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路１１１の延びる方向と直交する方向の電流通路１１１の断面積よりも大きい断面積を有する。具体的には、拡大部３１１および３１２は、厚みｔ２を有し、幅Ｗ３１を有する平板状に形成されている。なお、厚みｔ２は、電流通路１１１の厚みｔ１よりも大きい。また、幅Ｗ３１は、電流通路１１１の通路幅Ｗ１と略等しい。拡大部３１１および３１２は、電流通路１１１の断面積Ｓ１よりも大きい断面積Ｓ３１を有するように形成されている。つまり、拡大部３１１および３１２は、平板状の拡大部３１１および３１２の延びる方向と直交する方向のうち、厚み方向に拡大するように形成されている。
【００５７】  二対の支持部３２０および３３０は、端子部３１０とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部１１を支持するように形成されている。支持部３２０は、端子部３１０に隣接するように配置されている。支持部３３０は、支持部３２０に対して端子部３１０と反対側に配置されている。支持部３２０および３３０は、Ｚ１方向側が電子放出部１１に接続され、Ｚ２方向側が電極棒１５に接続されている。また、支持部３２０および３３０は、電子放出部１１から延びるとともにＺ２方向に曲げられることにより形成されている。
【００５８】  第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５９】（第３実施形態の効果）  第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６０】  上記のように、第３実施形態では、第１実施形態と同様に、端子部３１０に、端子部３１０が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路１１１の延びる方向と直交する方向の電流通路１１１の断面積よりも大きい断面積を有する拡大部３１１および３１２を設ける。これにより、電子放出部１１の変形を抑制しながら、電子放出部１１の温度が不均一になるのを抑制することができる。
【００６１】  また、第３実施形態では、上記のように、拡大部３１１および３１２を、平板状の拡大部３１１および３１２の延びる方向と直交する方向のうち、厚み方向に拡大するように形成する。これにより、拡大部３１１および３１２の厚み方向を大きくすることにより、拡大部３１１および３１２の断面積を容易に大きくすることができる。
【００６２】  第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６３】［第４実施形態］  次に、図９を参照して、本発明の第４実施形態による陰極４０１について説明する。第４実施形態では、拡大部を幅方向に拡大した構成の上記第１および第２実施形態、拡大部を厚み方向に拡大した構成の上記第３実施形態と異なり、拡大部を幅方向および厚み方向の両方に拡大した構成の例について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
【００６４】  図９に示すように、第４実施形態による陰極４０１は、純タングステンまたはタングステン合金からなり、平板状の電子放出部１１と、一対の端子部４１０と、二対の支持部４２０および４３０とを一体的に有している。つまり、電子放出部１１、端子部４１０、支持部４２０および４３０は、同一の部材により一体的に形成されている。第４実施形態では、電子放出部１１と、一対の端子部４１０と、二対の支持部４２０および４３０とは、単一の平板材料からレーザにより切り出され、曲げ加工によって一体形成されている。また、エッチング加工により、端子部４１０の拡大部４１１および４１２以外の厚みが小さくなるように加工されている。電子放出部１１は、電流通路１１１を含む。端子部４１０は、拡大部４１１および４１２と、接続部４１３と、電極接続部４１４とを含む。なお、拡大部４１１および４１２は、それぞれ、請求の範囲の「第１部分」および「第２部分」の一例である。
【００６５】  端子部４１０は、接続部４１３が電子放出部１１に接続されており、電極接続部４１４が電極棒１５に接続されている。接続部４１３および電極接続部４１４は、間に設けられた拡大部４１１および４１２により接続されている。ここで、第４実施形態では、端子部４１０の拡大部４１１および４１２は、端子部４１０が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路１１１の延びる方向と直交する方向の電流通路１１１の断面積よりも大きい断面積を有する。具体的には、拡大部４１１および４１２は、厚みｔ２を有し、幅Ｗ４１を有する平板状に形成されている。なお、厚みｔ２は、電流通路１１１の厚みｔ１よりも大きい。また、幅Ｗ４１は、電流通路１１１の通路幅Ｗ１よりも大きい。拡大部４１１および４１２は、電流通路１１１の断面積Ｓ１よりも大きい断面積Ｓ４１を有するように形成されている。つまり、拡大部４１１および４１２は、平板状の拡大部４１１および４１２の延びる方向と直交する方向のうち、幅方向および厚み方向の両方に拡大するように形成されている。
【００６６】  二対の支持部４２０および４３０は、端子部４１０とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部１１を支持するように形成されている。支持部４２０は、端子部４１０に隣接するように配置されている。支持部４３０は、支持部４２０に対して端子部４１０と反対側に配置されている。支持部４２０および４３０は、Ｚ１方向側が電子放出部１１に接続され、Ｚ２方向側が電極棒１５に接続されている。また、支持部４２０および４３０は、電子放出部１１から延びるとともにＺ２方向に曲げられることにより形成されている。
【００６７】  第４実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００６８】（第４実施形態の効果）  第４実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６９】  上記のように、第４実施形態では、第１実施形態と同様に、端子部４１０に、端子部４１０が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路１１１の延びる方向と直交する方向の電流通路１１１の断面積よりも大きい断面積を有する拡大部４１１および４１２を設ける。これにより、電子放出部１１の変形を抑制しながら、電子放出部１１の温度が不均一になるのを抑制することができる。
【００７０】  第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７１】（変形例）  なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００７２】  たとえば、上記第１〜第４実施形態では、本発明の陰極をＸ線管装置に用いる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、陰極をＸ線管装置以外の他の装置に用いてもよい。
【００７３】  また、上記第１〜第４実施形態では、支持部を、電流通路（電子放出部）と一体的に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、支持部を、電流通路（電子放出部）とは別体で設けてもよい。また、支持部を電子放出部と別体で形成するため、支持部を電子放出部とは異なる材料（タングステンやタングステン合金以外の材料）により形成してもよい。この場合、支持部は、たとえば、モリブデンなどタングステン以外の高融点金属材料や、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）などのセラミック材料などにより形成してもよい。
【００７４】  また、上記第１〜第４実施形態では、端子部および支持部が平板形状に形成されている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、端子部および支持部を平板形状以外の形状にしてもよい。たとえば、端子部および支持部を円柱状などの形状にしてもよい。
【００７５】  また、上記第１〜第４実施形態では、平面的に見て円形の電子放出部を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電子放出部は平板状であればよく、電子放出部の平面視形状は、矩形状や、多角形状の平板形状であってもよい。
【００７６】  また、上記第１〜第４実施形態では、端子部および支持部が、電子放出部の電子放出面に対して略直交する方向に延びるように形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１０に示す変形例のように、端子部および支持部を、電子放出部の電子放出面の延びる方向と、略同じ方向に延びるように形成してもよい。つまり、図１０に示す変形例では、陰極５０１は、平板状の電子放出部１１と、一対の端子部５１０と、二対の支持部５２０および５３０とを含んでいる。また、端子部５１０は、拡大部５１１および５１２と、接続部５１３と、電極接続部５１４とを含む。そして、電子放出部１１と、端子部５１０と、支持部５２０および５３０は、略同一の面上に平板状に形成されている。
【００７７】  また、上記第１〜第４実施形態では、支持部を端子部と同じ側に延びるように形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、支持部が端子部とは異なる側に延びるように形成してもよい。たとえば、支持部を陰極の側方（平板状の電子放出部と平行な方向）へ延びるように設けてもよい。
【００７８】  また、上記第１実施形態、第３および第４実施形態では、陰極に二対（４本）の支持部を設け、上記第２実施形態では、陰極に一対（２本）の支持部を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。支持部は、１本、３本または５本以上設けてもよい。ただし、支持部の数が多いと、通電加熱時に電子放出部の熱が支持部に逃げ、電子放出部の温度分布がばらつく可能性があるので、支持部は、電子放出部を支持するのに十分な数であって、なるべく少ない数だけ設けるのが好ましい。
【符号の説明】
【００７９】  １、２０１、３０１、４０１、５０１  陰極  ２  ターゲット（陽極）  １１  電子放出部  １２、２１０、３１０、４１０、５１０  端子部  １３ａ、１３ｂ、２２０、３２０、３３０、４２０、４３０、５２０、５３０  支持部  １１１  電流通路  １２１、３１１、４１１、５１１  拡大部（第１部分）  １２２、３１２、４１２、５１２  拡大部（第２部分）  ２１１  拡大部  １００  Ｘ線管装置
【図１】
2016208012.tif 000003
【図２】
2016208012.tif 000004
【図３】
2016208012.tif 000005
【図４】
2016208012.tif 000006
【図５】
2016208012.tif 000007
【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】
2016208012.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月20日(2017.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極に対して電子を放出する、Ｘ線管装置の陰極であって、
通電加熱により電子を放出するとともに、平板状に形成された電流通路を有する電子放出部と、
前記電子放出部からそれぞれ延びるとともに、電極に接続される一対の端子部と、
前記端子部とは別個に設けられ、前記電極に対して絶縁されるとともに、前記電子放出部を支持する支持部とを備え、
前記端子部は、前記端子部が延びる方向と直交する方向の断面積が前記電流通路の延びる方向と直交する方向の前記電流通路の断面積よりも大きい断面積を有する拡大部を含み、
前記端子部は、前記電子放出部に接続される部分の近傍が前記拡大部よりも小さい断面積を有するように形成されており、前記支持部が延びる方向と直交する方向において、前記支持部は、前記端子部の前記電子放出部に接続される部分の近傍の断面積よりも小さい断面積を有するように形成されている、陰極。
【請求項２】
前記端子部は、平板状に形成されており、
前記拡大部の延びる方向と直交する方向の前記拡大部の断面の外周の長さは、前記電流通路の延びる方向と直交する方向の前記電流通路の断面の外周の長さよりも大きい、請求項１に記載の陰極。
【請求項３】
前記拡大部は、平板状に形成されるとともに、平板状の前記拡大部の延びる方向と直交する方向のうち、幅方向又は厚み方向に拡大するように形成されている、請求項１または２に記載の陰極。
【請求項４】
前記拡大部は、前記電子放出部に対して交差する第１方向に延びる第１部分と、前記第１部分に接続され、前記第１方向と交差する第２方向に延びる第２部分とを有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の陰極。
【請求項５】
前記支持部は、前記支持部が延びる方向と直交する方向の断面積が前記電流通路の延びる方向と直交する方向の前記電流通路の断面積よりも小さい断面積を有するように形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の陰極。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の陰極と、前記陽極とを備える、Ｘ線管装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
Ｘ線管装置の陰極は、陽極に対して電子を放出するものであって、通電加熱により電子を放出するとともに、平板状に形成された電流通路を有する電子放出部と、電子放出部からそれぞれ延びるとともに、電極に接続される一対の端子部と、端子部とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部を支持する支持部とを備え、端子部は、端子部が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路の延びる方向と直交する方向の電流通路の断面積よりも大きい断面積を有する拡大部を含み、端子部は、電子放出部に接続される部分の近傍が拡大部よりも小さい断面積を有するように形成されており、支持部が延びる方向と直交する方向において、支持部は、端子部の電子放出部に接続される部分の近傍の断面積よりも小さい断面積を有するように形成されている。さらに、上記陰極と上記陽極とを備えるＸ線管装置という形態で提供されてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
拡大部の断面積が大きくなることにより、拡大部における電気抵抗が低下するので、通電時に端子部における発熱を小さくすることができる。また、拡大部の断面積が大きくなることにより、拡大部における熱伝導量が大きくなるので、電子放出部の端子部を介した熱伝導量（放熱量）を大きくすることができる。また、拡大部の断面積の増大に伴って表面積を大きくすることができるので、拡大部における輻射による熱の放出量を大きくすることができる。これらにより、支持部に対して端子部の温度が相対的に大きくなるのを抑制することができる。その結果、電子放出部の端子部が接続される部分近傍の温度が、電子放出部の支持部が接続される部分近傍の温度に対して相対的に大きくなるのが抑制されるので、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することができる。これにより、電子放出部が局所的に高温になるのを抑制することができるので、電子放出部の断線寿命が短くなるのを抑制することができる。また、電子放出部から一様の電子を放出することができる。また、支持部により電子放出部を支持することにより、電子放出部の変形が抑制される。その結果、電子放出部の変形を抑制しながら、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することができる。また、電子放出部と端子部との境界を折り曲げて一体的に形成する場合に、折り曲げ部の断面積が大きくなるのを抑制することができるので、容易に折り曲げることができる。また、陰極をカバーにより覆う場合に、端子部の電子放出部に接続される部分がカバーに干渉するのを抑制することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
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