(57)【要約】【解決手段】Ｘ線装置を含む高出力装置とともに使用する高電圧コネクターが開示される。本コネクターはパンケーキ型コネクターで、高電圧ケーブルをＸ線管のカソードに相互接続される。本コネクターは、ハウジング、ソケット組立体、およびソケット組立体をハウジングから絶縁するために、ソケット組立体を覆う絶縁材を含む。ソケット組立体は、連続した形状で、円滑なターミナル端部を有する埋め込み伝導性スリーブを含む。スリーブのターミナル端部は、断熱材およびスリーブの近傍にある空気とで、三重接触点を形成する。連続して円滑な、スリーブのターミナル端部は、ターミナル端部での電場の強度を減少させることにより、さらに三重接点からソケット組立体の電場を遠ざけるようにすることにより、アーク放電が三重接点で生ずることを防止する。アーク放電発生傾向を減ずることは、Ｘ線装置が比較的高い動作電圧で動作することを可能にする。
2005535090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線装置であって、
少なくともひとつのフィラメントを含むカソード、フィラメントにより生成されｒｙ電子が衝突して、Ｘ線ビームが放出されるように、電子を受け入れる位置に配置されるアノードとを内部に有する真空エンベロープと、
電気ケーブルを介して電源に電気的に接続され、カソードに電気信号を与える高電圧コネクターと、
を含み、
前記高電圧コネクターが、
電気ケーブルが通過して配置されるポートを有する外側ハウジング、
外側ハウジング内に配置される第一の絶縁材、および
外側ハウジング内に配置されるソケット部
を有し、
ソケット部が
第二の絶縁材、および
第二の絶縁材の付近に位置する電気伝導性スリーブ
を有し、
第二の絶縁材とスリーブとの間に間隙が形成され、その間隙内にカソードの伝導性受け口部が受け入れられ、スリーブのターミナル端部が間隙に隣接して位置する、ところのＸ線装置。
【請求項２】
さらに、スリーブ内に配置される複数の電気的なソケットを含み、
電気的なソケットは電気ケーブルに電気的に接続され、ソケットはカソードの電気的なターミナルと電気的に結合する、請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項３】
さらに、スリーブをカソードの伝導性受け口部に電気的に接続する手段を含む、請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項４】
電気的に接続する手段は、スリーブの内側表面で、伝導性スリーブのターミナル端部に隣接して位置するノッチ内に配置されるフィンガーストックを有する、請求項３に記載のＸ線装置。
【請求項５】
伝導性スリーブのターミナル端部は実質的に丸みをもつ表面を形成する、請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項６】
伝導性スリーブのターミナル端部は実質的に放物状表面を形成する、請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項７】
伝導性スリーブのターミナル端部は第一の絶縁材により少なくとも部分的に覆われる、請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項８】
伝導性スリーブのターミナル端部と第一の絶縁材との接点が円滑で連続している、請求項７に記載のＸ線装置。
【請求項９】
絶縁性セラミックが高電圧コネクターとカソードとの間に挿入される、請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項１０】
伝導性スリーブは実質的に円筒状である、請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項１１】
伝導性スリーブは真鍮からなる、請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項１２】
高電圧ケーブルを電気装置に電気的に接続する高電圧コネクターであって、
外側ハウジングと、
外側ハウジング内に配置される絶縁材と、
絶縁材により実質的に取り囲まれるソケット組立体と、
を含み、
ソケット組立体は、
電気伝導性材料からなり、ターミナル端部を有する円筒状スリーブ、および
スリーブ内に配置される埋め込み材
を有し、
埋め込み材およびスリーブは一緒になって円筒状の間隙を形成し、電気装置の電気伝導性部分が間隙内に受け入れられる、高電圧コネクター。
【請求項１３】
さらに、電気装置の電気伝導性部分をスリーブに電気的に接続する金属製接触子を含む、請求項１２に記載の高電圧コネクター。
【請求項１４】
金属製接触子は、スリーブの表面に形成されるノッチ内に位置する、請求項１３に記載の高電圧コネクター。
【請求項１５】
ノッチはスリーブのターミナル端部の近くに設けられる、請求項１４に記載の高電圧コネクター。
【請求項１６】
スリーブは真鍮製である、請求項１２に記載の高電圧コネクター。
【請求項１７】
スリーブのターミナル端部の断面は、丸み形状、放物形状および楕円形状のグループから選択される、請求項１２に記載の高電圧コネクター。
【請求項１８】
絶縁材はスリーブのターミナル端部の一部を実質的に覆い、絶縁材とスリーブとの間の接合部は円滑で連続している、請求項１２に記載の高電圧コネクター。
【請求項１９】
絶縁材はエポキシ製である、請求項１８に記載の高電圧コネクター。
【請求項２０】
電子を生成するカソードおよびカソードにより放出される電子を受け取る位置にあるアノードを含むＸ線装置に、高電圧ケーブルを電気的に接続する高電圧コネクターであって、
外側ハウジングと、
外側ハウジング内に配置される絶縁材と、
絶縁材により実質的に覆われるソケット組立体と、
を含む、
該ソケット組立体は、
連続して丸みのある表面を画定するターミナル端部を有する、電気伝導性材料からなる円筒状スリーブ、
該スリーブ内に位置し、そのスリーブと一緒になって、カソードの電気伝導性部分を受け入れるための円筒状間隙を画定める、電気絶縁埋め込み材、および
間隙内に受け入れられるカソードの電気伝導性部分と、円筒形スリーブとを電気的に接続する金属接触子
を有し、
金属製接触子は、円筒状スリーブに形成される環状のノッチ内に位置し、ノッチはターミナル端部の近傍にある、高電圧コネクター。
【請求項２１】
円筒状スリーブのターミナル端部の、連続して丸みのある表面が半円形の断面形状をもつ、請求項２０に記載の高電圧コネクター。
【請求項２２】
三重接点が、絶縁材、スリーブのターミナル端部、および間隙内の空気が出合う点に形成される、請求項２１に記載の高電圧コネクター。
【請求項２３】
電場がＸ線装置の動作中に形成され、スリーブのターミナル端部は三重接点の近傍の電場の強度を減ずる、請求項２２に記載の高電圧コネクター。
【請求項２４】
ソケット組立体はさらに、ソケット組立体内に配置される電気的ソケットを含み、該ソケットはカソード内に位置する電気的ターミナルと整合する、請求項２３に記載の高電圧コネクター。
【請求項２５】
金属製接触子は、間隙内に位置するカソードの電気伝導性部分および円筒状スリーブの両方に物理的に接触する、請求項２４に記載の高電圧コネクター。
【請求項２６】
金属製接触子は、金属製Ｏリングからなる、請求項２５に記載の高電圧コネクター。
【請求項２７】
金属製接触子は、フィンガーストック材の環状リングからなる、請求項２５に記載の高電圧コネクター。
【請求項２８】
周囲ノッチは、円筒状スリーブの内側表面上に形成される、請求項２７に記載の高電圧コネクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的にＸ線発生装置に関する。特に、本発明はＸ線装置の動作中、アーク放電の可能性を減少させる高電圧コネクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線発生装置は、工業的にも、医療的にも広範囲に利用される、非常に有益な装置である。このような装置は、たとえば医学診断検査および放射線治療、半導体生産・組み立て、材料分析の分野で一般的に採用されている。
【０００３】
採用されている分野にかかわらず、Ｘ線装置の動作は似たものとなっている。一般的に、Ｘ線は、電子が放出され、加速され、特定の組成の材料に衝突するときに、生成される。このプロセスは典型的に、排気されてＸ線管エンクロージャ内で実行される。排気されるエンクロージャ内に、カソード、電子源、およびカソードにより放出された電子を受け取るように向けられたアノードが配置される。アノードは管の中で固定したものでもよく、ベアリング組立体により回転可能に支持される、ローターシャフトの取り付けられる、回転環状ディスクの形態のものでもよい。排気されるエンクロージャは典型的に、外側ハウジング（これはまた冷媒リザーバーとしても機能する）内に位置する。
【０００４】
動作中、電流がカソード（カソードは、電子雲を熱電子放出として知られている工程で放出させる）のフィラメント部分に供給される。高電圧がカソードとアノードとの間に適用され、電子雲は、電子流を形成し、カソードのターゲット上の焦点スポットへと加速される。ターゲット表面に衝突すると、電子の運動エネルギーが、非常に高い周波数の電子放射、すなわちＸ線として解放される。生成されたＸ線の特定の周波数は、アノードのターゲット表面を形成するために使用された材料のタイプにほぼ依存する。高原子番号（Ｚ数）のターゲット表面材料が典型的に使用される。Ｘ線が排気されるエンクロージャおよび外側ハウジングに画定された窓を通して放出されるように、ターゲット表面の向きが定められる。放出してＸ線信号は、Ｘ線影像を形成するために、患者のようなＸ線対象物へと向けられる。
【０００５】
アノードとカソードとの間に高電圧を与え、フィラメントに電力を供給するために、カソードは高電圧ケーブルを介して、電源に接続される。高電圧ケーブルは高電圧コネクターを介してＸ線管に連結される。ひとつのタイプのコネクターは、パンケーキコネクターとして知られている。この名称は円筒形で平坦な面をもつ形状からくるもので、パンケーキコネクターはコネクターハウジング内にある開口部を通して高電圧ケーブルを受け入れる。高電圧ケーブルは、Ｘ線カソードの受け口に配置される電気的ターミナルと整合する形状をもつ中央ソケット組立体に、コネクターハウジング内で接続する。ソケット組立体は、間に配置される絶縁材により、コネクターハウジングから電気的に絶縁される。
【０００６】
より詳説すると、パンケーキコネクターのソケット組立体は典型的に金属製スリーブを含み、このスリーブは、そのスリーブの内側内に配置される埋め込み断熱材を有する。高電圧ケーブルからの配線が埋め込み断熱材を通過し、カソード受け口の電気的ターミナルと整合するために、ソケット組立体の露出面上に位置するソケットと接続する。絶縁ガスケットが典型的に、カソード受け口とソケット組立体との整合を容易にするために、カソード受け口とパンケーキコネクターとの間に配置される。
【０００７】
特にＸ線装置の重要な応用例は、手荷物検査設備、その他関連装置に爆発物検出に関するものである。Ｘ線装置は、爆発材を示すスペクトルをもつ対象物を検出するために、手荷物やパッケージを検査すべく、爆発物検出装置に利用される。このような検出は、空港のような重要な場所で、テロリズムに対抗する重要な役割をもつ。
【０００８】
爆発物の材料をそのスペクトルから正確に検出するために、Ｘ線管は比較的高い動作電圧で動作されなければならない。たとえば、150ｋＶで動作するＸ線管の動作は典型的に、2パーセントの誤認割合をもち、このことは100回の走査で爆発物に対して二度爆発物でないと検出することを意味する。対照的に、160ｋＶで動作する同様のＸ線管の誤認割合は1パーセント以下の範囲である。したがって、より高い動作電圧のＸ線管はより正確に爆発物を検出でき、その結果走査がより早く、より正確となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
残念ながら、Ｘ線管の動作電圧の増加は、電圧に関連した問題の発生を増加させる。これらの問題のひとつが、アーク放電である。アーク放電は、Ｘ線管内の電位の破壊を示す。パンケーキコネクターを含む高電圧コネクターは、高電力レベルの動作とともに生ずるこの望ましくない副次的な効果の影響を特に受ける。たとえば、アーク放電はソケット組立体（高電圧に維持される）とコネクターハウジング（アース電位に維持される）との間で生ずる。コネクター内のアーク放電は、しばしば三重接点（金属製要素、絶縁要素および空気が出合うところに形成される）といわれている場所から広がる。たとえば、既知のコネクターでは、アーク放電の影響を特に受ける三重接点がコネクターハウジングの絶縁材、空気およびソケット組立体の近くに適用される金属製コーティングが出合う点に形成される。他の既知のコネクターでは、三重接点はカソード受け口、空気および絶縁ガスケットの接点に形成される。これらおよび他のパンケーキコネクター構成物は、コネクターの三重接点付近における電場の集中（電場の集中は動作の間、破壊的なアーク放電の可能性を増加させる）を十分に最小にするよう設計されてはいない。このことはＸ線管要素に致命的なダメージを与えＸ線装置を使用不能にすることから、アーク放電は防止されなければならない。
【００１０】
高電圧コネクターにわたる電気的アーク放電に関連して上述した対策は、三重接点またはその付近で、既知のコネクターは鋭く、不連続な特徴部分をもつことでより悪化する。三重接点の近くにある、ソケット組立体の金属製スリーブまたはカソード受け口の一部のような、これら鋭い部分は、アーク放電が生じる可能性を増加させる。三重接点の位置や形状を修正しても、既知のパンケーキコネクターは、高められた電力レベルでのＸ線管の動作の間、これらの接点付近のアーク放電の可能性を十分に減少させることができなかった。
【００１１】
このように、上記の問題を避けるために、設計された高電圧コネクターを提供する必要性がある。特に、電気的な破壊の影響なくまたはコネクターにわたる電気的アーク放電の可能を増加させることなく、装置に十分高い電位を適用する、Ｘ線管のような装置に使用できる高電圧コネクターの需要がある。このことを解決することにより、Ｘ線管はパッケージ、容器などの中にある爆発物の検出を行う応用例の使用のための高電力レベルで、使用することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記の需要に応答して開発された。要約すれば、本発明の実施例は高電力装置用の高電圧コネクターに関する。コネクターは、たとえば、高い電位での動作（160ｋＶを超える実施例）に必要な電力を与えることができる、Ｘ線管とともに使用するための形状を有する。特に重要なことは、本発明の高電圧コネクターは、コネクター内でのアーク放電の発生を増加させることなく、高められた電位を与えることができることである。このことは、アーク放電によりもたらされるダメージをＸ線管が受けることを防止し、保護する。
【００１３】
好適実施例では、高電圧コネクターは、外側ハウジング、ソケット組立体、絶縁材を含むパンケーキタイプのコネクターからなる。コネクターは、Ｘ線管の動作を可能にするために、電源に取り付けられた高電圧ケーブルをカソードに相互連結する。高電圧ケーブルは、外側ハウジングおよび絶縁材を通して受け入れ、ソケット組立体（コネクターハウジング内にある）に接続される。ソケット組立体は、Ｘ線管のカソードに電気的な接続を可能にし、適切なＸ線管の動作の電気的な条件を与えるように構成される。絶縁材は、ソケット組立体における高電位からハウジングを電気的に絶縁するために、ソケット組立体と外側ハウジングとの間に配置される。
【００１４】
詳細には、ソケット組立体は、内部に埋め込み断熱材を有する、円筒形の電気伝導性スリーブを含む。環状間隙を画定するために、円筒形スリーブのターミナル端部と埋め込み断熱材との間に間隙が形成される。カソード受け口部分が間隙内に受け入れられる。金属製接触子が、ターミナル端部の近で、スリーブの表面に画定される環状ノッチに配置される。その金属製接触子はスリーブをカソード容器に電気的に接続する。さらに、雌ソケットが、カソード容器の対応する電気的接触子を受け入れ、電気的に接続するために、コネクターの埋め込み材のターミナル端部に設けられる。ソケット組立体とカソードとの間での、これらの電気的な接触は、Ｘ線管の動作中、カソードにより必要とされる必要な電力を与える。
【００１５】
円筒形スリーブのターミナル端部は、コネクター内のアーク放電の可能性を減少させる形状となっている。好適実施例では、スリーブのターミナル端部は、断面が半円形となるように、製造中に丸められる。コネクターの絶縁材はスリーブの丸くなってターミナル端部と部分的に接触するように、ハウジング内に配置される。三重接点は、スリーブのターミナル端部、コネクターの絶縁材、およびスリーブとソケット組立体の埋め込み材との間に形成される間隙内に存在する空気の出合う点に形成される。しかし、円筒形スリーブの丸くなったターミナル端部のために、三重接点は、アーク放電を生じさせるのに好適な点を形成しない。スリーブのターミナル端部の丸い形状は、伝導性スリーブの表面に電場の強度を減少させるとともに、三重接点から電場を離すようにもする。これら二つの効果は、共同して三重接点でアーク放電が生ずることを防止する。さらに、三重接点での不連続または鋭い形状がなくなることから、アーク放電の可能性が減少する。
【００１６】
本発明の他の実施例では、円筒形ソケット組立体のスリーブのターミナル端部は、放物線または楕円曲線といった他の連続した断面形状をもつように形成される。
【００１７】
上記の発明を実施することにより、150ｋＶを超える高電圧で動作する高出力Ｘ線管用の高電圧コネクターの製造、使用が可能となる。このことにより、このＸ線管は、爆発物検出（より高い電圧でより正確なＸ線走査を行うことができる）といった種々の高出力の応用例に使用することができる。さらに、本発明の高電圧コネクターにより、高電圧Ｘ線管が、コネクター内でアーク放電の生ずる可能性を増加させることなく動作することができる。
【００１８】
本発明のこれらおよび他の特徴は、以下の説明および特許請求の範囲から明らかになりまたは以下で説明する発明の実施により分かるであろう。
【００１９】
本発明の上記および他の利点ならびに特徴を明瞭にするために、本発明の詳細な説明が特定の実施例、図面を参照してなされる。これら図面は本発明の典型的な実施例を描くもので、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、添付図面を通して、記述さら、説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図面において、同じ構成要素については同じ符号が振られている。図面は、本発明の好適実施例の図表や略示図であり、本発明を制限するものではなく、また図においてスケールを必要に応じて変えてあることは分かるであろう。
【００２１】
図１ないし図６は、本発明の実施例（コネクター内でアーク放電しないように適切な電気特性をもつ高電圧コネクターに関する）の種々の特徴を示す。高電圧コネクターはＸ線管のような高出力装置と関連して使用することができるが、他の高出力装置もここで説明されるようにこのコネクターから利点がもたらされる。本発明のコネクターにより、Ｘ線管がコネクター内でのアーク放電の発生を制御するとともに、比較的高い動作電圧で動作できる。このことにより、Ｘ線管は安定し、爆発物の検出といった種々の高出力の応用例への利用を可能にする、高電圧で動作する。
【００２２】
図１は、一般的に符号10で示された、回転するアノードタイプのＸ線管の単純化した構造の断面を示す。すでに述べたように、本発明は、図１の符号10で示されているように、Ｘ線管への接続に採用されるパンケーキ型の高電圧コネクターについて実施される。しかし、この技術は他の装置とともに使用できる高電圧コネクターに適用することができることは分かるであろう。
【００２３】
Ｘ線管10は外側ハウジング11（排気されたエンクロージャー12が内部に配置されている）を含む。排気されたエンクロージャー12内に、回転アノード14およびカソード16が配置されている。アノード14は、カソード16から離れ、向かい合うように配置されて、さらにタングステンまたはモリブデン合金のような熱伝導性材料から少なくとも部分的になるものである。アノード14はローターシャフト15およびベアリング組立体17により回転可能に支持されている。
【００２４】
典型的に、高電位が、アノード14とカソード16との間に与えられる。図示の実施例では、カソード16は高い負の電圧をもつように、電源（図示せず）によりバイアスされる一方、アノード14はアース電位に維持されている。他の実施例では、カソードが負の電圧でバイアスされる一方、アノードが正の電圧でバイアスされる。このようなバイアスをかける構成のいずれかをもつＸ線管が本高電圧コネクターを利用できる。また、図１に図示のＸ線管10が回転アノードを特徴とするものに対し、固定アノードＸ線管もまたここで説明する高電圧コネクターからの利点を受けらえる。
【００２５】
カソード16は、適切な電源（図示せず）に接続されている少なくともひとつのフィラメント18を含む。動作中、電流がフィラメント18を流れ、電子（符号20）が熱イオン放出によりカソード16から放出される。アノード14とカソード16との間に高電圧差が適用されると、電子20はカソードフィラメント18から焦点トラック22（回転アノード14のターゲット表面24上にある）へと加速される。焦点トラック22は典型的に、タングステンまたは高原子番号（“高Ｚ”）を有する同様の材料からなる。電子20は、加速されると、運動エネルギーの大部分を獲得し、この運動エネルギーは高周波数の電磁波（すなわち、Ｘ線）に変換される。符号26で示された放出Ｘ線は排気されたエンクロージャー12と外側ハウジング11にそれぞれ設けられたＸ線透明窓28および30に向けられ、通過する。窓28および30は、Ｘ線が窓を通過し、Ｘ線管を出て行くように、Ｘ線に対して透明な材料からなる。Ｘ線管から放出されるＸ線は医学的評価のために患者の体のような対象物、または材料分析のためにサンプルへと浸透するように、向けられる。
【００２６】
一好適実施例にしたがって、Ｘ線管10はさらに、図１に示されているように、カソード16に連結された、符号50で示されている高電圧コネクター（組立体）50を含む。高電圧コネクター50はＸ線管の高電圧ケーブル52を電気的に接続するものである。高電圧ケーブル52は、高電圧源（図示せず）に接続される。高電圧コネクター50は、高電圧ケーブル52を介して、電圧バイアスをカソード16にかけ、動作中フィラメント18に電流を与えることを容易にする。このように、コネクター50は、下述するように、カソード16の電気的要素と高電圧ケーブル52とを連結する。
【００２７】
図２に高電圧コネクター50の斜視図が示されている。高電圧コネクター50は一般的に、外側コネクターハウジング54、ソケット組立体56および絶縁材58を含む。コネクターハウジング54は、コネクター50の他の要素を覆うことのほか、機械的な止め付け具または他の適切な止め付け具を介して、コネクターをケーブル16の一部に取り付けるための取り付け面を有する。ハウジング54はさらに、高電圧ケーブル52が通るポート60を有する。高電圧ケーブル52は下述するように、ハウジング54内で、ソケット組立体56と電気的に接続する。図から分かるように、ソケット組立体56は、ハウジング54により画定した空洞54Ａ内に配置され、コネクター50の底面55の中心に位置し、カソード16の対応する要素との電気的な接続を容易にする。絶縁材58は実質的に、空洞54Ａの残りの部分を満たし、ハウジング54をソケット組立体56から電気的に絶縁する。一実施例では、絶縁材58は絶縁エポキシからなる。
【００２８】
図２のソケット組立体56の断面の詳細が図３、図４に示されている。ソケット組立体56は一般的に、円筒形の電気伝導性スリーブ70、およびスリーブ内に配置される埋め込み材72を含む。下述するように、円筒形スリーブ70は、カソード16に適切なバイアスをかけるために、カソード受け口80の一部と電気的な接触をなす形状となっている。このように、スリーブは好適に真鍮のような金属材からなる。スリーブ70は本発明にしたがって電気的なアーク放電を防止するための形状となる環状のターミナル端部78を有する。
【００２９】
埋め込み材72は、一実施例では、プラスチックエポキシ、または他の適切な材料の絶縁材からなる。多数の雌ソケット74が埋め込み材72のターミナル端部72Ａのところに、コネクター50の底面55に設けられている。各ソケット74は高電圧ケーブル52に電気的に接続され（図１、図２を参照）、コネクター50がＸ線管10に取り付けられるときに、カソード16に配置される、対応するターミナル（図示せず）と電気的に接続される形状をもつ。このような相互接続は、カソード16にあるひとつ以上のフィラメト18に電流を流し、これにより、フィラメントは、熱電子放出による電子を生成する。ソケット74は、埋め込み材72により、スリーブ70から電気的に絶縁される。この実施例では、四つのソケット74がターミナル端部72Ａにあるが、それ以上の数またはそれ以下の数のソケットでもよい。また、図３には雌受け口をもつが、他の実施例では、ソケット74は、これに代えて雄電気的ターミナルまたは他の電気的接続形状のものを有してもよい。
【００３０】
円筒形の環状間隙76が、スリーブ70のターミナル端部78と埋め込み材72のターミナル端部72Ａとの間に形成される。間隙75は、カソード受け口80の一部を受け入れる形状をもち、動作中カソード16にバイアス電圧を与える。
【００３１】
上記にしたがって、ソケット組立体56はさらに、スリーブ70をカソード受け口80に電気的に接続するための手段を有する。たとえば、この機能は、スリーブとカソード受け口80との間に挿入される伝導性接触子を含む構造をとることで達成される。図示の好適実施例では、伝導性接触子は複数の電気伝導性をもつ、弾性伸長部82Ａを有する金属製フィンガーストック・リング82からなる。フィンガーストック・リング82はスリーブのターミナル端部78の近くで、スリーブ70の内側面上に形成された環状のノッチ84内に配置される。フィンガーストック・リング82は、下述するように、高電圧コネクター50がカソード16に取り付けられると、複数の弾性延長部82Ａを介して、スリーブ70をカソード受け口80に物理的、電気的に接触させる形状をもつ。このことにより、カソード受け口80は適切なカソード動作のために、帯電することができる。
【００３２】
図３、図４に示されているように、スリーブ70のターミナル端部78はコネクター50の絶縁材58により実質的に覆われている。三重接点86はスリーブ70、絶縁材58および間隙78内の空気の接点で形成される。スリーブ70のターミナル端部78はさらに、三重接点86で、アーク放電を防止する形状をもつ。このため、円筒状スリーブ70のターミナル端部78は円滑で、連続した表面をもつ形状となる。図示の実施例では、スリーブのターミナル端部78は、半径が“ｒ”の丸い断面をもつ、外側に突き出た部分をもっている。スリーブのターミナル端部78の円滑で、連続した形状により、三重接点86またはその近傍でアーク放電の発生を減少させることは、以下で図５を参照して説明される。他の実施例として、スリーブのターミナル端部78は他の連続した断面形状をもつことができる。
【００３３】
図４は、本コネクター50とカソード16との相互連結を示す。前述のように、カソード受け口80は、コネクター50には、ソケット組立体56の形成された間隙76内で受け入れられる。カソード受け口80とソケット組立体56の円筒状スリーブ70との間に電気的接続は、ノッチ84内に位置するフィンガーストック・リング82を介してなされる。カソード受け口80を間隙76に挿入すると、フィンガーストック・リング82の弾性伸長部82Ａは変形して、受け口の表面と係合する。このことは、カソード受け口80とソケット組立体スリーブ70との間の物理的、電気的な接続を確実なものにする。間隙76、フィンガーストック・リング82およびカソード受け口80の形状、大きさおよび形態、ならびにそれらの相互連結を、図４に示されたことに基づき変化させることができることは分かるであろう。
【００３４】
図４は、カソード16とコネクター50が取り付けられるとき、カソード16とコネクター50の間に挿入することができる絶縁ガスケット88を示す。特に、絶縁ガスケット88は環状で、ソケット組立体56の高電圧部分およびカソード受け口80をＸ線管10の他の部分から分離するために、カソード受け口80の一部と整合する。
【００３５】
図５は、図４に示されているように、高電圧コネクター50とカソード16の相互接続の詳細を示す。前述したように、コネクター50のソケット組立体56は、カソード16に負のバイアスを与え、ひとつ以上のフィラメント18に電気信号を与える。こうして、ソケット組立体56は、Ｘ線管10の動作中、高電圧に維持される。Ｘ線管の動作中、ソケット組立体56付近の電圧が、図５において電場の向き線90により示されている。
【００３６】
前述したように、伝導性のソケット組立体のスリーブ70の連続した形状をもつターミナル端部78は、伝導性のスリーブのターミナル端部、絶縁材58および間隙76内の空気との出合う点に形成される三重接点86またはその付近のアーク放電の防止に寄与する。スリーブ70のターミナル端部78の連続表面は少なくともふたつの工程でアーク放電を減少させる。まず、図５に示されているように、ターミナルエンド78はその丸みをもつ形状のため、三重接点86から電場を押すように離す。つぎに、ターミナル端部78により、電場が押された結果、連続した形状をもつターミナル端部78の近くにおける、スリーブ70の伝導性表面にある電場の強さが減少する。したがって、ターミナル端部78の近くの三重接点では電場がほとんどない。これら二つの要因の組み合わせにより、三重接点86での電場の強さを比較的減少させる。アーク放電が、符号86で示された三重接点でしばしば形成されるとき、本発明によるこの領域の電場の減少は、本高電圧コネクター50内、特にソケット組立体56付近のアーク放電の全体的な発生を減少させる。
【００３７】
図５に示されているように、スリーブ70のターミナル端部78が連続した形状をもつことから、三重接点86では鋭いエッジが存在しない。このことはさらに、三重接点86でのアーク放電の発生を抑制するために、ソケット組立体56の能力が強化される。
【００３８】
本発明により、アーク放電のリスクの減少の結果、高電圧コネクター50は、既存のコネクターの場合よりもより高い電圧レベルに、Ｘ線管を維持するために使用することができる。一例として、本発明の高電圧コネクターは、典型的な150ｋＶに限定されず、Ｘ線管の動作レベルを約190ｋＶに維持することができた。他の例として、本発明の高電圧コネクターを利用するＸ線管が、160ｋＶの動作電圧レベルで、アーク放電を発生することなく数週間連続して動作した。したがって、本発明の高電圧コネクターが、動作可能な電圧レベルを著しく高めることができることは分かるであろう。
【００３９】
前述のように、本発明により得られた高電圧レベルは、Ｘ線管を爆発物検出（高電圧が確実な検出を行えるかどうかの基準となる）のような特別な応用例に使用することを可能にする。たとえば、爆発物の検出に際して、160ｋＶの電圧で動作するＸ線管が、誤認の確率が1パーセント以下で、持ち物や他の対象物内の爆発物を検出することができる。対照的に、150ｋＶでしか動作しない低出力Ｘ線管では誤認の確率が2パーセント以上である。
【００４０】
図６は、本高電圧コネクターの他の実施例の特徴を示す。図示のように、高電圧コネクター150はソケット組立体156を中に含む。ソケット組立体150は環状ターミナル端部178をもつ円筒形スリーブ170を有する。ターミナル端部178は連続した形状の表面を有する。ターミナル端部178の断面形状はこの実施例では放物面状で、絶縁材158および間隙176内の空気と出合い、三重接点186を形成する。スリーブ170のターミナル端部178の連続した断面形状は、前述の実施例と同様に（すなわち、ターミナル端部178の近傍でのスリーブ170の連続した表面にそって電場を減少するために、電場を三重接点186から離す）動作中、三重接点186でのアーク放電を防止する。さらに、三重接点186は、鋭いエッジの不存在（アーク放電の可能性を減少させる）により特徴付けられる。
【００４１】
図３、図６に示されているように、ここで図示されている実施例のスリーブのターミナル端部は所定の機能をもちながら断面形状を変化させることができる。実際に、スリーブのターミナル端部の断面形状は、円形、放物状、楕円状、その他の連続した面であってもよい。実際に、スリーブのターミナル端部の形状は、鋭いエッジをもたない円滑で連続した面により特徴付けられる。さらに、その表面は、ターミナル端部により部分的に形成される三重接点での電場の強度を減少させるように形成されるべきものである。したがって、ここで図示され、説明された場合以外のターミナル端部の形状もまた、本発明の範囲内にある。
【００４２】
図６に示されたソケット組立体156はさらに、スリーブ170をカソード受け口（図示せず）に電気的に接続するための他の手段も含む。図示の実施例では、この機能は、スリーブ170とカソード受け口との間に挿入される電気伝導性のＯリングを含む構成により達成される。Ｏリング182はスリーブ170の内側表面上に形成された環状ノッチ184に配置されるが、他の形状のものもまた可能である。ソケット組立体156の間隙175内に、カソード受け口（図示せず）を挿入する際、Ｏリング182は、スリーブ170と受け口との間に物理的で、電気的な接触を行う。前述のように、このことにより、Ｘ線管のカソードの電的な伝導性を達成することができる。Ｏリング182は金属を含む、ひとつ以上の伝導性材料からなる。
【００４３】
本発明はその思想、特徴から逸脱することなく他の形態で実施することができる。記述した実施例は説明のためであり、限定のためとしてはならない。本発明は、したがって、前述の説明ではなく特許請求の範囲により画定される。特許請求の範囲またはその同等物内であらゆる変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は本発明の一実施例を利用するＸ線装置の断面を示す。
【図２】図２は本高電圧コネクターの一実施例の斜視図である。
【図３】図３は種々の要素を示す、図２の高電圧コネクターの断面図である。
【図４】図４はＸ線装置のカソード組立体に接続された状態を示す、図２の高電圧コネクターの断面図である。
【図５】図５はコネクターの動作とともに、電場を示す、図４の高電圧コネクターの断面図である。
【図６】図６は本高電圧コネクターの他の実施例の、種々の要素を示す断面図である。
【図１】
2005535090.tif 000003
【図２】
2005535090.tif 000004
【図３】
2005535090.tif 000005
【図４】
2005535090.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005535090.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月17日(2005.5.17)
【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】
高電圧ケーブルをＸ線発生装置に接続する際に使用する高電圧コネクターであって、
ケーブルを受け入れるポートを有する外側ハウジングと、
外側ハウジングの少なくとも一部内に配置される絶縁材と、
外側ハウジング内に配置されるソケット部と、
を含み、
ソケット部は、
電気伝導性材料からなり、ターミナル端部を有する円筒状スリーブ、および
スリーブ内に配置される埋め込み材、
を有し、
埋め込み材およびスリーブは一緒になって間隙を形成し、Ｘ線発生装置の電気伝導性部分が間隙内に受け入れられる、高電圧コネクター。
【請求項２】
間隙が実質的に円筒形状をもつ、請求項１に記載の高電圧コネクター。
【請求項３】
ターミナル端部は実質的に連続した断面形状をもつ、請求項１に記載の高電圧コネクター。
【請求項４】
さらに、Ｘ線発生装置の電気伝導性部分をスリーブに電気的に接続する金属製接触子を含む、請求項１に記載の高電圧コネクター。
【請求項５】
金属製接触子は、スリーブの表面に形成されるノッチ内に位置する、請求項４に記載の高電圧コネクター。
【請求項６】
ノッチはスリーブのターミナル端部の近くのところに形成される、請求項５に記載の高電圧コネクター。
【請求項７】
スリーブは真鍮製である、請求項１に記載の高電圧コネクター。
【請求項８】
スリーブのターミナル端部の連続した断面形状は、丸み形状、放物形状および楕円形状からなるグループから選択される、請求項３に記載の高電圧コネクター。
【請求項９】
絶縁材はスリーブのターミナル端部の一部を実質的に覆い、絶縁材とスリーブとの間の接合部は円滑で、連続している、請求項１に記載の光電圧コネクター。
【請求項１０】
絶縁材はエポキシ製である、請求項１に記載の高電圧コネクター。
【請求項１１】
電子を生成するカソードおよびカソードにより放出される電子を受け取る位置にあるアノードを含むＸ線装置に、高電圧ケーブルを電気的に接続する高電圧コネクターであって、
外側ハウジングと、
外側ハウジング内に配置される絶縁材と、
絶縁材により実質的に覆われるソケット組立体と、
を含み、
該ソケット組立体は、
丸みのあるターミナル端部を有する、電気伝導性材料からなるスリーブ、
該スリーブ内に位置し、そのスリーブと一緒になって、カソードの電気伝導性部分を受け入れる間隙を画定する、電気絶縁埋め込み材、および
間隙内に受け入れられるカソードの電気伝導性部分と、スリーブとを電気的に接続する金属製接触子
を有し、
金属製接触子は、スリーブ内に形成されるノッチ内に位置する、高電圧コネクター。
【請求項１２】
ターミナル端部は連続して丸みのある表面を有する、請求項１１に記載の高電圧コネクター。
【請求項１３】
三重接点が、絶縁材、スリーブのターミナル端部、および間隙内の空気が出合うところに形成される、請求項１１に記載の高電圧コネクター。
【請求項１４】
スリーブのターミナル端部は三重接点の近傍の電場の強度を減少させ、その電場がＸ線装置の動作中に形成される、請求項１３に記載の高電圧コネクター。
【請求項１５】
ソケット組立体はさらに、ソケット組立体内に配置される電気的ソケットを含み、該ソケットはカソード内に位置する電気的ターミナルと整合する、請求項１１に記載の高電圧コネクター。
【請求項１６】
金属製接触子は、間隙内に位置するカソードの電気伝導性部分およびスリーブの両方に物理的に接触する、請求項１１に記載の高電圧コネクター。
【請求項１７】
金属製接触子は、金属製Ｏリングからなる、請求項１１に記載の高電圧コネクター。
【請求項１８】
金属製接触子は、フィンガーストック材の環状リングからなる、請求項１１に記載の高電圧コネクター。
【請求項１９】
ノッチは、スリーブの内側表面上に形成される、請求項１１に記載の高電圧コネクター。
【請求項２０】
スリーブは実質的に円筒状である、請求項１１に記載の高電圧コネクター。
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月17日(2005.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
採用されている分野にかかわらず、Ｘ線装置の動作は似たものとなっている。一般的に、Ｘ線は、電子が放出され、加速され、特定の組成の材料に衝突するときに、生成される。このプロセスは典型的に、排気されてＸ線管エンクロージャ内で実行される。排気されるエンクロージャ内に、カソード、電子源、およびカソードにより放出された電子を受け取るように向けられたアノードが配置される。アノードは管の中で固定したものでもよく、ベアリング組立体により回転可能に支持される、ローターシャフトに取り付けられる、回転環状ディスクの形態のものでもよい。排気されるエンクロージャは典型的に、外側ハウジング（これはまた冷媒リザーバーとしても機能する）内に位置する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
動作中、電流がカソード（カソードは、電子雲を熱電子放出として知られている工程で放出させる）のフィラメント部分に供給される。高電圧がカソードとアノードとの間に適用され、電子雲は、電子流を形成し、カソードのターゲット上の焦点スポットへと加速される。ターゲット表面に衝突すると、電子の運動エネルギーが、非常に高い周波数の電磁放射、すなわちＸ線として解放される。生成されたＸ線の特定の周波数は、アノードのターゲット表面を形成するために使用された材料のタイプにほぼ依存する。高原子番号（Ｚ数）のターゲット表面材料が典型的に使用される。Ｘ線が排気されるエンクロージャおよび外側ハウジングに画定された窓を通して放出されるように、ターゲット表面の向きが定められる。放出したＸ線信号は、Ｘ線影像を形成するために、患者のようなＸ線対象物へと向けられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の上記および他の利点ならびに特徴を明瞭にするために、本発明の詳細な説明が特定の実施例、図面を参照してなされる。これら図面は本発明の典型的な実施例を描くもので、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、添付図面を通して、記述され、説明される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
図面において、同じ構成要素については同じ符号が付されている。図面は、本発明の好適実施例の図表や略示図であり、本発明を制限するものではなく、また図においてスケールを必要に応じて変えてあることは分かるであろう。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
典型的に、高電位が、アノード14とカソード16との間に与えられる。図示の実施例では、カソード16は高い負の電圧をもつように、電源（図示せず）によりバイアスされる一方、アノード14はアース電位に維持されている。他の実施例では、カソードが負の電圧でバイアスされる一方、アノードが正の電圧でバイアスされる。このようなバイアスをかける構成のいずれかをもつＸ線管が本高電圧コネクターを利用できる。また、図１に図示のＸ線管10が回転アノードを特徴とするものに対し、固定アノードＸ線管もまたここで説明する高電圧コネクターからの利点を受けられる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図６に示されたソケット組立体156はさらに、スリーブ170をカソード受け口（図示せず）に電気的に接続するための他の手段も含む。図示の実施例では、この機能は、スリーブ170とカソード受け口との間に挿入される電気伝導性のＯリングを含む構成により達成される。Ｏリング182はスリーブ170の内側表面上に形成された環状ノッチ184に配置されるが、他の形状のものもまた可能である。ソケット組立体156の間隙175内に、カソード受け口（図示せず）を挿入する際、Ｏリング182は、スリーブ170と受け口との間に物理的で、電気的な接触を行う。前述のように、このことにより、Ｘ線管のカソードの電気的な伝導性を達成することができる。Ｏリング182は金属を含む、ひとつ以上の伝導性材料からなる。
【国際調査報告】
2005535090.tif 000009