(57)【要約】【課題】Ｘ線変換ターゲットを提供する。【解決手段】ターゲット本体と、ターゲット本体の内部に設けられ、Ｘ線を発生するために配置される第１の面を有するターゲット部と、を含むＸ線変換ターゲットであって、側壁の少なくとも一部がターゲット部の一部により構成される冷却通路をさらに含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット本体と、ターゲット本体の内部に設けられ、Ｘ線を発生するために配置される第１の面を有するターゲット部と、を含むＸ線変換ターゲットであって、
側壁の少なくとも一部がターゲット部の一部により構成される冷却通路をさらに含む、
Ｘ線変換ターゲット。
【請求項２】
前記冷却通路は、ターゲット部の前記第１の面の反対側の第２の面に位置する冷却溝を含み、
前記冷却溝は、対向して設けられた、ターゲット部の第２の面の縁に沿ってそれぞれ延在する第１のリッジ部及び第２のリッジ部と、第２の面とにより限定される、
請求項１に記載のＸ線変換ターゲット。
【請求項３】
前記冷却通路は、ターゲット部の側部に位置する環状溝を含む、
請求項１に記載のＸ線変換ターゲット。
【請求項４】
ターゲット部の側部に位置し、内部空間を有する冷却側部をさらに含み、
ターゲット部により発生されたＸ線は、冷却側部の内部空間を伝搬する、
請求項３に記載のＸ線変換ターゲット。
【請求項５】
前記ターゲット本体は、前記ターゲット本体の内部空間を限定するターゲット本体外側部を含み、
前記ターゲット本体外側部及び前記ターゲット部の冷却側部は、前記環状溝を限定する、
請求項４に記載のＸ線変換ターゲット。
【請求項６】
接続部は、ターゲット本体外側部、ターゲット部の冷却側部と共に前記環状溝を限定するように、ターゲット本体外側部及びターゲット部の冷却側部を接続し、且つ、
前記接続部は、ターゲット部の第１の端に近づく流体入口と、ターゲット部の第１の端の反対側の第２の端に近づく流体出口とを含む、
請求項５に記載のＸ線変換ターゲット。
【請求項７】
ターゲット本体外側部の天井面と前記第１のリッジ部、第２のリッジ部の天井面とは、同一の平面に位置している、
請求項６に記載のＸ線変換ターゲット。
【請求項８】
ターゲット本体外側部の天井面及び前記第１のリッジ部、第２のリッジ部の天井面に配置される蓋板をさらに含む、
請求項７に記載のＸ線変換ターゲット。
【請求項９】
前記ターゲット部は、銅を含む、
請求項１に記載のＸ線変換ターゲット。
【請求項１０】
前記ターゲット部は、銅の表面に位置する金を含む、
請求項９に記載のＸ線変換ターゲット。
【請求項１１】
ターゲット部により発生されたＸ線の出射通路を限定する通路支持板をさらに含む、
請求項１に記載のＸ線変換ターゲット。
【請求項１２】
ターゲット部により発生されたＸ線の出射通路を限定し、且つ、ターゲット本体外側部に連続して延在する通路支持板をさらに含む、
請求項５に記載のＸ線変換ターゲット。
【請求項１３】
前記通路支持板の外部に配置され、通路支持板の放熱のために用いられる支持板放熱フィンをさらに含む、
請求項１１又は１２に記載のＸ線変換ターゲット。
【請求項１４】
ターゲット部の側部の冷却側部と前記第１のリッジ部、第２のリッジ部とは、一体に構成されている、
請求項４に記載のＸ線変換ターゲット。
【請求項１５】
ターゲット部の側部の冷却側部、前記第１のリッジ部、第２のリッジ部及びターゲット本体外側部は、一体に構成されている、
請求項５に記載のＸ線変換ターゲット。
【請求項１６】
第２の面からの第１のリッジ部及び第２のリッジ部の厚さは、５ｍｍより大きい、
請求項２に記載のＸ線変換ターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線変換ターゲット分野に関し、具体的には、Ｘ線変換ターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子加速器技術の進歩に伴って、より多くの分野において、加速器がいろんな用途で適用されている。例えば、加速器により加速された高エネルギー電子によって、製品を変性させ、食品分野においては、食品に照射して殺菌処理を行い、農業においては、Ｘ線を照射して育種して、生産量を増やし、有害生物を防除し、医療分野においては、医学結像および医学治療を行なう。
【０００３】
照射に用いられるハイパワーの加速器は、ターゲットを急速に放熱させる必要があり、放熱が非適時であれば、ターゲットは溶融する可能性がある。また、放熱効果の良否は、変換ターゲットの寿命および加速管の作業効率に直接影響を及ぼす。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一局面によれば、ターゲット本体と、ターゲット本体の内部に設けられ、Ｘ線を発生するために配置される第１の面を有するターゲット部と、を含むＸ線変換ターゲットであって、
側壁の少なくとも一部がターゲット部の一部により構成される冷却通路をさらに含む、Ｘ線変換ターゲットを提供している。
【０００５】
一実施例において、前記冷却通路は、ターゲット部の前記第１の面の反対側の第２の面に位置する冷却溝を含み、
前記冷却溝は、対向して設けられた、ターゲット部の第２の面の縁に沿ってそれぞれ延在する第１のリッジ部及び第２のリッジ部と、第２の面とにより限定される。
【０００６】
一実施例において、前記冷却通路は、ターゲット部の側部に位置する環状溝を含む。
【０００７】
一実施例において、Ｘ線変換ターゲットは、ターゲット部の側部に位置し、内部空間を有する冷却側部をさらに含み、ターゲット部により発生されたＸ線は、冷却側部の内部空間を伝搬する。
【０００８】
一実施例において、前記ターゲット本体は、前記ターゲット本体の内部空間を限定するターゲット本体外側部を含み、前記ターゲット本体外側部及び前記ターゲット部の冷却側部は、前記環状溝を限定する。
【０００９】
一実施例において、接続部は、ターゲット本体外側部、ターゲット部の冷却側部と共に前記環状溝を限定するように、ターゲット本体外側部及びターゲット部の冷却側部を接続し、且つ、前記接続部は、ターゲット部の第１の端に近づく流体入口と、ターゲット部の第１の端の反対側の第２の端に近づく流体出口とを含む。
【００１０】
一実施例において、ターゲット本体外側部の天井面と前記第１のリッジ部、第２のリッジ部の天井面とは、同一の平面に位置している。
【００１１】
一実施例において、ターゲット本体外側部の天井面及び前記第１のリッジ部、第２のリッジ部の天井面に配置される蓋板をさらに含む。
【００１２】
一実施例において、前記ターゲット部は、銅を含む。
【００１３】
一実施例において、前記ターゲット部は、銅の表面に位置する金を含む。
【００１４】
一実施例において、Ｘ線変換ターゲットは、ターゲット部により発生されたＸ線の出射通路を限定する通路支持板をさらに含む。
【００１５】
一実施例において、Ｘ線変換ターゲットは、ターゲット部により発生されたＸ線の出射通路を限定し、且つ、ターゲット本体外側部に連続して延在する通路支持板をさらに含む。
【００１６】
一実施例において、Ｘ線変換ターゲットは、前記通路支持板の外部に配置され、通路支持板の放熱のために用いられる支持板放熱フィンをさらに含む。
【００１７】
一実施例において、ターゲット部の側部の冷却側部と前記第１のリッジ部、第２のリッジ部とは、一体に構成されている。
【００１８】
一実施例において、ターゲット部の側部の冷却側部、前記第１のリッジ部、第２のリッジ部及びターゲット本体外側部は、一体に構成されている。
【００１９】
一実施例において、第２の面からの第１のリッジ部及び第２のリッジ部の厚さは、５ｍｍより大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施例のＸ線変換ターゲットの、蓋板が除去された斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施例のＸ線変換ターゲットの半分の、蓋板が除去された斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施例のＸ線変換ターゲットの、通路支持板が除去された、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施例のＸ線変換ターゲットの、通路支持板が除去された、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施例のＸ線変換ターゲットの、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、様々な変更及び置換ができるが、その具体的な実施例は図面に例示的に示され、本明細書において詳しく説明される。しかしながら、図面及び詳細な説明は、本発明を開示された具体的な形態に限定するためではなく、逆に、特許請求の範囲によって限定される本発明の主旨及び範囲内の全ての変更、均等な形態及びその置換形態を含むと理解すべきである。図面は、例示的なものであり、必ずしも実際な寸法の比に従って描かれているとは限らない。
【００２２】
以下、本発明による複数の実施例ついて、図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１〜５に示すように、本発明の実施例は、ターゲット本体及びターゲット本体の内部に設けられたターゲット部５を含むＸ線変換ターゲットを提供する。ターゲット部５は、Ｘ線を発生するために配置された第１の面を有する。Ｘ線変換ターゲットは、側壁の少なくとも一部がターゲット部５の一部により構成された冷却通路をさらに含む。
【００２４】
動作状態において、例えば、銅材料からなるターゲット部５がＸ線を発生し、一部の高エネルギー電子が逆衝撃電子となるように、ターゲット部５の第１の面に垂直に高エネルギー電子ビームが入射される。第１の面は、ほぼ平面の表面であってもよい。高エネルギー電子の衝撃により、ターゲット部５の温度は向上する。ターゲット部５の一部は、冷却通路の側壁を構成し、ターゲット部５が発生した熱は直接に冷却通路に伝達され、冷却通路における流体により持ち去れることで、ターゲット部５の温度が急激に向上しないようにすることができる。冷却通路における流体は、液体であってもよく、例えば、比熱が大きい水であってもよい。銅の熱伝導性は良好であるため、ターゲット部５が発生した熱は、迅速に冷却通路における冷媒に伝達できる。
【００２５】
本発明の一実施例において、図３に示すように、前記冷却通路は、ターゲット部５の前記第１の面の反対側の第２の面に位置する冷却溝１を含む。冷媒が冷却溝１を通過する際に、ターゲット部５の第２の面は、冷媒に直接に接触し、ターゲット部５の一部の熱は冷媒によって持ち去れ、ターゲット部５の第２の面の温度は低下し、ターゲット部５の第１の面と第２の面との間に温度差が形成され、ターゲット部５の熱はターゲット部５の第１の面から第２の面に迅速に伝達され、ターゲット部５の第１の面の温度が向上することが抑制される。ターゲット部は、長さが１３４ｍｍであり、幅が４８ｍｍであってもよく、冷却溝１をターゲット部５の裏側に配置することで、構成をコンパクト化し、外部シールドの設計及び実装を容易にすることができる。
【００２６】
一実施例において、冷却溝１は、対向して設けられた、ターゲット部５の第２の面の縁に沿ってそれぞれ延在する第１のリッジ部２１及び第２のリッジ部２２と、第２の面とによって限定される。図３に示すような実施例において、冷却溝１は、逆台形の横断面形状を有する。しかしながら、冷却溝１は、矩形の横断面形状を有してもよく、あるいは、他の形状の横断面形状を有してもよい。第１のリッジ部２１及び第２のリッジ部２２は、対向して設けられており、図３において、それらの天井面の第２の面からの高さ、即ち、冷却溝１の深さは、４ｍｍであってもよく、５ｍｍであってもよい。しかしながら、冷却溝１の深さは、５ｍｍより大きくてもよい。一般的には、冷媒に水を用いることが多い。これは、水の比熱が大きく、且つ、安価であるためである。ターゲット部５の局所的な領域、例えば、第１の面が、高エネルギー電子ビームの衝撃により高温になると、ターゲット部５に接触する水は、局所的に気化して沸騰し、エアギャップを形成するので、放熱効果は大きく低減してしまう。冷却溝１の深さが４〜５ ｍｍを超えると、局所的な気化によるエアギャップが放熱を遮断する問題を効果的に防止することができる。本実施例においては、銅材料からなる第１のリッジ部２１及び第２のリッジ部２２は、それら自身が放熱機能を有している。一実施例において、第１のリッジ部２１及び第２のリッジ部２２は、ターゲット部５と一体に形成することができる。
【００２７】
他の実施例において、第２の面には、第３のリッジ部、第４のリッジ部などの複数のリッジ部が設けられてもよい。複数のリッジ部は、放熱素子として用いられることができ、冷媒とターゲット部５の第２の面との接触面を増加して、放熱能力を向上することができる。
【００２８】
一実施例において、前記冷却通路は、ターゲット部５の側部に位置する、ターゲット部５周りの環状溝３をさらに含む。
【００２９】
一実施例において、Ｘ線変換ターゲットは、ターゲット部５の側部に位置する、内部空間を有する冷却側部２をさらに含み、ターゲット部５により発生されたＸ線は、冷却側部２の内部空間を伝搬する。つまり、冷却側部２の延在方向は、ターゲット部５により発生されたＸ線の出射方向とほぼ同じであり、ターゲット部５に向かって衝撃する高エネルギー電子ビームの運動方向とは反対である（高エネルギー電子ビームの運動方向は、図５において、矢印１０で示される）。
【００３０】
一実施例において、ターゲット部５の側部の冷却側部２、前記第１のリッジ部２１及び第２のリッジ部２２は、一体に構成されている。一体に構成されることにより、ターゲット部５が発生した熱は、ターゲット部５の低温領域に迅速に伝達できるので、有利である。
【００３１】
一実施例において、前記ターゲット本体は、前記ターゲット本体の内部空間を限定するターゲット本体外側部６を含む。前記ターゲット本体外側部６及び前記ターゲット部５の冷却側部２は、前記環状溝３を限定している。つまり、ターゲット本体外側部６は、環状溝３の外部を形成し、ターゲット部５の冷却側部２は、環状溝３の内部を形成し、環状溝３は、ターゲット本体外側部６とターゲット部５の冷却側部２との間に形成されている。冷媒は、環状溝３内を流れることで、ターゲット部５の冷却側部２の熱を持ち去り、ターゲット部５の冷却側部２の温度を低減することができる。
【００３２】
一実施例において、ターゲット部５の側部の冷却側部２、前記第１のリッジ部２１、第２のリッジ部２２及びターゲット本体外側部６は、一体に構成されている。一体に構成されることにより、ターゲット部５が発生した熱は、ターゲット部５の低温領域に迅速に伝達できるので、有利である。
【００３３】
一実施例において、ターゲット本体外側部６の天井面と前記第１のリッジ部２１、第２のリッジ部２２の天井面とは、同一の平面に位置している。Ｘ線変換ターゲットは、さらに、ターゲット本体外側部６の天井面と前記第１のリッジ部２１、第２のリッジ部２２の天井面に配置される蓋板７を含んでもよい。
【００３４】
本実施例において、蓋板７でターゲット本体外側部６の天井面と前記第１のリッジ部２１、第２のリッジ部２２の天井面を覆うと、ターゲット本体外側部６の天井面と前記第１のリッジ部２１、第２のリッジ部２２の天井面とが同一の平面に位置するため、第１のリッジ部２１と第２のリッジ部２２との間の冷却溝１及び環状溝３は、第１のリッジ部２１及び第２のリッジ部２２により分けられるとともに、例えば、図３において環状溝３が左側の環状溝３部分及び右側の環状溝３部分に分けているように、第１のリッジ部２１及び第２のリッジ部２２は、環状溝３を２つの部分に分けることが分かる。指摘すべきことは、ここでいう「分ける」とは、冷媒がターゲット本体外側部６の天井面と前記第１のリッジ部２１、第２のリッジ部２２の天井面を通じて、環状溝３から冷却溝１に流れ込むことができないことをいう。
【００３５】
接続部は、ターゲット本体外側部６、ターゲット部５の冷却側部２と共に前記環状溝３を限定するように、ターゲット本体外側部６とターゲット部５の冷却側部２とを接続する。この際、図３に示すように、環状溝３は、上側の蓋板７、下側の接続部、外側のターゲット本体外側部６及び中間におけるターゲット部５の冷却側部２によって形成されている。ここでいう「上」、「下」などの位置を示す記述は、図面に対して言うものであり、各部品間の相対的な位置関係を説明するためのものである。他の状況では、例えば、ターゲット本体を反転した場合、蓋板７が下側にあり、接続部が上側にあってもよい。
【００３６】
本実施例において、前記接続部は、ターゲット部５の第１の端に近づく流体入口８と、ターゲット部５の第１の端の反対側の第２の端に近づく流体出口９と、を含む。例えば、冷媒である水は、流体入口８から環状溝３に流れ込み、図２を参照して分かるように、ターゲット本体外側部６の天井面と前記第１のリッジ部２１、第２のリッジ部２２の天井面とが同一の平面に位置し、蓋板７に接触するため、水は図２の矢印方向に沿って流れ、一部の水は、冷却溝１に流れ込んで、図２の矢印で示すように、流体出口９から流れ出し、一部の水は、環状溝３の左側に沿って流れ、環状溝３の左側を通過して流体出口９から流れ出し、他の一部の水は、環状溝３の右側に沿って流れ、環状溝３の右側を通過して流体出口９から流れ出す。本実施例において、第１のリッジ部２１及び第２のリッジ部２２の設置により、冷媒は、三つのストランドに分けられ、それぞれ冷却通路を流れる。そして、第１のリッジ部２１及び第２のリッジ部２２は、放熱フィンとして用いられてもよく、流体が複数のストランドに分けられるので、流体の速度が速くなり、冷媒の冷却効果を向上させている。本実施例において、冷媒は、ターゲット部５の第２の面又は裏面に直接接触しており、ターゲット部５の第１の面が高エネルギー電子ビームに衝撃されることにより発生する多くの熱が冷却通路における冷媒に伝達されるため、ターゲット部５の温度の急激な向上が避けられる。ターゲット部５の冷却側部２はターゲット部５と一体であってもよく、ターゲット部５の熱はターゲット部５の冷却側部２に迅速に伝達でき、且つ、冷却側部２と冷媒とが直接接触しているので、ターゲット部５をより一層冷却できる。
【００３７】
本発明の他の実施例において、ターゲット部５の第２の面には、第３のリッジ部、第４のリッジ部がさらに設けられており、冷媒に接触する放熱部品をさらに提供している。第３のリッジ部又はより多くのリッジ部の天井面と第１のリッジ部２１の天井面とは、同一の平面でなくてもよい。複数のリッジ部は、放熱フィンに類似するリッジ部の放熱機能を向上させることができる。
【００３８】
一実施例において、第３のリッジ部又はより多くのリッジ部の天井面と第１のリッジ部２１及び第２のリッジ部２２の天井面とは、同一の平面に位置しており、この際、冷却溝１は、複数の冷却溝１に分けられ、複数のリッジ部は放熱効果を向上できると共に、冷却溝１の横断面の面積が小さくなる（複数のリッジ部に占有される）ので、冷媒の流量が同じである場合、冷媒の流速は速くなり、冷媒とリッジ部との接触面積がさらに増大する場合、すなわち、冷媒とターゲット部５との間接接触が増大する場合、冷却効果は大きく向上する。このとき、ターゲット部５が熱伝導材料である銅からなることが重要であり、銅は、ターゲット部５が発生した熱を迅速に裏面（第２の面）に伝達することができ、ターゲット部５の冷却側部２に伝達することもできる。
【００３９】
一実施例において、ターゲット部５の表面に金が設けられている。例えば、銅ターゲット部５の表面に金層４を設けることで、複合ターゲット部５を得ることは有利である。複合ターゲット部５により、同じエネルギーの高エネルギー電子ビームによって高い収量のＸ線を得ることができる。例えば、ターゲット部５におけるＸ線を発生する部分は、例えば、厚さ１ｍｍの金４が厚さ４ｍｍの無酸素銅を覆ってなる複合ターゲットであってもよい。当該複合ターゲットは、大きい収量を提供することができ、長さは８０ｍｍであり、この長さは、走査磁石に合わせて長尺状のＸ線を発生し、異なるＸ線の形状の要求を満たしている。
【００４０】
本実施例において、ターゲット部５の冷却側部２は内部空間を有し、高エネルギー電子ビームがターゲット部５を衝撃する際に、ターゲット部５が発生したＸ線は、冷却側部２の内部空間を伝搬し、一部の高エネルギー電子は逆衝撃電子を形成し、ターゲット部５から反射して離れる。図５は、高エネルギー電子ビームがターゲット部５を衝撃する際の逆衝撃電子の分布状況を示している。図５において、θ１は１５°であり、θ２は２５°であり、１０°〜２５°及び２５°より大きい領域において、逆衝撃電子が９０％を占めており、２５°より大きい領域における逆衝撃電子はターゲット部５の冷却側部２によって吸収されている。ターゲット部５の冷却側部２は逆衝撃電子を吸収することで、温度が向上するが、冷却側部２が環状溝３の側壁を構成することで冷媒に直接接触しているので、環状溝３における冷媒は冷却側部２の熱を迅速に持ち去ることができ、冷却側部２の温度を効果的に制御することができる。ターゲット部５の冷却側部２の厚さは、例えば、７ｍｍ、７.５ｍｍ又は８ｍｍなどであることができ、一部の逆衝撃電子を効果的に遮断すると共に、ターゲット部５が発生した熱を効果的に持ち去ることができる。
【００４１】
本発明の一実施例において、ターゲット本体の外側部の厚さは、例えば４ｍｍであってもよく、蓋板７の厚さは、例えば１.５ｍｍであってもよく、蓋板７は、ステンレス鋼板であってもよい。蓋板７は、ターゲットを固定して封止するものとして機能することができる。
【００４２】
本発明の一実施例において、図５に示すように、Ｘ線変換ターゲットは、ターゲット部５が発生したＸ線の出射通路を限定する通路支持板１３をさらに含む。通路支持板１３は、ターゲット本体外側部６に連続して延在してもよい。通路支持板１３は、ステンレス鋼板からなってもよい。通路支持板１３は、Ｘ線の散乱を防止し、一部の逆衝撃電子が外部に散乱して人に損傷を与えることを避けることができる。逆衝撃電子の衝撃により、通路支持板１３の温度は高くなり、本発明の一実施例において、Ｘ線変換ターゲットは、前記通路支持板１３の外部に配置され、通路支持板１３の放熱のために用いられる支持板放熱フィン１４をさらに含む。一実施例において、通路支持板１３及びその外部の支持板放熱フィン１４のサイズは、図５に示すような１０°〜２５°の領域を覆うように形成されている。支持板放熱フィン１４は、銅板によって形成されている。
【００４３】
実際の使用中において、高エネルギー電子ビームがターゲット部５を衝撃する際に、流体入口８から冷媒、例えば、水を注入し、流体出口９から冷媒を排出する。ターゲット部５の温度はよく制御されている。冷媒の注入量は、高エネルギー電子ビームのエネルギーに応じて決めることができる。
【００４４】
本願発明のいくつかの実施例を示し、説明したが、当業者は、本願発明の原則及び主旨を逸脱しない範囲で、これらの実施例を変更することができ、本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等物によって限定されることを理解すべきである。
【符号の説明】
【００４５】
１  冷却溝
２  冷却側部
３  環状溝
４  金層
５  ターゲット部
６  ターゲット本体外側部
７  蓋板
８  流体入口
９  流体出口
１３  通路支持板
１４  支持板放熱フィン
２１  第１のリッジ部
２２  第２のリッジ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2019056696.tif 000006
【図５】
2019056696.tif 000007